¿Son científicas las teorías de los multiversos?

Cúmulo galáctico de Virgo

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En artículos anteriores he dicho que las teorías de los multiversos (hay varias, algunas contradictorias entre sí) no son científicas, porque no es posible demostrar que son falsas, siguiendo el criterio de Karl Popper, que afirmó que una teoría no es científica a menos que con un experimento se pueda demostrar que es falsa.

Un artículo reciente de Man Ho Chan revisa y refuta diversos intentos de afirmar que las teorías de los multiversos sí son científicas. Aquí voy a referirme a quienes intentan demostrar que las teorías del multiverso deben considerarse científicas sin apenas cambiar los criterios actuales. Carroll 2018 utiliza tres argumentos principales para justificarlo:

¿Relativismo en la ciencia?

Karl Popper

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Como he dicho en otros artículos, citando a Popper, una teoría científica nunca puede considerarse completamente confirmada. O sea, nunca podremos estar absolutamente seguros de que sea verdad. Pero algunos intentan apoyarse en esto (y en la filosofía de Kant) para llegar a la conclusión de que no podemos saber nada sobre la realidad, que el conocimiento científico es relativo, y que la ciencia no se diferencia de otras actividades humanas, como las artes o la moda, de cuyas producciones no se puede decir que sean verdaderas o falsas.

Frente a esta postura, en un artículo publicado en 1990 en defensa del realismo, Martin Gardner escribió el siguiente párrafo, que en mi opinión no tiene desperdicio (la traducción es mía):

Compatible, incompatible, posible e imposible

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Voy a comentar y tratar de aclarar los cuatro conceptos del título, que a veces se confunden cuando se habla de las teorías físicas y de su aplicación:

• Un suceso (real o imaginado) puede ser compatible con una teoría. Lo que eso significa es que, si ese suceso fuese real, no plantearía ningún problema para la teoría, que admite en principio la posibilidad de que dicho suceso tenga lugar.

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.

El multiverso teológico

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En otros artículos de este blog (ver uno de los hilos temáticos al final de este) he hablado de diversas teorías de los multiversos y he afirmado que ninguna de ellas es científica, porque es imposible demostrar que sean falsas. De hecho, dudo de que ni siquiera puedan considerarse filosóficas. A mí me parecen más bien elucubraciones fantasiosas: más que ciencia, son ciencia-ficción.

Lo curioso es que la idea del multiverso no es nueva. Ya mencioné que su primera aparición en la literatura de ciencia-ficción fue en una novela de Clifford Simak (Cosmic Engineers, 1950) que desarrolla un cuento corto del mismo autor de 1939.

Pero también la obra de Simak tiene precedentes, y bien antiguos, por cierto. El capítulo 21, versículo 1 del Apocalipsis, libro escrito hacia finales del siglo I, dice esto:

Vi un cielo nuevo y una tierra nueva; porque el primer cielo y la primera tierra pasaron, y el mar ya no existía más.

Un cielo nuevo y una tierra nueva. ¿De qué está hablando, sino de otro universo, al que se supone pasaremos después de la muerte? Parece, por consiguiente, que en la visión cristiana del cosmos Dios ha hecho al menos dos universos: el nuestro y el de la otra vida. Este sería el multiverso teológico, nombre que acabo de inventar.

Cuando los físicos hablan de otros universos, a menudo dan rienda suelta a su imaginación. Permítanme que haga lo mismo.

El segundo universo tendría su propio tiempo, independiente del nuestro. Si queremos relacionarlos, yo diría que los dos ejes del tiempo son ortogonales (perpendiculares entre sí). Cristo (Dios hecho hombre), al morir, sale de nuestro tiempo y pasa al otro. De paso, captura a todos los seres humanos que han existido o existirán, y los arrastra consigo hasta el otro universo. Todos llegamos al otro universo en el instante inicial de su tiempo propio. Todos llegamos a la vez. Nadie tiene que esperar a nadie en la otra vida.

Añadiré dos consideraciones adicionales:

• Algunos cosmólogos ateos se aferran a las diversas teorías del multiverso para salvaguardar su ateísmo. Parecen creer que, si se demostrara que existe el multiverso, quedaría demostrado que Dios no existe. No comprendo por qué. Si Dios ha creado un universo, ¿qué puede impedirle crear dos, cien o cien mil? El descubrimiento de un multiverso no haría otra cosa que ampliar nuestro campo de visión, señalando que hay más niveles en el universo de los que preveía nuestra filosofía, parafraseando lo que le dijo Hamlet a Horacio. Pero esto ha sucedido ya otras veces: Hasta principios del siglo XX, se creía que el universo estaba formado sólo por las estrellas próximas. Después se descubrió que estas estrellas forman una galaxia, y que hay miles de millones de galaxias, separadas por enormes espacios vacíos. Este aumento desmesurado del tamaño del universo no supuso ningún problema para la fe de los creyentes. Si se descubre que hay un  multiverso (en otras palabras, que el universo es aún más grande y complejo de lo que creíamos) tampoco supondrá ningún problema.
• Jamás se me ocurriría presentar la teoría descrita en este artículo como si fuese ciencia. Tal como están las cosas, en este momento ninguna de las teorías del multiverso es ciencia. Hay bastantes, la mayor parte incompatibles con las demás. Si alguna vez se lleva a cabo un avance científico inesperado que demuestre que una de ellas es verdadera, esa teoría pasará a ser ciencia. De momento no hay señales de que tal cosa vaya a suceder. En cuanto a mi teoría, me temo que no sabremos si es cierta hasta después de nuestra muerte.

Hilo Temático sobre Multiverso y Ajuste Fino: Anterior Siguiente

Hilo Temático sobre Ciencia, Fe y Ateísmo: Anterior Siguiente

Manuel Alfonseca

Pierre Duhem, antecesor de Popper

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Karl Popper

En un artículo anterior de este hilo, mencioné cómo define Karl Popper lo que es, y lo que no es, una teoría científica:

Una teoría es científica si y sólo si es posible diseñar un experimento que demuestre que esa teoría es falsa.

También recordé que, según Popper, una teoría científica nunca puede considerarse completamente confirmada. O sea, nunca podremos estar absolutamente seguros de que sea verdad. 

Después de escribir aquel artículo, que publiqué hace casi un año, he descubierto que estas dos ideas fundamentales de Popper ya habían sido anticipadas por Pierre Duhem, a quien dediqué el artículo anterior de este blog.

En efecto: Popper expresó sus ideas en su obra La Lógica de la Investigación Científica, publicada en alemán en 1934 y en inglés en 1959, ambas versiones escritas por su propia mano. Duhem, en cambio, las había anticipado en 1913, en una carta dirigida a Réginald Garrigou-Lagrange, que este publicó en su libro Dieu. Son existence et sa nature (1914), cuando Popper tenía unos 12 años. ¿Leyó Popper a Duhem? Quizá esta carta no, aunque otras obras seguro que sí, puesto que en La Lógica de la Investigación Científica le cita cinco veces, generalmente para mostrar su discrepancia. El problema es que es fácil entender mal a Duhem. Para evitarlo, probablemente hay que leerle entero, lo que no está al alcance de todo el mundo.

Propiedades antrópicas y suprantrópicas

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En un artículo publicado previamente hablé del problema del ajuste fino, que se basa en la constatación de que muchas propiedades del universo parecen diseñadas para hacer posible nuestra existencia. Con otras palabras: esas propiedades cumplen el principio antrópico, lo que no significa otra cosa que la constatación de que el universo debe cumplir todas las condiciones necesarias para nuestra existencia, puesto que nosotros estamos aquí. Por otra parte, el principio de la mediocridad establece que las condiciones antrópicas del universo deberían ser las mínimas necesarias para hacer posible nuestra vida.

Se ha publicado recientemente un libro de Robin James Spivey titulado Aqueous solution, que sostiene que ciertas propiedades del universo son suprantrópicas (van más allá del principio antrópico), porque, no siendo necesarias para nuestra existencia, su presencia asegura nuestro futuro. Según Spivey, estas propiedades son un indicio de diseño mayor que las propiedades antrópicas, pues el principio de la mediocridad se opone a su presencia.

Precariedad de las teorías científicas

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Respecto a las teorías científicas, es bueno mantener cierta dosis de escepticismo. No se trata sólo de que estas teorías sean siempre simples aproximaciones que se van afinando con avances sucesivos, como pasó con la gravitación de Newton y la relatividad general de Einstein, caso citado en un artículo anterior. También es posible que una teoría científica, después de décadas, siglos o incluso milenios de dominio total, resulte ser simplemente errónea. Esto ha ocurrido tantas veces en todas las ciencias, que no es malo recordarlo con una muestra de algunos de los casos más señeros.

·         En astronomía, la teoría de la quintaesencia de Aristóteles, que sostenía que los cuerpos celestes no están hechos de la misma materia que los de la Tierra, fue la teoría estándar durante casi dos mil años.

·         En matemáticas, el problema de la cuadratura del círculo con regla y compás acaparó esfuerzos durante siglos, hasta que se demostró que no tiene solución. A pesar de ello, los aficionados siguen intentándolo, pero al menos los profesionales ya no tienen que perder el tiempo con las supuestas demostraciones que les presentan regularmente.

Lavoisier

·         En química, la teoría del flogisto, que dominó durante casi un siglo, trataba de resolver el problema de la combustión suponiendo que un cuerpo que se quema pierde una parte de su sustancia (el misterioso flogisto). La realidad resultó ser precisamente la opuesta. En lugar de perder flogisto, los cuerpos que arden absorben oxígeno, como demostró Lavoisier a finales del siglo XVIII.

·         En física, durante casi medio siglo, a finales del siglo XIX, nadie dudó de la existencia del éter, una sustancia misteriosa, con propiedades extrañas, que debía servir de soporte para el desplazamiento de las ondas electromagnéticas. A principios del siglo XX se llegó a la conclusión de que tal éter no existe.

La partícula de Dios

Peter Higgs

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Con el descubrimiento hace dos años del bosón de Higgs, la prensa generalista y algunos científicos han lanzado las campanas al vuelo. Tal como lo presentan, este descubrimiento completa la teoría estándar de física de partículas, por lo que ya lo sabemos todo y no necesitamos a Dios. De ahí el nombre impuesto al bosón de Higgs, con el que Higgs, por cierto, no está de acuerdo.

Es verdad que el descubrimiento de una partícula cuya existencia se predijo casi medio siglo antes es un éxito espectacular de la teoría estándar, comparable al éxito que alcanzó en 1846 la teoría de la gravitación universal de Newton con el descubrimiento del planeta Neptuno, cuya existencia había sido predicha poco antes por Le Verrier y Adams. También entonces se dijo que ya lo sabemos todo. 

Quedaba, es verdad, un cabo suelto, una discrepancia de apenas 43

Urbain Le Verrier

segundos de arco por siglo en la precesión de la órbita de Mercurio. Le Verrier intentó repetir su éxito y predijo que esa discrepancia se debía a un planeta desconocido situado entre Mercurio y el Sol, al que incluso dio nombre: Vulcano. Durante 60 años, los astrónomos buscaron el misterioso planeta sin encontrarlo, porque el problema, en este caso, estaba en la propia teoría de Newton, que acabó convirtiéndose en una primera aproximación y pasó el testigo a una nueva teoría que sí explicaba la discrepancia: la relatividad general de Einstein.

¿Podría pasarle algo parecido a la teoría estándar de física de partículas? ¿Vendrá también su mayor éxito seguido por su primer fracaso? ¿Queda algún cabo suelto en esta teoría, algo que aún no hemos sabido resolver?

La respuesta a la última pregunta es afirmativa. La teoría estándar de física de partículas tiene pendientes las siguientes cuestiones:

El tiempo, ¿una ilusión?

Albert Einstein, 1947

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Los físicos tienen tendencia a negar la existencia real del tiempo irreversible y a veces lo consideran una ilusión, un fenómeno psicológico, una apariencia. En una carta de pésame que escribió Einstein en 1955, dijo: ...la distinción entre pasado, presente y futuro es sólo una ilusión, aunque persistente. Curiosa manera de consolar a quien ha perdido a un ser querido. Sus razones para decirlo fueron estas:

·         Si en las ecuaciones de la gravitación universal de Newton se cambia el signo de la variable que representa el tiempo, las ecuaciones no cambian. Si viésemos la película de un proceso gravitatorio, la teoría predice que no seríamos capaces de detectar si la proyección está al derecho o al revés.

·         Lo mismo ocurre con las ecuaciones de Maxwell, que describen el comportamiento de las ondas electromagnéticas.

·         Lo mismo ocurre con las ecuaciones de Einstein, que sustituyen a las de Newton para describir la gravedad.

·         Lo mismo ocurre con la ecuación de Schrödinger, base de la mecánica cuántica.

El problema es que las ecuaciones mencionadas no constituyen toda la física. El segundo principio de la termodinámica implica la existencia de una flecha del tiempo. Y como dijo en 1928 el inventor de este término (Eddington), si tu teoría se opone al segundo principio... le espera el colapso en la más profunda humillación.

Toda teoría física es una abstracción en la que siempre se simplifica, se eliminan partes de la realidad. Si la irreversibilidad del tiempo es una de esas simplificaciones, no es de extrañar que el resultado final sea reversible. En los hechos reales, en cambio, no hay abstracción que valga. Hay que aplicarles a la vez todas las teorías de la física. También el segundo principio de la termodinámica. Si lo hacemos, la supuesta simetría temporal desaparece.

• Una de las primeras aplicaciones de la teoría de Newton describe la caída de una manzana. Si se

  

  Newton y su manzana

  proyecta una película que muestra en el suelo varios pedazos de manzana, que de pronto se ponen en movimiento y se reúnen en una sola pieza de fruta, que después sube hacia arriba hasta quedar sujeta a un árbol, ¿tendríamos dificultad para saber si está proyectada al derecho o al revés? El hecho de que no la tengamos es consecuencia del segundo principio de la termodinámica.
• Esto se aplica también a los movimientos de los cuerpos celestes. Imaginemos una grabación de la órbita de Mercurio en la que se pueda ver el sol. Estudiando el movimiento de las manchas solares podríamos deducir si la película está proyectada al derecho o al revés. Las manchas solares son consecuencia de fenómenos termodinámicos.
• La desintegración radiactiva es otro ejemplo de un proceso reversible en teoría, pero irreversible en la práctica, hasta el punto de que la proporción de uranio-238 y plomo-206 en una roca nos proporciona un método fiable para calcular su edad. La cadena de desintegraciones del uranio al plomo es muchísimo más probable que la cadena inversa, aunque las teorías físicas digan que podría ser reversible.
• Diga lo que diga la ecuación de Schrödinger, la mecánica cuántica, en la interpretación de Copenhague, exige la irreversibilidad del tiempo. Si un fotón impacta contra un electrón con cierta energía, el electrón queda en dos estados de espín superpuestos. Si se mide el espín, la superposición cuántica colapsa en un valor positivo o negativo. Este proceso implica una dirección del tiempo: primero viene el impacto del fotón, luego el electrón en dos estados superpuestos, finalmente una medida y un colapso cuántico. El proceso inverso no puede darse.

En todos estos ejemplos, en cuanto se hace intervenir toda la física sin excluir la termodinámica, la supuesta reversibilidad del tiempo desaparece.

Parece que los físicos tienen tendencia a poner sus teorías por encima de la realidad, haciendo lo contrario de lo que exige el método científico. Ni siquiera grandes hombres como Einstein estuvieron exentos de ello.

Otro día hablaremos de la causalidad.

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Manuel Alfonseca