Habla Frank Wilczek

Físico, escritor prolífico, buscador de belleza

en los virus, con forma de sólidos platónicos,

en la matemática sin experimentos,

que incorpora belleza a la belleza natural,

en la simetría, el cambio sin cambio,

que crea belleza estructural.

Descubre el yin y el yang en la relatividad:

la materia le dice al espacio cómo curvarse

y éste responde cómo moverse con el mínimo esfuerzo.

Reconoce que casi toda la masa ordinaria nace de la energía:

la masa de los protones y neutrones del núcleo

nace de la energía cinética de los quarks que los componen

y de la energía de los gluones que los mantienen confinados.

Propuso, con su maestro y otro profesor, la libertad asintótica:

gluones con carga eléctrica se atraen

con una fuerza que aumenta con la distancia

como una goma que se estira

y confinan a los quarks:

por eso resultó tan difícil identificarlos

y por eso ganaron el premio Nobel.

Opina que el paso de la cuántica a lo macroscópico

supone ir de lo ideal a lo real,

que las fluctuaciones cuánticas son virtuales

pero influyen en el comportamiento de los electrones,

esos electrones cuya manipulación constituye la electrónica,

el fundamento de la civilización tecnológica.

Reconoce que el vacío interestelar

está lleno de radiación luminosa

de rayos cósmicos y neutrinos

de un fondo de microondas

de campos que demuestran su intensidad

y de materia y energía oscuras.

Admite que la casi totalidad del Universo es desconocido

porque desconocidos son sus componentes mayoritarios:

la materia oscura,

un algo con gravedad en cuyo seno se sitúan las galaxias

la energía oscura,

un algo omnipresente con gravedad negativa

¿Qué sabemos, doctor Wilczek?

¿Lo que los pensadores antrópicos débiles?

«El Universo debe ser como es para que yo exista»

¿O los fuertes, gallos del corral?

«El Universo hace posible un observador que lo contemple»

¿Qué es la materia?

«Fermiones: quarks y leptones (electrones y sus congéneres)»

¿Qué es la fuerza?

«Bosones: gluones, fotones, partícula de Higgs, hipotéticos gravitones»

¿Qué son las partículas elementales?

«Perturbaciones de los campos»

¿Qué comprenderá la Humanidad dentro de cien o de mil años?

(Si existe).

Habla Roger Penrose

Físico matemático crítico

filósofo platónico

para el que las matemáticas

describen la realidad física

la estructura del universo.

Dice Penrose que las matemáticas están ahí afuera

en la naturaleza

por eso Einstein fue capaz de desarrollar

la teoría general de la relatividad

sin observación experimental alguna

y los experimentos aplaudieron sus cálculos,

después.

Dice Roger que la relatividad general es una teoría inacabada

porque conduce a singularidades irresolubles

de densidad material infinita dentro de los agujeros negros

y en el Big Bang, la gran explosión primigenia.

Dice Roger que esto es física clásica

que no contempla lo minúsculo:

las partículas elementales, las fuerzas químicas, el ADN o los láseres.

Este es el mundo que describe la teoría cuántica

mediante una función de onda

desconcertante

porque supone una partícula

que ocupa simultáneamente

dos posiciones o universos diferentes

como el gato de Schrödinger, vivo y muerto a la vez.

Pero el cuadrado de los módulos de la función

proporcionan el cálculo de las probabilidades

de los resultados experimentales reales.

Así, la teoría cuántica explica y calcula

cómo sucesos a pequeñísima escala

producen un efecto macroscópico

medible con gran precisión.

Penrose dixit que también la teoría cuántica está incompleta

debería incluir la teoría gravitatoria general

como caso límite para grandes masas y distancias.

Muchos se empeñan en conseguir la gravedad cuántica

con la teoría de las supercuerdas

que supone dimensiones diminutas

indetectables por los experimentos,

con partículas representadas por líneas u hojas

llamadas cuerdas o branas

situadas en un espacio

de diez dimensiones más el tiempo

¡Matemáticas terribles e incoherentes en las que aparecen infinitos!

¡Y matemáticos esperando la detección de partículas supersimétricas!

Mientras el platónico Penrose

sigue confiando en las mejoras de las teorías

y el positivista Hawking

preguntando si predicen las observaciones.

Habla Carlo Rovelli

Respetado como divulgador científico

respetable como físico teórico de la gravedad cuántica de bucles

celebra la teoría de la relatividad general

la teoría científica más hermosa, que predice

los agujeros negros

la expansión del Universo

el Big Bang

las radiaciones del fondo de microondas

las ondas gravitatorias.

Defiende que el espacio no es continuo

está hecho de cuantos de gravedad.

Presume que el origen del Universo es cuántico

y puede haber nacido de un rebote anterior.

Cree que la teoría se basa en interacciones:

una partícula no tiene velocidad ni posición

sino cuando interacciona con otra partícula

y lo hace con relación a un tercer objeto

que proporciona la información de la realidad.

Sostiene que somos un apartado infinitesimal en el Universo

una especie de vida breve

que sobrevive a cargo de la energía libre de la luz solar.

Más Mecánica Cuántica

Esos aspectos de la cuántica tan difíciles de asimilar

Feynman dijo que nadie sabe cómo puede ser así.

La dualidad onda partícula

con la luz desplazándose como onda

y trasportando fotones energéticos.

El principio de incertidumbre

con parejas de variables que no se pueden medir simultáneamente.

La función de onda

descripción completa de un sistema cuántico

colapsa tras la medida de la posición de la partícula

proporcional al cuadrado de la función.

El observador inteligente necesario

hace que la teoría sea incompleta

porque no abarca todo el universo

ya que no existe tal observador externo.

El entrelazamiento

con partículas que comparten propiedades al separarse

en un mundo cuántico no local.

La teoría cuántica

pretende comprender el mundo de lo muy pequeño

sobre el que está edificado el mundo macroscópico

las partículas, la radiactividad y los láseres,

los circuitos integrados y la vida.

Se esperan los ordenadores cuánticos y los códigos indescifrables

pero algunos se preguntan

¿es necesaria otra teoría cuántica diferente?

La Mecánica Cuántica

Max Planck inició la cuántica

encontró que la radiación emitida o absorbida por un cuerpo negro

era discontinua, eran cuantos de energía

con h como constante de proporcionalidad

entre la energía y la frecuencia de la radiación.

Einstein demostró que la luz arrancaba electrones de los metales

porque estaba constituida por fotones,

cuantos de luz.

Niels Bohr explicó las líneas espectrales del hidrógeno

por saltos cuánticos de los electrones entre órbitas estacionarias.

De Broglie aunó las ideas de Newton y Huygens:

los fotones de la luz y los electrones de los átomos

son partículas que se mueven como ondas.

Llegó Heisenberg y elaboró la teoría cuántica

con matrices no conmutativas:

si una correspondía a las velocidades de los electrones

y otra a las posiciones

sus productos no conmutan,

es imposible medir simultáneamente y con exactitud

la velocidad y posición de los electrones

dice el principio de incertidumbre

válido para todas las magnitudes conjugadas

de las partículas elementales.

Llegó Schrödinger y simplificó la matemática matricial

con su ecuación y su función de onda

avalado por Dirac

que demostró la equivalencia entre ambas teorías.

Max Born y Pascual Jordan demostraron

que el cuadrado de la función de onda

corresponde a la probabilidad de encontrar al electrón en el átomo

dando paso a los números cuánticos

y al principio de exclusión de Pauli.

Todos los autores citados obtuvieron el premio Nobel

excepto Jordan por filonazi.

Pero ¿por qué Feynman

dice que la teoría cuántica es tan difícil de entender?

Bajo nuestro mundo, tan sólido,

yace un micromundo indeterminado

que solo predice probabilidades.

Y algunos confían en que suceda cualquier cosa

por mínimamente probable que sea.

Pero los científicos prácticos no se enmarañan,

continúan aplicando la Mecánica Cuántica con gran rendimiento

con la función de onda como método de cálculo.

Más Universo

¿Sabemos más?

Ha aumentado

la precisión de las medidas de las distancias estelares

de la velocidad a la que se expande el Universo.

Conocemos

que la Vía Láctea es plana

¿es plano el universo observable?

¿o es una esfera?

¿es su longitud o diámetro de unos noventa millones de años luz?

Detectamos

los rayos gamma

emitidos por púlsares, supernovas y agujeros negros

y las ondas gravitatorias

producidas por los sucesos más energéticos.

Suponemos

que las innumerables partículas del universo

constituían inicialmente un plasma

del que con big y con bang

surgió la materia que vemos,

o que de un vacío inestable

sin big y sin bang

surgió la materia de energía positiva

y el campo gravitatorio de energía negativa

anulándose ambas

como procedentes de la nada.

Especulamos

con los componentes mayoritarios del Universo:

La desconocida materia oscura

¿son partículas masivas de interacción débil?

¿o es que no sigue la ley gravitatoria?

La misteriosa energía oscura

constante cosmológica o energía del vacío

¿es una fuerza repulsiva que acelera la expansión del universo?

¿Sabemos más?

Sabemos que entendemos algo más.

Lisa Randall explica

Los físicos creen:

Que el Universo se compone

de cinco partes de materia visible

veintiséis de materia oscura

sesenta y nueve de energía invisible

¿Qué son la materia y la energía oscuras?

Se preguntan.

Lisa Randall lo explica claramente:

La materia oscura es transparente

compuesta por partículas supuestas,

no descubiertas,

pero atrae por gravedad

y delata su presencia

los movimientos demasiado rápidos

de estrellas, galaxias y cúmulos.

La energía oscura o energía del vacío

es aún más enigmática

ejerce presión negativa

y produce la expansión acelerada del universo:

es la misteriosa constante cosmológica

que Einstein introdujo

para diseñar un Universo estable.

Bella Lisa y los más grandes físicos vivos

defienden la teoría de la inflación

aunque admiten que no está probada:

postulan que en el vacío primordial

hubo una gran fluctuación cuántica

seguida de una enorme expansión del espacio,

la inflación

creadora del Universo.

Una vez terminada,

tiempos después,

en las zonas más densas de la región ocupada por la Vía Láctea,

como en todas partes,

se formaron estrellas gigantes

que colapsaron en agujeros negros

o estallaron en supernovas

cuyos restos originaron estrellas menores

el Sol

los planetas rocosos

la Tierra

los planetas gaseosos y enanos

los miles de millones de asteroides

entre Marte y Júpiter y el cinturón de Kuiper

los millones de cometas

algunos expulsados

que navegan ominosos en órbitas inestables.

Sucinta historia de la Física

En principio, la Física fue la observación de los astros

egipcios dividiendo el año en días

babilonios con doce signos zodiacales

chinos prediciendo eclipses

fenicios navegando con ayuda de las estrellas

Aristóteles apilando esferas

Aristarco estimando distancias estelares

Eratóstenes midiendo tamaños terrestres

Tolomeo con Sol, Luna y planetas girando alrededor de la Tierra

refutado por Copérnico

ampliado por Bruno

porque el universo infinito no tiene centro.

Hasta que Kepler enunció leyes

basadas en las medidas de Brahe.

Y llegó la Física

con la inducción, con la medida, no solo con la deducción platónica.

Y llegaron Stevin y Galileo con fuerzas:

la estática y la dinámica

el misógino Newton con sus leyes

la primera explicada por Descartes

la segunda compartida con Kepler

la tercera auténticamente suya.

Y se hizo la luz

corpuscular para Newton

ondulatoria para Huygens

con Young comprobando interferencias a través de una doble rendija

y con Römer midiendo su enorme velocidad.

Allí estaba Laplace sugiriendo que una nebulosa caliente en rotación

engendró el sistema solar

mientras otros astrónomos medían distancias estelares

empleando telescopios con micrómetro

y conocían la composición de las estrellas

utilizando espectrómetros.

Carnot, Joule, Kelvin, Clausius

relacionaron calor y trabajo

estudiaron el comportamiento de los gases

establecieron la conservación de la energía.

Coulomb, Volta, Ohm, Davy

definieron magnitudes eléctricas

construyeron pilas

hicieron electrólisis.

Oersted, Ampere, Faraday, Maxwell, Hertz

alumbraron el electromagnetismo

las luces no visibles.

Y llegaron los revolucionarios:

Einstein con la equivalencia entre gravedad y aceleración

con el espacio curvo y la relatividad.

Los descubridores de las partículas elementales

los elementos radiactivos y la fisión nuclear.

Bohr, Planck, Heisenberg, Born, Jordan, Schrödinger:

la Mecánica Cuántica

un mundo extraño,

las partículas no obedecen la Mecánica Clásica

dentro del átomo.

Los cosmólogos estudian el enorme Universo visible

¿Qué hay más allá?

¿Cuál es el origen?

Nikola Tesla, el predictor

El hijo de la luz

nació bajo una tormenta eléctrica.

Cambió la corriente continua por corriente alterna polifásica

que sigue haciendo funcionar la maquinaria.

Predijo que la Tierra entera

se convertiría en un enorme cerebro

donde podremos comunicarnos al instante.

Se acabó la Física

La Física ha concluido

decían algunos sabios del siglo diecinueve:

hemos llegado a explicarlo todo, sostenían.

Pero en el siglo veinte aparecieron

la televisión

los chips

los teléfonos móviles

los ordenadores

internet.

Y es que dos muchachos inventaron la Mecánica Cuántica

macroscópicamente irrelevante

pero abrieron puertas a explicaciones

de los enlaces entre átomos y moléculas

de la estructura de los núcleos atómicos

de funcionamiento de los transistores

de la energía de las estrellas

o de la nanotecnología.

En el siglo veintiuno

otros sabios siguen insistiendo en el final de la Física

pero cada vez miran con instrumentos más finos

para ver que casi todo es vacío…

o falso vacío.