Las dudas de la física en el Siglo XXI

La historia de la ciencia es muchas veces la historia de la unificación de fenómenos que se creian indendientes en un único marco teórico. Podemos considerar por ejemplo la unificación de movimientos terrestes y celestes a cargo de Newton, la unificación del movimiento uniforme con el reposo de Galileo, la unificación de la electricidad y el magnetismo de Maxwell, la unificación de los movimientos acelerados con la gravedad en la Teoria de la Relatividad General de Einstein o la más reciente unificación del electromagestismo con la fuerza nuclear débil. El objetivo de muchos físicos teóricos es seguir este camino hasta encontrar la famosa Teoria del Todo, una teoría que unificaría todas las fuerzas conocidas con todas las partículas y con el mismo espacio tiempo, la teoria última de la que en principio se podrían derivar todo el resto de las leyes de la naturaleza.

Uno de los mayores impedimentos actuales para encontrar (si existe) esta Teoria del Todo se encuentra en las tremendas dificultades en unificar probablemente las dos teorias más importantes de la física: la relatividad general, la teoria de la gravedad y del espacio-tiempo, con la mecánica cuántica. Mucho se ha trabajado en esta frontera de la física teórica, a la que Einstein mismo dedicó los últimos años de su vida. Sin duda la candidata más sólida para esta unificación es la famosa Teoria de Cuerdas. En esta teoría, las partículas dejan de ser puntuales y se transforman en minúsculas cuerdas, de manera que la unificación de fuerzas y partículas es immediata: cada fuerza es una manera distinta de interactuar entre las cuerdas y cada partículas es una manera de vibrar de estas cuerdas fundamentales. Claramente la dimensión de estas cuerdas en muchos ordenes de magnitud inferior a las menores distancias jamás examinadas por el hombre.

Desde que se solucionó un problema matemático clave para la viavilidad de la teoria, la llamada cancelación de la anomalía en 1983, muchos de los mejores físicos teóricos del mundo se entregaron en cuerpo y alma a estudiar esta nueva teoria. Aunque en el principio se pensaba que en pocos años se podría encontrar la teoría de cuerdas definitiva que tenía asociada toda la física de particulas que hoy conocemos, con el tiempo esta esperanza se fue desvanenciendo. Es este aparente fracaso de la teoria de cuerdas para satisfacer todas las espectativas que había generado lo que se analiza en el libro “Las dudas de la física en el Siglo XXI” del físico teórico Lee Smolim, que ha trabajado él mismo en teoria de cuerdas así como el otras formulaciones alternativas de la gravedad cuántica.

Smolin repasa el estado actual de la teoría de cuerdas. Uno de los problemas fundamentales con los que se enfrenta la teoria es la existencia de una infinidad de teorias de cuerdas aparentemente válidas (aunque nunca se ha encontrado una teoria que corresponde a nuestros parámetros físicos). Para superar este problema, algunos teóricos de cuerdas han propuesto la existencia de un multiverso, un conjunto de universos donde las leyes de la física son diferentes, y en el que vivimos nosotros la teoria de cuerdas correspondiente es tal que lleva a una física favorable a la vida y a la formación de organismos complejos. Otra de sus críticas es la falta de formalismo matemático, y su excesiva dependencia en conjeturas e hipótesis no demostradas.

Tal vez aparte de las objeciones científicas la mayor crítica de Smolin a la teoria de cuerdas es que su comunidad científica, según él, es cerrada, arrogante, insensible a la crítica y que impide la investigación en teorias alternativas de la gravedad cuántica, como la gravedad cuántica de lazos en la que el mismo Smolin ha trabajado. Por otra parte, es cierto que aunque es necesario que existan siempre una amplia variedad de lineas de investigación en todo tema científico, la teoria de cuerdas ha obtenido resultados hasta ahora mucho más sólidos que cualquiera de estas otras teorias alternativas.

En resumen, un libro interesante para tener una visión alternativa de la teoria de cuerdas respecto a las descripciones mucho más favorables (y populares) de físicos como Greene o Leonard Susskind. Es también interesante su estudio del impacto de la sociología (y la ideología) en la práctica científica. La teoría de cuerdas, y la física teórica en general, se encuentran en un momento de impasse, que esperemos que las sorpresas que nos proporcione el gran colisionador LHC de Ginebra, cuando colisione protones a las mayores energías jamás conseguidas por el hombre, nos ayuden a avanzar en el conocimiento de las leyes fundamentales de la naturaleza.