Saturday, September 20, 2014
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Einstein, el realista

OXFORD – Hace poco se descubrió que la expansión del universo se está acelerando, en vez de disminuir, como se pensaba antes. La luz proveniente de distantes estrellas en explosión reveló que una fuerza desconocida (apodada «energía oscura») sobrepasa con creces a la gravedad en términos cosmológicos

Inesperada para los investigadores, una fuerza tal había sin embargo sido anticipada en 1915 por una modificación que Albert Einstein propuso para su propia teoría de la gravedad, la teoría general de la relatividad. Pero luego desechó la modificación, conocida como la «constante cosmológica», considerándola la «mayor metida de pata» de su vida.

Así que los titulares proclaman: «Einstein tenía razón después de todo», como si los científicos debieran compararse como uno lo haría con los clarividentes: ¿Quién se diferencia del rebaño por conocer lo incognoscible, como los resultados de experimentos que aún estar por ser inventados (ni que hablar de su implementación)? ¿Quién, en retrospectiva, ha profetizado correctamente?

Pero la ciencia no es una competencia entre científicos; es un concurso de ideas, es decir, explicaciones de lo que realmente existe, sobre cómo se comporta y por qué. Esas explicaciones inicialmente se someten a prueba, pero no mediante experimentos sino a través de criterios de razonamiento, lógica, aplicabilidad y singularidad para resolver los misterios de la naturaleza de los que se ocupan. Las predicciones solo se utilizan para contrastar la pequeña minoría de explicaciones que sobreviven a esos criterios.

La historia de por qué Einstein propuso la constante cosmológica, por qué la desechó, y por qué actualmente los cosmólogos actualmente la han recuperado, ilustra este proceso. Einstein procuró evitar la implicación de la relatividad general no modificada respecto de la imposibilidad de un universo estático: que puede expandirse (desacelerando, contra su propia gravedad), colapsar, o mantenerse inmóvil por un instante, pero que no puede estar sin asistencia.

Esta predicción específica no puede comprobarse (ninguna observación podría establecer que el universo está inmóvil, incluso si lo estuviese), pero es imposible cambiar las ecuaciones de la relatividad general en forma arbitraria. Están fuertemente restringidas por la sustancia explicativa de la teoría de Einstein, que mantiene que la gravedad se debe a la curvatura del espacio-tiempo, que la luz viaja a igual velocidad para todos los observadores, etc.

Pero Einstein se dio cuenta de que es posible agregar un término específico –la constante cosmológica– y ajustar su magnitud para predecir un universo estático, sin estropear ninguna de explicaciones restantes. Todas las demás predicciones basadas en la teoría anterior de la gravedad –la de Isaac Newton– comprobables en esa época, eran buenas aproximaciones a las de la relatividad general sin modificaciones, con esa única excepción: El espacio newtoniano era un fondo inmóvil contra el cual se movían los objetos. Aún no había evidencia que contradijese la visión de Newton, ninguna misteriosa expansión que explicar. Más aún, todo aquello que fuese más allá de esa concepción tradicional del espacio exigía un salto conceptual considerable, mientras que la constante cosmológica no implicaba una diferencia mensurable para las predicciones restantes. Así que Einstein la agregó.

Luego, en 1929, Edwin Hubble descubrió que el universo se expande, coherentemente (considerando la precisión de las observaciones de ese tiempo) con la teoría general de la relatividad no modificada. Así que Einstein desechó la constante cosmológica. Su decisión no tuvo nada que ver con que Hubble fuese menos proclive a equivocarse; y tampoco defería Einstein por las superiores habilidades proféticas de Hubble. Se trataba sencillamente de que el problema que debía solucionar la constante ya no existía.

Las nuevas observaciones no refutaban la existencia de una constante cosmológica. Simplemente la convertían en una mala explicación. Luego, en 1998, llegaron las nuevas observaciones que indicaban un universo cuya expansión se está acelerando. Como consecuencia, la constante cosmológica que se ha «reincorporado» para explicar las nuevas observaciones no es exactamente igual a la que propuso y luego retiró Einstein. Es mayor, ya que ahora debe explicar no solo por qué el universo no está colapsando, sino por qué la expansión se acelera.

El comentario de Einstein sobre su «metida de pata» es tan engañoso como la idea de que «está en lo cierto después de todo». La constante cosmológica no es algo que nunca debió ser propuesto. Su inclusión representa un avance en la comprensión de la realidad, así como su abandono a la luz del descubrimiento de Hubble y su reincorporación en forma revisada para explicar las nuevas observaciones.

De igual forma, el «debate Bohr-Einstein» de mediados del siglo veinte sobre la teoría cuántica a menudo se interpreta como una batalla personal entre genios. Las predicciones de la teoría cuántica son tan antiintuitivas que, bajo el liderazgo de uno de sus pioneros, Neils Bohr, creció el mito de que no hay una realidad subyacente que las explique. Las partículas llegan de A a B sin pasar por el espacio intermedio, donde no tienen suficiente energía para existir; «piden prestada» brevemente la energía, porque «no estamos seguros» sobre qué es su energía. La información pasa de A a B sin que pase nada en el medio, lo que Einstein llamó una «espeluznante acción a distancia». Y así sucesivamente.

Lo que estas paradójicas interpretaciones comparten es que abandonan el realismo, la doctrina de que un mundo físico y que verdaderamente existe explica toda nuestra experiencia. El antirrealismo mantiene su popularidad y aparece de distintas formas en libros de texto y explicaciones populares de la teoría cuántica. Pero Einstein insistía en que los fenómenos físicos tienen explicaciones en términos de lo que él llamó «elementos de realidad».

Afortunadamente, una minoría de físicos, entre los que me incluyo, también nos ubicamos inequívocamente del lado del realismo, a través de la adopción de la interpretación de la teoría cuántica propuesta por Hugh Everett, la de universos paralelos. Según esta explicación, no existen partículas cuando no tienen suficiente energía para ser; sencillamente en algunos universos tienen más energía que el promedio y, en otros, menos. Todas las supuestas «paradojas» de la teoría cuántica se resuelven en forma semejante.

Así que, mientras la mayoría afirma que Bohr ganó el debate, mi opinión es que Einstein, como de costumbre, buscaba una explicación de la realidad, mientras que sus rivales simplemente abogaban por absurdos. La interpretación de Everett no convierte a Einstein en un semidiós. Pero sí le da la razón.

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