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  • Septiembre 2016Nº 480

Física

Teorías supracuánticas

¿Es la física cuántica una teoría fundamental?

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Desde que trabajo en física fundacional, algunos iluminados me escriben de cuando en cuando para contarme su propia teoría del todo. «Einstein estaba equivocado», comienzan —¿por qué siempre la toman con Einstein?, ¿acaso no hay otros físicos a los que malinterpretar?—. «La masa no es un número, sino un vector tridimensional —el vector de Rodrigo— generado por una partícula vectorial a la que denominaré rodrigón.» Acto seguido, Rodrigo se pierde en un mar de detalles sobre la manera en que su teoría de la rodriguidad explica la superconductividad, la autoconsciencia y las pirámides aztecas.

Lo que todos estos individuos obvian es que, para que una nueva teoría física pueda ser tomada en serio, no solo ha de explicar los fenómenos que aún no entendemos, sino también todo lo demás. De acuerdo, supongamos que la nueva teoría fija la temperatura crítica superconductora del YBa2Cu3O7 en 93 kelvin. ¿Qué dice sobre la temperatura crítica del hierro? ¿Y sobre la radiación del cuerpo negro? ¿Predice la dilatación del tiempo o el efecto fotoeléctrico? Es más, ¿qué implica la nueva teoría para experimentos que aún no se han llevado a cabo? ¿Podemos falsarla?

Si nos atenemos a estas condiciones, proponer una teoría alternativa a la física cuántica puede parecer una tarea titánica. O, peor aún, innecesaria: hasta ahora, la física cuántica ha resistido todos los intentos por refutarla. Predice con exactitud el espectro de los elementos químicos, permite calcular el campo magnético generado por un electrón con una precisión de una parte en mil millones, explica los experimentos que se llevan a cabo en los aceleradores de partículas e incluso la expansión del universo temprano. ¿Qué necesidad hay de reemplazarla por otra?

Sin embargo, existen varios motivos para pensar que la física cuántica podría no ser una teoría fundamental. A continuación mencionaré dos.

El primero es histórico. Basta con que alguien afirme haber dado con una «teoría final» para que aparezca algún fenómeno nuevo que su modelo no puede explicar. Así ocurrió con el modelo geocéntrico, con el copernicano, con las leyes de Newton, con la naturaleza ondulatoria de la luz y con las primeras teorías sobre la evolución del universo. ¿Por qué no iba a ocurrir lo mismo con la física cuántica? Sería muy presuntuoso pensar que unos mamíferos que no hace tanto que abandonaron las copas de los árboles hayan descubierto el misterio último del cosmos.

La segunda razón es que, a pesar de todos sus éxitos, hay fenómenos que no parecen tener cabida en el formalismo cuántico. Fenómenos que, de hecho, resultan de enorme importancia para la vida en el universo. La física de partículas ha conseguido integrar las interacciones electromagnéticas, débiles y fuertes en una teoría cuántica llamada modelo estándar. Sus predicciones son verificadas cada día en los grandes aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, cerca de Ginebra. Sin embargo, y pese al duro trabajo de miles de físicos brillantes, todos los intentos por formular una teoría cuántica de la gravedad han conducido a modelos no predictivos.

Durante los últimos años, los avances en información cuántica han hecho surgir un nuevo programa de investigación cuyo objetivo consiste en deducir las leyes cuánticas a partir de primeros principios. Dichos principios incluyen algunos postulados considerados «irrenunciables», como la imposibilidad de enviar información de manera instantánea entre puntos distantes del espacio (lo que violaría el principio de causalidad) o que no deberíamos poder comunicar información compleja empleando únicamente un bit. Si fuera posible demostrar que las leyes cuánticas son las únicas compatibles con tales postulados, podríamos argumentar con buenas razones el carácter fundamental de la teoría. De hecho, a medida que esta línea de investigación avanzaba, el número de teorías plausibles fue reduciéndose cada vez más. Hasta hace poco, parecía que las únicas teorías razonables eran aquellas compatibles con la física cuántica.

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