El Universo Elegante Parte II

Por el 2 de octubre de 2003 | 12:00 am

No necesitábamos habernos preocupado. En esta entrevista, Greene describe elocuentemente lo que es saber algo sobre el universo antes que nadie, cómo se pregunta si hay aspectos de la naturaleza que nosotros los humanos nunca estaremos preparados para comprender, por qué el preferiría averiguar hoy si la teoría de cuerdas está equivocada, y más cosas.

El camino a la aceptación

NOVA: ¿Es un tiempo apasionante para ser un teórico de cuerdas?

Greene: Es un tiempo asombroso para serlo. Los últimos pocos años han sido testigos de un enorme progreso, tanto que pienso que nadie ni en sus sueños más locos podría haber imaginado que llegaríamos tan lejos como lo hemos hecho.

NOVA: ¿Piensa que la teoría de cuerdas será alguna vez aceptada tan extensamente como, digamos, la teoría general de la relatividad? ¿Que se necesitaría para que esto sucediera?

Greene: Bien, la razón por la que la relatividad general es comúnmente aceptada es por que hizo predicciones que fueron confirmadas por observaciones experimentales. La primera que puso a la relatividad general en el mapa fue su predicción de la curvatura de la luz de una estrella por el Sol, que en 1919 fue confirmada por la observación durante un eclipse solar. Ese fue el momento en que la relatividad general emergió del reino de la teoría y entró en el reino de ser parte de la realidad tal como la conocemos.Para que la teoría de cuerdas tenga el nivel de aceptación de la relatividad general tiene que suceder lo mismo. Tiene que hacer una predicción que se confirme por algún experimento. Y aún no hemos alcanzado la etapa en la que podamos hacer las predicciones definitivas que, de ser encontradas, harían correcta la teoría, y si no lo fueran, la harían equivocada. Pero hemos alcanzado la etapa en la que podemos hacer algunas predicciones aproximadas para cosas que pueden suceder en los futuros aceleradores que se están construyendo, en particular en el de Ginebra, Suiza, llamado el Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider), que estaría preparado para el 2007 o 2008. Si alguna de las predicciones que la teoría de cuerdas dice que pueden suceder se confirman por la experimentación en este acelerador, entonces pienso que es muy posible que la teoría de cuerdas sería aceptada como la relatividad general.

NOVA: ¿Puede dar un ejemplo de una predicción que podría confirmarse experimentalmente en los próximos años?

Greene: Seguro. Uno de los rasgos más extraños de la teoría de cuerdas es que requiere más de las tres dimensiones espaciales que vemos directamente en el mundo que nos rodea. Suena como ciencia ficción, pero es un resultado matemático indiscutible de la teoría de cuerdas. Así que la pregunta es, ¿dónde están las dimensiones extra?. Una sugerencia es que están todas a nuestro alrededor, pero que son pequeñas en relación a las dimensiones que vemos directamente y por tanto son más difíciles de detectar. Lo que también predice la teoría –no necesariamente, pero si posiblemente- es que la energía puede escapar de nuestras dimensiones conocidas hacia estas dimensiones extras, bajo circunstancias apropiadas. Estas circunstancias podrían generarse en colisiones de alta energía que tendrán lugar en el nuevo desintegrador de átomos, el Gran Colisionador de Hadrones.Así es posible que a través de estas colisiones de alta energía encontremos que hay menos energía al final de la colisión de la que había al principio. Si la pérdida energética es justo del tipo correcto, sería una prueba muy fuerte de que la energía se ha filtrado en estas dimensiones extras. Si esto fuera verdad, si esta fuera la mejor explicación que pudiéramos encontrar, sería una evidencia fuerte de que las dimensiones extras son reales, y por tanto sería una evidencia fuerte de que el marco de trabajo de la teoría de cuerdas es correcto.

NOVA: ¿Qué tipo de resultados experimentales que apoyen la teoría de cuerdas cree que harían levantarse y hacerle caso incluso a sus detractores más reaccionarios como Sheldon Glashow?.

Greene: Bien, uno sería el que acabo de mencionar. El siguiente resultado experimental a encontrar es, en la mente de mucha gente, algo llamado supersimetría. El nombre completo de la teoría de cuerdas es realmente teoría de supercuerdas. El “super” se refiere a este rasgo llamado supersimetría, el cual, sin entrar en detalles, predice que para cualquier partícula conocida en el mundo, habría una partícula compañera, la supuesta compañera supersimétrica. Así para el electrón, habría el compañero supersimétrico electrón, o selectrón, como lo llama la gente. Para los quarks, habría los quarks supersimétricos o squarks. Para los neutrinos, los sneutrinos, y así sucesivamente.

“He gastado algo así como 17 años trabajando en una teoría para la que esencialmente no hay soporte experimental”.

Así que está todo este espectro de “spartículas”, si se quiere, que la teoría predice que deberían existir, pero aun nadie ha visto ninguna de estas partículas compañeras. Creemos que la razón es porque son mucho mas pesadas que las partículas conocidas, y ese algo más pesado es la mayor energía, el mayor esfuerzo (oomph) que cuesta producirlas en una colisión. Esperamos que estos nuevos desintegradores de átomos, el Gran Colisionador de Hadrones en particular, tendrán la suficiente energía para comenzar a producir estas partículas que la teoría predice. Ahora, si estas partículas son encontradas, no será la prueba de que la teoría de cuerdas sea correcta. Probará que el aspecto supersimétrico de la teoría es correcto. Y es que resulta que la teoría de cuerdas no es la única teoría que permite la supersimetría, por lo que esto no es necesariamente una pistola humeante (una prueba irrefutable). Pero sería un gran trozo de evidencia circunstancial de que la teoría de cuerdas está en el camino correcto. Así que de muchas formas, considero que es el experimento más probable para obtener resultados positivos y al fin darnos esta ventaja particular en el camino hacia la confirmación de la teoría de cuerdas.

NOVA: ¿Ha tenido alguna vez dudas sobre la teoría de cuerdas?

Greene: ¡Todo el tiempo!. Quiero decir, es una carrera de investigación muy extraña, en cierto modo. Hasta la fecha he gastado algo así como 17 años trabajando en una teoría para la que esencialmente no hay soporte experimental directo. Es una forma muy precaria de vivir y de trabajar. Lo divertido es que a veces tengo la impresión de que alguna gente fuera de este campo piensa que hay algún elemento de seguridad que nosotros tenemos al trabajar en una teoría que no ha hecho ninguna predicción que pueda ser probada como falsa. En un sentido, estamos trabajando en algo infalsificable. Y hay a veces la impresión de que somos felices con ello. Pero déjeme ser categórico, si la teoría es errónea, me gustaría saberlo hoy para no gastar ni un minuto más de mi tiempo en ella. No tendremos certeza de que es correcta hasta que los experimentos muestren que es correcta. No obstante, diría que en mi mente hay ya un fuerte caso circunstancial de que es correcta, porque aúna la relatividad general y la mecánica cuántica, y cada una de esas teorías ha recibido ya una fantástica cantidad de confirmación experimental. La teoría de cuerdas es la teoría más desarrollada con la capacidad de unir la relatividad general y la mecánica cuántica de una forma consistente. Creo que el universo es consistente, y por tanto creo que la relatividad general y la mecánica cuántica se unirían en una forma que tiene sentido. Eso es lo que hace la teoría de cuerdas, y para mi, es bastante convincente.

Límites a la comprensión

NOVA: ¿Hay alguna forma en que se pueda hacer comprender a la gente que sabe poco de matemáticas la suprema elegancia de la teoría de cuerdas?

Greene: Pienso que si. Como sabe, cuando hablamos de la elegancia de teorías físicas, lo que a menudo queremos decir es que una teoría es capaz de explicar un amplio rango de fenómenos usando un número muy pequeño de ideas poderosas. La elegancia viene del tremendo alcance de estas pocas ideas simples.

“No importa lo mucho que intentes enseñar a tu gato la relatividad general, fallarás”.

Y esa es ciertamente una característica principal de la teoría de cuerdas. Tenemos esta idea de que los constituyentes básicos de la naturaleza son estas cuerdas vibrantes, que sus patrones de vibración dictan las propiedades de las partículas, y dictan los tipos de fuerzas que trabajan en el mundo. Si la teoría es correcta, esa simple noción será quizá capaz de explicar, en principio, cada fenómeno físico. En ese poderoso alcance es donde reside la elegancia.

NOVA: ¿Cree que hay límites a cuánto podemos conocer sobre el universo?

Greene: No lo se. Me gustaría pensar que no los hay, pero sospecho que eso es un poco optimista. Una analogía usada en el programa de NOVA a la que soy muy aficionado es: Somos ciertamente conscientes de que hay seres inteligentes en este planeta cuya capacidad para comprender las profundas leyes del universo es limitada. No importa lo mucho que intentes enseñar a tu gato la relatividad general, fallarás. Ahí tenemos un ejemplo de un ser vivo inteligente que nunca sabrá este tipo de verdad sobre el modo en que el mundo está unido. ¿por qué en el mundo seríamos algo diferente?. Podemos ciertamente ir más lejos que los gatos, pero ¿por qué iban a ser nuestros cerebros tan apropiados para el universo que fueran capaces de entender hasta su más profundo funcionamiento?

NOVA: Bien, por ejemplo, la mayoría de la gente tiene problemas para visionar una cuarta dimensión espacial. ¿Usted puede?.

Greene: No. Yo no puedo visionar nada más allá de las tres dimensiones. Lo que puedo hacer es hacer uso de las matemáticas que describen esas dimensiones extra, y entonces puedo intentar traducir lo que las matemáticas me dicen en analogías de dimensiones inferiores que me ayuden a plasmar una imagen de lo que las matemáticas me han dicho. Pero la imagen es ciertamente inadecuada para la tarea de describir completamente qué está pasando, por que es en dimensiones más bajas, y en las dimensiones superiores, las cosas son definitivamente diferentes. Para decirle la verdad, nunca encontré a nadie que pudiera visionar más de tres dimensiones. Hay algunos que proclaman que pueden, y puede ser que lo hagan; es difícil decirlo. Pero es muy complicado, cuando tu cerebro está implicado en un mundo que parece tener tres dimensiones y está bien adaptado a visionar ese mundo, ir más allá de eso e imaginar más dimensiones.

Cuerdas Gigantes

NOVA: Me encanta saber que no era el único. Volviendo a las cuerdas, Ed Witten dijo en su entrevista que es concebible que el big bang produjese una cuerda tan grande que estaría presente en el universo de hoy y podría ser visible en los telescopios. ¿Está usted de acuerdo?, y si lo está, ¿donde podríamos buscarla, y a qué se parecería?

Greene: Estoy de acuerdo en que es una posibilidad. Pero como creo que convendría Ed Witten, es una situación muy poco probable. Esa no es, en la mente de nadie, la forma más probable en la que confirmaremos la teoría. Pero es factible que las inmensas energías presentes en el momento del big bang produjesen una gran cuerda. Cuanto más grande es una cuerda, más energía se necesita para crearla. Y podría haberse producido una que de algún modo estuviese vagando por ahí.¿Como se vería?. Bien, si flotara frente a tu telescopio, o en los campos de visión de tu satélite que está observando los cielos, podría crear, por ejemplo, una distorsión en la radiación de microondas de fondo. Podría cambiar la temperatura de esa radiación a lo largo de un defecto lineal, como si miraras tu reflejo en un espejo roto. Te ves bien en un lado de la rotura. Te ves bien en el otro lado de la rotura. Pero en la rotura misma, las cosas estarían de algún modo dislocadas. Un intenso vistazo por un telescopio revelaría una sutil versión de eso en la imagen.

NOVA: ¿Cómo es que las cuerdas fundamentales, que son por definición extremadamente diminutas, podrían llegar a un tamaño muchos órdenes de magnitud mayor que lo normal?

Greene: Cuando decimos que las cuerdas son pequeñas, generalmente queremos decir que no ha sido bombeada una cantidad enorme de energía en ellas. Pero cuanta más energía bombeas en una cuerda, más ampliamente vibrará y, en algún punto, más crecerá. Así que es realmente una cuestión de cuanta energía incorpora la cuerda. Típicamente no incorporan demasiada, y por eso típicamente son muy pequeñas.

Momentos Eureka

NOVA: ¿Como sienta hacer un descubrimiento principal, como la vez que usted y dos colegas del Instituto de Estudios Avanzados comprendieron que el tejido del espacio puede desgarrarse y reformarse en una nueva forma?

Greene: Bueno, no hay nada de eso en realidad. Por un breve momento, sientes que has visto el universo en un modo en que nadie lo ha hecho previamente. Sientes que eres un invitado privilegiado a una verdad profunda de la naturaleza de la que nadie antes ha sido consciente. Es una sensación memorable y maravillosa. No es algo que se pueda esperar que ocurra muchas veces en tu carrera. A menudo descubres cosas que son útiles e importantes, pero creo que es un raro privilegio encontrar algo bastante fundamental y realmente se tiene una sensación de conexión con el universo que es difícil de lograr de ninguna otra forma.

NOVA: ¿Tiene algún momento especialmente excitante de su trabajo con la teoría de cuerdas? ¿alguna suerte de momento “eureka”?.

Greene: Ese fue ciertamente uno. Otro fue cuando estaba trabajando con un profesor de Harvard, Ronen Plesser –que está ahora en Duke—y llegamos a algo llamado simetría de espejo, que era algo inesperado. Usando la relatividad general de Einstein, encontramos básicamente que la forma del universo podría divergir en formas bastante dramáticas, y sin embargo la física que veríamos no llevaría ninguna impronta de esa geometría diferente.

“Si la teoría se muestra correcta, será una gordísima y sabrosa guinda sobre el pastel”.

Es algo muy inusual, ya que Einstein nos enseñó que la geometría y la física están fuertemente entretejidas. Encontramos que a veces no están tan fuertemente entretejidas como él pudo haber pensado. Ese fue otro momento eureka, en el sentido de sentir realmente que habíamos desvelado algo inesperado.

NOVA: ¿Qué consejo tendría para un aspirante a teórico de cuerdas? ¿Ir a por todas, o por Dios, mantenerse al margen?

Greene: Creo que en última instancia tienes que seguir a tu corazón en estos temas, y si éstas son el tipo de ideas y preguntas que arden en tu interior, y simplemente no puedes imaginar no tenerlas en la vanguardia de lo que haces en tu trabajo cotidiano, entonces si, tienes que ir a por todas. En el otro extremo, es un campo muy especulativo, y podría resultar que todo está equivocado. Y si ese es el caso, y sentirías, tras poner años de investigación en el tema, que esos años fueron desperdiciados por que la teoría estaba equivocada, entonces probablemente no es el campo adecuado para ti.Yo y muchos otros, no obstante, no sentiríamos que había sido una pérdida de tiempo si la teoría se revela incorrecta, por que hemos desarrollado muchas fórmulas matemáticas importantes. Hemos desarrollado conexiones con otras áreas de la física mejor establecidas, que creo que serán importantes sólo por si mismas. Habremos hecho un trabajo muy valioso. Para mi, si la teoría se revela correcta, será una gordísima y sabrosa guinda sobre el pastel, pero sin esa guinda, para mi el trabajo aun habrá sido increíblemente interesante y útil.

Sacando la palabra

NOVA: ¿Cómo fue hacer un documental basado en su libro?.

Greene: Fue muy divertido en muchos aspectos, y muy duro en otros. Cuesta mucho trabajo destillar la esencia de las ideas y encontrar la forma correcta de comunicarlas visualmente que sea a la vez entretenida y precisa. A veces puede haber tensión entre querer hacer algo más entretenido aún teniendo que ser consciente de lo que puede suponer para la precisión científica. Para mi, era un constante mantener la atención para estar seguro de que la ciencia en última instancia estaba dictando lo que podía y no podía hacer.

NOVA: Ha publicado usted un libro superventas. Ha actuado en musicales. Ha ganado torneos de judo. Incluso ha aparecido en Late Night con Conan O’Brien. ¿Traen tales ejercicios nuevas perspectivas a su trabajo como físico teórico, o son sólo un descanso del lío mental?

Greene: Bueno, realmente son un bienvenido descanso. Pero siento que el impuso creativo, y los jugos creativos, esán afectados por todo en la vida que llevas, a veces en formas bastante intangibles. Al escribir el libro, por ejemplo, me encontraba a mi mismo –de nuevo, al igual que trabajando en el programa de NOVA— forzándome a intentar ver hasta el corazón de la ciencia, de modo que pudiera comunicarlo en una forma que desechara los detalles técnicos de los que la gente no quiere oír gran cosa, especialmente si no se está entrenado en estas ideas. Eso me ayudó a obtener una perspectiva clara de dónde estaba el campo hacia dónde estaba yendo, y cuáles son las cuestiones importantes. En ese sentido, esto me ayudó a centrarme en un curso particular de la investigación científica en la que estoy comprometido ahora. No estoy seguro si estaría haciendo exactamente lo que hago ahora de no ser por haber escrito El Universo Elegante.

NOVA: Está usted terminando un nuevo libro. ¿De qué trata?

Greene: Ese libro trata sobre el espacio y el tiempo. El Universo Elegante trataba sobre la búsqueda de la teoría unificada, y el espacio y el tiempo eran caracteres secundarios en esa historia. En este nuevo libro, el espacio y el tiempo son los actores principales. Es en realidad una discusión sobre nuestro siempre cambiante enfoque de lo que estas aparentemente simples nociones de espacio y tiempo realmente son.

NOVA: Mencionó usted la teoría de campo unificado. Si la teoría de cuerdas lidera la llamada “teoría del todo” –sé que no le gusta mucho ese término— ¿a dónde irían los físicos teóricos desde ese punto de partida?

Greene: Bien, pienso que una analogía que creo que una vez usó Richard Feynman es posiblemente la mejor para explicar a donde iríamos. Si estás aprendiendo el juego del ajedrez, lo primero que tienes que aprender son las reglas. Pero después de que las hayas aprendido, el juego del ajedrez no ha terminado para ti. Es sólo el principio, por que ahora puedes aplicar esas normas para jugar toda suerte de maravillosos juegos que implican todo tipo de estrategias y te permiten explorar la riqueza de ese universo.

“Una teoría unificada nos pondría en el umbral de un vasto universo de cosas que podríamos finalmente explorar con precisión”.

Similarmente, si tuviéramos finalmente la teoría unificada, si finalmente tuviéramos las leyes profundas del universo en la mano, eso en un sentido muy real también sería un principio. Sería el principio de nuestra búsqueda para usar ese conocimiento profundo para explorar completamente este universo, para comprender totalmente los agujeros negros, las estrellas, las galaxias, e incluso el big bang, para comprender totalmente cómo las cosas llegaron a ser como son. Por eso, de muchas formas, sería solo el principio. Una teoría unificada nos pondría en el umbral de un vasto universo de cosas que finalmente podríamos explorar con precisión.

Entrevista dirigida y editada por Peter Tyson, editor jefe de NOVA online.
Traducción de Francisco M. Pulido Pastor
Para:

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/greene.html

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