Sin embargo, llegué a la conclusión de que, para seguir
fascinado con lo imposible, la clave estaba en el dominio de la física. Sin un
sólido fundamento en física avanzada, estaría especulando indefinidamente sobre
tecnologías futuristas sin llegar a entender si eran o no posibles. Comprendí que
necesitaba sumergirme en las matemáticas avanzadas y estudiar física teórica. Y
eso es lo que hice.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 4
… como físico, he aprendido que «imposible» suele ser un
término relativo.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 5
Durante mi no muy larga vida he visto una y otra vez cómo lo
aparentemente imposible se convertía en un hecho científico establecido.
Entonces, ¿no cabe pensar que un día podremos ser capaces de teletransportarnos
de un lugar a otro, o construir una nave espacial que nos lleve a estrellas a
años luz de distancia? Normalmente tales hazañas serían consideradas imposibles
por los físicos actuales. ¿Serían posibles dentro de algunos pocos siglos? ¿O
dentro de diez mil años, cuando nuestra tecnología esté más avanzada? ¿O dentro
de un millón de años? Por decirlo de otra manera, si encontráramos una
civilización un millón de años más avanzada que la nuestra, ¿nos parecería
«magia» su tecnología cotidiana? Esta es, en el fondo, una de las preguntas que
se repiten en este libro: solo porque algo es «imposible» hoy, ¿seguirá
siéndolo dentro de unos siglos o de millones de años?
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 5
Una y otra vez vemos que el estudio de lo imposible ha
abierto perspectivas completamente nuevas y ha desplazado las fronteras de la
física y la química, obligando a los científicos a redefinir lo que entendían
por «imposible». Como dijo en cierta ocasión sir William Osler, «las filosofías
de una época se han convertido en los absurdos de la siguiente, y las locuras
de ayer se han convertido en la sabiduría del mañana».
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 9
… el cosmólogo Stephen Hawking intentó demostrar que el
viaje en el tiempo era imposible, para lo cual trató de encontrar una nueva ley
física que lo prohibiera, a la que llamó la «conjetura de protección de la
cronología». Desgraciadamente, tras muchos años de arduo trabajo fue incapaz de
probar este principio. De hecho, los físicos han demostrado ahora que una ley
que impida el viaje en el tiempo está más allá de nuestras matemáticas
actuales. Hoy día, debido a que no hay ninguna ley de la física que impida la
existencia de máquinas del tiempo, los físicos han tenido que tomar muy en
serio tal posibilidad.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 10
… divido las cosas que son «imposibles» en tres categorías.
La primera es la que llamo «imposibilidades de clase I». Son
tecnologías que hoy son imposibles pero que no violan las leyes de la física
conocidas. Por ello, podrían ser posibles en este siglo, o en el próximo, de
forma modificada. Incluyen el teletransporte, los motores de antimateria,
ciertas formas de telepatía, la psicoquinesia y la invisibilidad.
La segunda categoría es la que llamo «imposibilidades de
clase II». Son tecnologías situadas en el límite de nuestra comprensión del
mundo físico. Si son posibles, podrían hacerse realidad en una escala de tiempo
de miles a millones de años en el futuro. Incluyen las máquinas del tiempo, la
posibilidad del viaje en el hiperespacio y el viaje a través de agujeros de
gusano.
La última categoría es la que llamo «imposibilidades de
clase III». Son tecnologías que violan las leyes de la física conocidas. Lo
sorprendente es que no hay muchas de tales tecnologías imposibles. Si
resultaran ser posibles, representarían un cambio fundamental en nuestra
comprensión de la física.
Pienso que esta clasificación es significativa, porque hay
muchas tecnologías en la ciencia ficción que son despachadas por los físicos
como totalmente imposibles, cuando lo que realmente quieren decir es que son
imposibles para una civilización primitiva como la nuestra. Las visitas de
alienígenas, por ejemplo, se consideran habitualmente imposibles porque las
distancias entre las estrellas son inmensas. Aunque el viaje interestelar es
claramente imposible para nuestra civilización, puede ser posible para una
civilización que esté cientos, o miles, o millones de años por delante de
nosotros. Por ello es importante clasificar tales «imposibilidades».
Tecnologías que son imposibles para nuestra civilización actual no son
necesariamente imposibles para civilizaciones de otro tipo. Las afirmaciones
sobre lo que es posible o imposible tienen que tener en cuenta las tecnologías
que nos llevan miles o millones de años de adelanto.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 11
Imposibilidades de clase I
… por extraño que parezca, un campo de fuerza es quizá uno
de los dispositivos más difíciles de crear en el laboratorio. De hecho, algunos
físicos creen que podría ser realmente imposible, a menos que se modifiquen sus
propiedades.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 17
En ciencia, una imagen física es a veces más importante que
las matemáticas utilizadas para describirla).
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 19
… los campos de fuerza de Michael Faraday son las fuerzas
que impulsan la civilización moderna, desde los bulldozers eléctricos a los
ordenadores, los iPods y la internet de hoy.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 20
En física, decir de alguien que «piensa como una línea de
fuerza», se toma como un gran cumplido.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 20
… quizá un día los físicos sean capaces de crear un
«superconductor a temperatura ambiente», el Santo Grial de los físicos del
estado sólido. La invención de superconductores a temperatura ambiente en el
laboratorio desencadenaría una segunda revolución industrial. Sería tan barato
conseguir potentes campos magnéticos capaces de elevar coches y trenes que los
coches flotantes se harían económicamente viables.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 27
Resulta bastante embarazoso que por el momento no exista ninguna
teoría que explique las propiedades de estos superconductores a alta
temperatura. De hecho, un premio Nobel aguarda al físico emprendedor que pueda
explicar cómo funcionan los superconductores a alta temperatura. (Estos
superconductores a alta temperatura están formados por átomos dispuestos en
diferentes capas. Muchos físicos teorizan que esta estratificación del material
cerámico hace posible que los electrones fluyan libremente dentro de cada capa,
creando un superconductor. Pero sigue siendo un misterio cómo sucede con
exactitud). Debido a esa falta de conocimiento, los físicos tienen que recurrir
a procedimientos de ensayo y error para buscar nuevos superconductores a alta
temperatura. Esto significa que los míticos superconductores a temperatura
ambiente pueden ser descubiertos mañana, el año que viene o nunca. Nadie sabe
cuándo se encontrará una sustancia semejante, si es que llega a encontrarse.
Pero si se descubren superconductores a temperatura ambiente, podría
desencadenarse una marea de aplicaciones comerciales. Campos magnéticos un
millón de veces más intensos que el campo magnético de la Tierra (que es de 0,5
gauss) podrían convertirse en un lugar común.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 28
… yo clasificaría los campos de fuerza como una
imposibilidad de clase I; es decir, algo que es imposible con la tecnología de
hoy, pero posible, en una forma modificada, dentro de un siglo más o menos.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 30
… la clave para la invisibilidad puede estar en la
nanotecnología, es decir, la capacidad de manipular estructuras de tamaño
atómico de una milmillonésima de metro.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 46
En realidad, los «saltos» cuánticos tan comunes dentro del
átomo no pueden generalizarse fácilmente a objetos grandes tales como personas,
que contienen billones de billones de átomos. Incluso si los electrones de
nuestro cuerpo están danzando y saltando en su viaje fantástico alrededor del
núcleo, hay tantos de ellos que sus movimientos se promedian. A grandes rasgos,
esta es la razón de que en nuestro nivel las sustancias parezcan sólidas y
permanentes. Por consiguiente, aunque el teletransporte está permitido en el
nivel atómico, habría que esperar un tiempo mayor que la edad del universo para
presenciar realmente estos extraños efectos en una escala macroscópica. Pero
¿podemos utilizar las leyes de la teoría cuántica para crear una máquina para
teletransportar algo a demanda, como en las historias de ciencia ficción?
Sorprendentemente, la respuesta es un sí matizado.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 81
Pero ¿alguna máquina MRI futurista podrá algún día leer
pensamientos precisos, palabra por palabra, imagen por imagen, como lo haría un
verdadero telépata? Esto no está tan claro. Algunos han argumentado que las
máquinas MRI solo podrán descifrar vagos esbozos de nuestros pensamientos,
porque realmente el cerebro no es ni mucho menos un ordenador. En un ordenador
digital, la computación está localizada y obedece a un conjunto de reglas muy
estricto. Un ordenador digital obedece las leyes de una «máquina de Turing»,
una máquina que contiene una unidad central de procesamiento (CPU), entradas y
salidas. Un procesador central (por ejemplo, el chip Pentium) ejecuta un
conjunto definido de manipulaciones sobre las entradas y produce una salida, y
por ello «pensar» se localiza en la CPU. Nuestro cerebro, sin embargo, no es un
ordenador digital. Nuestro cerebro no tiene un chip Pentium, ni CPU, ni sistema
operativo Windows, ni subrutinas. Si se quita un solo transistor de la CPU de
un ordenador, probablemente queda inutilizado. Pero hay casos registrados en
los que puede faltar la mitad del cerebro y la otra mitad toma el mando. En
realidad, el cerebro humano se parece más a una máquina de aprender, una «red
neural», que se recablea continuamente después de aprender una nueva tarea.
Estudios MRI han confirmado que los pensamientos en el cerebro no están
localizados en un punto, como en una máquina de Turing, sino que están
dispersos sobre buena parte del cerebro, lo que es una característica típica de
una red neural. Exploraciones por MRI muestran que pensar es en realidad como
un juego de ping-pong, con diferentes partes del cerebro que se iluminan
secuencialmente y con actividad eléctrica que recorre el cerebro.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 107
En el futuro quizá sea posible emitir señales
electromagnéticas a partes precisas del cerebro de las que se sabe que
controlan funciones específicas. Lanzando tales señales a la amígdala se
podrían provocar ciertas emociones. Al estimular otras regiones del cerebro se
podrían evocar imágenes y pensamientos visuales. Pero la investigación en esta
dirección está solo en sus primeras etapas.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 110
Por mucho que nos concentremos, no podemos acumular energía
suficiente para realizar las hazañas y milagros que se atribuyen a la
psicoquinesia.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 119
La palabra «robot» procede de la obra de 1920 R.U.R., del
autor checo Karel Capek («robot» significa «trabajo duro» en lengua checa y
«trabajo» en eslovaco).
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 131
En lugar de ser aclamado como un héroe de guerra que ayudó a
invertir el curso de la Segunda Guerra Mundial, Turing fue perseguido hasta la
muerte. Un día su casa fue asaltada y él llamó a la policía. Por desgracia, la
policía encontró pruebas de su homosexualidad y le detuvo. Un tribunal le
obligó a inyectarse hormonas sexuales, lo que tuvo un efecto desastroso: se le
desarrollaron mamas y fue presa de una gran angustia. Se suicidó en 1954
comiendo una manzana envenenada con cianuro. (Según un rumor, el logo de la
Apple Corporation, una manzana con un mordisco, rinde homenaje a Turing).
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 133
… la forma en que trabaja nuestro cerebro puede compararse a
un enorme iceberg. Solo tenemos conocimiento de la punta del iceberg, la mente
consciente. Pero bajo la superficie, oculto a la vista, hay un objeto mucho
mayor, la mente inconsciente, que consume vastas cantidades de la «potencia de
computación» del cerebro para entender cosas sencillas que le rodean, tales
como descubrir dónde está uno, a quién le está hablando y qué hay alrededor.
Todo esto se hace automáticamente sin nuestro permiso o conocimiento. Esta es
la razón de que los robots no puedan navegar por una habitación, leer escritura
a mano, conducir camiones y automóviles, recoger basura y tareas similares.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 139
Como han descubierto los científicos de Cycorp, hay que
programar millones y millones de líneas de código para que un ordenador se
aproxime al sentido común de un niño de cuatro años.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 142
Los seres humanos estamos basados principalmente en carbono,
pero los robots se basan en silicio (al menos por el momento). Quizá la
solución esté en fusionarnos con nuestras creaciones. (Si alguna vez
encontramos extraterrestres, no deberíamos sorprendernos si descubriéramos que
son en parte orgánicos y en parte mecánicos para soportar los rigores del viaje
en el espacio y progresar en entornos hostiles).
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 154
Al analizar cómo evolucionó la vida en este planeta, también
podemos especular sobre cómo podría haber evolucionado la vida inteligente en
la Tierra. Los científicos han concluido que la vida inteligente requiere
probablemente: Algún tipo de mecanismo sensorial o de visión para explorar su
entorno. Algún tipo de pulgar utilizado para agarrar —también podría ser un
tentáculo o garra. Algún tipo de sistema de comunicación, tal como el habla. Se
requieren estas tres características para sentir nuestro entorno y
eventualmente manipularlo —cosas ambas que son los distintivos de la
inteligencia—. Pero más allá de estas tres características, todo vale. Al
contrario de tantos alienígenas mostrados en la televisión, un extraterrestre
no tiene por qué parecerse a un humano en absoluto…
(No obstante, algunos antropólogos han añadido un cuarto
criterio para la vida inteligente con el fin de explicar un hecho curioso: los
humanos son mucho más inteligentes de lo necesario para sobrevivir. Nuestros
cerebros pueden dominar el viaje en el espacio, la teoría cuántica y las
matemáticas avanzadas, habilidades que son totalmente innecesarias para cazar y
recolectar en la selva. ¿Por qué este exceso de potencia cerebral? Cuando vemos
en la naturaleza animales como el guepardo y el antílope, que poseen
habilidades extraordinarias mucho más allá de las requeridas para su
supervivencia, encontramos que había una carrera de armamentos entre ellos.
Análogamente, algunos científicos creen que hay un cuarto criterio, una
«carrera de armamentos» biológica que impulsa a los humanos inteligentes. Quizá
dicha carrera de armamentos era con otros miembros de nuestra propia especie).
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 173
Imposibilidades de clase II
¿Hay alguna vía de escape del famoso dictum de Einstein de
que «Nada puede ir a más velocidad que la luz»? La respuesta,
sorprendentemente, es sí.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 233
Con estas reservas, quizá un modo de viajar más rápido que
la luz es invocar la relatividad general. Puede hacerse de dos maneras: Estirar
el espacio. Si usted llegara a estirar el espacio que tiene detrás y entrar en
contacto con el espacio que tiene delante, entonces tendría la ilusión de
haberse movido más rápido que la luz. De hecho, no se habría movido en
absoluto. Pero puesto que el espacio se ha deformado, ello significa que puede
llegar a las estrellas lejanas en un abrir y cerrar de ojos. Rasgar el espacio.
En 1935 Einstein introdujo el concepto de un agujero de gusano. Imaginemos el
espejo de Alicia, un dispositivo mágico que conecta la campiña de Oxford con el
País de las Maravillas. El agujero de gusano es un dispositivo que puede
conectar dos universos. Cuando estábamos en la escuela aprendimos que la
distancia más corta entre dos puntos es una línea recta. Pero esto no es
necesariamente cierto, porque si doblamos una hoja de papel hasta que se toquen
dos puntos, entonces veríamos que la distancia más corta entre dos puntos es
realmente un agujero de gusano.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 240
Los científicos han buscado materia negativa en la
naturaleza, pero hasta ahora sin éxito. (Antimateria y materia negativa son dos
cosas totalmente diferentes. La primera existe y tiene energía positiva pero
carga invertida. La existencia de materia negativa está por demostrar). La
materia negativa sería muy peculiar, porque sería más ligera que la nada. De
hecho, flotaría. Si existiera materia negativa en el universo primitivo, se
habría ido hacia el espacio exterior. A diferencia de los meteoritos que llegan
a estrellarse en los planetas, atraídos por la gravedad de un planeta, la
materia negativa evitaría los planetas. Sería repelida, y no atraída, por
cuerpos grandes tales como estrellas y planetas. Así, aunque pudiera existir la
materia negativa, solo esperamos encontrarla en el espacio profundo, y no
ciertamente en la Tierra.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 243
Recordemos que una civilización tipo III, que es galáctica
en su uso de energía, consume una energía 10 000 millones de veces mayor que
una civilización tipo II, cuyo consumo se basa en la energía de una única
estrella. Y una civilización tipo II consume, a su vez, una energía 10 000
millones de veces mayor que una civilización tipo I, cuyo consumo se basa en la
energía de un único planeta. En cien o doscientos años, nuestra débil
civilización tipo 0 alcanzaría un estatus de tipo I.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 253
… el diseño más prometedor para una máquina del tiempo es el
«agujero de gusano practicable», mencionado en el capítulo anterior, un agujero
en el espacio-tiempo por el que una persona podría caminar libremente hacia
atrás y hacia delante en el tiempo. Sobre el papel, los agujeros de gusano
practicables pueden proporcionar no solo un viaje más rápido que la luz, sino
también un viaje en el tiempo. La clave para los agujeros de gusano
practicables es la energía negativa.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 265
… la clave para entender el viaje en el tiempo es entender
la física del horizonte de sucesos, y solo una teoría del todo puede
explicarlo. Esta es la razón de que la mayoría de los físicos estén hoy de
acuerdo en que una manera de zanjar la cuestión del viaje en el tiempo es dar
con una teoría completa de la gravedad y el espacio-tiempo. Una teoría del todo
unificaría las cuatro fuerzas del universo y nos permitiría calcular lo que
sucedería cuando entráramos en una máquina del tiempo. Solo una teoría del todo
podría calcular con éxito todos los efectos de la radiación creados por un
agujero de gusano y zanjar de manera definitiva la cuestión de cuán estables
serían los agujeros de gusano cuando entráramos en una máquina del tiempo. E
incluso entonces, quizá tendríamos que esperar siglos o incluso más para
construir realmente una máquina para poner a prueba estas teorías. Puesto que
las leyes del viaje en el tiempo están tan íntimamente relacionadas con la
física de los agujeros de gusano, parece que el viaje en el tiempo debe
clasificarse como una imposibilidad de clase II.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 270
Hay al menos tres tipos de universos paralelos que se
discuten con intensidad en la literatura científica: a. el hiperespacio, o
dimensiones más altas, b. el multiverso, y c. los universos paralelos
cuánticos.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 272
Aplicar el principio de incertidumbre al universo entero
lleva de forma natural al multiverso.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 290
¿Contacto entre
universos?
Esto deja abiertas algunas cuestiones preocupantes: si los
físicos no pueden descartar la posibilidad de varios tipos de universos
paralelos, ¿sería posible entrar en contacto con ellos? ¿Visitarlos? ¿O es
posible que seres de otros universos nos hayan visitado? El contacto con otros
universos cuánticos que no estén en coherencia con nosotros parece bastante
improbable. La razón de que hayamos perdido la coherencia con estos otros
universos es que nuestros átomos han rebotado incesantemente con otros átomos
en el ambiente circundante. Cada vez que se produce una colisión, la función de
onda de dicho átomo parece «colapsar»; es decir, el número de universos
paralelos decrece. Cada colisión reduce el número de posibilidades. La suma
total de todos estos billones de «minicolapsos» atómicos produce la ilusión de
que los átomos de nuestro cuerpo están totalmente colapsados en un estado
definido. La «realidad objetiva» de Einstein es una ilusión creada por el hecho
de que tenemos muchos átomos en nuestro cuerpo, cada uno de los cuales está
chocando continuamente con los demás y reduciendo cada vez el número de
universos posibles. Es como examinar una imagen desenfocada a través de una
cámara. Esto correspondería al micromundo, donde todo parece borroso e
indefinido. Pero cada vez que ajustamos el foco de la cámara, la imagen se hace
más y más nítida. Esto corresponde a billones de minúsculas colisiones con
átomos vecinos, cada una de las cuales reduce el número de universos posibles.
De esta manera hacemos suavemente la transición del micromundo borroso al
macromundo. Así pues, la probabilidad de interaccionar con otro universo
cuántico similar al nuestro no es nula, pero disminuye con rapidez con el
número de átomos en nuestro cuerpo. Puesto que hay billones de billones de
átomos en nuestro cuerpo, la probabilidad de que interaccionemos con otro
universo que contenga dinosaurios o alienígenas es infinitesimalmente pequeña.
Se puede calcular que tendríamos que esperar un tiempo mucho mayor que la vida
del universo para que suceda tal acontecimiento. Por lo tanto, el contacto con
un universo paralelo cuántico no puede descartarse, pero sería un suceso
extraordinariamente raro, puesto que no estamos en coherencia con ellos. Pero
en cosmología encontramos un tipo diferente de universo paralelo: un multiverso
de universos que coexisten unos con otros, como burbujas de jabón que flotan en
un baño de burbujas. El contacto con otro universo en el multiverso es una
cuestión diferente. Sin duda sería una hazaña difícil, pero una hazaña que
sería posible para una civilización tipo III.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 293
En la imagen de Guth/Fahri una civilización avanzada puede
crear un universo bebé, pero las constantes físicas (por ejemplo, la masa del
electrón y del protón y las intensidades de las cuatro fuerzas) son las mismas.
Pero ¿qué pasa si una civilización avanzada pudiera crear universos bebés que
difieren ligeramente en sus constantes fundamentales? Entonces los universos
bebés serían capaces de evolucionar con el tiempo, y cada generación de
universos bebés sería ligeramente diferente de la generación anterior. Si
consideramos que las constantes fundamentales son el «ADN» de un universo, eso
significa que la vida inteligente podría ser capaz de crear universos con ADN
ligeramente diferente. Con el tiempo, los universos evolucionarían, y los
universos que proliferaran serían aquellos que tuvieran el mejor «ADN» que
permitiera que floreciera la vida inteligente. El físico Edward Harrison,
basándose en una idea previa de Lee Smolin, ha propuesto una «selección
natural» entre universos. Los universos que dominan el multiverso son
precisamente los que tienen el mejor ADN, el que es compatible con crear
civilizaciones avanzadas que, a su vez, crean más universos bebés.
«Supervivencia de los más adaptados» es simplemente supervivencia de los
universos que son más proclives a producir civilizaciones avanzadas. Si esta
imagen es correcta, explicaría por qué las constantes fundamentales del
universo están «finamente ajustadas» para permitir la vida. Significa sencillamente
que los universos con las deseables constantes fundamentales compatibles con la
vida son los que proliferan en el universo. (Aunque esta idea de «evolución de
universos» es atractiva porque podría explicar el problema del principio
antrópico, la dificultad reside en que no puede ponerse a prueba y no se puede
refutar. Tendremos que esperar hasta tener una teoría del todo completa antes
de poder dar sentido a esta teoría). Actualmente, nuestra tecnología es
demasiado primitiva para revelar la presencia de estos universos paralelos. Por
lo tanto, todo esto se clasificaría como una imposibilidad de clase II
—imposible hoy, pero que no viola las leyes de la física—. En una escala de
miles a millones de años, estas especulaciones podrían convertirse en la base
de una tecnología para una civilización tipo III.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 298
Imposibilidades de clase III
Las máquinas de movimiento perpetuo como la de Cox llevaron
finalmente a los físicos a hacer la hipótesis de que tales máquinas solo podían
funcionar de manera indefinida si en el aparato se introducía energía desde el
exterior, es decir, si la energía total se conservaba. Esta teoría llevó a la
primera ley de la termodinámica: la cantidad total de materia y de energía no
puede ser creada ni destruida. Finalmente se postularon tres leyes de la
termodinámica. La segunda ley afirma que la cantidad total de entropía
(desorden) siempre aumenta. (Hablando crudamente, esta ley dice que el calor
fluye de manera espontánea solo de los lugares más calientes a los más fríos).
La tercera ley afirma que nunca se puede alcanzar el cero absoluto. Si
comparamos el universo a un juego y el objetivo de este juego es extraer
energía, entonces las tres leyes pueden parafrasearse de la siguiente forma:
«No se puede obtener algo por nada» (primera ley). «Ni siquiera se puede
mantener» (segunda ley). «Ni siquiera se puede salir del juego» (tercera ley).
(Los físicos tienen cuidado al afirmar que estas leyes no son necesariamente
ciertas en todo momento. En cualquier caso, todavía no se ha encontrado ninguna
desviación. Cualquiera que trate de refutar estas leyes debe ir contra siglos
de cuidadosos experimentos científicos.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 306
Cuando estudiaba en la facultad, me quedé sin habla el día
en que finalmente aprendí el verdadero origen de la conservación de la energía.
Uno de los principios fundamentales de la física (descubierto por la matemática
Emmy Noether en 1918) es que cuando quiera que un sistema posea una simetría,
el resultado es una ley de conservación. Si las leyes del universo siguen
siendo las mismas con el paso del tiempo, entonces el sorprendente resultado es
que el sistema conserva la energía. (Además, si las leyes de la física siguen
siendo las mismas si uno se mueve en cualquier dirección, entonces el momento
lineal también se conserva en cualquier dirección. Y si las leyes de la física
siguen siendo las mismas bajo una rotación, entonces el momento angular se
conserva). Esto fue sorprendente para mí. Comprendí que cuando analizamos la
luz estelar procedente de galaxias lejanas que están a miles de millones de
años luz, en el mismo límite del universo visible, encontramos que el espectro
de la luz es idéntico a los espectros que podemos hallar en la Tierra. En esta
luz reliquia que fue emitida miles de millones antes de que la Tierra o el Sol
hubieran nacido, vemos las mismas «huellas dactilares» inequívocas del espectro
del hidrógeno, el helio, el carbono, el neón, y demás elementos que encontramos
hoy en la Tierra. En otras palabras, las leyes básicas de la física no han
cambiado durante miles de millones de años, y son constantes hasta los límites
exteriores del universo. Como mínimo, advertí, el teorema de Noether significa
que la conservación de la energía durará probablemente miles de millones de
años, si no para siempre. Por lo que sabemos, ninguna de las leyes
fundamentales de la física ha cambiado con el tiempo, y esta es la razón de que
la energía se conserve.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 311
Hoy todo el planeta está electrificado sobre la base de las
patentes de Tesla, no de Edison
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 313
Una de las lagunas más embarazosas en la física moderna es
que nadie puede calcular la cantidad de energía oscura que podemos medir con
nuestros satélites. Si utilizamos la teoría más reciente de la física atómica
para calcular la cantidad de energía oscura en el universo, llegamos a un
número que está equivocado ¡en un factor de 10120! Esto es, «uno»
¡seguido de ciento veinte ceros! Es con mucho el mayor desacuerdo entre teoría
y experimento en toda la física. La cuestión es que nadie sabe cómo calcular la
«energía de la nada». Esta es una de las preguntas más importantes en física
(porque finalmente determinará el destino del universo), pero por el momento
estamos sin claves acerca de cómo calcularla. Ninguna teoría puede explicar la
energía oscura, aunque la evidencia experimental a favor de su existencia esté
delante de nosotros. Así pues, el vacío tiene energía, como sospechaba Tesla.
Pero la cantidad de energía es probablemente demasiado pequeña para ser
utilizada como una fuente de energía útil. Existen enormes cantidades de
energía oscura entre las galaxias, pero la cantidad que puede encontrarse en la
Tierra es minúscula. Pero lo embarazoso es que nadie sabe cómo calcular esta
energía, ni de dónde procede. Lo que quiero resaltar es que la conservación de
la energía surge de razones cosmológicas profundas. Cualquier violación de
estas leyes significaría necesariamente un cambio profundo en nuestra
comprensión de la evolución del universo. Y el misterio de la energía oscura
está obligando a los físicos a encarar de frente esta cuestión. Puesto que la
creación de una verdadera máquina de movimiento perpetuo quizá nos exija
reevaluar las leyes fundamentales de la física en una escala cosmológica, yo
colocaría las máquinas de movimiento perpetuo como una imposibilidad de Clase
III; es decir, o bien son realmente imposibles, o bien necesitaríamos un cambio
fundamental en nuestra comprensión de la física fundamental en una escala
cosmológica para hacer posible una máquina semejante. La energía oscura sigue
siendo uno de los grandes capítulos inacabados de la ciencia moderna.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 314
… ¿es posible la precognición hoy en la Tierra? Sofisticados
tests realizados en el Centro Rhine parecen sugerir que algunas personas pueden
ver el futuro; es decir, pueden identificar cartas antes de que sean
desveladas. Pero experimentos repetidos han demostrado que el efecto es muy
pequeño, y suele desaparecer cuando otros tratan de reproducir los resultados.
De hecho, es difícil reconciliar la precognición con la física moderna porque
viola la causalidad, la ley de causa y efecto. Los efectos ocurren después de
las causas, y no al revés. Todas las leyes de la física que se han descubierto
hasta ahora llevan la causalidad incorporada. Una violación de la causalidad
señalaría un colapso importante de los fundamentos de la física. La mecánica
newtoniana se basa firmemente en la causalidad. Las leyes de Newton son tan
omnicomprensivas que, si se conoce la posición y la velocidad de todas las
moléculas en el universo, se puede calcular el movimiento futuro de todos los
átomos. Así pues, el futuro es calculable. En teoría, la mecánica newtoniana
afirma que, si tuviéramos un ordenador suficientemente grande, podríamos
computar todos los sucesos futuros. Según Newton, el universo es como un reloj
gigantesco, al que Dios dio cuerda en el comienzo del tiempo y que desde
entonces marcha según Sus leyes. No hay lugar para la precognición en la teoría
newtoniana.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 320
Hacia atrás en el tiempo
Cuando se discute la teoría de Maxwell, el escenario se hace
mucho más complicado. Cuando resolvemos las ecuaciones de Maxwell para la luz
no encontramos una, sino dos soluciones: una onda «retardada», que representa
el movimiento estándar de la luz de un punto a otro; y también una onda
«adelantada», donde el haz luminoso va hacia atrás en el tiempo. Esta solución
adelantada ¡viene del futuro y llega al pasado! Durante cien años, cuando los
ingenieros han encontrado esta solución «adelantada» que va hacia atrás en el
tiempo, simplemente la han descartado como una curiosidad matemática. Puesto
que las ondas retardadas predecían de forma tan exacta el comportamiento de la
radio, las microondas, la televisión, el radar y los rayos X, ellos simplemente
arrojaron la solución adelantada por la ventana. Las ondas retardadas eran tan
espectacularmente bellas y acertadas que los ingenieros se limitaron a ignorar
la gemela fea. ¿Por qué empañar el éxito? Pero para los físicos, la onda
adelantada fue un problema constante durante el siglo pasado. Puesto que las
ecuaciones de Maxwell son uno de los pilares de la era moderna, cualquier
solución de estas ecuaciones tiene que ser tomada muy en serio, incluso si
entraña aceptar ondas que vienen del futuro. Parecía que era imposible ignorar
totalmente las ondas adelantadas. ¿Por qué la naturaleza, en su nivel más
fundamental, iba a darnos una solución tan extraña? ¿Era esto una broma cruel,
o había un significado más profundo? Los místicos empezaron a interesarse por
estas ondas adelantadas, y especularon con que aparecerían como mensajes del
futuro. Quizá si pudiéramos dominar de alguna manera estas ondas, podríamos
enviar mensajes al pasado, y con ello alertar a las generaciones precedentes de
lo que les iba a acaecer. Por ejemplo, podríamos enviar un mensaje a nuestros
abuelos en el año 1929 advirtiéndoles para que vendieran todas sus acciones
antes del Gran Crash. Tales ondas adelantadas no nos permitirían visitar el
pasado personalmente, como en el viaje en el tiempo, pero nos permitirían
enviar cartas y mensajes al pasado para alertar a la gente sobre sucesos clave
que todavía no habrían ocurrido. Estas ondas adelantadas eran un misterio hasta
que fueron estudiadas por Richard Feynman, que estaba intrigado por la idea de
ir hacia atrás en el tiempo. Después de trabajar en el Proyecto Manhattan, que
construyó la primera bomba atómica, Feynman dejó Los Alamos y fue a la
Universidad de Princeton para trabajar con John Wheeler. Mientras analizaba el
trabajo original de Dirac sobre el electrón, Feynman encontró algo muy extraño.
Si invertía la dirección del tiempo en la ecuación de Dirac, e invertía también
la carga del electrón, la ecuación permanecía igual. En otras palabras, ¡un
electrón que fuera hacia atrás en el tiempo era lo mismo que un antielectrón
que fuera hacia delante en el tiempo! Normalmente, un físico veterano
descartaría esta interpretación, calificándola de simple truco, algo matemático
sacado de la manga pero carente de significado. Ir hacia atrás en el tiempo
parecía no tener sentido, pero las ecuaciones de Dirac eran claras en este
punto. En otras palabras, Feynman había encontrado la razón de que la
naturaleza permitiera estas soluciones hacia atrás en el tiempo: ellas
representaban el movimiento de la antimateria. Si hubiera sido un físico más
viejo, Feynman podría haber arrojado esta solución por la ventana, pero al ser
un estudiante licenciado, decidió seguir su curiosidad. Cuando siguió
profundizando en este enigma, el joven Feynman advirtió algo aún más extraño.
Lo normal es que si un electrón y un antielectrón colisionan, se aniquilan
mutuamente y crean un rayo gamma. Él lo dibujó en una hoja de papel: dos
objetos chocan y se convierten en una ráfaga de energía. Pero entonces, si se
invertía la carga del antielectrón, este se convertía en un electrón ordinario
que iba hacia atrás en el tiempo. Ahora se podía reescribir el mismo diagrama
con la flecha del tiempo invertida. Era como si el electrón fuera hacia delante
en el tiempo y repentinamente decidiera invertir la dirección. El electrón
hacía un giro en U en el tiempo y retrocedía en el tiempo, liberando en el
proceso una ráfaga de energía. En otras palabras, es el mismo electrón. ¡El
proceso de aniquilación electrón-antielectrón era simplemente un mismo electrón
que decidía volver atrás en el tiempo! Así, Feynman reveló el verdadero secreto
de la antimateria: es tan solo materia ordinaria que va hacia atrás en el
tiempo. Esta sencilla observación explicaba el enigma de que todas las
partículas tienen antipartículas compañeras: es porque todas las partículas
pueden viajar hacia atrás en el tiempo, y así enmascararse como antimateria. (Esta
interpretación es equivalente al «mar de Dirac» antes mencionado, pero es más
sencilla, y es la explicación actualmente aceptada). Supongamos que tenemos una
masa de antimateria que colisiona con materia ordinaria, lo que produce una
enorme explosión. Existen ahora billones de electrones y billones de
antielectrones que se aniquilan. Pero si invirtiéramos la dirección de la
flecha para el antielectrón, convirtiéndolo en un electrón que va hacia atrás
en el tiempo, esto significaría que el mismo electrón iba zigzagueando hacia
atrás y hacia delante billones de veces. Había otro curioso resultado: debe
haber solo un electrón en la masa de materia. El mismo electrón zigzagueando en
el tiempo atrás y adelante. Cada vez que hacía un giro U en el tiempo, se convertía
en antimateria. Pero si hacía otro giro en U en el tiempo se convertía en otro
electrón. (Con su director de tesis, John Wheeler, Feynman especuló con que
quizá el universo entero consistía en solo un electrón, zigzagueando atrás y
adelante en el tiempo. Imaginemos que del caos del big bang original solo salió
un electrón. Billones de años después, este único electrón encontraría
finalmente el cataclismo del Día del Juicio Final, donde haría un giro en U y
retrocedería en el tiempo, liberando un rayo gamma en el proceso. Volvería
atrás hasta el big bang original, y entonces haría otro giro en U. El electrón
repetiría entonces viajes en zigzag hacia atrás y hacia delante, desde el big
bang al Día del Juicio Final. Nuestro universo en el siglo XXI es solo un corte
en el tiempo de este viaje del electrón, en el que vemos billones de electrones
y antielectrones, es decir, el universo visible. Por extraña que esta teoría
pueda parecer, explicaría un hecho curioso de la teoría cuántica: por qué todos
los electrones son iguales. En física no se pueden etiquetar los electrones. No
hay electrones verdes o electrones Juanito. Los electrones no tienen
individualidad. No se puede «marcar» un electrón, como los científicos marcan a
veces a los animales salvajes para estudiarlos. Quizá la razón es que el
universo entero consiste en el mismo electrón, solo que rebotando atrás y
adelante en el tiempo). Pero si la antimateria es materia ordinaria que va
hacia atrás en el tiempo ¿es posible enviar un mensaje al pasado? ¿Es posible
enviar el Wall Street Journal de hoy al pasado para que uno pueda hacer una
buena operación en la Bolsa? La respuesta es no. Si tratamos la antimateria
como tan solo otra forma exótica de materia y entonces hacemos un experimento
con antimateria, no hay violaciones de causalidad. Causa y efecto siguen siendo
iguales. Si ahora invertimos la flecha del tiempo para el antielectrón, y lo
enviamos hacia atrás en el tiempo, solo hemos realizado una operación
matemática. La física sigue siendo la misma. Nada ha cambiado físicamente.
Todos los resultados experimentales siguen siendo los mismos. Por eso es
absolutamente válido ver el electrón yendo hacia atrás y hacia delante en el
tiempo. Pero cada vez que el electrón va hacia atrás en el tiempo, simplemente
satisface el pasado. Por ello parece como si las soluciones adelantadas
procedentes del futuro fueran realmente necesarias para tener una teoría
cuántica consistente, pero no violan la causalidad. (De hecho, sin estas
extrañas ondas adelantadas la causalidad se violaría en la teoría cuántica.
Feynman demostró que si sumamos la contribución de las ondas adelantadas y
retardadas, encontramos que los términos que podrían violar la causalidad se
cancelan exactamente. Así pues, la antimateria es esencial para preservar la
causalidad. Sin antimateria, la causalidad podría venirse abajo). Feynman
desarrolló el germen de esta idea descabellada hasta que finalmente cristalizó
en una completa teoría cuántica del electrón. Su creación, la electrodinámica
cuántica (QED), ha sido verificada experimentalmente hasta una precisión de una
parte en 10 000 millones, lo que la hace una de las teorías más precisas de
todos los tiempos. Le valió a él y a sus colegas Julian Schwinger y Sin-Itiro
Tomonaga el premio Nobel en 1965. (En el discurso de aceptación del premio
Nobel, Feynman dijo que cuando era joven se había enamorado impulsivamente de
estas ondas adelantadas procedentes del futuro, como quien se enamora de una
hermosa joven. Hoy esa hermosa joven se ha convertido en una mujer adulta que
es la madre de muchos niños. Uno de estos niños es su teoría de la
electrodinámica cuántica).
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 320
Los taquiones viven en un mundo extraño donde todo viaja más
rápido que la luz. Cuando los taquiones pierden energía, viajan más rápidos, lo
que viola el sentido común. De hecho, si pierden toda su energía viajan a
velocidad infinita. Sin embargo, cuando los taquiones ganan energía se frenan
hasta que alcanzan la velocidad de la luz. Lo que hace tan extraños a los
taquiones es que tienen masa imaginaria. (Por «imaginaria» entendemos que su
masa se ha multiplicado por la raíz cuadrada de menos uno, o «i»). Si
simplemente tomamos las famosas ecuaciones de Einstein y sustituimos «m» por
«im», sucede algo maravilloso. De repente, todas las partículas viajan más
rápidas que la luz. Este resultado da lugar a extrañas situaciones. Si un
taquión atraviesa la materia, pierde energía porque colisiona con átomos. Pero
cuando pierde energía se acelera, lo que aumenta sus colisiones con los átomos.
Estas colisiones deberían hacer que pierda más energía y con ello se acelere
todavía más. Puesto que esto crea un círculo vicioso, el taquión alcanza de
manera natural una velocidad infinita por sí solo. (Los taquiones son
diferentes de la antimateria y la materia negativa. La antimateria tiene
energía positiva, viaja a una velocidad menor que la de la luz y puede crearse
en nuestros aceleradores de partículas) …
Una teoría que toman muy en serio los cosmólogos es que un
taquión, llamado el «inflatón», inició el proceso de inflación original. Como
he mencionado antes, la teoría del universo inflacionario afirma que el
universo empezó como una minúscula burbuja de espacio-tiempo que experimentó
una fase inflacionaria turbocargada. Los físicos creen que el universo empezó
originalmente en el estado de falso vacío, donde el campo inflatón era un
taquión. Pero la presencia de un taquión desestabilizó el vacío y formó
burbujas minúsculas. Dentro de una de estas burbujas el campo inflatón tomó el
estado de verdadero vacío. Esta burbuja empezó entonces a inflarse rápidamente,
hasta que se convirtió en nuestro universo. En el interior de nuestro
universo-burbuja la inflación ha desaparecido, de modo que ya no puede
detectarse en nuestro universo. Por ello los taquiones representan un estado
cuántico extraño en el que los objetos van más rápidos que la luz y quizá
incluso violan la causalidad. Pero ellos desaparecieron hace mucho tiempo, y
quizá dieron lugar al propio universo.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 325-326
… la precognición está descartada por la física newtoniana.
La regla de hierro de causa y efecto nunca se viola. En la teoría cuántica son
posibles nuevos estados de materia, tales como antimateria, que corresponden a
materia que va hacia atrás en el tiempo, pero la causalidad no se viola. De
hecho, en una teoría cuántica la antimateria es esencial para restaurar la
causalidad. A primera vista los taquiones parecen violar la causalidad, pero
los físicos creen que su verdadero propósito era desencadenar el big bang y por
ello ya no son observables. Por consiguiente, la precognición parece estar
descartada, al menos en el futuro previsible, lo que la hace una imposibilidad
de clase III. Si se probara alguna vez la precognición en experimentos
reproducibles, ello causaría una conmoción importante en los mismos fundamentos
de la física moderna.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 328
¿Hay verdades que estarán para siempre más allá de nuestro
alcance? ¿Hay dominios del conocimiento que estarán fuera de las capacidades de
incluso una civilización avanzada? De todas las tecnologías analizadas hasta
ahora, solo las máquinas de movimiento perpetuo y la precognición caen en la
categoría de imposibilidades de clase III. ¿Hay otras tecnologías que sean
imposibles de un modo similar? Las matemáticas puras son ricas en teoremas que
demuestran que ciertas cosas son realmente imposibles. Un sencillo ejemplo es
que es imposible trisecar un ángulo utilizando solo regla y compás; esto fue
demostrado ya en 1837. Incluso en sistemas simples tales como la aritmética hay
imposibilidades. Como he mencionado antes, es imposible demostrar todos los
enunciados verdaderos de la aritmética dentro de los postulados de la
aritmética. La aritmética es incompleta. Siempre habrá enunciados verdaderos en
la aritmética que solo pueden ser demostrados si pasamos a un sistema mucho
mayor que incluye a la aritmética como un subconjunto.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 328
Los detectores de ondas de gravedad pueden desvelar los
secretos mismos de la creación.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 333
en las próximas décadas debería haber datos suficientes
procedentes de los detectores de ondas de gravedad en el espacio para
distinguir entre las diferentes teorías pre big bang.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 336
El patinazo de Einstein, la constante cosmológica, determinará
probablemente el destino final del universo.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 339
Una teoría del todo es necesaria para determinar el destino
final del universo. La ironía es que algunos físicos creen que es imposible
alcanzar una teoría del todo.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 340
En 1958 Pauli presentó la teoría unificada de
Heisenberg-Pauli en la Universidad de Columbia. Niels Bohr estaba entre el
público y no quedó impresionado. Bohr se levantó y dijo: «Aquí estamos
convencidos de que su teoría es descabellada. Pero en lo que no estamos de
acuerdo es en si es suficientemente descabellada». La crítica era demoledora.
Puesto que todas las teorías obvias habían sido consideradas y rechazadas, la
verdadera teoría del campo unificado debía apartarse abiertamente del pasado.
La teoría de Heisenberg-Pauli era demasiado convencional, demasiado ordinaria,
demasiado cuerda para ser la teoría verdadera. (Ese año Pauli se molestó cuando
Heisenberg comentó en una emisión radiofónica que solo quedaban unos pocos
detalles técnicos en su teoría. Pauli envió a sus amigos una carta con un
rectángulo en blanco, con el pie: «Esto es para mostrar al mundo que puedo
pintar como Tiziano. Solo faltan detalles técnicos»).
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 342
Una crítica importante hoy a la teoría de cuerdas es que no
se puede poner a prueba. Se necesitaría un colisionador de átomos del tamaño de
la galaxia para poner a prueba esta teoría, dicen los críticos. Pero esta
crítica olvida el hecho de que la mayor parte de la ciencia se hace
indirectamente, no directamente. Nadie ha visitado aún el Sol para hacer una
prueba directa, pero sabemos que está hecho de hidrógeno porque podemos
analizar sus líneas espectrales.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 344
¿Está la física incompleta?
En 1980 Stephen Hawking avivó el interés en una teoría del
todo con una conferencia titulada «¿Está a la vista el final de la física
teórica?», en la que afirmaba: «Es posible que algunos de los aquí presentes
lleguen a ver una teoría completa». Afirmaba que había una probabilidad del 50
por ciento de encontrar una teoría final en los próximos veinte años. Pero
cuando llegó el año 2000 y no había consenso sobre la teoría del todo, Hawking
cambió de opinión y dijo que había una probabilidad del 50 por ciento de
encontrarla en otros veinte años. Luego, en 2002, Hawking cambió de opinión una
vez más y declaró que quizá el teorema de incompletitud de Gödel sugería un
defecto fatal en su línea de pensamiento. Escribió: «Algunas personas quedarán
muy decepcionadas si no hay una teoría final que pueda formularse como un
número finito de principios. Yo pertenecía a ese grupo, pero he cambiado de
opinión. […] El teorema de Gödel aseguró que siempre habría trabajo para un
matemático. Pienso que la teoría M hace lo mismo para los físicos». Su
argumento es viejo: puesto que las matemáticas son incompletas y el lenguaje de
la física es las matemáticas, siempre habrá enunciados físicos verdaderos que
estarán más allá de nuestro alcance, y por ello no es posible una teoría del
todo. Puesto que el teorema de incompletitud acabó con el sueño griego de
demostrar todos los enunciados verdaderos en matemáticas, también pondrá a una
teoría del todo más allá de nuestro alcance para siempre. Freeman Dyson lo dijo
de forma elocuente cuando escribió: «Gödel demostró que el mundo de las
matemáticas puras es inagotable; ningún conjunto finito de axiomas y reglas de
inferencia puede abarcar la totalidad de las matemáticas. […] Yo espero que una
situación análoga exista en el mundo físico. Si mi visión del futuro es
correcta, ello significa que el mundo de la física y de la astronomía es
también inagotable; por mucho que avancemos hacia el futuro, siempre sucederán
cosas nuevas, habrá nueva información, nuevos mundos que explorar, un dominio
en constante expansión de vida, consciencia y memoria». El astrofísico John
Barrow resume el argumento de esta manera: «La ciencia se basa en las
matemáticas; las matemáticas no pueden descubrir todas las verdades; por lo
tanto, la ciencia no puede descubrir todas las verdades».[104] Tal argumento
puede ser cierto o no, pero hay defectos potenciales. La mayor parte de los
matemáticos profesionales ignoran el teorema de incompletitud en su trabajo. La
razón es que el teorema de incompletitud empieza por analizar enunciados que se
refieren a sí mismos; es decir, son autorreferenciales. Por ejemplo, enunciados
como el siguiente son paradójicos: Esta sentencia es falsa. Yo soy un
mentiroso. Este enunciado no puede demostrarse. En el primer caso, si la
sentencia es verdadera, significa que es falsa. Si la sentencia es falsa,
entonces el enunciado es verdadero. Análogamente, si estoy diciendo la verdad,
entonces estoy diciendo una mentira; si estoy diciendo una mentira, entonces
estoy diciendo la verdad. En el segundo caso, si la sentencia es verdadera,
entonces no puede demostrarse que es verdadera. (El segundo enunciado es la
famosa paradoja del mentiroso. El filósofo cretense Epiménides solía ilustrar esta
paradoja diciendo: «Todos los cretenses son mentirosos». Sin embargo, san Pablo
no vio esto y escribió, en su epístola a Tito: «Uno de los propios profetas de
Creta lo ha dicho, “Todos los cretenses son mentirosos, brutos malvados,
glotones perezosos”. Seguramente ha dicho la verdad»). El teorema de
incompletitud se basa en enunciados como: «Esta sentencia no puede demostrarse
utilizando los axiomas de la aritmética» y crea una malla sofisticada de
paradojas autorreferenciales. Hawking, sin embargo, utiliza el teorema de
incompletitud para demostrar que no puede existir una teoría del todo. Afirma
que la clave para el teorema de incompletitud de Gödel es que las matemáticas
son autorreferenciales, y la física adolece también de esta enfermedad. Puesto que
el observador no puede separarse del proceso de observación, eso significa que
la física siempre se referirá a sí misma, puesto que no podemos salir del
universo. En último análisis, el observador está hecho de átomos y moléculas, y
por ello debe ser parte integral del experimento que está realizando. Pero hay
una manera de evitar la crítica de Hawking. Para evitar la paradoja inherente
en el teorema de Gödel, hoy los matemáticos profesionales simplemente afirman
que su trabajo excluye todo enunciado autorreferencial. En gran medida, el
explosivo desarrollo de las matemáticas desde el tiempo de Gödel se ha logrado
ignorando el teorema de incompletitud, es decir, postulando que el trabajo
reciente no hace enunciados autorreferenciales. Del mismo modo, quizá sea
posible construir una teoría del todo que permita explicar cada experimento
conocido independientemente de la dicotomía observador/observado. Si una teoría
del todo semejante puede explicar todo, desde el origen del big bang al
universo visible que vemos a nuestro alrededor, entonces la forma de describir
la interacción entre el observador y lo observado se convierte en una cuestión
puramente académica. De hecho, un criterio para una teoría del todo debería ser
que sus conclusiones sean totalmente independientes de cómo hagamos la
separación entre el observador y lo observado. Además, la naturaleza puede ser
inagotable e ilimitada, incluso si está basada en unos pocos principios.
Consideremos un juego de ajedrez. Pidamos a un alienígena de otro planeta que
descubra las reglas del ajedrez con solo observar el juego. Al cabo de un rato
el alienígena puede descubrir cómo se mueven los peones, los alfiles y los
reyes. Las reglas del juego son finitas y simples, pero el número de juegos
posibles es realmente astronómico. De la misma forma, las reglas de la
naturaleza pueden ser finitas y simples, pero las aplicaciones de dichas reglas
pueden ser inagotables. Nuestro objetivo es encontrar las reglas de la física.
En cierto sentido, ya tenemos una teoría completa de muchos fenómenos. Nadie ha
visto nunca un defecto en las ecuaciones de Maxwell para la luz. Al modelo
estándar se le llama a veces una «teoría de casi todo». Supongamos por un
momento que podamos desconectar la gravedad. Entonces el modelo estándar se
convierte en una teoría perfectamente válida de todos los fenómenos si
exceptuamos la gravedad. La teoría puede ser fea, pero funciona. Incluso en
presencia del teorema de incompletitud, tenemos una teoría del todo (excepto la
gravedad) perfectamente razonable. Para mí es notable que en una simple hoja de
papel se puedan escribir las leyes que gobiernan todos los fenómenos físicos
conocidos, que cubren cuarenta y tres órdenes de magnitud, desde los más
lejanos confines del cosmos a más de 10 000 millones de años luz hasta el
micromundo de quarks y neutrinos. En esa hoja de papel habría solo dos
ecuaciones, la teoría de la gravedad de Einstein y el modelo estándar. Para mí
esto muestra la definitiva simplicidad y armonía de la naturaleza en el nivel
fundamental. El universo podría haber sido perverso, aleatorio o caprichoso. Y
pese a todo se nos aparece completo, coherente y bello. El premio Nobel Steven
Weinberg compara nuestra búsqueda de una teoría del todo con la búsqueda del
Polo Norte. Durante siglos los antiguos marineros trabajaban con mapas en los
que faltaba el Polo Norte. Las agujas de todas las brújulas apuntaban a esa
pieza que faltaba en el mapa, pero nadie la había visitado realmente. De la
misma forma, todos nuestros datos y teorías apuntan a una teoría del todo. Es
la pieza ausente de nuestras ecuaciones. Siempre habrá cosas que estén más allá
de nuestro alcance, que sean imposibles de explorar (tales como la posición
exacta de un electrón, o el mundo que existe más allá del alcance de la velocidad
de la luz). Pero las leyes fundamentales, creo yo, son cognoscibles y finitas.
Y los próximos años en física podrían ser los más excitantes de todos, cuando
exploremos el universo con una nueva generación de aceleradores de partículas,
detectores de ondas de gravedad con base en el espacio, y otras tecnologías. No
estamos en el final, sino en el principio de una nueva física. Pero encontremos
lo que encontremos, siempre habrá nuevos horizontes esperándonos.
Michio Kaku
Física de lo imposible, página 346
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