Un inmenso y anónimo diseño

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El 7 de Septiembre salió publicado en los Estados Unidos el libro The Grand Design 1 de Stephen Hawking y Leonard Mlodinow, el 9 estaba llegando un ejemplar a mi casilla de correos. Por uno de esos breves periodos en el que el tiempo es un vagón de metro a la hora de salida del trabajo, tuve que postergar la lectura por unos días. Pero una vez que comencé no pude detenerme sino hasta el tercer día, robándome cada minuto que podía para sumergirme nuevamente entre las páginas. Días antes había leído unas declaraciones de Hawking con referencia a la publicación del libro en las que de una vez descartaba totalmente la participación de Dios en la creación del Universo tal y como lo conocemos. En sus libros anteriores “Una breve historia del tiempo” y “El Universo en una cáscara de nuez” había dejado alguna posibilidad para la presencia de un ente creador en los tiempos precedentes al Big Bang. Así como las teorías de la evolución de Darwin fueron demoliendo poco a poco la historia del paraíso y la creación del hombre a imagen y semejanza en un solo día, la Teoría-M, enfatizada por Hawking en el libro, que unifica las diversas teorías desde la clásica newtoniana que aplica para los cuerpos de dimensiones visibles, las cuánticas aplicables a las partículas atómicas y las más recientes teorías de las cuerdas que aplican a las fuerzas que interactúan entre las partículas subatómicas, deja abierta la posibilidad de la existencia de universos múltiples creados en un mismo tiempo, en los que algunos no tendrían la posibilidad de la existencia de vida tal y como la conocemos, pero en otros tal vez si exista esa posibilidad.

Los autores han manejado el libro con un lenguaje sencillo para explicar el mundo complejo de la física y su desarrollo histórico hasta estos últimos años. Han suprimido totalmente el uso de ecuaciones que mantenían algún remanente en los libros anteriores de Hawking. En cambio se intenta facilitar las explicaciones haciendo uso de figuras y se ameniza la lectura con el uso de comics ad hoc.  Existen afirmaciones contundentes como “La filosofía ha muerto. La filosofía no ha podido ir a la par de los modernos desarrollos de la ciencia, particularmente de la física”. De igual forma llama mucho la atención el humor con el que son tratado algunos temas que pareciesen ser sacralizados por algunos de los poseedores del conocimiento científico o religioso. Como la irónica anécdota del Papa Juan XXI, creador de los 216 errores y herejías que en parte condenaron a Galileo, cuyas teorías inspirarían posterior a Newton, quien murió por efecto de la ley de gravedad cuando el techo de su palacio se vino abajo.

La teoría de la existencia de universos paralelos ha sido manejada por la literatura y la ciencia ficción en películas como Matrix, por poner un ejemplo, en el que el universo es controlado por máquinas inteligentes y la existencia humana es sólo un sueño. Pero en el mundo subatómico se ha comprobado la existencia de otras dimensiones además de las tres que percibimos cotidianamente y de la cuarta dimensión que es el tiempo. Partículas que giran 360 grados y muestran otro rostro y otro comportamiento. Que es como si estuviésemos frente a un espejo y demos una vuelta y lo que refleja es otro lado nuestro que no conocíamos y que para volver a vernos a ver el rostro tendríamos que girar dos veces o una vez y media. Efectos de esta naturaleza no son raros de encontrarse en el universo de partículas y fuerzas subatómicas donde las últimas escalas descubiertas han devenido en las teorías de las cuerdas donde todos los elementos no están constituidos más que por un conjunto infinito de cuerdas que vibran a distinta longitud de onda y cuyas intersecciones forman las membranas que constituyen a la materia y a la antimateria. La Teoría-M maneja nada más y nada menos que once dimensiones. Así que apenas somos la sombra de la sombra de un universo mucho más complejo.

Difícil también imaginarse los primeros tiempos en los que toda la materia del universo estaba condensada en el espacio que ocupa una moneda de diez centavos y a los 200 segundos tenía varias veces el tamaño de la vía láctea. La expansión del universo detectada por los gigantescos telescopios. El reciente descubrimiento de planetas en sistemas parecidos a nuestro sistema solar. El frágil equilibrio dinámico que nos mantiene con en este mundo que cuya órbita elíptica, si tuviese un grado de diferencia entre la posición más cercana y la más lejana con respecto al sol, los océanos se evaporarían y congelarían cíclicamente, “lo cual no sería un atractivo lugar para pasar vacaciones” como apuntan irónicamente los autores. Para los apasionados a las ciencias y a la epistemología este es un libro fundamental.

Lástima que en Venezuela, con el lenguaje retrógrado manejado por el presidente, se esté sembrando el rechazo hacia una lengua como el inglés,  que lamentable o afortunadamente para quienes la manejan, el conocimiento, en muchas materias, seguirá siendo publicado primeramente en esa lengua para ser adquirido por el mundo. Mientras tanto en el país aparentemente seguirá dándosele mayor preponderancia a la fidelidad canina que al conocimiento, a los valores éticos  y a la preparación del ser humano de manera integral, para así mantener el poder por mucho tiempo. El conocimiento no nos hace ni mejores ni peores seres humanos pero la ignorancia es el barro con el que están hechos los pies de los falsos ídolos. Mientras llega la traducción en español del libro les presento esta versión del primer capítulo, El Misterio de Existir, que tal vez pueda servirles como un aperitivo a la espera del banquete.

1 The Grand Design. Stephen Hawking and Leonard Mlodinow. Bantam Books. New York, USA. 2010.

El Misterio de Exisitir

Cada uno de nosotros existimos por un corto periodo de tiempo y en ese tiempo sólo exploramos una pequeña parte de la totalidad del universo. Pero los humanos son una curiosa especie. Nos preguntamos, buscamos respuestas. Vivir en este vasto mundo es a veces especial y a veces cruel, y escrutando el inmenso cielo en lo alto las personas siempre se han hecho incontables preguntas. ¿Cómo podemos entender el mundo en el cual nos encontramos?  ¿Cómo se comporta el universo? ¿Cuál es la naturaleza de la realidad? ¿De dónde vino todo esto? ¿Necesitó el universo de un creador? La mayoría de nosotros no gasta mucho tiempo preocupándose por estas preguntas, pero casi todos nosotros nos preguntamos por ellas alguna vez.

Tradicionalmente esas son preguntas para la filosofía, pero la filosofía ha muerto. La filosofía no ha podido ir a la par de los modernos desarrollos de la ciencia, particularmente de la física. Los científicos se han convertido en los portadores de la antorcha del descubrimiento en nuestra búsqueda de conocimiento. El propósito de este libro es el de dar respuestas sugeridas por los recientes descubrimientos y avances teóricos. Ellos nos guían hacia un nuevo retrato del universo y nuestro lugar en él, el cual es bastante diferente a la imagen tradicional, y aún difiere del retrato que pudimos pintar hace tan sólo una o dos décadas atrás. Aún más, los bocetos del nuevo concepto pueden ser rastreados desde hace casi un siglo detrás.

De acuerdo con el concepto tradicional del universo, los objetos se mueven con un patrón bien-definido y tienen historias definidas. Podemos determinar su posición precisa a cada momento del tiempo. Aunque estos cálculos son suficientemente exitosos para los propósitos cotidianos, en 1920 se descubrió que este retrato “clásico” no pudo aplicar sus cálculos para el comportamiento aparentemente bizarro observado a las escalas atómicas y subatómicas de la existencia. En su lugar fue necesario adoptar un marco diferente, llamado física cuántica. Las teorías cuánticas se establecieron para ser remarcablemente exactas para predecir eventos a estas escalas, reproduciendo adicionalmente las predicciones de las viejas teorías clásicas cuando se aplicó al mundo macroscópico de la vida diaria. Pero las físicas cuántica y clásica están basadas sobre concepciones muy diferentes sobre la realidad física.

Las teorías cuánticas pueden ser formuladas en muchas y diferentes maneras, pero es probable que la descripción más intuitiva fue dada por Richard (Dick) Feynman, un pintoresco personaje quien trabajó en el Instituto de Tecnología de California y que a la salida tocaba bongó en un club de strippers. De acuerdo a Feynman, un sistema no sólo tiene una historia sino todas las historias posibles. Al tiempo en que busquemos las respuestas explicaremos la aproximación de Feynman con detalles y la aplicaremos para explorar la idea de que el universo en sí mismo no posee una sola historia, y mucho menos una existencia independiente. Esta parece una idea radical, aún para muchos físicos. De hecho, como muchas nociones de las ciencias actuales, esto pareciera violar el sentido común. Pero el sentido común esta basado sobre experiencias cotidianas y no sobre el universo, tal y como es revelado a través de las maravillas tecnológicas como aquellas que nos permiten hurgar en la profundidad del átomo o yendo hacia atrás hacia los tiempos tempranos del universo.

Antes de la llegada de la física moderna se pensaba generalmente que el conocimiento del mundo podía ser obtenido a través de la observación directa, las cosas son como ellas parecen, como son percibidas a través de nuestros sentidos. Pero el suceso espectacular de la física moderna, la cual esta basada sobre conceptos como los de Feynman que batallan con las experiencias cotidianas, han mostrado que éste no es el caso. La mirada ingenua de la realidad no es por lo tanto compatible con la física moderna. Para convivir con estas paradojas debemos adoptar un aproximación que llamamos realismo modelo-dependiente. Esto se basa en que una vez que nuestro cerebro interpreta los datos de entrada provenientes de nuestros órganos sensoriales va creando un modelo del mundo. Cuando tal modelo es exitoso para explicar eventos, tendemos a atribuirle, y a los elementos y conceptos que lo constituyen, la cualidad de la realidad o de la verdad absoluta. Pero podrían existir diferentes maneras en las cuales se podría modelar la misma situación física, y cada una empleando diferentes elementos fundamentales y conceptos. Si dos de tales teorías físicas o modelos predicen los mismos eventos, no se puede decir que una sea más real que la otra; más aún, tenemos la libertad de utilizar el modelo que sea más conveniente.

En la historia de la ciencia hemos descubierto una serie de mejores y mejores teorías o modelos, desde Platón a la teoría clásica de Newton y de allí hasta la teoría cuántica moderna. Es natural preguntar: ¿Alcanzará eventualmente esta secuencia un punto final, una teoría final del universo, la cual incluya todas las fuerzas y prediga cada observación que podamos hacer, o continuarán para siempre apareciendo mejores teorías, pero nunca una que no pueda mejorarse posteriormente? Todavía no tenemos una respuesta definitiva a esta pregunta, pero ahora tenemos una candidata para la teoría final sobre todas las cosas, si de hecho existe alguna, llamada Teoría-M. La Teoría-M es el único modelo que pensamos posee todas las propiedades que una teoría final debería tener, y es ésta la teoría sobre la cual estarán basadas muchas de nuestras discusiones posteriores.

La Teoría-M no es una teoría en el sentido que conocemos usualmente. Ella es una familia completa de diferentes teorías, cada una de las cuales es una buena descripción de las observaciones  sólo en un rango de situaciones físicas. Ella es un poco como un mapa. Como bien es conocido, no se puede mostrar la totalidad de la superficie de la tierra en un simple mapa. La común Proyección de Mercator utilizada para los mapas del mundo hace parecer las áreas mucho más largas hacia los extremos del norte y el sur y no cubre los Polos Norte ni Sur. Para intentar mapear la tierra completa se hace uso de una colección de mapas, cada uno de los cuales cubre una región limitada. Los mapas se sobreponen el uno al otro, y donde pueden hacerlo, muestran el mismo paisaje. La Teoría-M es similar. Las diferentes teorías en la familia de la Teoría-M  pueden lucir muy diferentes, pero pueden ser vistas como aspectos que se sobreponen a una misma teoría. Ellas son versiones de la teoría que son aplicables sólo en un rango limitado- por ejemplo, cuando ciertas cantidades como energía son pequeñas. Como la superposición de mapas en la Proyección de Mercator, donde los rangos de de las diferentes versiones se sobreponen, ellas predicen el mismo fenómeno. Pero tal y como ningún mapa plano es una buena representación de la superficie entera de la tierra, no existe una teoría sencilla que sea una buena representación de las observaciones en todas las situaciones.

Describiremos cómo la Teoría-M puede ofrecer respuestas a las preguntas de la creación. De acuerdo a la Teoría-M, el nuestro no es el único universo. En cambio, la Teoría-M predice que un gran número de universos fueron creados de la nada. Su creación no requiere de la intervención de un ser sobrenatural o dios. Mejor aún, estos múltiples universos surgieron naturalmente desde las leyes físicas. Son predicciones de la ciencia. Cada universo tiene múltiples historias posibles y múltiples posibles estados en tiempos posteriores, tal y como en el tiempo presente, ya lejos de su creación. La mayoría de los estados serán bastante diferentes al universo que observamos y bastante inadecuados para la existencia de cualquier forma de vida. Sólo unos pocos podrían permitir la existencia de criaturas como nosotros. De allí que nuestra  presencia escoge de este vasto arreglo sólo aquellos universos que son compatibles con nuestra existencia. Aunque somos diminutos e insignificantes en la escala del cosmos, esto nos hace en algún sentido los señores de la creación.

Para entender el universo en la escala más profunda, necesitamos no sólo conocer cómo se comporta el universo, sino también por qué.

¿Por qué existe algo en lugar de la nada?

¿Por qué existimos?

¿Por qué este conjunto particular de leyes y no otras?

Esta es la Pregunta Fundamental de la Vida, el Universo y Todas las Cosas. Intentaremos responder en este libro. Diferenciando la respuesta a la dada por la computadora en La Guía para la Galaxia de Hitchhiker. La nuestra no será tan sencilla como “42.”

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4 Comentarios

  1. que interesante que alguien escribo aqui sobre ello. yo no tengo tanto valor. apenas lo asomo como en el caso de los dos post sobre fasforward pero apenas timidamente, ya que la cultura fisica de la mayoria de las personas es algo deprimente. mi hermano era fisico teorico y discutimos muchos las teorias de Menbranas. mi objecion principal era que aun esas rteorias creen en el sistema de particulas, el problema comienza con el graviton, quien trasmite la fuerza gravitatoria. El problema es que el graviton gravitaria sobre el mismo. eso no lo entendia. o no lo entendio, quizas Einstein tenia razon y la gravitacion es una concecuencia del espacio-tiempo, aunque las teorias M dicen que el mismo tiempo es discretos, esto es que que tienen una especie de atomos de espacio tiempo.
    el asunto es que esas teorias han tenido un exito enorme, con una simplidad increible, pero como le decia a el creo que el problema es la manera como hacemos matematicas, quizas abria que olvidarse de todo y enpenzar de nuevo a construir otra matematica. Algunos han pensando lo mismo y estan haciendo eso mismo. el truquito de la renormalizacion no convence a nadie, el problema es que funciona. Pero seria mucho mejor no nesecitarlo, y ese truquuito fue creado entre oitros por el mismo Feyman, no solo de diagramas de feyman vivia el pobre.

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  2. Xluis, la verdad es que no soy un experto en la materia. Solo soy un ingeniero aficionado a los temas de la historia de la ciencia y la epistemología. Los físicos o matemáticos puros tal vez puedan hablar con mayor propiedad sobre esto. Me interesa un poco más por el acercamiento con la literatura.Por cierto, lo del gravitón si es en verdad bien difícil de imaginar para quienes vivimos las experiencias palpables sólo en cuatro dimensiones. Imaginar una elemento hipotético, que viene de los cálculos de la mecánica cuántica para ser aplicado a la ley de gravedad de Newton, que no tiene masa y tiene spin 2, es decir que tiene que girar dos veces para tener las misma fase, es algo ya complicado.
    Aunque estos temas no son el día a día, estas investigaciones físicas pueden tener efectos complicados. Por ejemplo, cuando comence a funcionar un gran acelerador de partículas que están construyendo en Europa, aparentemente será capaz de generar una gran cantidad de energía electrica que compremetería a los países productores de petróleo. Para un país como el nuestro cuyo gobernante vive rogando que el petróleo suba por encima de $100 el barril a finde poseer el dinero suficiente para comprar conciencias y no para ofreser mejores servicios y beneficios para el pueblo, sería nefasto que se redujera la demanda mundial de hidrocarburos.

    Y hablando de elementos imagniarios hay alguien que le está colocando 1 estrella a mis artículos para bajarlos de categoría. Al menos no tiene el valor de comentar. Saludos
    waguaregua

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  3. si te interesa la historia de la fisica leete esto http://li.co.ve/beN aqui mismo en panfleto, es sobre una historia de la fisica muy poco conocida. a mi tambien me interesa mucho la historia de la ciencia, hay un cuento buenisimo de como se descubrio el fluor o mejor de como se aislo, aunque mejor no lo cuento ya que es medio macabro, ya que morian como moscas, pero no puedo evitar reirme al recordarlo, ya que en el siglo XVIII y XIX para caracterizar a un elemento habia que , probarlo, olerlo y casi untarlo en un pan y comerselo. A mis alumnus siempre les daba un jarabe de historia del campo (una rama de la botanica) para que hicieran ciencia con conciencia. no creo nesesario comentar lo que decian de mi- no era nada halagüeño- pero tal vez en alguno…
    Y sobre eso, no te preocupes yo tengo el mismo fan, basta que hable algo sobre ciencia para que aparezca ese admirador mudo. Debe ser un un gran conocedor sobre la ciencia, quizas tambien sea creacionista, como toda persona inteligente ;)

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  4. xluis, lei el artículo. Bastante interesante. Voy a ver si consigo uno de los libros a los que haces referencia. Lo que sucedió con el fluor también pasó con el cloro. Se tiró a unos cuantos antes de poder aislarlo como elemento.

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