Advirtamos que divisiones entre ciencias como la Filosofía primera (luego llamada Metafísica), Física y Matemáticas, calificadas de teoréticas, en contraposición con otras «prácticas», tales como la Ética y la Política, proceden de Aristóteles.
Los Filósofos Presocráticos II, Anaxágoras de Clazómenas, N.L. Cordero, F.J. Olivieri, E. La Croce, C. Eggers Lan, Editorial Gredos, 1994, página 317.
Algunos físicos, no necesariamente defensores de la teoría de cuerdas, opinan que, por ejemplo, alternativas como la Quantum Loop Gravity tienen el mismo grado o más de no falsabilidad y descontextualización que las cuerdas.
Si, no se si tanto más, pero por lo menos es refutable. Personalmente yo no creo que el abordaje de la Quantum Loop Gravity lleve a algo interesante porque hay problemas muy de fondo respecto a qué es el espaciotiempo mismo que están en las bases de esa teoría. Ahí lo que hacen es cuantificar elementos de volumen, pero esos elementos de volúmenes ¿qué son?. Yo pienso que hay que partir de mucho más atrás. Yo creo que el problema solo se va a resolver cuando podamos construir el espaciotiempo como una entidad emergente de algo más básico. Y, en mi opinión, el mejor candidato que tenemos para algo más básico es lo que se llaman eventos aislados. O sea, hemos siempre pensado como Demócrito en forma atomista, como que los constituyentes últimos de la realidad son partículas materiales; esto es, un sistema físico con propiedades que pueden cambiar. Ahora, a esos cambios de las propiedades del sistema físico los llamamos eventos pero esa concepción atomista tiene muchos problemas porque tiene que haber una longitud mínima que debería coincidir con la escala de Planck. Pero si hay una longitud mínima sería incompatible con la relatividad, porque la longitud puede modificarse simplemente cambiando el sistema de referencia; entonces, si era mínima se puede pasar a un sistema de referencia donde sea más chica y, entonces, no sería mínima. Entonces, todas esas teorías terminan violando lo que se llama la invariancia de Lorentz. La forma de no violar la invariancia de Lorentz es postular cosas que no tengan dimensión ni estén en el espacio ni en el tiempo. Y esos serían estos eventos o lo que, con otra nomenclatura, Leibniz llamaba las mónadas: elementos existenciales básicos que no tienen dimensión ni tienen duración. Las categorías de espaciotiempo ya no se aplican a ellos; el espaciotiempo emerge cuando hay muchos de estos eventos luego de lo cual recién ahí aparece la métrica. El desafío, yo creo, está en tratar de construir la métrica que es con un campo emergente en el límite de los grandes números de una teoría en la cual los componentes más básicos no sean espaciotemporales. Causal Set Theory va en esa dirección, pero hay enormes problemas para lograrlo. Son temas muy difíciles, son temas que es natural que lleven mucho tiempo resolverlos porque son realmente complejos. Sin duda no se van a resolver si no se les dedica tiempo y, en la medida que la gente esté pensando en cuestiones que sabe a priori que son callejones sin salida y simplemente sigue en eso porque fue educado en esas herramientas de cálculo y es lo único que sabe hacer, no lo vamos a resolver.
Otra cosa de la que se queja Rovelli, no se si vos coincidís, es que hay una tendencia a «vamos a calcular esto como si valiera la hipótesis de…», donde no hay prejuicio de que esa hipótesis sea antinaturalmente arbitraria.
Claro, exactamente. Así empiezan todos: «Consideramos el siguiente lagrangiano…», entonces definen un lagrangiano con términos de autointeracción, campo de taquiones y de ahí hacen las cuentas, salen las soluciones y llegan a un universo que está dominado por taquiones, puede expandirse en forma acelerada si pasa… Ahora, ¿existen los taquiones?, no, no existen; ¿el campo de taquiones es estable? no, es inestable ya que las autoperturbaciones del campo de taquiones los desestabiliza; entonces, ¿cuál es el sentido de todo eso?, ninguno. Es matemática, es «postulo este lagrangiano, resuelvo las ecuaciones de movimiento y veo como se mueve el sistema». Ahora, ¿el lagrangiano describía un sistema físico?, no. Es más, el sistema hipotético que describe ese lagrangiano ¿es estable?, muchas veces la respuesta hasta es no. O sea, ni siquiera tiene chances de existir, no es que no existe sino que no puede existir, que es mucho peor. Y eso es una industria que se ve mucho en física.
Otra cosa de la que se queja Rovelli, no se si vos coincidís, es que hay una tendencia a «vamos a calcular esto como si valiera la hipótesis de…», donde no hay prejuicio de que esa hipótesis sea antinaturalmente arbitraria.
Claro, exactamente. Así empiezan todos: «Consideramos el siguiente lagrangiano…», entonces definen un lagrangiano con términos de autointeracción, campo de taquiones y de ahí hacen las cuentas, salen las soluciones y llegan a un universo que está dominado por taquiones puede expandirse en forma acelerada si pasa… Ahora, ¿existen los taquiones?, no, no existen; ¿el campo de taquiones es estable? no, es inestable ya que las autoperturbaciones del campo de taquiones los desestabiliza; entonces, ¿cuál es el sentido de todo eso?, ninguno. Es matemática, es «postulo este lagrangiano, resuelvo las ecuaciones de movimiento y veo como se mueve el sistema». Ahora, ¿el lagrangiano describía un sistema físico?, no. Es más, el sistema hipotético que describe ese lagrangiano ¿es estable?, muchas veces la respuesta hasta es no. O sea, ni siquiera tiene chances de existir, no es que no existe sino que no puede existir, que es mucho peor. Y eso es una industria que se ve mucho en física.
La conjetura de Maldacena, que entiendo fue un avance espectacular en el formalismo de la teoría de cuerdas, corresponde a un espaciotiempo de anti-De Sitter que no es el que observamos en nuestro universo actual. Maldacena admite que el espaciotiempo observable esconde soluciones muy inestables de las teorías de cuerdas pero que confía que, en algún momento, podrán resolverse, ¿vos ves que por ahí va a haber alguna salida o no?
Lo que descubrió Maldacena fue un truco para hacer cuentas en teoría de cuerdas. Se dio cuenta que es mucho más fácil hacer las cuentas en ese espacio Anti-De Sitter que hacerlos en el espacio real. Son cuentas de la teoría de cuerdas. O sea, básicamente es un método de cálculo. El universo real no es anti-De Sitter, por el contrario probablemente sea De Sitter porque, si es cierto que se está expandiendo en forma acelerada como parecen indicar algunas observaciones, entonces la geometría actual del universo es una geometría que corresponde básicamente a un universo De Sitter. De Sitter implica un universo que es descrito por las ecuaciones de Einstein con un término de constante cosmológica positiva. Lo de Maldacena no se aplicaría al universo real por todo lo que sabemos. Lo que si tiene de positivo el método de cálculo de Maldacena es que en algunas áreas de materia condensada se está aplicando exitosamente. Entonces, ¿qué está pasando?, los cuerdistas intelectualmente más honestos se están pasando a materia condensada aplicando esa potente herramienta de cálculo , lo cual a mi me parece muy bueno. El problema es que hay otros cuerdistas que son irreductibles, por decirlo de alguna manera, y que siguen empeñados en trabajar con geometrías que no se corresponden al mundo real, sin hacer ningún tipo de predicciones y, en el fondo, lo que están haciendo es matemática pura. Por eso a Witten le dieron la Fields Medal de matemática. Nunca descubrió absolutamente nada. Esa es la realidad.
Witten dice que la teoría de cuerdas predice la supersimetría.
No, eso es otro error. No es cierto que la teoría de cuerdas prediga la supersimetría. Lo que sucede es que la teoría de cuerdas sólo puede ser válida si es válida la supersimetría. La supersimetría fue postulada antes de que existiese la teoría de cuerdas. La supersimetría es una simetría, que no sabemos si existe o no en la naturaleza, entre las partículas del tipo bosones y las del tipo fermiones . Para cada un de esas familias hay una partícula supersimétrica que existiría supuestamente de tal manera que eso define un grupo de simetría mucho mas grande que el que usa el modelo estándar. Ahora, la teoría de cuerdas solo se puede desarrollar en forma coherente, internamente, si vale la supersimetría pero no se sabe si existe o no la supersimetría. Todos los intentos de detectar partículas supersimétricas en el Large Hadron Collider han fallado. Entonces ¿qué dicen los teóricos?, dicen: “bueno, la supersimetría se manifiesta en energías más altas”, obvio, como la escala de energía no está fija en la teoría puede estar en cualquier lado. La energía a la que llega el Large Hadron Collider en este momento es de 14TeV y el tope sería la energía de Planck de 1019 GeV. Un enorme rango de magnitudes que jamás se van a lograr alcanzar en un acelerador de partículas. En la práctica, siempre van a decir: “bueno, no, la supersimetría por ahí se manifiesta en energías más altas”. Entonces, en ese sentido, si bien la teoría podría ser refutable si se probara que no existe la supersimetría; en la práctica, nunca se va a poder probar que no existe la supersimetría porque nunca vas a llegar a las energía de Planck en un acelerador de partículas. Ahora bien, no se puede demostrar que la supersimetría no existe, lo que si se podría demostrar es que existe la supersimetría porque puede ser que se encuentre una partícula supersimétrica. Si se demuestra que existe una partícula supersimétrica, no quiere decir que la teoría de cuerdas sea verdadera, simplemente dice que vos podes formular, en forma matemáticamente consistente , una teoría de cuerdas que todavía sigue sin predecir nada. No es que la teoría de cuerdas predice la supersimetría. Ahí hay un juego de palabras de Witten que no es fiel a la realidad. Los cuerdistas siempre tratan de vender lo mejor posible lo que están haciendo.
Lee Smolin habla de alternativas a la teoría de cuerdas que no logran prevalecer por esas causas sociológicas que vos describías anteriormente, ¿qué opinás?
Smolin hace un análisis muy sobrio de todo este problema en su libro “The Trouble with Physics”. Un muy buen libro que apareció en el año 2006. Él discute un poco la sociología que hay detrás de todo esto y enfatiza que no se debe confundir las aspiraciones de la teoría de cuerdas. La teoría de cuerdas no aspira a ser una teoría cuántica de la gravedad sino una teoría del todo. El problema fundamental de la física actual no es tener una teoría de todo a «priori», ni siquiera es necesario que exista una teoría del todo. Podría ser formulable o no, no lo sabemos. Pero hay problemas concretos que sí deben ser atendidos y uno de ellos es que tenemos una teoría de campo clásica para describir la gravedad y descripciones cuánticas para el resto de los campos de la naturaleza. Sin embargo hay razones para pensar que la gravedad también debe comportarse en forma cuántica, por lo menos en ciertas circunstancias. Pero no sabemos como cuantificar la gravedad. Ahora, hay diversas formas de encarar ese problema, una es como lo hace Rovelli, a través de una teoría que se llama Quantum Loop Gravity que trata de cuantificar los volúmenes de espacio. Otras aproximaciones tienen que ver con la postulación de una ontología no ya de cosas que tienen propiedades que cambian sino de eventos básicos que después se pueden asociar para formar lo que nosotros, a gran escala, percibimos como cosas. Eso es lo que se llama Causal Set theory y su principal impulsor es Rafael Sorkin. Después está la aproximación de Ashtekar que es lo que se llama Canonical Quantum Gravity, que es la forma más tradicional de atacar el problema. Hay muchas formas de atacar el problema de la gravedad cuántica, yo creo que a la larga se va a terminar resolviendo. Es un problema muy difícil porque hay una diferencia fundamental entre la gravedad y las otras fuerzas, entre la teoría de la gravitación y las teorías de las otras fuerzas: para todas las otras fuerzas los campos que describen las interacciones existen en un espaciotiempo que está dado o impuesto desde afuera. Mientras que en la teoría general de la relatividad el campo está identificado con la métrica del espaciotiempo. En la teoría de la relatividad el espaciotiempo es parte de la propia teoría mientras que en las otras teorías el espaciotiempo es como un escenario inerte y la cuantificación del campo es sobre ese espaciotiempo. En relatividad general el espaciotiempo está representado en forma continua; la variedad que representa el espaciotiempo es una variedad continua, o sea, son números reales y los números reales son densos: siempre hay infinitos números reales pero si el espaciotiempo debe ser discreto ¿en qué momento eso deja de valer?. La llamada hipótesis del continuo, que introdujo Cantor en el siglo XIX, se tendría que quebrar: cómo, cuándo, no lo sabemos pero, digamos, hay idea de como atacar el problema. Ahora, en la medida que el grueso de los recursos se dediquen a no a resolver este problema real y concreto que lo podemos formular claramente y se dediquen a hacer una teoría del todo, no se está tratando de responder ninguna pregunta concreta, sino simplemente que está tratando de proponer una imagen del universo que no es cerrada porque ni siquiera puede llegar a dar los valores de los parámetros libres del modelo estándar de las partículas elementales. Así no iremos a ningún lado. El modelo estándar es un modelo que tiene una fuerte componente fenomenológica: hay un montón de constantes que aparecen en ese modelo que se determinan por el experimento. No salen de la teoría. Lo idóneo en una teoría es que pueda fijar el valor de esos parámetros libres desde su interior. La teoría unificada, esta que propone ser la de cuerdas, no permite fijar ninguno de esos valores.
Lee Smolin habla de alternativas a la teoría de cuerdas que no logran prevalecer por esas causas sociológicas que vos describías anteriormente, ¿qué opinás?
Smolin hace un análisis muy sobrio de todo este problema en su libro “The Trouble with Physics”. Un muy buen libro que apareció en el año 2006. Él discute un poco la sociología que hay detrás de todo esto y enfatiza que no se debe confundir las aspiraciones de la teoría de cuerdas. La teoría de cuerdas no aspira a ser una teoría cuántica de la gravedad sino una teoría del todo. El problema fundamental de la física actual no es tener una teoría de todo a «priori», ni siquiera es necesario que exista una teoría del todo. Podría ser formulable o no, no lo sabemos. Pero hay problemas concretos que sí deben ser atendidos y uno de ellos es que tenemos una teoría de campo clásica para describir la gravedad y descripciones cuánticas para el resto de los campos de la naturaleza. Sin embargo hay razones para pensar que la gravedad también debe comportarse en forma cuántica, por lo menos en ciertas circunstancias. Pero no sabemos como cuantificar la gravedad. Ahora, hay diversas formas de encarar ese problema, una es como lo hace Rovelli, a través de una teoría que se llama Quantum Loop Gravity que trata de cuantificar los volúmenes de espacio. Otras aproximaciones tienen que ver con la postulación de una ontología no ya de cosas que tienen propiedades que cambian sino de eventos básicos que después se pueden asociar para formar lo que nosotros, a gran escala, percibimos como cosas. Eso es lo que se llama Causal Set theory y su principal impulsor es Rafael Sorkin. Después está la aproximación de Ashtekar que es lo que se llama Canonical Quantum Gravity, que es la forma más tradicional de atacar el problema. Hay muchas formas de atacar el problema de la gravedad cuántica, yo creo que a la larga se va a terminar resolviendo. Es un problema muy difícil porque hay una diferencia fundamental entre la gravedad y las otras fuerzas, entre la teoría de la gravitación y las teorías de las otras fuerzas: para todas las otras fuerzas los campos que describen las interacciones existen en un espaciotiempo que está dado o impuesto desde afuera. Mientras que en la teoría general de la relatividad el campo está identificado con la métrica del espaciotiempo. En la teoría de la relatividad el espaciotiempo es parte de la propia teoría mientras que en las otras teorías el espaciotiempo es como un escenario inerte y la cuantificación del campo es sobre ese espaciotiempo. En relatividad general el espaciotiempo está representado en forma continua; la variedad que representa el espaciotiempo es una variedad continua, o sea, son números reales y los números reales son densos: siempre hay infinitos números reales pero si el espaciotiempo debe ser discreto ¿en qué momento eso deja de valer?. La llamada hipótesis del continuo, que introdujo Cantor en el siglo XIX, se tendría que quebrar: cómo, cuándo, no lo sabemos pero, digamos, hay idea de como atacar el problema. Ahora, en la medida que el grueso de los recursos se dediquen a no a resolver este problema real y concreto que lo podemos formular claramente y se dediquen a hacer una teoría del todo, no se está tratando de responder ninguna pregunta concreta, sino simplemente que está tratando de proponer una imagen del universo que no es cerrada porque ni siquiera puede llegar a dar los valores de los parámetros libres del modelo estándar de las partículas elementales. Así no iremos a ningún lado. El modelo estándar es un modelo que tiene una fuerte componente fenomenológica: hay un montón de constantes que aparecen en ese modelo que se determinan por el experimento. No salen de la teoría. Lo idóneo en una teoría es que pueda fijar el valor de esos parámetros libres desde su interior. La teoría unificada, esta que propone ser la de cuerdas, no permite fijar ninguno de esos valores.
¿Qué científicos divulgadores te merecen respeto?
Hay muchos. Hay muchos en las distintas áreas. Por ejemplo, en neurociencias hay divulgadores excelentes: Michael Gazzaniga, António Damásio, David Eagleman, Ernst Pöppel, Benjamin Libet. En física, Smolin es excelente. Martin Rees ha escrito libros muy buenos. Julian Barbour tiene cosas muy buenas sobre gravedad cuántica e historia. Kip Thorne escribió Tiempo curvo y agujeros negros, que es excelente. Hay clásicos tales como Martin Gardner o George Gamow y, en general, todos los grandes físicos padres de la mecánica cuántica han publicado notables trabajos de divulgación. Russell es siempre un placer que uno se puede deparar.
El problema de algunos nuevos científicos divulgadores, como Brian Greene o Lisa Randall, es el de meterse con cosas extremadamente especulativas. El problema es que escriben grandes libros de divulgación sobre cosas increíblemente especulativas para un público que, por ahí, ignora las cosas más básicas de la física. Por eso yo creo que cualquier libro de divulgación tiene que empezar llevando gentilmente al lector desde el tipo de conocimiento escolar que él ya tiene, que es un conocimiento de una física a duras penas newtoniano, hasta los conceptos mas avanzados que tengan apoyo de cierta evidencia. No deberían centrase en el área en la cual el autor es especialista y, sobre todo, cuando es extraordinariamente especulativa. De lo contrario, más que un libro de divulgación científica es un libro de propaganda de ellos mismos…
Fijate que los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero vos le preguntas qué es el infinito y no saben decirte. Un físico que esté bien informado de esos tópicos va a hacer mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia
Pensamientos materiales 