Quiero destacar un aspecto de aquella charla (si bien el conjunto es de gran interés): sus certeros comentarios sobre un conflicto teórico de enorme trascendencia, el conflicto o la incompatibilidad entre las dos grandes teorías revolucionarias de la física, el gran conflicto entre la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. Sabido es que desde un principio fue un escollo el tratar de compatibilizar o de emplear simultáneamente ambas teorías, aparentemente irreconciliables. Sin embargo, por separado, son dos teorías muy exitosas con gran capacidad predictiva (pensemos, por citar ejemplos actuales, en la observación de las ondas gravitatorias, predichas por la Relatividad General, y en el prometedor campo de la computación cuántica, con Juan Ignacio Cirac a la cabeza). El propio Einstein trató, infructuosamente, en los últimos treinta años de su vida, de unificar en un solo modelo teórico la explicación de todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza. El conflicto entre la teoría de la relatividad especial y la mecánica cuántica pudo salvarse gracias a la Teoría Cuántica de Campos (que culmina a mediados del pasado siglo, después de décadas de laboriosa búsqueda), a la vez cuántica y relativista (especial). Esta teoría de unificación (en la que las partículas son las excitaciones cuánticas del campo) es capaz de explicar, entre otros hechos fundamentales, la existencia de las partículas (y las antipartículas). La mencionada Teoría Cuántica de Campos es un gran logro y aún sigue desarrollándose. Sin embargo, sólo ha podido aplicarse con éxito a tres de las interacciones fundamentales: electromagnética, nuclear débil y nuclear fuerte. La gravedad se resiste a ser domada, a ser tratada cuánticamente (a pesar de los intentos teóricos, matemáticos y especulativos sin evidencias experimentales u observacionales; piense el lector en la sugestiva y bella teoría, o teorías, de cuerdas o supercuerdas, la mejor candidata hasta la fecha para ser una teoría de unificación que explique todas las interacciones fundamentales, en la que todo estaría en última instancia compuesto por unos minúsculos hilos o cuerdas vibrantes mucho más pequeñas que un átomo y el espacio tendría ¡diez dimensiones!). Puesto que la teoría actual de la gravitación es la teoría de la relatividad general de Einstein, tenemos aquí un gran conflicto entre la Mecánica Cuántica y la Relatividad General, teorías que, como se ha dicho, son un enorme logro conceptual y funcionan a las mil maravillas... ¡por separado!
En su charla, José Manuel Sánchez Ron dice certeramente:
"Admiro profundamente la relatividad general de Einstein, con la que construimos nuestros modelos cosmológicos, pero creo que la física cuántica es más fundamental".
Y añade:
"No sabemos cómo hermanar la relatividad general con la física cuántica; pero si hay un problema, yo creo que al final habrá que sacrificar la relatividad general frente a la física cuántica".
Es la física cuántica, puntualiza Sánchez Ron, la menos comprensible ("si alguien no queda desconcertado con la física cuántica es que no la ha entendido bien", dijo Niels Bohr) y la más sorprendente de las teorías, que funciona maravillosamente, que nos habla de la realidad física (la realidad biológica la ve nuestro físico e historiador de la ciencia con los "ojos de Darwin").
La teoría de la relatividad general describe el espacio a gran escala, y nos permite el estudio de objetos muy grandes como las galaxias, Se suele visualizar el espacio como una cama elástica que se deforma curvándose debido a la masa de los cuerpos (así se explicaría, por ejemplo, el movimiento en su órbita de un planeta alrededor del Sol, la atracción gravitatoria de Newton se transforma en la Relatividad General de Einstein en una deformación del espacio-tiempo). El comportamiento de los átomos y de las partículas que los componen (electrones, protones y neutrones; estos dos últimos formados a su vez por quarks) queda descrito perfectamente por la desconcertante mecánica cuántica, donde "suceden cosas extrañas" e impera el azar (se habla de probabilidades de sucesos) y la incertidumbre. Es la física de los cuantos, de los valores y saltos discretos (por ejemplo, de energía). Nada que ver con el espacio-tiempo de la Relatividad General, en el que la presencia de materia y energía lo deforma suave y continuamente (piénsese en la imagen de una cama elástica con una pesada bola en su centro). El conflicto está servido. ¿Qué hacemos con la gravitación? ¿No puede tratarse cuánticamente? (véase gravedad cuántica)
[Deformación del espacio-tiempo según la Relatividad General. Procedencia de la imagen: SINC; enlace aquí]
Ambas teorías son incompatibles a una escala pequeñísima, difícil de concebir, al penetrar en el minúsculo espacio marcado por la longitud de Planck (¡del orden de 10-35 metros!), cuyo valor depende de la velocidad de la luz, la constante de gravitación universal y la constante del mundo cuántico, la constante de Planck. A esta escala la indeterminación cuántica se hace muy grande y el espacio se hace "caótico y turbulento", completamente alejado de la visión del espacio, suave y tranquilo, que nos presenta la teoría de la relatividad general de Einstein. Aquí no podemos utilizar simultáneamente ambas teorías sin llegar a resultados absurdos.
PARA SABER MÁS:
- La física pende de una cuerda (por Daniel Martín Reina, en ¿Cómo ves? Revista de Divulgación de la Ciencia de la UNAM; Nº 108).
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