CONTRA LOS HECHOS: LO REAL SE EXPLICA POR LO IMPOSIBLE

VER SIN VER

 Escrito por Ana Azanza

Presento este título en una última vuelta de tuerca al tema de la utopía. Etienne Klein es físico, investigador, filósofo de la ciencia y persona interesada en la divulgación de la misma. Lo acabo de descubrir y tras escuchar varias de sus conferencias me han parecido muy útiles para intentar adentrarse en los arcanos de la física más puntera. Decimos a menudo que la filosofía no puede estar separada de los demás saberes, que un pensamiento filosófico tiene que estar a la altura de la investigación contemporánea. Tarea que se presenta difícil dado el alto grado de especialización y matematización no apta para todos los públicos de la ciencia física actual.

Etienne Klein es consciente de ello, y tiene la gentileza de haber presentado esta interesantísima conferencia a la gente del lugar donde vive. 

Entiendo que se trata de un público con una formación cultural media alta, ávida de curiosear con permiso de los científicos en los arcanos de la física. Me ha llamado la atención la formación completa de Etienne Klein, su especializaciòn en física no le ha impedido realizar una tesis de filosofía y apreciar como se debe a los grandes cerebros de nuestra disciplina. Klein conoce la obra de Spinoza, Kant, Platón, Aristóteles, y señala hacia ellos para ulteriores profundizaciones sobre el difícil asunto de conocer el mundo material en el que vivimos, nos movemos y existimos.

I.                    DE LA CAIDA DE LOS CUERPOS A LA FISICA DE PARTICULAS

El problema planteado en la charla es ¿qué sabemos del origen del universo? Klein asegura que verificar las teorías físicas no siempre es posible. En el CERN, en Ginebra, en ese reactor de 27 km de perímetro se intenta recrear las condiciones del universo primordial, en el que los protones colisionan entre sí cargados de la energía de un mosquito volando. Para un protón es una cantidad exagerada de energía. Sobre todo si tenemos en cuenta que en el universo inicial la energía de las partículas sería la de un AVE en circulación, condiciones físicas que hoy por hoy resultan inaccesibles a nuestra capacidad de experimentación. De ahí la pregunta ¿estamos hablando de metafísica matemática o de teorías auténticas que podrían encontrar la confirmación experimental algún día?

Vulgarmente se suele decir que cuando teoría y hechos se contradicen, los hechos tienen razón por esencia y por tanto la teoría es falsa. Pero esta es una idea peligrosa, pues ya Koyré nos había enseñado que la apuesta de la física moderna es “expresar lo real empírico por lo imposible”. La física explica la realidad que nos rodea con leyes físicas cuyo enunciado oído por primera vez parece absurdo.

Antes de entrar en el “místico” mundo de las partículas estudiadas por la física cuántica, Klein explica lo que le pasó a Galileo con la caída de los cuerpos. Las experiencias de dejar caer cuerpos de diferente masa a la vez muestran que la velocidad de caída de un cuerpo es mayor cuanto mayor es su masa. Esto se sabía desde Aristóteles, y se desprende de la observación pura y simple. Se puede subir a la torre de Pisa como según la leyenda cuenta Galileo y las bolas de petanca tiradas llegarán antes al suelo que las pelotas de tenis.

Pero el genio de Galileo estuvo precisamente en preguntarse si esa ley sacada de la observación natural es verdad. Tenemos una botella llena de agua y un vaso de plástico, evidentemente la botella más el vaso unidos por una cuerda pesan más que solo la botella. Sin embargo si tiramos el conjunto de vaso más botella, el vaso hará de paracaídas y caerá más lento. Tenemos por tanto dos conclusiones contradictorias: todos los cuerpos caen a la misma velocidad con independencia de su masa. Lo que contradice la observación. Galileo tuvo que pelear para convencer a los aristotélicos de si los cuerpos están sometidos a la fuerza de la gravedad también lo están a la resistencia del aire, y es la resistencia del aire la que juega en la diferencia de velocidad de caída de los objetos. Pero si sólo está la gravedad como en el vacío, todos los cuerpos caerán a la misma velocidad, ley que parece contradecir la observación. Este experimento galileano en versión Etienne Klein es una primera muestra de que en realidad los hechos son criticados por la teoría, no al revés.

Perímetro del acelerador de par´ticulas del CERN, Ginebra

Pasando ya al tema central de la charla sobre el origen del universo, hace 40 años según la teoría física las partículas no deberían de tener masa. Pero la medida nos dice que sí tienen masa. Hay algunas como el fotón y el gluón que no la tienen, pero todas las demás, atención a la manera de expresarse, “tienen masa no nula”. Hay una contradicción que ha llevado a algunos a decir que eso demuestra que las ecuaciones son falsas. Pero a lo mejor es nuestra noción de masa la que está mal formulada, estamos viendo la noción de masa de modo incorrecto como se veía incorrectamente la caída de los cuerpos antes de Galileo.

Un poco de “mística” de partículas, parece ser que la masa de las partículas no les pertenece. Las ecuaciones tienen razón, las partículas no tienen masa pero nos parece que la tienen porque interaccionan con el vacío. Vacío que por su parte no está vacío. Más mística. El vacío al que nos referimos contiene el famoso bosón de Higgs, interactuando con él es como las partículas nos dan la impresión de tener masa.

Si Galileo explicaba la diferencia de velocidad de la caída de los cuerpos por la interacción con el aire, nosotros explicamos la diferencia de masa de las partículas por la interacción de las mismas con el vacío cuántico.

Todo ello nos lleva a la conclusión provisional de que la cuestión de las relaciones entre la teoría y la realidad es bastante más sutil de lo que parece.

II.                 EL ORIGEN DEL UNIVERSO

Ya hemos establecido un primer problema que nos hace poner a la física en sus justos términos. Pero nos queda un segundo, es la relación entre el lenguaje natural y las ecuaciones que constituyen el lenguaje de la física. ¿Son traducibles al lenguaje vulgar? ¿tendríamos todos que aprender ecuaciones para comprender la física? Sería útil pero inhumano. Etienne Klein intenta decir con palabras las enseñanzas de la física. Pero el lenguaje natural no contiene lo que dice la física. Hay que crear un “espacio” en el idioma para poder decir la originalidad de los mensajes que vienen de la física.

Para empezar, cuando hablamos del origen del universo ¿evocamos bien el problema según lo que hoy sabemos de física? Parece ser que no.

“En el siglo XX los físicos han comprobado que el universo tiene historia” Esta afirmación es verdadera y falsa. Ya en el siglo XVIII Kant escribió una “Teoría del cielo” en la que explica el origen del sistema solar. En el siglo XIX el segundo principio de la termodinámica provocó el pánico en las mentes porque predecía la muerte térmica del universo.

 

Sin embargo cuando un físico del siglo XX dice “el universo tiene una historia”, no dice lo mismo que lo que decía Kant en el XVIII y otros en el XIX. En 1915 Einstein publicó la Teoría de la Relatividad General que cambia el estatuto de la gravedad, ya no es una fuerza de atracción entre dos cuerpos sino una deformación de la estructura del Espacio-Tiempo. Según Einstein los cuerpos que interaccionan por la gravedad no padecen una fuerza sino que la gravedad deforma el espacio-tiempo en el que se desplazan y las trayectorias no son rectilíneas sino que están deformadas por la curvatura del espacio-tiempo. Esta teoría atribuye al universo las propiedades de un objeto físico, porque esta teoría caracteriza el universo con propiedades no reductibles a propiedades locales: curvatura general, densidad de materia, el universo no es la envoltura de los objetos en él contenidos sino un objeto físico en sí mismo cuya medida es la solución de una ecuación física. El estatuto formal del universo fue completamente modificado por Einstein.

Pero Einstein pensaba que el universo no tenía historia, el universo es un objeto físico estático. Hubble, descubrió que las galaxias se alejan unas de otras. Las galaxias huyen dentro de un espacio estático. Pero a partir de Einstein ya no se dice que las galaxias se desplazan a velocidad proporcional a su distancia sino que las galaxias son inmóviles y es el espacio que las separa el que se dilata. En la interpretación relativista el espacio no es estático. Si le damos al REW de esta película espacial, las galaxias se acercan. Y a medida que nos vamos hacia el pasado, aparece un universo más pequeño, más caliente, más denso y en el extremo tenemos un universo puntual, de volumen cero y temperatura infinita, densidad infinita de energía. Es la singularidad inicial o instante cero de volumen nulo que hemos llamado Big Bang desde 1950.

Dada nuestra cultura occidental troquelada por la enseñanza bíblica hemos identificado el Big Bang con la creación del mundo. Pero la pregunta surge ¿qué había antes? ¿qué hizo de cerilla cósmica que encendió la mecha universal? ¿hubo una potencia trascendental que intervino en la historia? Según Klein son preguntas apasionantes que nos hacen pensar, pero son prematuras. Y además son preguntas que nos hacemos por nuestra manía occidental de pensar en términos "parmenídeanos" ser-no ser. Los chinos como explica François Jullien, al que Luis Roca conoce bien, no tienen ese problema, en su forma de ver siempre continuidad, transiciones. El problema del "origen" es occidental. Probablemente un Einstein chino no hubiera identificado el big bang con el origen. Siempre hubo algo que sufre diferentes procesos, sin Nada inicial. Pero hemos estructurado nuestro lenguaje contando con ella. Nuestro lenguaje nos impide decir el cambio.

En 1992 Stephan Hawkings fue recibido en el Vaticano. El Papa Juan Pablo II le vino a decir al científico que lo que había antes del Big Bang es de “nuestro departamento” y lo que hay después les corresponde a “ustedes los astrofísicos”. Etienne Klein considera que esta afirmación papal denota una gran ingenuidad.

La Gravitación universal no es la única fuerza del universo, aunque domina a gran escala, pero también hay que contar con la fuerza electromagnética, con la fuerza nuclear débil y con la fuerza nuclear fuerte que mantiene unidos los núcleos atómicos.. Estas tres otras fuerzas no son explicadas por la teoría de la relatividad general, ya que ésta sólo se ocupa de a gravedad. En los año 50 se extrapoló a un universo físico con mucha energía pero se dejó fuera las otras fuerzas. Hace falta una teoría del universo que tenga en cuenta las cuatro fuerzas. La extrapolación de los años 50 era matemáticamente legítima pero físicamente incompleta.

III.               EL MURO DE PLANCK

El llamado muro de Planck es el momento de la historia del universo más allá del cual la descripción de lo que pasa debe integrar las cuatro fuerzas a la vez.

Es justo decir que sabemos contar la historia del universo que nos separa del muro de Planck. Fue hace 13,7 mil millones de años. Tenemos descripción precisa a partir del momento en que la expansión enfrió las partículas lo suficiente como para que su energía fuera la de un mosquito volando,  podemos hacerlo porque hemos experimentado en el CERN las condiciones físicas de ese universo.

Pero sólo una fracción de segundo antes las partículas tenían la energía de un AVE circulando y de eso no tenemos experiencia. Sólo disponemos de ideas, de teorías físicas y no podemos decir nada a partir del muro de Planck. Por lo que más vale callar o reconocer humildemente que estamos buscando nuevas teorías que puedan describir las cuatro fuerzas.

En los años 70 se asociaron simetrías matemáticas a cada una de ellas y a partir de ahí se busca conocer sus interacciones. Las 3 fuerzas están unificadas desde el punto de vista teórico, son descritas por conceptos análogos. Pero la física cuántica reposa sobre principios contradictorios con la relatividad general. En física cuántica el Espacio-tiempo es rígido y plano, sin curvatura. Es el espacio plano de la relatividad restringida, como un escenario fijo en el seno del cual se desarrollan los fenómenos.

Sin embargo recordamos que el espacio tiempo de la teoría de la relatividad general que describe la gravitación es un objeto físico, ligero, dinámico, cambia de topología cuando los objetos en él contenidos se desplazan. Y cuando queremos ir más allá del muro ¿con cuál nos quedamos? Todas las tentativas fracasan. Hoy en día hay hipótesis más o menos audaces para intentar describir lo que está antes del muro: se ha sugerido un espacio tiempo de 26 dimensiones o de otros números “mágicos”, tenemos la teoría de las supercuerdas. No podemos probar ninguna de esas teorías, los científicos intentan ir más allá del muro de Planck sin tener la certeza de hacerlo igual que lo hizo el universo.

En la teoría de cuerdas el Big Bang se interpreta como el “rebote” sobre sí mismo de un universo que estaba contraído. De esta forma la singularidad inicial ya no es el principio, el Big Bang no es metafísica sino física, antes había otra “cosa” que lo provocó.

Otra teoría es que el universo no sería continuo sino granulado, discontinuo  por tanto. Es la llamada teoría cuántica en bucle. No hay volumen cero, todos los volúmenes son un múltiplo entero de un mínimo que no es nulo. Es el tipo de frase que me sigue pareciendo mística más que ciencia. Cuando se aplica esta teoría  a la cosmología llegamos a casi lo mismo que llega la teoría de cuerdas: el universo “rebota” y ahí se produce el Big Bang.

CONCLUSIONES

En Física sólo se explica el ser por otro ser, no por la nada.

No está científicamente probado que el universo haya tenido un origen, el paso de la ausencia de todo a la existencia de algo no se puede probar.

No tenemos la prueba de que lo haya tenido. El origen del universo es por tanto una cuestión abierta. Y es además una cuestión política, dado que cuando se habla del origen del universo se adquiere poder sobre las mentes.

Klein se refiere a algunos que hablan de estas cuestiones como si acabaran de descender de la nave espacial en la que han podido ir a contemplar dicho origen. Más vale atenerse a la pura ciencia. Y por ello es arriesgado la afirmación de “Dios no fue necesario” al final del último libro atribuido a Hawkings.

Multitud de cuestiones quedan abiertas:

¿Es Dios la ley de la gravedad? ¿Las leyes físicas estaban antes del universo? ¿son trascendentes a él? ¿cómo sabían los primeros electrones que se tenían que separar unos de otros? ¿las leyes son trascendentes, son inmanentes o evolucionan a lo largo de la vida del universo?

Espinosa y Platón han tratado el tema de la relación entre las leyes y la empiria y haríamos bien en leerlos para iluminar nuestra mente sobre estas cuestiones.

La física ha podido entender el origen de lo que está en el universo, de los átomos. Proceden de las reacciones nucleares que se dan en las estrellas.

En física origen es conclusión de un proceso que ha tenido lugar antes, el origen nos remite a una genealogía. Ese desesperante resultado es la conclusión de la física del siglo XX. Por ejemplo, el origen de la masa de las partículas es su interacción con el bosón de Higgs.

Llevados por el entusiasmo queremos llegar a comprender el “origen origen”, y ahí nos perdemos, porque según nuestro lenguaje occidental antes del origen está la nada y la nada para dejar de serlo, en física, tiene que tener alguna propiedad. Con lo que ya no sería nada. El origen del universo descoloca nuestro lenguaje, es un enigma, debe de tener una solución que desconocemos. No es un misterio.

La ciencia como es, sin exageraciones ni promesas metafísicas es suficientemente interesante.

Etienne Klein reconoce algo que ya está en Galileo: la física es eficaz cuando se autolimita. El mundo es demasiado complejo para poder entenderlo totalmente, Hay que seleccionar propiedades. Y la fisica selecciona y describe lo que se deja matematizar, además de que las ecuaciones de la física han permitido predecir la existencia de partículas que luego se han demostrado. Pero no todo es matematizable

El físico continúa filosofando sobre las diferentes cuestiones abiertas que le quedan a la ciencia, muchas veces para que las leyes funcionen no se sabe si añadir “cosas” por ahí que no vemos y no hacen que nuestras ecuaciones no se correspodan con lo observado o si lo que falla son las ecuaciones. Apasionante, auténtica filosofía nacida y provocada por los descubrimientos y los callejones sin salida de la física actual.