Diario y Radio U Chile

Año XI, 9 de diciembre de 2019

Escritorio

Leonard Susskind: El chico malo de la física

El físico de la Universidad de Stanford Leonard Susskind se entretiene descubriendo ideas que transforman el status quo en física. Hace 40 años fundó la teoría de las cuerdas, que en sus inicios sufrió burlas pero que eventualmente se convirtió en la candidata principal para una teoría unificada de la naturaleza.

Peter Byrne (Traducido por Lorenzo Carvajal)

  Viernes 29 de julio 2011 16:02 hrs. 
Leonar-susskind

Leonard Susskind se rebeló siendo adolescente y nunca se detuvo. Hoy insiste en que la realidad quizá esté por siempre lejos de nuestra comprensión. Durante años mantuvo una disputa con Stephen Hawking respecto de la conjetura que dice que los agujeros negros no sólo tragan objetos sino que también los destruyen irrecuperablemente, lo que va en contra de la mecánica cuántica. Eventualmente, Hawking le concedió el punto. Y ayudó a desarrollar la concepción moderna de los universos paralelos, basado en lo que él llama el ‘paisaje’ de la teoría de las cuerdas, lo que arruinó el sueño de los físicos de explicar el universo como un resultado único de principios básicos.

Los físicos que buscan comprender los niveles más profundos de la realidad trabajan dentro de un marco en gran parte construido por Susskind. Pero algo gracioso pasó en el camino: ahora Susskind se pregunta si los físicos pueden entender la realidad.

Lo que preocupa a Susskind es que la realidad podría más allá de nuestra capacidad de visualizarla. No es el primero en manifestar esta preocupación. Durante los años 20 y 30 los fundadores de la mecánica cuántica se dividieron entre los realistas y los anti realistas. Einstein y otros realistas mantuvieron que el objetivo final de la física es obtener una imagen mental, no importa cuán imperfecta, de qué es la realidad objetiva. Los anti realistas como Niels Bohr dijeron de esas imágenes mentales que están plagadas de peligros; los científicos debieran limitarse a sí mismos a crear y testear predicciones empíricas. Susskind cree que las contradicciones y paradojas de la física moderna reivindican la preocupación de Bohr.

Algo que ha llevado a Susskind a esta conclusión es su principio de la complementariedad de los agujeros negros, que dice que hay una ambiguedad inherente en el destino de los objetos que caen dentro de un agujero negro. Desde el punto de vista del objeto que cae, éste pasa sin incidentes el perímetro del agujero, llamado horizonte de eventos, y es destruido cuando llega al centro del agujero, llamada singularidad. Pero desde el aventajado punto de vista de un observador externo, el objeto que cae es incinerado en el horizonte. Entonces, ¿qué pasa realmente? La pregunta, de acuerdo al principio de complementareidad de un agujero negro, no tiene sentido: ambas interpretaciones son válidas.

Una idea relacionada que favorece el anti realismo es el principio holográfico que Susskind y el Premio Nobel Gerard ‘t Hooft de la Universidad de Utretch formularon a mediados de los 90. Éste sostiene que lo que sucede en cualquier volumen de espacio-tiempo se puede explicar por lo que sucede en su borde o límite. Aunque usualmente pensamos que los objetos se encierran a sí mismos en un espacio tridimensional, podemos también pensar en ellos como manchas aplastadas deslizándose a través de una superficie de dos dimensiones. Entonces, ¿cuál es la verdadera realidad: el límite o su interior? La teoría no dice nada. La realidad, en esta conjetura holográfica, depende de la perspectiva.

Esperando comprender como la tensión entre la evidencia y la conjetura sin prueba funcionan en las fronteras de la física, le preguntamos a Susskind que nos explique cómo sus ideas han evolucionado.

Byrne: ¿Cómo el hijo de un gásfiter del Bronx termina cuestionándose la naturaleza de la realidad?

Susskind: Fui un mal alumno en secundaria. Era bueno para las matemáticas, pero era un niño malo, y me metí en un montón de problemas. La consecuencia de eso fue que no pude tomar la clase de física común, me dijeron que debía tomar física automotiva. Pero luego en la universidad, que era una escuela de ingeniería, tomé mi primer curso de física. Y resulté ser mejor que todos los demás, incluyendo al profesor. Afortunadamente, no fue un motivo de conflictos el que yo fuera capaz de hacer cosas que ellos no podían. Entonces un profesor de ingeniería me dijo que yo no estaba hecho para ser un ingeniero, lo que era cierto, y le pregunté qué debería hacer. El dijo: ‘bueno, tu eres excepcionalmente inteligente, quizá debieras convertirte en un científico’.

¿Tomó algún curso de filosofía?
Sí, en la universidad. Me fascinaron bastante algunos conceptos, pero mi interés en ellos se diluyó cuando le tomé el gusto a la física.

¿Hay algún filósofo de la ciencia que le guste?
Soy uno de los pocos físicos que conozco quien gusta de Thomas Kuhn. Él fue en parte un historiador de la ciencia y un sociólogo, y comprendió correctamente qué sucede cuando un paradigma científico cambia. Un cambio de perspectiva radical sucede repentinamente. Ideas completamente nuevas, conceptos, abstracciones e imágenes se vuelven relevantes. La relatividad fue un gran cambio de paradigma, la mecánica cuántica fue otro gran cambio de paradigma. Así, continuamente inventamos nuevos realismos. Estos nunca reemplazan completamente las viejas ideas, sino que introducen conceptos que funcionan mejor, que describen mejor la naturaleza, que son a menudo poco familiares, que hacen cuestionarse a la gente que significa la ‘realidad’. Y ya luego la próxima gran idea llega y pone todo nuevamente de cabeza. Y siempre nos sorprendemos de que la vieja manera de pensar, las conexiones que poseemos o las redes matemáticas que elaboramos, nos hayan fallado.

En medio de todo este remodelamiento, ¿queda algún espacio para algo como la realidad objetiva?
Cada físico debe tener alguna sensación de que hay cosas objetivas en el mundo y de que es nuestro trabajo salir y encontrar esas cosas objetivas. Y no creo que puedas hacer ese trabajo si no tienes una sensación de que hay una realidad objetiva. La evidencia de lo objetivo es que los experimentos son reproducibles. Si pateas una roca, te lastimarás el pie; si la pateas dos veces, te lastimarás dos veces. Haz el mismo experimento una y otra vez con la roca y reproducirás el mismo efecto.

Dicho esto, los físicos casi nunca hablan de la realidad. El problema es que lo que la gente tiende a entender por ‘realidad’ tiene que ver más con biología y evolución y redes neuronales que con la física. Somos prisioneros de nuestras propias arquitecturas neuronales, podemos visualizar algunas cosas, pero otras no podemos.

La geometría abstracta, cuadri-dimensional de Einstein, fue difícil de visualizar concretamente. Se hizo ‘visible’ por medio de ecuaciones matemáticas. Cuando la relatividad apareció de forma repentina, mucha gente se preguntó: qué pasó con el tiempo ‘real’, qué pasó con el espacio ‘real’. Ambas se mezclaron en esta cosa curiosa, pero quedaron las reglas. El punto fue que quedaron reglas matemáticas claras y precisas que fueron sustraídas de todo eso y esas reglas prevalecieron, mientras las viejas nociones de ‘realidad’ se fueron.

Por todo esto, yo digo que nos deshagamos de la palabra ‘realidad’. Mantengamos todas nuestras discusiones sin usar la palabra ‘realidad’. Se interpone en el camino, y trae a colación cosas que raramente son útiles. La palabra ‘reproducible’ es más útil que la palabra ‘real’.

¿Y qué sucede entonces con la mecánica cuántica? De acuerdo a esa teoría, patear la piedra dos veces puede, de hecho, dar dos resultados diferentes.
Esa es la pregunta del millón, cierto? Hubo dos cosas que se descubrieron con la mecánica cuántica que molestaron a nuestro sentido clásico de la realidad. Una fue entanglement (enredo). Lo que la idea de entanglement dijo fue muy extraño: tú puedes saber todo lo que se puede saber acerca de un sistema compuesto y, sin embargo, no saberlo todo acerca de sus constituyentes individuales. Ese es un buen ejemplo de como simplemente no estamos equipados biológicamente para la abstracción y como nuestro sentido de la realidad se enfada.

La otra cosa que golpeó fuertemente la idea clásica de la realidad fue el principio de incertidumbre de Heisenberg. Éste dice que si tú tratas de describir un objeto que posee ambas posición y momentum (impulso), te meterás en problemas: deberías pensar en ese objeto ya sea teniendo una posición o un momentum, pero no ambas.

¿Es esto lo que los físicos llaman ‘complementariedad’?
Exactamente. Resulta que las matemáticas del horizonte de eventos son muy similares al principio de incertidumbre. Nuevamente, se trata de una cuestión de ‘o’ versus ‘y’. A un nivel completamente clásico, algo cae a un agujero negro o no cae, hay cosas dentro del agujero negro y hay cosas fuera de él. Lo que aprendimos es que esta es la manera errónea de pensar. No trates de pensar en cosas sucediendo fuera del horizonte de eventos y cosas sucediendo dentro de él, son descripciones redundantes de la misma cosa. Ya sea lo describes de una manera, o lo describes de otra. Lo que significa que debemos abandonar la vieja idea de que una cantidad de información se encuentra en un lugar definido.

Si lo entiendo bien, el principio holográfico extiende el modelo complementario desde un agujero negro hasta abarcar todo el universo.

Si. Supongamos que queremos describir un sistema con absoluta precisión. Para explorar con gran precisión, necesitamos gran energía. Lo que eventualmente va a suceder al tratar de ser más y más precisos es que vamos a empezar a crear agujeros negros. La información contenida en un agujero negro esta toda contenida en su superficie, así que mientras más refinada sea la descripción de un sistema, más terminaremos poniendo la información en el borde.

Hay dos descripciones de la realidad: o la realidad es la totalidad del espacio-tiempo rodeado por el borde, o la realidad es el área del borde. Entonces, ¿cuál descripción es verdadera? No hay manera de responder eso. Podemos pensar en un objeto ya sea como un objeto dentro de la totalidad del espacio, o podemos pensarlo como una colección de información complicada y enredada que se encuentra en los bordes que lo rodean. Pero no ambas. Es una o la otra.

El objetivo original de la teoría de las cuerdas era proveer una explicación única de la realidad. Ahora nos otorga universos múltiples. ¿Qué sucedió?

Una gran parte de la comunidad física ya abandonó el tratar de explicar nuestro mundo como algo único, como el único mundo posible matemáticamente. En estos momentos, el multiverso es el único show en cartelera. No todos están trabajando en ello, pero no hay un solo argumento agudo y coherente en contra de él.

En 1974 tuve una experiencia interesante acerca de cómo se forma el consenso científico. La gente estaba trabajando en la hasta entonces no probada teoría de los hadrones (partículas subatómicas como los neutrones y protones), lo que se llama cromodinámica cuántica, o QDC (en original en inglés). En una conferencia de física pregunté: ‘me gustaría saber su creencia en la probabilidad de que la QDC es la teoría correcta de hadrones’. Hice una encuesta. Nadie le daba más de 5 por ciento de credibilidad. Entonces pregunté: ‘en qué estás trabajando’? QDC, QDC, QDC. Todos estaban trabajando en la QDC. El consenso estaba formado, pero por alguna extraña razón la gente quería mostrar su escepticismo. Hay un elemento de todo esto rodeando la idea del multiverso. Hay un montón de físicos que simplemente no quieren confesar y decir: ‘mira, no tenemos otra alternativa’.

El universo es muy, muy grande. Sabemos empíricamente que es al menos 1000 veces más grande en volumen que la porción que vemos de él. El éxito del concepto de la inflación cósmica abre la posibilidad de que el universo sea variado en escalas suficientemente grandes. La teoría de las cuerdas provee de múltiples elementos que pueden ser ordenados en una gran variedad de formas. Así que no tiene sentido buscar explicaciones de por qué nuestra parte del mundo es de la forma que es porque hay otras porciones del mundo que no son exactamente de la misma forma. No puede haber una explicación universal de todo lo que hay, de la misma manera que no puede haber un teorema que diga que la temperatura promedio de un planeta es 25 grados celsius. Cualquiera que trate de calcular y probar que la temperatura promedio de los planetas es de 25 grados sería un loco, pues hay un montón de planetas ahí afuera que no tienen esa temperatura.

Pero nadie sabe las reglas que rigen los multiversos. Es una imagen. Nadie sabe cómo usar esto predictivamente. Este proceso de inflación eterna sólo produce burbujas y más burbujas y produce un número indeterminado de ellas de todo tipo. Lo que significa que la probabilidad de una versus la otra es infinidad sobre infinidad. Nos gustaría tener una distribución de probabilidad que dijese que una es más probable que la otra, y así poder hacer una predicción. Así que hemos ido desde lo que, por una parte, parece una imagen convincente, a otra en que absurdamente tratamos de medir una infinidad de probabilidades. Si va a caer, va a caer por esto.

¿Es posible hacer física teórica y no tener pensamientos filosóficos?
La mayoría de los físicos han tenido un fuerte lado filosófico. Mi amigo Dick Feynman odiaba la filosofía y odiaba a los filósofos, pero yo lo conocí bien y había un lado filosófico profundo en él. Los problemas que eliges para pensar están condicionados por tus predisposiciones filosóficas. Pero también tengo una fuerte sensación de que las sorpresas suceden y ponen tus prejuicios filosóficos de cabeza. La gente tiene la idea de que hay reglas escritas en piedra para la ciencia: haces experimentos, consigues resultados, los interpretas; al final, tienes algo. Pero el proceso actual de las ciencias es tan humano y caótico y polémico como cualquier otra cosa.

Scientific American
July 2011

Traducido por Lorenzo Carvajal