El cisma de la física

En el macrocosmos la única fuerza relevante es la gravitación, es decir, la curvatura del espaciotiempo. Las demás fuerzas o se anulan o no superan las distancias. Cuando, por el contrario, escudriñamos el microcosmos, la gravitación es irrelevante, como si no existiera. A la escala del átomo la fuerza electromagnética, por ejemplo, es 1040 veces más fuerte que la gravedad. La gravedad es simplemente ignorada en la física de partículas.

La mejor teoría de la gravitación de que disponemos es la teoría general de la relatividad, una teoría geométrica de la curvatura del espaciotiemp6en función de la distribución de la materia. Por eso subyace a toda la cosmología actual.

La mejor teoría del microcosmos de que disponemos es el llamado modelo estándar de la física de partículas, regido por las reglas de la mecánica cuántica y basado en 6 septones y 6 quarks (y sus correspondientes antipartículas) que interaccionan entre sí mediante el intercambio de bosones mensajeros (fotones, bosones W y Z, y gluones).

Ambas teorías están muy bien corroboradas empíricamente, aunque la teoría general de la relatividad no ha sido sometida a test directos en campos gravitatorios intensos (donde hace sus predicciones más espectaculares) ni se han captado las previstas ondas gravitacionales. El modelo estándar de la física de partículas ha sido un éxito experimental, excepto en lo relativo al campo de Higgs. Los bosones de Higgs son necesarios para romper la simetría electrodébil a bajas temperaturas y para conferir masa a las partículas, pero hasta ahora no han podido ser detectados.

Cada una de estas dos teorías supremas de la física actual tiene sus propios problemas internos. La teoría general de la relatividad tiene que bregar con las singularidades, especialmente las desnudas. La mecánica cuántica está aquejada por los problemas de la no localidad y- de la medición. Este último se refiere a su incapacidad para describir y dar cuenta de lo que ocurre en la interacción entre el aparato de medida y el sistema estudiado.

Si cada una de las dos grandes teorías presenta de por sí dificultades internas, cuando se junta, el problema es mucho mayor: no sólo hablan lenguajes distintos, sino que son francamente incompatibles. La solución más sencilla consiste en no juntarlas. (Si te duele cuando te tocas, no te toques). En esa situación cismática estamos. De todos modos, cuando descendemos a la escala de Planck, la promiscuidad es inevitable. La longitud de Planck es 10-35 metros. El tiempo de Planck es lo que tarda la luz en atravesar la distancia de Planck, 10 -43 segundos.

Si, yendo hacia atrás (hacia el big bang) en el tiempo traspasamos la frontera de Planck, la teoría general de la relatividad ya no nos sirve. La estructura continua del espaciotiempo estalla en algo mucho más salvaje y desgarrado, que aún no acertamos a entender.. Si, yendo hacia dentro en el espacio, penetrarnos en las intimidades del vacío, nos encontramos también con misterios indescifrados. Según Wheeler, el espaciotiempo se transforma en una espuma efervescente de agujeros negros. Según Coleman y Hawking, está carcomido por el hormigueo de los agujeros de gusano. Es el pintar como el querer.

La incompatibilidad de la teoría general de la relatividad con la física cuántica de partículas es el mayor escándalo de la ciencia actual y el mayor rompecabezas de los físicos. -Superar el cisma, encontrar una teoría unificada de todas las fuerzas y todas las escalas: he aquí el santo grial de la física teórica. Esforzados paladines de la gravedad cuántica, la supergravedad, la supersimetría y las supercuerdas cabalgan en su búsqueda. Witten descubrió el año pasado la "dualidad", que introduce un principio de simetría entre diversas formulaciones de la teoría de supercuerdas. ¿Un destello del grial?

Jesús Mosterín es catedrático catedrático de Filosofía, Ciencia y Sociedad en el CSIC.