Equiparar ciencia y pseudociencia no es una demostración de humildad.En las discusiones con los defensores de las pseudociencias, pseudoterapias etc. aparece siempre el argumento de la supuesta falta de humildad del científico. Si, por ejemplo, insistes en decir que el agua con azúcar (que ellos llaman homeopatía) no cura, y que de nada sirve invocar la física cuántica para justificarse, porque seguirá sin curar, ellos te acusan de falta de humildad. El argumento es asombroso, ya que, al mismo tiempo que dicen esto, están haciendo un enorme despliegue de falta de humildad intelectual: pretenden decirle a un experto que lleva años estudiando e investigando en física cuántica, que ellos saben más sobre el asunto. De hecho, la ausencia de humildad es el núcleo mismo de su edificio teórico: en la mayoría de los casos, creen haber descubierto una enorme conspiración que ha pasado inadvertida para la mayor parte de los mortales, excepto para unos pocos seres de perspicacia superior, que la han desenmascarado gracias a unas cuantas sugerencias de You Tube y a un bloguero de Tallahassee. Pero no, es el científico el que carece de humildad: ¿cómo se atreve a afirmar, con esa insultante prepotencia, que la tierra no es plana? En realidad, el esfuerzo científico es esencialmente un ejercicio de humildad. Desde los primeros años de estudio, uno tiene que asumir que la verdad científica no tiene que ver con sus intereses, valores y prejuicios personales, sino que es algo que se adquirirá, en el mejor de los casos, después de muchas horas de trabajo. En ese camino, cada pregunta que se resuelve suele servir solamente para que se planteen inmediatamente otras muchas más. Se acaba aprendiendo que ese camino no solo no tiene final, sino que además puede cambiar en cualquier momento. Por un lado, la verdad científica es contingente por naturaleza, y siempre es susceptible de ser ampliada, completada, matizada, corregida. Por otro lado, hipótesis que parecen razonables pueden ser completamente descartadas en un instante por un experimento. Esa es la auténtica naturaleza de la humildad de la ciencia: su sometimiento al método científico. Sin embargo, ese mismo método permite descartar como falsas todas aquellas cosas que contradicen los experimentos. Si el científico no lo hiciera ("bueno, todo apunta a que la tierra es esférica, pero ya saben, en cualquier momento alguien me puede demostrar que es plana, así que ¿quién sabe?") no estaría siendo humilde, sino contribuyendo a la ignorancia y el oscurantismo. Déjenme ser más preciso: el científico debe estar abierto a que en el futuro aparezca una explicación aún más completa sobre la geometría de nuestro planeta. Por ejemplo, si los experimentos confirmaran alguna vez la teoría de cuerdas, eso querría decir que en realidad existen más dimensiones espaciales, sólo que no las vemos porque son muy pequeñitas, de la misma forma que si miramos desde lejos una manguera cilíndrica nos parecerá que es un objeto de una dimensión. Por tanto, supongo que si la teoría de cuerdas fuera correcta, podríamos decir que en realidad la tierra no es exactamente una esfera (¡¨achatada por los polos"!, como nos decían de niños) sino un objeto de diez dimensiones, siete de ellas microscópicas, cuya proyección sobre las tres dimensiones espaciales macroscópicas resulta ser una esfera... De lo que sí podemos estar seguros es de que nunca será plana en esas tres dimensiones, de la misma forma que Clemenceau, según recordaba Hannah Arendt, podía estar seguro de que los historiadores del futuro nunca dirían que Bélgica invadió Alemania al inicio de la Primera Guerra Mundial ("Para ilustrar este punto, y como pretexto para no profundizar en él, recordemos que, al parecer, durante los años veinte, poco antes de morir, Clemenceau mantuvo una conversación amistosa con un representante de la República de Weimar sobre la cuestión de la culpa del estallido de la Primera Guerra Mundial, "En su opinión, ¿qué pensarán los futuros historiadores acerca de este asunto tan problemático y controvertido?", fue preguntado Clemenceau, quien respondió: "No lo sé, pero estoy seguro de que no dirán que Bélgica invadió Alemania". Hannah Arendt en Verdad y mentira en política. Traducción de Roberto Ramos Fontecoba. (Página Indómita 2017)). Es decir, la naturaleza contingente de la verdad científica no impide afirmar con rotundidad y sin falsa humildad que algo es mentira. A mi juicio, todo esto se enmarca dentro de la degradación general de la imagen del científico en la cultura popular. En las películas comerciales modernas, frecuentemente los científicos son descritos como seres arrogantes, vanidosos, insensibles, completamente desconectados de la realidad, muchas veces vendidos a intereses espurios cuya naturaleza no acaban de comprender, a cambio de la promesa de gloria y reconocimiento, que les ciega hasta el punto de que son incapaces de un elemental análisis de los riesgos implicados en la investigación. Los científicos generan todas las catástrofes, "jugando a ser dioses" y solo en unas pocas ocasiones son capaces de arreglarlas hasta cierto punto. (Con un punto de ironía, se lo dice Tony “Iron Man” Stark a Bruce “Hulk” Banner en Vengadores: la era de Ultron (2015): “We're mad scientists. We're monsters, buddy. We've gotta own it. Make a stand.”) ¿Cuándo empezó todo esto? Mi impresión es que no era así en los 70 (en Tiburón el científico era el mejor de los tres personajes principales) ni en los 80 (piensen en el entrañable Doc Brown de Regreso al futuro: sin duda excéntrico y despistado, pero incapaz de hacer daño y muy consciente de los riesgos de los viajes en el tiempo). ¿Tal vez fue en los 90, con Parque Jurásico? Es tentador atribuirle toda la culpa al misticismo posmoderno a la Paulo Coelho, y sin embargo, tal vez la culpa sea de Carl Sagan. Sí, Sagan es admirado por su gran trabajo de divulgador y su defensa del método científico, el escepticismo y el pensamiento crítico. Pero en su novela Contacto de 1985, que llevó al cine el infravalorado Robert Zemeckis en 1997, parece abrazar una visión ambigua en la que el racionalismo de la doctora Ellie Arroway queda al mismo nivel que las extravagancias de Joss Palmer, una suerte de estrafalario predicador (interpretado en la película por Mathew McConaughey, en la época en que se decía que era el nuevo Paul Newman, por lo cual él se dedicaba a lucir sonrisa, viniera a cuento o no. Afortunadamente, despertó de aquel mal sueño años después, a tiempo para hacer Interstellar y True Detective) que, entre otras cosas, cree haber muerto, resucitado y visto la cara de Dios. La crítica a los fanáticos y a la rigidez de las religiones oficiales se combina con una suerte de relativismo cultural en el que viene a parecer que todo vale si se dice de buen rollo. En ese sentido, ni siquiera Sagan consiguió ir más allá de determinados clichés de la cultura popular, y quizá contribuyó a su creación. Nada más lejos de mi intención pretender que los personajes de ficción se ajusten a modelos ideológicos preconcebidos, me gusten estos o no, pero, siquiera por variar, estaría bien que alguna vez los personajes racionalistas no fueran castigados por serlo "demasiado", y no fueran siempre superados por las circunstancias (las cuales, claro, incluyen eventos sobrenaturales que no son capaces de asimilar). Por supuesto, esto puede estar muy bien en las películas, pero el problema es cuando la gente repite esos argumentos sin más en la vida real: por ejemplo, el tópico de "tener la mente abierta", con el que se pretende que aceptes una explicación anticientífica. Puesto que, al contrario que en las películas, nada de lo que sucede en la vida real es sobrenatural, admitir la validez de las explicaciones irracionales y ponerlas en igualdad con las que proporciona el método científico, no es abrir la mente a nada sino, más bien, cerrarla a la realidad. Dicho esto con la máxima humildad, naturalmente. (Publicado originalmente en SciLogs el 04/01/20).
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Sobre un reciente artículo de Carlo Rovelli. El profesor Carlo Rovelli, del Centro de Física Teórica de la Universidad Aix-Marseille (Francia) ha escrito un interesante artículo titulado "Physics Needs Philosophy. Philosophy needs Physics", que ha sido publicado en la revista Foundations of Physics, y puede encontrarse también aquí. Rovelli es uno de los mayores expertos mundiales en "gravedad cuántica de lazos" ("Loop Quantum Gravity"), una teoría que unifica la mecánica cuántica y la gravedad de una manera alternativa a la quizá más conocida y controvertida teoría de cuerdas. Es además un activo y conocido divulgador, con varios libros publicados. Si usted es lector de Investigación y Ciencia y de Scilogs, seguramente no tiene mucho problema en aceptar la segunda parte del título del artículo de Rovelli, "la filosofía necesita a la física". Pero quizás sí le parezca más extraña la primera: "la física necesita a la filosofía", dado que parece haber una cierta corriente antifilosófica en el mundo de la ciencia, especialmente en el de los físicos. Así empieza de hecho su artículo Rovelli, presentándonos ejemplos célebres de ataques recientes a la filosofía, provenientes de Steven Weinberg, el gran Stephen Hawking y Neil de Grasse Tyson. Yo mismo he detectado esa actitud muchas veces en muchos colegas. En la mayoría de las ocasiones no es más que una arrogante celebración de ignorancia, tan ridícula como la simétrica ignorancia anticientífica de ciertos sectores de las humanidades. Rovelli se propone combatirla usando los argumentos de Aristóteles en el "Protréptico", texto perdido que ha sido reconstruido en parte gracias a los comentarios de autores posteriores. De esta forma, Aristóteles y Rovelli empiezan argumentando, en defensa de la filosofía, que "la teoría general apoya y resulta ser útil para el desarrollo de la práctica". Rovelli nos recuerda que todos los grandes científicos de la historia, desde Galileo hasta Einstein, pasando también por las padres de la mecánica cuántica, eran grandes lectores de filosofía y reconocieron haber sido influidos por ideas filosóficas: al parecer, Einstein leyó las tres "Críticas" de Kant a los 15 años. Un segundo argumento de Aristóteles, recuperado por Rovelli es: "aquellos que niegan la utilidad de la filosofía, están haciendo filosofía". Aquí, Rovelli conecta brillantemente la corriente anti-filosófica de los físicos teóricos con ideas extraídas de la filosofía misma, y encuentra en las burlas a la filosofía de de Grasse Tyson ecos de la anti-metafísica del círculo de Viena. Pero aún va más allá, y esta es quizá la aportación más valiosa de su artículo: no es sólo que los físicos teóricos actuales estén influidos por ideas filosóficas al negar la utilidad de la filosofía, sino que además esas ideas filosóficas les están llevando en una dirección equivocada al hacer ciencia. Así, Rovelli critica la excesiva influencia de las ideas de "revolución científica" de Kuhn, con su noción de discontinuidad entre teorías, y el énfasis de Popper en la "falsabilidad" como única guía de la metodología científica. Por supuesto, como sabrán mis tres o cuatro queridos lectores, yo he defendido aquí muchas veces la idea de falsabilidad, es decir, la necesidad de basar la ciencia en afirmaciones que puedan verificarse o refutarse experimentalmente. Pero la cuestión aquí es si ése debe ser el único principio que nos guíe al discriminar entre distintas teorías y modelos. Al fin y al cabo, la cantidad de cosas falsables pero todavía no falsadas es infinita, y no disponemos de tiempo y dinero infinitos para comprobarlas todas, de manera que parece sensato tener otros criterios para priorizar entre las distintas alternativas que se propongan a determinados problemas. Cualquiera puede modificar una teoría existente introduciendo un parámetro con valores muy pequeños y muy difíciles de medir. Cuando yo era estudiante, vagaba por los pasillos de la facultad un señor que tenía una teoría. Repartía octavillas, intentaba hablar con los profesores, soltaba discursos a los estudiantes que habitábamos los pasillos y la cafetería. Como éramos jóvenes e ingenuos, algunos compañeros que teníamos una asociación decidimos organizarle una charla para que explicara sus ideas: al fin y al cabo, había una probabilidad no nula de que aquel hombre fuera un genio incomprendido, un visionario maldito expulsado de la academia, un Will Hunting indomable sin Robin Williams que le susurre "it's not your fault". Llenos de curiosidad acudimos a la hora señalada en la que en un aula con pizarra, este señor nos fue explicando cómo el punto geométrico era en realidad un caso particular de una estructura subyacente más general llamada "puntón". Lo mismo pasaba con la recta y el "rectón" y naturalmente con la esfera y el "esferón"... Estoy seguro que aquello conducía en algún momento a alguna proposición falsable y todavía no falseada explicítamente (desafortunadamente, una epidemia de ataques de tos, llamadas urgentes y asuntos de la máxima importancia que había que atender fuera del aula nos impidió a todos llegar al final de la lección). Sin embargo, ¿sería sensato gastar tiempo y dinero en esa línea de investigación? Rovelli explica en qué dirección han caminado los últimos grandes descubrimientos de la física. El bosón de Higgs sirvió para terminar de apuntalar el edificio del modelo estándar de la física de partículas, donde la relatividad especial y la física cuántica se unifican con precisión asombrosa. Lo mismo han hecho las ondas gravitacionales con la relatividad general. Es decir, se confirman las predicciones de teorías existentes bien establecidas. En cambio, todas las esperanzas de encontrar "física más allá del modelo estándar" en el LHC han sido de momento frustradas, incluida la propuesta más popular de todas ellas, la "supersimetría" (ingrediente fundamental de la teoría de cuerdas), según la cual cada partícula conocida debería tener una partícula compañera que no habría sido detectada todavía (por ejemplo, el fotón tendría asociado un "fotino", y así con todas). Tras varios años de búsqueda no hay ni rastro de esto. Muy recientemente, la observación de que la radiación electromagnética viaja a la misma velocidad que las ondas gravitacionales, ha servido para descartar una amplia variedad de teorías exóticas que modificaban la relatividad general. Rovelli concluye que lo que él denomina filosofía del "¿por qué no?", es decir, la idea de que cualquier especulación tiene el mismo valor y la misma probabilidad de ser cierta con tal de que sea falsable y no haya sido refutada todavía, no está siendo útil. Si queremos encontrar una teoría cuántica de la gravedad necesitamos un nuevo enfoque filosófico, y la ayuda de los profesionales de la filosofía sería útil.
(Publicado originalmente en SciLogs el 05/07/18). Detectives privados en la era de la posverdadEn esta época, los argumentos basados en las emociones tienen aparentemente más peso que las actitudes racionales. Hace unos años se puso de moda estar "indignado", a partir de la publicación de un panfleto que tuvo éxito. Desde entonces, la indignación se convirtió en un argumento en sí mismo, y se le dotó de una autoridad tal que anulaba cualquier discusión o matiz: si alguien estaba indignado, es que sin duda tenía razón y había que hacer caso a sus demandas. La cosa funcionaba más o menos como en la película de Sidney Lumet Network (1976), en la que el presentador del telediario Howard Beale perdía la cabeza tras ser despedido, y daba en creer que su misión cósmica era ahora dedicarse a arengar a las masas "I am as mad as hell and I am not going to take this anymore" ("estoy muy cabreado y ya no voy a aguantar más"). Las razones de su enfado y las soluciones que proponía eran lo de menos: sus discursos airados, vociferados a gritos y que solían concluir con un desmayo final, le convirtieron rápidamente en un ídolo de masas. Y eso que todavía no había redes sociales. Últimamente, lo de indignarse ya ha pasado de moda y parece insuficiente. Si se asoman, con el debido distanciamiento, a Twitter, podrán comprobar el éxito de gente que dice estar "enfurecida", "cabreada", "enfurruñada" etc. hasta el punto de que ésa es la manera en que quiere definirse y nombrar su cuenta ("profesor enfurecido", cosas así). ¿Qué será lo siguiente? Casi seguro que no será, digamos, "linotipista racional" o "ebanista ilustrado". Otras veces hemos hablado aquí de cómo ese desprecio de la razón se traduce en un claro desprestigio de la imagen del científico en la cultura popular. Pero lo mismo sucede con la figura del detective privado. No el de Hammett y Chandler, sino el holmesiano, el señor de inteligencia superior que lo fía todo a su sometimiento al método, a la lógica, a la obsesión con descubrir la verdad (para lo cual, claro, hay que creer en que existe tal cosa y en que, por tanto, el hecho de que haya habido un asesinato y haya un muerto, ocurrió realmente y no fue un mero "relato"). Este tipo de personaje ya no le interesa a nadie, como no sea para subrayar lo muchísimo que sufre y lo rarísimo que es por insistir en conductas demasiado (siempre demasiado) racionalistas. O para darle un giro completamente irónico, como en la reciente (y estupenda) Knives out ("Puñales por la espalda"). Los detectives modernos son como el Adamsberg de Fred Vargas, que resuelve los casos mediante intuiciones, corazonadas, golpes de suerte... en lugar de resolver el crimen, más bien pareciera que se tropieza con la solución. Vean si no las adaptaciones modernas del inmortal Hércules Poirot, de Agatha Christie. Por ejemplo, en El misterio de la guía de ferrocarriles (The ABC murders, miniserie de la BBC que adapta la novela de Christie), el hombre que se enfrentaba a todo con "orden, método y células grises", admirado y respetado por todos (salvo los asesinos) por su talento y perspicacia, el individuo jovial, honesto y brillante es sustituido por un tipo que deambula perplejo, sufriente, sujeto a todo tipo de burlas y humillaciones. El formidable mostacho daliniano cuya negritud maravilla a Hastings (el uso del tinte es para él un rasgo más de la genialidad de Poirot) se convierte en una absurda perilla tan mal pintarrajeada de negro que destiñe (de Hastings ni siquiera hay noticia, lo cual nos priva de ver su rostro admirado ante los comentarios desconcertantemente agudos del detective, ya que, como Poirot va solo, no hay comentarios). El juego intelectual de la solución del crimen interesa menos que los presuntos abismos psicológicos en los que habría que perderse para seguir la tortuosa mente del criminal. La clásica escena en la que Poirot reúne a todo el mundo y los asombra con una solución que nadie había previsto, naturalmente se omite. Poirot está atormentado por un secreto de su pasado, cómo no, del que Christie no se molestó en hablarnos en ninguna novela, pero que vamos a descubrir aquí, por supuesto, al final: ¿saben?, resulta que en Bélgica era cura y no lo sabía nadie. ¿Qué cosas, no? A estas alturas, en realidad, nos da igual, porque hace tiempo que el estupefacto espectador ha comprendido que ese señor que vaga por la pantalla y que no salva ni John Malkovich, no es nuestro Poirot, sino un impostor posmoderno, posverdadero. ¿Qué quieren que les diga? Seguramente es cuestión de gustos, pero en estos tiempos tan sobrecargados de argumentos emocionales, yo echo de menos un poco más de "método, orden y células grises". Me sobran Howard Beales y me faltan Poirots.
(Publicado originalmente en SciLogs el 16/04/20). ¿O no? Sobre "Avengers: endgame".Como todo el mundo sabrá ya a estas alturas, al final de "Avengers: Infinity war"(2018) el malvado Thanos, sin duda preocupado por el exceso de población, hacía desaparecer a la mitad del universo con un chasquido de dedos. Naturalmente, esto solo era posible gracias a que estaba en posesión de las seis "piedras del infinito" ("Infinity stones"). El proceso es, en principio, reversible: basta con tener las piedras en tu poder y volver a chascar los dedos. De ahí que, como era previsible, "Avengers: endgame" empiece con los Vengadores intentando recuperar las piedras. Sin embargo, pronto descubrimos que Thanos, convencido de su papel en la demografía universal, ha destruido las piedras, y con ellas la esperanza de recuperar a los seres desaparecidos. La situación, como se ve, es bastante apuradilla, y así los Vengadores pasan cinco años en los que no dan pie con bola, cada uno gestionando su fracaso como buenamente puede. Hasta que aparece Scott Lang (Ant-Man) al que habíamos perdido la pista al final de "Ant-man and the wasp" (2018). Como se recordará Ant-Man se había introducido en una cosa llamada "túnel cuántico" con el objetivo de hacerse tan pequeño que pudiera acceder al "reino cuántico" ("quantum realm"). Precisamente, el chasquido de Thanos había hecho desaparecer a los personajes encargados de hacerle recuperar su tamaño normal. Cosa que finalmente acaba ocurriendo de casualidad... pero cinco años más tarde. Sin embargo, Ant-Man no es consciente de que hayan pasado cinco años: para él han pasado unas cinco horas. Esta idea es la que pone a los Vengadores en la pista para construir una máquina del tiempo: "el tiempo pasa de manera distinta en el reino cuántico", nos dice Ant-Man. La mera aparición de la expresión "reino cuántico" debería hacer saltar las alarmas de las dos o tres lectoras a las que aflijo en este cuaderno de bitácora. Y efectivamente, a primera vista este uso de la palabra cuántica como "comodín del guionista en apuros" tiene tan poco sentido como parece. Los efectos de dilatación temporal se dan en la teoría de la relatividad, no en la física cuántica. La mayor parte de la física cuántica que conocemos no requiere de considerar ningún efecto relativista, ya que los efectos relativistas tan notables como el mencionado aparecen a velocidades comparables a la de la luz, o sea, aproximadamente 300000 kilómetros por segundo, o en campos gravitatorios muy intensos, como en las cercanías de un agujero negro. Es cierto que en los grandes aceleradores de partículas se consigue rutinariamente que partículas elementales (electrones, protones etc.) se aceleren hasta velocidades relativistas (lo cual puede describirse mediante la teoría cuántica de campos, que combina con éxito la física cuántica con la relatividad... siempre que no entre en juego la gravedad). Pero no tenemos noticias de que Ant-Man haya sido acelerado a esas velocidades; sólo sabemos que ha sido miniaturizado. Sin embargo, una segunda mirada a la frase de Ant-Man ofrece una escapatoria. Si Ant-Man hubiera sido reducido hasta un tamaño aún mucho más pequeño que el habitual en la física de partículas, hasta llegar a la llamada "escala de Planck" (aproximadamente 0.00000000000000000000000000000001 milímetros), es en esas distancias donde esperamos que aparezca un nuevo tipo de fenómeno: no efectos relativistas en un sistema cuántico, sino efectos cuánticos en el propio espacio-tiempo. Esto requiere una explicación más detallada. Antes decíamos que la teoría cuántica de campos describe adecuadamente una combinación de física cuántica y relativista (o sea, cosas pequeñitas e increíblemente rápidas) siempre que no consideremos la gravedad. En realidad, hasta cierto punto, también podemos considerar la gravedad: eso es la "teoría cuántica de campos en espacio-tiempo curvo", con la que, por ejemplo, el gran Hawking hizo los cálculos para predecir la llamada "radiación Hawking" de los agujeros negros. El problema es que esto sólo funciona bien en la medida en que el espacio-tiempo (o sea, la gravedad) pueda tratarse de manera exclusivamente clásica, sin ningún efecto cuántico. Para poder ir más allá y llegar a la escala de Planck, necesitaríamos una teoría cuántica de la gravedad, y esto, como recordará el lector, no lo tenemos. Sin embargo, es razonable especular que cualquier teoría cuántica de la gravedad deberá incluir la característica cuántica por excelencia: la indefinición de las propiedades físicas, es decir, el hecho de que estén descritas por probabilidades. De esta manera, una teoría cuántica de la gravedad debería admitir una "indefinición de espacio-tiempos": habría una cierta probabilidad de tener un espacio-tiempo plano, otra de tener un espacio-tiempo con una cierta curvatura, otro con... Una de esas posibilidades podría ser la de un espacio-tiempo con un agujero de gusano (recordemos que sería diminuto, ya que estamos en la escala de Planck). Si uno fuera capaz de mantenerlo abierto, un agujero de gusano puede convertirse en una máquina del tiempo, como explicamos una vez aquí. Siendo generosos, a esto parece aludir Scott Lang cuando habla de "navegar el caos del reino cuántico", y esto podría ser lo que nuestro ex-alumno del MIT favorito, Tony Stark, tiene en la cabeza cuando le pide a su ordenador inteligente algo relacionado con una cinta de Möbius: parece estar simulando un espacio-tiempo determinado. Así que, ¡Iron Man ha cuantizado la gravedad! No esperábamos menos de él, la verdad. De hecho, en otro momento Stark llega a mencionar la escala de Planck, lo cual avala esta interpretación. Una vez que los Vengadores tienen la máquina del tiempo, ¿qué pueden hacer con ella? Lógicamente, surge la cuestión de intentar matar a Thanos antes de que tenga ocasión de hacer desaparecer a la mitad del universo. En un diálogo que seguramente hará historia, nuestro querido científico Bruce Banner nos explica que no es así cómo funcionan las cosas: uno no puede viajar al pasado y hacer que cambien cosas que ya han sucedido. Seguramente tiene razón nuestro Hulk: eso plantearía problemas como la clásica paradoja del abuelo. El problema es que no sabemos cómo se evitan exactamente este tipo de paradojas. ¿Se evitan sencillamente porque no se puede viajar en el tiempo? Es lo que defendía Hawking, pero no fue capaz de demostrarlo. En la teoría de la relatividad general, no hay nada que prohíba terminantemente un viaje en el tiempo. Hawking pensaba que al añadir la física cuántica, aparecería la prohibición. Como Hawking no tenía una teoría cuántica de la gravedad, hizo cálculos con la mencionada teoría cuántica de campos en espacio-tiempo curvo, que sugerían que efectivamente los viajes en el tiempo serían imposibles (básicamente, el agujero de gusano sería altamente inestable y se destruiría), y lanzó su "conjetura de protección cronológica". Pero es sólo eso, una conjetura, que nadie ha podido de momento confirmar ni refutar: hacerlo requeriría conocer cuál es la teoría cuántica de la gravedad correcta. ¿Podrían estar permitidos los viajes en el tiempo pero, de alguna manera, las leyes de la física harían que uno no pudiera alterar el pasado de ninguna manera? Esto parece ser lo que piensa Banner cuando contesta afirmativamente a la pregunta "So "Back to the future" is a bunch of bullshit?" (¿cómo habrán traducido "bullshit"?) También sería consistente con la mención a Deutsch que hace Stark, ya que Deutsch encontró una posible solución a la paradoja del abuelo dentro de la física cuántica, en la que el viaje al pasado sería posible, pero el "viajero" (no hay viajeros descritos por la física cuántica, pero bueno) no podría cambiar nada. Esta visión de "lo que pasó, pasó" es interesante y elimina las paradojas de tipo abuelo, pero tiene el problema de que no le da mucho juego a los escritores y guionistas...salvo que sean como la gran J.K. Rowling (recuerden "Harry Potter y el prisionero de Azkaban"). De hecho, la propia película es incapaz de mantener de manera consistente esta visión. Los Avengers deciden no matar a "baby Thanos", pero sí robar las piedras del infinito y traerlas de vuelta al futuro. ¿Por qué pueden hacer una cosa y no la otra? Podría ser que sólo esté prohibido cambiar aquello que va a provocar paradojas, pero no es eso lo que explicaba Banner. Más adelante, otro personaje le cuenta a Banner lo que en realidad ocurre: cada vez que roba una piedra del infinito en el pasado, aparece un "universo alternativo". Banner no cambia nada en el pasado de "su universo", pero sí en el "otro universo". Así que para evitar problemas, decide que, una vez haya vuelto al futuro de su universo y haya utilizado las piedras para recuperar a los seres perdidos, las devolverá a su lugar original en el pasado, de manera que no habrá bifurcación de universos. ¿Todo bien, no? La verdad es que, por un lado, esta explicación presenta muchísimos problemas: ¿por qué sólo hay bifurcación de universos cuando se roban las piedras, y no cuando los viajeros hacen cualquier cosa? ¿Cómo sabemos qué produce una bifuración y qué no? Lo más razonable es pensar que cualquier interacción con el pasado (si no está prohibida y no tiene la capacidad de cambiar el pasado en el universo del viajero) debería bifurcar las realidades... porque si no ¡de hecho, estás cambiando el pasado! ¿Y cómo es posible que cambiar el pasado no tenga ningún efecto en el futuro? Pero en la película, la interacción de los Vengadores con el pasado al que viajan es total, incluyendo hasta personajes del pasado que viajan al futuro etc. Marea pensar la cantidad de universos posibles que podrían crearse, y parece imposible solucionar eso simplemente volviendo hacia atrás (¿a qué universo, por cierto? ¿qué garantiza que vuelva al mismo en el que robé las piedras?) y dejando las piedras en su sitio. Quizá el ejemplo más dramático es el del bueno del Capitán América, quien, tras ser enviado por sus amigos al pasado para reponer una de las piedras, decide no volver tras cumplir su misión y vivir una vida en el pasado con Peggy Carter. Su decisión es irreprochable y la celebramos, pero nos sorprende bastante que sea capaz de aparecer andando tranquilamente con aspecto de viejito en el mismo lugar (¡del mismo universo!) en el que le están esperando los amigos. ¿Así que ha sido capaz de interaccionar con su pasado durante 70 años sin que nunca haya ningún problema? Para evitar todo esto, la película establece la regla ad-hoc de que sólo el robo de las piedras es capaz de alterar el flujo del tiempo... Pero además de todos estos problemas, quizá la auténtica cuestión es que, al final, todo esto es tan arbitrario y salvajemente especulativo como ver la mano de Marty desvanecerse mientras intenta seguir el ritmo de la banda de Marvin Berry en la maravillosa "Regreso al Futuro". De hecho, no es muy diferente a lo que el gran Doc Brown le explica a Marty en la pizarra en la segunda película, tras regresar a un 1985 alternativo y trumpiano. La diferencia está en que, mientras que en las "timelines" de Doc el viajero del tiempo puede ir pasando de una a otra, en Endgame (aparentemente) los viajeros están siempre en una, pero pueden crear otras, que no les afectan a ellos, sino a otras personas. En realidad, no conocemos ninguna explicación completamente rigurosa sobre qué ocurriría en el caso (altamente improbable) de que pudiera construirse una máquina del tiempo y el viajero tuviera la posibilidad de interaccionar con su pasado. Si han llegado hasta aquí, ¡oh lectores! se habrán dado cuenta de que he intentado ser generoso con los guionistas, de tal manera que he intentado buscar la explicación más científicamente consistente con las líneas de diálogo de la película, incluso en los casos en los que eran relativamente confusas. Hay un caso, sin embargo, en el que me ha sido completamente imposible, a pesar de darle muchas vueltas: en un momento, Stark hace alusión a la "paradoja EPR" para justificar el hecho de que Scott Lang había salido como un bebé primero y después como un viejo de una especie de versión beta de la máquina del tiempo ("queríais mover a Scott a través del tiempo pero habéis movido el tiempo a través de Scott"). Una vez más, el entrelazamiento cuántico se usa aquí como una suerte de deus ex machina que justifica cualquier ocurrencia. Nada que objetar... si la peli es buena. (Publicado originalmente en SciLogs el 21/05/19).
Que no es lo mismo que estar en dos sitios a la vez, como demuestran las desigualdades de Bell.Cuando hablamos de física cuántica, nos lo suelen contar más o menos así: en el "mundo" (también "universo" o "reino") cuántico pasan todo tipo de cosas "fascinantes" (o "extrañas", "extraordinarias", "misteriosas", "paradójicas"... y si estamos de lleno en el lado oscuro, hasta "inexplicables"), como, por ejemplo, que "las cosas están en dos sitios a la vez". El resto se lo ahorro, porque ya se lo saben: el gato de quien no puede ser nombrado, Einstein y sus dados, la palabra "spooky", y al fin y al cabo ya Feynman dijo etc. Por eso, la gente se sorprende mucho cuando digo que, en realidad, no es cierto que la física cuántica diga que las cosas estén en dos sitios a la vez. "Pero si lo dice..." (y aquí se puede mencionar a mucha gente, desde blogs del lado oscuro hasta grandes divulgadores y científicos en activo. Creo que estos últimos son muy conscientes de que lo que dicen es solo, por decirlo elegantemente, una simplificación de la realidad, a pesar de lo cual lo siguen diciendo, no sé muy bien por qué). Siento decepcionar a tanta gente, pero lo que nos dice la física cuántica es una cosa muy distinta: en general, la posición de un objeto descrito por la física cuántica no está bien definida (hay una probabilidad de encontrar al objeto en distintos sitios, dada por la función de onda), salvo si hacemos una medida de la posición, en cuyo caso pasa a estar perfectamente definida... y tomar un solo valor. Decir que la posición no está bien definida es completamente incompatible con decir que algo está en dos sitios a la vez: si está en dos sitios a la vez, la posición está bien definida y toma dos valores distintos al mismo tiempo. Sería como la diferencia entre decir que no sabemos si una moneda es cara o es cruz hasta que la lanzamos, o decir que la moneda es cara y es cruz a la vez (lo cual haría imposible empezar un partido de fútbol porque no se podría decidir quién saca, y se paralizaría, por tanto, el país). Puede parecer que me pongo pesadito y le doy un valor excesivo a una cuestión meramente lingüistica o de interpretación, pero no es así, debido a las famosas "desigualdades de Bell". Las desigualdades de Bell se diseñaron precisamente para distinguir entre dos tipos distintos de teorías: aquellas en las que los valores de las magnitudes físicas están bien definidos antes de hacer una medición, y aquellas en las que no. Esta última categoría incluye a la teoría cuántica. Bell demostró matemáticamente que estos dos tipos de teorías darán lugar a resultados distintos en algunos experimentos. De manera que si se realizan esos experimentos, hay dos posibilidades: que los resultados sean los que predicen las teorías en los que los valores están siempre definidos, o que no sea así. ¿Se han realizado esos experimentos? Muchas veces, con un grado creciente de precisión y sofisticación, para descartar errores e interpretaciones alternativas. ¿Qué dicen los resultados? Los resultados son los que predicen las teorías en las que los valores no están bien definidos. Por tanto, esta propiedad es una característica esencial de la naturaleza en la escala en la que es relevante la física cuántica. Así que no, en física cuántica las cosas no están en dos sitios a la vez, exactamente por el mismo motivo por el que no están en uno. Ya sé, ya sé... Te estás preguntando, ¡oh, lectora! igual que Grace Kelly en "To catch a thief" (en España, "Atrapa un ladrón", de Sir Alfred Hitchcock), "Carlos, why bother?" A lo cual creo que no se puede responder con más elegancia y sencillez que Cary Grant: "it's a hobby of mine, the truth". (Publicado originalmente en SciLogs el 22/01/19).
Por más que lo lea por ahí, no es muy exacto decir que en la física cuántica las cosas están en dos sitios a la vez. Imagine que está usted en la cama con, no sé, digamos Scarlett Johansson. Naturalmente, usted se encuentra absorto en la lectura de La canción de amor de J. Alfred Prufrock, en la traducción de José María Valverde. Así que En el cuarto, las mujeres van y vienen/ hablando de Miguel Ángel. "Voy a la cocina, cariño" le susurra Scarlett al oído, como una niebla amarilla que se restriega el lomo en los cristales de las ventanas, pero usted apenas la escucha, porque está perdido en la música de Eliot y cree que habrá tiempo, habrá tiempo, y cuando está a punto de preguntarse ¿Me atrevo? y ¿Me atrevo?, levanta la cabeza y le parece oír (entre las mujeres que van y vienen y siguen hablando de Miguel Ángel) el sonido de la cisterna en el baño. En ese momento llaman de una revista: quieren saber dónde está Scarlett Johansson, para una entrevista. Usted deja que Eliot se desvanezca y piensa que ella está sin duda en el cuarto de baño, pero entonces comprende que hay dos cuartos de baño en la casa, y puesto que lo último que supo es que se dirigía a la cocina, no hay motivos para estar seguro de que esté en uno cualquiera de los dos. Así que, amante de la precisión como es, usted contesta: "Hay un 50 % de probabilidades de que esté en cada uno de los dos cuartos de baño de la casa, a los que, por cierto, nos gusta llamar cariñosamente A y B". ¿Verdad que diría algo por el estilo? No se le ocurriría decir que Scarlett está a la vez en A y en B, ¿verdad? Y sin embargo, ¿no es cierto que usted ha leído y escuchado, una y mil veces, desde el último divulgador al primer científico, que en la física cuántica las cosas pueden estar en dos lugares a la vez? Pues bien, en realidad, la física cuántica no dice nada de eso, sino algo muy parecido a la situación que he descrito en el primer párrafo: hay situaciones en que la posición de los objetos no está bien definida, y lo máximo que podemos conocer es la probabilidad de estar en tal sitio o en tal otro. En la revista le insisten: no se conforman con una triste distribución de probabilidad, necesitan saber con toda certeza dónde se encuentra Scarlett. ¿Qué haría usted? Sin duda, suspirar, dejar el libro sobre la mesilla y acercarse primero al baño A, comprobar si la puerta está abierta, llamar educadamente en caso contrario etc. De esta manera, usted podrá averiguar con toda probabilidad en qué lugar exacto se encuentra ella. Así también, en Física Cuántica uno puede realizar una medida de la posición de una partícula. ¿Y qué cree que contestan los aparatos de medida cuando usted hace eso? ¿Cree que contestan que las cosas se encuentran a la vez en A y en B? No. Siempre (¡siempre!) contestan que las cosas están en un lugar definido: o en A o en B. Igual que al llamar a la puerta y escuchar la voz dulce pero ligeramente ronca de Scarlett, las medidas de la posición hacen que la posición de un objeto deje de estar determinada por probabilidades. ¿Quiero decir con esto que no hay ninguna diferencia entre la física clásica y la cuántica? No. Por ejemplo, en la física clásica tendemos a pensar que las probabilidades aparecen sólo cuando hay una limitación técnica que nos impide determinar las cosas con total precisión: yo estoy en la habitación leyendo distraído, luego no puedo saber con exactitud dónde se encuentra una estrella de Hollywood. Sin embargo, no hay nada profundo que me lo impida: puedo levantarme, llamar a las puertas, encender luces, y si fuera preciso, recurrir a un metro o a una regla para decir exactamente la posición que busco. En cambio, la física cuántica establece unas limitaciones que no son técnicas, sino de principio. Así el principio de incertidumbre me dice que, si me empeño, puedo conocer con total exactitud la posición de Scarlett, pero eso tiene un precio: no tendré ni idea entonces de cuál es su velocidad. Es decir, que no podré saber si está quieta, o si está a punto de salir pitando a hacer otra peli con Woody Allen o la enésima de superhéroes. Hay otra diferencia fundamental, que afecta a cómo se suman las probabilidades. Imagine que usted sabe que, siempre que Scarlett sale del baño A, hace un recorrido determinado por la casa (va hacia la cocina, por ejemplo), mientras que, si sale del baño B, se dirige inmediatamente hacia el salón. De esta manera, imagine que la llamada de la revista ocurre ahora un poco después de que usted oiga el ruido de la puerta del baño al abrirse (naturalmente, usted no sabe si es el baño A o el B). ¿Dónde está Scarlett? Usted tiene que tener en cuenta que ahora puede estar en varios sitios distintos. Si hubiera estado en el baño A y después salido, habría una cierta probabilidad de encontrarse a Scarlett en cualquier punto entre el baño A y la cocina. Si hubiera salido del baño B, habría una cierta probabilidad de que ella estuviera ahora en cualquier punto entre el baño B y el salón. Si esos dos caminos se cruzan en algunos puntos, usted pensará que en esos puntos de cruce hay una probabilidad más alta: en concreto, la suma de las dos probabilidades anteriores. Pero en la física cuántica, las probabilidades no están dadas por simples números, sino por funciones de onda y, por tanto, se tienen que sumar con las reglas con las que se suman las ondas. De esta manera, igual que ocurre con la luz cuando atraviesa pequeñas rendijas, podrá haber interferencias: lugares donde la probabilidad total es más grande que la suma de las probabilidades, y lugares donde es más pequeña, incluso 0. Es como si pudieran existir lugares en los que no hubiera probabilidad de encontrar a Scarlett, a pesar de que sé que ha tenido que pasar por ellos, tanto si ha salido de A como de B. Esto sí que es un fenómeno puramente cuántico: en la física clásica le ocurre a la luz, pero la luz es considerada como una onda, no como una partícula. Así que, estas son las auténticas diferencias con la física clásica: en la física cuántica algunas propiedades no están siempre completamente definidas y, por tanto, tengo que aprender a vivir con las probabilidades y con el hecho de que éstas se comportan como ondas. Pero no, las cosas no están en dos lugares a la vez. Entiendo que esto hace más difícil escribir libros llenos de adjetivos como "fascinantes", "extraordinarias" y (¡oh!, ¡ah!) "misteriosas", pero tiene la ventaja de ser (¿Me atrevo? y ¿Me atrevo?) la verdad... hasta que nos despierten voces humanas y nos ahoguemos. (Publicado originalmente en SciLogs el 07/09/2017).
O cómo aprendí a dejar de preocuparme y ganar a Alpha Go.Ya se habrán dado cuenta de que la inteligencia artificial vuelve a estar de moda, junto con las hombreras, los cortes de pelo de general nazi y los tatuajes de futbolista. Sin ir más lejos, en la portada del último número de Investigación y Ciencia se nos habla de "robots que aprenden como niños". Es ya casi un cliché explicar los espectaculares avances en, por ejemplo, el juego del go, diciéndonos que, al contrario de los antiguos enfoques basados en, digamos, la pura fuerza bruta computacional, ahora las máquinas no sólo "aprenden", sino que lo hacen "de una manera intuitiva, más parecida a como aprenden los humanos", o cosas parecidas. Son frases muy vistosas, pero ¿se sostienen cuando hacemos un análisis más profundo? Veamos, por ejemplo, el artículo de Nature en el que los científicos de la división de inteligencia artificial de Google nos informaron en octubre pasado de sus sorprendentes resultados. Aquí ya nos hicimos eco de un muy notable acontecimiento en el que una máquina de Google había ganado a uno de los mejores jugadores del mundo, el coreano Lee Sedol. El resultado de octubre de 2017 es que una nueva máquina de Google (es decir, programada de forma distinta) habría alcanzado un nivel de juego tal, que habría arrasado por 100 partidas a 0 a la máquina que ganó a Sedol. Según los autores, la gran novedad de este nuevo algoritmo es que se basa sólo en "aprendizaje por refuerzo", mientras que el anterior combinaba "aprendizaje supervisado" con aprendizaje por refuerzo. Es decir, en lugar de empezar a "aprender" usando partidas de Go de expertos humanos, el algoritmo está diseñado para aprender jugando exclusivamente partidas contra sí mismo. Esto es lo que permite introducir el muy vistoso "without human knowledge" ("sin conocimiento humano") en el título del artículo, como si no hubiera hecho falta un muy extenso y específico conocimiento humano de sus 17 autores, entre otros muchos. Ahora bien, ¿cómo funciona esta última versión de Alpha Go, llamada Alpha Go Zero? En pocas palabras, en cada posición del juego, Alpha Go lanza un algoritmo que elige el siguiente movimiento tras realizar una exploración de las probabilidades de éxito que tienen una serie de posibles movimientos. En esta exploración ("árbol de búsqueda") se usa el método de Montecarlo, que es bien conocido en Física Estadística y muy usado en muchas otras áreas. Básicamente, consiste en que los cambios de configuración en la simulación por ordenador de un sistema con muchos nodos se aceptan o se rechazan con una probabilidad que depende de un determinado objetivo: un ejemplo típico es que esos cambios se acepten con una probabilidad mayor si contribuyen a reducir la energía del sistema, de manera que tras muchas iteraciones, el sistema simulado acaba en la configuración de energía más baja. En el caso que nos ocupa, los cambios se aceptan según la probabilidad que tengan de conducir a una victoria al final de la partida. Para poder asignar esa probabilidad a cada movimiento, tiene que haber una fase de entrenamiento en la que se adquiere ese conjunto de datos. Las versiones anteriores de la máquina empezaban con ejemplos de partidas jugadas por expertos. Alpha Go Zero ha demostrado que esa parte era irrelevante y que puede ser sustituida con éxito por partidas jugadas contra sí mismo. ¿Cuántas partidas? Pues bien: 4,9 millones de partidas a lo largo de tres días (una segunda versión aún más fuerte jugó 30 millones de partidas). En cada movimiento, se usó un árbol de búsqueda de Montecarlo con 1600 movimientos simulados. Ahora bien, ¿a ustedes esto les suena a una manera intuitiva de aprender, más parecida a la de los humanos? ¿O más bien les suena a fuerza bruta computacional? A mí también. Parece imposible que un simple mortal como nosotros pueda competir con algo capaz de jugar varios millones de veces contra sí mismo, explorando miles de posibles movimientos en cada posición. Google ha hackeado el Go. Sin embargo, puede que haya una escapatoria. Aquí el profesor López de Mantarás, director del Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del CSIC, nos habla del "olvido catastrófico", propiedad según la cual, si intentamos entrenar a un sistema de inteligencia artificial para "aprender" a realizar una tarea distinta de aquella para la que fue diseñado, inmediatamente "olvidará" lo "aprendido" antes. (De nuevo, exactamente igual que los humanos, que cuando aprendemos a montar en bicicleta nos olvidamos de nadar, y viceversa, como todo el mundo sabe). Así que, para ganar a Alpha Go en realidad no hay más que aplicar el método de Marty McFly, quien cada vez que se encontraba en un auténtico aprieto le decía a su oponente (normalmente Biff Tannen): "hey, what the hell is that?". Por supuesto, como Alpha Go es tan parecido a un humano, sin duda querrá saber a qué demonios te refieres. Probablemente, en unas pocas horas y tras hacerse unos cuantos miles de preguntas a sí mismo, sea capaz de llegar a la conclusión de que ahí no hay nada. Incluso si, como el TARS de "Interstellar" tiene bien regulado el sentido del humor, comprenderá que es una broma humana. Entonces intentará continuar con la partida pero... Game over, a no ser que un rayo le vuelva más humano, como al legendario Johnny 5 de "Cortocircuito". (Publicado originalmente en SciLogs el 10/05/18).
Agujeros de gusano que conectan al artista y al científico ¿Quién dijo que Twitter era una enorme porquería? Bueno, de acuerdo, tal vez fui yo mismo tras tomarme un par de vinos. Sin embargo, reconozco que en Twitter también pueden pasar cosas maravillosas, como que Investigación y Ciencia junte en un tuit mi "breve historia de los agujeros de gusano" con un excelente corto llamado "Einstein-Rosen", dirigido por Olga Osorio. En él, dos encantadores niños gallegos descubren un agujero de gusano que conecta la España del Mundial 82 con la del presente. Es una maravilla que he visto varias veces con mi hijo de 8 años, y que me ha servido también para descubrir el otro corto de Osorio, "Re-start", que también está relacionado con viajes en el tiempo, aunque con un tono más dramático. Mi amigo, maestro y colaborador Kike Solano, profesor en la Universidad del País Vasco, suele decir que hay un elemento común entre los artistas y los científicos, "la insatisfacción con la realidad". Ese impulso es el que llevaría a los artistas a intentar crear una realidad distinta, y a los científicos a intentar descifrarla, explicarla, predecirla... y en muchas ocasiones también a crear cosas nuevas. A mí me han fascinado desde niño los viajes en el tiempo, pero nunca he podido hacer un corto con el que dar salida a mis obsesiones. Sin embargo, como físico teórico he acabado haciendo muchos trabajos en el campo de las "simulaciones cuánticas", en el que tratamos de conseguir que un sistema físico que podemos controlar en el laboratorio imite algunas características de otro sistema que no podemos controlar... o incluso de un sistema que creemos que no existe o es difícil de observar. En la breve historia de los agujeros de gusano, ya les conté que había publicado un artículo en el que proponía cómo simular un espacio-tiempo con agujero de gusano transitable. Recientemente, junto con Jesús Mateos, estudiante del máster de Física Teórica de la Universidad Complutense de Madrid, acabamos de publicar en la prestigiosa Physical Review D otro artículo en el que usamos la misma idea pero en otro sistema físico: un condensado de Bose-Einstein.
Los condensados de Bose-Einstein se caracterizan por contener una gran cantidad de átomos en el mismo estado cuántico: un mar de átomos en calma, como conté aquí. Una propiedad menos usada, pero bien conocida, de los condensados es que las pequeñas excitaciones del condensado (similares a ondas de sonido) se comportan, bajo determinadas condiciones, como si vivieran en un espacio-tiempo curvo: su movimiento está regido por una ecuación idéntica a la que tendrían en un espacio-tiempo curvo en el que la velocidad de la luz se sustituyera por la velocidad a la que se propaga el sonido en el condensado (podemos hablar entonces de un espacio-tiempo acústico). Cambiando las propiedades del condensado se cambian las propiedades de ese espacio-tiempo virtual. Esta idea se ha usado en el pasado para simular diversos espacio-tiempos de interés. Nosotros hemos encontrado qué propiedades ha de tener el condensado para que las excitaciones se muevan como en un espacio-tiempo acústico de agujero de gusano transitable. Esto nos permite ir más allá que en mi artículo con circuitos superconductores, ya que podemos estudiar la simulación de un espacio-tiempo completo con sus tres dimensiones espaciales (y no sólo un corte de una dimensión espacial, como en el artículo anterior) y además podemos incluir tipos de agujero de gusano más generales. Si algún colega experimental se animara a realizar esta propuesta en el laboratorio, tal vez exclamaríamos juntos, como Teo en "Einstein-Rosen": "¡jobar! Funciona..." (Publicado originalmente en SciLogs el 14/03/18). O un viaje por los atajos del espacio y el tiempo. No sé si a ustedes les pasa igual, pero a mí desde niño me han fascinado los viajes en el tiempo. Más adelante, como investigador en Física Teórica he tenido ocasión de pensar mucho en ese tema. Desafortunadamente para los que queríamos ser Marty McFly, poco a poco fui comprendiendo que la posibilidad de viajar en el tiempo está muy relacionada con la imposibilidad de viajar más rápido que la luz. Si lo piensan, el hecho de que exista una velocidad máxima que no depende de quién la mide, garantiza que las cosas que suceden se puedan ordenar desde el punto de vista de las causas y los efectos: es decir, las causas van antes que los efectos y no al revés. La teoría de la Relatividad Especial de Einstein establece que es imposible acelerar a un objeto físico que tiene una velocidad más pequeña que la de la luz hasta que tenga una velocidad más grande que la de la luz: la energía necesaria simplemente para llegar a la velocidad de la luz es ya infinita, de manera que no es posible superar ese umbral. Este hecho se comprueba todos los días en los aceleradores de partículas como el LHC. Sin embargo, la teoría no prohíbe que existan partículas que viajen siempre a velocidades más altas que la de la luz. Estos son los llamados taquiones. Si aplicamos las bien conocidas y confirmadas experimentalmente ecuaciones de la Relatividad Especial a estas partículas hipotéticas, se puede ver que los taquiones podrían usarse para mandar señales al pasado. ¡El condensador de fluzo, Marty! Bueno, no tan deprisa: conocemos ya muchísimo sobre el comportamiento de las partículas elementales y nunca hemos visto nada ni remotamente parecido a un taquión. Toda la materia que conocemos viaja a velocidades menores o iguales a la de la luz. ¿Aparcamos entonces el DeLorean? Cuando añadimos la fuerza de la gravedad a la relatividad especial, obtenemos la teoría de la Relatividad General de Einstein, una maravilla que entre otras muchas cosas, permite que el GPS pueda guiarme hasta la sala de conferencias de un congreso en cualquier ciudad del mundo, corrigiendo mi tendencia natural a acabar en la otra punta de la ciudad. La Relatividad General admite la existencia de unos objetos fascinantes llamados agujeros de gusano: atajos en el espacio y el tiempo que conectan dos puntos que estarían mucho más lejos si siguiéramos un camino "normal" (es decir, sin agujero de gusano). No hemos visto ninguno de estos objetos en la Naturaleza... pero no es tan sencillo descartar su existencia. La primera vez aparición de los agujeros de gusano (con otro nombre) en la literatura científica ocurrió en 1935, en un artículo de Einstein y su colaborador Nathan Rosen. Durante décadas, su resultado se consideró una mera curiosidad teórica, especialmente por la propiedad de que estos agujeros no eran atravesables: duraban muy poco, de manera que se destruían antes de que nada, ni siquiera la luz, pudiera viajar por ellos. Esta fue la idea hasta que entraron en escena Kip Thorne y sus colaboradores. Físico fuera de serie, padre teórico del recientemente exitoso detector de ondas gravitacionales LIGO y colaborador científico de Carl Sagan en "Contact" y de Cristopher Nolan en "Interstellar", el gran Thorne y sus colaboradores se dieron cuenta de que existían agujeros de gusano que cumplían con las ecuaciones de la Relatividad General y además eran atravesables, es decir, no se destruían antes de que algo o alguien intentara cruzar por ellos. Fíjense entonces en lo que esto significa: desde el punto de vista de alguien que estuviera en el agujero, no hay nada anómalo en la velocidad de un viajero que lo intenta atravesar; iría más lento, incluso mucho más lento, que un rayo de luz que hubiera caído en el agujero. Sin embargo, a través de este atajo en el espacio y el tiempo, el viajero llegaría antes a su destino que un rayo de luz que viajara entre los mismos puntos por un camino "normal". Inmediatamente, Thorne se dio cuenta de que los agujeros de gusano atravesables se podían usar para construir una máquina del tiempo. Hay un artículo técnico dónde lo explica, pero es mucho más divertido ver cómo lo cuenta en su maravilloso libro de divulgación "Agujeros negros y tiempo curvo: el escandoloso legado de Einstein". En él imagina que tiene un agujero de gusano en su propia casa, conectando su despacho con su jardín. Por si esto fuera poco, los Thorne también poseen una sofisticada nave espacial, capaz de viajar a velocidades próximas a la de la luz. Así que Carolee, la mujer de Kip, decide embarcarse en un viaje a una estrella próxima, llevándose con ella la boca del agujero de gusano que da al jardín. Alguna vez ya hemos hablado aquí de la paradoja de los gemelos, así que el paciente lector ya sabrá que el tiempo fluye de distinta manera para el viajero que para el que se queda en Tierra. Así que si observamos la escena siempre desde fuera del agujero, ya sabemos lo que ocurrirá cuando vuelva Carolee: su reloj marcará que ha transcurrido menos tiempo (digamos 1 año) que el reloj de Kip (que marca, digamos 10 años). Hasta aquí todo normal (jajajaja, al menos para el lector acostumbrado a la relatividad especial). Pero el hecho de que Carolee se haya llevado una boca del agujero de gusano añade un ingrediente extra: vista la escena desde dentro de este puente entre dos puntos del espacio-tiempo, no hay ninguna diferencia de tiempos entre las dos bocas. La consecuencia es que cuando Carolee vuelve al jardín familiar, el agujero de gusano se ha transformado en una máquina del tiempo: Kip (para quién han pasado 10 años) puede entrar por la boca del jardín y aparecer en su despacho en un momento en el que sólo ha transcurrido un año desde que se fue Carolee, es decir, un viaje de 9 años al pasado. No conocemos ningún agujero de gusano en la Naturaleza, y sabemos que si fuera atravesable debería tener una propiedad bastante exótica (densidades de energía negativas). Exótica, pero no imposible: hay ejemplos de cómo conseguir esa propiedad sin violar ninguna ley física, alguno de ellos fue dado por el propio Thorne (e inspiró uno de los pasajes menos comprendidos de la serie "Lost"). Sin embargo, es natural pensar que este tipo de objetos deberían, no sólo ser muy exóticos, sino estar completamente prohibidos por alguna ley de la Naturaleza. Piensen en que una máquina del tiempo llevaría inmediatamente a paradojas que no se resuelven de manera tan sencilla como desvaneciendo una imagen en una fotografía (por más que nos guste esta idea). La más clásica la formularemos en una versión que evita el parricidio: ¿qué ocurre si Kip-10 años dispara a Kip-1 año a través del agujero? ¿Cómo diablos Kip-1 año llega a ser Kip-10 años? La Mecánica Cuántica aporta una especie de solución a esta paradoja, formulada por primera vez por David Deutsch en los años 90: como en la física cuántica lo que sucede es siempre probabilista, podemos imaginar que Kip sólo tiene una probabilidad de existir del 50%. Si existe, se disparará a sí mismo y no existirá, de manera que efectivamente hay una posibilidad del 50 % de que no exista. Esto es consistente y por tanto no hay paradoja, pero ¿a qué no lo entienden? Claro, en nuestra vida macroscópica no estamos regidos por la Física Cuántica, de manera que no sabemos darle sentido a una probabilidad de existir del 50 %. Imaginen que Kip viaja en el tiempo y se encuentra con Abel Martín y le susurra "Es la que perdona Dios". Abel termina su saeta que será después leída por Kip en el futuro. No hay inconsistencia, sin embargo, Abel se queda pensando, con Mairena y Machado: "...Escrito el verso, el poeta/pregunta, ¿quién me dictó?". ¿Quién ha creado el verso? Stephen Hawking es uno de los que piensan que estas paradojas demuestran que los agujeros de gusano y/o las máquinas del tiempo sencillamente no pueden existir. Así, en los años 90 escribió un artículo tećnico en el que postulaba que debería existir una "agencia de protección de cronología" que impedía transformar el agujero de gusano en una máquina del tiempo (algo así como un time lord en "Dr. Who", esa serie que los guionistas de "El Ministerio del Tiempo" dictaron (ejem) a guionistas ingleses cuando viajaron 50 años hacia el pasado). Lo de la agencia era, claro, uno de los famosos chistes de Hawking: el mecanismo físico que él proponía era distinto y estaba parcialmente respaldado por unos cálculos que parecían sugerir que efectivamente algunos efectos cuánticos destruirían el agujero de gusano cuando alguien tratara de usarlo para viajar en el tiempo. Sin embargo, los calculos no son concluyentes, ya que, como sabrá el paciente lector, no disponemos de una teoría completa que unifique a la gravedad y la física cuántica. Desde el artículo de Hawking, los intentos de refutar o demostrar definitivamente su conjetura se han sucedido.
No sabemos si existe ningún agujero de gusano en el Universo y, en tal caso, no sabemos si podríamos transformarlo en una máquina del tiempo. ¡Pero podemos simularlo en el laboratorio! Recientemente, he publicado un artículo en el que muestro cómo se puede construir con tecnología actual un aparato en el que las microondas se moverían exactamente igual que si estuvieran en un espacio-tiempo en el que existiera un agujero de gusano con un radio de 0.1 mm. Mis resultados sugieren que incluso en este sistema simulado podría aparecer un mecanismo análogo al de Hawking para impedirnos simular un viaje en el tiempo, pero tendría que ser el experimento (mi artículo es sólo una propuesta teórica de experimento) el que determinara qué ocurre de manera concluyente. Empiezo a resignarme a que nunca seré Marty McFly, pero no dejo de intentar imitarle... o tal vez a Doc. (Publicado originalmente en SciLogs el 21/10/2016). Información cuántica en Interstellar |
AutorCarlos Sabín. Investigador Ramón y Cajal en el Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid. Desde 2015 hasta 2022 escribí el blog "Cuantos Completos" en la plataforma SciLogs de la revista "Investigación y Ciencia". Autor de "Verdades y mentiras de la física cuántica" amzn.to/3b4z1MO y "Física cuántica y relativista: más allá de nuestros sentidos" http://shorturl.at/bdLN0 Archivos
February 2024
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