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¿El Final de la Física?

Cuando el comunismo se colapsó, algunas personas hablaban del "Final de la Historia". Ahora hay quienes hablan de forma similar del "Final de la Física". Argumentan que todos los temas fundamentales ya han sido descifrados; que todas las grandes preguntas han recibido respuesta. Otros sugieren que, aún cuando algunos temas fundamentales no han sido resueltos, son esencialmente abstractos, irrelevantes para las aspiraciones humanas. De tal manera, ¿quedan algunos problemas candentes para que los físicos los resuelvan o deberían aceptar graciosamente el final de su ciencia?

Las preocupaciones acerca del final de la física no son nuevas. En 1890, apoyándose en los siglos de exitosa aplicación de la mecánica newtoniana y el electromagnetismo de Faraday y Maxwell, hubo algunas voces eminentes que proclamaron el final de la física. La década siguiente, sin embargo, sobrepasó esta exuberancia. La radioactividad, los rayos x y el descubrimiento del electrón abrieron un nuevo mundo. Poco después, la física alcanzó mayores alturas pues se desarrollaron los dos revolucionarios pilares de la física del siglo XX: la mecánica cuántica y la relatividad general, otra de las elementales contribuciones de Einstein a la ciencia moderna.

 1972 Hoover Dam

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As the US president-elect fills his administration, the direction of American policy is coming into focus. Project Syndicate contributors interpret what’s on the horizon.

Así, ¿Zozobrará el orgullo del hombre otra vez? Para entender el rumbo que podría seguir la física primero es necesario saber qué tan lejos ha llegado. La física surgió en el siglo XVI como una serie cuantitativa de leyes basada en las matemáticas, a través de la cual los seres humanos comprendieron el mundo inanimado. Los misterios que confundían a nuestros ancestros fueron remplazados por una serie de principios mucho más concisa con la que el vuelo de proyectiles, la caída de manzanas, la órbita de la luna y la trayectoria de los planetas pudieran ser explicados cuantitativamente.

Las definiciones del espacio, del tiempo, de la materia y de la energía se volvieron, gracias a la física, precisas. Los fenómenos complejos: eclipses, cometas, mareas, las propiedades de la materia (sólidos, líquidos y gases), la estabilidad estructural (puentes, torres, barcos), el comportamiento de la luz, los procesos relacionados con el flujo del calor, la temperatura, los colores del arcoiris y los colores más sutiles emitidos por substancias expuestas al calor, las cargas eléctricas y el magnetismo, la gravedad y la radioactividad, fueron organizados en un reducido número de "leyes de la física".

El siglo XX trajo un profundo entendimiento de las propiedades del mundo físico, ahora considerado como "entendido" por los físicos. Las estrellas, las galaxias, la evolución del universo así como entidades biológicas como las proteínas, las células y los genes todos quedaron bajo el manto de la física.

Con tal récord de avance tras de sí, ¿qué les queda a los físicos por hacer? Permítanme enfocarme en algunas áreas en las que pueden darse grandes avances en las próximas décadas.

En la física de las partículas y la cosmología estamos a punto de resolver problemas que han confundido a la ciencia desde la antigüedad: ¿cuáles son los bloques más esenciales de la materia? ¿Cómo funciona el universo? Nuestras ambiciones se centran en encontrar una respuesta tan elegante y simple que quepa en el frente de una playera. Hasta ahora, sin embargo, sólo hemos logrado un poderoso, pero lleno de faltas, sumario, el llamado "Modelo Estándard", el cual reduce toda la realidad a una docena de partículas y a cuatro fuerzas básicas de la naturaleza.

¿Por qué tiene errores el Modelo Estándard? Una falta obvia es estética, es decir, es demasiado complejo. El modelo no explica por qué hay tantas partículas fundamentales y por qué son tan distintas entre sí. Otra falta de este modelo es que una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza no está incluída: la gravedad. Aún estamos buscando una teoría simple y universal que reconcilie todas estas fuerzas.

Este esfuerzo es particularmente importante para la cosmología, la cual necesita una coexistencia pacífica entre la relatividad, que es la teoría de la gravedad, y la teoría cuántica para entender el inicio del universo. En los momentos más tempranos de la creación del universo, el Big Bang sucedido hace 12 mil millones de años, el universo era extremadamente pequeño y denso, y las leyes de la física governaban quizá sólo un tipo de partícula y una fuerza. La unificación de la teoría cuántica y de la relatividad es, por lo tanto, necesaria si queremos entender los primeros momentos de la creación, cuando aparecieron otras partículas y otras fuerzas.

Con tal entendimiento, los cosmólogos podrán empezar a entender cómo ese denso universo se expandió en un inicio y por qué más del 90% de su masa sigue siendo invisible para nuestros instrumentos. Conforme pase el tiempo empezaremos a descubrir todas las características esenciales del cosmos para después explicar cómo un evento único sucedido hace miles de millones de años no sólo creó las galaxias, las estrellas y los planetas, sino además los átomos que se ensamblaron para dar lugar a seres vivientes lo suficientemente intrincados para ponderar sus propios orígenes y propósitos.

Por supuesto, hay quienes dicen que es poco probable que la física provea una explicación final de la evolución, el evento que está en la base de la biología y la medicina. Sin embargo, creo que la aplicación de los principios de la física a la química y sobre todo a la biología también asumirá una mayor importancia. Conforme la biología se vuelva una ciencia cuantitativa, exacta, la física -con sus técnicas, su poder computacional y sus leyes básicas- tendrá una influencia cada vez mayor en los biólogos.

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En efecto, quizá el papel final de la física sea unificar todo el conocimiento humano. Edmund O. Wilson, el conocido biólogo de Harvard, escribió en su libro Consilience acerca de la eventual unificación de las ciencas exactas, las ciencias sociales y las humanidades. A pesar de lo revolucionario que esto pueda sonar, uno puede -aún ahora- vislumbrar la posibilidad de que esto pase a través del puente de la conciencia humana, pues parece que el cerebro funciona a partir de las leyes de la física y estas, utilizando las probabilidades de la ciencia cuántica y la complejidad de las teoría del caos, puede ser causa de un análisis lógico.

¿Secuestrará este conocimiento a las emociones, el amor, la música, la poesía, el arte? ¿O enrriquecerá esta unión científica las grandiosas glorias del espíritu humano? ¿Debemos tener miedo, como Keats, de "desentrañar el arcoiris"? Richard Feynman, el gran físico teórico, nos ofrece una simple pero poderosa respuesta: "¿Nuestro entendimiento de los mecanismos de la actividad estelar disminuyen de alguna manera nuestra apreciación de la belleza y del esplendor del cielo nocturno?"