DAVID GROSS “TODAS LAS TEORÍAS POR LAS QUE RECIBIMOS EL PREMIO NOBEL SERÁN REEMPLAZADAS”

por Manuel Asende

Con tiempo, paciencia y un buen microscopio, podrías contar los átomos de tu cuerpo. Son cuatrillones y cuatrillones. En el caso de una persona de 70 kilogramos, el número sería un 7 seguido de 27 ceros, en su inmensa mayoría átomos de hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno. David Gross, nacido en Washington hace 74 años, descubrió qué hace que esos átomos se mantengan juntos y por ello ganó el premio Nobel de Física de 2004. La culpable, desveló, es la libertad asintótica, una fuerza de atracción que actúa en el mundo microscópico de los quarks —los ladrillos indivisibles de la materia— y es contraria al sentido común: crece con la distancia, como el amor de dos personas que se echan de menos cuando están separadas y no se aguantan cuando están juntas. Hoy, Gross sigue investigando como físico de partículas y experto en la teoría de cuerdas en la Universidad de California.

Usted suele subrayar que hay confusión en las fronteras de la física y que tenemos un gran problema. ¿Por qué?

En las fronteras del conocimiento, siempre hay confusión. Después de todo, cuando hablamos de las fronteras del conocimiento nos referimos a la línea que divide lo que sabemos y lo que no sabemos. Lo que no sabemos siempre es confuso. Tenemos grandes preguntas, por ejemplo cómo empezó el universo. Con preguntas como esa, uno está muy confuso. Entender cómo empezó el universo. En los límites del conocimiento siempre estamos confusos, casi por definición. En la actualidad, en física fundamental nos enfrentamos a muchas preguntas fascinantes y difíciles, y por supuesto estamos confusos si no conocemos las respuestas. Intentamos avanzar con especulaciones, ideas sobre lo que podrían ser las respuestas, pero a menudo resultan incorrectas y al final estamos más confusos. La confusión puede ser muy saludable, porque nos estimula a pensar hacia nuevas direcciones y llegar a nuevas ideas.

¿Qué es la libertad asintótica y por qué su descubrimiento merece un Nobel?

La libertad asintótica es el nombre que pusimos a una cierta propiedad de lo que resultó ser la teoría de la fuerza nuclear: la fuerza que mantiene los núcleos juntos, la fuerza que mantiene al protón y al neutrón dentro del núcleo. En realidad, la fuerza que explica los protones, los neutrones, los núcleos que forman el centro de nuestros átomos desde el punto de vista de unas partículas que nunca hemos visto, llamadas quarks. Se pensó en los quarks porque eran una bonita manera de clasificar estas partículas (protones, neutrones…), pero nadie ha conseguido nunca producir un quark. Da igual la fuerza con la que choques protones. Los quarks nunca aparecen. Y si estuvieran dentro deberían aparecer. Otra cosa misteriosa en los experimentos fue que si mirabas con muy buenos microscopios, en periodos muy cortos de tiempo, los quarks parecían moverse libremente dentro del protón. ¿Si se movían libremente por qué no salían? Todo era muy confuso.

¿Y qué hicieron?

Lo que descubrimos fue que un cierto tipo de fuerza, una especie de generalización de electricidad y magnetismo, podía explicar los dos fenómenos. Con este tipo de fuerza, la atracción entre los quarks era muy débil a distancias cortas, por eso la bautizamos como libertad asintótica. A distancias cortas, los quarks se mueven libremente. Si separas los quarks, la fuerza se vuelve cada vez más intensa. Tan intensa que no puedes sacar los quarks del protón. Por eso no se pueden sacar los quarks para verlos. Esta teoría ha demostrado tener un enorme éxito para explicar las fuerzas nucleares y nos ha permitido entender de dónde viene nuestra masa. Tu masa, en realidad, es simplemente la energía de los quarks moviéndose dentro de los protones que te componen y se mantienen juntos gracias a esta fuerza que crece con la distancia y disminuye cuando juntas los quarks.

¿Cuáles son las limitaciones actuales de la teoría del Big Bang?

El nombre de la teoría del Big Bang fue concebido por una de las personas que pensaba que era una teoría descabellada, tan descabellada que la llamó teoría del Big Bang. La teoría, esencialmente, dice que en algún momento de la historia del universo había un gas muy denso y caliente en el que estaban todos los elementos y partículas que existían, y que se expandía de acuerdo con las leyes de la relatividad general. Esa parte de la teoría del Big Bang se ha probado empíricamente con experimentos y observaciones.

¿Qué pasó antes?

Una parte más reciente de la teoría es que antes de esa bola de fuego caliente empezara a expandirse hubo un periodo en el que el universo aceleró enormemente su expansión, en un fenómeno llamado inflación. Esa inflación ocurrió antes, el universo se expandió rápidamente y toda esa energía de expansión se convirtió en radiación y materia caliente, en el principio del Big Bang. Esta parte de la historia, el Big Bang inflacionario, también se ha confirmado en los últimos años mediante la observación de la radiación de fondo de microondas. Esta teoría se mantiene en pie de una manera bella y con unos pocos parámetros explica la mayor parte de la historia del universo, excepto qué pasó al principio del todo, qué causó esta rápida inflación y cómo empezó el universo. Así que en la actualidad tenemos que mirar incluso más atrás en la historia del universo, a sus primeros momentos, e intentar entender qué podría significar una teoría del origen del universo. Este es el mayor desafío: entender esa historia inflacionaria y el origen real del universo, por qué empezó como empezó.

“No estoy seguro de que estemos listos para responder cómo se originó el universo”

¿Y usted qué piensa?

Creo que es muy confuso. A menudo, la física llega a un punto en el que empieza a hacer preguntas que son totalmente nuevas, en el sentido de que nunca se han hecho cuestiones de una naturaleza similar. El origen del universo es una pregunta que solía ser una pregunta religiosa o filosófica, pero ahora se ha convertido en una pregunta científica. No sabemos qué tipo de marco se necesita para explicar el origen del universo. No estoy seguro de que estemos listos para responder una pregunta así, de que nuestro marco conceptual sea capaz de responder a esa cuestión. De hecho, lo más probable es que no, si no ya tendríamos una respuesta. Muchos de los problemas en los que estamos trabajando, intentando entender el matrimonio entre la mecánica cuántica y la teoría de la gravedad de Einstein, están relacionados precisamente con esta cuestión, cuál fue el origen del universo.

¿Usted necesita a Dios en sus ecuaciones?

Hasta la fecha, no. Ni siquiera estamos seguros de qué significa. Hay algunas preguntas, por supuesto, que la gente se hace y que no aborda la física, incluso con los enormes avances que se han conseguido en los últimos siglos. Son preguntas como “¿por qué hay algo en lugar de nada?”, que a menudo invocan lo sobrenatural, Dios o la fe. Desde mi punto de vista, no estoy particularmente interesado en estas preguntas, porque no se pueden abordar con observaciones, mediciones o teoría matemática. En otras palabras, no son preguntas científicas. Estas preguntas tienden a no tener respuesta. A mí me interesan mucho más preguntas que tienen respuesta, las que la ciencia puede abordar.

¿Qué opina de la teoría de cuerdas? ¿Puede proporcionar respuestas a las limitaciones de la teoría del Big Bang, por ejemplo?

La teoría de cuerdas es una nueva aproximación que empezó hace unos 40 años para intentar entender la organización fundamental de la naturaleza, no en términos de partículas como si fueran puntos y las fuerzas entre ellas, que es la manera en la que entendemos la fuerza nuclear, por ejemplo. La teoría de la fuerza nuclear es la teoría de cómo los quarks, partículas puntuales, interactúan. Cuando se construía la teoría de cuerdas, se suponía que iba a ser una teoría para objetos extendidos, cuerdas, no puntos. Este enfoque nos ha enseñado muchas cosas sobre cómo se debe construir una teoría unificada de todas las fuerzas, incluyendo la gravedad.

¿La teoría de cuerdas ya está bien definida?

La teoría de cuerdas es un viaje, en realidad no es una cosa completa, estamos a mitad de camino para entender qué es la teoría de cuerdas, porque en realidad hemos descubierto en los últimos años que la teoría de cuerdas y nuestras teorías de partículas están conectadas en un marco increíblemente rico y que parece tener la capacidad de satisfacer dos de los principales objetivos de la física fundamental en la actualidad: unificar todas las fuerzas de la naturaleza (las tres fuerzas que actúan en el átomo y el núcleo y la fuerza de la gravedad) y entender cómo la teoría de Einstein de un espacio-tiempo dinámico de la relatividad general y la mecánica cuántica pueden convivir pacíficamente. Algunas de las preguntas fundamentales que nos hacemos, por ejemplo cómo comenzó el universo o cuál fue la fuente del Big Bang, requerirán este matrimonio y esta teoría unificada, pero todavía no conocemos las respuestas. Lo que no se puede negar es que la teoría de cuerdas nos ha dado muchísimas ideas y nos ha señalado el camino hacia una teoría unificada de las fuerzas de la naturaleza y la comprensión de la gravedad cuántica.

Usted dice que la Física necesita una revolución.

La Física siempre necesita una revolución, porque incluso si entendemos algo extremadamente bien normalmente nos topamos con nuevas preguntas, que requieren nuevas ideas, nuevos constructos y nuevos desarrollos. En mi opinión, las preguntas a las que nos enfrentamos en la actualidad para entender la verdadera dinámica cuántica del espacio y el tiempo, para entender el principio del universo, serán preguntas que probablemente requerirán nuevos y revolucionarios conceptos. Puede que me equivoque. Puede que existan ya suficientes herramientas para responder a estas preguntas pero todavía no hayamos averiguado cómo usarlas. Pero también puede ocurrir que simplemente no dispongamos de los conceptos adecuados.

¿Lo que sabemos está equivocado?

La Física, a lo largo de los siglos, ha visto constantemente surgir ideas valiosas tras otros fracasos, y han sido reemplazadas por algo que al principio parecía una completa locura. Hoy celebramos la teoría de la gravedad de Einstein, que esencialmente fue una revolución en la manera en la que pensamos en el espacio y en el tiempo y respecto a la teoría de la gravedad de Newton. Y todavía usamos la teoría de la gravedad de Newton todo el rato. Si enviamos una nave espacial a la Luna, utilizamos a Newton, no necesitamos a Einstein. Newton es una buena aproximación. Y todas las teorías de las que ahora estamos tan orgullosos, porque funcionan tan bien y por las que recibimos premios Nobel, serán reemplazadas por otras teorías todavía mejores para las que las actuales teorías son aproximaciones extremadamente buenas.

Usted firmó el Manifiesto Humanista. ¿Por qué?

El Manifiesto Humanista que firmé es un manifiesto que argumenta que los valores humanistas de cuidar a otras personas, trabajar por el bien común, etcétera, se pueden abrazar sin necesariamente adscribirse a una determinada fe religiosa. El humanismo es el nombre de la idea de que uno puede tener valores morales sin necesariamente ser miembro de una iglesia o creer en una religión concreta. Uno puede ser ateo y ser un ser humano moral. Hasta cierto punto esto es una réplica al argumento de algunas religiones de que para ser buena persona, con moral y buen comportamiento, hay que ser religioso y por lo tanto la gente que no cree en dios no puede ser buena gente, con un comportamiento moral. Yo creo profundamente en este manifiesto y por eso lo firmé.

¿Qué opina de la posible existencia de un multiverso, con muchos universos paralelos?

El concepto del multiverso se basa en unas pocas proposiciones, todas muy especulativas. Una de ellas sostiene que las leyes de la naturaleza son consistentes con la existencia de muchos universos con los que no podemos tener una conexión directa. Si estuviéramos conectados, lo sabríamos, pero no lo estamos y no podemos estarlo. Es bastante interesante, a menos que… En el concepto moderno de multiverso, las leyes de la física implicarían que las diferentes porciones del multiverso evolucionarían en universos separados. En la moderna teoría inflacionaria del Big Bang uno puede argumentar, y muchos lo hacen, que esto es lo que pasa: diferentes partes de un universo mayor se pueden expandir y convertirse en lo que nosotros ahora consideramos el universo observable. En tiempos más recientes esto se ha hecho más popular, porque en la teoría de cuerdas, en la búsqueda de una teoría unificada, parecen existir muchas, muchas soluciones. Esto es lo que los físicos quieren decir con la idea del multiverso. Es una vieja idea. Ya en el siglo XIX se hablaba de muchos universos, pero sin estos argumentos físicos más armados.

¿Le convence la idea?

A mí no me convence esta idea por muchas razones. Una de ellas es que las bases científicas, la inflación cósmica y la teoría de cuerdas, son muy débiles. Y, en segundo lugar, sospecho que una de las implicaciones del multiverso es más desagradable para mí: que muchas de las características de nuestro universo observable, el que realmente podemos ver, no se podrían calcular, serían simplemente accidentes ambientales. El valor de algunas constantes fundamentales de la naturaleza serían diferentes en diferentes partes del multiverso, y no podríamos saber nada nunca de ellas directamente. Me parece un poco una excusa barata para rendirse.

O sea que cree que el multiverso es una rendición.

Einstein una vez describió el objetivo de la Física como ser capaz de calcular todo a partir de principios fundamentales. En Física hemos tenido mucho éxito en hacer esto. Rendirse en este punto es una derrota, decir que “bueno, hay un número infinito de universos, puede pasar cualquier cosa”. Creo que deberíamos continuar, que no hay razón para que no seamos capaces de entender las propiedades de este universo, el único universo que podemos observar y con el que podemos comunicarnos.

(Ventana al Conocimiento / 24-12-2015)