Influencia de las ideas estéticas en la física

El Nacimiento de Venus de Botticelli

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En un artículo anterior hablé del nuevo libro de Francisco José Soler Gil titulado El enigma del orden natural. El capítulo tercero de este libro, que se titula Las ideas estéticas en la física y reproduce una conferencia impartida por el autor en la Facultad de Química de la Universidad de Sevilla, me ha proporcionado argumento para este artículo de mi blog.

La influencia de las ideas estéticas en la física es muy antigua, quizá tanto como la propia física. Uno de sus precursores más antiguos es Pitágoras, que propuso el concepto de la armonía de las esferas celestes, según el cual las distancias entre los planetas reproducirían los intervalos musicales armoniosos.

Dos de los conceptos estéticos más influyentes en las teorías físicas son la simetría y la simplicidad. Es curioso que el primero ya fuese utilizado por Copérnico como justificación de su sistema heliocéntrico frente al geocéntrico de Ptolomeo, con estas palabras (la traducción a partir de la versión inglesa de De Revolutionibus Orbium Coelestium es mía):

[Los astrónomos que construyeron el sistema ptolemaico] tampoco pudieron obtener o deducir de las excéntricas la consideración principal, a saber, la estructura del universo y la verdadera simetría de sus partes. Al contrario, su experiencia fue como la de quien toma de varios lugares manos, pies, una cabeza y otras piezas, quizá muy bien escogidas, pero que no representan bien a una sola persona; puesto que estos fragmentos no se corresponden entre sí, lo que se formaría a partir de ellos sería un monstruo, en vez de un hombre.

Este párrafo es muy curioso, puesto que Copérnico se adelantó aquí en varios siglos a Mary Shelley en la idea del monstruo de Frankenstein.

El concepto de simplicidad está también implícito en la obra de Copérnico, puesto que su sistema heliocéntrico es mucho más simple que el de Ptolomeo, aunque después Kepler volvió a simplificarlo al reemplazar los círculos por elipses, como forma de las órbitas de los cuerpos celestes. También está implícito en la obra de Newton, que unificó la mecánica terrestre con la celeste, y así simplificó considerablemente la física. Y en la de Maxwell, que unificó la electricidad con el magnetismo. Y en la de Weinberg, Salam y Glashow, que unificaron el electromagnetismo con la interacción débil. Los ejemplos son numerosos.

Soler Gil señala, sin embargo, que la idea de que las teorías (o las ecuaciones) deben ser bellas, lo que usualmente se entiende como que deben ser simples o exhibir simetría, puede llevarse demasiado lejos, en cuyo caso, en lugar de ayudar al avance de la física, podría convertirse en una rémora, metiendo a los investigadores en callejones sin salida. Y cita varios ejemplos de ello, muchos de los cuales han tenido lugar muy recientemente, a finales del siglo XX y principios del XXI:

• 

  Radiación cósmica de fondo
  de microondas

  El principio cosmológico perfecto, propuesto por Fred Hoyle en apoyo de su teoría cosmológica del estado estacionario, que afirma que el universo es homogéneo e isótropo tanto en el espacio como en el tiempo. Esta teoría fue preferida a la del Big Bang por muchos cosmólogos, hasta que el principio cosmológico perfecto fue refutado por el descubrimiento de la radiación cósmica de fondo, que demostró que el universo ha cambiado de aspecto a lo largo del tiempo.


• El hecho de que la interacción débil rompe varias simetrías muy queridas para los físicos, como la simetría P (la paridad, o simetría entre derecha e izquierda) y la simetría CP (simetría conjunta de paridad y carga), lo que implica que el tiempo es irreversible, contra los deseos de muchos físicos, que querrían mantener a toda costa la reversibilidad frente al tiempo que exhiben las ecuaciones de Einstein y Schrödinger.


• El concepto de supersimetría, una simetría hipotética que relacionaría las propiedades de bosones y fermiones (dos tipos diferentes de partículas elementales), y predice la existencia de numerosas partículas nuevas, más allá del modelo estándar de física de partículas. La supersimetría es una componente importante de la teoría de supercuerdas, que generaliza la teoría de cuerdas, pero ninguna de las dos ha conseguido confirmación experimental en las más de cuatro décadas transcurridas desde que estas teorías fueron propuestas.

Soler Gil señala que empeñarse en imponer al cosmos un exceso de simetría puede dar lugar a consecuencias imprevisibles e indeseables. Por ejemplo, la radiación cósmica de fondo exhibe una gran simetría espacial (su temperatura es prácticamente idéntica en cualquier dirección del espacio), pero no del todo: entre dos puntos cualesquiera suele haber diferencias del orden de la quinta cifra decimal (hablé de esto en otro artículo de este blog), por lo que dicha simetría no es perfecta. Pues bien, si lo fuera, nosotros no estaríamos aquí, porque no habría estrellas ni galaxias en el universo. ¿Sería acaso más bello el cosmos en ese caso? Permítasenos dudarlo. Nuestra existencia y la de muchos de los seres que nos rodean son bellas precisamente porque somos distintos, únicos e irreemplazables.

O como lo expresó el japonés Kuki Shūzō, especialista en estética: la belleza depende de que haya alguna diferencia entre el objeto bello y el orden ideal. Si no hay tal diferencia, no puede haber belleza. Aunque tampoco puede haberla cuando dicha diferencia es grande. Para ilustrar este concepto, Soler Gil recurre al cuadro del Nacimiento de Venus de Botticelli y nos plantea la siguiente pregunta: ¿Sería el cuadro más bello si el rostro de Afrodita fuese perfectamente simétrico, o acaso las pequeñas asimetrías contribuyen positivamente a su belleza? Y termina con estas palabras: La naturaleza no es menos artista que Botticelli.

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Manuel Alfonseca