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1 de Junio de 2019
Física teórica

¿Han perdido el norte los físicos teóricos?

Un análisis crítico del papel de la estética en la búsqueda de las leyes fundamentales de la naturaleza.

PERDIDOS EN LAS MATEMÁTICAS
CÓMO LA BELLEZA CONFUNDE A LOS FÍSICOS
Sabine Hossenfelder
Ariel, 2019

A principios del siglo pasado, dos nuevas teorías irrumpieron y transformaron el panorama de la física: la mecánica cuántica y la relatividad. Los años que siguieron vieron sus éxitos predictivos y su afianzamiento como marcos teóricos fundamentales. Gracias al acceso a niveles de energía cada vez más elevados, tuvo lugar el descubrimiento de un gran número de partículas elementales. Ordenar estos componentes de la materia y explicar su existencia e interacciones se hizo apremiante. Ello se logró, finalmente, en el contexto de la teoría cuántica de campos, y culminó con el establecimiento del modelo estándar de la física de partículas. Los argumentos basados en criterios de simetría desempeñaron un papel central en todo ese desarrollo, así como habían sido también esenciales en la formulación de las teorías de la relatividad. No hace mucho hemos presenciado el último de los grandes éxitos del modelo estándar, estrechamente vinculado con la noción de simetría: la detección del bosón de Higgs.

A pesar de su brillante historia reciente, en las últimas décadas la física teórica parece haberse estancado. El consenso es que necesitamos nueva física, más allá del modelo estándar, para afrontar problemas como los de la materia y la energía oscuras, la constante cosmológica o la gravitación cuántica. Los físicos llevan años formulando modelos teóricos, pero cada vez resulta más difícil contrastarlos empíricamente; en gran medida, porque para ello se requeriría alcanzar energías muy alejadas de las posibilidades técnicas. Esto ha causado que, para la elaboración y la evaluación de nuevas teorías, se recurra de manera creciente a los mismos criterios no empíricos que tan buenos resultados dieron en el sigloxx: criterios relacionados con la simetría, la simplicidad y la belleza formal de las teorías. Sin embargo, esta vez los éxitos están tardando en llegar y las propuestas parecen cada vez más especulativas. ¿Han perdido el norte los físicos teóricos?

Esta es la situación que aborda el libro Perdidos en las matemáticas, de Sabine Hossenfelder. El hilo conductor que lo vertebra es, precisamente, la cuestión de la confianza, tal vez excesiva, en criterios de carácter estético que parece imperar en la física teórica actual y que, según la autora, quizás haya desviado a los físicos del buen camino. La fascinación que estos sienten por la belleza matemática de sus teorías podría estar impidiendo que la física salga de su actual atolladero.

El libro contiene al menos la semilla de tres posibles obras. La primera, una monografía sobre el lugar que ocupan ciertos valores no estrictamente epistémicos y aparentemente relacionados con los juicios estéticos en la elaboración y la evaluación de las teorías físicas. La segunda, un estudio histórico-sociológico del estado actual de una disciplina tan influyente en nuestro tiempo como la física teórica, que incluye valiosas entrevistas de la autora con relevantes físicos contemporáneos. Y por último, un relato en primera persona de las esperanzas y decepciones de una investigadora de la disciplina. Las tres obras, a mi entender, quedan en cierto modo incompletas. No obstante, los esbozos que encontramos son en sí mismos interesantes y hacen que su lectura sea recomendable para cualquiera interesado en los caminos que ha tomado la física teórica en las últimas décadas y los que se abren para su desarrollo futuro.

Como señalaba al principio, los argumentos basados en criterios de belleza matemática —más específicamente, en ciertos principios de simetría— moldearon gran parte de la física del siglo XX, desde la relatividad a la física de partículas o la teoría cuántica de campos, y se mostraron altamente fructíferos. En las últimas décadas, no obstante, argumentos análogos parecen llevar a callejones sin salida. El libro de Hossenfelder puede leerse, en parte, como una búsqueda de los motivos que han llevado a esta situación y como una reflexión, a veces ingenua y otras lúcida, sobre el valor de ciertos rasgos de las teorías físicas que no son reducibles a la mera adecuación empírica.

La posición de la autora es, al menos de principio, escéptica con respecto a la eficacia de tales criterios no empíricos. Su posición parece ser que están ahí y son inevitables, pero que solo poseen valor subjetivo y constituyen sesgos que pueden dificultar el conocimiento. A la realidad no le importa qué es lo que nos gusta o nos parece elegante. Y como bien se señala en el libro, en la historia de la física encontramos bellas teorías que fueron descartadas por su incompatibilidad con los datos empíricos, así como otras que en sus orígenes fueron consideradas poco atractivas pero que resultaron muy eficaces. Ni las ideas de belleza aplicadas a la ciencia son las mismas para todos ni parecen infalibles. Aun así, y ese es el problema que señala la autora, algunas nociones estéticas parecen orientar gran parte de la investigación presente.

¿De qué estamos hablando cuando hacemos referencia a criterios estéticos? Hossenfelder considera distintas nociones que usan los físicos cuando valoran las teorías. Estas incluyen algunas que asociamos explícitamente con la estética, como la belleza, la armonía y la elegancia; y otras que, sin ser específicamente estéticas, parecen remitir a dicho ámbito de la experiencia humana, como la naturalidad, la unificación, la simetría o la simplicidad.

Considero que la diferencia es importante y quizá no está lo suficientemente delimitada en el texto. Lo es porque, si bien resulta cuestionable que las preferencias estéticas de los físicos sirvan de guía para encontrar teorías físicas que en el futuro demuestren ser adecuadas empíricamente, eso no significa que algunas de esas nociones no puedan ser formalizadas, conectadas con propiedades epistémicas y que terminen revelándose como inherentes al procedimiento de contrastación empírica. Ejemplos de ello pudieran ser las categorías de naturalidad (explicada por la autora de forma clara para no especialistas, y que puede entenderse como la insensibilidad de las teorías emergentes ante las variaciones de ciertos parámetros de las teorías fundamentales) o de simetría (que ha sido vinculada por distintos autores a criterios de objetividad).

Aunque a menudo los físicos manifiesten su preferencia por estos rasgos remitiendo a su gusto por ciertos tipos de números o estructuras, eso no indica que estos no escondan criterios epistémicamente relevantes. Una discusión más pormenorizada de este aspecto requeriría una crítica a la concepción, quizá demasiado simplista, de la evaluación empírica de las teorías y del método científico que la autora parece adoptar, algo que no encontramos en el libro [véase «Los límites del método científico», por Adán Sus; Investigación y Ciencia, abril de 2016].

Dicho esto, hay que recalcar que el objetivo de la obra no es ofrecer un análisis conceptual de dicho problema. A pesar de ello, proporciona un aliciente para indagar en la tensión entre los criterios de adecuación empírica y otros de carácter estético, y deja claro que abordar esta cuestión resulta ahora más necesario que nunca. En una situación en la que el acceso a los datos es muy limitado, los físicos necesitan criterios fiables que orienten la formulación de teorías. Y, al menos aquellos con una orientación más filosófica, desearán comprender qué hace que tales criterios resulten eficaces.

En la descripción de esta situación de perplejidad, llevada a cabo a partir de entrevistas a físicos de primer nivel, como Nima Arkani-Hamed, Steven Weinberg o George Ellis, es donde el libro funciona mejor. Nos muestra cómo investigadores que han invertido gran parte de su carrera en programas como la supersimetría o la teoría de cuerdas afrontan la persistente carencia de datos con los que contrastar sus teorías, o de qué manera defienden o critican propuestas tan controvertidas como la del multiverso. Y, detrás de los argumentos, se vislumbra el carácter de las personas que dedican su vida a descifrar los misterios del universo. ¿Cómo no encontrar belleza en eso?

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