El LEGO de la física teórica

11/01/2017 7 comentarios
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Sobre resultados recientes en simulaciones cuánticas

La física teórica puede ser frustrante a veces. Un primer motivo es la mera existencia de leyes físicas. El buen rollo new age posmoderno prescribe que nada es imposible, todos somos genios y el universo conspira para satisfacer nuestros deseos, entre otras sandeces de moda. Sin embargo, la física establece con claridad que hay muchas cosas imposibles: aquellas que violan sus leyes. Si lanzo una pelota hacia abajo no va a ir hacia arriba, y si la lanzo hacia arriba acabará yendo irremisiblemente hacia abajo etc. Aquí he sido testigo de la frustración que a muchos les produce que la información no viaje a velocidades superiores a la de la luz en el vacío. Pero así es.

Otro motivo es el hecho de que haya cosas que (¿todavía?) no sabemos explicar. Si lo piensan, el ser humano ha sido capaz de descifrar una cantidad asombrosa de aspectos de la naturaleza, muchos de los cuales escapan a su percepción directa, desde lo infinitesimalmente pequeño hasta las distancias cosmológicas. Es aún más asombroso si piensan en el pobre equipo que traíamos de serie: ojos que sólo son sensibles a una pequeña parte del espectro electromagnético, un cerebro que pierde al ajedrez con una máquina construida por nosotros mismos... Es natural que eso nos lleve a pensar que podremos responder a cualquier pregunta sobre la naturaleza que se nos ocurra y, sin embargo, ese podría no ser el caso. Cada vez necesitamos inversiones más grandes de dinero, tiempo y personas para poder confirmar predicciones que simplemente cierran los edificios teóricos con los que explicamos el cosmos: así ha sido con las espectaculares detecciones del bosón de Higgs en el LHC y las ondas gravitacionales en LIGO. Muchas preguntas clave siguen abiertas (¿qué son la materia oscura y la energía oscura?, ¿hay una teoría cuántica de la gravedad?...) pero podría ser que nunca nos dieran suficiente dinero para responderlas. 

Como conté en otro lugar, algunos físicos manejamos esta frustración como si fuéramos niños, en el mejor sentido de la expresión. Verán: creo que mi hijo de siete años ya empieza a entender que, digan lo que digan algunos youtubers, no es cierto que no haya nada imposible, que no hay tal cosa como "la fuerza" ni los Jedi. La vida es un poco más complicada que "Star Wars" (aunque algunos adultos con acceso a Internet parecen no haberlo comprendido), pero él sabe que puede pasárselo muy bien con las piezas de su LEGO, construyendo personajes e historias que imitan las de esa realidad imaginaria. Para eso (entre otras muchas cosas) nos sirven también las simulaciones cuánticas: para que sistemas físicos reales imiten propiedades de sistemas que no podemos manejar experimentalmente, o que no sabemos si existen realmente, o incluso, que estamos seguros que no pueden existir, porque violan alguna ley física conocida. Así, por ejemplo, ustedes han visto con qué vehemencia puedo defender que nada viaja más rápido que la luz, y sin embargo, en un artículo que acabo de enviar a publicación junto con colaboradores de la Universidades de Harvard y del País Vasco, explicamos cómo montar el LEGO para imitar ese efecto en un sistema cuántico. También hace poco conté aquí que había publicado un LEGO para simular un agujero de gusano, un objeto fascinante que nunca hemos visto en la naturaleza. Ahora, en un artículo que aparece hoy en la revista Scientific Reports, he tomado un conjunto de piezas que era ya conocido: las necesarias para simular la ecuación de Dirac, una ecuación que fue propuesta por Paul Dirac para describir el movimiento de un electrón en 1928 y que presenta algunos aspectos que no se pueden verificar experimentalmente. Mi artículo muestra como una sencilla modificación de esas piezas permite además simular la ecuación de Dirac cuando el electrón está en presencia de un agujero de gusano. Y es que cada uno maneja sus frustraciones como puede...

 

R2-D2 y C-3PO en su versión LEGO