La teoría del todo

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En la novela de ciencia-ficción de Joe Dacy, Esquelle and the lost enclave (2015), del género de hard science fiction (ciencia-ficción difícil), que combina hábilmente con los géneros de espionaje, aventura y política-ficción, abarca 1500 años de la historia futura de la humanidad e incluye viajes en el tiempo y manipulación del pasado, se dice lo siguiente:

En este momento, la Teoría del Todo es en realidad la Teoría de la Poca Cosa.

¿Tiene razón Joe Dacy? ¿Creemos que sabemos mucho, pero sabemos muy poco? ¿Qué es esa Teoría del Todo, que tiene un nombre tan rimbombante?

Se trata de un nombre inventado por algunos físicos y jaleado por la prensa, en la misma línea que el nombre de la partícula de Dios, aplicada al bosón de Higgs, que posiblemente se descubrió en 2012, y digo posiblemente porque, aunque la partícula descubierta tenía la masa prevista y se descompuso en algunas de las partículas previstas (no todas), aún no se ha demostrado que el campo de Higgs exista.

Lo que se quiere dar a entender con el nombre de Teoría del Todo es que ya lo sabemos todo sobre los fundamentos físicos de la materia, que no necesitamos a Dios.

¿Realmente lo sabemos todo? En mi artículo antes mencionado mencioné algunas de las cosas que aún no sabemos sobre la física de partículas, sobre el mundo de lo enormemente pequeño. Las pongo aquí de nuevo, reorganizadas y ampliadas con lo que aún no sabemos sobre la parte de la física que se ocupa de cosmología, sobre el mundo de lo enormemente grande.

1.      La teoría actual de física de partículas depende al menos de 19 constantes fundamentales independientes (las masas de los seis quarks, los tres leptones y el bosón de Higgs, más 9 parámetros adicionales). Si se confirma que los neutrinos tienen masa, harían falta 7 constantes más (un total de 26). Por otra parte, la teoría cosmológica estándar depende de 6 parámetros ajustables y otros dos fijos. A esto hay que añadir las constantes fundamentales de la física (la velocidad de la luz, la constante de gravitación, la constante de Planck, y algunas más). En total, nuestras teorías físicas dependen al menos de 40 parámetros independientes. Muchos físicos piensan que son demasiados.

Peter Higgs

  2.      La teoría estándar de física de partículas explica la existencia de masa (en la mayoría de las partículas que la tienen) a través de la teoría del campo de Higgs, la que predijo la existencia del bosón de Higgs. Sin embargo, de acuerdo con esta teoría los neutrinos no deberían tener masa. Posteriormente se ha descubierto que los tres tipos de neutrinos pueden transformarse unos en otros, pues sólo llega a nosotros desde el sol la tercera parte de los calculados. Los demás, se supone, han cambiado de especie. Esto implica que los neutrinos deben tener masa, en contra de la teoría de Higgs, aunque seguramente será muy pequeña.

  3.      No tenemos una teoría estándar, sino dos: la mecánica cuántica, que se aplica al mundo de lo muy pequeño, y la relatividad general, que se aplica al mundo de lo muy grande. Tres de las cuatro interacciones fundamentales (electromagnética, fuerte y débil) las trata la mecánica cuántica, aunque aún no se ha conseguido unificarlas por completo. La cuarta (la gravitatoria) es objeto de estudio de la relatividad general, que es incompatible con la mecánica cuántica. Su bosón gauge correspondiente (el gravitón) aún no ha sido detectado.

4.      No tenemos una explicación satisfactoria de por qué en el universo actual hay materia y no antimateria. O bien, lo que a primera vista parece más razonable, no debería haber ni materia, ni antimateria.

5.      Se habla mucho de energía oscura y de materia oscura. Se supone que la primera podría ser una nueva interacción fundamental y la segunda estaría constituida por partículas desconocidas. Esas partículas y esa interacción (si existen, que tampoco es seguro) están fuera de la teoría estándar de física de partículas, tal como la tenemos ahora.

6.      La teoría estándar de física de partículas predice que la energía del vacío (también llamada energía del punto cero, que desempeña un papel importante en la novela de Joe Dacy) debería ser infinita. Como ese resultado no puede sostenerse, se aplican ciertas aproximaciones (teorías gauge) que sustituyen los valores absolutos por valores relativos y así evitan los infinitos, pero en el fondo esta solución sólo esconde el problema bajo la alfombra. En consecuencia, no se ha podido demostrar que la teoría estándar de física de partículas sea matemáticamente consistente.

¿De verdad lo sabemos todo? Como vemos, llamar a la teoría estándar de física de partículas la teoría del todo es, como poco, algo optimista. Voy a poner aquí algunas otras citas pertinentes de la novela de Joe Dacy:

Cogieron un jarrón hermoso, lo rompieron, pusieron nombre a todas las piezas y lo llamaron la Teoría del Todo.

La “Marcha de la Ciencia” se parece más bien al camino tambaleante de un borracho.

Si puedo inventar mis propias Matemáticas, puedo probar cualquier teoría imaginable.

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Manuel Alfonseca