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Espacios de Calabi-Yau en cada punto del espacio-tiemponormal.

George Ellis

Saul Kripke

Juan Maldacena

LA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDASLA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDAS13 octubre, 2015

¿Cuánto tiene de ciencia la teoría de las cuerdas? Para Gustavo Esteban Romero, este es un debate que está

ahogando la investigación en física teórica. El ensayo que publicamos, originalmente titulado Con la cuerda al

cuello: crisis y reconstrucción de la física teórica, es parte de su obra, pendiente de publicación, “La

naturaleza del tiempo”.

El 29 de abril de 1980, el famoso físico británico Stephen Hawking fue nombrado profesor Lucasiano de

Matemáticas en Cambridge. Era la misma cátedra que en su tiempo ostentó Isaac Newton, la más prestigiosa

de Gran Bretaña. En esa ocasión, Hawking pronunció una conferencia titulada: “Is the end in sight for theoretical

physics?”[1] Hawking profetizó (práctica a la que es muy adepto) que en veinte años la física teórica

probablemente habría alcanzado todos sus objetivos, y que para el nuevo milenio existiría una teoría unificada de

todas las interacciones, una “teoría del todo”. Su candidato para tal teoría era una variante con 8 supersimetrías

diferentes de la llamada teoría de la supergravedad.

Hoy ya nadie recuerda las teorías multisupersiméticas de la

supergravedad, ni importa ya mucho que significa semejante

expresión. Todo eso ha sido olvidado y archivado, reducido a la

categoría de disparate. Poco después de la conferencia de

Hawking, en 1984, la teoría de cuerdas comenzó ubicarse en el

centro de atención de los físicos teóricos de altas energías, y allí

ha permanecido por ya 36 años. Sin embargo, en un sentido muy

diferente del que Hawking tenía en mente, su profecía parece

haberse cumplido en cierto grado: la física teórica de altas

energías, que había dominado el avance del conocimiento del

universo en el medio siglo anterior, parece estar inmersa en una

crisis interminable, de completa esterilidad, que ha llevado a que

no haya habido ninguna predicción nueva realmente significativa en

ese campo en más de un cuarto de siglo. Esta es una situación

única en la historia de la física, que es un campo de investigación altamente dinámico y en rápido progreso. El

proceso actual ha venido acompañado de un degradación del sistema académico que amenaza la evolución de

toda la física, acarreando una crisis de incalculables consecuencias. En las páginas que siguen, describiré como

se llegó a esta situación, los peligros que conlleva, y daré mi visión sobre cómo es posible superarla.

La teoría de cuerdas

Lo primero que hay que saber sobre la teoría de cuerdas es que no se trata de una teoría en el sentido usual,

sino más bien de un conjunto de suposiciones y métodos de cálculo basados en ellas[2]. La “teoría” de cuerdas

no tiene ecuaciones fundamentales que determinen la evolución dinámica de los objetos a los que se refieren las

suposiciones y conjeturas. Tampoco tiene la unidad conceptual que confiere la identificación de un grupo de

simetrías subyacente al marco teórico. Los objetos o referentes de la teoría de cuerdas se supone que son

entidades básicas, los “constituyentes últimos” de todos los existentes, que geométricamente pueden

describirse como cuerdas unidimensionales que pueden ser abiertas (con dos extremos) o cerradas (formando

una especie de lazo). En la Figura 1 vemos dos ejemplos de la forma que pueden adquirir estas cuerdas.

Dos representaciones gráficas de cuerdas; una

abierta y la otra cerrada.

Una característica de estas cuerdas es que pueden

vibrar. Como toda cuerda, sólo admiten modos discretos

de vibración. Esto da lugar a un espectro de energía

interna (asociada a la vibración de las cuerdas) que se

identifica con la masa de las partículas elementales. Así,

según la teoría de cuerdas, lo que se conoce como

partículas en el llamado Modelo Estándar de la física, en realidad serían pequeñas cuerdas vibrantes. De acuerdo

a cómo vibran se obtendrían las diferentes partículas. Estas ideas fueron propuestas a fines de los años sesenta

y se aplicaron a principios de la década del setenta al estudio de las interacciones nucleares. Más tarde, debido

a muchos problemas técnicos que se fueron presentando, la teoría fue desplazada por la llamada cromodinámica

cuántica (QCD, por Quantum ChromoDynamics) y cayó en el olvido.

Durante la segunda mitad de los setenta, el físico John Schwarz y algunos colegas continuaron estudiando las

cuerdas. La teoría original se aplicaba sólo a partículas llamadas bosones, que tienen espín entero. Los bosones

son lo que se llama “cuantos de interacción”. En el Modelo Estándar a estos “cuantos” se los interpreta como las

perturbaciones de los campos de interacción. El bosón del campo electromagnético, por ejemplo, es el fotón.

Otros campos, como el débil y el nuclear, tienen sus propios bosones. Schwarz y otros se percataron de que si

querían que la teoría de cuerdas pudiese describir a otras partículas, los llamados fermiones, debían incluir una

nueva simetría en la teoría. Esta simetría, que no existe en el Modelo Estándar, es llamada “supersimetría”.

Implica que, a grandes energías, los bosones se pueden convertir en fermiones, y viceversa. Sin embargo, el

cumplimiento de la supersimetría exige que existan partículas llamadas “compañeros supersimétricos” de las

partículas conocidas, a fin de que no se violen leyes de conservación bien establecidas. El Modelo Estándar

admite la existencia de 17 partículas (ver Figura 2) por lo que la supersimetría exige que haya 17 partículas

supersimétricas no descubiertas. Se suele argumentar que esas partículas son todas tan masivas que aún no

han podido ser creadas en acelerados como el Large Hadron Collider (LHC ) del CERN. El esquema teórico de

las cuerdas, con sus extensiones supersimétricas, pasó a llamarse “teoría de supercuerdas”, aunque, como su

predecesora, no es una teoría bien formulada y completa.

Las 17 partículas del Modelo Estándar: 6 hadrones

(llamados quarks), 6 leptones, 4 bosones de

interacción (llamados también bosones de Gauge) y la

partícula de Higgs (bosón).

En 1983 el físico norteamericano Edward Witten

comenzó a mostrar interés por la teoría de cuerdas.

Witten, nacido en 1951, era ya en esa época uno de los

físicos teóricos más famosos del mundo. Hijo del también

físico Louis Witten, Edward se graduó en historia en

Bradeis, y luego se mudó a Princeton para realizar una

tesis en física bajo la supervisión de David Gross, un reputado físico de partículas. Ya durante su trabajo

doctoral Witten comenzó a adquirir la fama de genio, particularmente versado en matemáticas. Luego de

doctorarse hizo una estadía postdoctoral en Harvard y al terminar fue contratado como profesor por Princeton,

algo totalmente inusual para alguien de su edad. Ha permanecido en Princeton (al poco tiempo se desplazó al

Instituto de Estudios Avanzados) desde entonces. La influencia de Witten en la comunidad de físicos de altas

energías es enorme. Por eso, cuando presentó su visión de la teoría de supercuerdas en una conferencia durante

1984, y consideró públicamente que el campo era muy promisorio, inmediatamente muchos comenzaron a

trabajar en el tema. En 1983 se habían publicado sólo 17 trabajos científicos sobre supercuerdas. Sólo en 1986

aparecieron 639. En 1990, la teoría de supercuerdas dominaba completamente la atención de la mayoría de los

físicos teóricos.

Para entonces era claro que a fin de poder caracterizar las muchas propiedades de las partículas elementales,

era necesario incrementar el numero de dimensiones en que pueden vibrar las supercuerdas de las 4 (tres

espaciales y una temporal) usuales, a 10. Las otras 6 dimensiones, al no ser observables, se suponen

“compactificadas”. La compactificación es una idea propuesta en los años 1920 por el físico sueco Oskar Klein.

Consiste en suponer que una dimensión está doblada sobre sí misma con un radio de curvatura tan pequeño que

es completamente indetectable a escala humana. Por ejemplo, un hilo puede parecer de 1 dimensión a un ser

humano, pero a una hormiga, que puede moverse a su alrededor, le parecerá una superficie de 2 dimensiones. La

dimensión que sólo puede experimentar la hormiga es la dimensión compactificada. La teoría de supercuerdas

requiere de 6 de estas dimensiones minúsculas y cerradas sobre si mismas.

Otro problema de la teoría de supercuerdas era que sus cálculos producían “infinitos” a menos que las curvaturas

de las dimensiones extra satisficieran ciertas condiciones. Existen ciertos espacios topológicos llamados

espacios de Calabi-Yau, donde en 6 dimensiones esas condiciones son satisfechas (ver Figura 3). Así, pues, la

teoría de supercuerdas pasó a formularse sobre espacios de CalabiYau, de 6 dimensiones compactas,

apoyados en cada punto del espacio-tiempo de Minkowski, que es el espacio y tiempo en que se formula la

teoría de la relatividad especial. Al principio, apenas unas pocas variedades de espacios de CalabiYau eran

conocidos, pero pronto se volvió evidente que su número es inmenso, y acaso infinito. Cualquier cálculo de

supercuerdas realizado en un espacio de CalabiYau diferente, lleva a diferentes resultados. Así, pues, no es

posible formular predicción alguna con la teoría, ya que no es posible determinar qué espacio de CalabiYau

corresponde al universo real, si es que alguno lo hace.

A principios de los años 1990 ya había cinco versiones diferentes de la teoría de supercuerdas, o, quizás es

mejor decir, cinco conjuntos diferentes de conjeturas sobre supercuerdas. Esta proliferación de teorías y la

ausencia absoluta de predicciones hizo que la actividad en el campo de las supercuerdas empezase a

desacelerar. Entonces, en 1995, Witten intervino nuevamente. En una conferencia celebrada en la Universidad de

Southern California, presentó un conjunto de ideas que motivaron nuevamente a los físicos teóricos. En primer

lugar sugirió que las cinco teorías diferentes podrían ser casos límite de una teoría aún mayor, a la que llamó

teoría M. No especificó que significa la “M”. Algunos sugieren que es “M” por “Magia”. Otros que es la W de

Witten invertida. Como sea, esa supuesta teoría explicaría y resolvería los problemas de las incompletas teorías

de supercuerdas. Witten propuso además que en vez de cuerdas unidimensionales, se debería trabajar con

membranas de 2 dimensiones, que también pueden vibrar, aunque de más modos que las simples cuerdas.

Llamó a estos objetos “branes”, o “branas” en castellano, abreviación de “membranes” (“membranas”).

Finalmente, propuso agregar una dimensión más a las ya conjeturadas. Los campos usuales, excepto la

gravedad, no podrían moverse por esta dimensión, y estarían confinados en las 4 usuales (más las 6

compactificadas). El esquema resultante es de tal complejidad que ha tenido ocupados a los físicos de

partículas hasta hoy. En estos 35 años, sin embargo, ninguna predicción, absolutamente ninguna, ha resultado

de todas estas conjeturas.

Espacio de Calabi-Yau. Es un espacio de 6

dimensiones. Aquí se muestra la proyección sobre 3

dimensiones. En cada punto del espacio-tiempo

normal, la teoría de supercuerdas supone existe un

espacio de Calabi-Yau compactificado.

¿Es la teoría de cuerdas una teoría científica?

Para empezar, la “teoría de cuerdas” no es una teoría, ni

fundamental (como la relatividad general) ni

fenomenológica (como el Modelo Estándar). Nadie sabe

cuáles son las ecuaciones básicas que rigen la dinámica de los objetos postulados, ni nadie ha sabido jamás

realizar una predicción experimental contrastable basándose en los supuestos y conjeturas “cuerdistas”. El

formalismo de los cálculos de las interacciones entre supercuerdas es tan complejo, que incluso entre

especialistas es difícil evaluar si los cálculos son correctos o no. Hace algunos años, dos hermanos franceses,

Igor y Grichka Bogdanov, publicaron en total seis artículos en revistas con sistema de arbitraje por pares de

física y matemáticas. Entre las revistas se encontraban Annals of Physics y Classical and

Quantum Gravity. Estos artículos usaban jerga de

diferentes campos de la física teórica incluida la teoría

de cuerdas. Tiempo después de las publicaciones y de

que los hermanos obtuvieran doctorados en la

Universidad de Borgoña, Francia, se estableció que

los artículos carecían de sentido. No se trataba de

un caso como el llamado affair Sokal, donde la

publicación de un texto ininteligible fue realizada para

mostrar la permeabilidad del sistema académico al

mero disparate, sino engaños deliberados para obtener

beneficios gracias a la mencionada permeabilidad. Lo

notable del caso es que tantos árbitros no se dieran

cuenta del engaño. Incluso mucho tiempo después de

las publicaciones había serios problemas en determinar

si el contenido era disparatado o no. Lo que quedó

expuesto con este incidente es que muchos físicos no entienden lo que están haciendo, y consideran normal no

entender nada de un artículo… en su propia área de especialidad. “El trabajo de los Bogdanov resulta

significativamente más incoherente que cualquier otra cosa publicada. Pero el creciente bajo nivel de

coherencia en todo el campo les permitió pensar que habían hecho algo sensato y publicarlo”, escribió

Peter Woit, físico de Columbia. Por su parte, Jacques Distler, de la Universidad de Texas en Austin, escribió:

“Los artículos de los Bogdanov consisten en jerga técnica de varios campos de la física matemática, la

teoría de cuerdas y la gravedad cuántica dispuesta en frases sintácticamente correctas pero

semánticamente sin sentido.” En realidad, el campo de la teoría de cuerdas se ha vuelto tan embrollado

matemáticamente que ya ni sus partidarios pueden comprenderlo completamente. Uno esperaría que entre los

rasgos de una teoría física bien formulada esté la claridad, además de la coherencia interna.

Por otro lado, la teoría de cuerdas no posee un principio abarcador o un grupo de simetría que permita un

formulación única y clara, como sucede con otras teorías fundamentales de la física. No hay leyes específicas

relacionadas con las cuerdas, y por tanto, no hay predicción alguna que realizar. Peor aún, los cálculos pueden

hacerse sobre una infinidad de espacios de Calabai-Yau (unos 10500 según algunas estimaciones) por lo cual la

teoría, si se formulase en forma clara, igual tendría un degeneración intrínseca o indeterminación que haría

imposible en principio ninguna predicción.

Se ha sugerido que la teoría de cuerdas es refutable ya que predice la supersimetría. Esto es falso, la teoría no

predice la supersimetría; la teoría necesita de la supersimetría para poder ser extendida a fermiones. Si se

descubre la existencia de la supersimetría, no sería una confirmación de la teoría de supercuerdas, ya que esta

podría aún ser falsa. Y si no se descubre, los cuerdistas siempre podrán argumentar que las partículas

supersimétricas tienen masas más allá del alcance de los aceleradores mas potentes en existencia… sin

importar cuán potentes son.

Además de las consideraciones anteriores, es importante destacar que la teoría de cuerdas no se relaciona con

el resto de la ciencia, como sucede con otras teorías bien establecidas de la física. Por ejemplo, en su límite de

baja curvatura la teoría de la relatividad general se reduce a la teoría de la gravitación de Newton, y a velocidades

bajas a su mecánica. La mecánica cuántica, en el límite de grandes números devuelve la mecánica clásica. La

mecánica estadística da lugar a la termodinámica. La teoría de cuerdas, en cambio, no puede recuperar al

Modelo Estándar ni explicar uno sólo de sus parámetros libres. Literalmente, es un teoría, o área de

investigación, completamente aislada del resto de la ciencia.

Otro problema serio es la llamada “dependencia del fondo” que presenta la teoría de cuerdas, algo

incompatible con su pretensión de ser un teoría del “todo”. Por “dependencia del fondo” se quiere significar que la

teoría se formula sobre un espaciotiempo dado, que se fija a priori y cuyas propiedades métricas no resultan de

resolver las ecuaciones de la propia teoría (como sucede en el caso de la relatividad general y otras teorías

relativistas de la gravitación). La teoría de cuerdas postula un espacio euclídeo de 4 dimensiones y sobre el

mismo los espacios compactificados de CalabiYau. Si uno se pregunta por qué esos espacios y no otros, la

respuesta es que sólo en ellos pueden ser realizados los cálculos perturbativos de las supercuerdas, lo que dista

de ser una explicación “fundamental” o incluso satisfactoria, ya que hay infinitas teorías posibles cuyos cálculos

se pueden realizar solamente sobre ciertos espacios multidimensionales. Eso no implica en forma alguna que

esos espacios existan realmente y no sean meras ficciones matemáticas.

La impotencia de la teoría de cuerdas para realizar predicciones y su completa inmunidad ante cualquier

experimento, junto con su complejidad artificiosa, y su divorcio del resto de la ciencia física, son las

características de un programa de investigación que ha degenerado en una pseudociencia.

La principal motivación para trabajar en la teoría de cuerdas como si fuera un candidato a teoría unificada está

solamente en la fe de sus seguidores. Esa fe es la que ha llevado a una situación única en la ciencia moderna,

que afecta seriamente la estructura y la credibilidad del sistema académicocientífico.

Crisis en la física teórica

En diciembre de 2014, dos de los más

importantes cosmólogos del mundo, George

Ellis y Joe Silk, publicaron en la revista

Nature un artículo titulado “Defend the

integrity of physics”. Se trataba de un artículo

valiente donde expresaban su preocupación

porque muchos físicos trabajando en el área

de la teoría de cuerdas están abogando por

un cambio de los criterios de evaluación de

las teorías científicas. En particular, están

sosteniendo que criterios como la capacidad de realizar predicciones sobre el mundo real o que una teoría deba

ser confrontada con los experimentos, deben ser abandonados y reemplazados por otros más laxos, basados en

consideraciones estéticas o de orden no empírico, como ser el consenso de una cierta comunidad. En una

época en que la cosmología, una disciplina usualmente considerada como especulativa, ha entrado en una etapa

de enorme precisión debido a la existencia de datos de alta calidad obtenidos por satélites y telescopios, no

sorprende que este clamor por la especulación sin control experimental sea visto como un retroceso y una

amenaza. Más aún si consideramos que la ciencia, desde hace bastante tiempo, es objeto de permanentes

ataques por parte de filósofos posmodernos, fundamentalistas religiosos y otros elementos radicalizados.

Los científicos que sostienen que sus trabajos no se deben evaluar por el hecho de que predigan o no cosas

contrastables sino por su belleza interna y por consenso dentro de la comunidad donde esos trabajos han sido

realizados, han tomado lo que en filosofía se llama una posición posmodernista: la ciencia es un discurso entre

otros muchos que forman el “texto social”. Para estos posmodernos, una teoría, considerada como discurso, es

válida si es aceptada por la comunidad que genera ese discurso. La sensación que deja esta posición es que

esa gente está cuidando su trabajo y no procurando una representación lo más verdadera posible de la

realidad[3]. De hecho, han abandonado el ideal de buscar la verdad, expresarse claramente y entender la

realidad, que ha caracterizado a la actitud científica desde los tiempos de filósofos presocráticos y el nacimiento

del pensamiento racional y crítico. Si lo que están produciendo no satisface los estándares de lo que, hasta hace

poco, se llamaba ciencia, entonces este grupo de personas hacen una gran presión por que se cambien los

estándares de evaluación en lugar de cambiar ellos y direccionarse hacia otro tema de investigación que pueda

permitir una salida al callejón en el cual se encuentran. Es una situación muy grave porque si esas tendencias

llegan a predominar pueden llevar a una enorme crisis al sistema científico, sobre todo en una época en la cual

otras áreas de la ciencia están creciendo mucho y con grandes aportes. Los avances recientes en

neurociencias, por ejemplo, son asombrosos. En los últimos veinte años toda la experimentación sobre el

cerebro ha revolucionado el conocimiento que tenemos acerca de cómo funcionan las capacidades cognitivas del

ser humano. Propagar a esas disciplinas jóvenes los criterios antiempíricos y antiexperimentales que

promueven algunos físicos de cuerdas puede generar una situación que detenga el crecimiento de esas

disciplinas que están en enérgico desarrollo. Algunos cuerdistas, en cierta forma, están tratando de exportar y

universalizar su fracaso, en vez de admitirlo.

La situación de la física teórica es difícil por múltiples causas. La causa sociológica reside en la organización

empresarial de estilo norteamericano del sistema científico. Esa organización funcionó para fabricar una bomba

atómica o para crear los aceleradores de partículas que llevaron a la gran explosión de la física de partículas a

fines de los años cincuenta, pero no sirvió para encontrar nueva física. Desde que terminó la segunda guerra

mundial no se ha descubierto esencialmente nueva física fundamental comparable a la hallada en la primera

mitad del siglo XX.

En el sistema científico norteamericano al investigador no le queda tiempo para dedicarse a los fundamentos de

sus teorías o a cuestiones de fondo: hay una enorme presión por publicar artículos que van a servir para ganar

subsidios que es lo que, en el fondo, hace valioso al investigador. ¿Por qué? Porque la universidad

norteamericana elige a los profesores que va a contratar de acuerdo a sus capacidades para conseguir

subsidios, dado que a ella le quedan los diezmos u overheads de los mismos, lo que les significa una importante

fuente de ingresos. Entonces, la universidad prioriza aquellos investigadores que publican mucho en áreas de

moda y que pueden conseguir, por tanto, subsidios jugosos. La academia se ha monetarizado, se ha

comercializado en detrimento de la búsqueda de la solución a los grandes problemas científicos. La gente ya no

se plantea problemas fundamentales, porque los grandes problemas requieren mucho tiempo y maduración, y

eso afecta los altos ritmos de publicación. El publish or perish[4] ha llegado a su reductio ad absurdum

produciendo un flujo permanente de artículos superfluos que en su gran mayoría jamás serán leídos o

comprendidos.

Todo esto ha llevado a que la originalidad tienda desaparecer, porque siempre es más confiable adoptar una

técnica comprobada, y volver a aplicarla, que lanzar o tratar de plantear de cero un nuevo problema. El mercado

académico presiona para que se asignen puestos académicos estables a los científicos que tienen capacidad de

obtener grandes subsidios y son reconocidos por sus pares. Estos científicos estarán luego en posición de elegir

a las nuevas personas que se incorporan al sistema, personas cuyos trabajos estarán en general en la línea de

quienes los seleccionan. Ocurre, entonces, una especie de reproducción de los temas: los discípulos se forman

a imagen y semejanza de los maestros y, después, los maestros deciden que ellos sean quienes los

reemplacen en las cátedras. El sistema académico “monotematiza” la investigación, por medio de un círculo

vicioso cuyo resultado es un investigador hiperespecializado y de poca versatilidad y originalidad. Esta situación

pasó en buena medida con el boom de publicaciones en teoría de cuerdas a fines de los años noventa en

Estados Unidos. El resultado es que hoy hay un montón de físicos ocupando muchas cátedras muy importantes

en las mejores universidades y cuya especialización es algo que no sirve básicamente para nada ni hay

esperanzas de que en algún momento sirva. Esto lleva a la crisis actual de la física: se trata de gente sin

formación como para dedicarse a otra cosa, y por tanto presiona para que las condiciones externas se adapten a

lo que pueden hacer.

Ante una situación como la de la teoría de cuerdas, con una degeneración de 10500, los nuevos paladines de la

teoría en vez de decir “bueno, esto es un callejón sin salida, nunca voy a poder predecir nada”, lo que dicen es:

“para cada una de estas representaciones topológicas de la teoría de cuerdas hay un universo donde la teoría es

válida”. Eso los lleva a postular algo increíble: infinitos universos. En lugar de tratar de estudiar el universo

observable lo que hacen, para “solucionar” el problema de la degeneración, es postular infinitos universos. Es el

paroxismo de la inflación ontológica. Un camino metodológico que es opuesto a lo que, tradicionalmente, ha

llevado a los grandes descubrimientos de la ciencia. Cuando una teoría no es compatible con la realidad se

cambia la teoría, no se modifica la realidad agregando infinitos universos.

Algunos cosmólogos están aterrorizados de que, en breve, proliferen los trabajos sobre universos múltiples y su

disciplina vuelva a la vieja especulación sin asidero. Por eso Ellis y Silk publicaron ese artículo valiente para

llamar la atención de la comunidad científica y proponer una reunión en la cual también participen filósofos, con

el fin de mostrar que hacen falta estándares estrictos a la hora de evaluar las teorías científicas.

El problema de discutir el problema con filósofos es que muchos de ellos no están de acuerdo con usar criterios

estrictos de evaluación de teorías. La filosofía académica en el mundo anglosajón ha sufrido un proceso similar

al de la física teórica después de los grandes desarrollos en lógica de la década del treinta y del cuarenta del

siglo pasado, cuando se estableció la semántica formal.

A partir de los años cincuenta, los lógicos

de orientación filosófica se dedicaron, más

que nada, a fabricar lógicas alternativas. La

mayor parte de las aplicaciones de la lógica

están en la lógica del primer orden, que es

lo que se llama la lógica de predicados, y en

algunos aspectos de la lógica de segundo

orden. Hay muchas otras lógicas, infinitas

lógicas posibles, pero en general no tienen

aplicación a la realidad. Una de esas lógicas

se llama lógica modal o lógica de la

posibilidad, que siempre se ha considerado

como un mero juego formal que no tiene

aplicación en ciencia. El filósofo

estadounidense Saul Kripke postuló que la

lógica modal podía resolver su problema

fundamental, que es cómo establecer el

valor de verdad de sus enunciados, postulando infinitos mundos: un enunciado modal es verdadero si y sólo si

hay un mundo en el cual ese enunciado es verdadero. Un montón de lógicos y filósofos analíticos se dedicaron a

reformular la lógica modal en términos de la pluralidad de los mundos o de los infinitos universos. Esto concuerda

con la postura de algunos físicos cuerdistas radicales y sus “multiuniversos”. Estos supuestos universos no

interaccionan entre sí y están totalmente desconectados unos de otros. Jamás se podrá, siquiera en principio,

planear un experimento que permita establecer la realidad de esos otros universos. Se presenta así una situación

peculiar, y potencialmente muy peligrosa: tanto lógicos y filósofos que están sin problemas serios de los que

ocuparse, como físicos teóricos que se hayan atrapados en el callejón de las cuerdas, de repente se encuentran

que tienen intereses comunes y comienzan a apoyarse mutuamente. Esto termina en científicos como Hawking,

que hablan de la muerte de la filosofía, refiriéndose a la filosofía tradicional, y filósofos que dicen “bueno, hay que

basar la filosofía en las modernas teorías de la física” haciendo referencia a la teoría de supercuerdas y a la teoría

del multiuniverso o “multiverso”. Es un movimiento peligroso: los investigadores se apartan de la realidad y de los

problemas reales y pasan a considerar una actividad científica legítima algo que sólo es un discurso, un

monólogo posmodernista. Un relato. La realidad se genera en la oficina del físico.

Este movimiento ha tenido otra consecuencia perjudicial: la aparición de científicos mediáticos y gurúes de la

ciencia. Lo opuesto a la imagen tradicional del científico, que se cuida de hacer observaciones extravagantes y

es un referente para detener la charlatanería.

Muchos cuerdistas consideran a Ed Witten una especie de gurú. Su sola opinión, expresada en una conferencia,

puede hacer que cientos de científicos jóvenes se pongan a trabajar en una dirección sin cuestionarse las

razones. Otros científicos, más preocupados por su popularidad más que por la ciencia, se la pasan haciendo

profecías sobre toda clase de temas, desde el fin de la filosofía o de la física hasta el fin del mundo. Es el triste

caso de Hawking, que en los últimos años parece dedicado solamente a cultivar su popularidad personal entre el

gran público por medio de las más disparatadas aseveraciones. Todo esto crea una muy pobre imagen de la

ciencia y su contribución a la cultura, en particular si lo comparamos a la situación cuando las figuras de

referencia eran Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, y otros de similar envergadura y conciencia cívica y

social.

Reconstrucción de la física

Los físicos de cuerdas suelen defenderse diciendo que la llamada

correspondencia AdS/CFT (por “antide Siter/ Conformal Field Theory”),

propuesta por Juan Maldacena en 1997, permite hacer cálculos de

gran utilidad en teoría de materia condensada y física nuclear. Eso es

cierto, pero al aplicar esa correspondencia lo que hacen es aplicar un

método de cálculo que nada tiene que ver con supercuerdas ni teorías

unificadas. Difícilmente la mencionada conjetura permita nunca

realizar una predicción concreta para el universo real en el marco de la

teoría de cuerdas. La correspondencia es entre la matemática que se

realiza en un espacio de Sitter de 5 dimensiones y un espacio de

dimensión inferior de la teoría de campos conforme con cuatro

supersimetrías (esta última es una teoría que sólo admite la existencia de partículas sin masa, esto es,

bosones). Ni nuestro universo tiene una geometría tipo “antide Sitter” ni está poblado únicamente por bosones.

De allí que la correspondencia no se pueda aplicar al mundo real, aunque puede ser útil en otros campos, como

mero formalismo matemático, reinterpretando el significado de los diferentes términos implicados fuera del marco

de la teoría de supercuerdas. Los físicos de cuerdas más realistas están utilizando sus conocimientos de esta

correspondencia para pasarse a campos de investigación donde pueden aplicar los métodos de cálculo tan

duramente aprendidos con resultados de algún provecho, como ser en teoría de materia condensada y

superconductores.

Una solución de fondo a la crisis de la física actual requiere un cambio en la formación de los físicos. Ese

cambio debe implicar, entre otras cosas, una cierta conciencia filosófica de los fundamentos e implicaciones de

la investigación científica. Pienso que la filosofía necesita de la ciencia y la ciencia necesita de la filosofía. Creo

que la filosofía que tiene chances de hacer aportes reales a la sociedad y a la cultura es lo que se llama filosofía

científica. Esta es una filosofía informada por la ciencia, por la buena ciencia y, que a su vez, le puede proveer a

la ciencia del marco más general en el cual se desarrollen las teorías científicas y ayudar a que esas teorías no

se desbanden, poniendo criterios estrictos de evaluación, de peso de la evidencia, y de interpretación semántica.

Creo que hay una relación simbiótica, o mejor dicho, que debería haber una relación simbiótica entre filosofía

científica y ciencia. La filosofía científica se ocupa de problemas bien concretos, problemas como qué es una ley

científica, qué es un evento, qué es una cosa, qué es una teoría, qué es un modelo, qué diferencia hay entre

teoría y modelo, qué es el espacio, qué es el tiempo, qué es el espaciotiempo, cuáles son los constituyentes

últimos de las cosas, qué son los infinitos –¿existen en la realidad o son meras construcciones matemáticas?–

y mucho más.

Los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero difícilmente han analizado los aspectos más profundos de la

teoría matemática del infinito y sus implicaciones filosóficas. Un físico bien informado de esos tópicos va a hacer

mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia. Por otro lado, un filósofo que no conozca el

estado de la ciencia actual cuando hable del espacio y del tiempo va a decir disparates; debería conocer, por

ejemplo, relatividad general. O un filósofo que se ocupe del problema del libre albedrío, si no conoce los avances

actuales de la neurociencia simplemente va a hacer especulaciones. La relación es simbiótica. ¿Cómo se trata

eso, a nivel universitario?, ¿cómo se implementa a nivel formativo de los estudiantes?

En mi opinión debería haber, básicamente, para todas las carreras de ciencia, una materia de ciencias formales,

como lógica y semántica, que complementen la formación matemática para que el futuro graduado sepa utilizar e

interpretar lenguajes formales. Una única materia de filosofía científica, que explique qué entendemos por una

ley, si hay leyes de leyes, si puede haber propiedades de propiedades, qué es un cambio, qué es el azar, qué

es una propensión, qué es una probabilidad, o sea, cosas que permanentemente el científico usa pero que

raramente o jamás se plantea qué son, cómo se definen, qué rol juegan dentro de todo el esquema del

conocimiento que él está tratando de abordar. Además, debería haber una materia de filosofía científica que

incluya ontología y epistemología. La ontología es el estudio de las ideas más generales acerca de lo que hay,

básicamente el estudio de cosas, cambios, propiedades, leyes, espacio y tiempo. La epistemología es el

estudio del conocimiento: qué es aprender, qué es una teoría, qué es una representación de la realidad, qué es

un modelo, cuál es la diferencia entre ciencia y pseudociencia –tema muy importante, de gran relevancia cultural

y social–, qué es la tecnología, en qué se diferencia la ciencia de la tecnología. Finalmente, la materia debería

incluir ética. Yo creo que habría que enseñar ética en una materia de filosofía científica: ética científica, o sea,

ética basada en el estudio del comportamiento humano, en tratar de determinar por qué los seres humanos se

comportan de una manera o de otra y cuáles son las pautas, las normas, la moral, que caminos son

convenientes para alcanzar ciertos objetivos.

Yo creo que uno de los grandes defectos de la formación de los científicos actuales es que deja de lado los

aspectos éticos y cada vez asistimos a más casos de plagio, fraude, publicaciones refritadas varias veces,

conferencias que son robadas y montones de cosas más, como ese anhelo por la fama que aqueja a muchos

científicos. Se podría ayudar a combatir esas tendencias nocivas enseñando un poco de ética a nivel universitario

a los estudiantes de ciencias. Todos los grandes sistemas de pensamiento de la antigüedad, como por ejemplo

los del periodo helenístico de Grecia y el propio sistema aristotélico, siempre empezaban con lo que llamaban

una gramática, que es lo que hoy llamaríamos una semántica, el conocimiento del lenguaje que usamos para

describir la realidad, después seguían con una física y luego con una episteme, una teoría del conocimiento, para

terminar siempre con una ética. El final siempre resultaba ser una ética. Y eso nosotros lo hemos perdido; ahora

la ética no nos importa nada y yo creo que es lo que más tendría que importarnos porque es, en el fondo, lo que

codifica cómo nos vamos a comportar. Eso es algo que incide directamente en todas nuestras actividades y en

nuestra vida: la supervivencia de toda nuestra civilización, acaso, dependa de nuestra capacidad para

comportarnos éticamente.

Lecturas sugeridas

Bunge, M., 2001, Philosophy in Crisis: The Need for Reconstruction, Amherst: Prometheus Books

Ellis, G., & Silk, J. 2014, Defend the integrity of physics, Nature 516, 321-323

Baggot, J. 2013, Farewell to Reality: How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth, London:

Pegasus

Smolin, L. 2006, The Trouble with Physics, NY: Mariner Books

Unzicker, A. 2013, Bankrupting Physics: How Today’s Top Scientists are Gambling Away Their Credibility, NY:

Palgrave Macmillan

Woit, Peter 2006, Not Even Wrong, NY: Basic Books

Referencias

[1] “¿Está a la vista el fin de la física teórica?”.

[2] A lo largo de este texto me referiré ocasionalmente a este conjunto de conjeturas como “teoría”, lo cual debe

considerarse, estrictamente, un abuso de lenguaje. La expresión, infelizmente, está tan extendida que facilita la

comprensión del texto y ese es el motivo por el cual la he adoptado.

[3] Algo que en general no mencionan los defensores de esta posición es que pretenden que sus sueldos sigan

siendo pagados por una comunidad mayor en la cual está insertos, comunidad que no entiende una palabra o

ecuación de lo que hacen.

[4] “Publica o perece”.

YAPA:

Mario Bunge presenta a Gustavo Romero en la conferencia “Einstein y la metafísica del tiempo” (Seminario

de Filosofía de la Ciencia, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Buenos Aires, 30 de Septiembre

de 2015)

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Espacios de Calabi-Yau en cada punto del espacio-tiemponormal.

George Ellis

Saul Kripke

Juan Maldacena

LA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDASLA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDAS13 octubre, 2015

¿Cuánto tiene de ciencia la teoría de las cuerdas? Para Gustavo Esteban Romero, este es un debate que está

ahogando la investigación en física teórica. El ensayo que publicamos, originalmente titulado Con la cuerda al

cuello: crisis y reconstrucción de la física teórica, es parte de su obra, pendiente de publicación, “La

naturaleza del tiempo”.

El 29 de abril de 1980, el famoso físico británico Stephen Hawking fue nombrado profesor Lucasiano de

Matemáticas en Cambridge. Era la misma cátedra que en su tiempo ostentó Isaac Newton, la más prestigiosa

de Gran Bretaña. En esa ocasión, Hawking pronunció una conferencia titulada: “Is the end in sight for theoretical

physics?”[1] Hawking profetizó (práctica a la que es muy adepto) que en veinte años la física teórica

probablemente habría alcanzado todos sus objetivos, y que para el nuevo milenio existiría una teoría unificada de

todas las interacciones, una “teoría del todo”. Su candidato para tal teoría era una variante con 8 supersimetrías

diferentes de la llamada teoría de la supergravedad.

Hoy ya nadie recuerda las teorías multisupersiméticas de la

supergravedad, ni importa ya mucho que significa semejante

expresión. Todo eso ha sido olvidado y archivado, reducido a la

categoría de disparate. Poco después de la conferencia de

Hawking, en 1984, la teoría de cuerdas comenzó ubicarse en el

centro de atención de los físicos teóricos de altas energías, y allí

ha permanecido por ya 36 años. Sin embargo, en un sentido muy

diferente del que Hawking tenía en mente, su profecía parece

haberse cumplido en cierto grado: la física teórica de altas

energías, que había dominado el avance del conocimiento del

universo en el medio siglo anterior, parece estar inmersa en una

crisis interminable, de completa esterilidad, que ha llevado a que

no haya habido ninguna predicción nueva realmente significativa en

ese campo en más de un cuarto de siglo. Esta es una situación

única en la historia de la física, que es un campo de investigación altamente dinámico y en rápido progreso. El

proceso actual ha venido acompañado de un degradación del sistema académico que amenaza la evolución de

toda la física, acarreando una crisis de incalculables consecuencias. En las páginas que siguen, describiré como

se llegó a esta situación, los peligros que conlleva, y daré mi visión sobre cómo es posible superarla.

La teoría de cuerdas

Lo primero que hay que saber sobre la teoría de cuerdas es que no se trata de una teoría en el sentido usual,

sino más bien de un conjunto de suposiciones y métodos de cálculo basados en ellas[2]. La “teoría” de cuerdas

no tiene ecuaciones fundamentales que determinen la evolución dinámica de los objetos a los que se refieren las

suposiciones y conjeturas. Tampoco tiene la unidad conceptual que confiere la identificación de un grupo de

simetrías subyacente al marco teórico. Los objetos o referentes de la teoría de cuerdas se supone que son

entidades básicas, los “constituyentes últimos” de todos los existentes, que geométricamente pueden

describirse como cuerdas unidimensionales que pueden ser abiertas (con dos extremos) o cerradas (formando

una especie de lazo). En la Figura 1 vemos dos ejemplos de la forma que pueden adquirir estas cuerdas.

Dos representaciones gráficas de cuerdas; una

abierta y la otra cerrada.

Una característica de estas cuerdas es que pueden

vibrar. Como toda cuerda, sólo admiten modos discretos

de vibración. Esto da lugar a un espectro de energía

interna (asociada a la vibración de las cuerdas) que se

identifica con la masa de las partículas elementales. Así,

según la teoría de cuerdas, lo que se conoce como

partículas en el llamado Modelo Estándar de la física, en realidad serían pequeñas cuerdas vibrantes. De acuerdo

a cómo vibran se obtendrían las diferentes partículas. Estas ideas fueron propuestas a fines de los años sesenta

y se aplicaron a principios de la década del setenta al estudio de las interacciones nucleares. Más tarde, debido

a muchos problemas técnicos que se fueron presentando, la teoría fue desplazada por la llamada cromodinámica

cuántica (QCD, por Quantum ChromoDynamics) y cayó en el olvido.

Durante la segunda mitad de los setenta, el físico John Schwarz y algunos colegas continuaron estudiando las

cuerdas. La teoría original se aplicaba sólo a partículas llamadas bosones, que tienen espín entero. Los bosones

son lo que se llama “cuantos de interacción”. En el Modelo Estándar a estos “cuantos” se los interpreta como las

perturbaciones de los campos de interacción. El bosón del campo electromagnético, por ejemplo, es el fotón.

Otros campos, como el débil y el nuclear, tienen sus propios bosones. Schwarz y otros se percataron de que si

querían que la teoría de cuerdas pudiese describir a otras partículas, los llamados fermiones, debían incluir una

nueva simetría en la teoría. Esta simetría, que no existe en el Modelo Estándar, es llamada “supersimetría”.

Implica que, a grandes energías, los bosones se pueden convertir en fermiones, y viceversa. Sin embargo, el

cumplimiento de la supersimetría exige que existan partículas llamadas “compañeros supersimétricos” de las

partículas conocidas, a fin de que no se violen leyes de conservación bien establecidas. El Modelo Estándar

admite la existencia de 17 partículas (ver Figura 2) por lo que la supersimetría exige que haya 17 partículas

supersimétricas no descubiertas. Se suele argumentar que esas partículas son todas tan masivas que aún no

han podido ser creadas en acelerados como el Large Hadron Collider (LHC ) del CERN. El esquema teórico de

las cuerdas, con sus extensiones supersimétricas, pasó a llamarse “teoría de supercuerdas”, aunque, como su

predecesora, no es una teoría bien formulada y completa.

Las 17 partículas del Modelo Estándar: 6 hadrones

(llamados quarks), 6 leptones, 4 bosones de

interacción (llamados también bosones de Gauge) y la

partícula de Higgs (bosón).

En 1983 el físico norteamericano Edward Witten

comenzó a mostrar interés por la teoría de cuerdas.

Witten, nacido en 1951, era ya en esa época uno de los

físicos teóricos más famosos del mundo. Hijo del también

físico Louis Witten, Edward se graduó en historia en

Bradeis, y luego se mudó a Princeton para realizar una

tesis en física bajo la supervisión de David Gross, un reputado físico de partículas. Ya durante su trabajo

doctoral Witten comenzó a adquirir la fama de genio, particularmente versado en matemáticas. Luego de

doctorarse hizo una estadía postdoctoral en Harvard y al terminar fue contratado como profesor por Princeton,

algo totalmente inusual para alguien de su edad. Ha permanecido en Princeton (al poco tiempo se desplazó al

Instituto de Estudios Avanzados) desde entonces. La influencia de Witten en la comunidad de físicos de altas

energías es enorme. Por eso, cuando presentó su visión de la teoría de supercuerdas en una conferencia durante

1984, y consideró públicamente que el campo era muy promisorio, inmediatamente muchos comenzaron a

trabajar en el tema. En 1983 se habían publicado sólo 17 trabajos científicos sobre supercuerdas. Sólo en 1986

aparecieron 639. En 1990, la teoría de supercuerdas dominaba completamente la atención de la mayoría de los

físicos teóricos.

Para entonces era claro que a fin de poder caracterizar las muchas propiedades de las partículas elementales,

era necesario incrementar el numero de dimensiones en que pueden vibrar las supercuerdas de las 4 (tres

espaciales y una temporal) usuales, a 10. Las otras 6 dimensiones, al no ser observables, se suponen

“compactificadas”. La compactificación es una idea propuesta en los años 1920 por el físico sueco Oskar Klein.

Consiste en suponer que una dimensión está doblada sobre sí misma con un radio de curvatura tan pequeño que

es completamente indetectable a escala humana. Por ejemplo, un hilo puede parecer de 1 dimensión a un ser

humano, pero a una hormiga, que puede moverse a su alrededor, le parecerá una superficie de 2 dimensiones. La

dimensión que sólo puede experimentar la hormiga es la dimensión compactificada. La teoría de supercuerdas

requiere de 6 de estas dimensiones minúsculas y cerradas sobre si mismas.

Otro problema de la teoría de supercuerdas era que sus cálculos producían “infinitos” a menos que las curvaturas

de las dimensiones extra satisficieran ciertas condiciones. Existen ciertos espacios topológicos llamados

espacios de Calabi-Yau, donde en 6 dimensiones esas condiciones son satisfechas (ver Figura 3). Así, pues, la

teoría de supercuerdas pasó a formularse sobre espacios de CalabiYau, de 6 dimensiones compactas,

apoyados en cada punto del espacio-tiempo de Minkowski, que es el espacio y tiempo en que se formula la

teoría de la relatividad especial. Al principio, apenas unas pocas variedades de espacios de CalabiYau eran

conocidos, pero pronto se volvió evidente que su número es inmenso, y acaso infinito. Cualquier cálculo de

supercuerdas realizado en un espacio de CalabiYau diferente, lleva a diferentes resultados. Así, pues, no es

posible formular predicción alguna con la teoría, ya que no es posible determinar qué espacio de CalabiYau

corresponde al universo real, si es que alguno lo hace.

A principios de los años 1990 ya había cinco versiones diferentes de la teoría de supercuerdas, o, quizás es

mejor decir, cinco conjuntos diferentes de conjeturas sobre supercuerdas. Esta proliferación de teorías y la

ausencia absoluta de predicciones hizo que la actividad en el campo de las supercuerdas empezase a

desacelerar. Entonces, en 1995, Witten intervino nuevamente. En una conferencia celebrada en la Universidad de

Southern California, presentó un conjunto de ideas que motivaron nuevamente a los físicos teóricos. En primer

lugar sugirió que las cinco teorías diferentes podrían ser casos límite de una teoría aún mayor, a la que llamó

teoría M. No especificó que significa la “M”. Algunos sugieren que es “M” por “Magia”. Otros que es la W de

Witten invertida. Como sea, esa supuesta teoría explicaría y resolvería los problemas de las incompletas teorías

de supercuerdas. Witten propuso además que en vez de cuerdas unidimensionales, se debería trabajar con

membranas de 2 dimensiones, que también pueden vibrar, aunque de más modos que las simples cuerdas.

Llamó a estos objetos “branes”, o “branas” en castellano, abreviación de “membranes” (“membranas”).

Finalmente, propuso agregar una dimensión más a las ya conjeturadas. Los campos usuales, excepto la

gravedad, no podrían moverse por esta dimensión, y estarían confinados en las 4 usuales (más las 6

compactificadas). El esquema resultante es de tal complejidad que ha tenido ocupados a los físicos de

partículas hasta hoy. En estos 35 años, sin embargo, ninguna predicción, absolutamente ninguna, ha resultado

de todas estas conjeturas.

Espacio de Calabi-Yau. Es un espacio de 6

dimensiones. Aquí se muestra la proyección sobre 3

dimensiones. En cada punto del espacio-tiempo

normal, la teoría de supercuerdas supone existe un

espacio de Calabi-Yau compactificado.

¿Es la teoría de cuerdas una teoría científica?

Para empezar, la “teoría de cuerdas” no es una teoría, ni

fundamental (como la relatividad general) ni

fenomenológica (como el Modelo Estándar). Nadie sabe

cuáles son las ecuaciones básicas que rigen la dinámica de los objetos postulados, ni nadie ha sabido jamás

realizar una predicción experimental contrastable basándose en los supuestos y conjeturas “cuerdistas”. El

formalismo de los cálculos de las interacciones entre supercuerdas es tan complejo, que incluso entre

especialistas es difícil evaluar si los cálculos son correctos o no. Hace algunos años, dos hermanos franceses,

Igor y Grichka Bogdanov, publicaron en total seis artículos en revistas con sistema de arbitraje por pares de

física y matemáticas. Entre las revistas se encontraban Annals of Physics y Classical and

Quantum Gravity. Estos artículos usaban jerga de

diferentes campos de la física teórica incluida la teoría

de cuerdas. Tiempo después de las publicaciones y de

que los hermanos obtuvieran doctorados en la

Universidad de Borgoña, Francia, se estableció que

los artículos carecían de sentido. No se trataba de

un caso como el llamado affair Sokal, donde la

publicación de un texto ininteligible fue realizada para

mostrar la permeabilidad del sistema académico al

mero disparate, sino engaños deliberados para obtener

beneficios gracias a la mencionada permeabilidad. Lo

notable del caso es que tantos árbitros no se dieran

cuenta del engaño. Incluso mucho tiempo después de

las publicaciones había serios problemas en determinar

si el contenido era disparatado o no. Lo que quedó

expuesto con este incidente es que muchos físicos no entienden lo que están haciendo, y consideran normal no

entender nada de un artículo… en su propia área de especialidad. “El trabajo de los Bogdanov resulta

significativamente más incoherente que cualquier otra cosa publicada. Pero el creciente bajo nivel de

coherencia en todo el campo les permitió pensar que habían hecho algo sensato y publicarlo”, escribió

Peter Woit, físico de Columbia. Por su parte, Jacques Distler, de la Universidad de Texas en Austin, escribió:

“Los artículos de los Bogdanov consisten en jerga técnica de varios campos de la física matemática, la

teoría de cuerdas y la gravedad cuántica dispuesta en frases sintácticamente correctas pero

semánticamente sin sentido.” En realidad, el campo de la teoría de cuerdas se ha vuelto tan embrollado

matemáticamente que ya ni sus partidarios pueden comprenderlo completamente. Uno esperaría que entre los

rasgos de una teoría física bien formulada esté la claridad, además de la coherencia interna.

Por otro lado, la teoría de cuerdas no posee un principio abarcador o un grupo de simetría que permita un

formulación única y clara, como sucede con otras teorías fundamentales de la física. No hay leyes específicas

relacionadas con las cuerdas, y por tanto, no hay predicción alguna que realizar. Peor aún, los cálculos pueden

hacerse sobre una infinidad de espacios de Calabai-Yau (unos 10500 según algunas estimaciones) por lo cual la

teoría, si se formulase en forma clara, igual tendría un degeneración intrínseca o indeterminación que haría

imposible en principio ninguna predicción.

Se ha sugerido que la teoría de cuerdas es refutable ya que predice la supersimetría. Esto es falso, la teoría no

predice la supersimetría; la teoría necesita de la supersimetría para poder ser extendida a fermiones. Si se

descubre la existencia de la supersimetría, no sería una confirmación de la teoría de supercuerdas, ya que esta

podría aún ser falsa. Y si no se descubre, los cuerdistas siempre podrán argumentar que las partículas

supersimétricas tienen masas más allá del alcance de los aceleradores mas potentes en existencia… sin

importar cuán potentes son.

Además de las consideraciones anteriores, es importante destacar que la teoría de cuerdas no se relaciona con

el resto de la ciencia, como sucede con otras teorías bien establecidas de la física. Por ejemplo, en su límite de

baja curvatura la teoría de la relatividad general se reduce a la teoría de la gravitación de Newton, y a velocidades

bajas a su mecánica. La mecánica cuántica, en el límite de grandes números devuelve la mecánica clásica. La

mecánica estadística da lugar a la termodinámica. La teoría de cuerdas, en cambio, no puede recuperar al

Modelo Estándar ni explicar uno sólo de sus parámetros libres. Literalmente, es un teoría, o área de

investigación, completamente aislada del resto de la ciencia.

Otro problema serio es la llamada “dependencia del fondo” que presenta la teoría de cuerdas, algo

incompatible con su pretensión de ser un teoría del “todo”. Por “dependencia del fondo” se quiere significar que la

teoría se formula sobre un espaciotiempo dado, que se fija a priori y cuyas propiedades métricas no resultan de

resolver las ecuaciones de la propia teoría (como sucede en el caso de la relatividad general y otras teorías

relativistas de la gravitación). La teoría de cuerdas postula un espacio euclídeo de 4 dimensiones y sobre el

mismo los espacios compactificados de CalabiYau. Si uno se pregunta por qué esos espacios y no otros, la

respuesta es que sólo en ellos pueden ser realizados los cálculos perturbativos de las supercuerdas, lo que dista

de ser una explicación “fundamental” o incluso satisfactoria, ya que hay infinitas teorías posibles cuyos cálculos

se pueden realizar solamente sobre ciertos espacios multidimensionales. Eso no implica en forma alguna que

esos espacios existan realmente y no sean meras ficciones matemáticas.

La impotencia de la teoría de cuerdas para realizar predicciones y su completa inmunidad ante cualquier

experimento, junto con su complejidad artificiosa, y su divorcio del resto de la ciencia física, son las

características de un programa de investigación que ha degenerado en una pseudociencia.

La principal motivación para trabajar en la teoría de cuerdas como si fuera un candidato a teoría unificada está

solamente en la fe de sus seguidores. Esa fe es la que ha llevado a una situación única en la ciencia moderna,

que afecta seriamente la estructura y la credibilidad del sistema académicocientífico.

Crisis en la física teórica

En diciembre de 2014, dos de los más

importantes cosmólogos del mundo, George

Ellis y Joe Silk, publicaron en la revista

Nature un artículo titulado “Defend the

integrity of physics”. Se trataba de un artículo

valiente donde expresaban su preocupación

porque muchos físicos trabajando en el área

de la teoría de cuerdas están abogando por

un cambio de los criterios de evaluación de

las teorías científicas. En particular, están

sosteniendo que criterios como la capacidad de realizar predicciones sobre el mundo real o que una teoría deba

ser confrontada con los experimentos, deben ser abandonados y reemplazados por otros más laxos, basados en

consideraciones estéticas o de orden no empírico, como ser el consenso de una cierta comunidad. En una

época en que la cosmología, una disciplina usualmente considerada como especulativa, ha entrado en una etapa

de enorme precisión debido a la existencia de datos de alta calidad obtenidos por satélites y telescopios, no

sorprende que este clamor por la especulación sin control experimental sea visto como un retroceso y una

amenaza. Más aún si consideramos que la ciencia, desde hace bastante tiempo, es objeto de permanentes

ataques por parte de filósofos posmodernos, fundamentalistas religiosos y otros elementos radicalizados.

Los científicos que sostienen que sus trabajos no se deben evaluar por el hecho de que predigan o no cosas

contrastables sino por su belleza interna y por consenso dentro de la comunidad donde esos trabajos han sido

realizados, han tomado lo que en filosofía se llama una posición posmodernista: la ciencia es un discurso entre

otros muchos que forman el “texto social”. Para estos posmodernos, una teoría, considerada como discurso, es

válida si es aceptada por la comunidad que genera ese discurso. La sensación que deja esta posición es que

esa gente está cuidando su trabajo y no procurando una representación lo más verdadera posible de la

realidad[3]. De hecho, han abandonado el ideal de buscar la verdad, expresarse claramente y entender la

realidad, que ha caracterizado a la actitud científica desde los tiempos de filósofos presocráticos y el nacimiento

del pensamiento racional y crítico. Si lo que están produciendo no satisface los estándares de lo que, hasta hace

poco, se llamaba ciencia, entonces este grupo de personas hacen una gran presión por que se cambien los

estándares de evaluación en lugar de cambiar ellos y direccionarse hacia otro tema de investigación que pueda

permitir una salida al callejón en el cual se encuentran. Es una situación muy grave porque si esas tendencias

llegan a predominar pueden llevar a una enorme crisis al sistema científico, sobre todo en una época en la cual

otras áreas de la ciencia están creciendo mucho y con grandes aportes. Los avances recientes en

neurociencias, por ejemplo, son asombrosos. En los últimos veinte años toda la experimentación sobre el

cerebro ha revolucionado el conocimiento que tenemos acerca de cómo funcionan las capacidades cognitivas del

ser humano. Propagar a esas disciplinas jóvenes los criterios antiempíricos y antiexperimentales que

promueven algunos físicos de cuerdas puede generar una situación que detenga el crecimiento de esas

disciplinas que están en enérgico desarrollo. Algunos cuerdistas, en cierta forma, están tratando de exportar y

universalizar su fracaso, en vez de admitirlo.

La situación de la física teórica es difícil por múltiples causas. La causa sociológica reside en la organización

empresarial de estilo norteamericano del sistema científico. Esa organización funcionó para fabricar una bomba

atómica o para crear los aceleradores de partículas que llevaron a la gran explosión de la física de partículas a

fines de los años cincuenta, pero no sirvió para encontrar nueva física. Desde que terminó la segunda guerra

mundial no se ha descubierto esencialmente nueva física fundamental comparable a la hallada en la primera

mitad del siglo XX.

En el sistema científico norteamericano al investigador no le queda tiempo para dedicarse a los fundamentos de

sus teorías o a cuestiones de fondo: hay una enorme presión por publicar artículos que van a servir para ganar

subsidios que es lo que, en el fondo, hace valioso al investigador. ¿Por qué? Porque la universidad

norteamericana elige a los profesores que va a contratar de acuerdo a sus capacidades para conseguir

subsidios, dado que a ella le quedan los diezmos u overheads de los mismos, lo que les significa una importante

fuente de ingresos. Entonces, la universidad prioriza aquellos investigadores que publican mucho en áreas de

moda y que pueden conseguir, por tanto, subsidios jugosos. La academia se ha monetarizado, se ha

comercializado en detrimento de la búsqueda de la solución a los grandes problemas científicos. La gente ya no

se plantea problemas fundamentales, porque los grandes problemas requieren mucho tiempo y maduración, y

eso afecta los altos ritmos de publicación. El publish or perish[4] ha llegado a su reductio ad absurdum

produciendo un flujo permanente de artículos superfluos que en su gran mayoría jamás serán leídos o

comprendidos.

Todo esto ha llevado a que la originalidad tienda desaparecer, porque siempre es más confiable adoptar una

técnica comprobada, y volver a aplicarla, que lanzar o tratar de plantear de cero un nuevo problema. El mercado

académico presiona para que se asignen puestos académicos estables a los científicos que tienen capacidad de

obtener grandes subsidios y son reconocidos por sus pares. Estos científicos estarán luego en posición de elegir

a las nuevas personas que se incorporan al sistema, personas cuyos trabajos estarán en general en la línea de

quienes los seleccionan. Ocurre, entonces, una especie de reproducción de los temas: los discípulos se forman

a imagen y semejanza de los maestros y, después, los maestros deciden que ellos sean quienes los

reemplacen en las cátedras. El sistema académico “monotematiza” la investigación, por medio de un círculo

vicioso cuyo resultado es un investigador hiperespecializado y de poca versatilidad y originalidad. Esta situación

pasó en buena medida con el boom de publicaciones en teoría de cuerdas a fines de los años noventa en

Estados Unidos. El resultado es que hoy hay un montón de físicos ocupando muchas cátedras muy importantes

en las mejores universidades y cuya especialización es algo que no sirve básicamente para nada ni hay

esperanzas de que en algún momento sirva. Esto lleva a la crisis actual de la física: se trata de gente sin

formación como para dedicarse a otra cosa, y por tanto presiona para que las condiciones externas se adapten a

lo que pueden hacer.

Ante una situación como la de la teoría de cuerdas, con una degeneración de 10500, los nuevos paladines de la

teoría en vez de decir “bueno, esto es un callejón sin salida, nunca voy a poder predecir nada”, lo que dicen es:

“para cada una de estas representaciones topológicas de la teoría de cuerdas hay un universo donde la teoría es

válida”. Eso los lleva a postular algo increíble: infinitos universos. En lugar de tratar de estudiar el universo

observable lo que hacen, para “solucionar” el problema de la degeneración, es postular infinitos universos. Es el

paroxismo de la inflación ontológica. Un camino metodológico que es opuesto a lo que, tradicionalmente, ha

llevado a los grandes descubrimientos de la ciencia. Cuando una teoría no es compatible con la realidad se

cambia la teoría, no se modifica la realidad agregando infinitos universos.

Algunos cosmólogos están aterrorizados de que, en breve, proliferen los trabajos sobre universos múltiples y su

disciplina vuelva a la vieja especulación sin asidero. Por eso Ellis y Silk publicaron ese artículo valiente para

llamar la atención de la comunidad científica y proponer una reunión en la cual también participen filósofos, con

el fin de mostrar que hacen falta estándares estrictos a la hora de evaluar las teorías científicas.

El problema de discutir el problema con filósofos es que muchos de ellos no están de acuerdo con usar criterios

estrictos de evaluación de teorías. La filosofía académica en el mundo anglosajón ha sufrido un proceso similar

al de la física teórica después de los grandes desarrollos en lógica de la década del treinta y del cuarenta del

siglo pasado, cuando se estableció la semántica formal.

A partir de los años cincuenta, los lógicos

de orientación filosófica se dedicaron, más

que nada, a fabricar lógicas alternativas. La

mayor parte de las aplicaciones de la lógica

están en la lógica del primer orden, que es

lo que se llama la lógica de predicados, y en

algunos aspectos de la lógica de segundo

orden. Hay muchas otras lógicas, infinitas

lógicas posibles, pero en general no tienen

aplicación a la realidad. Una de esas lógicas

se llama lógica modal o lógica de la

posibilidad, que siempre se ha considerado

como un mero juego formal que no tiene

aplicación en ciencia. El filósofo

estadounidense Saul Kripke postuló que la

lógica modal podía resolver su problema

fundamental, que es cómo establecer el

valor de verdad de sus enunciados, postulando infinitos mundos: un enunciado modal es verdadero si y sólo si

hay un mundo en el cual ese enunciado es verdadero. Un montón de lógicos y filósofos analíticos se dedicaron a

reformular la lógica modal en términos de la pluralidad de los mundos o de los infinitos universos. Esto concuerda

con la postura de algunos físicos cuerdistas radicales y sus “multiuniversos”. Estos supuestos universos no

interaccionan entre sí y están totalmente desconectados unos de otros. Jamás se podrá, siquiera en principio,

planear un experimento que permita establecer la realidad de esos otros universos. Se presenta así una situación

peculiar, y potencialmente muy peligrosa: tanto lógicos y filósofos que están sin problemas serios de los que

ocuparse, como físicos teóricos que se hayan atrapados en el callejón de las cuerdas, de repente se encuentran

que tienen intereses comunes y comienzan a apoyarse mutuamente. Esto termina en científicos como Hawking,

que hablan de la muerte de la filosofía, refiriéndose a la filosofía tradicional, y filósofos que dicen “bueno, hay que

basar la filosofía en las modernas teorías de la física” haciendo referencia a la teoría de supercuerdas y a la teoría

del multiuniverso o “multiverso”. Es un movimiento peligroso: los investigadores se apartan de la realidad y de los

problemas reales y pasan a considerar una actividad científica legítima algo que sólo es un discurso, un

monólogo posmodernista. Un relato. La realidad se genera en la oficina del físico.

Este movimiento ha tenido otra consecuencia perjudicial: la aparición de científicos mediáticos y gurúes de la

ciencia. Lo opuesto a la imagen tradicional del científico, que se cuida de hacer observaciones extravagantes y

es un referente para detener la charlatanería.

Muchos cuerdistas consideran a Ed Witten una especie de gurú. Su sola opinión, expresada en una conferencia,

puede hacer que cientos de científicos jóvenes se pongan a trabajar en una dirección sin cuestionarse las

razones. Otros científicos, más preocupados por su popularidad más que por la ciencia, se la pasan haciendo

profecías sobre toda clase de temas, desde el fin de la filosofía o de la física hasta el fin del mundo. Es el triste

caso de Hawking, que en los últimos años parece dedicado solamente a cultivar su popularidad personal entre el

gran público por medio de las más disparatadas aseveraciones. Todo esto crea una muy pobre imagen de la

ciencia y su contribución a la cultura, en particular si lo comparamos a la situación cuando las figuras de

referencia eran Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, y otros de similar envergadura y conciencia cívica y

social.

Reconstrucción de la física

Los físicos de cuerdas suelen defenderse diciendo que la llamada

correspondencia AdS/CFT (por “antide Siter/ Conformal Field Theory”),

propuesta por Juan Maldacena en 1997, permite hacer cálculos de

gran utilidad en teoría de materia condensada y física nuclear. Eso es

cierto, pero al aplicar esa correspondencia lo que hacen es aplicar un

método de cálculo que nada tiene que ver con supercuerdas ni teorías

unificadas. Difícilmente la mencionada conjetura permita nunca

realizar una predicción concreta para el universo real en el marco de la

teoría de cuerdas. La correspondencia es entre la matemática que se

realiza en un espacio de Sitter de 5 dimensiones y un espacio de

dimensión inferior de la teoría de campos conforme con cuatro

supersimetrías (esta última es una teoría que sólo admite la existencia de partículas sin masa, esto es,

bosones). Ni nuestro universo tiene una geometría tipo “antide Sitter” ni está poblado únicamente por bosones.

De allí que la correspondencia no se pueda aplicar al mundo real, aunque puede ser útil en otros campos, como

mero formalismo matemático, reinterpretando el significado de los diferentes términos implicados fuera del marco

de la teoría de supercuerdas. Los físicos de cuerdas más realistas están utilizando sus conocimientos de esta

correspondencia para pasarse a campos de investigación donde pueden aplicar los métodos de cálculo tan

duramente aprendidos con resultados de algún provecho, como ser en teoría de materia condensada y

superconductores.

Una solución de fondo a la crisis de la física actual requiere un cambio en la formación de los físicos. Ese

cambio debe implicar, entre otras cosas, una cierta conciencia filosófica de los fundamentos e implicaciones de

la investigación científica. Pienso que la filosofía necesita de la ciencia y la ciencia necesita de la filosofía. Creo

que la filosofía que tiene chances de hacer aportes reales a la sociedad y a la cultura es lo que se llama filosofía

científica. Esta es una filosofía informada por la ciencia, por la buena ciencia y, que a su vez, le puede proveer a

la ciencia del marco más general en el cual se desarrollen las teorías científicas y ayudar a que esas teorías no

se desbanden, poniendo criterios estrictos de evaluación, de peso de la evidencia, y de interpretación semántica.

Creo que hay una relación simbiótica, o mejor dicho, que debería haber una relación simbiótica entre filosofía

científica y ciencia. La filosofía científica se ocupa de problemas bien concretos, problemas como qué es una ley

científica, qué es un evento, qué es una cosa, qué es una teoría, qué es un modelo, qué diferencia hay entre

teoría y modelo, qué es el espacio, qué es el tiempo, qué es el espaciotiempo, cuáles son los constituyentes

últimos de las cosas, qué son los infinitos –¿existen en la realidad o son meras construcciones matemáticas?–

y mucho más.

Los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero difícilmente han analizado los aspectos más profundos de la

teoría matemática del infinito y sus implicaciones filosóficas. Un físico bien informado de esos tópicos va a hacer

mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia. Por otro lado, un filósofo que no conozca el

estado de la ciencia actual cuando hable del espacio y del tiempo va a decir disparates; debería conocer, por

ejemplo, relatividad general. O un filósofo que se ocupe del problema del libre albedrío, si no conoce los avances

actuales de la neurociencia simplemente va a hacer especulaciones. La relación es simbiótica. ¿Cómo se trata

eso, a nivel universitario?, ¿cómo se implementa a nivel formativo de los estudiantes?

En mi opinión debería haber, básicamente, para todas las carreras de ciencia, una materia de ciencias formales,

como lógica y semántica, que complementen la formación matemática para que el futuro graduado sepa utilizar e

interpretar lenguajes formales. Una única materia de filosofía científica, que explique qué entendemos por una

ley, si hay leyes de leyes, si puede haber propiedades de propiedades, qué es un cambio, qué es el azar, qué

es una propensión, qué es una probabilidad, o sea, cosas que permanentemente el científico usa pero que

raramente o jamás se plantea qué son, cómo se definen, qué rol juegan dentro de todo el esquema del

conocimiento que él está tratando de abordar. Además, debería haber una materia de filosofía científica que

incluya ontología y epistemología. La ontología es el estudio de las ideas más generales acerca de lo que hay,

básicamente el estudio de cosas, cambios, propiedades, leyes, espacio y tiempo. La epistemología es el

estudio del conocimiento: qué es aprender, qué es una teoría, qué es una representación de la realidad, qué es

un modelo, cuál es la diferencia entre ciencia y pseudociencia –tema muy importante, de gran relevancia cultural

y social–, qué es la tecnología, en qué se diferencia la ciencia de la tecnología. Finalmente, la materia debería

incluir ética. Yo creo que habría que enseñar ética en una materia de filosofía científica: ética científica, o sea,

ética basada en el estudio del comportamiento humano, en tratar de determinar por qué los seres humanos se

comportan de una manera o de otra y cuáles son las pautas, las normas, la moral, que caminos son

convenientes para alcanzar ciertos objetivos.

Yo creo que uno de los grandes defectos de la formación de los científicos actuales es que deja de lado los

aspectos éticos y cada vez asistimos a más casos de plagio, fraude, publicaciones refritadas varias veces,

conferencias que son robadas y montones de cosas más, como ese anhelo por la fama que aqueja a muchos

científicos. Se podría ayudar a combatir esas tendencias nocivas enseñando un poco de ética a nivel universitario

a los estudiantes de ciencias. Todos los grandes sistemas de pensamiento de la antigüedad, como por ejemplo

los del periodo helenístico de Grecia y el propio sistema aristotélico, siempre empezaban con lo que llamaban

una gramática, que es lo que hoy llamaríamos una semántica, el conocimiento del lenguaje que usamos para

describir la realidad, después seguían con una física y luego con una episteme, una teoría del conocimiento, para

terminar siempre con una ética. El final siempre resultaba ser una ética. Y eso nosotros lo hemos perdido; ahora

la ética no nos importa nada y yo creo que es lo que más tendría que importarnos porque es, en el fondo, lo que

codifica cómo nos vamos a comportar. Eso es algo que incide directamente en todas nuestras actividades y en

nuestra vida: la supervivencia de toda nuestra civilización, acaso, dependa de nuestra capacidad para

comportarnos éticamente.

Lecturas sugeridas

Bunge, M., 2001, Philosophy in Crisis: The Need for Reconstruction, Amherst: Prometheus Books

Ellis, G., & Silk, J. 2014, Defend the integrity of physics, Nature 516, 321-323

Baggot, J. 2013, Farewell to Reality: How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth, London:

Pegasus

Smolin, L. 2006, The Trouble with Physics, NY: Mariner Books

Unzicker, A. 2013, Bankrupting Physics: How Today’s Top Scientists are Gambling Away Their Credibility, NY:

Palgrave Macmillan

Woit, Peter 2006, Not Even Wrong, NY: Basic Books

Referencias

[1] “¿Está a la vista el fin de la física teórica?”.

[2] A lo largo de este texto me referiré ocasionalmente a este conjunto de conjeturas como “teoría”, lo cual debe

considerarse, estrictamente, un abuso de lenguaje. La expresión, infelizmente, está tan extendida que facilita la

comprensión del texto y ese es el motivo por el cual la he adoptado.

[3] Algo que en general no mencionan los defensores de esta posición es que pretenden que sus sueldos sigan

siendo pagados por una comunidad mayor en la cual está insertos, comunidad que no entiende una palabra o

ecuación de lo que hacen.

[4] “Publica o perece”.

YAPA:

Mario Bunge presenta a Gustavo Romero en la conferencia “Einstein y la metafísica del tiempo” (Seminario

de Filosofía de la Ciencia, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Buenos Aires, 30 de Septiembre

de 2015)

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George Ellis

Saul Kripke

Juan Maldacena

LA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDASLA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDAS13 octubre, 2015

¿Cuánto tiene de ciencia la teoría de las cuerdas? Para Gustavo Esteban Romero, este es un debate que está

ahogando la investigación en física teórica. El ensayo que publicamos, originalmente titulado Con la cuerda al

cuello: crisis y reconstrucción de la física teórica, es parte de su obra, pendiente de publicación, “La

naturaleza del tiempo”.

El 29 de abril de 1980, el famoso físico británico Stephen Hawking fue nombrado profesor Lucasiano de

Matemáticas en Cambridge. Era la misma cátedra que en su tiempo ostentó Isaac Newton, la más prestigiosa

de Gran Bretaña. En esa ocasión, Hawking pronunció una conferencia titulada: “Is the end in sight for theoretical

physics?”[1] Hawking profetizó (práctica a la que es muy adepto) que en veinte años la física teórica

probablemente habría alcanzado todos sus objetivos, y que para el nuevo milenio existiría una teoría unificada de

todas las interacciones, una “teoría del todo”. Su candidato para tal teoría era una variante con 8 supersimetrías

diferentes de la llamada teoría de la supergravedad.

Hoy ya nadie recuerda las teorías multisupersiméticas de la

supergravedad, ni importa ya mucho que significa semejante

expresión. Todo eso ha sido olvidado y archivado, reducido a la

categoría de disparate. Poco después de la conferencia de

Hawking, en 1984, la teoría de cuerdas comenzó ubicarse en el

centro de atención de los físicos teóricos de altas energías, y allí

ha permanecido por ya 36 años. Sin embargo, en un sentido muy

diferente del que Hawking tenía en mente, su profecía parece

haberse cumplido en cierto grado: la física teórica de altas

energías, que había dominado el avance del conocimiento del

universo en el medio siglo anterior, parece estar inmersa en una

crisis interminable, de completa esterilidad, que ha llevado a que

no haya habido ninguna predicción nueva realmente significativa en

ese campo en más de un cuarto de siglo. Esta es una situación

única en la historia de la física, que es un campo de investigación altamente dinámico y en rápido progreso. El

proceso actual ha venido acompañado de un degradación del sistema académico que amenaza la evolución de

toda la física, acarreando una crisis de incalculables consecuencias. En las páginas que siguen, describiré como

se llegó a esta situación, los peligros que conlleva, y daré mi visión sobre cómo es posible superarla.

La teoría de cuerdas

Lo primero que hay que saber sobre la teoría de cuerdas es que no se trata de una teoría en el sentido usual,

sino más bien de un conjunto de suposiciones y métodos de cálculo basados en ellas[2]. La “teoría” de cuerdas

no tiene ecuaciones fundamentales que determinen la evolución dinámica de los objetos a los que se refieren las

suposiciones y conjeturas. Tampoco tiene la unidad conceptual que confiere la identificación de un grupo de

simetrías subyacente al marco teórico. Los objetos o referentes de la teoría de cuerdas se supone que son

entidades básicas, los “constituyentes últimos” de todos los existentes, que geométricamente pueden

describirse como cuerdas unidimensionales que pueden ser abiertas (con dos extremos) o cerradas (formando

una especie de lazo). En la Figura 1 vemos dos ejemplos de la forma que pueden adquirir estas cuerdas.

Dos representaciones gráficas de cuerdas; una

abierta y la otra cerrada.

Una característica de estas cuerdas es que pueden

vibrar. Como toda cuerda, sólo admiten modos discretos

de vibración. Esto da lugar a un espectro de energía

interna (asociada a la vibración de las cuerdas) que se

identifica con la masa de las partículas elementales. Así,

según la teoría de cuerdas, lo que se conoce como

partículas en el llamado Modelo Estándar de la física, en realidad serían pequeñas cuerdas vibrantes. De acuerdo

a cómo vibran se obtendrían las diferentes partículas. Estas ideas fueron propuestas a fines de los años sesenta

y se aplicaron a principios de la década del setenta al estudio de las interacciones nucleares. Más tarde, debido

a muchos problemas técnicos que se fueron presentando, la teoría fue desplazada por la llamada cromodinámica

cuántica (QCD, por Quantum ChromoDynamics) y cayó en el olvido.

Durante la segunda mitad de los setenta, el físico John Schwarz y algunos colegas continuaron estudiando las

cuerdas. La teoría original se aplicaba sólo a partículas llamadas bosones, que tienen espín entero. Los bosones

son lo que se llama “cuantos de interacción”. En el Modelo Estándar a estos “cuantos” se los interpreta como las

perturbaciones de los campos de interacción. El bosón del campo electromagnético, por ejemplo, es el fotón.

Otros campos, como el débil y el nuclear, tienen sus propios bosones. Schwarz y otros se percataron de que si

querían que la teoría de cuerdas pudiese describir a otras partículas, los llamados fermiones, debían incluir una

nueva simetría en la teoría. Esta simetría, que no existe en el Modelo Estándar, es llamada “supersimetría”.

Implica que, a grandes energías, los bosones se pueden convertir en fermiones, y viceversa. Sin embargo, el

cumplimiento de la supersimetría exige que existan partículas llamadas “compañeros supersimétricos” de las

partículas conocidas, a fin de que no se violen leyes de conservación bien establecidas. El Modelo Estándar

admite la existencia de 17 partículas (ver Figura 2) por lo que la supersimetría exige que haya 17 partículas

supersimétricas no descubiertas. Se suele argumentar que esas partículas son todas tan masivas que aún no

han podido ser creadas en acelerados como el Large Hadron Collider (LHC ) del CERN. El esquema teórico de

las cuerdas, con sus extensiones supersimétricas, pasó a llamarse “teoría de supercuerdas”, aunque, como su

predecesora, no es una teoría bien formulada y completa.

Las 17 partículas del Modelo Estándar: 6 hadrones

(llamados quarks), 6 leptones, 4 bosones de

interacción (llamados también bosones de Gauge) y la

partícula de Higgs (bosón).

En 1983 el físico norteamericano Edward Witten

comenzó a mostrar interés por la teoría de cuerdas.

Witten, nacido en 1951, era ya en esa época uno de los

físicos teóricos más famosos del mundo. Hijo del también

físico Louis Witten, Edward se graduó en historia en

Bradeis, y luego se mudó a Princeton para realizar una

tesis en física bajo la supervisión de David Gross, un reputado físico de partículas. Ya durante su trabajo

doctoral Witten comenzó a adquirir la fama de genio, particularmente versado en matemáticas. Luego de

doctorarse hizo una estadía postdoctoral en Harvard y al terminar fue contratado como profesor por Princeton,

algo totalmente inusual para alguien de su edad. Ha permanecido en Princeton (al poco tiempo se desplazó al

Instituto de Estudios Avanzados) desde entonces. La influencia de Witten en la comunidad de físicos de altas

energías es enorme. Por eso, cuando presentó su visión de la teoría de supercuerdas en una conferencia durante

1984, y consideró públicamente que el campo era muy promisorio, inmediatamente muchos comenzaron a

trabajar en el tema. En 1983 se habían publicado sólo 17 trabajos científicos sobre supercuerdas. Sólo en 1986

aparecieron 639. En 1990, la teoría de supercuerdas dominaba completamente la atención de la mayoría de los

físicos teóricos.

Para entonces era claro que a fin de poder caracterizar las muchas propiedades de las partículas elementales,

era necesario incrementar el numero de dimensiones en que pueden vibrar las supercuerdas de las 4 (tres

espaciales y una temporal) usuales, a 10. Las otras 6 dimensiones, al no ser observables, se suponen

“compactificadas”. La compactificación es una idea propuesta en los años 1920 por el físico sueco Oskar Klein.

Consiste en suponer que una dimensión está doblada sobre sí misma con un radio de curvatura tan pequeño que

es completamente indetectable a escala humana. Por ejemplo, un hilo puede parecer de 1 dimensión a un ser

humano, pero a una hormiga, que puede moverse a su alrededor, le parecerá una superficie de 2 dimensiones. La

dimensión que sólo puede experimentar la hormiga es la dimensión compactificada. La teoría de supercuerdas

requiere de 6 de estas dimensiones minúsculas y cerradas sobre si mismas.

Otro problema de la teoría de supercuerdas era que sus cálculos producían “infinitos” a menos que las curvaturas

de las dimensiones extra satisficieran ciertas condiciones. Existen ciertos espacios topológicos llamados

espacios de Calabi-Yau, donde en 6 dimensiones esas condiciones son satisfechas (ver Figura 3). Así, pues, la

teoría de supercuerdas pasó a formularse sobre espacios de CalabiYau, de 6 dimensiones compactas,

apoyados en cada punto del espacio-tiempo de Minkowski, que es el espacio y tiempo en que se formula la

teoría de la relatividad especial. Al principio, apenas unas pocas variedades de espacios de CalabiYau eran

conocidos, pero pronto se volvió evidente que su número es inmenso, y acaso infinito. Cualquier cálculo de

supercuerdas realizado en un espacio de CalabiYau diferente, lleva a diferentes resultados. Así, pues, no es

posible formular predicción alguna con la teoría, ya que no es posible determinar qué espacio de CalabiYau

corresponde al universo real, si es que alguno lo hace.

A principios de los años 1990 ya había cinco versiones diferentes de la teoría de supercuerdas, o, quizás es

mejor decir, cinco conjuntos diferentes de conjeturas sobre supercuerdas. Esta proliferación de teorías y la

ausencia absoluta de predicciones hizo que la actividad en el campo de las supercuerdas empezase a

desacelerar. Entonces, en 1995, Witten intervino nuevamente. En una conferencia celebrada en la Universidad de

Southern California, presentó un conjunto de ideas que motivaron nuevamente a los físicos teóricos. En primer

lugar sugirió que las cinco teorías diferentes podrían ser casos límite de una teoría aún mayor, a la que llamó

teoría M. No especificó que significa la “M”. Algunos sugieren que es “M” por “Magia”. Otros que es la W de

Witten invertida. Como sea, esa supuesta teoría explicaría y resolvería los problemas de las incompletas teorías

de supercuerdas. Witten propuso además que en vez de cuerdas unidimensionales, se debería trabajar con

membranas de 2 dimensiones, que también pueden vibrar, aunque de más modos que las simples cuerdas.

Llamó a estos objetos “branes”, o “branas” en castellano, abreviación de “membranes” (“membranas”).

Finalmente, propuso agregar una dimensión más a las ya conjeturadas. Los campos usuales, excepto la

gravedad, no podrían moverse por esta dimensión, y estarían confinados en las 4 usuales (más las 6

compactificadas). El esquema resultante es de tal complejidad que ha tenido ocupados a los físicos de

partículas hasta hoy. En estos 35 años, sin embargo, ninguna predicción, absolutamente ninguna, ha resultado

de todas estas conjeturas.

Espacio de Calabi-Yau. Es un espacio de 6

dimensiones. Aquí se muestra la proyección sobre 3

dimensiones. En cada punto del espacio-tiempo

normal, la teoría de supercuerdas supone existe un

espacio de Calabi-Yau compactificado.

¿Es la teoría de cuerdas una teoría científica?

Para empezar, la “teoría de cuerdas” no es una teoría, ni

fundamental (como la relatividad general) ni

fenomenológica (como el Modelo Estándar). Nadie sabe

cuáles son las ecuaciones básicas que rigen la dinámica de los objetos postulados, ni nadie ha sabido jamás

realizar una predicción experimental contrastable basándose en los supuestos y conjeturas “cuerdistas”. El

formalismo de los cálculos de las interacciones entre supercuerdas es tan complejo, que incluso entre

especialistas es difícil evaluar si los cálculos son correctos o no. Hace algunos años, dos hermanos franceses,

Igor y Grichka Bogdanov, publicaron en total seis artículos en revistas con sistema de arbitraje por pares de

física y matemáticas. Entre las revistas se encontraban Annals of Physics y Classical and

Quantum Gravity. Estos artículos usaban jerga de

diferentes campos de la física teórica incluida la teoría

de cuerdas. Tiempo después de las publicaciones y de

que los hermanos obtuvieran doctorados en la

Universidad de Borgoña, Francia, se estableció que

los artículos carecían de sentido. No se trataba de

un caso como el llamado affair Sokal, donde la

publicación de un texto ininteligible fue realizada para

mostrar la permeabilidad del sistema académico al

mero disparate, sino engaños deliberados para obtener

beneficios gracias a la mencionada permeabilidad. Lo

notable del caso es que tantos árbitros no se dieran

cuenta del engaño. Incluso mucho tiempo después de

las publicaciones había serios problemas en determinar

si el contenido era disparatado o no. Lo que quedó

expuesto con este incidente es que muchos físicos no entienden lo que están haciendo, y consideran normal no

entender nada de un artículo… en su propia área de especialidad. “El trabajo de los Bogdanov resulta

significativamente más incoherente que cualquier otra cosa publicada. Pero el creciente bajo nivel de

coherencia en todo el campo les permitió pensar que habían hecho algo sensato y publicarlo”, escribió

Peter Woit, físico de Columbia. Por su parte, Jacques Distler, de la Universidad de Texas en Austin, escribió:

“Los artículos de los Bogdanov consisten en jerga técnica de varios campos de la física matemática, la

teoría de cuerdas y la gravedad cuántica dispuesta en frases sintácticamente correctas pero

semánticamente sin sentido.” En realidad, el campo de la teoría de cuerdas se ha vuelto tan embrollado

matemáticamente que ya ni sus partidarios pueden comprenderlo completamente. Uno esperaría que entre los

rasgos de una teoría física bien formulada esté la claridad, además de la coherencia interna.

Por otro lado, la teoría de cuerdas no posee un principio abarcador o un grupo de simetría que permita un

formulación única y clara, como sucede con otras teorías fundamentales de la física. No hay leyes específicas

relacionadas con las cuerdas, y por tanto, no hay predicción alguna que realizar. Peor aún, los cálculos pueden

hacerse sobre una infinidad de espacios de Calabai-Yau (unos 10500 según algunas estimaciones) por lo cual la

teoría, si se formulase en forma clara, igual tendría un degeneración intrínseca o indeterminación que haría

imposible en principio ninguna predicción.

Se ha sugerido que la teoría de cuerdas es refutable ya que predice la supersimetría. Esto es falso, la teoría no

predice la supersimetría; la teoría necesita de la supersimetría para poder ser extendida a fermiones. Si se

descubre la existencia de la supersimetría, no sería una confirmación de la teoría de supercuerdas, ya que esta

podría aún ser falsa. Y si no se descubre, los cuerdistas siempre podrán argumentar que las partículas

supersimétricas tienen masas más allá del alcance de los aceleradores mas potentes en existencia… sin

importar cuán potentes son.

Además de las consideraciones anteriores, es importante destacar que la teoría de cuerdas no se relaciona con

el resto de la ciencia, como sucede con otras teorías bien establecidas de la física. Por ejemplo, en su límite de

baja curvatura la teoría de la relatividad general se reduce a la teoría de la gravitación de Newton, y a velocidades

bajas a su mecánica. La mecánica cuántica, en el límite de grandes números devuelve la mecánica clásica. La

mecánica estadística da lugar a la termodinámica. La teoría de cuerdas, en cambio, no puede recuperar al

Modelo Estándar ni explicar uno sólo de sus parámetros libres. Literalmente, es un teoría, o área de

investigación, completamente aislada del resto de la ciencia.

Otro problema serio es la llamada “dependencia del fondo” que presenta la teoría de cuerdas, algo

incompatible con su pretensión de ser un teoría del “todo”. Por “dependencia del fondo” se quiere significar que la

teoría se formula sobre un espaciotiempo dado, que se fija a priori y cuyas propiedades métricas no resultan de

resolver las ecuaciones de la propia teoría (como sucede en el caso de la relatividad general y otras teorías

relativistas de la gravitación). La teoría de cuerdas postula un espacio euclídeo de 4 dimensiones y sobre el

mismo los espacios compactificados de CalabiYau. Si uno se pregunta por qué esos espacios y no otros, la

respuesta es que sólo en ellos pueden ser realizados los cálculos perturbativos de las supercuerdas, lo que dista

de ser una explicación “fundamental” o incluso satisfactoria, ya que hay infinitas teorías posibles cuyos cálculos

se pueden realizar solamente sobre ciertos espacios multidimensionales. Eso no implica en forma alguna que

esos espacios existan realmente y no sean meras ficciones matemáticas.

La impotencia de la teoría de cuerdas para realizar predicciones y su completa inmunidad ante cualquier

experimento, junto con su complejidad artificiosa, y su divorcio del resto de la ciencia física, son las

características de un programa de investigación que ha degenerado en una pseudociencia.

La principal motivación para trabajar en la teoría de cuerdas como si fuera un candidato a teoría unificada está

solamente en la fe de sus seguidores. Esa fe es la que ha llevado a una situación única en la ciencia moderna,

que afecta seriamente la estructura y la credibilidad del sistema académicocientífico.

Crisis en la física teórica

En diciembre de 2014, dos de los más

importantes cosmólogos del mundo, George

Ellis y Joe Silk, publicaron en la revista

Nature un artículo titulado “Defend the

integrity of physics”. Se trataba de un artículo

valiente donde expresaban su preocupación

porque muchos físicos trabajando en el área

de la teoría de cuerdas están abogando por

un cambio de los criterios de evaluación de

las teorías científicas. En particular, están

sosteniendo que criterios como la capacidad de realizar predicciones sobre el mundo real o que una teoría deba

ser confrontada con los experimentos, deben ser abandonados y reemplazados por otros más laxos, basados en

consideraciones estéticas o de orden no empírico, como ser el consenso de una cierta comunidad. En una

época en que la cosmología, una disciplina usualmente considerada como especulativa, ha entrado en una etapa

de enorme precisión debido a la existencia de datos de alta calidad obtenidos por satélites y telescopios, no

sorprende que este clamor por la especulación sin control experimental sea visto como un retroceso y una

amenaza. Más aún si consideramos que la ciencia, desde hace bastante tiempo, es objeto de permanentes

ataques por parte de filósofos posmodernos, fundamentalistas religiosos y otros elementos radicalizados.

Los científicos que sostienen que sus trabajos no se deben evaluar por el hecho de que predigan o no cosas

contrastables sino por su belleza interna y por consenso dentro de la comunidad donde esos trabajos han sido

realizados, han tomado lo que en filosofía se llama una posición posmodernista: la ciencia es un discurso entre

otros muchos que forman el “texto social”. Para estos posmodernos, una teoría, considerada como discurso, es

válida si es aceptada por la comunidad que genera ese discurso. La sensación que deja esta posición es que

esa gente está cuidando su trabajo y no procurando una representación lo más verdadera posible de la

realidad[3]. De hecho, han abandonado el ideal de buscar la verdad, expresarse claramente y entender la

realidad, que ha caracterizado a la actitud científica desde los tiempos de filósofos presocráticos y el nacimiento

del pensamiento racional y crítico. Si lo que están produciendo no satisface los estándares de lo que, hasta hace

poco, se llamaba ciencia, entonces este grupo de personas hacen una gran presión por que se cambien los

estándares de evaluación en lugar de cambiar ellos y direccionarse hacia otro tema de investigación que pueda

permitir una salida al callejón en el cual se encuentran. Es una situación muy grave porque si esas tendencias

llegan a predominar pueden llevar a una enorme crisis al sistema científico, sobre todo en una época en la cual

otras áreas de la ciencia están creciendo mucho y con grandes aportes. Los avances recientes en

neurociencias, por ejemplo, son asombrosos. En los últimos veinte años toda la experimentación sobre el

cerebro ha revolucionado el conocimiento que tenemos acerca de cómo funcionan las capacidades cognitivas del

ser humano. Propagar a esas disciplinas jóvenes los criterios antiempíricos y antiexperimentales que

promueven algunos físicos de cuerdas puede generar una situación que detenga el crecimiento de esas

disciplinas que están en enérgico desarrollo. Algunos cuerdistas, en cierta forma, están tratando de exportar y

universalizar su fracaso, en vez de admitirlo.

La situación de la física teórica es difícil por múltiples causas. La causa sociológica reside en la organización

empresarial de estilo norteamericano del sistema científico. Esa organización funcionó para fabricar una bomba

atómica o para crear los aceleradores de partículas que llevaron a la gran explosión de la física de partículas a

fines de los años cincuenta, pero no sirvió para encontrar nueva física. Desde que terminó la segunda guerra

mundial no se ha descubierto esencialmente nueva física fundamental comparable a la hallada en la primera

mitad del siglo XX.

En el sistema científico norteamericano al investigador no le queda tiempo para dedicarse a los fundamentos de

sus teorías o a cuestiones de fondo: hay una enorme presión por publicar artículos que van a servir para ganar

subsidios que es lo que, en el fondo, hace valioso al investigador. ¿Por qué? Porque la universidad

norteamericana elige a los profesores que va a contratar de acuerdo a sus capacidades para conseguir

subsidios, dado que a ella le quedan los diezmos u overheads de los mismos, lo que les significa una importante

fuente de ingresos. Entonces, la universidad prioriza aquellos investigadores que publican mucho en áreas de

moda y que pueden conseguir, por tanto, subsidios jugosos. La academia se ha monetarizado, se ha

comercializado en detrimento de la búsqueda de la solución a los grandes problemas científicos. La gente ya no

se plantea problemas fundamentales, porque los grandes problemas requieren mucho tiempo y maduración, y

eso afecta los altos ritmos de publicación. El publish or perish[4] ha llegado a su reductio ad absurdum

produciendo un flujo permanente de artículos superfluos que en su gran mayoría jamás serán leídos o

comprendidos.

Todo esto ha llevado a que la originalidad tienda desaparecer, porque siempre es más confiable adoptar una

técnica comprobada, y volver a aplicarla, que lanzar o tratar de plantear de cero un nuevo problema. El mercado

académico presiona para que se asignen puestos académicos estables a los científicos que tienen capacidad de

obtener grandes subsidios y son reconocidos por sus pares. Estos científicos estarán luego en posición de elegir

a las nuevas personas que se incorporan al sistema, personas cuyos trabajos estarán en general en la línea de

quienes los seleccionan. Ocurre, entonces, una especie de reproducción de los temas: los discípulos se forman

a imagen y semejanza de los maestros y, después, los maestros deciden que ellos sean quienes los

reemplacen en las cátedras. El sistema académico “monotematiza” la investigación, por medio de un círculo

vicioso cuyo resultado es un investigador hiperespecializado y de poca versatilidad y originalidad. Esta situación

pasó en buena medida con el boom de publicaciones en teoría de cuerdas a fines de los años noventa en

Estados Unidos. El resultado es que hoy hay un montón de físicos ocupando muchas cátedras muy importantes

en las mejores universidades y cuya especialización es algo que no sirve básicamente para nada ni hay

esperanzas de que en algún momento sirva. Esto lleva a la crisis actual de la física: se trata de gente sin

formación como para dedicarse a otra cosa, y por tanto presiona para que las condiciones externas se adapten a

lo que pueden hacer.

Ante una situación como la de la teoría de cuerdas, con una degeneración de 10500, los nuevos paladines de la

teoría en vez de decir “bueno, esto es un callejón sin salida, nunca voy a poder predecir nada”, lo que dicen es:

“para cada una de estas representaciones topológicas de la teoría de cuerdas hay un universo donde la teoría es

válida”. Eso los lleva a postular algo increíble: infinitos universos. En lugar de tratar de estudiar el universo

observable lo que hacen, para “solucionar” el problema de la degeneración, es postular infinitos universos. Es el

paroxismo de la inflación ontológica. Un camino metodológico que es opuesto a lo que, tradicionalmente, ha

llevado a los grandes descubrimientos de la ciencia. Cuando una teoría no es compatible con la realidad se

cambia la teoría, no se modifica la realidad agregando infinitos universos.

Algunos cosmólogos están aterrorizados de que, en breve, proliferen los trabajos sobre universos múltiples y su

disciplina vuelva a la vieja especulación sin asidero. Por eso Ellis y Silk publicaron ese artículo valiente para

llamar la atención de la comunidad científica y proponer una reunión en la cual también participen filósofos, con

el fin de mostrar que hacen falta estándares estrictos a la hora de evaluar las teorías científicas.

El problema de discutir el problema con filósofos es que muchos de ellos no están de acuerdo con usar criterios

estrictos de evaluación de teorías. La filosofía académica en el mundo anglosajón ha sufrido un proceso similar

al de la física teórica después de los grandes desarrollos en lógica de la década del treinta y del cuarenta del

siglo pasado, cuando se estableció la semántica formal.

A partir de los años cincuenta, los lógicos

de orientación filosófica se dedicaron, más

que nada, a fabricar lógicas alternativas. La

mayor parte de las aplicaciones de la lógica

están en la lógica del primer orden, que es

lo que se llama la lógica de predicados, y en

algunos aspectos de la lógica de segundo

orden. Hay muchas otras lógicas, infinitas

lógicas posibles, pero en general no tienen

aplicación a la realidad. Una de esas lógicas

se llama lógica modal o lógica de la

posibilidad, que siempre se ha considerado

como un mero juego formal que no tiene

aplicación en ciencia. El filósofo

estadounidense Saul Kripke postuló que la

lógica modal podía resolver su problema

fundamental, que es cómo establecer el

valor de verdad de sus enunciados, postulando infinitos mundos: un enunciado modal es verdadero si y sólo si

hay un mundo en el cual ese enunciado es verdadero. Un montón de lógicos y filósofos analíticos se dedicaron a

reformular la lógica modal en términos de la pluralidad de los mundos o de los infinitos universos. Esto concuerda

con la postura de algunos físicos cuerdistas radicales y sus “multiuniversos”. Estos supuestos universos no

interaccionan entre sí y están totalmente desconectados unos de otros. Jamás se podrá, siquiera en principio,

planear un experimento que permita establecer la realidad de esos otros universos. Se presenta así una situación

peculiar, y potencialmente muy peligrosa: tanto lógicos y filósofos que están sin problemas serios de los que

ocuparse, como físicos teóricos que se hayan atrapados en el callejón de las cuerdas, de repente se encuentran

que tienen intereses comunes y comienzan a apoyarse mutuamente. Esto termina en científicos como Hawking,

que hablan de la muerte de la filosofía, refiriéndose a la filosofía tradicional, y filósofos que dicen “bueno, hay que

basar la filosofía en las modernas teorías de la física” haciendo referencia a la teoría de supercuerdas y a la teoría

del multiuniverso o “multiverso”. Es un movimiento peligroso: los investigadores se apartan de la realidad y de los

problemas reales y pasan a considerar una actividad científica legítima algo que sólo es un discurso, un

monólogo posmodernista. Un relato. La realidad se genera en la oficina del físico.

Este movimiento ha tenido otra consecuencia perjudicial: la aparición de científicos mediáticos y gurúes de la

ciencia. Lo opuesto a la imagen tradicional del científico, que se cuida de hacer observaciones extravagantes y

es un referente para detener la charlatanería.

Muchos cuerdistas consideran a Ed Witten una especie de gurú. Su sola opinión, expresada en una conferencia,

puede hacer que cientos de científicos jóvenes se pongan a trabajar en una dirección sin cuestionarse las

razones. Otros científicos, más preocupados por su popularidad más que por la ciencia, se la pasan haciendo

profecías sobre toda clase de temas, desde el fin de la filosofía o de la física hasta el fin del mundo. Es el triste

caso de Hawking, que en los últimos años parece dedicado solamente a cultivar su popularidad personal entre el

gran público por medio de las más disparatadas aseveraciones. Todo esto crea una muy pobre imagen de la

ciencia y su contribución a la cultura, en particular si lo comparamos a la situación cuando las figuras de

referencia eran Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, y otros de similar envergadura y conciencia cívica y

social.

Reconstrucción de la física

Los físicos de cuerdas suelen defenderse diciendo que la llamada

correspondencia AdS/CFT (por “antide Siter/ Conformal Field Theory”),

propuesta por Juan Maldacena en 1997, permite hacer cálculos de

gran utilidad en teoría de materia condensada y física nuclear. Eso es

cierto, pero al aplicar esa correspondencia lo que hacen es aplicar un

método de cálculo que nada tiene que ver con supercuerdas ni teorías

unificadas. Difícilmente la mencionada conjetura permita nunca

realizar una predicción concreta para el universo real en el marco de la

teoría de cuerdas. La correspondencia es entre la matemática que se

realiza en un espacio de Sitter de 5 dimensiones y un espacio de

dimensión inferior de la teoría de campos conforme con cuatro

supersimetrías (esta última es una teoría que sólo admite la existencia de partículas sin masa, esto es,

bosones). Ni nuestro universo tiene una geometría tipo “antide Sitter” ni está poblado únicamente por bosones.

De allí que la correspondencia no se pueda aplicar al mundo real, aunque puede ser útil en otros campos, como

mero formalismo matemático, reinterpretando el significado de los diferentes términos implicados fuera del marco

de la teoría de supercuerdas. Los físicos de cuerdas más realistas están utilizando sus conocimientos de esta

correspondencia para pasarse a campos de investigación donde pueden aplicar los métodos de cálculo tan

duramente aprendidos con resultados de algún provecho, como ser en teoría de materia condensada y

superconductores.

Una solución de fondo a la crisis de la física actual requiere un cambio en la formación de los físicos. Ese

cambio debe implicar, entre otras cosas, una cierta conciencia filosófica de los fundamentos e implicaciones de

la investigación científica. Pienso que la filosofía necesita de la ciencia y la ciencia necesita de la filosofía. Creo

que la filosofía que tiene chances de hacer aportes reales a la sociedad y a la cultura es lo que se llama filosofía

científica. Esta es una filosofía informada por la ciencia, por la buena ciencia y, que a su vez, le puede proveer a

la ciencia del marco más general en el cual se desarrollen las teorías científicas y ayudar a que esas teorías no

se desbanden, poniendo criterios estrictos de evaluación, de peso de la evidencia, y de interpretación semántica.

Creo que hay una relación simbiótica, o mejor dicho, que debería haber una relación simbiótica entre filosofía

científica y ciencia. La filosofía científica se ocupa de problemas bien concretos, problemas como qué es una ley

científica, qué es un evento, qué es una cosa, qué es una teoría, qué es un modelo, qué diferencia hay entre

teoría y modelo, qué es el espacio, qué es el tiempo, qué es el espaciotiempo, cuáles son los constituyentes

últimos de las cosas, qué son los infinitos –¿existen en la realidad o son meras construcciones matemáticas?–

y mucho más.

Los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero difícilmente han analizado los aspectos más profundos de la

teoría matemática del infinito y sus implicaciones filosóficas. Un físico bien informado de esos tópicos va a hacer

mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia. Por otro lado, un filósofo que no conozca el

estado de la ciencia actual cuando hable del espacio y del tiempo va a decir disparates; debería conocer, por

ejemplo, relatividad general. O un filósofo que se ocupe del problema del libre albedrío, si no conoce los avances

actuales de la neurociencia simplemente va a hacer especulaciones. La relación es simbiótica. ¿Cómo se trata

eso, a nivel universitario?, ¿cómo se implementa a nivel formativo de los estudiantes?

En mi opinión debería haber, básicamente, para todas las carreras de ciencia, una materia de ciencias formales,

como lógica y semántica, que complementen la formación matemática para que el futuro graduado sepa utilizar e

interpretar lenguajes formales. Una única materia de filosofía científica, que explique qué entendemos por una

ley, si hay leyes de leyes, si puede haber propiedades de propiedades, qué es un cambio, qué es el azar, qué

es una propensión, qué es una probabilidad, o sea, cosas que permanentemente el científico usa pero que

raramente o jamás se plantea qué son, cómo se definen, qué rol juegan dentro de todo el esquema del

conocimiento que él está tratando de abordar. Además, debería haber una materia de filosofía científica que

incluya ontología y epistemología. La ontología es el estudio de las ideas más generales acerca de lo que hay,

básicamente el estudio de cosas, cambios, propiedades, leyes, espacio y tiempo. La epistemología es el

estudio del conocimiento: qué es aprender, qué es una teoría, qué es una representación de la realidad, qué es

un modelo, cuál es la diferencia entre ciencia y pseudociencia –tema muy importante, de gran relevancia cultural

y social–, qué es la tecnología, en qué se diferencia la ciencia de la tecnología. Finalmente, la materia debería

incluir ética. Yo creo que habría que enseñar ética en una materia de filosofía científica: ética científica, o sea,

ética basada en el estudio del comportamiento humano, en tratar de determinar por qué los seres humanos se

comportan de una manera o de otra y cuáles son las pautas, las normas, la moral, que caminos son

convenientes para alcanzar ciertos objetivos.

Yo creo que uno de los grandes defectos de la formación de los científicos actuales es que deja de lado los

aspectos éticos y cada vez asistimos a más casos de plagio, fraude, publicaciones refritadas varias veces,

conferencias que son robadas y montones de cosas más, como ese anhelo por la fama que aqueja a muchos

científicos. Se podría ayudar a combatir esas tendencias nocivas enseñando un poco de ética a nivel universitario

a los estudiantes de ciencias. Todos los grandes sistemas de pensamiento de la antigüedad, como por ejemplo

los del periodo helenístico de Grecia y el propio sistema aristotélico, siempre empezaban con lo que llamaban

una gramática, que es lo que hoy llamaríamos una semántica, el conocimiento del lenguaje que usamos para

describir la realidad, después seguían con una física y luego con una episteme, una teoría del conocimiento, para

terminar siempre con una ética. El final siempre resultaba ser una ética. Y eso nosotros lo hemos perdido; ahora

la ética no nos importa nada y yo creo que es lo que más tendría que importarnos porque es, en el fondo, lo que

codifica cómo nos vamos a comportar. Eso es algo que incide directamente en todas nuestras actividades y en

nuestra vida: la supervivencia de toda nuestra civilización, acaso, dependa de nuestra capacidad para

comportarnos éticamente.

Lecturas sugeridas

Bunge, M., 2001, Philosophy in Crisis: The Need for Reconstruction, Amherst: Prometheus Books

Ellis, G., & Silk, J. 2014, Defend the integrity of physics, Nature 516, 321-323

Baggot, J. 2013, Farewell to Reality: How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth, London:

Pegasus

Smolin, L. 2006, The Trouble with Physics, NY: Mariner Books

Unzicker, A. 2013, Bankrupting Physics: How Today’s Top Scientists are Gambling Away Their Credibility, NY:

Palgrave Macmillan

Woit, Peter 2006, Not Even Wrong, NY: Basic Books

Referencias

[1] “¿Está a la vista el fin de la física teórica?”.

[2] A lo largo de este texto me referiré ocasionalmente a este conjunto de conjeturas como “teoría”, lo cual debe

considerarse, estrictamente, un abuso de lenguaje. La expresión, infelizmente, está tan extendida que facilita la

comprensión del texto y ese es el motivo por el cual la he adoptado.

[3] Algo que en general no mencionan los defensores de esta posición es que pretenden que sus sueldos sigan

siendo pagados por una comunidad mayor en la cual está insertos, comunidad que no entiende una palabra o

ecuación de lo que hacen.

[4] “Publica o perece”.

YAPA:

Mario Bunge presenta a Gustavo Romero en la conferencia “Einstein y la metafísica del tiempo” (Seminario

de Filosofía de la Ciencia, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Buenos Aires, 30 de Septiembre

de 2015)

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LA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDASLA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDAS13 octubre, 2015

¿Cuánto tiene de ciencia la teoría de las cuerdas? Para Gustavo Esteban Romero, este es un debate que está

ahogando la investigación en física teórica. El ensayo que publicamos, originalmente titulado Con la cuerda al

cuello: crisis y reconstrucción de la física teórica, es parte de su obra, pendiente de publicación, “La

naturaleza del tiempo”.

El 29 de abril de 1980, el famoso físico británico Stephen Hawking fue nombrado profesor Lucasiano de

Matemáticas en Cambridge. Era la misma cátedra que en su tiempo ostentó Isaac Newton, la más prestigiosa

de Gran Bretaña. En esa ocasión, Hawking pronunció una conferencia titulada: “Is the end in sight for theoretical

physics?”[1] Hawking profetizó (práctica a la que es muy adepto) que en veinte años la física teórica

probablemente habría alcanzado todos sus objetivos, y que para el nuevo milenio existiría una teoría unificada de

todas las interacciones, una “teoría del todo”. Su candidato para tal teoría era una variante con 8 supersimetrías

diferentes de la llamada teoría de la supergravedad.

Hoy ya nadie recuerda las teorías multisupersiméticas de la

supergravedad, ni importa ya mucho que significa semejante

expresión. Todo eso ha sido olvidado y archivado, reducido a la

categoría de disparate. Poco después de la conferencia de

Hawking, en 1984, la teoría de cuerdas comenzó ubicarse en el

centro de atención de los físicos teóricos de altas energías, y allí

ha permanecido por ya 36 años. Sin embargo, en un sentido muy

diferente del que Hawking tenía en mente, su profecía parece

haberse cumplido en cierto grado: la física teórica de altas

energías, que había dominado el avance del conocimiento del

universo en el medio siglo anterior, parece estar inmersa en una

crisis interminable, de completa esterilidad, que ha llevado a que

no haya habido ninguna predicción nueva realmente significativa en

ese campo en más de un cuarto de siglo. Esta es una situación

única en la historia de la física, que es un campo de investigación altamente dinámico y en rápido progreso. El

proceso actual ha venido acompañado de un degradación del sistema académico que amenaza la evolución de

toda la física, acarreando una crisis de incalculables consecuencias. En las páginas que siguen, describiré como

se llegó a esta situación, los peligros que conlleva, y daré mi visión sobre cómo es posible superarla.

La teoría de cuerdas

Lo primero que hay que saber sobre la teoría de cuerdas es que no se trata de una teoría en el sentido usual,

sino más bien de un conjunto de suposiciones y métodos de cálculo basados en ellas[2]. La “teoría” de cuerdas

no tiene ecuaciones fundamentales que determinen la evolución dinámica de los objetos a los que se refieren las

suposiciones y conjeturas. Tampoco tiene la unidad conceptual que confiere la identificación de un grupo de

simetrías subyacente al marco teórico. Los objetos o referentes de la teoría de cuerdas se supone que son

entidades básicas, los “constituyentes últimos” de todos los existentes, que geométricamente pueden

describirse como cuerdas unidimensionales que pueden ser abiertas (con dos extremos) o cerradas (formando

una especie de lazo). En la Figura 1 vemos dos ejemplos de la forma que pueden adquirir estas cuerdas.

Dos representaciones gráficas de cuerdas; una

abierta y la otra cerrada.

Una característica de estas cuerdas es que pueden

vibrar. Como toda cuerda, sólo admiten modos discretos

de vibración. Esto da lugar a un espectro de energía

interna (asociada a la vibración de las cuerdas) que se

identifica con la masa de las partículas elementales. Así,

según la teoría de cuerdas, lo que se conoce como

partículas en el llamado Modelo Estándar de la física, en realidad serían pequeñas cuerdas vibrantes. De acuerdo

a cómo vibran se obtendrían las diferentes partículas. Estas ideas fueron propuestas a fines de los años sesenta

y se aplicaron a principios de la década del setenta al estudio de las interacciones nucleares. Más tarde, debido

a muchos problemas técnicos que se fueron presentando, la teoría fue desplazada por la llamada cromodinámica

cuántica (QCD, por Quantum ChromoDynamics) y cayó en el olvido.

Durante la segunda mitad de los setenta, el físico John Schwarz y algunos colegas continuaron estudiando las

cuerdas. La teoría original se aplicaba sólo a partículas llamadas bosones, que tienen espín entero. Los bosones

son lo que se llama “cuantos de interacción”. En el Modelo Estándar a estos “cuantos” se los interpreta como las

perturbaciones de los campos de interacción. El bosón del campo electromagnético, por ejemplo, es el fotón.

Otros campos, como el débil y el nuclear, tienen sus propios bosones. Schwarz y otros se percataron de que si

querían que la teoría de cuerdas pudiese describir a otras partículas, los llamados fermiones, debían incluir una

nueva simetría en la teoría. Esta simetría, que no existe en el Modelo Estándar, es llamada “supersimetría”.

Implica que, a grandes energías, los bosones se pueden convertir en fermiones, y viceversa. Sin embargo, el

cumplimiento de la supersimetría exige que existan partículas llamadas “compañeros supersimétricos” de las

partículas conocidas, a fin de que no se violen leyes de conservación bien establecidas. El Modelo Estándar

admite la existencia de 17 partículas (ver Figura 2) por lo que la supersimetría exige que haya 17 partículas

supersimétricas no descubiertas. Se suele argumentar que esas partículas son todas tan masivas que aún no

han podido ser creadas en acelerados como el Large Hadron Collider (LHC ) del CERN. El esquema teórico de

las cuerdas, con sus extensiones supersimétricas, pasó a llamarse “teoría de supercuerdas”, aunque, como su

predecesora, no es una teoría bien formulada y completa.

Las 17 partículas del Modelo Estándar: 6 hadrones

(llamados quarks), 6 leptones, 4 bosones de

interacción (llamados también bosones de Gauge) y la

partícula de Higgs (bosón).

En 1983 el físico norteamericano Edward Witten

comenzó a mostrar interés por la teoría de cuerdas.

Witten, nacido en 1951, era ya en esa época uno de los

físicos teóricos más famosos del mundo. Hijo del también

físico Louis Witten, Edward se graduó en historia en

Bradeis, y luego se mudó a Princeton para realizar una

tesis en física bajo la supervisión de David Gross, un reputado físico de partículas. Ya durante su trabajo

doctoral Witten comenzó a adquirir la fama de genio, particularmente versado en matemáticas. Luego de

doctorarse hizo una estadía postdoctoral en Harvard y al terminar fue contratado como profesor por Princeton,

algo totalmente inusual para alguien de su edad. Ha permanecido en Princeton (al poco tiempo se desplazó al

Instituto de Estudios Avanzados) desde entonces. La influencia de Witten en la comunidad de físicos de altas

energías es enorme. Por eso, cuando presentó su visión de la teoría de supercuerdas en una conferencia durante

1984, y consideró públicamente que el campo era muy promisorio, inmediatamente muchos comenzaron a

trabajar en el tema. En 1983 se habían publicado sólo 17 trabajos científicos sobre supercuerdas. Sólo en 1986

aparecieron 639. En 1990, la teoría de supercuerdas dominaba completamente la atención de la mayoría de los

físicos teóricos.

Para entonces era claro que a fin de poder caracterizar las muchas propiedades de las partículas elementales,

era necesario incrementar el numero de dimensiones en que pueden vibrar las supercuerdas de las 4 (tres

espaciales y una temporal) usuales, a 10. Las otras 6 dimensiones, al no ser observables, se suponen

“compactificadas”. La compactificación es una idea propuesta en los años 1920 por el físico sueco Oskar Klein.

Consiste en suponer que una dimensión está doblada sobre sí misma con un radio de curvatura tan pequeño que

es completamente indetectable a escala humana. Por ejemplo, un hilo puede parecer de 1 dimensión a un ser

humano, pero a una hormiga, que puede moverse a su alrededor, le parecerá una superficie de 2 dimensiones. La

dimensión que sólo puede experimentar la hormiga es la dimensión compactificada. La teoría de supercuerdas

requiere de 6 de estas dimensiones minúsculas y cerradas sobre si mismas.

Otro problema de la teoría de supercuerdas era que sus cálculos producían “infinitos” a menos que las curvaturas

de las dimensiones extra satisficieran ciertas condiciones. Existen ciertos espacios topológicos llamados

espacios de Calabi-Yau, donde en 6 dimensiones esas condiciones son satisfechas (ver Figura 3). Así, pues, la

teoría de supercuerdas pasó a formularse sobre espacios de CalabiYau, de 6 dimensiones compactas,

apoyados en cada punto del espacio-tiempo de Minkowski, que es el espacio y tiempo en que se formula la

teoría de la relatividad especial. Al principio, apenas unas pocas variedades de espacios de CalabiYau eran

conocidos, pero pronto se volvió evidente que su número es inmenso, y acaso infinito. Cualquier cálculo de

supercuerdas realizado en un espacio de CalabiYau diferente, lleva a diferentes resultados. Así, pues, no es

posible formular predicción alguna con la teoría, ya que no es posible determinar qué espacio de CalabiYau

corresponde al universo real, si es que alguno lo hace.

A principios de los años 1990 ya había cinco versiones diferentes de la teoría de supercuerdas, o, quizás es

mejor decir, cinco conjuntos diferentes de conjeturas sobre supercuerdas. Esta proliferación de teorías y la

ausencia absoluta de predicciones hizo que la actividad en el campo de las supercuerdas empezase a

desacelerar. Entonces, en 1995, Witten intervino nuevamente. En una conferencia celebrada en la Universidad de

Southern California, presentó un conjunto de ideas que motivaron nuevamente a los físicos teóricos. En primer

lugar sugirió que las cinco teorías diferentes podrían ser casos límite de una teoría aún mayor, a la que llamó

teoría M. No especificó que significa la “M”. Algunos sugieren que es “M” por “Magia”. Otros que es la W de

Witten invertida. Como sea, esa supuesta teoría explicaría y resolvería los problemas de las incompletas teorías

de supercuerdas. Witten propuso además que en vez de cuerdas unidimensionales, se debería trabajar con

membranas de 2 dimensiones, que también pueden vibrar, aunque de más modos que las simples cuerdas.

Llamó a estos objetos “branes”, o “branas” en castellano, abreviación de “membranes” (“membranas”).

Finalmente, propuso agregar una dimensión más a las ya conjeturadas. Los campos usuales, excepto la

gravedad, no podrían moverse por esta dimensión, y estarían confinados en las 4 usuales (más las 6

compactificadas). El esquema resultante es de tal complejidad que ha tenido ocupados a los físicos de

partículas hasta hoy. En estos 35 años, sin embargo, ninguna predicción, absolutamente ninguna, ha resultado

de todas estas conjeturas.

Espacio de Calabi-Yau. Es un espacio de 6

dimensiones. Aquí se muestra la proyección sobre 3

dimensiones. En cada punto del espacio-tiempo

normal, la teoría de supercuerdas supone existe un

espacio de Calabi-Yau compactificado.

¿Es la teoría de cuerdas una teoría científica?

Para empezar, la “teoría de cuerdas” no es una teoría, ni

fundamental (como la relatividad general) ni

fenomenológica (como el Modelo Estándar). Nadie sabe

cuáles son las ecuaciones básicas que rigen la dinámica de los objetos postulados, ni nadie ha sabido jamás

realizar una predicción experimental contrastable basándose en los supuestos y conjeturas “cuerdistas”. El

formalismo de los cálculos de las interacciones entre supercuerdas es tan complejo, que incluso entre

especialistas es difícil evaluar si los cálculos son correctos o no. Hace algunos años, dos hermanos franceses,

Igor y Grichka Bogdanov, publicaron en total seis artículos en revistas con sistema de arbitraje por pares de

física y matemáticas. Entre las revistas se encontraban Annals of Physics y Classical and

Quantum Gravity. Estos artículos usaban jerga de

diferentes campos de la física teórica incluida la teoría

de cuerdas. Tiempo después de las publicaciones y de

que los hermanos obtuvieran doctorados en la

Universidad de Borgoña, Francia, se estableció que

los artículos carecían de sentido. No se trataba de

un caso como el llamado affair Sokal, donde la

publicación de un texto ininteligible fue realizada para

mostrar la permeabilidad del sistema académico al

mero disparate, sino engaños deliberados para obtener

beneficios gracias a la mencionada permeabilidad. Lo

notable del caso es que tantos árbitros no se dieran

cuenta del engaño. Incluso mucho tiempo después de

las publicaciones había serios problemas en determinar

si el contenido era disparatado o no. Lo que quedó

expuesto con este incidente es que muchos físicos no entienden lo que están haciendo, y consideran normal no

entender nada de un artículo… en su propia área de especialidad. “El trabajo de los Bogdanov resulta

significativamente más incoherente que cualquier otra cosa publicada. Pero el creciente bajo nivel de

coherencia en todo el campo les permitió pensar que habían hecho algo sensato y publicarlo”, escribió

Peter Woit, físico de Columbia. Por su parte, Jacques Distler, de la Universidad de Texas en Austin, escribió:

“Los artículos de los Bogdanov consisten en jerga técnica de varios campos de la física matemática, la

teoría de cuerdas y la gravedad cuántica dispuesta en frases sintácticamente correctas pero

semánticamente sin sentido.” En realidad, el campo de la teoría de cuerdas se ha vuelto tan embrollado

matemáticamente que ya ni sus partidarios pueden comprenderlo completamente. Uno esperaría que entre los

rasgos de una teoría física bien formulada esté la claridad, además de la coherencia interna.

Por otro lado, la teoría de cuerdas no posee un principio abarcador o un grupo de simetría que permita un

formulación única y clara, como sucede con otras teorías fundamentales de la física. No hay leyes específicas

relacionadas con las cuerdas, y por tanto, no hay predicción alguna que realizar. Peor aún, los cálculos pueden

hacerse sobre una infinidad de espacios de Calabai-Yau (unos 10500 según algunas estimaciones) por lo cual la

teoría, si se formulase en forma clara, igual tendría un degeneración intrínseca o indeterminación que haría

imposible en principio ninguna predicción.

Se ha sugerido que la teoría de cuerdas es refutable ya que predice la supersimetría. Esto es falso, la teoría no

predice la supersimetría; la teoría necesita de la supersimetría para poder ser extendida a fermiones. Si se

descubre la existencia de la supersimetría, no sería una confirmación de la teoría de supercuerdas, ya que esta

podría aún ser falsa. Y si no se descubre, los cuerdistas siempre podrán argumentar que las partículas

supersimétricas tienen masas más allá del alcance de los aceleradores mas potentes en existencia… sin

importar cuán potentes son.

Además de las consideraciones anteriores, es importante destacar que la teoría de cuerdas no se relaciona con

el resto de la ciencia, como sucede con otras teorías bien establecidas de la física. Por ejemplo, en su límite de

baja curvatura la teoría de la relatividad general se reduce a la teoría de la gravitación de Newton, y a velocidades

bajas a su mecánica. La mecánica cuántica, en el límite de grandes números devuelve la mecánica clásica. La

mecánica estadística da lugar a la termodinámica. La teoría de cuerdas, en cambio, no puede recuperar al

Modelo Estándar ni explicar uno sólo de sus parámetros libres. Literalmente, es un teoría, o área de

investigación, completamente aislada del resto de la ciencia.

Otro problema serio es la llamada “dependencia del fondo” que presenta la teoría de cuerdas, algo

incompatible con su pretensión de ser un teoría del “todo”. Por “dependencia del fondo” se quiere significar que la

teoría se formula sobre un espaciotiempo dado, que se fija a priori y cuyas propiedades métricas no resultan de

resolver las ecuaciones de la propia teoría (como sucede en el caso de la relatividad general y otras teorías

relativistas de la gravitación). La teoría de cuerdas postula un espacio euclídeo de 4 dimensiones y sobre el

mismo los espacios compactificados de CalabiYau. Si uno se pregunta por qué esos espacios y no otros, la

respuesta es que sólo en ellos pueden ser realizados los cálculos perturbativos de las supercuerdas, lo que dista

de ser una explicación “fundamental” o incluso satisfactoria, ya que hay infinitas teorías posibles cuyos cálculos

se pueden realizar solamente sobre ciertos espacios multidimensionales. Eso no implica en forma alguna que

esos espacios existan realmente y no sean meras ficciones matemáticas.

La impotencia de la teoría de cuerdas para realizar predicciones y su completa inmunidad ante cualquier

experimento, junto con su complejidad artificiosa, y su divorcio del resto de la ciencia física, son las

características de un programa de investigación que ha degenerado en una pseudociencia.

La principal motivación para trabajar en la teoría de cuerdas como si fuera un candidato a teoría unificada está

solamente en la fe de sus seguidores. Esa fe es la que ha llevado a una situación única en la ciencia moderna,

que afecta seriamente la estructura y la credibilidad del sistema académicocientífico.

Crisis en la física teórica

En diciembre de 2014, dos de los más

importantes cosmólogos del mundo, George

Ellis y Joe Silk, publicaron en la revista

Nature un artículo titulado “Defend the

integrity of physics”. Se trataba de un artículo

valiente donde expresaban su preocupación

porque muchos físicos trabajando en el área

de la teoría de cuerdas están abogando por

un cambio de los criterios de evaluación de

las teorías científicas. En particular, están

sosteniendo que criterios como la capacidad de realizar predicciones sobre el mundo real o que una teoría deba

ser confrontada con los experimentos, deben ser abandonados y reemplazados por otros más laxos, basados en

consideraciones estéticas o de orden no empírico, como ser el consenso de una cierta comunidad. En una

época en que la cosmología, una disciplina usualmente considerada como especulativa, ha entrado en una etapa

de enorme precisión debido a la existencia de datos de alta calidad obtenidos por satélites y telescopios, no

sorprende que este clamor por la especulación sin control experimental sea visto como un retroceso y una

amenaza. Más aún si consideramos que la ciencia, desde hace bastante tiempo, es objeto de permanentes

ataques por parte de filósofos posmodernos, fundamentalistas religiosos y otros elementos radicalizados.

Los científicos que sostienen que sus trabajos no se deben evaluar por el hecho de que predigan o no cosas

contrastables sino por su belleza interna y por consenso dentro de la comunidad donde esos trabajos han sido

realizados, han tomado lo que en filosofía se llama una posición posmodernista: la ciencia es un discurso entre

otros muchos que forman el “texto social”. Para estos posmodernos, una teoría, considerada como discurso, es

válida si es aceptada por la comunidad que genera ese discurso. La sensación que deja esta posición es que

esa gente está cuidando su trabajo y no procurando una representación lo más verdadera posible de la

realidad[3]. De hecho, han abandonado el ideal de buscar la verdad, expresarse claramente y entender la

realidad, que ha caracterizado a la actitud científica desde los tiempos de filósofos presocráticos y el nacimiento

del pensamiento racional y crítico. Si lo que están produciendo no satisface los estándares de lo que, hasta hace

poco, se llamaba ciencia, entonces este grupo de personas hacen una gran presión por que se cambien los

estándares de evaluación en lugar de cambiar ellos y direccionarse hacia otro tema de investigación que pueda

permitir una salida al callejón en el cual se encuentran. Es una situación muy grave porque si esas tendencias

llegan a predominar pueden llevar a una enorme crisis al sistema científico, sobre todo en una época en la cual

otras áreas de la ciencia están creciendo mucho y con grandes aportes. Los avances recientes en

neurociencias, por ejemplo, son asombrosos. En los últimos veinte años toda la experimentación sobre el

cerebro ha revolucionado el conocimiento que tenemos acerca de cómo funcionan las capacidades cognitivas del

ser humano. Propagar a esas disciplinas jóvenes los criterios antiempíricos y antiexperimentales que

promueven algunos físicos de cuerdas puede generar una situación que detenga el crecimiento de esas

disciplinas que están en enérgico desarrollo. Algunos cuerdistas, en cierta forma, están tratando de exportar y

universalizar su fracaso, en vez de admitirlo.

La situación de la física teórica es difícil por múltiples causas. La causa sociológica reside en la organización

empresarial de estilo norteamericano del sistema científico. Esa organización funcionó para fabricar una bomba

atómica o para crear los aceleradores de partículas que llevaron a la gran explosión de la física de partículas a

fines de los años cincuenta, pero no sirvió para encontrar nueva física. Desde que terminó la segunda guerra

mundial no se ha descubierto esencialmente nueva física fundamental comparable a la hallada en la primera

mitad del siglo XX.

En el sistema científico norteamericano al investigador no le queda tiempo para dedicarse a los fundamentos de

sus teorías o a cuestiones de fondo: hay una enorme presión por publicar artículos que van a servir para ganar

subsidios que es lo que, en el fondo, hace valioso al investigador. ¿Por qué? Porque la universidad

norteamericana elige a los profesores que va a contratar de acuerdo a sus capacidades para conseguir

subsidios, dado que a ella le quedan los diezmos u overheads de los mismos, lo que les significa una importante

fuente de ingresos. Entonces, la universidad prioriza aquellos investigadores que publican mucho en áreas de

moda y que pueden conseguir, por tanto, subsidios jugosos. La academia se ha monetarizado, se ha

comercializado en detrimento de la búsqueda de la solución a los grandes problemas científicos. La gente ya no

se plantea problemas fundamentales, porque los grandes problemas requieren mucho tiempo y maduración, y

eso afecta los altos ritmos de publicación. El publish or perish[4] ha llegado a su reductio ad absurdum

produciendo un flujo permanente de artículos superfluos que en su gran mayoría jamás serán leídos o

comprendidos.

Todo esto ha llevado a que la originalidad tienda desaparecer, porque siempre es más confiable adoptar una

técnica comprobada, y volver a aplicarla, que lanzar o tratar de plantear de cero un nuevo problema. El mercado

académico presiona para que se asignen puestos académicos estables a los científicos que tienen capacidad de

obtener grandes subsidios y son reconocidos por sus pares. Estos científicos estarán luego en posición de elegir

a las nuevas personas que se incorporan al sistema, personas cuyos trabajos estarán en general en la línea de

quienes los seleccionan. Ocurre, entonces, una especie de reproducción de los temas: los discípulos se forman

a imagen y semejanza de los maestros y, después, los maestros deciden que ellos sean quienes los

reemplacen en las cátedras. El sistema académico “monotematiza” la investigación, por medio de un círculo

vicioso cuyo resultado es un investigador hiperespecializado y de poca versatilidad y originalidad. Esta situación

pasó en buena medida con el boom de publicaciones en teoría de cuerdas a fines de los años noventa en

Estados Unidos. El resultado es que hoy hay un montón de físicos ocupando muchas cátedras muy importantes

en las mejores universidades y cuya especialización es algo que no sirve básicamente para nada ni hay

esperanzas de que en algún momento sirva. Esto lleva a la crisis actual de la física: se trata de gente sin

formación como para dedicarse a otra cosa, y por tanto presiona para que las condiciones externas se adapten a

lo que pueden hacer.

Ante una situación como la de la teoría de cuerdas, con una degeneración de 10500, los nuevos paladines de la

teoría en vez de decir “bueno, esto es un callejón sin salida, nunca voy a poder predecir nada”, lo que dicen es:

“para cada una de estas representaciones topológicas de la teoría de cuerdas hay un universo donde la teoría es

válida”. Eso los lleva a postular algo increíble: infinitos universos. En lugar de tratar de estudiar el universo

observable lo que hacen, para “solucionar” el problema de la degeneración, es postular infinitos universos. Es el

paroxismo de la inflación ontológica. Un camino metodológico que es opuesto a lo que, tradicionalmente, ha

llevado a los grandes descubrimientos de la ciencia. Cuando una teoría no es compatible con la realidad se

cambia la teoría, no se modifica la realidad agregando infinitos universos.

Algunos cosmólogos están aterrorizados de que, en breve, proliferen los trabajos sobre universos múltiples y su

disciplina vuelva a la vieja especulación sin asidero. Por eso Ellis y Silk publicaron ese artículo valiente para

llamar la atención de la comunidad científica y proponer una reunión en la cual también participen filósofos, con

el fin de mostrar que hacen falta estándares estrictos a la hora de evaluar las teorías científicas.

El problema de discutir el problema con filósofos es que muchos de ellos no están de acuerdo con usar criterios

estrictos de evaluación de teorías. La filosofía académica en el mundo anglosajón ha sufrido un proceso similar

al de la física teórica después de los grandes desarrollos en lógica de la década del treinta y del cuarenta del

siglo pasado, cuando se estableció la semántica formal.

A partir de los años cincuenta, los lógicos

de orientación filosófica se dedicaron, más

que nada, a fabricar lógicas alternativas. La

mayor parte de las aplicaciones de la lógica

están en la lógica del primer orden, que es

lo que se llama la lógica de predicados, y en

algunos aspectos de la lógica de segundo

orden. Hay muchas otras lógicas, infinitas

lógicas posibles, pero en general no tienen

aplicación a la realidad. Una de esas lógicas

se llama lógica modal o lógica de la

posibilidad, que siempre se ha considerado

como un mero juego formal que no tiene

aplicación en ciencia. El filósofo

estadounidense Saul Kripke postuló que la

lógica modal podía resolver su problema

fundamental, que es cómo establecer el

valor de verdad de sus enunciados, postulando infinitos mundos: un enunciado modal es verdadero si y sólo si

hay un mundo en el cual ese enunciado es verdadero. Un montón de lógicos y filósofos analíticos se dedicaron a

reformular la lógica modal en términos de la pluralidad de los mundos o de los infinitos universos. Esto concuerda

con la postura de algunos físicos cuerdistas radicales y sus “multiuniversos”. Estos supuestos universos no

interaccionan entre sí y están totalmente desconectados unos de otros. Jamás se podrá, siquiera en principio,

planear un experimento que permita establecer la realidad de esos otros universos. Se presenta así una situación

peculiar, y potencialmente muy peligrosa: tanto lógicos y filósofos que están sin problemas serios de los que

ocuparse, como físicos teóricos que se hayan atrapados en el callejón de las cuerdas, de repente se encuentran

que tienen intereses comunes y comienzan a apoyarse mutuamente. Esto termina en científicos como Hawking,

que hablan de la muerte de la filosofía, refiriéndose a la filosofía tradicional, y filósofos que dicen “bueno, hay que

basar la filosofía en las modernas teorías de la física” haciendo referencia a la teoría de supercuerdas y a la teoría

del multiuniverso o “multiverso”. Es un movimiento peligroso: los investigadores se apartan de la realidad y de los

problemas reales y pasan a considerar una actividad científica legítima algo que sólo es un discurso, un

monólogo posmodernista. Un relato. La realidad se genera en la oficina del físico.

Este movimiento ha tenido otra consecuencia perjudicial: la aparición de científicos mediáticos y gurúes de la

ciencia. Lo opuesto a la imagen tradicional del científico, que se cuida de hacer observaciones extravagantes y

es un referente para detener la charlatanería.

Muchos cuerdistas consideran a Ed Witten una especie de gurú. Su sola opinión, expresada en una conferencia,

puede hacer que cientos de científicos jóvenes se pongan a trabajar en una dirección sin cuestionarse las

razones. Otros científicos, más preocupados por su popularidad más que por la ciencia, se la pasan haciendo

profecías sobre toda clase de temas, desde el fin de la filosofía o de la física hasta el fin del mundo. Es el triste

caso de Hawking, que en los últimos años parece dedicado solamente a cultivar su popularidad personal entre el

gran público por medio de las más disparatadas aseveraciones. Todo esto crea una muy pobre imagen de la

ciencia y su contribución a la cultura, en particular si lo comparamos a la situación cuando las figuras de

referencia eran Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, y otros de similar envergadura y conciencia cívica y

social.

Reconstrucción de la física

Los físicos de cuerdas suelen defenderse diciendo que la llamada

correspondencia AdS/CFT (por “antide Siter/ Conformal Field Theory”),

propuesta por Juan Maldacena en 1997, permite hacer cálculos de

gran utilidad en teoría de materia condensada y física nuclear. Eso es

cierto, pero al aplicar esa correspondencia lo que hacen es aplicar un

método de cálculo que nada tiene que ver con supercuerdas ni teorías

unificadas. Difícilmente la mencionada conjetura permita nunca

realizar una predicción concreta para el universo real en el marco de la

teoría de cuerdas. La correspondencia es entre la matemática que se

realiza en un espacio de Sitter de 5 dimensiones y un espacio de

dimensión inferior de la teoría de campos conforme con cuatro

supersimetrías (esta última es una teoría que sólo admite la existencia de partículas sin masa, esto es,

bosones). Ni nuestro universo tiene una geometría tipo “antide Sitter” ni está poblado únicamente por bosones.

De allí que la correspondencia no se pueda aplicar al mundo real, aunque puede ser útil en otros campos, como

mero formalismo matemático, reinterpretando el significado de los diferentes términos implicados fuera del marco

de la teoría de supercuerdas. Los físicos de cuerdas más realistas están utilizando sus conocimientos de esta

correspondencia para pasarse a campos de investigación donde pueden aplicar los métodos de cálculo tan

duramente aprendidos con resultados de algún provecho, como ser en teoría de materia condensada y

superconductores.

Una solución de fondo a la crisis de la física actual requiere un cambio en la formación de los físicos. Ese

cambio debe implicar, entre otras cosas, una cierta conciencia filosófica de los fundamentos e implicaciones de

la investigación científica. Pienso que la filosofía necesita de la ciencia y la ciencia necesita de la filosofía. Creo

que la filosofía que tiene chances de hacer aportes reales a la sociedad y a la cultura es lo que se llama filosofía

científica. Esta es una filosofía informada por la ciencia, por la buena ciencia y, que a su vez, le puede proveer a

la ciencia del marco más general en el cual se desarrollen las teorías científicas y ayudar a que esas teorías no

se desbanden, poniendo criterios estrictos de evaluación, de peso de la evidencia, y de interpretación semántica.

Creo que hay una relación simbiótica, o mejor dicho, que debería haber una relación simbiótica entre filosofía

científica y ciencia. La filosofía científica se ocupa de problemas bien concretos, problemas como qué es una ley

científica, qué es un evento, qué es una cosa, qué es una teoría, qué es un modelo, qué diferencia hay entre

teoría y modelo, qué es el espacio, qué es el tiempo, qué es el espaciotiempo, cuáles son los constituyentes

últimos de las cosas, qué son los infinitos –¿existen en la realidad o son meras construcciones matemáticas?–

y mucho más.

Los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero difícilmente han analizado los aspectos más profundos de la

teoría matemática del infinito y sus implicaciones filosóficas. Un físico bien informado de esos tópicos va a hacer

mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia. Por otro lado, un filósofo que no conozca el

estado de la ciencia actual cuando hable del espacio y del tiempo va a decir disparates; debería conocer, por

ejemplo, relatividad general. O un filósofo que se ocupe del problema del libre albedrío, si no conoce los avances

actuales de la neurociencia simplemente va a hacer especulaciones. La relación es simbiótica. ¿Cómo se trata

eso, a nivel universitario?, ¿cómo se implementa a nivel formativo de los estudiantes?

En mi opinión debería haber, básicamente, para todas las carreras de ciencia, una materia de ciencias formales,

como lógica y semántica, que complementen la formación matemática para que el futuro graduado sepa utilizar e

interpretar lenguajes formales. Una única materia de filosofía científica, que explique qué entendemos por una

ley, si hay leyes de leyes, si puede haber propiedades de propiedades, qué es un cambio, qué es el azar, qué

es una propensión, qué es una probabilidad, o sea, cosas que permanentemente el científico usa pero que

raramente o jamás se plantea qué son, cómo se definen, qué rol juegan dentro de todo el esquema del

conocimiento que él está tratando de abordar. Además, debería haber una materia de filosofía científica que

incluya ontología y epistemología. La ontología es el estudio de las ideas más generales acerca de lo que hay,

básicamente el estudio de cosas, cambios, propiedades, leyes, espacio y tiempo. La epistemología es el

estudio del conocimiento: qué es aprender, qué es una teoría, qué es una representación de la realidad, qué es

un modelo, cuál es la diferencia entre ciencia y pseudociencia –tema muy importante, de gran relevancia cultural

y social–, qué es la tecnología, en qué se diferencia la ciencia de la tecnología. Finalmente, la materia debería

incluir ética. Yo creo que habría que enseñar ética en una materia de filosofía científica: ética científica, o sea,

ética basada en el estudio del comportamiento humano, en tratar de determinar por qué los seres humanos se

comportan de una manera o de otra y cuáles son las pautas, las normas, la moral, que caminos son

convenientes para alcanzar ciertos objetivos.

Yo creo que uno de los grandes defectos de la formación de los científicos actuales es que deja de lado los

aspectos éticos y cada vez asistimos a más casos de plagio, fraude, publicaciones refritadas varias veces,

conferencias que son robadas y montones de cosas más, como ese anhelo por la fama que aqueja a muchos

científicos. Se podría ayudar a combatir esas tendencias nocivas enseñando un poco de ética a nivel universitario

a los estudiantes de ciencias. Todos los grandes sistemas de pensamiento de la antigüedad, como por ejemplo

los del periodo helenístico de Grecia y el propio sistema aristotélico, siempre empezaban con lo que llamaban

una gramática, que es lo que hoy llamaríamos una semántica, el conocimiento del lenguaje que usamos para

describir la realidad, después seguían con una física y luego con una episteme, una teoría del conocimiento, para

terminar siempre con una ética. El final siempre resultaba ser una ética. Y eso nosotros lo hemos perdido; ahora

la ética no nos importa nada y yo creo que es lo que más tendría que importarnos porque es, en el fondo, lo que

codifica cómo nos vamos a comportar. Eso es algo que incide directamente en todas nuestras actividades y en

nuestra vida: la supervivencia de toda nuestra civilización, acaso, dependa de nuestra capacidad para

comportarnos éticamente.

Lecturas sugeridas

Bunge, M., 2001, Philosophy in Crisis: The Need for Reconstruction, Amherst: Prometheus Books

Ellis, G., & Silk, J. 2014, Defend the integrity of physics, Nature 516, 321-323

Baggot, J. 2013, Farewell to Reality: How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth, London:

Pegasus

Smolin, L. 2006, The Trouble with Physics, NY: Mariner Books

Unzicker, A. 2013, Bankrupting Physics: How Today’s Top Scientists are Gambling Away Their Credibility, NY:

Palgrave Macmillan

Woit, Peter 2006, Not Even Wrong, NY: Basic Books

Referencias

[1] “¿Está a la vista el fin de la física teórica?”.

[2] A lo largo de este texto me referiré ocasionalmente a este conjunto de conjeturas como “teoría”, lo cual debe

considerarse, estrictamente, un abuso de lenguaje. La expresión, infelizmente, está tan extendida que facilita la

comprensión del texto y ese es el motivo por el cual la he adoptado.

[3] Algo que en general no mencionan los defensores de esta posición es que pretenden que sus sueldos sigan

siendo pagados por una comunidad mayor en la cual está insertos, comunidad que no entiende una palabra o

ecuación de lo que hacen.

[4] “Publica o perece”.

YAPA:

Mario Bunge presenta a Gustavo Romero en la conferencia “Einstein y la metafísica del tiempo” (Seminario

de Filosofía de la Ciencia, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Buenos Aires, 30 de Septiembre

de 2015)

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oct : 12 : 2015 Capitán del Espacio “¿A qué saben las leyendas?”

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Espacios de Calabi-Yau en cada punto del espacio-tiemponormal.

George Ellis

Saul Kripke

Juan Maldacena

LA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDASLA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDAS13 octubre, 2015

¿Cuánto tiene de ciencia la teoría de las cuerdas? Para Gustavo Esteban Romero, este es un debate que está

ahogando la investigación en física teórica. El ensayo que publicamos, originalmente titulado Con la cuerda al

cuello: crisis y reconstrucción de la física teórica, es parte de su obra, pendiente de publicación, “La

naturaleza del tiempo”.

El 29 de abril de 1980, el famoso físico británico Stephen Hawking fue nombrado profesor Lucasiano de

Matemáticas en Cambridge. Era la misma cátedra que en su tiempo ostentó Isaac Newton, la más prestigiosa

de Gran Bretaña. En esa ocasión, Hawking pronunció una conferencia titulada: “Is the end in sight for theoretical

physics?”[1] Hawking profetizó (práctica a la que es muy adepto) que en veinte años la física teórica

probablemente habría alcanzado todos sus objetivos, y que para el nuevo milenio existiría una teoría unificada de

todas las interacciones, una “teoría del todo”. Su candidato para tal teoría era una variante con 8 supersimetrías

diferentes de la llamada teoría de la supergravedad.

Hoy ya nadie recuerda las teorías multisupersiméticas de la

supergravedad, ni importa ya mucho que significa semejante

expresión. Todo eso ha sido olvidado y archivado, reducido a la

categoría de disparate. Poco después de la conferencia de

Hawking, en 1984, la teoría de cuerdas comenzó ubicarse en el

centro de atención de los físicos teóricos de altas energías, y allí

ha permanecido por ya 36 años. Sin embargo, en un sentido muy

diferente del que Hawking tenía en mente, su profecía parece

haberse cumplido en cierto grado: la física teórica de altas

energías, que había dominado el avance del conocimiento del

universo en el medio siglo anterior, parece estar inmersa en una

crisis interminable, de completa esterilidad, que ha llevado a que

no haya habido ninguna predicción nueva realmente significativa en

ese campo en más de un cuarto de siglo. Esta es una situación

única en la historia de la física, que es un campo de investigación altamente dinámico y en rápido progreso. El

proceso actual ha venido acompañado de un degradación del sistema académico que amenaza la evolución de

toda la física, acarreando una crisis de incalculables consecuencias. En las páginas que siguen, describiré como

se llegó a esta situación, los peligros que conlleva, y daré mi visión sobre cómo es posible superarla.

La teoría de cuerdas

Lo primero que hay que saber sobre la teoría de cuerdas es que no se trata de una teoría en el sentido usual,

sino más bien de un conjunto de suposiciones y métodos de cálculo basados en ellas[2]. La “teoría” de cuerdas

no tiene ecuaciones fundamentales que determinen la evolución dinámica de los objetos a los que se refieren las

suposiciones y conjeturas. Tampoco tiene la unidad conceptual que confiere la identificación de un grupo de

simetrías subyacente al marco teórico. Los objetos o referentes de la teoría de cuerdas se supone que son

entidades básicas, los “constituyentes últimos” de todos los existentes, que geométricamente pueden

describirse como cuerdas unidimensionales que pueden ser abiertas (con dos extremos) o cerradas (formando

una especie de lazo). En la Figura 1 vemos dos ejemplos de la forma que pueden adquirir estas cuerdas.

Dos representaciones gráficas de cuerdas; una

abierta y la otra cerrada.

Una característica de estas cuerdas es que pueden

vibrar. Como toda cuerda, sólo admiten modos discretos

de vibración. Esto da lugar a un espectro de energía

interna (asociada a la vibración de las cuerdas) que se

identifica con la masa de las partículas elementales. Así,

según la teoría de cuerdas, lo que se conoce como

partículas en el llamado Modelo Estándar de la física, en realidad serían pequeñas cuerdas vibrantes. De acuerdo

a cómo vibran se obtendrían las diferentes partículas. Estas ideas fueron propuestas a fines de los años sesenta

y se aplicaron a principios de la década del setenta al estudio de las interacciones nucleares. Más tarde, debido

a muchos problemas técnicos que se fueron presentando, la teoría fue desplazada por la llamada cromodinámica

cuántica (QCD, por Quantum ChromoDynamics) y cayó en el olvido.

Durante la segunda mitad de los setenta, el físico John Schwarz y algunos colegas continuaron estudiando las

cuerdas. La teoría original se aplicaba sólo a partículas llamadas bosones, que tienen espín entero. Los bosones

son lo que se llama “cuantos de interacción”. En el Modelo Estándar a estos “cuantos” se los interpreta como las

perturbaciones de los campos de interacción. El bosón del campo electromagnético, por ejemplo, es el fotón.

Otros campos, como el débil y el nuclear, tienen sus propios bosones. Schwarz y otros se percataron de que si

querían que la teoría de cuerdas pudiese describir a otras partículas, los llamados fermiones, debían incluir una

nueva simetría en la teoría. Esta simetría, que no existe en el Modelo Estándar, es llamada “supersimetría”.

Implica que, a grandes energías, los bosones se pueden convertir en fermiones, y viceversa. Sin embargo, el

cumplimiento de la supersimetría exige que existan partículas llamadas “compañeros supersimétricos” de las

partículas conocidas, a fin de que no se violen leyes de conservación bien establecidas. El Modelo Estándar

admite la existencia de 17 partículas (ver Figura 2) por lo que la supersimetría exige que haya 17 partículas

supersimétricas no descubiertas. Se suele argumentar que esas partículas son todas tan masivas que aún no

han podido ser creadas en acelerados como el Large Hadron Collider (LHC ) del CERN. El esquema teórico de

las cuerdas, con sus extensiones supersimétricas, pasó a llamarse “teoría de supercuerdas”, aunque, como su

predecesora, no es una teoría bien formulada y completa.

Las 17 partículas del Modelo Estándar: 6 hadrones

(llamados quarks), 6 leptones, 4 bosones de

interacción (llamados también bosones de Gauge) y la

partícula de Higgs (bosón).

En 1983 el físico norteamericano Edward Witten

comenzó a mostrar interés por la teoría de cuerdas.

Witten, nacido en 1951, era ya en esa época uno de los

físicos teóricos más famosos del mundo. Hijo del también

físico Louis Witten, Edward se graduó en historia en

Bradeis, y luego se mudó a Princeton para realizar una

tesis en física bajo la supervisión de David Gross, un reputado físico de partículas. Ya durante su trabajo

doctoral Witten comenzó a adquirir la fama de genio, particularmente versado en matemáticas. Luego de

doctorarse hizo una estadía postdoctoral en Harvard y al terminar fue contratado como profesor por Princeton,

algo totalmente inusual para alguien de su edad. Ha permanecido en Princeton (al poco tiempo se desplazó al

Instituto de Estudios Avanzados) desde entonces. La influencia de Witten en la comunidad de físicos de altas

energías es enorme. Por eso, cuando presentó su visión de la teoría de supercuerdas en una conferencia durante

1984, y consideró públicamente que el campo era muy promisorio, inmediatamente muchos comenzaron a

trabajar en el tema. En 1983 se habían publicado sólo 17 trabajos científicos sobre supercuerdas. Sólo en 1986

aparecieron 639. En 1990, la teoría de supercuerdas dominaba completamente la atención de la mayoría de los

físicos teóricos.

Para entonces era claro que a fin de poder caracterizar las muchas propiedades de las partículas elementales,

era necesario incrementar el numero de dimensiones en que pueden vibrar las supercuerdas de las 4 (tres

espaciales y una temporal) usuales, a 10. Las otras 6 dimensiones, al no ser observables, se suponen

“compactificadas”. La compactificación es una idea propuesta en los años 1920 por el físico sueco Oskar Klein.

Consiste en suponer que una dimensión está doblada sobre sí misma con un radio de curvatura tan pequeño que

es completamente indetectable a escala humana. Por ejemplo, un hilo puede parecer de 1 dimensión a un ser

humano, pero a una hormiga, que puede moverse a su alrededor, le parecerá una superficie de 2 dimensiones. La

dimensión que sólo puede experimentar la hormiga es la dimensión compactificada. La teoría de supercuerdas

requiere de 6 de estas dimensiones minúsculas y cerradas sobre si mismas.

Otro problema de la teoría de supercuerdas era que sus cálculos producían “infinitos” a menos que las curvaturas

de las dimensiones extra satisficieran ciertas condiciones. Existen ciertos espacios topológicos llamados

espacios de Calabi-Yau, donde en 6 dimensiones esas condiciones son satisfechas (ver Figura 3). Así, pues, la

teoría de supercuerdas pasó a formularse sobre espacios de CalabiYau, de 6 dimensiones compactas,

apoyados en cada punto del espacio-tiempo de Minkowski, que es el espacio y tiempo en que se formula la

teoría de la relatividad especial. Al principio, apenas unas pocas variedades de espacios de CalabiYau eran

conocidos, pero pronto se volvió evidente que su número es inmenso, y acaso infinito. Cualquier cálculo de

supercuerdas realizado en un espacio de CalabiYau diferente, lleva a diferentes resultados. Así, pues, no es

posible formular predicción alguna con la teoría, ya que no es posible determinar qué espacio de CalabiYau

corresponde al universo real, si es que alguno lo hace.

A principios de los años 1990 ya había cinco versiones diferentes de la teoría de supercuerdas, o, quizás es

mejor decir, cinco conjuntos diferentes de conjeturas sobre supercuerdas. Esta proliferación de teorías y la

ausencia absoluta de predicciones hizo que la actividad en el campo de las supercuerdas empezase a

desacelerar. Entonces, en 1995, Witten intervino nuevamente. En una conferencia celebrada en la Universidad de

Southern California, presentó un conjunto de ideas que motivaron nuevamente a los físicos teóricos. En primer

lugar sugirió que las cinco teorías diferentes podrían ser casos límite de una teoría aún mayor, a la que llamó

teoría M. No especificó que significa la “M”. Algunos sugieren que es “M” por “Magia”. Otros que es la W de

Witten invertida. Como sea, esa supuesta teoría explicaría y resolvería los problemas de las incompletas teorías

de supercuerdas. Witten propuso además que en vez de cuerdas unidimensionales, se debería trabajar con

membranas de 2 dimensiones, que también pueden vibrar, aunque de más modos que las simples cuerdas.

Llamó a estos objetos “branes”, o “branas” en castellano, abreviación de “membranes” (“membranas”).

Finalmente, propuso agregar una dimensión más a las ya conjeturadas. Los campos usuales, excepto la

gravedad, no podrían moverse por esta dimensión, y estarían confinados en las 4 usuales (más las 6

compactificadas). El esquema resultante es de tal complejidad que ha tenido ocupados a los físicos de

partículas hasta hoy. En estos 35 años, sin embargo, ninguna predicción, absolutamente ninguna, ha resultado

de todas estas conjeturas.

Espacio de Calabi-Yau. Es un espacio de 6

dimensiones. Aquí se muestra la proyección sobre 3

dimensiones. En cada punto del espacio-tiempo

normal, la teoría de supercuerdas supone existe un

espacio de Calabi-Yau compactificado.

¿Es la teoría de cuerdas una teoría científica?

Para empezar, la “teoría de cuerdas” no es una teoría, ni

fundamental (como la relatividad general) ni

fenomenológica (como el Modelo Estándar). Nadie sabe

cuáles son las ecuaciones básicas que rigen la dinámica de los objetos postulados, ni nadie ha sabido jamás

realizar una predicción experimental contrastable basándose en los supuestos y conjeturas “cuerdistas”. El

formalismo de los cálculos de las interacciones entre supercuerdas es tan complejo, que incluso entre

especialistas es difícil evaluar si los cálculos son correctos o no. Hace algunos años, dos hermanos franceses,

Igor y Grichka Bogdanov, publicaron en total seis artículos en revistas con sistema de arbitraje por pares de

física y matemáticas. Entre las revistas se encontraban Annals of Physics y Classical and

Quantum Gravity. Estos artículos usaban jerga de

diferentes campos de la física teórica incluida la teoría

de cuerdas. Tiempo después de las publicaciones y de

que los hermanos obtuvieran doctorados en la

Universidad de Borgoña, Francia, se estableció que

los artículos carecían de sentido. No se trataba de

un caso como el llamado affair Sokal, donde la

publicación de un texto ininteligible fue realizada para

mostrar la permeabilidad del sistema académico al

mero disparate, sino engaños deliberados para obtener

beneficios gracias a la mencionada permeabilidad. Lo

notable del caso es que tantos árbitros no se dieran

cuenta del engaño. Incluso mucho tiempo después de

las publicaciones había serios problemas en determinar

si el contenido era disparatado o no. Lo que quedó

expuesto con este incidente es que muchos físicos no entienden lo que están haciendo, y consideran normal no

entender nada de un artículo… en su propia área de especialidad. “El trabajo de los Bogdanov resulta

significativamente más incoherente que cualquier otra cosa publicada. Pero el creciente bajo nivel de

coherencia en todo el campo les permitió pensar que habían hecho algo sensato y publicarlo”, escribió

Peter Woit, físico de Columbia. Por su parte, Jacques Distler, de la Universidad de Texas en Austin, escribió:

“Los artículos de los Bogdanov consisten en jerga técnica de varios campos de la física matemática, la

teoría de cuerdas y la gravedad cuántica dispuesta en frases sintácticamente correctas pero

semánticamente sin sentido.” En realidad, el campo de la teoría de cuerdas se ha vuelto tan embrollado

matemáticamente que ya ni sus partidarios pueden comprenderlo completamente. Uno esperaría que entre los

rasgos de una teoría física bien formulada esté la claridad, además de la coherencia interna.

Por otro lado, la teoría de cuerdas no posee un principio abarcador o un grupo de simetría que permita un

formulación única y clara, como sucede con otras teorías fundamentales de la física. No hay leyes específicas

relacionadas con las cuerdas, y por tanto, no hay predicción alguna que realizar. Peor aún, los cálculos pueden

hacerse sobre una infinidad de espacios de Calabai-Yau (unos 10500 según algunas estimaciones) por lo cual la

teoría, si se formulase en forma clara, igual tendría un degeneración intrínseca o indeterminación que haría

imposible en principio ninguna predicción.

Se ha sugerido que la teoría de cuerdas es refutable ya que predice la supersimetría. Esto es falso, la teoría no

predice la supersimetría; la teoría necesita de la supersimetría para poder ser extendida a fermiones. Si se

descubre la existencia de la supersimetría, no sería una confirmación de la teoría de supercuerdas, ya que esta

podría aún ser falsa. Y si no se descubre, los cuerdistas siempre podrán argumentar que las partículas

supersimétricas tienen masas más allá del alcance de los aceleradores mas potentes en existencia… sin

importar cuán potentes son.

Además de las consideraciones anteriores, es importante destacar que la teoría de cuerdas no se relaciona con

el resto de la ciencia, como sucede con otras teorías bien establecidas de la física. Por ejemplo, en su límite de

baja curvatura la teoría de la relatividad general se reduce a la teoría de la gravitación de Newton, y a velocidades

bajas a su mecánica. La mecánica cuántica, en el límite de grandes números devuelve la mecánica clásica. La

mecánica estadística da lugar a la termodinámica. La teoría de cuerdas, en cambio, no puede recuperar al

Modelo Estándar ni explicar uno sólo de sus parámetros libres. Literalmente, es un teoría, o área de

investigación, completamente aislada del resto de la ciencia.

Otro problema serio es la llamada “dependencia del fondo” que presenta la teoría de cuerdas, algo

incompatible con su pretensión de ser un teoría del “todo”. Por “dependencia del fondo” se quiere significar que la

teoría se formula sobre un espaciotiempo dado, que se fija a priori y cuyas propiedades métricas no resultan de

resolver las ecuaciones de la propia teoría (como sucede en el caso de la relatividad general y otras teorías

relativistas de la gravitación). La teoría de cuerdas postula un espacio euclídeo de 4 dimensiones y sobre el

mismo los espacios compactificados de CalabiYau. Si uno se pregunta por qué esos espacios y no otros, la

respuesta es que sólo en ellos pueden ser realizados los cálculos perturbativos de las supercuerdas, lo que dista

de ser una explicación “fundamental” o incluso satisfactoria, ya que hay infinitas teorías posibles cuyos cálculos

se pueden realizar solamente sobre ciertos espacios multidimensionales. Eso no implica en forma alguna que

esos espacios existan realmente y no sean meras ficciones matemáticas.

La impotencia de la teoría de cuerdas para realizar predicciones y su completa inmunidad ante cualquier

experimento, junto con su complejidad artificiosa, y su divorcio del resto de la ciencia física, son las

características de un programa de investigación que ha degenerado en una pseudociencia.

La principal motivación para trabajar en la teoría de cuerdas como si fuera un candidato a teoría unificada está

solamente en la fe de sus seguidores. Esa fe es la que ha llevado a una situación única en la ciencia moderna,

que afecta seriamente la estructura y la credibilidad del sistema académicocientífico.

Crisis en la física teórica

En diciembre de 2014, dos de los más

importantes cosmólogos del mundo, George

Ellis y Joe Silk, publicaron en la revista

Nature un artículo titulado “Defend the

integrity of physics”. Se trataba de un artículo

valiente donde expresaban su preocupación

porque muchos físicos trabajando en el área

de la teoría de cuerdas están abogando por

un cambio de los criterios de evaluación de

las teorías científicas. En particular, están

sosteniendo que criterios como la capacidad de realizar predicciones sobre el mundo real o que una teoría deba

ser confrontada con los experimentos, deben ser abandonados y reemplazados por otros más laxos, basados en

consideraciones estéticas o de orden no empírico, como ser el consenso de una cierta comunidad. En una

época en que la cosmología, una disciplina usualmente considerada como especulativa, ha entrado en una etapa

de enorme precisión debido a la existencia de datos de alta calidad obtenidos por satélites y telescopios, no

sorprende que este clamor por la especulación sin control experimental sea visto como un retroceso y una

amenaza. Más aún si consideramos que la ciencia, desde hace bastante tiempo, es objeto de permanentes

ataques por parte de filósofos posmodernos, fundamentalistas religiosos y otros elementos radicalizados.

Los científicos que sostienen que sus trabajos no se deben evaluar por el hecho de que predigan o no cosas

contrastables sino por su belleza interna y por consenso dentro de la comunidad donde esos trabajos han sido

realizados, han tomado lo que en filosofía se llama una posición posmodernista: la ciencia es un discurso entre

otros muchos que forman el “texto social”. Para estos posmodernos, una teoría, considerada como discurso, es

válida si es aceptada por la comunidad que genera ese discurso. La sensación que deja esta posición es que

esa gente está cuidando su trabajo y no procurando una representación lo más verdadera posible de la

realidad[3]. De hecho, han abandonado el ideal de buscar la verdad, expresarse claramente y entender la

realidad, que ha caracterizado a la actitud científica desde los tiempos de filósofos presocráticos y el nacimiento

del pensamiento racional y crítico. Si lo que están produciendo no satisface los estándares de lo que, hasta hace

poco, se llamaba ciencia, entonces este grupo de personas hacen una gran presión por que se cambien los

estándares de evaluación en lugar de cambiar ellos y direccionarse hacia otro tema de investigación que pueda

permitir una salida al callejón en el cual se encuentran. Es una situación muy grave porque si esas tendencias

llegan a predominar pueden llevar a una enorme crisis al sistema científico, sobre todo en una época en la cual

otras áreas de la ciencia están creciendo mucho y con grandes aportes. Los avances recientes en

neurociencias, por ejemplo, son asombrosos. En los últimos veinte años toda la experimentación sobre el

cerebro ha revolucionado el conocimiento que tenemos acerca de cómo funcionan las capacidades cognitivas del

ser humano. Propagar a esas disciplinas jóvenes los criterios antiempíricos y antiexperimentales que

promueven algunos físicos de cuerdas puede generar una situación que detenga el crecimiento de esas

disciplinas que están en enérgico desarrollo. Algunos cuerdistas, en cierta forma, están tratando de exportar y

universalizar su fracaso, en vez de admitirlo.

La situación de la física teórica es difícil por múltiples causas. La causa sociológica reside en la organización

empresarial de estilo norteamericano del sistema científico. Esa organización funcionó para fabricar una bomba

atómica o para crear los aceleradores de partículas que llevaron a la gran explosión de la física de partículas a

fines de los años cincuenta, pero no sirvió para encontrar nueva física. Desde que terminó la segunda guerra

mundial no se ha descubierto esencialmente nueva física fundamental comparable a la hallada en la primera

mitad del siglo XX.

En el sistema científico norteamericano al investigador no le queda tiempo para dedicarse a los fundamentos de

sus teorías o a cuestiones de fondo: hay una enorme presión por publicar artículos que van a servir para ganar

subsidios que es lo que, en el fondo, hace valioso al investigador. ¿Por qué? Porque la universidad

norteamericana elige a los profesores que va a contratar de acuerdo a sus capacidades para conseguir

subsidios, dado que a ella le quedan los diezmos u overheads de los mismos, lo que les significa una importante

fuente de ingresos. Entonces, la universidad prioriza aquellos investigadores que publican mucho en áreas de

moda y que pueden conseguir, por tanto, subsidios jugosos. La academia se ha monetarizado, se ha

comercializado en detrimento de la búsqueda de la solución a los grandes problemas científicos. La gente ya no

se plantea problemas fundamentales, porque los grandes problemas requieren mucho tiempo y maduración, y

eso afecta los altos ritmos de publicación. El publish or perish[4] ha llegado a su reductio ad absurdum

produciendo un flujo permanente de artículos superfluos que en su gran mayoría jamás serán leídos o

comprendidos.

Todo esto ha llevado a que la originalidad tienda desaparecer, porque siempre es más confiable adoptar una

técnica comprobada, y volver a aplicarla, que lanzar o tratar de plantear de cero un nuevo problema. El mercado

académico presiona para que se asignen puestos académicos estables a los científicos que tienen capacidad de

obtener grandes subsidios y son reconocidos por sus pares. Estos científicos estarán luego en posición de elegir

a las nuevas personas que se incorporan al sistema, personas cuyos trabajos estarán en general en la línea de

quienes los seleccionan. Ocurre, entonces, una especie de reproducción de los temas: los discípulos se forman

a imagen y semejanza de los maestros y, después, los maestros deciden que ellos sean quienes los

reemplacen en las cátedras. El sistema académico “monotematiza” la investigación, por medio de un círculo

vicioso cuyo resultado es un investigador hiperespecializado y de poca versatilidad y originalidad. Esta situación

pasó en buena medida con el boom de publicaciones en teoría de cuerdas a fines de los años noventa en

Estados Unidos. El resultado es que hoy hay un montón de físicos ocupando muchas cátedras muy importantes

en las mejores universidades y cuya especialización es algo que no sirve básicamente para nada ni hay

esperanzas de que en algún momento sirva. Esto lleva a la crisis actual de la física: se trata de gente sin

formación como para dedicarse a otra cosa, y por tanto presiona para que las condiciones externas se adapten a

lo que pueden hacer.

Ante una situación como la de la teoría de cuerdas, con una degeneración de 10500, los nuevos paladines de la

teoría en vez de decir “bueno, esto es un callejón sin salida, nunca voy a poder predecir nada”, lo que dicen es:

“para cada una de estas representaciones topológicas de la teoría de cuerdas hay un universo donde la teoría es

válida”. Eso los lleva a postular algo increíble: infinitos universos. En lugar de tratar de estudiar el universo

observable lo que hacen, para “solucionar” el problema de la degeneración, es postular infinitos universos. Es el

paroxismo de la inflación ontológica. Un camino metodológico que es opuesto a lo que, tradicionalmente, ha

llevado a los grandes descubrimientos de la ciencia. Cuando una teoría no es compatible con la realidad se

cambia la teoría, no se modifica la realidad agregando infinitos universos.

Algunos cosmólogos están aterrorizados de que, en breve, proliferen los trabajos sobre universos múltiples y su

disciplina vuelva a la vieja especulación sin asidero. Por eso Ellis y Silk publicaron ese artículo valiente para

llamar la atención de la comunidad científica y proponer una reunión en la cual también participen filósofos, con

el fin de mostrar que hacen falta estándares estrictos a la hora de evaluar las teorías científicas.

El problema de discutir el problema con filósofos es que muchos de ellos no están de acuerdo con usar criterios

estrictos de evaluación de teorías. La filosofía académica en el mundo anglosajón ha sufrido un proceso similar

al de la física teórica después de los grandes desarrollos en lógica de la década del treinta y del cuarenta del

siglo pasado, cuando se estableció la semántica formal.

A partir de los años cincuenta, los lógicos

de orientación filosófica se dedicaron, más

que nada, a fabricar lógicas alternativas. La

mayor parte de las aplicaciones de la lógica

están en la lógica del primer orden, que es

lo que se llama la lógica de predicados, y en

algunos aspectos de la lógica de segundo

orden. Hay muchas otras lógicas, infinitas

lógicas posibles, pero en general no tienen

aplicación a la realidad. Una de esas lógicas

se llama lógica modal o lógica de la

posibilidad, que siempre se ha considerado

como un mero juego formal que no tiene

aplicación en ciencia. El filósofo

estadounidense Saul Kripke postuló que la

lógica modal podía resolver su problema

fundamental, que es cómo establecer el

valor de verdad de sus enunciados, postulando infinitos mundos: un enunciado modal es verdadero si y sólo si

hay un mundo en el cual ese enunciado es verdadero. Un montón de lógicos y filósofos analíticos se dedicaron a

reformular la lógica modal en términos de la pluralidad de los mundos o de los infinitos universos. Esto concuerda

con la postura de algunos físicos cuerdistas radicales y sus “multiuniversos”. Estos supuestos universos no

interaccionan entre sí y están totalmente desconectados unos de otros. Jamás se podrá, siquiera en principio,

planear un experimento que permita establecer la realidad de esos otros universos. Se presenta así una situación

peculiar, y potencialmente muy peligrosa: tanto lógicos y filósofos que están sin problemas serios de los que

ocuparse, como físicos teóricos que se hayan atrapados en el callejón de las cuerdas, de repente se encuentran

que tienen intereses comunes y comienzan a apoyarse mutuamente. Esto termina en científicos como Hawking,

que hablan de la muerte de la filosofía, refiriéndose a la filosofía tradicional, y filósofos que dicen “bueno, hay que

basar la filosofía en las modernas teorías de la física” haciendo referencia a la teoría de supercuerdas y a la teoría

del multiuniverso o “multiverso”. Es un movimiento peligroso: los investigadores se apartan de la realidad y de los

problemas reales y pasan a considerar una actividad científica legítima algo que sólo es un discurso, un

monólogo posmodernista. Un relato. La realidad se genera en la oficina del físico.

Este movimiento ha tenido otra consecuencia perjudicial: la aparición de científicos mediáticos y gurúes de la

ciencia. Lo opuesto a la imagen tradicional del científico, que se cuida de hacer observaciones extravagantes y

es un referente para detener la charlatanería.

Muchos cuerdistas consideran a Ed Witten una especie de gurú. Su sola opinión, expresada en una conferencia,

puede hacer que cientos de científicos jóvenes se pongan a trabajar en una dirección sin cuestionarse las

razones. Otros científicos, más preocupados por su popularidad más que por la ciencia, se la pasan haciendo

profecías sobre toda clase de temas, desde el fin de la filosofía o de la física hasta el fin del mundo. Es el triste

caso de Hawking, que en los últimos años parece dedicado solamente a cultivar su popularidad personal entre el

gran público por medio de las más disparatadas aseveraciones. Todo esto crea una muy pobre imagen de la

ciencia y su contribución a la cultura, en particular si lo comparamos a la situación cuando las figuras de

referencia eran Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, y otros de similar envergadura y conciencia cívica y

social.

Reconstrucción de la física

Los físicos de cuerdas suelen defenderse diciendo que la llamada

correspondencia AdS/CFT (por “antide Siter/ Conformal Field Theory”),

propuesta por Juan Maldacena en 1997, permite hacer cálculos de

gran utilidad en teoría de materia condensada y física nuclear. Eso es

cierto, pero al aplicar esa correspondencia lo que hacen es aplicar un

método de cálculo que nada tiene que ver con supercuerdas ni teorías

unificadas. Difícilmente la mencionada conjetura permita nunca

realizar una predicción concreta para el universo real en el marco de la

teoría de cuerdas. La correspondencia es entre la matemática que se

realiza en un espacio de Sitter de 5 dimensiones y un espacio de

dimensión inferior de la teoría de campos conforme con cuatro

supersimetrías (esta última es una teoría que sólo admite la existencia de partículas sin masa, esto es,

bosones). Ni nuestro universo tiene una geometría tipo “antide Sitter” ni está poblado únicamente por bosones.

De allí que la correspondencia no se pueda aplicar al mundo real, aunque puede ser útil en otros campos, como

mero formalismo matemático, reinterpretando el significado de los diferentes términos implicados fuera del marco

de la teoría de supercuerdas. Los físicos de cuerdas más realistas están utilizando sus conocimientos de esta

correspondencia para pasarse a campos de investigación donde pueden aplicar los métodos de cálculo tan

duramente aprendidos con resultados de algún provecho, como ser en teoría de materia condensada y

superconductores.

Una solución de fondo a la crisis de la física actual requiere un cambio en la formación de los físicos. Ese

cambio debe implicar, entre otras cosas, una cierta conciencia filosófica de los fundamentos e implicaciones de

la investigación científica. Pienso que la filosofía necesita de la ciencia y la ciencia necesita de la filosofía. Creo

que la filosofía que tiene chances de hacer aportes reales a la sociedad y a la cultura es lo que se llama filosofía

científica. Esta es una filosofía informada por la ciencia, por la buena ciencia y, que a su vez, le puede proveer a

la ciencia del marco más general en el cual se desarrollen las teorías científicas y ayudar a que esas teorías no

se desbanden, poniendo criterios estrictos de evaluación, de peso de la evidencia, y de interpretación semántica.

Creo que hay una relación simbiótica, o mejor dicho, que debería haber una relación simbiótica entre filosofía

científica y ciencia. La filosofía científica se ocupa de problemas bien concretos, problemas como qué es una ley

científica, qué es un evento, qué es una cosa, qué es una teoría, qué es un modelo, qué diferencia hay entre

teoría y modelo, qué es el espacio, qué es el tiempo, qué es el espaciotiempo, cuáles son los constituyentes

últimos de las cosas, qué son los infinitos –¿existen en la realidad o son meras construcciones matemáticas?–

y mucho más.

Los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero difícilmente han analizado los aspectos más profundos de la

teoría matemática del infinito y sus implicaciones filosóficas. Un físico bien informado de esos tópicos va a hacer

mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia. Por otro lado, un filósofo que no conozca el

estado de la ciencia actual cuando hable del espacio y del tiempo va a decir disparates; debería conocer, por

ejemplo, relatividad general. O un filósofo que se ocupe del problema del libre albedrío, si no conoce los avances

actuales de la neurociencia simplemente va a hacer especulaciones. La relación es simbiótica. ¿Cómo se trata

eso, a nivel universitario?, ¿cómo se implementa a nivel formativo de los estudiantes?

En mi opinión debería haber, básicamente, para todas las carreras de ciencia, una materia de ciencias formales,

como lógica y semántica, que complementen la formación matemática para que el futuro graduado sepa utilizar e

interpretar lenguajes formales. Una única materia de filosofía científica, que explique qué entendemos por una

ley, si hay leyes de leyes, si puede haber propiedades de propiedades, qué es un cambio, qué es el azar, qué

es una propensión, qué es una probabilidad, o sea, cosas que permanentemente el científico usa pero que

raramente o jamás se plantea qué son, cómo se definen, qué rol juegan dentro de todo el esquema del

conocimiento que él está tratando de abordar. Además, debería haber una materia de filosofía científica que

incluya ontología y epistemología. La ontología es el estudio de las ideas más generales acerca de lo que hay,

básicamente el estudio de cosas, cambios, propiedades, leyes, espacio y tiempo. La epistemología es el

estudio del conocimiento: qué es aprender, qué es una teoría, qué es una representación de la realidad, qué es

un modelo, cuál es la diferencia entre ciencia y pseudociencia –tema muy importante, de gran relevancia cultural

y social–, qué es la tecnología, en qué se diferencia la ciencia de la tecnología. Finalmente, la materia debería

incluir ética. Yo creo que habría que enseñar ética en una materia de filosofía científica: ética científica, o sea,

ética basada en el estudio del comportamiento humano, en tratar de determinar por qué los seres humanos se

comportan de una manera o de otra y cuáles son las pautas, las normas, la moral, que caminos son

convenientes para alcanzar ciertos objetivos.

Yo creo que uno de los grandes defectos de la formación de los científicos actuales es que deja de lado los

aspectos éticos y cada vez asistimos a más casos de plagio, fraude, publicaciones refritadas varias veces,

conferencias que son robadas y montones de cosas más, como ese anhelo por la fama que aqueja a muchos

científicos. Se podría ayudar a combatir esas tendencias nocivas enseñando un poco de ética a nivel universitario

a los estudiantes de ciencias. Todos los grandes sistemas de pensamiento de la antigüedad, como por ejemplo

los del periodo helenístico de Grecia y el propio sistema aristotélico, siempre empezaban con lo que llamaban

una gramática, que es lo que hoy llamaríamos una semántica, el conocimiento del lenguaje que usamos para

describir la realidad, después seguían con una física y luego con una episteme, una teoría del conocimiento, para

terminar siempre con una ética. El final siempre resultaba ser una ética. Y eso nosotros lo hemos perdido; ahora

la ética no nos importa nada y yo creo que es lo que más tendría que importarnos porque es, en el fondo, lo que

codifica cómo nos vamos a comportar. Eso es algo que incide directamente en todas nuestras actividades y en

nuestra vida: la supervivencia de toda nuestra civilización, acaso, dependa de nuestra capacidad para

comportarnos éticamente.

Lecturas sugeridas

Bunge, M., 2001, Philosophy in Crisis: The Need for Reconstruction, Amherst: Prometheus Books

Ellis, G., & Silk, J. 2014, Defend the integrity of physics, Nature 516, 321-323

Baggot, J. 2013, Farewell to Reality: How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth, London:

Pegasus

Smolin, L. 2006, The Trouble with Physics, NY: Mariner Books

Unzicker, A. 2013, Bankrupting Physics: How Today’s Top Scientists are Gambling Away Their Credibility, NY:

Palgrave Macmillan

Woit, Peter 2006, Not Even Wrong, NY: Basic Books

Referencias

[1] “¿Está a la vista el fin de la física teórica?”.

[2] A lo largo de este texto me referiré ocasionalmente a este conjunto de conjeturas como “teoría”, lo cual debe

considerarse, estrictamente, un abuso de lenguaje. La expresión, infelizmente, está tan extendida que facilita la

comprensión del texto y ese es el motivo por el cual la he adoptado.

[3] Algo que en general no mencionan los defensores de esta posición es que pretenden que sus sueldos sigan

siendo pagados por una comunidad mayor en la cual está insertos, comunidad que no entiende una palabra o

ecuación de lo que hacen.

[4] “Publica o perece”.

YAPA:

Mario Bunge presenta a Gustavo Romero en la conferencia “Einstein y la metafísica del tiempo” (Seminario

de Filosofía de la Ciencia, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Buenos Aires, 30 de Septiembre

de 2015)

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Espacios de Calabi-Yau en cada punto del espacio-tiemponormal.

George Ellis

Saul Kripke

Juan Maldacena

LA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDASLA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDAS13 octubre, 2015

¿Cuánto tiene de ciencia la teoría de las cuerdas? Para Gustavo Esteban Romero, este es un debate que está

ahogando la investigación en física teórica. El ensayo que publicamos, originalmente titulado Con la cuerda al

cuello: crisis y reconstrucción de la física teórica, es parte de su obra, pendiente de publicación, “La

naturaleza del tiempo”.

El 29 de abril de 1980, el famoso físico británico Stephen Hawking fue nombrado profesor Lucasiano de

Matemáticas en Cambridge. Era la misma cátedra que en su tiempo ostentó Isaac Newton, la más prestigiosa

de Gran Bretaña. En esa ocasión, Hawking pronunció una conferencia titulada: “Is the end in sight for theoretical

physics?”[1] Hawking profetizó (práctica a la que es muy adepto) que en veinte años la física teórica

probablemente habría alcanzado todos sus objetivos, y que para el nuevo milenio existiría una teoría unificada de

todas las interacciones, una “teoría del todo”. Su candidato para tal teoría era una variante con 8 supersimetrías

diferentes de la llamada teoría de la supergravedad.

Hoy ya nadie recuerda las teorías multisupersiméticas de la

supergravedad, ni importa ya mucho que significa semejante

expresión. Todo eso ha sido olvidado y archivado, reducido a la

categoría de disparate. Poco después de la conferencia de

Hawking, en 1984, la teoría de cuerdas comenzó ubicarse en el

centro de atención de los físicos teóricos de altas energías, y allí

ha permanecido por ya 36 años. Sin embargo, en un sentido muy

diferente del que Hawking tenía en mente, su profecía parece

haberse cumplido en cierto grado: la física teórica de altas

energías, que había dominado el avance del conocimiento del

universo en el medio siglo anterior, parece estar inmersa en una

crisis interminable, de completa esterilidad, que ha llevado a que

no haya habido ninguna predicción nueva realmente significativa en

ese campo en más de un cuarto de siglo. Esta es una situación

única en la historia de la física, que es un campo de investigación altamente dinámico y en rápido progreso. El

proceso actual ha venido acompañado de un degradación del sistema académico que amenaza la evolución de

toda la física, acarreando una crisis de incalculables consecuencias. En las páginas que siguen, describiré como

se llegó a esta situación, los peligros que conlleva, y daré mi visión sobre cómo es posible superarla.

La teoría de cuerdas

Lo primero que hay que saber sobre la teoría de cuerdas es que no se trata de una teoría en el sentido usual,

sino más bien de un conjunto de suposiciones y métodos de cálculo basados en ellas[2]. La “teoría” de cuerdas

no tiene ecuaciones fundamentales que determinen la evolución dinámica de los objetos a los que se refieren las

suposiciones y conjeturas. Tampoco tiene la unidad conceptual que confiere la identificación de un grupo de

simetrías subyacente al marco teórico. Los objetos o referentes de la teoría de cuerdas se supone que son

entidades básicas, los “constituyentes últimos” de todos los existentes, que geométricamente pueden

describirse como cuerdas unidimensionales que pueden ser abiertas (con dos extremos) o cerradas (formando

una especie de lazo). En la Figura 1 vemos dos ejemplos de la forma que pueden adquirir estas cuerdas.

Dos representaciones gráficas de cuerdas; una

abierta y la otra cerrada.

Una característica de estas cuerdas es que pueden

vibrar. Como toda cuerda, sólo admiten modos discretos

de vibración. Esto da lugar a un espectro de energía

interna (asociada a la vibración de las cuerdas) que se

identifica con la masa de las partículas elementales. Así,

según la teoría de cuerdas, lo que se conoce como

partículas en el llamado Modelo Estándar de la física, en realidad serían pequeñas cuerdas vibrantes. De acuerdo

a cómo vibran se obtendrían las diferentes partículas. Estas ideas fueron propuestas a fines de los años sesenta

y se aplicaron a principios de la década del setenta al estudio de las interacciones nucleares. Más tarde, debido

a muchos problemas técnicos que se fueron presentando, la teoría fue desplazada por la llamada cromodinámica

cuántica (QCD, por Quantum ChromoDynamics) y cayó en el olvido.

Durante la segunda mitad de los setenta, el físico John Schwarz y algunos colegas continuaron estudiando las

cuerdas. La teoría original se aplicaba sólo a partículas llamadas bosones, que tienen espín entero. Los bosones

son lo que se llama “cuantos de interacción”. En el Modelo Estándar a estos “cuantos” se los interpreta como las

perturbaciones de los campos de interacción. El bosón del campo electromagnético, por ejemplo, es el fotón.

Otros campos, como el débil y el nuclear, tienen sus propios bosones. Schwarz y otros se percataron de que si

querían que la teoría de cuerdas pudiese describir a otras partículas, los llamados fermiones, debían incluir una

nueva simetría en la teoría. Esta simetría, que no existe en el Modelo Estándar, es llamada “supersimetría”.

Implica que, a grandes energías, los bosones se pueden convertir en fermiones, y viceversa. Sin embargo, el

cumplimiento de la supersimetría exige que existan partículas llamadas “compañeros supersimétricos” de las

partículas conocidas, a fin de que no se violen leyes de conservación bien establecidas. El Modelo Estándar

admite la existencia de 17 partículas (ver Figura 2) por lo que la supersimetría exige que haya 17 partículas

supersimétricas no descubiertas. Se suele argumentar que esas partículas son todas tan masivas que aún no

han podido ser creadas en acelerados como el Large Hadron Collider (LHC ) del CERN. El esquema teórico de

las cuerdas, con sus extensiones supersimétricas, pasó a llamarse “teoría de supercuerdas”, aunque, como su

predecesora, no es una teoría bien formulada y completa.

Las 17 partículas del Modelo Estándar: 6 hadrones

(llamados quarks), 6 leptones, 4 bosones de

interacción (llamados también bosones de Gauge) y la

partícula de Higgs (bosón).

En 1983 el físico norteamericano Edward Witten

comenzó a mostrar interés por la teoría de cuerdas.

Witten, nacido en 1951, era ya en esa época uno de los

físicos teóricos más famosos del mundo. Hijo del también

físico Louis Witten, Edward se graduó en historia en

Bradeis, y luego se mudó a Princeton para realizar una

tesis en física bajo la supervisión de David Gross, un reputado físico de partículas. Ya durante su trabajo

doctoral Witten comenzó a adquirir la fama de genio, particularmente versado en matemáticas. Luego de

doctorarse hizo una estadía postdoctoral en Harvard y al terminar fue contratado como profesor por Princeton,

algo totalmente inusual para alguien de su edad. Ha permanecido en Princeton (al poco tiempo se desplazó al

Instituto de Estudios Avanzados) desde entonces. La influencia de Witten en la comunidad de físicos de altas

energías es enorme. Por eso, cuando presentó su visión de la teoría de supercuerdas en una conferencia durante

1984, y consideró públicamente que el campo era muy promisorio, inmediatamente muchos comenzaron a

trabajar en el tema. En 1983 se habían publicado sólo 17 trabajos científicos sobre supercuerdas. Sólo en 1986

aparecieron 639. En 1990, la teoría de supercuerdas dominaba completamente la atención de la mayoría de los

físicos teóricos.

Para entonces era claro que a fin de poder caracterizar las muchas propiedades de las partículas elementales,

era necesario incrementar el numero de dimensiones en que pueden vibrar las supercuerdas de las 4 (tres

espaciales y una temporal) usuales, a 10. Las otras 6 dimensiones, al no ser observables, se suponen

“compactificadas”. La compactificación es una idea propuesta en los años 1920 por el físico sueco Oskar Klein.

Consiste en suponer que una dimensión está doblada sobre sí misma con un radio de curvatura tan pequeño que

es completamente indetectable a escala humana. Por ejemplo, un hilo puede parecer de 1 dimensión a un ser

humano, pero a una hormiga, que puede moverse a su alrededor, le parecerá una superficie de 2 dimensiones. La

dimensión que sólo puede experimentar la hormiga es la dimensión compactificada. La teoría de supercuerdas

requiere de 6 de estas dimensiones minúsculas y cerradas sobre si mismas.

Otro problema de la teoría de supercuerdas era que sus cálculos producían “infinitos” a menos que las curvaturas

de las dimensiones extra satisficieran ciertas condiciones. Existen ciertos espacios topológicos llamados

espacios de Calabi-Yau, donde en 6 dimensiones esas condiciones son satisfechas (ver Figura 3). Así, pues, la

teoría de supercuerdas pasó a formularse sobre espacios de CalabiYau, de 6 dimensiones compactas,

apoyados en cada punto del espacio-tiempo de Minkowski, que es el espacio y tiempo en que se formula la

teoría de la relatividad especial. Al principio, apenas unas pocas variedades de espacios de CalabiYau eran

conocidos, pero pronto se volvió evidente que su número es inmenso, y acaso infinito. Cualquier cálculo de

supercuerdas realizado en un espacio de CalabiYau diferente, lleva a diferentes resultados. Así, pues, no es

posible formular predicción alguna con la teoría, ya que no es posible determinar qué espacio de CalabiYau

corresponde al universo real, si es que alguno lo hace.

A principios de los años 1990 ya había cinco versiones diferentes de la teoría de supercuerdas, o, quizás es

mejor decir, cinco conjuntos diferentes de conjeturas sobre supercuerdas. Esta proliferación de teorías y la

ausencia absoluta de predicciones hizo que la actividad en el campo de las supercuerdas empezase a

desacelerar. Entonces, en 1995, Witten intervino nuevamente. En una conferencia celebrada en la Universidad de

Southern California, presentó un conjunto de ideas que motivaron nuevamente a los físicos teóricos. En primer

lugar sugirió que las cinco teorías diferentes podrían ser casos límite de una teoría aún mayor, a la que llamó

teoría M. No especificó que significa la “M”. Algunos sugieren que es “M” por “Magia”. Otros que es la W de

Witten invertida. Como sea, esa supuesta teoría explicaría y resolvería los problemas de las incompletas teorías

de supercuerdas. Witten propuso además que en vez de cuerdas unidimensionales, se debería trabajar con

membranas de 2 dimensiones, que también pueden vibrar, aunque de más modos que las simples cuerdas.

Llamó a estos objetos “branes”, o “branas” en castellano, abreviación de “membranes” (“membranas”).

Finalmente, propuso agregar una dimensión más a las ya conjeturadas. Los campos usuales, excepto la

gravedad, no podrían moverse por esta dimensión, y estarían confinados en las 4 usuales (más las 6

compactificadas). El esquema resultante es de tal complejidad que ha tenido ocupados a los físicos de

partículas hasta hoy. En estos 35 años, sin embargo, ninguna predicción, absolutamente ninguna, ha resultado

de todas estas conjeturas.

Espacio de Calabi-Yau. Es un espacio de 6

dimensiones. Aquí se muestra la proyección sobre 3

dimensiones. En cada punto del espacio-tiempo

normal, la teoría de supercuerdas supone existe un

espacio de Calabi-Yau compactificado.

¿Es la teoría de cuerdas una teoría científica?

Para empezar, la “teoría de cuerdas” no es una teoría, ni

fundamental (como la relatividad general) ni

fenomenológica (como el Modelo Estándar). Nadie sabe

cuáles son las ecuaciones básicas que rigen la dinámica de los objetos postulados, ni nadie ha sabido jamás

realizar una predicción experimental contrastable basándose en los supuestos y conjeturas “cuerdistas”. El

formalismo de los cálculos de las interacciones entre supercuerdas es tan complejo, que incluso entre

especialistas es difícil evaluar si los cálculos son correctos o no. Hace algunos años, dos hermanos franceses,

Igor y Grichka Bogdanov, publicaron en total seis artículos en revistas con sistema de arbitraje por pares de

física y matemáticas. Entre las revistas se encontraban Annals of Physics y Classical and

Quantum Gravity. Estos artículos usaban jerga de

diferentes campos de la física teórica incluida la teoría

de cuerdas. Tiempo después de las publicaciones y de

que los hermanos obtuvieran doctorados en la

Universidad de Borgoña, Francia, se estableció que

los artículos carecían de sentido. No se trataba de

un caso como el llamado affair Sokal, donde la

publicación de un texto ininteligible fue realizada para

mostrar la permeabilidad del sistema académico al

mero disparate, sino engaños deliberados para obtener

beneficios gracias a la mencionada permeabilidad. Lo

notable del caso es que tantos árbitros no se dieran

cuenta del engaño. Incluso mucho tiempo después de

las publicaciones había serios problemas en determinar

si el contenido era disparatado o no. Lo que quedó

expuesto con este incidente es que muchos físicos no entienden lo que están haciendo, y consideran normal no

entender nada de un artículo… en su propia área de especialidad. “El trabajo de los Bogdanov resulta

significativamente más incoherente que cualquier otra cosa publicada. Pero el creciente bajo nivel de

coherencia en todo el campo les permitió pensar que habían hecho algo sensato y publicarlo”, escribió

Peter Woit, físico de Columbia. Por su parte, Jacques Distler, de la Universidad de Texas en Austin, escribió:

“Los artículos de los Bogdanov consisten en jerga técnica de varios campos de la física matemática, la

teoría de cuerdas y la gravedad cuántica dispuesta en frases sintácticamente correctas pero

semánticamente sin sentido.” En realidad, el campo de la teoría de cuerdas se ha vuelto tan embrollado

matemáticamente que ya ni sus partidarios pueden comprenderlo completamente. Uno esperaría que entre los

rasgos de una teoría física bien formulada esté la claridad, además de la coherencia interna.

Por otro lado, la teoría de cuerdas no posee un principio abarcador o un grupo de simetría que permita un

formulación única y clara, como sucede con otras teorías fundamentales de la física. No hay leyes específicas

relacionadas con las cuerdas, y por tanto, no hay predicción alguna que realizar. Peor aún, los cálculos pueden

hacerse sobre una infinidad de espacios de Calabai-Yau (unos 10500 según algunas estimaciones) por lo cual la

teoría, si se formulase en forma clara, igual tendría un degeneración intrínseca o indeterminación que haría

imposible en principio ninguna predicción.

Se ha sugerido que la teoría de cuerdas es refutable ya que predice la supersimetría. Esto es falso, la teoría no

predice la supersimetría; la teoría necesita de la supersimetría para poder ser extendida a fermiones. Si se

descubre la existencia de la supersimetría, no sería una confirmación de la teoría de supercuerdas, ya que esta

podría aún ser falsa. Y si no se descubre, los cuerdistas siempre podrán argumentar que las partículas

supersimétricas tienen masas más allá del alcance de los aceleradores mas potentes en existencia… sin

importar cuán potentes son.

Además de las consideraciones anteriores, es importante destacar que la teoría de cuerdas no se relaciona con

el resto de la ciencia, como sucede con otras teorías bien establecidas de la física. Por ejemplo, en su límite de

baja curvatura la teoría de la relatividad general se reduce a la teoría de la gravitación de Newton, y a velocidades

bajas a su mecánica. La mecánica cuántica, en el límite de grandes números devuelve la mecánica clásica. La

mecánica estadística da lugar a la termodinámica. La teoría de cuerdas, en cambio, no puede recuperar al

Modelo Estándar ni explicar uno sólo de sus parámetros libres. Literalmente, es un teoría, o área de

investigación, completamente aislada del resto de la ciencia.

Otro problema serio es la llamada “dependencia del fondo” que presenta la teoría de cuerdas, algo

incompatible con su pretensión de ser un teoría del “todo”. Por “dependencia del fondo” se quiere significar que la

teoría se formula sobre un espaciotiempo dado, que se fija a priori y cuyas propiedades métricas no resultan de

resolver las ecuaciones de la propia teoría (como sucede en el caso de la relatividad general y otras teorías

relativistas de la gravitación). La teoría de cuerdas postula un espacio euclídeo de 4 dimensiones y sobre el

mismo los espacios compactificados de CalabiYau. Si uno se pregunta por qué esos espacios y no otros, la

respuesta es que sólo en ellos pueden ser realizados los cálculos perturbativos de las supercuerdas, lo que dista

de ser una explicación “fundamental” o incluso satisfactoria, ya que hay infinitas teorías posibles cuyos cálculos

se pueden realizar solamente sobre ciertos espacios multidimensionales. Eso no implica en forma alguna que

esos espacios existan realmente y no sean meras ficciones matemáticas.

La impotencia de la teoría de cuerdas para realizar predicciones y su completa inmunidad ante cualquier

experimento, junto con su complejidad artificiosa, y su divorcio del resto de la ciencia física, son las

características de un programa de investigación que ha degenerado en una pseudociencia.

La principal motivación para trabajar en la teoría de cuerdas como si fuera un candidato a teoría unificada está

solamente en la fe de sus seguidores. Esa fe es la que ha llevado a una situación única en la ciencia moderna,

que afecta seriamente la estructura y la credibilidad del sistema académicocientífico.

Crisis en la física teórica

En diciembre de 2014, dos de los más

importantes cosmólogos del mundo, George

Ellis y Joe Silk, publicaron en la revista

Nature un artículo titulado “Defend the

integrity of physics”. Se trataba de un artículo

valiente donde expresaban su preocupación

porque muchos físicos trabajando en el área

de la teoría de cuerdas están abogando por

un cambio de los criterios de evaluación de

las teorías científicas. En particular, están

sosteniendo que criterios como la capacidad de realizar predicciones sobre el mundo real o que una teoría deba

ser confrontada con los experimentos, deben ser abandonados y reemplazados por otros más laxos, basados en

consideraciones estéticas o de orden no empírico, como ser el consenso de una cierta comunidad. En una

época en que la cosmología, una disciplina usualmente considerada como especulativa, ha entrado en una etapa

de enorme precisión debido a la existencia de datos de alta calidad obtenidos por satélites y telescopios, no

sorprende que este clamor por la especulación sin control experimental sea visto como un retroceso y una

amenaza. Más aún si consideramos que la ciencia, desde hace bastante tiempo, es objeto de permanentes

ataques por parte de filósofos posmodernos, fundamentalistas religiosos y otros elementos radicalizados.

Los científicos que sostienen que sus trabajos no se deben evaluar por el hecho de que predigan o no cosas

contrastables sino por su belleza interna y por consenso dentro de la comunidad donde esos trabajos han sido

realizados, han tomado lo que en filosofía se llama una posición posmodernista: la ciencia es un discurso entre

otros muchos que forman el “texto social”. Para estos posmodernos, una teoría, considerada como discurso, es

válida si es aceptada por la comunidad que genera ese discurso. La sensación que deja esta posición es que

esa gente está cuidando su trabajo y no procurando una representación lo más verdadera posible de la

realidad[3]. De hecho, han abandonado el ideal de buscar la verdad, expresarse claramente y entender la

realidad, que ha caracterizado a la actitud científica desde los tiempos de filósofos presocráticos y el nacimiento

del pensamiento racional y crítico. Si lo que están produciendo no satisface los estándares de lo que, hasta hace

poco, se llamaba ciencia, entonces este grupo de personas hacen una gran presión por que se cambien los

estándares de evaluación en lugar de cambiar ellos y direccionarse hacia otro tema de investigación que pueda

permitir una salida al callejón en el cual se encuentran. Es una situación muy grave porque si esas tendencias

llegan a predominar pueden llevar a una enorme crisis al sistema científico, sobre todo en una época en la cual

otras áreas de la ciencia están creciendo mucho y con grandes aportes. Los avances recientes en

neurociencias, por ejemplo, son asombrosos. En los últimos veinte años toda la experimentación sobre el

cerebro ha revolucionado el conocimiento que tenemos acerca de cómo funcionan las capacidades cognitivas del

ser humano. Propagar a esas disciplinas jóvenes los criterios antiempíricos y antiexperimentales que

promueven algunos físicos de cuerdas puede generar una situación que detenga el crecimiento de esas

disciplinas que están en enérgico desarrollo. Algunos cuerdistas, en cierta forma, están tratando de exportar y

universalizar su fracaso, en vez de admitirlo.

La situación de la física teórica es difícil por múltiples causas. La causa sociológica reside en la organización

empresarial de estilo norteamericano del sistema científico. Esa organización funcionó para fabricar una bomba

atómica o para crear los aceleradores de partículas que llevaron a la gran explosión de la física de partículas a

fines de los años cincuenta, pero no sirvió para encontrar nueva física. Desde que terminó la segunda guerra

mundial no se ha descubierto esencialmente nueva física fundamental comparable a la hallada en la primera

mitad del siglo XX.

En el sistema científico norteamericano al investigador no le queda tiempo para dedicarse a los fundamentos de

sus teorías o a cuestiones de fondo: hay una enorme presión por publicar artículos que van a servir para ganar

subsidios que es lo que, en el fondo, hace valioso al investigador. ¿Por qué? Porque la universidad

norteamericana elige a los profesores que va a contratar de acuerdo a sus capacidades para conseguir

subsidios, dado que a ella le quedan los diezmos u overheads de los mismos, lo que les significa una importante

fuente de ingresos. Entonces, la universidad prioriza aquellos investigadores que publican mucho en áreas de

moda y que pueden conseguir, por tanto, subsidios jugosos. La academia se ha monetarizado, se ha

comercializado en detrimento de la búsqueda de la solución a los grandes problemas científicos. La gente ya no

se plantea problemas fundamentales, porque los grandes problemas requieren mucho tiempo y maduración, y

eso afecta los altos ritmos de publicación. El publish or perish[4] ha llegado a su reductio ad absurdum

produciendo un flujo permanente de artículos superfluos que en su gran mayoría jamás serán leídos o

comprendidos.

Todo esto ha llevado a que la originalidad tienda desaparecer, porque siempre es más confiable adoptar una

técnica comprobada, y volver a aplicarla, que lanzar o tratar de plantear de cero un nuevo problema. El mercado

académico presiona para que se asignen puestos académicos estables a los científicos que tienen capacidad de

obtener grandes subsidios y son reconocidos por sus pares. Estos científicos estarán luego en posición de elegir

a las nuevas personas que se incorporan al sistema, personas cuyos trabajos estarán en general en la línea de

quienes los seleccionan. Ocurre, entonces, una especie de reproducción de los temas: los discípulos se forman

a imagen y semejanza de los maestros y, después, los maestros deciden que ellos sean quienes los

reemplacen en las cátedras. El sistema académico “monotematiza” la investigación, por medio de un círculo

vicioso cuyo resultado es un investigador hiperespecializado y de poca versatilidad y originalidad. Esta situación

pasó en buena medida con el boom de publicaciones en teoría de cuerdas a fines de los años noventa en

Estados Unidos. El resultado es que hoy hay un montón de físicos ocupando muchas cátedras muy importantes

en las mejores universidades y cuya especialización es algo que no sirve básicamente para nada ni hay

esperanzas de que en algún momento sirva. Esto lleva a la crisis actual de la física: se trata de gente sin

formación como para dedicarse a otra cosa, y por tanto presiona para que las condiciones externas se adapten a

lo que pueden hacer.

Ante una situación como la de la teoría de cuerdas, con una degeneración de 10500, los nuevos paladines de la

teoría en vez de decir “bueno, esto es un callejón sin salida, nunca voy a poder predecir nada”, lo que dicen es:

“para cada una de estas representaciones topológicas de la teoría de cuerdas hay un universo donde la teoría es

válida”. Eso los lleva a postular algo increíble: infinitos universos. En lugar de tratar de estudiar el universo

observable lo que hacen, para “solucionar” el problema de la degeneración, es postular infinitos universos. Es el

paroxismo de la inflación ontológica. Un camino metodológico que es opuesto a lo que, tradicionalmente, ha

llevado a los grandes descubrimientos de la ciencia. Cuando una teoría no es compatible con la realidad se

cambia la teoría, no se modifica la realidad agregando infinitos universos.

Algunos cosmólogos están aterrorizados de que, en breve, proliferen los trabajos sobre universos múltiples y su

disciplina vuelva a la vieja especulación sin asidero. Por eso Ellis y Silk publicaron ese artículo valiente para

llamar la atención de la comunidad científica y proponer una reunión en la cual también participen filósofos, con

el fin de mostrar que hacen falta estándares estrictos a la hora de evaluar las teorías científicas.

El problema de discutir el problema con filósofos es que muchos de ellos no están de acuerdo con usar criterios

estrictos de evaluación de teorías. La filosofía académica en el mundo anglosajón ha sufrido un proceso similar

al de la física teórica después de los grandes desarrollos en lógica de la década del treinta y del cuarenta del

siglo pasado, cuando se estableció la semántica formal.

A partir de los años cincuenta, los lógicos

de orientación filosófica se dedicaron, más

que nada, a fabricar lógicas alternativas. La

mayor parte de las aplicaciones de la lógica

están en la lógica del primer orden, que es

lo que se llama la lógica de predicados, y en

algunos aspectos de la lógica de segundo

orden. Hay muchas otras lógicas, infinitas

lógicas posibles, pero en general no tienen

aplicación a la realidad. Una de esas lógicas

se llama lógica modal o lógica de la

posibilidad, que siempre se ha considerado

como un mero juego formal que no tiene

aplicación en ciencia. El filósofo

estadounidense Saul Kripke postuló que la

lógica modal podía resolver su problema

fundamental, que es cómo establecer el

valor de verdad de sus enunciados, postulando infinitos mundos: un enunciado modal es verdadero si y sólo si

hay un mundo en el cual ese enunciado es verdadero. Un montón de lógicos y filósofos analíticos se dedicaron a

reformular la lógica modal en términos de la pluralidad de los mundos o de los infinitos universos. Esto concuerda

con la postura de algunos físicos cuerdistas radicales y sus “multiuniversos”. Estos supuestos universos no

interaccionan entre sí y están totalmente desconectados unos de otros. Jamás se podrá, siquiera en principio,

planear un experimento que permita establecer la realidad de esos otros universos. Se presenta así una situación

peculiar, y potencialmente muy peligrosa: tanto lógicos y filósofos que están sin problemas serios de los que

ocuparse, como físicos teóricos que se hayan atrapados en el callejón de las cuerdas, de repente se encuentran

que tienen intereses comunes y comienzan a apoyarse mutuamente. Esto termina en científicos como Hawking,

que hablan de la muerte de la filosofía, refiriéndose a la filosofía tradicional, y filósofos que dicen “bueno, hay que

basar la filosofía en las modernas teorías de la física” haciendo referencia a la teoría de supercuerdas y a la teoría

del multiuniverso o “multiverso”. Es un movimiento peligroso: los investigadores se apartan de la realidad y de los

problemas reales y pasan a considerar una actividad científica legítima algo que sólo es un discurso, un

monólogo posmodernista. Un relato. La realidad se genera en la oficina del físico.

Este movimiento ha tenido otra consecuencia perjudicial: la aparición de científicos mediáticos y gurúes de la

ciencia. Lo opuesto a la imagen tradicional del científico, que se cuida de hacer observaciones extravagantes y

es un referente para detener la charlatanería.

Muchos cuerdistas consideran a Ed Witten una especie de gurú. Su sola opinión, expresada en una conferencia,

puede hacer que cientos de científicos jóvenes se pongan a trabajar en una dirección sin cuestionarse las

razones. Otros científicos, más preocupados por su popularidad más que por la ciencia, se la pasan haciendo

profecías sobre toda clase de temas, desde el fin de la filosofía o de la física hasta el fin del mundo. Es el triste

caso de Hawking, que en los últimos años parece dedicado solamente a cultivar su popularidad personal entre el

gran público por medio de las más disparatadas aseveraciones. Todo esto crea una muy pobre imagen de la

ciencia y su contribución a la cultura, en particular si lo comparamos a la situación cuando las figuras de

referencia eran Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, y otros de similar envergadura y conciencia cívica y

social.

Reconstrucción de la física

Los físicos de cuerdas suelen defenderse diciendo que la llamada

correspondencia AdS/CFT (por “antide Siter/ Conformal Field Theory”),

propuesta por Juan Maldacena en 1997, permite hacer cálculos de

gran utilidad en teoría de materia condensada y física nuclear. Eso es

cierto, pero al aplicar esa correspondencia lo que hacen es aplicar un

método de cálculo que nada tiene que ver con supercuerdas ni teorías

unificadas. Difícilmente la mencionada conjetura permita nunca

realizar una predicción concreta para el universo real en el marco de la

teoría de cuerdas. La correspondencia es entre la matemática que se

realiza en un espacio de Sitter de 5 dimensiones y un espacio de

dimensión inferior de la teoría de campos conforme con cuatro

supersimetrías (esta última es una teoría que sólo admite la existencia de partículas sin masa, esto es,

bosones). Ni nuestro universo tiene una geometría tipo “antide Sitter” ni está poblado únicamente por bosones.

De allí que la correspondencia no se pueda aplicar al mundo real, aunque puede ser útil en otros campos, como

mero formalismo matemático, reinterpretando el significado de los diferentes términos implicados fuera del marco

de la teoría de supercuerdas. Los físicos de cuerdas más realistas están utilizando sus conocimientos de esta

correspondencia para pasarse a campos de investigación donde pueden aplicar los métodos de cálculo tan

duramente aprendidos con resultados de algún provecho, como ser en teoría de materia condensada y

superconductores.

Una solución de fondo a la crisis de la física actual requiere un cambio en la formación de los físicos. Ese

cambio debe implicar, entre otras cosas, una cierta conciencia filosófica de los fundamentos e implicaciones de

la investigación científica. Pienso que la filosofía necesita de la ciencia y la ciencia necesita de la filosofía. Creo

que la filosofía que tiene chances de hacer aportes reales a la sociedad y a la cultura es lo que se llama filosofía

científica. Esta es una filosofía informada por la ciencia, por la buena ciencia y, que a su vez, le puede proveer a

la ciencia del marco más general en el cual se desarrollen las teorías científicas y ayudar a que esas teorías no

se desbanden, poniendo criterios estrictos de evaluación, de peso de la evidencia, y de interpretación semántica.

Creo que hay una relación simbiótica, o mejor dicho, que debería haber una relación simbiótica entre filosofía

científica y ciencia. La filosofía científica se ocupa de problemas bien concretos, problemas como qué es una ley

científica, qué es un evento, qué es una cosa, qué es una teoría, qué es un modelo, qué diferencia hay entre

teoría y modelo, qué es el espacio, qué es el tiempo, qué es el espaciotiempo, cuáles son los constituyentes

últimos de las cosas, qué son los infinitos –¿existen en la realidad o son meras construcciones matemáticas?–

y mucho más.

Los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero difícilmente han analizado los aspectos más profundos de la

teoría matemática del infinito y sus implicaciones filosóficas. Un físico bien informado de esos tópicos va a hacer

mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia. Por otro lado, un filósofo que no conozca el

estado de la ciencia actual cuando hable del espacio y del tiempo va a decir disparates; debería conocer, por

ejemplo, relatividad general. O un filósofo que se ocupe del problema del libre albedrío, si no conoce los avances

actuales de la neurociencia simplemente va a hacer especulaciones. La relación es simbiótica. ¿Cómo se trata

eso, a nivel universitario?, ¿cómo se implementa a nivel formativo de los estudiantes?

En mi opinión debería haber, básicamente, para todas las carreras de ciencia, una materia de ciencias formales,

como lógica y semántica, que complementen la formación matemática para que el futuro graduado sepa utilizar e

interpretar lenguajes formales. Una única materia de filosofía científica, que explique qué entendemos por una

ley, si hay leyes de leyes, si puede haber propiedades de propiedades, qué es un cambio, qué es el azar, qué

es una propensión, qué es una probabilidad, o sea, cosas que permanentemente el científico usa pero que

raramente o jamás se plantea qué son, cómo se definen, qué rol juegan dentro de todo el esquema del

conocimiento que él está tratando de abordar. Además, debería haber una materia de filosofía científica que

incluya ontología y epistemología. La ontología es el estudio de las ideas más generales acerca de lo que hay,

básicamente el estudio de cosas, cambios, propiedades, leyes, espacio y tiempo. La epistemología es el

estudio del conocimiento: qué es aprender, qué es una teoría, qué es una representación de la realidad, qué es

un modelo, cuál es la diferencia entre ciencia y pseudociencia –tema muy importante, de gran relevancia cultural

y social–, qué es la tecnología, en qué se diferencia la ciencia de la tecnología. Finalmente, la materia debería

incluir ética. Yo creo que habría que enseñar ética en una materia de filosofía científica: ética científica, o sea,

ética basada en el estudio del comportamiento humano, en tratar de determinar por qué los seres humanos se

comportan de una manera o de otra y cuáles son las pautas, las normas, la moral, que caminos son

convenientes para alcanzar ciertos objetivos.

Yo creo que uno de los grandes defectos de la formación de los científicos actuales es que deja de lado los

aspectos éticos y cada vez asistimos a más casos de plagio, fraude, publicaciones refritadas varias veces,

conferencias que son robadas y montones de cosas más, como ese anhelo por la fama que aqueja a muchos

científicos. Se podría ayudar a combatir esas tendencias nocivas enseñando un poco de ética a nivel universitario

a los estudiantes de ciencias. Todos los grandes sistemas de pensamiento de la antigüedad, como por ejemplo

los del periodo helenístico de Grecia y el propio sistema aristotélico, siempre empezaban con lo que llamaban

una gramática, que es lo que hoy llamaríamos una semántica, el conocimiento del lenguaje que usamos para

describir la realidad, después seguían con una física y luego con una episteme, una teoría del conocimiento, para

terminar siempre con una ética. El final siempre resultaba ser una ética. Y eso nosotros lo hemos perdido; ahora

la ética no nos importa nada y yo creo que es lo que más tendría que importarnos porque es, en el fondo, lo que

codifica cómo nos vamos a comportar. Eso es algo que incide directamente en todas nuestras actividades y en

nuestra vida: la supervivencia de toda nuestra civilización, acaso, dependa de nuestra capacidad para

comportarnos éticamente.

Lecturas sugeridas

Bunge, M., 2001, Philosophy in Crisis: The Need for Reconstruction, Amherst: Prometheus Books

Ellis, G., & Silk, J. 2014, Defend the integrity of physics, Nature 516, 321-323

Baggot, J. 2013, Farewell to Reality: How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth, London:

Pegasus

Smolin, L. 2006, The Trouble with Physics, NY: Mariner Books

Unzicker, A. 2013, Bankrupting Physics: How Today’s Top Scientists are Gambling Away Their Credibility, NY:

Palgrave Macmillan

Woit, Peter 2006, Not Even Wrong, NY: Basic Books

Referencias

[1] “¿Está a la vista el fin de la física teórica?”.

[2] A lo largo de este texto me referiré ocasionalmente a este conjunto de conjeturas como “teoría”, lo cual debe

considerarse, estrictamente, un abuso de lenguaje. La expresión, infelizmente, está tan extendida que facilita la

comprensión del texto y ese es el motivo por el cual la he adoptado.

[3] Algo que en general no mencionan los defensores de esta posición es que pretenden que sus sueldos sigan

siendo pagados por una comunidad mayor en la cual está insertos, comunidad que no entiende una palabra o

ecuación de lo que hacen.

[4] “Publica o perece”.

YAPA:

Mario Bunge presenta a Gustavo Romero en la conferencia “Einstein y la metafísica del tiempo” (Seminario

de Filosofía de la Ciencia, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Buenos Aires, 30 de Septiembre

de 2015)

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George Ellis

Saul Kripke

Juan Maldacena

LA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDASLA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDAS13 octubre, 2015

¿Cuánto tiene de ciencia la teoría de las cuerdas? Para Gustavo Esteban Romero, este es un debate que está

ahogando la investigación en física teórica. El ensayo que publicamos, originalmente titulado Con la cuerda al

cuello: crisis y reconstrucción de la física teórica, es parte de su obra, pendiente de publicación, “La

naturaleza del tiempo”.

El 29 de abril de 1980, el famoso físico británico Stephen Hawking fue nombrado profesor Lucasiano de

Matemáticas en Cambridge. Era la misma cátedra que en su tiempo ostentó Isaac Newton, la más prestigiosa

de Gran Bretaña. En esa ocasión, Hawking pronunció una conferencia titulada: “Is the end in sight for theoretical

physics?”[1] Hawking profetizó (práctica a la que es muy adepto) que en veinte años la física teórica

probablemente habría alcanzado todos sus objetivos, y que para el nuevo milenio existiría una teoría unificada de

todas las interacciones, una “teoría del todo”. Su candidato para tal teoría era una variante con 8 supersimetrías

diferentes de la llamada teoría de la supergravedad.

Hoy ya nadie recuerda las teorías multisupersiméticas de la

supergravedad, ni importa ya mucho que significa semejante

expresión. Todo eso ha sido olvidado y archivado, reducido a la

categoría de disparate. Poco después de la conferencia de

Hawking, en 1984, la teoría de cuerdas comenzó ubicarse en el

centro de atención de los físicos teóricos de altas energías, y allí

ha permanecido por ya 36 años. Sin embargo, en un sentido muy

diferente del que Hawking tenía en mente, su profecía parece

haberse cumplido en cierto grado: la física teórica de altas

energías, que había dominado el avance del conocimiento del

universo en el medio siglo anterior, parece estar inmersa en una

crisis interminable, de completa esterilidad, que ha llevado a que

no haya habido ninguna predicción nueva realmente significativa en

ese campo en más de un cuarto de siglo. Esta es una situación

única en la historia de la física, que es un campo de investigación altamente dinámico y en rápido progreso. El

proceso actual ha venido acompañado de un degradación del sistema académico que amenaza la evolución de

toda la física, acarreando una crisis de incalculables consecuencias. En las páginas que siguen, describiré como

se llegó a esta situación, los peligros que conlleva, y daré mi visión sobre cómo es posible superarla.

La teoría de cuerdas

Lo primero que hay que saber sobre la teoría de cuerdas es que no se trata de una teoría en el sentido usual,

sino más bien de un conjunto de suposiciones y métodos de cálculo basados en ellas[2]. La “teoría” de cuerdas

no tiene ecuaciones fundamentales que determinen la evolución dinámica de los objetos a los que se refieren las

suposiciones y conjeturas. Tampoco tiene la unidad conceptual que confiere la identificación de un grupo de

simetrías subyacente al marco teórico. Los objetos o referentes de la teoría de cuerdas se supone que son

entidades básicas, los “constituyentes últimos” de todos los existentes, que geométricamente pueden

describirse como cuerdas unidimensionales que pueden ser abiertas (con dos extremos) o cerradas (formando

una especie de lazo). En la Figura 1 vemos dos ejemplos de la forma que pueden adquirir estas cuerdas.

Dos representaciones gráficas de cuerdas; una

abierta y la otra cerrada.

Una característica de estas cuerdas es que pueden

vibrar. Como toda cuerda, sólo admiten modos discretos

de vibración. Esto da lugar a un espectro de energía

interna (asociada a la vibración de las cuerdas) que se

identifica con la masa de las partículas elementales. Así,

según la teoría de cuerdas, lo que se conoce como

partículas en el llamado Modelo Estándar de la física, en realidad serían pequeñas cuerdas vibrantes. De acuerdo

a cómo vibran se obtendrían las diferentes partículas. Estas ideas fueron propuestas a fines de los años sesenta

y se aplicaron a principios de la década del setenta al estudio de las interacciones nucleares. Más tarde, debido

a muchos problemas técnicos que se fueron presentando, la teoría fue desplazada por la llamada cromodinámica

cuántica (QCD, por Quantum ChromoDynamics) y cayó en el olvido.

Durante la segunda mitad de los setenta, el físico John Schwarz y algunos colegas continuaron estudiando las

cuerdas. La teoría original se aplicaba sólo a partículas llamadas bosones, que tienen espín entero. Los bosones

son lo que se llama “cuantos de interacción”. En el Modelo Estándar a estos “cuantos” se los interpreta como las

perturbaciones de los campos de interacción. El bosón del campo electromagnético, por ejemplo, es el fotón.

Otros campos, como el débil y el nuclear, tienen sus propios bosones. Schwarz y otros se percataron de que si

querían que la teoría de cuerdas pudiese describir a otras partículas, los llamados fermiones, debían incluir una

nueva simetría en la teoría. Esta simetría, que no existe en el Modelo Estándar, es llamada “supersimetría”.

Implica que, a grandes energías, los bosones se pueden convertir en fermiones, y viceversa. Sin embargo, el

cumplimiento de la supersimetría exige que existan partículas llamadas “compañeros supersimétricos” de las

partículas conocidas, a fin de que no se violen leyes de conservación bien establecidas. El Modelo Estándar

admite la existencia de 17 partículas (ver Figura 2) por lo que la supersimetría exige que haya 17 partículas

supersimétricas no descubiertas. Se suele argumentar que esas partículas son todas tan masivas que aún no

han podido ser creadas en acelerados como el Large Hadron Collider (LHC ) del CERN. El esquema teórico de

las cuerdas, con sus extensiones supersimétricas, pasó a llamarse “teoría de supercuerdas”, aunque, como su

predecesora, no es una teoría bien formulada y completa.

Las 17 partículas del Modelo Estándar: 6 hadrones

(llamados quarks), 6 leptones, 4 bosones de

interacción (llamados también bosones de Gauge) y la

partícula de Higgs (bosón).

En 1983 el físico norteamericano Edward Witten

comenzó a mostrar interés por la teoría de cuerdas.

Witten, nacido en 1951, era ya en esa época uno de los

físicos teóricos más famosos del mundo. Hijo del también

físico Louis Witten, Edward se graduó en historia en

Bradeis, y luego se mudó a Princeton para realizar una

tesis en física bajo la supervisión de David Gross, un reputado físico de partículas. Ya durante su trabajo

doctoral Witten comenzó a adquirir la fama de genio, particularmente versado en matemáticas. Luego de

doctorarse hizo una estadía postdoctoral en Harvard y al terminar fue contratado como profesor por Princeton,

algo totalmente inusual para alguien de su edad. Ha permanecido en Princeton (al poco tiempo se desplazó al

Instituto de Estudios Avanzados) desde entonces. La influencia de Witten en la comunidad de físicos de altas

energías es enorme. Por eso, cuando presentó su visión de la teoría de supercuerdas en una conferencia durante

1984, y consideró públicamente que el campo era muy promisorio, inmediatamente muchos comenzaron a

trabajar en el tema. En 1983 se habían publicado sólo 17 trabajos científicos sobre supercuerdas. Sólo en 1986

aparecieron 639. En 1990, la teoría de supercuerdas dominaba completamente la atención de la mayoría de los

físicos teóricos.

Para entonces era claro que a fin de poder caracterizar las muchas propiedades de las partículas elementales,

era necesario incrementar el numero de dimensiones en que pueden vibrar las supercuerdas de las 4 (tres

espaciales y una temporal) usuales, a 10. Las otras 6 dimensiones, al no ser observables, se suponen

“compactificadas”. La compactificación es una idea propuesta en los años 1920 por el físico sueco Oskar Klein.

Consiste en suponer que una dimensión está doblada sobre sí misma con un radio de curvatura tan pequeño que

es completamente indetectable a escala humana. Por ejemplo, un hilo puede parecer de 1 dimensión a un ser

humano, pero a una hormiga, que puede moverse a su alrededor, le parecerá una superficie de 2 dimensiones. La

dimensión que sólo puede experimentar la hormiga es la dimensión compactificada. La teoría de supercuerdas

requiere de 6 de estas dimensiones minúsculas y cerradas sobre si mismas.

Otro problema de la teoría de supercuerdas era que sus cálculos producían “infinitos” a menos que las curvaturas

de las dimensiones extra satisficieran ciertas condiciones. Existen ciertos espacios topológicos llamados

espacios de Calabi-Yau, donde en 6 dimensiones esas condiciones son satisfechas (ver Figura 3). Así, pues, la

teoría de supercuerdas pasó a formularse sobre espacios de CalabiYau, de 6 dimensiones compactas,

apoyados en cada punto del espacio-tiempo de Minkowski, que es el espacio y tiempo en que se formula la

teoría de la relatividad especial. Al principio, apenas unas pocas variedades de espacios de CalabiYau eran

conocidos, pero pronto se volvió evidente que su número es inmenso, y acaso infinito. Cualquier cálculo de

supercuerdas realizado en un espacio de CalabiYau diferente, lleva a diferentes resultados. Así, pues, no es

posible formular predicción alguna con la teoría, ya que no es posible determinar qué espacio de CalabiYau

corresponde al universo real, si es que alguno lo hace.

A principios de los años 1990 ya había cinco versiones diferentes de la teoría de supercuerdas, o, quizás es

mejor decir, cinco conjuntos diferentes de conjeturas sobre supercuerdas. Esta proliferación de teorías y la

ausencia absoluta de predicciones hizo que la actividad en el campo de las supercuerdas empezase a

desacelerar. Entonces, en 1995, Witten intervino nuevamente. En una conferencia celebrada en la Universidad de

Southern California, presentó un conjunto de ideas que motivaron nuevamente a los físicos teóricos. En primer

lugar sugirió que las cinco teorías diferentes podrían ser casos límite de una teoría aún mayor, a la que llamó

teoría M. No especificó que significa la “M”. Algunos sugieren que es “M” por “Magia”. Otros que es la W de

Witten invertida. Como sea, esa supuesta teoría explicaría y resolvería los problemas de las incompletas teorías

de supercuerdas. Witten propuso además que en vez de cuerdas unidimensionales, se debería trabajar con

membranas de 2 dimensiones, que también pueden vibrar, aunque de más modos que las simples cuerdas.

Llamó a estos objetos “branes”, o “branas” en castellano, abreviación de “membranes” (“membranas”).

Finalmente, propuso agregar una dimensión más a las ya conjeturadas. Los campos usuales, excepto la

gravedad, no podrían moverse por esta dimensión, y estarían confinados en las 4 usuales (más las 6

compactificadas). El esquema resultante es de tal complejidad que ha tenido ocupados a los físicos de

partículas hasta hoy. En estos 35 años, sin embargo, ninguna predicción, absolutamente ninguna, ha resultado

de todas estas conjeturas.

Espacio de Calabi-Yau. Es un espacio de 6

dimensiones. Aquí se muestra la proyección sobre 3

dimensiones. En cada punto del espacio-tiempo

normal, la teoría de supercuerdas supone existe un

espacio de Calabi-Yau compactificado.

¿Es la teoría de cuerdas una teoría científica?

Para empezar, la “teoría de cuerdas” no es una teoría, ni

fundamental (como la relatividad general) ni

fenomenológica (como el Modelo Estándar). Nadie sabe

cuáles son las ecuaciones básicas que rigen la dinámica de los objetos postulados, ni nadie ha sabido jamás

realizar una predicción experimental contrastable basándose en los supuestos y conjeturas “cuerdistas”. El

formalismo de los cálculos de las interacciones entre supercuerdas es tan complejo, que incluso entre

especialistas es difícil evaluar si los cálculos son correctos o no. Hace algunos años, dos hermanos franceses,

Igor y Grichka Bogdanov, publicaron en total seis artículos en revistas con sistema de arbitraje por pares de

física y matemáticas. Entre las revistas se encontraban Annals of Physics y Classical and

Quantum Gravity. Estos artículos usaban jerga de

diferentes campos de la física teórica incluida la teoría

de cuerdas. Tiempo después de las publicaciones y de

que los hermanos obtuvieran doctorados en la

Universidad de Borgoña, Francia, se estableció que

los artículos carecían de sentido. No se trataba de

un caso como el llamado affair Sokal, donde la

publicación de un texto ininteligible fue realizada para

mostrar la permeabilidad del sistema académico al

mero disparate, sino engaños deliberados para obtener

beneficios gracias a la mencionada permeabilidad. Lo

notable del caso es que tantos árbitros no se dieran

cuenta del engaño. Incluso mucho tiempo después de

las publicaciones había serios problemas en determinar

si el contenido era disparatado o no. Lo que quedó

expuesto con este incidente es que muchos físicos no entienden lo que están haciendo, y consideran normal no

entender nada de un artículo… en su propia área de especialidad. “El trabajo de los Bogdanov resulta

significativamente más incoherente que cualquier otra cosa publicada. Pero el creciente bajo nivel de

coherencia en todo el campo les permitió pensar que habían hecho algo sensato y publicarlo”, escribió

Peter Woit, físico de Columbia. Por su parte, Jacques Distler, de la Universidad de Texas en Austin, escribió:

“Los artículos de los Bogdanov consisten en jerga técnica de varios campos de la física matemática, la

teoría de cuerdas y la gravedad cuántica dispuesta en frases sintácticamente correctas pero

semánticamente sin sentido.” En realidad, el campo de la teoría de cuerdas se ha vuelto tan embrollado

matemáticamente que ya ni sus partidarios pueden comprenderlo completamente. Uno esperaría que entre los

rasgos de una teoría física bien formulada esté la claridad, además de la coherencia interna.

Por otro lado, la teoría de cuerdas no posee un principio abarcador o un grupo de simetría que permita un

formulación única y clara, como sucede con otras teorías fundamentales de la física. No hay leyes específicas

relacionadas con las cuerdas, y por tanto, no hay predicción alguna que realizar. Peor aún, los cálculos pueden

hacerse sobre una infinidad de espacios de Calabai-Yau (unos 10500 según algunas estimaciones) por lo cual la

teoría, si se formulase en forma clara, igual tendría un degeneración intrínseca o indeterminación que haría

imposible en principio ninguna predicción.

Se ha sugerido que la teoría de cuerdas es refutable ya que predice la supersimetría. Esto es falso, la teoría no

predice la supersimetría; la teoría necesita de la supersimetría para poder ser extendida a fermiones. Si se

descubre la existencia de la supersimetría, no sería una confirmación de la teoría de supercuerdas, ya que esta

podría aún ser falsa. Y si no se descubre, los cuerdistas siempre podrán argumentar que las partículas

supersimétricas tienen masas más allá del alcance de los aceleradores mas potentes en existencia… sin

importar cuán potentes son.

Además de las consideraciones anteriores, es importante destacar que la teoría de cuerdas no se relaciona con

el resto de la ciencia, como sucede con otras teorías bien establecidas de la física. Por ejemplo, en su límite de

baja curvatura la teoría de la relatividad general se reduce a la teoría de la gravitación de Newton, y a velocidades

bajas a su mecánica. La mecánica cuántica, en el límite de grandes números devuelve la mecánica clásica. La

mecánica estadística da lugar a la termodinámica. La teoría de cuerdas, en cambio, no puede recuperar al

Modelo Estándar ni explicar uno sólo de sus parámetros libres. Literalmente, es un teoría, o área de

investigación, completamente aislada del resto de la ciencia.

Otro problema serio es la llamada “dependencia del fondo” que presenta la teoría de cuerdas, algo

incompatible con su pretensión de ser un teoría del “todo”. Por “dependencia del fondo” se quiere significar que la

teoría se formula sobre un espaciotiempo dado, que se fija a priori y cuyas propiedades métricas no resultan de

resolver las ecuaciones de la propia teoría (como sucede en el caso de la relatividad general y otras teorías

relativistas de la gravitación). La teoría de cuerdas postula un espacio euclídeo de 4 dimensiones y sobre el

mismo los espacios compactificados de CalabiYau. Si uno se pregunta por qué esos espacios y no otros, la

respuesta es que sólo en ellos pueden ser realizados los cálculos perturbativos de las supercuerdas, lo que dista

de ser una explicación “fundamental” o incluso satisfactoria, ya que hay infinitas teorías posibles cuyos cálculos

se pueden realizar solamente sobre ciertos espacios multidimensionales. Eso no implica en forma alguna que

esos espacios existan realmente y no sean meras ficciones matemáticas.

La impotencia de la teoría de cuerdas para realizar predicciones y su completa inmunidad ante cualquier

experimento, junto con su complejidad artificiosa, y su divorcio del resto de la ciencia física, son las

características de un programa de investigación que ha degenerado en una pseudociencia.

La principal motivación para trabajar en la teoría de cuerdas como si fuera un candidato a teoría unificada está

solamente en la fe de sus seguidores. Esa fe es la que ha llevado a una situación única en la ciencia moderna,

que afecta seriamente la estructura y la credibilidad del sistema académicocientífico.

Crisis en la física teórica

En diciembre de 2014, dos de los más

importantes cosmólogos del mundo, George

Ellis y Joe Silk, publicaron en la revista

Nature un artículo titulado “Defend the

integrity of physics”. Se trataba de un artículo

valiente donde expresaban su preocupación

porque muchos físicos trabajando en el área

de la teoría de cuerdas están abogando por

un cambio de los criterios de evaluación de

las teorías científicas. En particular, están

sosteniendo que criterios como la capacidad de realizar predicciones sobre el mundo real o que una teoría deba

ser confrontada con los experimentos, deben ser abandonados y reemplazados por otros más laxos, basados en

consideraciones estéticas o de orden no empírico, como ser el consenso de una cierta comunidad. En una

época en que la cosmología, una disciplina usualmente considerada como especulativa, ha entrado en una etapa

de enorme precisión debido a la existencia de datos de alta calidad obtenidos por satélites y telescopios, no

sorprende que este clamor por la especulación sin control experimental sea visto como un retroceso y una

amenaza. Más aún si consideramos que la ciencia, desde hace bastante tiempo, es objeto de permanentes

ataques por parte de filósofos posmodernos, fundamentalistas religiosos y otros elementos radicalizados.

Los científicos que sostienen que sus trabajos no se deben evaluar por el hecho de que predigan o no cosas

contrastables sino por su belleza interna y por consenso dentro de la comunidad donde esos trabajos han sido

realizados, han tomado lo que en filosofía se llama una posición posmodernista: la ciencia es un discurso entre

otros muchos que forman el “texto social”. Para estos posmodernos, una teoría, considerada como discurso, es

válida si es aceptada por la comunidad que genera ese discurso. La sensación que deja esta posición es que

esa gente está cuidando su trabajo y no procurando una representación lo más verdadera posible de la

realidad[3]. De hecho, han abandonado el ideal de buscar la verdad, expresarse claramente y entender la

realidad, que ha caracterizado a la actitud científica desde los tiempos de filósofos presocráticos y el nacimiento

del pensamiento racional y crítico. Si lo que están produciendo no satisface los estándares de lo que, hasta hace

poco, se llamaba ciencia, entonces este grupo de personas hacen una gran presión por que se cambien los

estándares de evaluación en lugar de cambiar ellos y direccionarse hacia otro tema de investigación que pueda

permitir una salida al callejón en el cual se encuentran. Es una situación muy grave porque si esas tendencias

llegan a predominar pueden llevar a una enorme crisis al sistema científico, sobre todo en una época en la cual

otras áreas de la ciencia están creciendo mucho y con grandes aportes. Los avances recientes en

neurociencias, por ejemplo, son asombrosos. En los últimos veinte años toda la experimentación sobre el

cerebro ha revolucionado el conocimiento que tenemos acerca de cómo funcionan las capacidades cognitivas del

ser humano. Propagar a esas disciplinas jóvenes los criterios antiempíricos y antiexperimentales que

promueven algunos físicos de cuerdas puede generar una situación que detenga el crecimiento de esas

disciplinas que están en enérgico desarrollo. Algunos cuerdistas, en cierta forma, están tratando de exportar y

universalizar su fracaso, en vez de admitirlo.

La situación de la física teórica es difícil por múltiples causas. La causa sociológica reside en la organización

empresarial de estilo norteamericano del sistema científico. Esa organización funcionó para fabricar una bomba

atómica o para crear los aceleradores de partículas que llevaron a la gran explosión de la física de partículas a

fines de los años cincuenta, pero no sirvió para encontrar nueva física. Desde que terminó la segunda guerra

mundial no se ha descubierto esencialmente nueva física fundamental comparable a la hallada en la primera

mitad del siglo XX.

En el sistema científico norteamericano al investigador no le queda tiempo para dedicarse a los fundamentos de

sus teorías o a cuestiones de fondo: hay una enorme presión por publicar artículos que van a servir para ganar

subsidios que es lo que, en el fondo, hace valioso al investigador. ¿Por qué? Porque la universidad

norteamericana elige a los profesores que va a contratar de acuerdo a sus capacidades para conseguir

subsidios, dado que a ella le quedan los diezmos u overheads de los mismos, lo que les significa una importante

fuente de ingresos. Entonces, la universidad prioriza aquellos investigadores que publican mucho en áreas de

moda y que pueden conseguir, por tanto, subsidios jugosos. La academia se ha monetarizado, se ha

comercializado en detrimento de la búsqueda de la solución a los grandes problemas científicos. La gente ya no

se plantea problemas fundamentales, porque los grandes problemas requieren mucho tiempo y maduración, y

eso afecta los altos ritmos de publicación. El publish or perish[4] ha llegado a su reductio ad absurdum

produciendo un flujo permanente de artículos superfluos que en su gran mayoría jamás serán leídos o

comprendidos.

Todo esto ha llevado a que la originalidad tienda desaparecer, porque siempre es más confiable adoptar una

técnica comprobada, y volver a aplicarla, que lanzar o tratar de plantear de cero un nuevo problema. El mercado

académico presiona para que se asignen puestos académicos estables a los científicos que tienen capacidad de

obtener grandes subsidios y son reconocidos por sus pares. Estos científicos estarán luego en posición de elegir

a las nuevas personas que se incorporan al sistema, personas cuyos trabajos estarán en general en la línea de

quienes los seleccionan. Ocurre, entonces, una especie de reproducción de los temas: los discípulos se forman

a imagen y semejanza de los maestros y, después, los maestros deciden que ellos sean quienes los

reemplacen en las cátedras. El sistema académico “monotematiza” la investigación, por medio de un círculo

vicioso cuyo resultado es un investigador hiperespecializado y de poca versatilidad y originalidad. Esta situación

pasó en buena medida con el boom de publicaciones en teoría de cuerdas a fines de los años noventa en

Estados Unidos. El resultado es que hoy hay un montón de físicos ocupando muchas cátedras muy importantes

en las mejores universidades y cuya especialización es algo que no sirve básicamente para nada ni hay

esperanzas de que en algún momento sirva. Esto lleva a la crisis actual de la física: se trata de gente sin

formación como para dedicarse a otra cosa, y por tanto presiona para que las condiciones externas se adapten a

lo que pueden hacer.

Ante una situación como la de la teoría de cuerdas, con una degeneración de 10500, los nuevos paladines de la

teoría en vez de decir “bueno, esto es un callejón sin salida, nunca voy a poder predecir nada”, lo que dicen es:

“para cada una de estas representaciones topológicas de la teoría de cuerdas hay un universo donde la teoría es

válida”. Eso los lleva a postular algo increíble: infinitos universos. En lugar de tratar de estudiar el universo

observable lo que hacen, para “solucionar” el problema de la degeneración, es postular infinitos universos. Es el

paroxismo de la inflación ontológica. Un camino metodológico que es opuesto a lo que, tradicionalmente, ha

llevado a los grandes descubrimientos de la ciencia. Cuando una teoría no es compatible con la realidad se

cambia la teoría, no se modifica la realidad agregando infinitos universos.

Algunos cosmólogos están aterrorizados de que, en breve, proliferen los trabajos sobre universos múltiples y su

disciplina vuelva a la vieja especulación sin asidero. Por eso Ellis y Silk publicaron ese artículo valiente para

llamar la atención de la comunidad científica y proponer una reunión en la cual también participen filósofos, con

el fin de mostrar que hacen falta estándares estrictos a la hora de evaluar las teorías científicas.

El problema de discutir el problema con filósofos es que muchos de ellos no están de acuerdo con usar criterios

estrictos de evaluación de teorías. La filosofía académica en el mundo anglosajón ha sufrido un proceso similar

al de la física teórica después de los grandes desarrollos en lógica de la década del treinta y del cuarenta del

siglo pasado, cuando se estableció la semántica formal.

A partir de los años cincuenta, los lógicos

de orientación filosófica se dedicaron, más

que nada, a fabricar lógicas alternativas. La

mayor parte de las aplicaciones de la lógica

están en la lógica del primer orden, que es

lo que se llama la lógica de predicados, y en

algunos aspectos de la lógica de segundo

orden. Hay muchas otras lógicas, infinitas

lógicas posibles, pero en general no tienen

aplicación a la realidad. Una de esas lógicas

se llama lógica modal o lógica de la

posibilidad, que siempre se ha considerado

como un mero juego formal que no tiene

aplicación en ciencia. El filósofo

estadounidense Saul Kripke postuló que la

lógica modal podía resolver su problema

fundamental, que es cómo establecer el

valor de verdad de sus enunciados, postulando infinitos mundos: un enunciado modal es verdadero si y sólo si

hay un mundo en el cual ese enunciado es verdadero. Un montón de lógicos y filósofos analíticos se dedicaron a

reformular la lógica modal en términos de la pluralidad de los mundos o de los infinitos universos. Esto concuerda

con la postura de algunos físicos cuerdistas radicales y sus “multiuniversos”. Estos supuestos universos no

interaccionan entre sí y están totalmente desconectados unos de otros. Jamás se podrá, siquiera en principio,

planear un experimento que permita establecer la realidad de esos otros universos. Se presenta así una situación

peculiar, y potencialmente muy peligrosa: tanto lógicos y filósofos que están sin problemas serios de los que

ocuparse, como físicos teóricos que se hayan atrapados en el callejón de las cuerdas, de repente se encuentran

que tienen intereses comunes y comienzan a apoyarse mutuamente. Esto termina en científicos como Hawking,

que hablan de la muerte de la filosofía, refiriéndose a la filosofía tradicional, y filósofos que dicen “bueno, hay que

basar la filosofía en las modernas teorías de la física” haciendo referencia a la teoría de supercuerdas y a la teoría

del multiuniverso o “multiverso”. Es un movimiento peligroso: los investigadores se apartan de la realidad y de los

problemas reales y pasan a considerar una actividad científica legítima algo que sólo es un discurso, un

monólogo posmodernista. Un relato. La realidad se genera en la oficina del físico.

Este movimiento ha tenido otra consecuencia perjudicial: la aparición de científicos mediáticos y gurúes de la

ciencia. Lo opuesto a la imagen tradicional del científico, que se cuida de hacer observaciones extravagantes y

es un referente para detener la charlatanería.

Muchos cuerdistas consideran a Ed Witten una especie de gurú. Su sola opinión, expresada en una conferencia,

puede hacer que cientos de científicos jóvenes se pongan a trabajar en una dirección sin cuestionarse las

razones. Otros científicos, más preocupados por su popularidad más que por la ciencia, se la pasan haciendo

profecías sobre toda clase de temas, desde el fin de la filosofía o de la física hasta el fin del mundo. Es el triste

caso de Hawking, que en los últimos años parece dedicado solamente a cultivar su popularidad personal entre el

gran público por medio de las más disparatadas aseveraciones. Todo esto crea una muy pobre imagen de la

ciencia y su contribución a la cultura, en particular si lo comparamos a la situación cuando las figuras de

referencia eran Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, y otros de similar envergadura y conciencia cívica y

social.

Reconstrucción de la física

Los físicos de cuerdas suelen defenderse diciendo que la llamada

correspondencia AdS/CFT (por “antide Siter/ Conformal Field Theory”),

propuesta por Juan Maldacena en 1997, permite hacer cálculos de

gran utilidad en teoría de materia condensada y física nuclear. Eso es

cierto, pero al aplicar esa correspondencia lo que hacen es aplicar un

método de cálculo que nada tiene que ver con supercuerdas ni teorías

unificadas. Difícilmente la mencionada conjetura permita nunca

realizar una predicción concreta para el universo real en el marco de la

teoría de cuerdas. La correspondencia es entre la matemática que se

realiza en un espacio de Sitter de 5 dimensiones y un espacio de

dimensión inferior de la teoría de campos conforme con cuatro

supersimetrías (esta última es una teoría que sólo admite la existencia de partículas sin masa, esto es,

bosones). Ni nuestro universo tiene una geometría tipo “antide Sitter” ni está poblado únicamente por bosones.

De allí que la correspondencia no se pueda aplicar al mundo real, aunque puede ser útil en otros campos, como

mero formalismo matemático, reinterpretando el significado de los diferentes términos implicados fuera del marco

de la teoría de supercuerdas. Los físicos de cuerdas más realistas están utilizando sus conocimientos de esta

correspondencia para pasarse a campos de investigación donde pueden aplicar los métodos de cálculo tan

duramente aprendidos con resultados de algún provecho, como ser en teoría de materia condensada y

superconductores.

Una solución de fondo a la crisis de la física actual requiere un cambio en la formación de los físicos. Ese

cambio debe implicar, entre otras cosas, una cierta conciencia filosófica de los fundamentos e implicaciones de

la investigación científica. Pienso que la filosofía necesita de la ciencia y la ciencia necesita de la filosofía. Creo

que la filosofía que tiene chances de hacer aportes reales a la sociedad y a la cultura es lo que se llama filosofía

científica. Esta es una filosofía informada por la ciencia, por la buena ciencia y, que a su vez, le puede proveer a

la ciencia del marco más general en el cual se desarrollen las teorías científicas y ayudar a que esas teorías no

se desbanden, poniendo criterios estrictos de evaluación, de peso de la evidencia, y de interpretación semántica.

Creo que hay una relación simbiótica, o mejor dicho, que debería haber una relación simbiótica entre filosofía

científica y ciencia. La filosofía científica se ocupa de problemas bien concretos, problemas como qué es una ley

científica, qué es un evento, qué es una cosa, qué es una teoría, qué es un modelo, qué diferencia hay entre

teoría y modelo, qué es el espacio, qué es el tiempo, qué es el espaciotiempo, cuáles son los constituyentes

últimos de las cosas, qué son los infinitos –¿existen en la realidad o son meras construcciones matemáticas?–

y mucho más.

Los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero difícilmente han analizado los aspectos más profundos de la

teoría matemática del infinito y sus implicaciones filosóficas. Un físico bien informado de esos tópicos va a hacer

mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia. Por otro lado, un filósofo que no conozca el

estado de la ciencia actual cuando hable del espacio y del tiempo va a decir disparates; debería conocer, por

ejemplo, relatividad general. O un filósofo que se ocupe del problema del libre albedrío, si no conoce los avances

actuales de la neurociencia simplemente va a hacer especulaciones. La relación es simbiótica. ¿Cómo se trata

eso, a nivel universitario?, ¿cómo se implementa a nivel formativo de los estudiantes?

En mi opinión debería haber, básicamente, para todas las carreras de ciencia, una materia de ciencias formales,

como lógica y semántica, que complementen la formación matemática para que el futuro graduado sepa utilizar e

interpretar lenguajes formales. Una única materia de filosofía científica, que explique qué entendemos por una

ley, si hay leyes de leyes, si puede haber propiedades de propiedades, qué es un cambio, qué es el azar, qué

es una propensión, qué es una probabilidad, o sea, cosas que permanentemente el científico usa pero que

raramente o jamás se plantea qué son, cómo se definen, qué rol juegan dentro de todo el esquema del

conocimiento que él está tratando de abordar. Además, debería haber una materia de filosofía científica que

incluya ontología y epistemología. La ontología es el estudio de las ideas más generales acerca de lo que hay,

básicamente el estudio de cosas, cambios, propiedades, leyes, espacio y tiempo. La epistemología es el

estudio del conocimiento: qué es aprender, qué es una teoría, qué es una representación de la realidad, qué es

un modelo, cuál es la diferencia entre ciencia y pseudociencia –tema muy importante, de gran relevancia cultural

y social–, qué es la tecnología, en qué se diferencia la ciencia de la tecnología. Finalmente, la materia debería

incluir ética. Yo creo que habría que enseñar ética en una materia de filosofía científica: ética científica, o sea,

ética basada en el estudio del comportamiento humano, en tratar de determinar por qué los seres humanos se

comportan de una manera o de otra y cuáles son las pautas, las normas, la moral, que caminos son

convenientes para alcanzar ciertos objetivos.

Yo creo que uno de los grandes defectos de la formación de los científicos actuales es que deja de lado los

aspectos éticos y cada vez asistimos a más casos de plagio, fraude, publicaciones refritadas varias veces,

conferencias que son robadas y montones de cosas más, como ese anhelo por la fama que aqueja a muchos

científicos. Se podría ayudar a combatir esas tendencias nocivas enseñando un poco de ética a nivel universitario

a los estudiantes de ciencias. Todos los grandes sistemas de pensamiento de la antigüedad, como por ejemplo

los del periodo helenístico de Grecia y el propio sistema aristotélico, siempre empezaban con lo que llamaban

una gramática, que es lo que hoy llamaríamos una semántica, el conocimiento del lenguaje que usamos para

describir la realidad, después seguían con una física y luego con una episteme, una teoría del conocimiento, para

terminar siempre con una ética. El final siempre resultaba ser una ética. Y eso nosotros lo hemos perdido; ahora

la ética no nos importa nada y yo creo que es lo que más tendría que importarnos porque es, en el fondo, lo que

codifica cómo nos vamos a comportar. Eso es algo que incide directamente en todas nuestras actividades y en

nuestra vida: la supervivencia de toda nuestra civilización, acaso, dependa de nuestra capacidad para

comportarnos éticamente.

Lecturas sugeridas

Bunge, M., 2001, Philosophy in Crisis: The Need for Reconstruction, Amherst: Prometheus Books

Ellis, G., & Silk, J. 2014, Defend the integrity of physics, Nature 516, 321-323

Baggot, J. 2013, Farewell to Reality: How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth, London:

Pegasus

Smolin, L. 2006, The Trouble with Physics, NY: Mariner Books

Unzicker, A. 2013, Bankrupting Physics: How Today’s Top Scientists are Gambling Away Their Credibility, NY:

Palgrave Macmillan

Woit, Peter 2006, Not Even Wrong, NY: Basic Books

Referencias

[1] “¿Está a la vista el fin de la física teórica?”.

[2] A lo largo de este texto me referiré ocasionalmente a este conjunto de conjeturas como “teoría”, lo cual debe

considerarse, estrictamente, un abuso de lenguaje. La expresión, infelizmente, está tan extendida que facilita la

comprensión del texto y ese es el motivo por el cual la he adoptado.

[3] Algo que en general no mencionan los defensores de esta posición es que pretenden que sus sueldos sigan

siendo pagados por una comunidad mayor en la cual está insertos, comunidad que no entiende una palabra o

ecuación de lo que hacen.

[4] “Publica o perece”.

YAPA:

Mario Bunge presenta a Gustavo Romero en la conferencia “Einstein y la metafísica del tiempo” (Seminario

de Filosofía de la Ciencia, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Buenos Aires, 30 de Septiembre

de 2015)

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LA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDASLA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDAS13 octubre, 2015

¿Cuánto tiene de ciencia la teoría de las cuerdas? Para Gustavo Esteban Romero, este es un debate que está

ahogando la investigación en física teórica. El ensayo que publicamos, originalmente titulado Con la cuerda al

cuello: crisis y reconstrucción de la física teórica, es parte de su obra, pendiente de publicación, “La

naturaleza del tiempo”.

El 29 de abril de 1980, el famoso físico británico Stephen Hawking fue nombrado profesor Lucasiano de

Matemáticas en Cambridge. Era la misma cátedra que en su tiempo ostentó Isaac Newton, la más prestigiosa

de Gran Bretaña. En esa ocasión, Hawking pronunció una conferencia titulada: “Is the end in sight for theoretical

physics?”[1] Hawking profetizó (práctica a la que es muy adepto) que en veinte años la física teórica

probablemente habría alcanzado todos sus objetivos, y que para el nuevo milenio existiría una teoría unificada de

todas las interacciones, una “teoría del todo”. Su candidato para tal teoría era una variante con 8 supersimetrías

diferentes de la llamada teoría de la supergravedad.

Hoy ya nadie recuerda las teorías multisupersiméticas de la

supergravedad, ni importa ya mucho que significa semejante

expresión. Todo eso ha sido olvidado y archivado, reducido a la

categoría de disparate. Poco después de la conferencia de

Hawking, en 1984, la teoría de cuerdas comenzó ubicarse en el

centro de atención de los físicos teóricos de altas energías, y allí

ha permanecido por ya 36 años. Sin embargo, en un sentido muy

diferente del que Hawking tenía en mente, su profecía parece

haberse cumplido en cierto grado: la física teórica de altas

energías, que había dominado el avance del conocimiento del

universo en el medio siglo anterior, parece estar inmersa en una

crisis interminable, de completa esterilidad, que ha llevado a que

no haya habido ninguna predicción nueva realmente significativa en

ese campo en más de un cuarto de siglo. Esta es una situación

única en la historia de la física, que es un campo de investigación altamente dinámico y en rápido progreso. El

proceso actual ha venido acompañado de un degradación del sistema académico que amenaza la evolución de

toda la física, acarreando una crisis de incalculables consecuencias. En las páginas que siguen, describiré como

se llegó a esta situación, los peligros que conlleva, y daré mi visión sobre cómo es posible superarla.

La teoría de cuerdas

Lo primero que hay que saber sobre la teoría de cuerdas es que no se trata de una teoría en el sentido usual,

sino más bien de un conjunto de suposiciones y métodos de cálculo basados en ellas[2]. La “teoría” de cuerdas

no tiene ecuaciones fundamentales que determinen la evolución dinámica de los objetos a los que se refieren las

suposiciones y conjeturas. Tampoco tiene la unidad conceptual que confiere la identificación de un grupo de

simetrías subyacente al marco teórico. Los objetos o referentes de la teoría de cuerdas se supone que son

entidades básicas, los “constituyentes últimos” de todos los existentes, que geométricamente pueden

describirse como cuerdas unidimensionales que pueden ser abiertas (con dos extremos) o cerradas (formando

una especie de lazo). En la Figura 1 vemos dos ejemplos de la forma que pueden adquirir estas cuerdas.

Dos representaciones gráficas de cuerdas; una

abierta y la otra cerrada.

Una característica de estas cuerdas es que pueden

vibrar. Como toda cuerda, sólo admiten modos discretos

de vibración. Esto da lugar a un espectro de energía

interna (asociada a la vibración de las cuerdas) que se

identifica con la masa de las partículas elementales. Así,

según la teoría de cuerdas, lo que se conoce como

partículas en el llamado Modelo Estándar de la física, en realidad serían pequeñas cuerdas vibrantes. De acuerdo

a cómo vibran se obtendrían las diferentes partículas. Estas ideas fueron propuestas a fines de los años sesenta

y se aplicaron a principios de la década del setenta al estudio de las interacciones nucleares. Más tarde, debido

a muchos problemas técnicos que se fueron presentando, la teoría fue desplazada por la llamada cromodinámica

cuántica (QCD, por Quantum ChromoDynamics) y cayó en el olvido.

Durante la segunda mitad de los setenta, el físico John Schwarz y algunos colegas continuaron estudiando las

cuerdas. La teoría original se aplicaba sólo a partículas llamadas bosones, que tienen espín entero. Los bosones

son lo que se llama “cuantos de interacción”. En el Modelo Estándar a estos “cuantos” se los interpreta como las

perturbaciones de los campos de interacción. El bosón del campo electromagnético, por ejemplo, es el fotón.

Otros campos, como el débil y el nuclear, tienen sus propios bosones. Schwarz y otros se percataron de que si

querían que la teoría de cuerdas pudiese describir a otras partículas, los llamados fermiones, debían incluir una

nueva simetría en la teoría. Esta simetría, que no existe en el Modelo Estándar, es llamada “supersimetría”.

Implica que, a grandes energías, los bosones se pueden convertir en fermiones, y viceversa. Sin embargo, el

cumplimiento de la supersimetría exige que existan partículas llamadas “compañeros supersimétricos” de las

partículas conocidas, a fin de que no se violen leyes de conservación bien establecidas. El Modelo Estándar

admite la existencia de 17 partículas (ver Figura 2) por lo que la supersimetría exige que haya 17 partículas

supersimétricas no descubiertas. Se suele argumentar que esas partículas son todas tan masivas que aún no

han podido ser creadas en acelerados como el Large Hadron Collider (LHC ) del CERN. El esquema teórico de

las cuerdas, con sus extensiones supersimétricas, pasó a llamarse “teoría de supercuerdas”, aunque, como su

predecesora, no es una teoría bien formulada y completa.

Las 17 partículas del Modelo Estándar: 6 hadrones

(llamados quarks), 6 leptones, 4 bosones de

interacción (llamados también bosones de Gauge) y la

partícula de Higgs (bosón).

En 1983 el físico norteamericano Edward Witten

comenzó a mostrar interés por la teoría de cuerdas.

Witten, nacido en 1951, era ya en esa época uno de los

físicos teóricos más famosos del mundo. Hijo del también

físico Louis Witten, Edward se graduó en historia en

Bradeis, y luego se mudó a Princeton para realizar una

tesis en física bajo la supervisión de David Gross, un reputado físico de partículas. Ya durante su trabajo

doctoral Witten comenzó a adquirir la fama de genio, particularmente versado en matemáticas. Luego de

doctorarse hizo una estadía postdoctoral en Harvard y al terminar fue contratado como profesor por Princeton,

algo totalmente inusual para alguien de su edad. Ha permanecido en Princeton (al poco tiempo se desplazó al

Instituto de Estudios Avanzados) desde entonces. La influencia de Witten en la comunidad de físicos de altas

energías es enorme. Por eso, cuando presentó su visión de la teoría de supercuerdas en una conferencia durante

1984, y consideró públicamente que el campo era muy promisorio, inmediatamente muchos comenzaron a

trabajar en el tema. En 1983 se habían publicado sólo 17 trabajos científicos sobre supercuerdas. Sólo en 1986

aparecieron 639. En 1990, la teoría de supercuerdas dominaba completamente la atención de la mayoría de los

físicos teóricos.

Para entonces era claro que a fin de poder caracterizar las muchas propiedades de las partículas elementales,

era necesario incrementar el numero de dimensiones en que pueden vibrar las supercuerdas de las 4 (tres

espaciales y una temporal) usuales, a 10. Las otras 6 dimensiones, al no ser observables, se suponen

“compactificadas”. La compactificación es una idea propuesta en los años 1920 por el físico sueco Oskar Klein.

Consiste en suponer que una dimensión está doblada sobre sí misma con un radio de curvatura tan pequeño que

es completamente indetectable a escala humana. Por ejemplo, un hilo puede parecer de 1 dimensión a un ser

humano, pero a una hormiga, que puede moverse a su alrededor, le parecerá una superficie de 2 dimensiones. La

dimensión que sólo puede experimentar la hormiga es la dimensión compactificada. La teoría de supercuerdas

requiere de 6 de estas dimensiones minúsculas y cerradas sobre si mismas.

Otro problema de la teoría de supercuerdas era que sus cálculos producían “infinitos” a menos que las curvaturas

de las dimensiones extra satisficieran ciertas condiciones. Existen ciertos espacios topológicos llamados

espacios de Calabi-Yau, donde en 6 dimensiones esas condiciones son satisfechas (ver Figura 3). Así, pues, la

teoría de supercuerdas pasó a formularse sobre espacios de CalabiYau, de 6 dimensiones compactas,

apoyados en cada punto del espacio-tiempo de Minkowski, que es el espacio y tiempo en que se formula la

teoría de la relatividad especial. Al principio, apenas unas pocas variedades de espacios de CalabiYau eran

conocidos, pero pronto se volvió evidente que su número es inmenso, y acaso infinito. Cualquier cálculo de

supercuerdas realizado en un espacio de CalabiYau diferente, lleva a diferentes resultados. Así, pues, no es

posible formular predicción alguna con la teoría, ya que no es posible determinar qué espacio de CalabiYau

corresponde al universo real, si es que alguno lo hace.

A principios de los años 1990 ya había cinco versiones diferentes de la teoría de supercuerdas, o, quizás es

mejor decir, cinco conjuntos diferentes de conjeturas sobre supercuerdas. Esta proliferación de teorías y la

ausencia absoluta de predicciones hizo que la actividad en el campo de las supercuerdas empezase a

desacelerar. Entonces, en 1995, Witten intervino nuevamente. En una conferencia celebrada en la Universidad de

Southern California, presentó un conjunto de ideas que motivaron nuevamente a los físicos teóricos. En primer

lugar sugirió que las cinco teorías diferentes podrían ser casos límite de una teoría aún mayor, a la que llamó

teoría M. No especificó que significa la “M”. Algunos sugieren que es “M” por “Magia”. Otros que es la W de

Witten invertida. Como sea, esa supuesta teoría explicaría y resolvería los problemas de las incompletas teorías

de supercuerdas. Witten propuso además que en vez de cuerdas unidimensionales, se debería trabajar con

membranas de 2 dimensiones, que también pueden vibrar, aunque de más modos que las simples cuerdas.

Llamó a estos objetos “branes”, o “branas” en castellano, abreviación de “membranes” (“membranas”).

Finalmente, propuso agregar una dimensión más a las ya conjeturadas. Los campos usuales, excepto la

gravedad, no podrían moverse por esta dimensión, y estarían confinados en las 4 usuales (más las 6

compactificadas). El esquema resultante es de tal complejidad que ha tenido ocupados a los físicos de

partículas hasta hoy. En estos 35 años, sin embargo, ninguna predicción, absolutamente ninguna, ha resultado

de todas estas conjeturas.

Espacio de Calabi-Yau. Es un espacio de 6

dimensiones. Aquí se muestra la proyección sobre 3

dimensiones. En cada punto del espacio-tiempo

normal, la teoría de supercuerdas supone existe un

espacio de Calabi-Yau compactificado.

¿Es la teoría de cuerdas una teoría científica?

Para empezar, la “teoría de cuerdas” no es una teoría, ni

fundamental (como la relatividad general) ni

fenomenológica (como el Modelo Estándar). Nadie sabe

cuáles son las ecuaciones básicas que rigen la dinámica de los objetos postulados, ni nadie ha sabido jamás

realizar una predicción experimental contrastable basándose en los supuestos y conjeturas “cuerdistas”. El

formalismo de los cálculos de las interacciones entre supercuerdas es tan complejo, que incluso entre

especialistas es difícil evaluar si los cálculos son correctos o no. Hace algunos años, dos hermanos franceses,

Igor y Grichka Bogdanov, publicaron en total seis artículos en revistas con sistema de arbitraje por pares de

física y matemáticas. Entre las revistas se encontraban Annals of Physics y Classical and

Quantum Gravity. Estos artículos usaban jerga de

diferentes campos de la física teórica incluida la teoría

de cuerdas. Tiempo después de las publicaciones y de

que los hermanos obtuvieran doctorados en la

Universidad de Borgoña, Francia, se estableció que

los artículos carecían de sentido. No se trataba de

un caso como el llamado affair Sokal, donde la

publicación de un texto ininteligible fue realizada para

mostrar la permeabilidad del sistema académico al

mero disparate, sino engaños deliberados para obtener

beneficios gracias a la mencionada permeabilidad. Lo

notable del caso es que tantos árbitros no se dieran

cuenta del engaño. Incluso mucho tiempo después de

las publicaciones había serios problemas en determinar

si el contenido era disparatado o no. Lo que quedó

expuesto con este incidente es que muchos físicos no entienden lo que están haciendo, y consideran normal no

entender nada de un artículo… en su propia área de especialidad. “El trabajo de los Bogdanov resulta

significativamente más incoherente que cualquier otra cosa publicada. Pero el creciente bajo nivel de

coherencia en todo el campo les permitió pensar que habían hecho algo sensato y publicarlo”, escribió

Peter Woit, físico de Columbia. Por su parte, Jacques Distler, de la Universidad de Texas en Austin, escribió:

“Los artículos de los Bogdanov consisten en jerga técnica de varios campos de la física matemática, la

teoría de cuerdas y la gravedad cuántica dispuesta en frases sintácticamente correctas pero

semánticamente sin sentido.” En realidad, el campo de la teoría de cuerdas se ha vuelto tan embrollado

matemáticamente que ya ni sus partidarios pueden comprenderlo completamente. Uno esperaría que entre los

rasgos de una teoría física bien formulada esté la claridad, además de la coherencia interna.

Por otro lado, la teoría de cuerdas no posee un principio abarcador o un grupo de simetría que permita un

formulación única y clara, como sucede con otras teorías fundamentales de la física. No hay leyes específicas

relacionadas con las cuerdas, y por tanto, no hay predicción alguna que realizar. Peor aún, los cálculos pueden

hacerse sobre una infinidad de espacios de Calabai-Yau (unos 10500 según algunas estimaciones) por lo cual la

teoría, si se formulase en forma clara, igual tendría un degeneración intrínseca o indeterminación que haría

imposible en principio ninguna predicción.

Se ha sugerido que la teoría de cuerdas es refutable ya que predice la supersimetría. Esto es falso, la teoría no

predice la supersimetría; la teoría necesita de la supersimetría para poder ser extendida a fermiones. Si se

descubre la existencia de la supersimetría, no sería una confirmación de la teoría de supercuerdas, ya que esta

podría aún ser falsa. Y si no se descubre, los cuerdistas siempre podrán argumentar que las partículas

supersimétricas tienen masas más allá del alcance de los aceleradores mas potentes en existencia… sin

importar cuán potentes son.

Además de las consideraciones anteriores, es importante destacar que la teoría de cuerdas no se relaciona con

el resto de la ciencia, como sucede con otras teorías bien establecidas de la física. Por ejemplo, en su límite de

baja curvatura la teoría de la relatividad general se reduce a la teoría de la gravitación de Newton, y a velocidades

bajas a su mecánica. La mecánica cuántica, en el límite de grandes números devuelve la mecánica clásica. La

mecánica estadística da lugar a la termodinámica. La teoría de cuerdas, en cambio, no puede recuperar al

Modelo Estándar ni explicar uno sólo de sus parámetros libres. Literalmente, es un teoría, o área de

investigación, completamente aislada del resto de la ciencia.

Otro problema serio es la llamada “dependencia del fondo” que presenta la teoría de cuerdas, algo

incompatible con su pretensión de ser un teoría del “todo”. Por “dependencia del fondo” se quiere significar que la

teoría se formula sobre un espaciotiempo dado, que se fija a priori y cuyas propiedades métricas no resultan de

resolver las ecuaciones de la propia teoría (como sucede en el caso de la relatividad general y otras teorías

relativistas de la gravitación). La teoría de cuerdas postula un espacio euclídeo de 4 dimensiones y sobre el

mismo los espacios compactificados de CalabiYau. Si uno se pregunta por qué esos espacios y no otros, la

respuesta es que sólo en ellos pueden ser realizados los cálculos perturbativos de las supercuerdas, lo que dista

de ser una explicación “fundamental” o incluso satisfactoria, ya que hay infinitas teorías posibles cuyos cálculos

se pueden realizar solamente sobre ciertos espacios multidimensionales. Eso no implica en forma alguna que

esos espacios existan realmente y no sean meras ficciones matemáticas.

La impotencia de la teoría de cuerdas para realizar predicciones y su completa inmunidad ante cualquier

experimento, junto con su complejidad artificiosa, y su divorcio del resto de la ciencia física, son las

características de un programa de investigación que ha degenerado en una pseudociencia.

La principal motivación para trabajar en la teoría de cuerdas como si fuera un candidato a teoría unificada está

solamente en la fe de sus seguidores. Esa fe es la que ha llevado a una situación única en la ciencia moderna,

que afecta seriamente la estructura y la credibilidad del sistema académicocientífico.

Crisis en la física teórica

En diciembre de 2014, dos de los más

importantes cosmólogos del mundo, George

Ellis y Joe Silk, publicaron en la revista

Nature un artículo titulado “Defend the

integrity of physics”. Se trataba de un artículo

valiente donde expresaban su preocupación

porque muchos físicos trabajando en el área

de la teoría de cuerdas están abogando por

un cambio de los criterios de evaluación de

las teorías científicas. En particular, están

sosteniendo que criterios como la capacidad de realizar predicciones sobre el mundo real o que una teoría deba

ser confrontada con los experimentos, deben ser abandonados y reemplazados por otros más laxos, basados en

consideraciones estéticas o de orden no empírico, como ser el consenso de una cierta comunidad. En una

época en que la cosmología, una disciplina usualmente considerada como especulativa, ha entrado en una etapa

de enorme precisión debido a la existencia de datos de alta calidad obtenidos por satélites y telescopios, no

sorprende que este clamor por la especulación sin control experimental sea visto como un retroceso y una

amenaza. Más aún si consideramos que la ciencia, desde hace bastante tiempo, es objeto de permanentes

ataques por parte de filósofos posmodernos, fundamentalistas religiosos y otros elementos radicalizados.

Los científicos que sostienen que sus trabajos no se deben evaluar por el hecho de que predigan o no cosas

contrastables sino por su belleza interna y por consenso dentro de la comunidad donde esos trabajos han sido

realizados, han tomado lo que en filosofía se llama una posición posmodernista: la ciencia es un discurso entre

otros muchos que forman el “texto social”. Para estos posmodernos, una teoría, considerada como discurso, es

válida si es aceptada por la comunidad que genera ese discurso. La sensación que deja esta posición es que

esa gente está cuidando su trabajo y no procurando una representación lo más verdadera posible de la

realidad[3]. De hecho, han abandonado el ideal de buscar la verdad, expresarse claramente y entender la

realidad, que ha caracterizado a la actitud científica desde los tiempos de filósofos presocráticos y el nacimiento

del pensamiento racional y crítico. Si lo que están produciendo no satisface los estándares de lo que, hasta hace

poco, se llamaba ciencia, entonces este grupo de personas hacen una gran presión por que se cambien los

estándares de evaluación en lugar de cambiar ellos y direccionarse hacia otro tema de investigación que pueda

permitir una salida al callejón en el cual se encuentran. Es una situación muy grave porque si esas tendencias

llegan a predominar pueden llevar a una enorme crisis al sistema científico, sobre todo en una época en la cual

otras áreas de la ciencia están creciendo mucho y con grandes aportes. Los avances recientes en

neurociencias, por ejemplo, son asombrosos. En los últimos veinte años toda la experimentación sobre el

cerebro ha revolucionado el conocimiento que tenemos acerca de cómo funcionan las capacidades cognitivas del

ser humano. Propagar a esas disciplinas jóvenes los criterios antiempíricos y antiexperimentales que

promueven algunos físicos de cuerdas puede generar una situación que detenga el crecimiento de esas

disciplinas que están en enérgico desarrollo. Algunos cuerdistas, en cierta forma, están tratando de exportar y

universalizar su fracaso, en vez de admitirlo.

La situación de la física teórica es difícil por múltiples causas. La causa sociológica reside en la organización

empresarial de estilo norteamericano del sistema científico. Esa organización funcionó para fabricar una bomba

atómica o para crear los aceleradores de partículas que llevaron a la gran explosión de la física de partículas a

fines de los años cincuenta, pero no sirvió para encontrar nueva física. Desde que terminó la segunda guerra

mundial no se ha descubierto esencialmente nueva física fundamental comparable a la hallada en la primera

mitad del siglo XX.

En el sistema científico norteamericano al investigador no le queda tiempo para dedicarse a los fundamentos de

sus teorías o a cuestiones de fondo: hay una enorme presión por publicar artículos que van a servir para ganar

subsidios que es lo que, en el fondo, hace valioso al investigador. ¿Por qué? Porque la universidad

norteamericana elige a los profesores que va a contratar de acuerdo a sus capacidades para conseguir

subsidios, dado que a ella le quedan los diezmos u overheads de los mismos, lo que les significa una importante

fuente de ingresos. Entonces, la universidad prioriza aquellos investigadores que publican mucho en áreas de

moda y que pueden conseguir, por tanto, subsidios jugosos. La academia se ha monetarizado, se ha

comercializado en detrimento de la búsqueda de la solución a los grandes problemas científicos. La gente ya no

se plantea problemas fundamentales, porque los grandes problemas requieren mucho tiempo y maduración, y

eso afecta los altos ritmos de publicación. El publish or perish[4] ha llegado a su reductio ad absurdum

produciendo un flujo permanente de artículos superfluos que en su gran mayoría jamás serán leídos o

comprendidos.

Todo esto ha llevado a que la originalidad tienda desaparecer, porque siempre es más confiable adoptar una

técnica comprobada, y volver a aplicarla, que lanzar o tratar de plantear de cero un nuevo problema. El mercado

académico presiona para que se asignen puestos académicos estables a los científicos que tienen capacidad de

obtener grandes subsidios y son reconocidos por sus pares. Estos científicos estarán luego en posición de elegir

a las nuevas personas que se incorporan al sistema, personas cuyos trabajos estarán en general en la línea de

quienes los seleccionan. Ocurre, entonces, una especie de reproducción de los temas: los discípulos se forman

a imagen y semejanza de los maestros y, después, los maestros deciden que ellos sean quienes los

reemplacen en las cátedras. El sistema académico “monotematiza” la investigación, por medio de un círculo

vicioso cuyo resultado es un investigador hiperespecializado y de poca versatilidad y originalidad. Esta situación

pasó en buena medida con el boom de publicaciones en teoría de cuerdas a fines de los años noventa en

Estados Unidos. El resultado es que hoy hay un montón de físicos ocupando muchas cátedras muy importantes

en las mejores universidades y cuya especialización es algo que no sirve básicamente para nada ni hay

esperanzas de que en algún momento sirva. Esto lleva a la crisis actual de la física: se trata de gente sin

formación como para dedicarse a otra cosa, y por tanto presiona para que las condiciones externas se adapten a

lo que pueden hacer.

Ante una situación como la de la teoría de cuerdas, con una degeneración de 10500, los nuevos paladines de la

teoría en vez de decir “bueno, esto es un callejón sin salida, nunca voy a poder predecir nada”, lo que dicen es:

“para cada una de estas representaciones topológicas de la teoría de cuerdas hay un universo donde la teoría es

válida”. Eso los lleva a postular algo increíble: infinitos universos. En lugar de tratar de estudiar el universo

observable lo que hacen, para “solucionar” el problema de la degeneración, es postular infinitos universos. Es el

paroxismo de la inflación ontológica. Un camino metodológico que es opuesto a lo que, tradicionalmente, ha

llevado a los grandes descubrimientos de la ciencia. Cuando una teoría no es compatible con la realidad se

cambia la teoría, no se modifica la realidad agregando infinitos universos.

Algunos cosmólogos están aterrorizados de que, en breve, proliferen los trabajos sobre universos múltiples y su

disciplina vuelva a la vieja especulación sin asidero. Por eso Ellis y Silk publicaron ese artículo valiente para

llamar la atención de la comunidad científica y proponer una reunión en la cual también participen filósofos, con

el fin de mostrar que hacen falta estándares estrictos a la hora de evaluar las teorías científicas.

El problema de discutir el problema con filósofos es que muchos de ellos no están de acuerdo con usar criterios

estrictos de evaluación de teorías. La filosofía académica en el mundo anglosajón ha sufrido un proceso similar

al de la física teórica después de los grandes desarrollos en lógica de la década del treinta y del cuarenta del

siglo pasado, cuando se estableció la semántica formal.

A partir de los años cincuenta, los lógicos

de orientación filosófica se dedicaron, más

que nada, a fabricar lógicas alternativas. La

mayor parte de las aplicaciones de la lógica

están en la lógica del primer orden, que es

lo que se llama la lógica de predicados, y en

algunos aspectos de la lógica de segundo

orden. Hay muchas otras lógicas, infinitas

lógicas posibles, pero en general no tienen

aplicación a la realidad. Una de esas lógicas

se llama lógica modal o lógica de la

posibilidad, que siempre se ha considerado

como un mero juego formal que no tiene

aplicación en ciencia. El filósofo

estadounidense Saul Kripke postuló que la

lógica modal podía resolver su problema

fundamental, que es cómo establecer el

valor de verdad de sus enunciados, postulando infinitos mundos: un enunciado modal es verdadero si y sólo si

hay un mundo en el cual ese enunciado es verdadero. Un montón de lógicos y filósofos analíticos se dedicaron a

reformular la lógica modal en términos de la pluralidad de los mundos o de los infinitos universos. Esto concuerda

con la postura de algunos físicos cuerdistas radicales y sus “multiuniversos”. Estos supuestos universos no

interaccionan entre sí y están totalmente desconectados unos de otros. Jamás se podrá, siquiera en principio,

planear un experimento que permita establecer la realidad de esos otros universos. Se presenta así una situación

peculiar, y potencialmente muy peligrosa: tanto lógicos y filósofos que están sin problemas serios de los que

ocuparse, como físicos teóricos que se hayan atrapados en el callejón de las cuerdas, de repente se encuentran

que tienen intereses comunes y comienzan a apoyarse mutuamente. Esto termina en científicos como Hawking,

que hablan de la muerte de la filosofía, refiriéndose a la filosofía tradicional, y filósofos que dicen “bueno, hay que

basar la filosofía en las modernas teorías de la física” haciendo referencia a la teoría de supercuerdas y a la teoría

del multiuniverso o “multiverso”. Es un movimiento peligroso: los investigadores se apartan de la realidad y de los

problemas reales y pasan a considerar una actividad científica legítima algo que sólo es un discurso, un

monólogo posmodernista. Un relato. La realidad se genera en la oficina del físico.

Este movimiento ha tenido otra consecuencia perjudicial: la aparición de científicos mediáticos y gurúes de la

ciencia. Lo opuesto a la imagen tradicional del científico, que se cuida de hacer observaciones extravagantes y

es un referente para detener la charlatanería.

Muchos cuerdistas consideran a Ed Witten una especie de gurú. Su sola opinión, expresada en una conferencia,

puede hacer que cientos de científicos jóvenes se pongan a trabajar en una dirección sin cuestionarse las

razones. Otros científicos, más preocupados por su popularidad más que por la ciencia, se la pasan haciendo

profecías sobre toda clase de temas, desde el fin de la filosofía o de la física hasta el fin del mundo. Es el triste

caso de Hawking, que en los últimos años parece dedicado solamente a cultivar su popularidad personal entre el

gran público por medio de las más disparatadas aseveraciones. Todo esto crea una muy pobre imagen de la

ciencia y su contribución a la cultura, en particular si lo comparamos a la situación cuando las figuras de

referencia eran Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, y otros de similar envergadura y conciencia cívica y

social.

Reconstrucción de la física

Los físicos de cuerdas suelen defenderse diciendo que la llamada

correspondencia AdS/CFT (por “antide Siter/ Conformal Field Theory”),

propuesta por Juan Maldacena en 1997, permite hacer cálculos de

gran utilidad en teoría de materia condensada y física nuclear. Eso es

cierto, pero al aplicar esa correspondencia lo que hacen es aplicar un

método de cálculo que nada tiene que ver con supercuerdas ni teorías

unificadas. Difícilmente la mencionada conjetura permita nunca

realizar una predicción concreta para el universo real en el marco de la

teoría de cuerdas. La correspondencia es entre la matemática que se

realiza en un espacio de Sitter de 5 dimensiones y un espacio de

dimensión inferior de la teoría de campos conforme con cuatro

supersimetrías (esta última es una teoría que sólo admite la existencia de partículas sin masa, esto es,

bosones). Ni nuestro universo tiene una geometría tipo “antide Sitter” ni está poblado únicamente por bosones.

De allí que la correspondencia no se pueda aplicar al mundo real, aunque puede ser útil en otros campos, como

mero formalismo matemático, reinterpretando el significado de los diferentes términos implicados fuera del marco

de la teoría de supercuerdas. Los físicos de cuerdas más realistas están utilizando sus conocimientos de esta

correspondencia para pasarse a campos de investigación donde pueden aplicar los métodos de cálculo tan

duramente aprendidos con resultados de algún provecho, como ser en teoría de materia condensada y

superconductores.

Una solución de fondo a la crisis de la física actual requiere un cambio en la formación de los físicos. Ese

cambio debe implicar, entre otras cosas, una cierta conciencia filosófica de los fundamentos e implicaciones de

la investigación científica. Pienso que la filosofía necesita de la ciencia y la ciencia necesita de la filosofía. Creo

que la filosofía que tiene chances de hacer aportes reales a la sociedad y a la cultura es lo que se llama filosofía

científica. Esta es una filosofía informada por la ciencia, por la buena ciencia y, que a su vez, le puede proveer a

la ciencia del marco más general en el cual se desarrollen las teorías científicas y ayudar a que esas teorías no

se desbanden, poniendo criterios estrictos de evaluación, de peso de la evidencia, y de interpretación semántica.

Creo que hay una relación simbiótica, o mejor dicho, que debería haber una relación simbiótica entre filosofía

científica y ciencia. La filosofía científica se ocupa de problemas bien concretos, problemas como qué es una ley

científica, qué es un evento, qué es una cosa, qué es una teoría, qué es un modelo, qué diferencia hay entre

teoría y modelo, qué es el espacio, qué es el tiempo, qué es el espaciotiempo, cuáles son los constituyentes

últimos de las cosas, qué son los infinitos –¿existen en la realidad o son meras construcciones matemáticas?–

y mucho más.

Los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero difícilmente han analizado los aspectos más profundos de la

teoría matemática del infinito y sus implicaciones filosóficas. Un físico bien informado de esos tópicos va a hacer

mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia. Por otro lado, un filósofo que no conozca el

estado de la ciencia actual cuando hable del espacio y del tiempo va a decir disparates; debería conocer, por

ejemplo, relatividad general. O un filósofo que se ocupe del problema del libre albedrío, si no conoce los avances

actuales de la neurociencia simplemente va a hacer especulaciones. La relación es simbiótica. ¿Cómo se trata

eso, a nivel universitario?, ¿cómo se implementa a nivel formativo de los estudiantes?

En mi opinión debería haber, básicamente, para todas las carreras de ciencia, una materia de ciencias formales,

como lógica y semántica, que complementen la formación matemática para que el futuro graduado sepa utilizar e

interpretar lenguajes formales. Una única materia de filosofía científica, que explique qué entendemos por una

ley, si hay leyes de leyes, si puede haber propiedades de propiedades, qué es un cambio, qué es el azar, qué

es una propensión, qué es una probabilidad, o sea, cosas que permanentemente el científico usa pero que

raramente o jamás se plantea qué son, cómo se definen, qué rol juegan dentro de todo el esquema del

conocimiento que él está tratando de abordar. Además, debería haber una materia de filosofía científica que

incluya ontología y epistemología. La ontología es el estudio de las ideas más generales acerca de lo que hay,

básicamente el estudio de cosas, cambios, propiedades, leyes, espacio y tiempo. La epistemología es el

estudio del conocimiento: qué es aprender, qué es una teoría, qué es una representación de la realidad, qué es

un modelo, cuál es la diferencia entre ciencia y pseudociencia –tema muy importante, de gran relevancia cultural

y social–, qué es la tecnología, en qué se diferencia la ciencia de la tecnología. Finalmente, la materia debería

incluir ética. Yo creo que habría que enseñar ética en una materia de filosofía científica: ética científica, o sea,

ética basada en el estudio del comportamiento humano, en tratar de determinar por qué los seres humanos se

comportan de una manera o de otra y cuáles son las pautas, las normas, la moral, que caminos son

convenientes para alcanzar ciertos objetivos.

Yo creo que uno de los grandes defectos de la formación de los científicos actuales es que deja de lado los

aspectos éticos y cada vez asistimos a más casos de plagio, fraude, publicaciones refritadas varias veces,

conferencias que son robadas y montones de cosas más, como ese anhelo por la fama que aqueja a muchos

científicos. Se podría ayudar a combatir esas tendencias nocivas enseñando un poco de ética a nivel universitario

a los estudiantes de ciencias. Todos los grandes sistemas de pensamiento de la antigüedad, como por ejemplo

los del periodo helenístico de Grecia y el propio sistema aristotélico, siempre empezaban con lo que llamaban

una gramática, que es lo que hoy llamaríamos una semántica, el conocimiento del lenguaje que usamos para

describir la realidad, después seguían con una física y luego con una episteme, una teoría del conocimiento, para

terminar siempre con una ética. El final siempre resultaba ser una ética. Y eso nosotros lo hemos perdido; ahora

la ética no nos importa nada y yo creo que es lo que más tendría que importarnos porque es, en el fondo, lo que

codifica cómo nos vamos a comportar. Eso es algo que incide directamente en todas nuestras actividades y en

nuestra vida: la supervivencia de toda nuestra civilización, acaso, dependa de nuestra capacidad para

comportarnos éticamente.

Lecturas sugeridas

Bunge, M., 2001, Philosophy in Crisis: The Need for Reconstruction, Amherst: Prometheus Books

Ellis, G., & Silk, J. 2014, Defend the integrity of physics, Nature 516, 321-323

Baggot, J. 2013, Farewell to Reality: How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth, London:

Pegasus

Smolin, L. 2006, The Trouble with Physics, NY: Mariner Books

Unzicker, A. 2013, Bankrupting Physics: How Today’s Top Scientists are Gambling Away Their Credibility, NY:

Palgrave Macmillan

Woit, Peter 2006, Not Even Wrong, NY: Basic Books

Referencias

[1] “¿Está a la vista el fin de la física teórica?”.

[2] A lo largo de este texto me referiré ocasionalmente a este conjunto de conjeturas como “teoría”, lo cual debe

considerarse, estrictamente, un abuso de lenguaje. La expresión, infelizmente, está tan extendida que facilita la

comprensión del texto y ese es el motivo por el cual la he adoptado.

[3] Algo que en general no mencionan los defensores de esta posición es que pretenden que sus sueldos sigan

siendo pagados por una comunidad mayor en la cual está insertos, comunidad que no entiende una palabra o

ecuación de lo que hacen.

[4] “Publica o perece”.

YAPA:

Mario Bunge presenta a Gustavo Romero en la conferencia “Einstein y la metafísica del tiempo” (Seminario

de Filosofía de la Ciencia, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Buenos Aires, 30 de Septiembre

de 2015)

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oct : 12 : 2015 Capitán del Espacio “¿A qué saben las leyendas?”

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Espacios de Calabi-Yau en cada punto del espacio-tiemponormal.

George Ellis

Saul Kripke

Juan Maldacena

LA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDASLA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDAS13 octubre, 2015

¿Cuánto tiene de ciencia la teoría de las cuerdas? Para Gustavo Esteban Romero, este es un debate que está

ahogando la investigación en física teórica. El ensayo que publicamos, originalmente titulado Con la cuerda al

cuello: crisis y reconstrucción de la física teórica, es parte de su obra, pendiente de publicación, “La

naturaleza del tiempo”.

El 29 de abril de 1980, el famoso físico británico Stephen Hawking fue nombrado profesor Lucasiano de

Matemáticas en Cambridge. Era la misma cátedra que en su tiempo ostentó Isaac Newton, la más prestigiosa

de Gran Bretaña. En esa ocasión, Hawking pronunció una conferencia titulada: “Is the end in sight for theoretical

physics?”[1] Hawking profetizó (práctica a la que es muy adepto) que en veinte años la física teórica

probablemente habría alcanzado todos sus objetivos, y que para el nuevo milenio existiría una teoría unificada de

todas las interacciones, una “teoría del todo”. Su candidato para tal teoría era una variante con 8 supersimetrías

diferentes de la llamada teoría de la supergravedad.

Hoy ya nadie recuerda las teorías multisupersiméticas de la

supergravedad, ni importa ya mucho que significa semejante

expresión. Todo eso ha sido olvidado y archivado, reducido a la

categoría de disparate. Poco después de la conferencia de

Hawking, en 1984, la teoría de cuerdas comenzó ubicarse en el

centro de atención de los físicos teóricos de altas energías, y allí

ha permanecido por ya 36 años. Sin embargo, en un sentido muy

diferente del que Hawking tenía en mente, su profecía parece

haberse cumplido en cierto grado: la física teórica de altas

energías, que había dominado el avance del conocimiento del

universo en el medio siglo anterior, parece estar inmersa en una

crisis interminable, de completa esterilidad, que ha llevado a que

no haya habido ninguna predicción nueva realmente significativa en

ese campo en más de un cuarto de siglo. Esta es una situación

única en la historia de la física, que es un campo de investigación altamente dinámico y en rápido progreso. El

proceso actual ha venido acompañado de un degradación del sistema académico que amenaza la evolución de

toda la física, acarreando una crisis de incalculables consecuencias. En las páginas que siguen, describiré como

se llegó a esta situación, los peligros que conlleva, y daré mi visión sobre cómo es posible superarla.

La teoría de cuerdas

Lo primero que hay que saber sobre la teoría de cuerdas es que no se trata de una teoría en el sentido usual,

sino más bien de un conjunto de suposiciones y métodos de cálculo basados en ellas[2]. La “teoría” de cuerdas

no tiene ecuaciones fundamentales que determinen la evolución dinámica de los objetos a los que se refieren las

suposiciones y conjeturas. Tampoco tiene la unidad conceptual que confiere la identificación de un grupo de

simetrías subyacente al marco teórico. Los objetos o referentes de la teoría de cuerdas se supone que son

entidades básicas, los “constituyentes últimos” de todos los existentes, que geométricamente pueden

describirse como cuerdas unidimensionales que pueden ser abiertas (con dos extremos) o cerradas (formando

una especie de lazo). En la Figura 1 vemos dos ejemplos de la forma que pueden adquirir estas cuerdas.

Dos representaciones gráficas de cuerdas; una

abierta y la otra cerrada.

Una característica de estas cuerdas es que pueden

vibrar. Como toda cuerda, sólo admiten modos discretos

de vibración. Esto da lugar a un espectro de energía

interna (asociada a la vibración de las cuerdas) que se

identifica con la masa de las partículas elementales. Así,

según la teoría de cuerdas, lo que se conoce como

partículas en el llamado Modelo Estándar de la física, en realidad serían pequeñas cuerdas vibrantes. De acuerdo

a cómo vibran se obtendrían las diferentes partículas. Estas ideas fueron propuestas a fines de los años sesenta

y se aplicaron a principios de la década del setenta al estudio de las interacciones nucleares. Más tarde, debido

a muchos problemas técnicos que se fueron presentando, la teoría fue desplazada por la llamada cromodinámica

cuántica (QCD, por Quantum ChromoDynamics) y cayó en el olvido.

Durante la segunda mitad de los setenta, el físico John Schwarz y algunos colegas continuaron estudiando las

cuerdas. La teoría original se aplicaba sólo a partículas llamadas bosones, que tienen espín entero. Los bosones

son lo que se llama “cuantos de interacción”. En el Modelo Estándar a estos “cuantos” se los interpreta como las

perturbaciones de los campos de interacción. El bosón del campo electromagnético, por ejemplo, es el fotón.

Otros campos, como el débil y el nuclear, tienen sus propios bosones. Schwarz y otros se percataron de que si

querían que la teoría de cuerdas pudiese describir a otras partículas, los llamados fermiones, debían incluir una

nueva simetría en la teoría. Esta simetría, que no existe en el Modelo Estándar, es llamada “supersimetría”.

Implica que, a grandes energías, los bosones se pueden convertir en fermiones, y viceversa. Sin embargo, el

cumplimiento de la supersimetría exige que existan partículas llamadas “compañeros supersimétricos” de las

partículas conocidas, a fin de que no se violen leyes de conservación bien establecidas. El Modelo Estándar

admite la existencia de 17 partículas (ver Figura 2) por lo que la supersimetría exige que haya 17 partículas

supersimétricas no descubiertas. Se suele argumentar que esas partículas son todas tan masivas que aún no

han podido ser creadas en acelerados como el Large Hadron Collider (LHC ) del CERN. El esquema teórico de

las cuerdas, con sus extensiones supersimétricas, pasó a llamarse “teoría de supercuerdas”, aunque, como su

predecesora, no es una teoría bien formulada y completa.

Las 17 partículas del Modelo Estándar: 6 hadrones

(llamados quarks), 6 leptones, 4 bosones de

interacción (llamados también bosones de Gauge) y la

partícula de Higgs (bosón).

En 1983 el físico norteamericano Edward Witten

comenzó a mostrar interés por la teoría de cuerdas.

Witten, nacido en 1951, era ya en esa época uno de los

físicos teóricos más famosos del mundo. Hijo del también

físico Louis Witten, Edward se graduó en historia en

Bradeis, y luego se mudó a Princeton para realizar una

tesis en física bajo la supervisión de David Gross, un reputado físico de partículas. Ya durante su trabajo

doctoral Witten comenzó a adquirir la fama de genio, particularmente versado en matemáticas. Luego de

doctorarse hizo una estadía postdoctoral en Harvard y al terminar fue contratado como profesor por Princeton,

algo totalmente inusual para alguien de su edad. Ha permanecido en Princeton (al poco tiempo se desplazó al

Instituto de Estudios Avanzados) desde entonces. La influencia de Witten en la comunidad de físicos de altas

energías es enorme. Por eso, cuando presentó su visión de la teoría de supercuerdas en una conferencia durante

1984, y consideró públicamente que el campo era muy promisorio, inmediatamente muchos comenzaron a

trabajar en el tema. En 1983 se habían publicado sólo 17 trabajos científicos sobre supercuerdas. Sólo en 1986

aparecieron 639. En 1990, la teoría de supercuerdas dominaba completamente la atención de la mayoría de los

físicos teóricos.

Para entonces era claro que a fin de poder caracterizar las muchas propiedades de las partículas elementales,

era necesario incrementar el numero de dimensiones en que pueden vibrar las supercuerdas de las 4 (tres

espaciales y una temporal) usuales, a 10. Las otras 6 dimensiones, al no ser observables, se suponen

“compactificadas”. La compactificación es una idea propuesta en los años 1920 por el físico sueco Oskar Klein.

Consiste en suponer que una dimensión está doblada sobre sí misma con un radio de curvatura tan pequeño que

es completamente indetectable a escala humana. Por ejemplo, un hilo puede parecer de 1 dimensión a un ser

humano, pero a una hormiga, que puede moverse a su alrededor, le parecerá una superficie de 2 dimensiones. La

dimensión que sólo puede experimentar la hormiga es la dimensión compactificada. La teoría de supercuerdas

requiere de 6 de estas dimensiones minúsculas y cerradas sobre si mismas.

Otro problema de la teoría de supercuerdas era que sus cálculos producían “infinitos” a menos que las curvaturas

de las dimensiones extra satisficieran ciertas condiciones. Existen ciertos espacios topológicos llamados

espacios de Calabi-Yau, donde en 6 dimensiones esas condiciones son satisfechas (ver Figura 3). Así, pues, la

teoría de supercuerdas pasó a formularse sobre espacios de CalabiYau, de 6 dimensiones compactas,

apoyados en cada punto del espacio-tiempo de Minkowski, que es el espacio y tiempo en que se formula la

teoría de la relatividad especial. Al principio, apenas unas pocas variedades de espacios de CalabiYau eran

conocidos, pero pronto se volvió evidente que su número es inmenso, y acaso infinito. Cualquier cálculo de

supercuerdas realizado en un espacio de CalabiYau diferente, lleva a diferentes resultados. Así, pues, no es

posible formular predicción alguna con la teoría, ya que no es posible determinar qué espacio de CalabiYau

corresponde al universo real, si es que alguno lo hace.

A principios de los años 1990 ya había cinco versiones diferentes de la teoría de supercuerdas, o, quizás es

mejor decir, cinco conjuntos diferentes de conjeturas sobre supercuerdas. Esta proliferación de teorías y la

ausencia absoluta de predicciones hizo que la actividad en el campo de las supercuerdas empezase a

desacelerar. Entonces, en 1995, Witten intervino nuevamente. En una conferencia celebrada en la Universidad de

Southern California, presentó un conjunto de ideas que motivaron nuevamente a los físicos teóricos. En primer

lugar sugirió que las cinco teorías diferentes podrían ser casos límite de una teoría aún mayor, a la que llamó

teoría M. No especificó que significa la “M”. Algunos sugieren que es “M” por “Magia”. Otros que es la W de

Witten invertida. Como sea, esa supuesta teoría explicaría y resolvería los problemas de las incompletas teorías

de supercuerdas. Witten propuso además que en vez de cuerdas unidimensionales, se debería trabajar con

membranas de 2 dimensiones, que también pueden vibrar, aunque de más modos que las simples cuerdas.

Llamó a estos objetos “branes”, o “branas” en castellano, abreviación de “membranes” (“membranas”).

Finalmente, propuso agregar una dimensión más a las ya conjeturadas. Los campos usuales, excepto la

gravedad, no podrían moverse por esta dimensión, y estarían confinados en las 4 usuales (más las 6

compactificadas). El esquema resultante es de tal complejidad que ha tenido ocupados a los físicos de

partículas hasta hoy. En estos 35 años, sin embargo, ninguna predicción, absolutamente ninguna, ha resultado

de todas estas conjeturas.

Espacio de Calabi-Yau. Es un espacio de 6

dimensiones. Aquí se muestra la proyección sobre 3

dimensiones. En cada punto del espacio-tiempo

normal, la teoría de supercuerdas supone existe un

espacio de Calabi-Yau compactificado.

¿Es la teoría de cuerdas una teoría científica?

Para empezar, la “teoría de cuerdas” no es una teoría, ni

fundamental (como la relatividad general) ni

fenomenológica (como el Modelo Estándar). Nadie sabe

cuáles son las ecuaciones básicas que rigen la dinámica de los objetos postulados, ni nadie ha sabido jamás

realizar una predicción experimental contrastable basándose en los supuestos y conjeturas “cuerdistas”. El

formalismo de los cálculos de las interacciones entre supercuerdas es tan complejo, que incluso entre

especialistas es difícil evaluar si los cálculos son correctos o no. Hace algunos años, dos hermanos franceses,

Igor y Grichka Bogdanov, publicaron en total seis artículos en revistas con sistema de arbitraje por pares de

física y matemáticas. Entre las revistas se encontraban Annals of Physics y Classical and

Quantum Gravity. Estos artículos usaban jerga de

diferentes campos de la física teórica incluida la teoría

de cuerdas. Tiempo después de las publicaciones y de

que los hermanos obtuvieran doctorados en la

Universidad de Borgoña, Francia, se estableció que

los artículos carecían de sentido. No se trataba de

un caso como el llamado affair Sokal, donde la

publicación de un texto ininteligible fue realizada para

mostrar la permeabilidad del sistema académico al

mero disparate, sino engaños deliberados para obtener

beneficios gracias a la mencionada permeabilidad. Lo

notable del caso es que tantos árbitros no se dieran

cuenta del engaño. Incluso mucho tiempo después de

las publicaciones había serios problemas en determinar

si el contenido era disparatado o no. Lo que quedó

expuesto con este incidente es que muchos físicos no entienden lo que están haciendo, y consideran normal no

entender nada de un artículo… en su propia área de especialidad. “El trabajo de los Bogdanov resulta

significativamente más incoherente que cualquier otra cosa publicada. Pero el creciente bajo nivel de

coherencia en todo el campo les permitió pensar que habían hecho algo sensato y publicarlo”, escribió

Peter Woit, físico de Columbia. Por su parte, Jacques Distler, de la Universidad de Texas en Austin, escribió:

“Los artículos de los Bogdanov consisten en jerga técnica de varios campos de la física matemática, la

teoría de cuerdas y la gravedad cuántica dispuesta en frases sintácticamente correctas pero

semánticamente sin sentido.” En realidad, el campo de la teoría de cuerdas se ha vuelto tan embrollado

matemáticamente que ya ni sus partidarios pueden comprenderlo completamente. Uno esperaría que entre los

rasgos de una teoría física bien formulada esté la claridad, además de la coherencia interna.

Por otro lado, la teoría de cuerdas no posee un principio abarcador o un grupo de simetría que permita un

formulación única y clara, como sucede con otras teorías fundamentales de la física. No hay leyes específicas

relacionadas con las cuerdas, y por tanto, no hay predicción alguna que realizar. Peor aún, los cálculos pueden

hacerse sobre una infinidad de espacios de Calabai-Yau (unos 10500 según algunas estimaciones) por lo cual la

teoría, si se formulase en forma clara, igual tendría un degeneración intrínseca o indeterminación que haría

imposible en principio ninguna predicción.

Se ha sugerido que la teoría de cuerdas es refutable ya que predice la supersimetría. Esto es falso, la teoría no

predice la supersimetría; la teoría necesita de la supersimetría para poder ser extendida a fermiones. Si se

descubre la existencia de la supersimetría, no sería una confirmación de la teoría de supercuerdas, ya que esta

podría aún ser falsa. Y si no se descubre, los cuerdistas siempre podrán argumentar que las partículas

supersimétricas tienen masas más allá del alcance de los aceleradores mas potentes en existencia… sin

importar cuán potentes son.

Además de las consideraciones anteriores, es importante destacar que la teoría de cuerdas no se relaciona con

el resto de la ciencia, como sucede con otras teorías bien establecidas de la física. Por ejemplo, en su límite de

baja curvatura la teoría de la relatividad general se reduce a la teoría de la gravitación de Newton, y a velocidades

bajas a su mecánica. La mecánica cuántica, en el límite de grandes números devuelve la mecánica clásica. La

mecánica estadística da lugar a la termodinámica. La teoría de cuerdas, en cambio, no puede recuperar al

Modelo Estándar ni explicar uno sólo de sus parámetros libres. Literalmente, es un teoría, o área de

investigación, completamente aislada del resto de la ciencia.

Otro problema serio es la llamada “dependencia del fondo” que presenta la teoría de cuerdas, algo

incompatible con su pretensión de ser un teoría del “todo”. Por “dependencia del fondo” se quiere significar que la

teoría se formula sobre un espaciotiempo dado, que se fija a priori y cuyas propiedades métricas no resultan de

resolver las ecuaciones de la propia teoría (como sucede en el caso de la relatividad general y otras teorías

relativistas de la gravitación). La teoría de cuerdas postula un espacio euclídeo de 4 dimensiones y sobre el

mismo los espacios compactificados de CalabiYau. Si uno se pregunta por qué esos espacios y no otros, la

respuesta es que sólo en ellos pueden ser realizados los cálculos perturbativos de las supercuerdas, lo que dista

de ser una explicación “fundamental” o incluso satisfactoria, ya que hay infinitas teorías posibles cuyos cálculos

se pueden realizar solamente sobre ciertos espacios multidimensionales. Eso no implica en forma alguna que

esos espacios existan realmente y no sean meras ficciones matemáticas.

La impotencia de la teoría de cuerdas para realizar predicciones y su completa inmunidad ante cualquier

experimento, junto con su complejidad artificiosa, y su divorcio del resto de la ciencia física, son las

características de un programa de investigación que ha degenerado en una pseudociencia.

La principal motivación para trabajar en la teoría de cuerdas como si fuera un candidato a teoría unificada está

solamente en la fe de sus seguidores. Esa fe es la que ha llevado a una situación única en la ciencia moderna,

que afecta seriamente la estructura y la credibilidad del sistema académicocientífico.

Crisis en la física teórica

En diciembre de 2014, dos de los más

importantes cosmólogos del mundo, George

Ellis y Joe Silk, publicaron en la revista

Nature un artículo titulado “Defend the

integrity of physics”. Se trataba de un artículo

valiente donde expresaban su preocupación

porque muchos físicos trabajando en el área

de la teoría de cuerdas están abogando por

un cambio de los criterios de evaluación de

las teorías científicas. En particular, están

sosteniendo que criterios como la capacidad de realizar predicciones sobre el mundo real o que una teoría deba

ser confrontada con los experimentos, deben ser abandonados y reemplazados por otros más laxos, basados en

consideraciones estéticas o de orden no empírico, como ser el consenso de una cierta comunidad. En una

época en que la cosmología, una disciplina usualmente considerada como especulativa, ha entrado en una etapa

de enorme precisión debido a la existencia de datos de alta calidad obtenidos por satélites y telescopios, no

sorprende que este clamor por la especulación sin control experimental sea visto como un retroceso y una

amenaza. Más aún si consideramos que la ciencia, desde hace bastante tiempo, es objeto de permanentes

ataques por parte de filósofos posmodernos, fundamentalistas religiosos y otros elementos radicalizados.

Los científicos que sostienen que sus trabajos no se deben evaluar por el hecho de que predigan o no cosas

contrastables sino por su belleza interna y por consenso dentro de la comunidad donde esos trabajos han sido

realizados, han tomado lo que en filosofía se llama una posición posmodernista: la ciencia es un discurso entre

otros muchos que forman el “texto social”. Para estos posmodernos, una teoría, considerada como discurso, es

válida si es aceptada por la comunidad que genera ese discurso. La sensación que deja esta posición es que

esa gente está cuidando su trabajo y no procurando una representación lo más verdadera posible de la

realidad[3]. De hecho, han abandonado el ideal de buscar la verdad, expresarse claramente y entender la

realidad, que ha caracterizado a la actitud científica desde los tiempos de filósofos presocráticos y el nacimiento

del pensamiento racional y crítico. Si lo que están produciendo no satisface los estándares de lo que, hasta hace

poco, se llamaba ciencia, entonces este grupo de personas hacen una gran presión por que se cambien los

estándares de evaluación en lugar de cambiar ellos y direccionarse hacia otro tema de investigación que pueda

permitir una salida al callejón en el cual se encuentran. Es una situación muy grave porque si esas tendencias

llegan a predominar pueden llevar a una enorme crisis al sistema científico, sobre todo en una época en la cual

otras áreas de la ciencia están creciendo mucho y con grandes aportes. Los avances recientes en

neurociencias, por ejemplo, son asombrosos. En los últimos veinte años toda la experimentación sobre el

cerebro ha revolucionado el conocimiento que tenemos acerca de cómo funcionan las capacidades cognitivas del

ser humano. Propagar a esas disciplinas jóvenes los criterios antiempíricos y antiexperimentales que

promueven algunos físicos de cuerdas puede generar una situación que detenga el crecimiento de esas

disciplinas que están en enérgico desarrollo. Algunos cuerdistas, en cierta forma, están tratando de exportar y

universalizar su fracaso, en vez de admitirlo.

La situación de la física teórica es difícil por múltiples causas. La causa sociológica reside en la organización

empresarial de estilo norteamericano del sistema científico. Esa organización funcionó para fabricar una bomba

atómica o para crear los aceleradores de partículas que llevaron a la gran explosión de la física de partículas a

fines de los años cincuenta, pero no sirvió para encontrar nueva física. Desde que terminó la segunda guerra

mundial no se ha descubierto esencialmente nueva física fundamental comparable a la hallada en la primera

mitad del siglo XX.

En el sistema científico norteamericano al investigador no le queda tiempo para dedicarse a los fundamentos de

sus teorías o a cuestiones de fondo: hay una enorme presión por publicar artículos que van a servir para ganar

subsidios que es lo que, en el fondo, hace valioso al investigador. ¿Por qué? Porque la universidad

norteamericana elige a los profesores que va a contratar de acuerdo a sus capacidades para conseguir

subsidios, dado que a ella le quedan los diezmos u overheads de los mismos, lo que les significa una importante

fuente de ingresos. Entonces, la universidad prioriza aquellos investigadores que publican mucho en áreas de

moda y que pueden conseguir, por tanto, subsidios jugosos. La academia se ha monetarizado, se ha

comercializado en detrimento de la búsqueda de la solución a los grandes problemas científicos. La gente ya no

se plantea problemas fundamentales, porque los grandes problemas requieren mucho tiempo y maduración, y

eso afecta los altos ritmos de publicación. El publish or perish[4] ha llegado a su reductio ad absurdum

produciendo un flujo permanente de artículos superfluos que en su gran mayoría jamás serán leídos o

comprendidos.

Todo esto ha llevado a que la originalidad tienda desaparecer, porque siempre es más confiable adoptar una

técnica comprobada, y volver a aplicarla, que lanzar o tratar de plantear de cero un nuevo problema. El mercado

académico presiona para que se asignen puestos académicos estables a los científicos que tienen capacidad de

obtener grandes subsidios y son reconocidos por sus pares. Estos científicos estarán luego en posición de elegir

a las nuevas personas que se incorporan al sistema, personas cuyos trabajos estarán en general en la línea de

quienes los seleccionan. Ocurre, entonces, una especie de reproducción de los temas: los discípulos se forman

a imagen y semejanza de los maestros y, después, los maestros deciden que ellos sean quienes los

reemplacen en las cátedras. El sistema académico “monotematiza” la investigación, por medio de un círculo

vicioso cuyo resultado es un investigador hiperespecializado y de poca versatilidad y originalidad. Esta situación

pasó en buena medida con el boom de publicaciones en teoría de cuerdas a fines de los años noventa en

Estados Unidos. El resultado es que hoy hay un montón de físicos ocupando muchas cátedras muy importantes

en las mejores universidades y cuya especialización es algo que no sirve básicamente para nada ni hay

esperanzas de que en algún momento sirva. Esto lleva a la crisis actual de la física: se trata de gente sin

formación como para dedicarse a otra cosa, y por tanto presiona para que las condiciones externas se adapten a

lo que pueden hacer.

Ante una situación como la de la teoría de cuerdas, con una degeneración de 10500, los nuevos paladines de la

teoría en vez de decir “bueno, esto es un callejón sin salida, nunca voy a poder predecir nada”, lo que dicen es:

“para cada una de estas representaciones topológicas de la teoría de cuerdas hay un universo donde la teoría es

válida”. Eso los lleva a postular algo increíble: infinitos universos. En lugar de tratar de estudiar el universo

observable lo que hacen, para “solucionar” el problema de la degeneración, es postular infinitos universos. Es el

paroxismo de la inflación ontológica. Un camino metodológico que es opuesto a lo que, tradicionalmente, ha

llevado a los grandes descubrimientos de la ciencia. Cuando una teoría no es compatible con la realidad se

cambia la teoría, no se modifica la realidad agregando infinitos universos.

Algunos cosmólogos están aterrorizados de que, en breve, proliferen los trabajos sobre universos múltiples y su

disciplina vuelva a la vieja especulación sin asidero. Por eso Ellis y Silk publicaron ese artículo valiente para

llamar la atención de la comunidad científica y proponer una reunión en la cual también participen filósofos, con

el fin de mostrar que hacen falta estándares estrictos a la hora de evaluar las teorías científicas.

El problema de discutir el problema con filósofos es que muchos de ellos no están de acuerdo con usar criterios

estrictos de evaluación de teorías. La filosofía académica en el mundo anglosajón ha sufrido un proceso similar

al de la física teórica después de los grandes desarrollos en lógica de la década del treinta y del cuarenta del

siglo pasado, cuando se estableció la semántica formal.

A partir de los años cincuenta, los lógicos

de orientación filosófica se dedicaron, más

que nada, a fabricar lógicas alternativas. La

mayor parte de las aplicaciones de la lógica

están en la lógica del primer orden, que es

lo que se llama la lógica de predicados, y en

algunos aspectos de la lógica de segundo

orden. Hay muchas otras lógicas, infinitas

lógicas posibles, pero en general no tienen

aplicación a la realidad. Una de esas lógicas

se llama lógica modal o lógica de la

posibilidad, que siempre se ha considerado

como un mero juego formal que no tiene

aplicación en ciencia. El filósofo

estadounidense Saul Kripke postuló que la

lógica modal podía resolver su problema

fundamental, que es cómo establecer el

valor de verdad de sus enunciados, postulando infinitos mundos: un enunciado modal es verdadero si y sólo si

hay un mundo en el cual ese enunciado es verdadero. Un montón de lógicos y filósofos analíticos se dedicaron a

reformular la lógica modal en términos de la pluralidad de los mundos o de los infinitos universos. Esto concuerda

con la postura de algunos físicos cuerdistas radicales y sus “multiuniversos”. Estos supuestos universos no

interaccionan entre sí y están totalmente desconectados unos de otros. Jamás se podrá, siquiera en principio,

planear un experimento que permita establecer la realidad de esos otros universos. Se presenta así una situación

peculiar, y potencialmente muy peligrosa: tanto lógicos y filósofos que están sin problemas serios de los que

ocuparse, como físicos teóricos que se hayan atrapados en el callejón de las cuerdas, de repente se encuentran

que tienen intereses comunes y comienzan a apoyarse mutuamente. Esto termina en científicos como Hawking,

que hablan de la muerte de la filosofía, refiriéndose a la filosofía tradicional, y filósofos que dicen “bueno, hay que

basar la filosofía en las modernas teorías de la física” haciendo referencia a la teoría de supercuerdas y a la teoría

del multiuniverso o “multiverso”. Es un movimiento peligroso: los investigadores se apartan de la realidad y de los

problemas reales y pasan a considerar una actividad científica legítima algo que sólo es un discurso, un

monólogo posmodernista. Un relato. La realidad se genera en la oficina del físico.

Este movimiento ha tenido otra consecuencia perjudicial: la aparición de científicos mediáticos y gurúes de la

ciencia. Lo opuesto a la imagen tradicional del científico, que se cuida de hacer observaciones extravagantes y

es un referente para detener la charlatanería.

Muchos cuerdistas consideran a Ed Witten una especie de gurú. Su sola opinión, expresada en una conferencia,

puede hacer que cientos de científicos jóvenes se pongan a trabajar en una dirección sin cuestionarse las

razones. Otros científicos, más preocupados por su popularidad más que por la ciencia, se la pasan haciendo

profecías sobre toda clase de temas, desde el fin de la filosofía o de la física hasta el fin del mundo. Es el triste

caso de Hawking, que en los últimos años parece dedicado solamente a cultivar su popularidad personal entre el

gran público por medio de las más disparatadas aseveraciones. Todo esto crea una muy pobre imagen de la

ciencia y su contribución a la cultura, en particular si lo comparamos a la situación cuando las figuras de

referencia eran Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, y otros de similar envergadura y conciencia cívica y

social.

Reconstrucción de la física

Los físicos de cuerdas suelen defenderse diciendo que la llamada

correspondencia AdS/CFT (por “antide Siter/ Conformal Field Theory”),

propuesta por Juan Maldacena en 1997, permite hacer cálculos de

gran utilidad en teoría de materia condensada y física nuclear. Eso es

cierto, pero al aplicar esa correspondencia lo que hacen es aplicar un

método de cálculo que nada tiene que ver con supercuerdas ni teorías

unificadas. Difícilmente la mencionada conjetura permita nunca

realizar una predicción concreta para el universo real en el marco de la

teoría de cuerdas. La correspondencia es entre la matemática que se

realiza en un espacio de Sitter de 5 dimensiones y un espacio de

dimensión inferior de la teoría de campos conforme con cuatro

supersimetrías (esta última es una teoría que sólo admite la existencia de partículas sin masa, esto es,

bosones). Ni nuestro universo tiene una geometría tipo “antide Sitter” ni está poblado únicamente por bosones.

De allí que la correspondencia no se pueda aplicar al mundo real, aunque puede ser útil en otros campos, como

mero formalismo matemático, reinterpretando el significado de los diferentes términos implicados fuera del marco

de la teoría de supercuerdas. Los físicos de cuerdas más realistas están utilizando sus conocimientos de esta

correspondencia para pasarse a campos de investigación donde pueden aplicar los métodos de cálculo tan

duramente aprendidos con resultados de algún provecho, como ser en teoría de materia condensada y

superconductores.

Una solución de fondo a la crisis de la física actual requiere un cambio en la formación de los físicos. Ese

cambio debe implicar, entre otras cosas, una cierta conciencia filosófica de los fundamentos e implicaciones de

la investigación científica. Pienso que la filosofía necesita de la ciencia y la ciencia necesita de la filosofía. Creo

que la filosofía que tiene chances de hacer aportes reales a la sociedad y a la cultura es lo que se llama filosofía

científica. Esta es una filosofía informada por la ciencia, por la buena ciencia y, que a su vez, le puede proveer a

la ciencia del marco más general en el cual se desarrollen las teorías científicas y ayudar a que esas teorías no

se desbanden, poniendo criterios estrictos de evaluación, de peso de la evidencia, y de interpretación semántica.

Creo que hay una relación simbiótica, o mejor dicho, que debería haber una relación simbiótica entre filosofía

científica y ciencia. La filosofía científica se ocupa de problemas bien concretos, problemas como qué es una ley

científica, qué es un evento, qué es una cosa, qué es una teoría, qué es un modelo, qué diferencia hay entre

teoría y modelo, qué es el espacio, qué es el tiempo, qué es el espaciotiempo, cuáles son los constituyentes

últimos de las cosas, qué son los infinitos –¿existen en la realidad o son meras construcciones matemáticas?–

y mucho más.

Los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero difícilmente han analizado los aspectos más profundos de la

teoría matemática del infinito y sus implicaciones filosóficas. Un físico bien informado de esos tópicos va a hacer

mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia. Por otro lado, un filósofo que no conozca el

estado de la ciencia actual cuando hable del espacio y del tiempo va a decir disparates; debería conocer, por

ejemplo, relatividad general. O un filósofo que se ocupe del problema del libre albedrío, si no conoce los avances

actuales de la neurociencia simplemente va a hacer especulaciones. La relación es simbiótica. ¿Cómo se trata

eso, a nivel universitario?, ¿cómo se implementa a nivel formativo de los estudiantes?

En mi opinión debería haber, básicamente, para todas las carreras de ciencia, una materia de ciencias formales,

como lógica y semántica, que complementen la formación matemática para que el futuro graduado sepa utilizar e

interpretar lenguajes formales. Una única materia de filosofía científica, que explique qué entendemos por una

ley, si hay leyes de leyes, si puede haber propiedades de propiedades, qué es un cambio, qué es el azar, qué

es una propensión, qué es una probabilidad, o sea, cosas que permanentemente el científico usa pero que

raramente o jamás se plantea qué son, cómo se definen, qué rol juegan dentro de todo el esquema del

conocimiento que él está tratando de abordar. Además, debería haber una materia de filosofía científica que

incluya ontología y epistemología. La ontología es el estudio de las ideas más generales acerca de lo que hay,

básicamente el estudio de cosas, cambios, propiedades, leyes, espacio y tiempo. La epistemología es el

estudio del conocimiento: qué es aprender, qué es una teoría, qué es una representación de la realidad, qué es

un modelo, cuál es la diferencia entre ciencia y pseudociencia –tema muy importante, de gran relevancia cultural

y social–, qué es la tecnología, en qué se diferencia la ciencia de la tecnología. Finalmente, la materia debería

incluir ética. Yo creo que habría que enseñar ética en una materia de filosofía científica: ética científica, o sea,

ética basada en el estudio del comportamiento humano, en tratar de determinar por qué los seres humanos se

comportan de una manera o de otra y cuáles son las pautas, las normas, la moral, que caminos son

convenientes para alcanzar ciertos objetivos.

Yo creo que uno de los grandes defectos de la formación de los científicos actuales es que deja de lado los

aspectos éticos y cada vez asistimos a más casos de plagio, fraude, publicaciones refritadas varias veces,

conferencias que son robadas y montones de cosas más, como ese anhelo por la fama que aqueja a muchos

científicos. Se podría ayudar a combatir esas tendencias nocivas enseñando un poco de ética a nivel universitario

a los estudiantes de ciencias. Todos los grandes sistemas de pensamiento de la antigüedad, como por ejemplo

los del periodo helenístico de Grecia y el propio sistema aristotélico, siempre empezaban con lo que llamaban

una gramática, que es lo que hoy llamaríamos una semántica, el conocimiento del lenguaje que usamos para

describir la realidad, después seguían con una física y luego con una episteme, una teoría del conocimiento, para

terminar siempre con una ética. El final siempre resultaba ser una ética. Y eso nosotros lo hemos perdido; ahora

la ética no nos importa nada y yo creo que es lo que más tendría que importarnos porque es, en el fondo, lo que

codifica cómo nos vamos a comportar. Eso es algo que incide directamente en todas nuestras actividades y en

nuestra vida: la supervivencia de toda nuestra civilización, acaso, dependa de nuestra capacidad para

comportarnos éticamente.

Lecturas sugeridas

Bunge, M., 2001, Philosophy in Crisis: The Need for Reconstruction, Amherst: Prometheus Books

Ellis, G., & Silk, J. 2014, Defend the integrity of physics, Nature 516, 321-323

Baggot, J. 2013, Farewell to Reality: How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth, London:

Pegasus

Smolin, L. 2006, The Trouble with Physics, NY: Mariner Books

Unzicker, A. 2013, Bankrupting Physics: How Today’s Top Scientists are Gambling Away Their Credibility, NY:

Palgrave Macmillan

Woit, Peter 2006, Not Even Wrong, NY: Basic Books

Referencias

[1] “¿Está a la vista el fin de la física teórica?”.

[2] A lo largo de este texto me referiré ocasionalmente a este conjunto de conjeturas como “teoría”, lo cual debe

considerarse, estrictamente, un abuso de lenguaje. La expresión, infelizmente, está tan extendida que facilita la

comprensión del texto y ese es el motivo por el cual la he adoptado.

[3] Algo que en general no mencionan los defensores de esta posición es que pretenden que sus sueldos sigan

siendo pagados por una comunidad mayor en la cual está insertos, comunidad que no entiende una palabra o

ecuación de lo que hacen.

[4] “Publica o perece”.

YAPA:

Mario Bunge presenta a Gustavo Romero en la conferencia “Einstein y la metafísica del tiempo” (Seminario

de Filosofía de la Ciencia, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Buenos Aires, 30 de Septiembre

de 2015)

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Espacios de Calabi-Yau en cada punto del espacio-tiemponormal.

George Ellis

Saul Kripke

Juan Maldacena

LA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDASLA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDAS13 octubre, 2015

¿Cuánto tiene de ciencia la teoría de las cuerdas? Para Gustavo Esteban Romero, este es un debate que está

ahogando la investigación en física teórica. El ensayo que publicamos, originalmente titulado Con la cuerda al

cuello: crisis y reconstrucción de la física teórica, es parte de su obra, pendiente de publicación, “La

naturaleza del tiempo”.

El 29 de abril de 1980, el famoso físico británico Stephen Hawking fue nombrado profesor Lucasiano de

Matemáticas en Cambridge. Era la misma cátedra que en su tiempo ostentó Isaac Newton, la más prestigiosa

de Gran Bretaña. En esa ocasión, Hawking pronunció una conferencia titulada: “Is the end in sight for theoretical

physics?”[1] Hawking profetizó (práctica a la que es muy adepto) que en veinte años la física teórica

probablemente habría alcanzado todos sus objetivos, y que para el nuevo milenio existiría una teoría unificada de

todas las interacciones, una “teoría del todo”. Su candidato para tal teoría era una variante con 8 supersimetrías

diferentes de la llamada teoría de la supergravedad.

Hoy ya nadie recuerda las teorías multisupersiméticas de la

supergravedad, ni importa ya mucho que significa semejante

expresión. Todo eso ha sido olvidado y archivado, reducido a la

categoría de disparate. Poco después de la conferencia de

Hawking, en 1984, la teoría de cuerdas comenzó ubicarse en el

centro de atención de los físicos teóricos de altas energías, y allí

ha permanecido por ya 36 años. Sin embargo, en un sentido muy

diferente del que Hawking tenía en mente, su profecía parece

haberse cumplido en cierto grado: la física teórica de altas

energías, que había dominado el avance del conocimiento del

universo en el medio siglo anterior, parece estar inmersa en una

crisis interminable, de completa esterilidad, que ha llevado a que

no haya habido ninguna predicción nueva realmente significativa en

ese campo en más de un cuarto de siglo. Esta es una situación

única en la historia de la física, que es un campo de investigación altamente dinámico y en rápido progreso. El

proceso actual ha venido acompañado de un degradación del sistema académico que amenaza la evolución de

toda la física, acarreando una crisis de incalculables consecuencias. En las páginas que siguen, describiré como

se llegó a esta situación, los peligros que conlleva, y daré mi visión sobre cómo es posible superarla.

La teoría de cuerdas

Lo primero que hay que saber sobre la teoría de cuerdas es que no se trata de una teoría en el sentido usual,

sino más bien de un conjunto de suposiciones y métodos de cálculo basados en ellas[2]. La “teoría” de cuerdas

no tiene ecuaciones fundamentales que determinen la evolución dinámica de los objetos a los que se refieren las

suposiciones y conjeturas. Tampoco tiene la unidad conceptual que confiere la identificación de un grupo de

simetrías subyacente al marco teórico. Los objetos o referentes de la teoría de cuerdas se supone que son

entidades básicas, los “constituyentes últimos” de todos los existentes, que geométricamente pueden

describirse como cuerdas unidimensionales que pueden ser abiertas (con dos extremos) o cerradas (formando

una especie de lazo). En la Figura 1 vemos dos ejemplos de la forma que pueden adquirir estas cuerdas.

Dos representaciones gráficas de cuerdas; una

abierta y la otra cerrada.

Una característica de estas cuerdas es que pueden

vibrar. Como toda cuerda, sólo admiten modos discretos

de vibración. Esto da lugar a un espectro de energía

interna (asociada a la vibración de las cuerdas) que se

identifica con la masa de las partículas elementales. Así,

según la teoría de cuerdas, lo que se conoce como

partículas en el llamado Modelo Estándar de la física, en realidad serían pequeñas cuerdas vibrantes. De acuerdo

a cómo vibran se obtendrían las diferentes partículas. Estas ideas fueron propuestas a fines de los años sesenta

y se aplicaron a principios de la década del setenta al estudio de las interacciones nucleares. Más tarde, debido

a muchos problemas técnicos que se fueron presentando, la teoría fue desplazada por la llamada cromodinámica

cuántica (QCD, por Quantum ChromoDynamics) y cayó en el olvido.

Durante la segunda mitad de los setenta, el físico John Schwarz y algunos colegas continuaron estudiando las

cuerdas. La teoría original se aplicaba sólo a partículas llamadas bosones, que tienen espín entero. Los bosones

son lo que se llama “cuantos de interacción”. En el Modelo Estándar a estos “cuantos” se los interpreta como las

perturbaciones de los campos de interacción. El bosón del campo electromagnético, por ejemplo, es el fotón.

Otros campos, como el débil y el nuclear, tienen sus propios bosones. Schwarz y otros se percataron de que si

querían que la teoría de cuerdas pudiese describir a otras partículas, los llamados fermiones, debían incluir una

nueva simetría en la teoría. Esta simetría, que no existe en el Modelo Estándar, es llamada “supersimetría”.

Implica que, a grandes energías, los bosones se pueden convertir en fermiones, y viceversa. Sin embargo, el

cumplimiento de la supersimetría exige que existan partículas llamadas “compañeros supersimétricos” de las

partículas conocidas, a fin de que no se violen leyes de conservación bien establecidas. El Modelo Estándar

admite la existencia de 17 partículas (ver Figura 2) por lo que la supersimetría exige que haya 17 partículas

supersimétricas no descubiertas. Se suele argumentar que esas partículas son todas tan masivas que aún no

han podido ser creadas en acelerados como el Large Hadron Collider (LHC ) del CERN. El esquema teórico de

las cuerdas, con sus extensiones supersimétricas, pasó a llamarse “teoría de supercuerdas”, aunque, como su

predecesora, no es una teoría bien formulada y completa.

Las 17 partículas del Modelo Estándar: 6 hadrones

(llamados quarks), 6 leptones, 4 bosones de

interacción (llamados también bosones de Gauge) y la

partícula de Higgs (bosón).

En 1983 el físico norteamericano Edward Witten

comenzó a mostrar interés por la teoría de cuerdas.

Witten, nacido en 1951, era ya en esa época uno de los

físicos teóricos más famosos del mundo. Hijo del también

físico Louis Witten, Edward se graduó en historia en

Bradeis, y luego se mudó a Princeton para realizar una

tesis en física bajo la supervisión de David Gross, un reputado físico de partículas. Ya durante su trabajo

doctoral Witten comenzó a adquirir la fama de genio, particularmente versado en matemáticas. Luego de

doctorarse hizo una estadía postdoctoral en Harvard y al terminar fue contratado como profesor por Princeton,

algo totalmente inusual para alguien de su edad. Ha permanecido en Princeton (al poco tiempo se desplazó al

Instituto de Estudios Avanzados) desde entonces. La influencia de Witten en la comunidad de físicos de altas

energías es enorme. Por eso, cuando presentó su visión de la teoría de supercuerdas en una conferencia durante

1984, y consideró públicamente que el campo era muy promisorio, inmediatamente muchos comenzaron a

trabajar en el tema. En 1983 se habían publicado sólo 17 trabajos científicos sobre supercuerdas. Sólo en 1986

aparecieron 639. En 1990, la teoría de supercuerdas dominaba completamente la atención de la mayoría de los

físicos teóricos.

Para entonces era claro que a fin de poder caracterizar las muchas propiedades de las partículas elementales,

era necesario incrementar el numero de dimensiones en que pueden vibrar las supercuerdas de las 4 (tres

espaciales y una temporal) usuales, a 10. Las otras 6 dimensiones, al no ser observables, se suponen

“compactificadas”. La compactificación es una idea propuesta en los años 1920 por el físico sueco Oskar Klein.

Consiste en suponer que una dimensión está doblada sobre sí misma con un radio de curvatura tan pequeño que

es completamente indetectable a escala humana. Por ejemplo, un hilo puede parecer de 1 dimensión a un ser

humano, pero a una hormiga, que puede moverse a su alrededor, le parecerá una superficie de 2 dimensiones. La

dimensión que sólo puede experimentar la hormiga es la dimensión compactificada. La teoría de supercuerdas

requiere de 6 de estas dimensiones minúsculas y cerradas sobre si mismas.

Otro problema de la teoría de supercuerdas era que sus cálculos producían “infinitos” a menos que las curvaturas

de las dimensiones extra satisficieran ciertas condiciones. Existen ciertos espacios topológicos llamados

espacios de Calabi-Yau, donde en 6 dimensiones esas condiciones son satisfechas (ver Figura 3). Así, pues, la

teoría de supercuerdas pasó a formularse sobre espacios de CalabiYau, de 6 dimensiones compactas,

apoyados en cada punto del espacio-tiempo de Minkowski, que es el espacio y tiempo en que se formula la

teoría de la relatividad especial. Al principio, apenas unas pocas variedades de espacios de CalabiYau eran

conocidos, pero pronto se volvió evidente que su número es inmenso, y acaso infinito. Cualquier cálculo de

supercuerdas realizado en un espacio de CalabiYau diferente, lleva a diferentes resultados. Así, pues, no es

posible formular predicción alguna con la teoría, ya que no es posible determinar qué espacio de CalabiYau

corresponde al universo real, si es que alguno lo hace.

A principios de los años 1990 ya había cinco versiones diferentes de la teoría de supercuerdas, o, quizás es

mejor decir, cinco conjuntos diferentes de conjeturas sobre supercuerdas. Esta proliferación de teorías y la

ausencia absoluta de predicciones hizo que la actividad en el campo de las supercuerdas empezase a

desacelerar. Entonces, en 1995, Witten intervino nuevamente. En una conferencia celebrada en la Universidad de

Southern California, presentó un conjunto de ideas que motivaron nuevamente a los físicos teóricos. En primer

lugar sugirió que las cinco teorías diferentes podrían ser casos límite de una teoría aún mayor, a la que llamó

teoría M. No especificó que significa la “M”. Algunos sugieren que es “M” por “Magia”. Otros que es la W de

Witten invertida. Como sea, esa supuesta teoría explicaría y resolvería los problemas de las incompletas teorías

de supercuerdas. Witten propuso además que en vez de cuerdas unidimensionales, se debería trabajar con

membranas de 2 dimensiones, que también pueden vibrar, aunque de más modos que las simples cuerdas.

Llamó a estos objetos “branes”, o “branas” en castellano, abreviación de “membranes” (“membranas”).

Finalmente, propuso agregar una dimensión más a las ya conjeturadas. Los campos usuales, excepto la

gravedad, no podrían moverse por esta dimensión, y estarían confinados en las 4 usuales (más las 6

compactificadas). El esquema resultante es de tal complejidad que ha tenido ocupados a los físicos de

partículas hasta hoy. En estos 35 años, sin embargo, ninguna predicción, absolutamente ninguna, ha resultado

de todas estas conjeturas.

Espacio de Calabi-Yau. Es un espacio de 6

dimensiones. Aquí se muestra la proyección sobre 3

dimensiones. En cada punto del espacio-tiempo

normal, la teoría de supercuerdas supone existe un

espacio de Calabi-Yau compactificado.

¿Es la teoría de cuerdas una teoría científica?

Para empezar, la “teoría de cuerdas” no es una teoría, ni

fundamental (como la relatividad general) ni

fenomenológica (como el Modelo Estándar). Nadie sabe

cuáles son las ecuaciones básicas que rigen la dinámica de los objetos postulados, ni nadie ha sabido jamás

realizar una predicción experimental contrastable basándose en los supuestos y conjeturas “cuerdistas”. El

formalismo de los cálculos de las interacciones entre supercuerdas es tan complejo, que incluso entre

especialistas es difícil evaluar si los cálculos son correctos o no. Hace algunos años, dos hermanos franceses,

Igor y Grichka Bogdanov, publicaron en total seis artículos en revistas con sistema de arbitraje por pares de

física y matemáticas. Entre las revistas se encontraban Annals of Physics y Classical and

Quantum Gravity. Estos artículos usaban jerga de

diferentes campos de la física teórica incluida la teoría

de cuerdas. Tiempo después de las publicaciones y de

que los hermanos obtuvieran doctorados en la

Universidad de Borgoña, Francia, se estableció que

los artículos carecían de sentido. No se trataba de

un caso como el llamado affair Sokal, donde la

publicación de un texto ininteligible fue realizada para

mostrar la permeabilidad del sistema académico al

mero disparate, sino engaños deliberados para obtener

beneficios gracias a la mencionada permeabilidad. Lo

notable del caso es que tantos árbitros no se dieran

cuenta del engaño. Incluso mucho tiempo después de

las publicaciones había serios problemas en determinar

si el contenido era disparatado o no. Lo que quedó

expuesto con este incidente es que muchos físicos no entienden lo que están haciendo, y consideran normal no

entender nada de un artículo… en su propia área de especialidad. “El trabajo de los Bogdanov resulta

significativamente más incoherente que cualquier otra cosa publicada. Pero el creciente bajo nivel de

coherencia en todo el campo les permitió pensar que habían hecho algo sensato y publicarlo”, escribió

Peter Woit, físico de Columbia. Por su parte, Jacques Distler, de la Universidad de Texas en Austin, escribió:

“Los artículos de los Bogdanov consisten en jerga técnica de varios campos de la física matemática, la

teoría de cuerdas y la gravedad cuántica dispuesta en frases sintácticamente correctas pero

semánticamente sin sentido.” En realidad, el campo de la teoría de cuerdas se ha vuelto tan embrollado

matemáticamente que ya ni sus partidarios pueden comprenderlo completamente. Uno esperaría que entre los

rasgos de una teoría física bien formulada esté la claridad, además de la coherencia interna.

Por otro lado, la teoría de cuerdas no posee un principio abarcador o un grupo de simetría que permita un

formulación única y clara, como sucede con otras teorías fundamentales de la física. No hay leyes específicas

relacionadas con las cuerdas, y por tanto, no hay predicción alguna que realizar. Peor aún, los cálculos pueden

hacerse sobre una infinidad de espacios de Calabai-Yau (unos 10500 según algunas estimaciones) por lo cual la

teoría, si se formulase en forma clara, igual tendría un degeneración intrínseca o indeterminación que haría

imposible en principio ninguna predicción.

Se ha sugerido que la teoría de cuerdas es refutable ya que predice la supersimetría. Esto es falso, la teoría no

predice la supersimetría; la teoría necesita de la supersimetría para poder ser extendida a fermiones. Si se

descubre la existencia de la supersimetría, no sería una confirmación de la teoría de supercuerdas, ya que esta

podría aún ser falsa. Y si no se descubre, los cuerdistas siempre podrán argumentar que las partículas

supersimétricas tienen masas más allá del alcance de los aceleradores mas potentes en existencia… sin

importar cuán potentes son.

Además de las consideraciones anteriores, es importante destacar que la teoría de cuerdas no se relaciona con

el resto de la ciencia, como sucede con otras teorías bien establecidas de la física. Por ejemplo, en su límite de

baja curvatura la teoría de la relatividad general se reduce a la teoría de la gravitación de Newton, y a velocidades

bajas a su mecánica. La mecánica cuántica, en el límite de grandes números devuelve la mecánica clásica. La

mecánica estadística da lugar a la termodinámica. La teoría de cuerdas, en cambio, no puede recuperar al

Modelo Estándar ni explicar uno sólo de sus parámetros libres. Literalmente, es un teoría, o área de

investigación, completamente aislada del resto de la ciencia.

Otro problema serio es la llamada “dependencia del fondo” que presenta la teoría de cuerdas, algo

incompatible con su pretensión de ser un teoría del “todo”. Por “dependencia del fondo” se quiere significar que la

teoría se formula sobre un espaciotiempo dado, que se fija a priori y cuyas propiedades métricas no resultan de

resolver las ecuaciones de la propia teoría (como sucede en el caso de la relatividad general y otras teorías

relativistas de la gravitación). La teoría de cuerdas postula un espacio euclídeo de 4 dimensiones y sobre el

mismo los espacios compactificados de CalabiYau. Si uno se pregunta por qué esos espacios y no otros, la

respuesta es que sólo en ellos pueden ser realizados los cálculos perturbativos de las supercuerdas, lo que dista

de ser una explicación “fundamental” o incluso satisfactoria, ya que hay infinitas teorías posibles cuyos cálculos

se pueden realizar solamente sobre ciertos espacios multidimensionales. Eso no implica en forma alguna que

esos espacios existan realmente y no sean meras ficciones matemáticas.

La impotencia de la teoría de cuerdas para realizar predicciones y su completa inmunidad ante cualquier

experimento, junto con su complejidad artificiosa, y su divorcio del resto de la ciencia física, son las

características de un programa de investigación que ha degenerado en una pseudociencia.

La principal motivación para trabajar en la teoría de cuerdas como si fuera un candidato a teoría unificada está

solamente en la fe de sus seguidores. Esa fe es la que ha llevado a una situación única en la ciencia moderna,

que afecta seriamente la estructura y la credibilidad del sistema académicocientífico.

Crisis en la física teórica

En diciembre de 2014, dos de los más

importantes cosmólogos del mundo, George

Ellis y Joe Silk, publicaron en la revista

Nature un artículo titulado “Defend the

integrity of physics”. Se trataba de un artículo

valiente donde expresaban su preocupación

porque muchos físicos trabajando en el área

de la teoría de cuerdas están abogando por

un cambio de los criterios de evaluación de

las teorías científicas. En particular, están

sosteniendo que criterios como la capacidad de realizar predicciones sobre el mundo real o que una teoría deba

ser confrontada con los experimentos, deben ser abandonados y reemplazados por otros más laxos, basados en

consideraciones estéticas o de orden no empírico, como ser el consenso de una cierta comunidad. En una

época en que la cosmología, una disciplina usualmente considerada como especulativa, ha entrado en una etapa

de enorme precisión debido a la existencia de datos de alta calidad obtenidos por satélites y telescopios, no

sorprende que este clamor por la especulación sin control experimental sea visto como un retroceso y una

amenaza. Más aún si consideramos que la ciencia, desde hace bastante tiempo, es objeto de permanentes

ataques por parte de filósofos posmodernos, fundamentalistas religiosos y otros elementos radicalizados.

Los científicos que sostienen que sus trabajos no se deben evaluar por el hecho de que predigan o no cosas

contrastables sino por su belleza interna y por consenso dentro de la comunidad donde esos trabajos han sido

realizados, han tomado lo que en filosofía se llama una posición posmodernista: la ciencia es un discurso entre

otros muchos que forman el “texto social”. Para estos posmodernos, una teoría, considerada como discurso, es

válida si es aceptada por la comunidad que genera ese discurso. La sensación que deja esta posición es que

esa gente está cuidando su trabajo y no procurando una representación lo más verdadera posible de la

realidad[3]. De hecho, han abandonado el ideal de buscar la verdad, expresarse claramente y entender la

realidad, que ha caracterizado a la actitud científica desde los tiempos de filósofos presocráticos y el nacimiento

del pensamiento racional y crítico. Si lo que están produciendo no satisface los estándares de lo que, hasta hace

poco, se llamaba ciencia, entonces este grupo de personas hacen una gran presión por que se cambien los

estándares de evaluación en lugar de cambiar ellos y direccionarse hacia otro tema de investigación que pueda

permitir una salida al callejón en el cual se encuentran. Es una situación muy grave porque si esas tendencias

llegan a predominar pueden llevar a una enorme crisis al sistema científico, sobre todo en una época en la cual

otras áreas de la ciencia están creciendo mucho y con grandes aportes. Los avances recientes en

neurociencias, por ejemplo, son asombrosos. En los últimos veinte años toda la experimentación sobre el

cerebro ha revolucionado el conocimiento que tenemos acerca de cómo funcionan las capacidades cognitivas del

ser humano. Propagar a esas disciplinas jóvenes los criterios antiempíricos y antiexperimentales que

promueven algunos físicos de cuerdas puede generar una situación que detenga el crecimiento de esas

disciplinas que están en enérgico desarrollo. Algunos cuerdistas, en cierta forma, están tratando de exportar y

universalizar su fracaso, en vez de admitirlo.

La situación de la física teórica es difícil por múltiples causas. La causa sociológica reside en la organización

empresarial de estilo norteamericano del sistema científico. Esa organización funcionó para fabricar una bomba

atómica o para crear los aceleradores de partículas que llevaron a la gran explosión de la física de partículas a

fines de los años cincuenta, pero no sirvió para encontrar nueva física. Desde que terminó la segunda guerra

mundial no se ha descubierto esencialmente nueva física fundamental comparable a la hallada en la primera

mitad del siglo XX.

En el sistema científico norteamericano al investigador no le queda tiempo para dedicarse a los fundamentos de

sus teorías o a cuestiones de fondo: hay una enorme presión por publicar artículos que van a servir para ganar

subsidios que es lo que, en el fondo, hace valioso al investigador. ¿Por qué? Porque la universidad

norteamericana elige a los profesores que va a contratar de acuerdo a sus capacidades para conseguir

subsidios, dado que a ella le quedan los diezmos u overheads de los mismos, lo que les significa una importante

fuente de ingresos. Entonces, la universidad prioriza aquellos investigadores que publican mucho en áreas de

moda y que pueden conseguir, por tanto, subsidios jugosos. La academia se ha monetarizado, se ha

comercializado en detrimento de la búsqueda de la solución a los grandes problemas científicos. La gente ya no

se plantea problemas fundamentales, porque los grandes problemas requieren mucho tiempo y maduración, y

eso afecta los altos ritmos de publicación. El publish or perish[4] ha llegado a su reductio ad absurdum

produciendo un flujo permanente de artículos superfluos que en su gran mayoría jamás serán leídos o

comprendidos.

Todo esto ha llevado a que la originalidad tienda desaparecer, porque siempre es más confiable adoptar una

técnica comprobada, y volver a aplicarla, que lanzar o tratar de plantear de cero un nuevo problema. El mercado

académico presiona para que se asignen puestos académicos estables a los científicos que tienen capacidad de

obtener grandes subsidios y son reconocidos por sus pares. Estos científicos estarán luego en posición de elegir

a las nuevas personas que se incorporan al sistema, personas cuyos trabajos estarán en general en la línea de

quienes los seleccionan. Ocurre, entonces, una especie de reproducción de los temas: los discípulos se forman

a imagen y semejanza de los maestros y, después, los maestros deciden que ellos sean quienes los

reemplacen en las cátedras. El sistema académico “monotematiza” la investigación, por medio de un círculo

vicioso cuyo resultado es un investigador hiperespecializado y de poca versatilidad y originalidad. Esta situación

pasó en buena medida con el boom de publicaciones en teoría de cuerdas a fines de los años noventa en

Estados Unidos. El resultado es que hoy hay un montón de físicos ocupando muchas cátedras muy importantes

en las mejores universidades y cuya especialización es algo que no sirve básicamente para nada ni hay

esperanzas de que en algún momento sirva. Esto lleva a la crisis actual de la física: se trata de gente sin

formación como para dedicarse a otra cosa, y por tanto presiona para que las condiciones externas se adapten a

lo que pueden hacer.

Ante una situación como la de la teoría de cuerdas, con una degeneración de 10500, los nuevos paladines de la

teoría en vez de decir “bueno, esto es un callejón sin salida, nunca voy a poder predecir nada”, lo que dicen es:

“para cada una de estas representaciones topológicas de la teoría de cuerdas hay un universo donde la teoría es

válida”. Eso los lleva a postular algo increíble: infinitos universos. En lugar de tratar de estudiar el universo

observable lo que hacen, para “solucionar” el problema de la degeneración, es postular infinitos universos. Es el

paroxismo de la inflación ontológica. Un camino metodológico que es opuesto a lo que, tradicionalmente, ha

llevado a los grandes descubrimientos de la ciencia. Cuando una teoría no es compatible con la realidad se

cambia la teoría, no se modifica la realidad agregando infinitos universos.

Algunos cosmólogos están aterrorizados de que, en breve, proliferen los trabajos sobre universos múltiples y su

disciplina vuelva a la vieja especulación sin asidero. Por eso Ellis y Silk publicaron ese artículo valiente para

llamar la atención de la comunidad científica y proponer una reunión en la cual también participen filósofos, con

el fin de mostrar que hacen falta estándares estrictos a la hora de evaluar las teorías científicas.

El problema de discutir el problema con filósofos es que muchos de ellos no están de acuerdo con usar criterios

estrictos de evaluación de teorías. La filosofía académica en el mundo anglosajón ha sufrido un proceso similar

al de la física teórica después de los grandes desarrollos en lógica de la década del treinta y del cuarenta del

siglo pasado, cuando se estableció la semántica formal.

A partir de los años cincuenta, los lógicos

de orientación filosófica se dedicaron, más

que nada, a fabricar lógicas alternativas. La

mayor parte de las aplicaciones de la lógica

están en la lógica del primer orden, que es

lo que se llama la lógica de predicados, y en

algunos aspectos de la lógica de segundo

orden. Hay muchas otras lógicas, infinitas

lógicas posibles, pero en general no tienen

aplicación a la realidad. Una de esas lógicas

se llama lógica modal o lógica de la

posibilidad, que siempre se ha considerado

como un mero juego formal que no tiene

aplicación en ciencia. El filósofo

estadounidense Saul Kripke postuló que la

lógica modal podía resolver su problema

fundamental, que es cómo establecer el

valor de verdad de sus enunciados, postulando infinitos mundos: un enunciado modal es verdadero si y sólo si

hay un mundo en el cual ese enunciado es verdadero. Un montón de lógicos y filósofos analíticos se dedicaron a

reformular la lógica modal en términos de la pluralidad de los mundos o de los infinitos universos. Esto concuerda

con la postura de algunos físicos cuerdistas radicales y sus “multiuniversos”. Estos supuestos universos no

interaccionan entre sí y están totalmente desconectados unos de otros. Jamás se podrá, siquiera en principio,

planear un experimento que permita establecer la realidad de esos otros universos. Se presenta así una situación

peculiar, y potencialmente muy peligrosa: tanto lógicos y filósofos que están sin problemas serios de los que

ocuparse, como físicos teóricos que se hayan atrapados en el callejón de las cuerdas, de repente se encuentran

que tienen intereses comunes y comienzan a apoyarse mutuamente. Esto termina en científicos como Hawking,

que hablan de la muerte de la filosofía, refiriéndose a la filosofía tradicional, y filósofos que dicen “bueno, hay que

basar la filosofía en las modernas teorías de la física” haciendo referencia a la teoría de supercuerdas y a la teoría

del multiuniverso o “multiverso”. Es un movimiento peligroso: los investigadores se apartan de la realidad y de los

problemas reales y pasan a considerar una actividad científica legítima algo que sólo es un discurso, un

monólogo posmodernista. Un relato. La realidad se genera en la oficina del físico.

Este movimiento ha tenido otra consecuencia perjudicial: la aparición de científicos mediáticos y gurúes de la

ciencia. Lo opuesto a la imagen tradicional del científico, que se cuida de hacer observaciones extravagantes y

es un referente para detener la charlatanería.

Muchos cuerdistas consideran a Ed Witten una especie de gurú. Su sola opinión, expresada en una conferencia,

puede hacer que cientos de científicos jóvenes se pongan a trabajar en una dirección sin cuestionarse las

razones. Otros científicos, más preocupados por su popularidad más que por la ciencia, se la pasan haciendo

profecías sobre toda clase de temas, desde el fin de la filosofía o de la física hasta el fin del mundo. Es el triste

caso de Hawking, que en los últimos años parece dedicado solamente a cultivar su popularidad personal entre el

gran público por medio de las más disparatadas aseveraciones. Todo esto crea una muy pobre imagen de la

ciencia y su contribución a la cultura, en particular si lo comparamos a la situación cuando las figuras de

referencia eran Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, y otros de similar envergadura y conciencia cívica y

social.

Reconstrucción de la física

Los físicos de cuerdas suelen defenderse diciendo que la llamada

correspondencia AdS/CFT (por “antide Siter/ Conformal Field Theory”),

propuesta por Juan Maldacena en 1997, permite hacer cálculos de

gran utilidad en teoría de materia condensada y física nuclear. Eso es

cierto, pero al aplicar esa correspondencia lo que hacen es aplicar un

método de cálculo que nada tiene que ver con supercuerdas ni teorías

unificadas. Difícilmente la mencionada conjetura permita nunca

realizar una predicción concreta para el universo real en el marco de la

teoría de cuerdas. La correspondencia es entre la matemática que se

realiza en un espacio de Sitter de 5 dimensiones y un espacio de

dimensión inferior de la teoría de campos conforme con cuatro

supersimetrías (esta última es una teoría que sólo admite la existencia de partículas sin masa, esto es,

bosones). Ni nuestro universo tiene una geometría tipo “antide Sitter” ni está poblado únicamente por bosones.

De allí que la correspondencia no se pueda aplicar al mundo real, aunque puede ser útil en otros campos, como

mero formalismo matemático, reinterpretando el significado de los diferentes términos implicados fuera del marco

de la teoría de supercuerdas. Los físicos de cuerdas más realistas están utilizando sus conocimientos de esta

correspondencia para pasarse a campos de investigación donde pueden aplicar los métodos de cálculo tan

duramente aprendidos con resultados de algún provecho, como ser en teoría de materia condensada y

superconductores.

Una solución de fondo a la crisis de la física actual requiere un cambio en la formación de los físicos. Ese

cambio debe implicar, entre otras cosas, una cierta conciencia filosófica de los fundamentos e implicaciones de

la investigación científica. Pienso que la filosofía necesita de la ciencia y la ciencia necesita de la filosofía. Creo

que la filosofía que tiene chances de hacer aportes reales a la sociedad y a la cultura es lo que se llama filosofía

científica. Esta es una filosofía informada por la ciencia, por la buena ciencia y, que a su vez, le puede proveer a

la ciencia del marco más general en el cual se desarrollen las teorías científicas y ayudar a que esas teorías no

se desbanden, poniendo criterios estrictos de evaluación, de peso de la evidencia, y de interpretación semántica.

Creo que hay una relación simbiótica, o mejor dicho, que debería haber una relación simbiótica entre filosofía

científica y ciencia. La filosofía científica se ocupa de problemas bien concretos, problemas como qué es una ley

científica, qué es un evento, qué es una cosa, qué es una teoría, qué es un modelo, qué diferencia hay entre

teoría y modelo, qué es el espacio, qué es el tiempo, qué es el espaciotiempo, cuáles son los constituyentes

últimos de las cosas, qué son los infinitos –¿existen en la realidad o son meras construcciones matemáticas?–

y mucho más.

Los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero difícilmente han analizado los aspectos más profundos de la

teoría matemática del infinito y sus implicaciones filosóficas. Un físico bien informado de esos tópicos va a hacer

mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia. Por otro lado, un filósofo que no conozca el

estado de la ciencia actual cuando hable del espacio y del tiempo va a decir disparates; debería conocer, por

ejemplo, relatividad general. O un filósofo que se ocupe del problema del libre albedrío, si no conoce los avances

actuales de la neurociencia simplemente va a hacer especulaciones. La relación es simbiótica. ¿Cómo se trata

eso, a nivel universitario?, ¿cómo se implementa a nivel formativo de los estudiantes?

En mi opinión debería haber, básicamente, para todas las carreras de ciencia, una materia de ciencias formales,

como lógica y semántica, que complementen la formación matemática para que el futuro graduado sepa utilizar e

interpretar lenguajes formales. Una única materia de filosofía científica, que explique qué entendemos por una

ley, si hay leyes de leyes, si puede haber propiedades de propiedades, qué es un cambio, qué es el azar, qué

es una propensión, qué es una probabilidad, o sea, cosas que permanentemente el científico usa pero que

raramente o jamás se plantea qué son, cómo se definen, qué rol juegan dentro de todo el esquema del

conocimiento que él está tratando de abordar. Además, debería haber una materia de filosofía científica que

incluya ontología y epistemología. La ontología es el estudio de las ideas más generales acerca de lo que hay,

básicamente el estudio de cosas, cambios, propiedades, leyes, espacio y tiempo. La epistemología es el

estudio del conocimiento: qué es aprender, qué es una teoría, qué es una representación de la realidad, qué es

un modelo, cuál es la diferencia entre ciencia y pseudociencia –tema muy importante, de gran relevancia cultural

y social–, qué es la tecnología, en qué se diferencia la ciencia de la tecnología. Finalmente, la materia debería

incluir ética. Yo creo que habría que enseñar ética en una materia de filosofía científica: ética científica, o sea,

ética basada en el estudio del comportamiento humano, en tratar de determinar por qué los seres humanos se

comportan de una manera o de otra y cuáles son las pautas, las normas, la moral, que caminos son

convenientes para alcanzar ciertos objetivos.

Yo creo que uno de los grandes defectos de la formación de los científicos actuales es que deja de lado los

aspectos éticos y cada vez asistimos a más casos de plagio, fraude, publicaciones refritadas varias veces,

conferencias que son robadas y montones de cosas más, como ese anhelo por la fama que aqueja a muchos

científicos. Se podría ayudar a combatir esas tendencias nocivas enseñando un poco de ética a nivel universitario

a los estudiantes de ciencias. Todos los grandes sistemas de pensamiento de la antigüedad, como por ejemplo

los del periodo helenístico de Grecia y el propio sistema aristotélico, siempre empezaban con lo que llamaban

una gramática, que es lo que hoy llamaríamos una semántica, el conocimiento del lenguaje que usamos para

describir la realidad, después seguían con una física y luego con una episteme, una teoría del conocimiento, para

terminar siempre con una ética. El final siempre resultaba ser una ética. Y eso nosotros lo hemos perdido; ahora

la ética no nos importa nada y yo creo que es lo que más tendría que importarnos porque es, en el fondo, lo que

codifica cómo nos vamos a comportar. Eso es algo que incide directamente en todas nuestras actividades y en

nuestra vida: la supervivencia de toda nuestra civilización, acaso, dependa de nuestra capacidad para

comportarnos éticamente.

Lecturas sugeridas

Bunge, M., 2001, Philosophy in Crisis: The Need for Reconstruction, Amherst: Prometheus Books

Ellis, G., & Silk, J. 2014, Defend the integrity of physics, Nature 516, 321-323

Baggot, J. 2013, Farewell to Reality: How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth, London:

Pegasus

Smolin, L. 2006, The Trouble with Physics, NY: Mariner Books

Unzicker, A. 2013, Bankrupting Physics: How Today’s Top Scientists are Gambling Away Their Credibility, NY:

Palgrave Macmillan

Woit, Peter 2006, Not Even Wrong, NY: Basic Books

Referencias

[1] “¿Está a la vista el fin de la física teórica?”.

[2] A lo largo de este texto me referiré ocasionalmente a este conjunto de conjeturas como “teoría”, lo cual debe

considerarse, estrictamente, un abuso de lenguaje. La expresión, infelizmente, está tan extendida que facilita la

comprensión del texto y ese es el motivo por el cual la he adoptado.

[3] Algo que en general no mencionan los defensores de esta posición es que pretenden que sus sueldos sigan

siendo pagados por una comunidad mayor en la cual está insertos, comunidad que no entiende una palabra o

ecuación de lo que hacen.

[4] “Publica o perece”.

YAPA:

Mario Bunge presenta a Gustavo Romero en la conferencia “Einstein y la metafísica del tiempo” (Seminario

de Filosofía de la Ciencia, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Buenos Aires, 30 de Septiembre

de 2015)

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George Ellis

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Juan Maldacena

LA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDASLA FÍSICA TEÓRICA… CONTRA LAS CUERDAS13 octubre, 2015

¿Cuánto tiene de ciencia la teoría de las cuerdas? Para Gustavo Esteban Romero, este es un debate que está

ahogando la investigación en física teórica. El ensayo que publicamos, originalmente titulado Con la cuerda al

cuello: crisis y reconstrucción de la física teórica, es parte de su obra, pendiente de publicación, “La

naturaleza del tiempo”.

El 29 de abril de 1980, el famoso físico británico Stephen Hawking fue nombrado profesor Lucasiano de

Matemáticas en Cambridge. Era la misma cátedra que en su tiempo ostentó Isaac Newton, la más prestigiosa

de Gran Bretaña. En esa ocasión, Hawking pronunció una conferencia titulada: “Is the end in sight for theoretical

physics?”[1] Hawking profetizó (práctica a la que es muy adepto) que en veinte años la física teórica

probablemente habría alcanzado todos sus objetivos, y que para el nuevo milenio existiría una teoría unificada de

todas las interacciones, una “teoría del todo”. Su candidato para tal teoría era una variante con 8 supersimetrías

diferentes de la llamada teoría de la supergravedad.

Hoy ya nadie recuerda las teorías multisupersiméticas de la

supergravedad, ni importa ya mucho que significa semejante

expresión. Todo eso ha sido olvidado y archivado, reducido a la

categoría de disparate. Poco después de la conferencia de

Hawking, en 1984, la teoría de cuerdas comenzó ubicarse en el

centro de atención de los físicos teóricos de altas energías, y allí

ha permanecido por ya 36 años. Sin embargo, en un sentido muy

diferente del que Hawking tenía en mente, su profecía parece

haberse cumplido en cierto grado: la física teórica de altas

energías, que había dominado el avance del conocimiento del

universo en el medio siglo anterior, parece estar inmersa en una

crisis interminable, de completa esterilidad, que ha llevado a que

no haya habido ninguna predicción nueva realmente significativa en

ese campo en más de un cuarto de siglo. Esta es una situación

única en la historia de la física, que es un campo de investigación altamente dinámico y en rápido progreso. El

proceso actual ha venido acompañado de un degradación del sistema académico que amenaza la evolución de

toda la física, acarreando una crisis de incalculables consecuencias. En las páginas que siguen, describiré como

se llegó a esta situación, los peligros que conlleva, y daré mi visión sobre cómo es posible superarla.

La teoría de cuerdas

Lo primero que hay que saber sobre la teoría de cuerdas es que no se trata de una teoría en el sentido usual,

sino más bien de un conjunto de suposiciones y métodos de cálculo basados en ellas[2]. La “teoría” de cuerdas

no tiene ecuaciones fundamentales que determinen la evolución dinámica de los objetos a los que se refieren las

suposiciones y conjeturas. Tampoco tiene la unidad conceptual que confiere la identificación de un grupo de

simetrías subyacente al marco teórico. Los objetos o referentes de la teoría de cuerdas se supone que son

entidades básicas, los “constituyentes últimos” de todos los existentes, que geométricamente pueden

describirse como cuerdas unidimensionales que pueden ser abiertas (con dos extremos) o cerradas (formando

una especie de lazo). En la Figura 1 vemos dos ejemplos de la forma que pueden adquirir estas cuerdas.

Dos representaciones gráficas de cuerdas; una

abierta y la otra cerrada.

Una característica de estas cuerdas es que pueden

vibrar. Como toda cuerda, sólo admiten modos discretos

de vibración. Esto da lugar a un espectro de energía

interna (asociada a la vibración de las cuerdas) que se

identifica con la masa de las partículas elementales. Así,

según la teoría de cuerdas, lo que se conoce como

partículas en el llamado Modelo Estándar de la física, en realidad serían pequeñas cuerdas vibrantes. De acuerdo

a cómo vibran se obtendrían las diferentes partículas. Estas ideas fueron propuestas a fines de los años sesenta

y se aplicaron a principios de la década del setenta al estudio de las interacciones nucleares. Más tarde, debido

a muchos problemas técnicos que se fueron presentando, la teoría fue desplazada por la llamada cromodinámica

cuántica (QCD, por Quantum ChromoDynamics) y cayó en el olvido.

Durante la segunda mitad de los setenta, el físico John Schwarz y algunos colegas continuaron estudiando las

cuerdas. La teoría original se aplicaba sólo a partículas llamadas bosones, que tienen espín entero. Los bosones

son lo que se llama “cuantos de interacción”. En el Modelo Estándar a estos “cuantos” se los interpreta como las

perturbaciones de los campos de interacción. El bosón del campo electromagnético, por ejemplo, es el fotón.

Otros campos, como el débil y el nuclear, tienen sus propios bosones. Schwarz y otros se percataron de que si

querían que la teoría de cuerdas pudiese describir a otras partículas, los llamados fermiones, debían incluir una

nueva simetría en la teoría. Esta simetría, que no existe en el Modelo Estándar, es llamada “supersimetría”.

Implica que, a grandes energías, los bosones se pueden convertir en fermiones, y viceversa. Sin embargo, el

cumplimiento de la supersimetría exige que existan partículas llamadas “compañeros supersimétricos” de las

partículas conocidas, a fin de que no se violen leyes de conservación bien establecidas. El Modelo Estándar

admite la existencia de 17 partículas (ver Figura 2) por lo que la supersimetría exige que haya 17 partículas

supersimétricas no descubiertas. Se suele argumentar que esas partículas son todas tan masivas que aún no

han podido ser creadas en acelerados como el Large Hadron Collider (LHC ) del CERN. El esquema teórico de

las cuerdas, con sus extensiones supersimétricas, pasó a llamarse “teoría de supercuerdas”, aunque, como su

predecesora, no es una teoría bien formulada y completa.

Las 17 partículas del Modelo Estándar: 6 hadrones

(llamados quarks), 6 leptones, 4 bosones de

interacción (llamados también bosones de Gauge) y la

partícula de Higgs (bosón).

En 1983 el físico norteamericano Edward Witten

comenzó a mostrar interés por la teoría de cuerdas.

Witten, nacido en 1951, era ya en esa época uno de los

físicos teóricos más famosos del mundo. Hijo del también

físico Louis Witten, Edward se graduó en historia en

Bradeis, y luego se mudó a Princeton para realizar una

tesis en física bajo la supervisión de David Gross, un reputado físico de partículas. Ya durante su trabajo

doctoral Witten comenzó a adquirir la fama de genio, particularmente versado en matemáticas. Luego de

doctorarse hizo una estadía postdoctoral en Harvard y al terminar fue contratado como profesor por Princeton,

algo totalmente inusual para alguien de su edad. Ha permanecido en Princeton (al poco tiempo se desplazó al

Instituto de Estudios Avanzados) desde entonces. La influencia de Witten en la comunidad de físicos de altas

energías es enorme. Por eso, cuando presentó su visión de la teoría de supercuerdas en una conferencia durante

1984, y consideró públicamente que el campo era muy promisorio, inmediatamente muchos comenzaron a

trabajar en el tema. En 1983 se habían publicado sólo 17 trabajos científicos sobre supercuerdas. Sólo en 1986

aparecieron 639. En 1990, la teoría de supercuerdas dominaba completamente la atención de la mayoría de los

físicos teóricos.

Para entonces era claro que a fin de poder caracterizar las muchas propiedades de las partículas elementales,

era necesario incrementar el numero de dimensiones en que pueden vibrar las supercuerdas de las 4 (tres

espaciales y una temporal) usuales, a 10. Las otras 6 dimensiones, al no ser observables, se suponen

“compactificadas”. La compactificación es una idea propuesta en los años 1920 por el físico sueco Oskar Klein.

Consiste en suponer que una dimensión está doblada sobre sí misma con un radio de curvatura tan pequeño que

es completamente indetectable a escala humana. Por ejemplo, un hilo puede parecer de 1 dimensión a un ser

humano, pero a una hormiga, que puede moverse a su alrededor, le parecerá una superficie de 2 dimensiones. La

dimensión que sólo puede experimentar la hormiga es la dimensión compactificada. La teoría de supercuerdas

requiere de 6 de estas dimensiones minúsculas y cerradas sobre si mismas.

Otro problema de la teoría de supercuerdas era que sus cálculos producían “infinitos” a menos que las curvaturas

de las dimensiones extra satisficieran ciertas condiciones. Existen ciertos espacios topológicos llamados

espacios de Calabi-Yau, donde en 6 dimensiones esas condiciones son satisfechas (ver Figura 3). Así, pues, la

teoría de supercuerdas pasó a formularse sobre espacios de CalabiYau, de 6 dimensiones compactas,

apoyados en cada punto del espacio-tiempo de Minkowski, que es el espacio y tiempo en que se formula la

teoría de la relatividad especial. Al principio, apenas unas pocas variedades de espacios de CalabiYau eran

conocidos, pero pronto se volvió evidente que su número es inmenso, y acaso infinito. Cualquier cálculo de

supercuerdas realizado en un espacio de CalabiYau diferente, lleva a diferentes resultados. Así, pues, no es

posible formular predicción alguna con la teoría, ya que no es posible determinar qué espacio de CalabiYau

corresponde al universo real, si es que alguno lo hace.

A principios de los años 1990 ya había cinco versiones diferentes de la teoría de supercuerdas, o, quizás es

mejor decir, cinco conjuntos diferentes de conjeturas sobre supercuerdas. Esta proliferación de teorías y la

ausencia absoluta de predicciones hizo que la actividad en el campo de las supercuerdas empezase a

desacelerar. Entonces, en 1995, Witten intervino nuevamente. En una conferencia celebrada en la Universidad de

Southern California, presentó un conjunto de ideas que motivaron nuevamente a los físicos teóricos. En primer

lugar sugirió que las cinco teorías diferentes podrían ser casos límite de una teoría aún mayor, a la que llamó

teoría M. No especificó que significa la “M”. Algunos sugieren que es “M” por “Magia”. Otros que es la W de

Witten invertida. Como sea, esa supuesta teoría explicaría y resolvería los problemas de las incompletas teorías

de supercuerdas. Witten propuso además que en vez de cuerdas unidimensionales, se debería trabajar con

membranas de 2 dimensiones, que también pueden vibrar, aunque de más modos que las simples cuerdas.

Llamó a estos objetos “branes”, o “branas” en castellano, abreviación de “membranes” (“membranas”).

Finalmente, propuso agregar una dimensión más a las ya conjeturadas. Los campos usuales, excepto la

gravedad, no podrían moverse por esta dimensión, y estarían confinados en las 4 usuales (más las 6

compactificadas). El esquema resultante es de tal complejidad que ha tenido ocupados a los físicos de

partículas hasta hoy. En estos 35 años, sin embargo, ninguna predicción, absolutamente ninguna, ha resultado

de todas estas conjeturas.

Espacio de Calabi-Yau. Es un espacio de 6

dimensiones. Aquí se muestra la proyección sobre 3

dimensiones. En cada punto del espacio-tiempo

normal, la teoría de supercuerdas supone existe un

espacio de Calabi-Yau compactificado.

¿Es la teoría de cuerdas una teoría científica?

Para empezar, la “teoría de cuerdas” no es una teoría, ni

fundamental (como la relatividad general) ni

fenomenológica (como el Modelo Estándar). Nadie sabe

cuáles son las ecuaciones básicas que rigen la dinámica de los objetos postulados, ni nadie ha sabido jamás

realizar una predicción experimental contrastable basándose en los supuestos y conjeturas “cuerdistas”. El

formalismo de los cálculos de las interacciones entre supercuerdas es tan complejo, que incluso entre

especialistas es difícil evaluar si los cálculos son correctos o no. Hace algunos años, dos hermanos franceses,

Igor y Grichka Bogdanov, publicaron en total seis artículos en revistas con sistema de arbitraje por pares de

física y matemáticas. Entre las revistas se encontraban Annals of Physics y Classical and

Quantum Gravity. Estos artículos usaban jerga de

diferentes campos de la física teórica incluida la teoría

de cuerdas. Tiempo después de las publicaciones y de

que los hermanos obtuvieran doctorados en la

Universidad de Borgoña, Francia, se estableció que

los artículos carecían de sentido. No se trataba de

un caso como el llamado affair Sokal, donde la

publicación de un texto ininteligible fue realizada para

mostrar la permeabilidad del sistema académico al

mero disparate, sino engaños deliberados para obtener

beneficios gracias a la mencionada permeabilidad. Lo

notable del caso es que tantos árbitros no se dieran

cuenta del engaño. Incluso mucho tiempo después de

las publicaciones había serios problemas en determinar

si el contenido era disparatado o no. Lo que quedó

expuesto con este incidente es que muchos físicos no entienden lo que están haciendo, y consideran normal no

entender nada de un artículo… en su propia área de especialidad. “El trabajo de los Bogdanov resulta

significativamente más incoherente que cualquier otra cosa publicada. Pero el creciente bajo nivel de

coherencia en todo el campo les permitió pensar que habían hecho algo sensato y publicarlo”, escribió

Peter Woit, físico de Columbia. Por su parte, Jacques Distler, de la Universidad de Texas en Austin, escribió:

“Los artículos de los Bogdanov consisten en jerga técnica de varios campos de la física matemática, la

teoría de cuerdas y la gravedad cuántica dispuesta en frases sintácticamente correctas pero

semánticamente sin sentido.” En realidad, el campo de la teoría de cuerdas se ha vuelto tan embrollado

matemáticamente que ya ni sus partidarios pueden comprenderlo completamente. Uno esperaría que entre los

rasgos de una teoría física bien formulada esté la claridad, además de la coherencia interna.

Por otro lado, la teoría de cuerdas no posee un principio abarcador o un grupo de simetría que permita un

formulación única y clara, como sucede con otras teorías fundamentales de la física. No hay leyes específicas

relacionadas con las cuerdas, y por tanto, no hay predicción alguna que realizar. Peor aún, los cálculos pueden

hacerse sobre una infinidad de espacios de Calabai-Yau (unos 10500 según algunas estimaciones) por lo cual la

teoría, si se formulase en forma clara, igual tendría un degeneración intrínseca o indeterminación que haría

imposible en principio ninguna predicción.

Se ha sugerido que la teoría de cuerdas es refutable ya que predice la supersimetría. Esto es falso, la teoría no

predice la supersimetría; la teoría necesita de la supersimetría para poder ser extendida a fermiones. Si se

descubre la existencia de la supersimetría, no sería una confirmación de la teoría de supercuerdas, ya que esta

podría aún ser falsa. Y si no se descubre, los cuerdistas siempre podrán argumentar que las partículas

supersimétricas tienen masas más allá del alcance de los aceleradores mas potentes en existencia… sin

importar cuán potentes son.

Además de las consideraciones anteriores, es importante destacar que la teoría de cuerdas no se relaciona con

el resto de la ciencia, como sucede con otras teorías bien establecidas de la física. Por ejemplo, en su límite de

baja curvatura la teoría de la relatividad general se reduce a la teoría de la gravitación de Newton, y a velocidades

bajas a su mecánica. La mecánica cuántica, en el límite de grandes números devuelve la mecánica clásica. La

mecánica estadística da lugar a la termodinámica. La teoría de cuerdas, en cambio, no puede recuperar al

Modelo Estándar ni explicar uno sólo de sus parámetros libres. Literalmente, es un teoría, o área de

investigación, completamente aislada del resto de la ciencia.

Otro problema serio es la llamada “dependencia del fondo” que presenta la teoría de cuerdas, algo

incompatible con su pretensión de ser un teoría del “todo”. Por “dependencia del fondo” se quiere significar que la

teoría se formula sobre un espaciotiempo dado, que se fija a priori y cuyas propiedades métricas no resultan de

resolver las ecuaciones de la propia teoría (como sucede en el caso de la relatividad general y otras teorías

relativistas de la gravitación). La teoría de cuerdas postula un espacio euclídeo de 4 dimensiones y sobre el

mismo los espacios compactificados de CalabiYau. Si uno se pregunta por qué esos espacios y no otros, la

respuesta es que sólo en ellos pueden ser realizados los cálculos perturbativos de las supercuerdas, lo que dista

de ser una explicación “fundamental” o incluso satisfactoria, ya que hay infinitas teorías posibles cuyos cálculos

se pueden realizar solamente sobre ciertos espacios multidimensionales. Eso no implica en forma alguna que

esos espacios existan realmente y no sean meras ficciones matemáticas.

La impotencia de la teoría de cuerdas para realizar predicciones y su completa inmunidad ante cualquier

experimento, junto con su complejidad artificiosa, y su divorcio del resto de la ciencia física, son las

características de un programa de investigación que ha degenerado en una pseudociencia.

La principal motivación para trabajar en la teoría de cuerdas como si fuera un candidato a teoría unificada está

solamente en la fe de sus seguidores. Esa fe es la que ha llevado a una situación única en la ciencia moderna,

que afecta seriamente la estructura y la credibilidad del sistema académicocientífico.

Crisis en la física teórica

En diciembre de 2014, dos de los más

importantes cosmólogos del mundo, George

Ellis y Joe Silk, publicaron en la revista

Nature un artículo titulado “Defend the

integrity of physics”. Se trataba de un artículo

valiente donde expresaban su preocupación

porque muchos físicos trabajando en el área

de la teoría de cuerdas están abogando por

un cambio de los criterios de evaluación de

las teorías científicas. En particular, están

sosteniendo que criterios como la capacidad de realizar predicciones sobre el mundo real o que una teoría deba

ser confrontada con los experimentos, deben ser abandonados y reemplazados por otros más laxos, basados en

consideraciones estéticas o de orden no empírico, como ser el consenso de una cierta comunidad. En una

época en que la cosmología, una disciplina usualmente considerada como especulativa, ha entrado en una etapa

de enorme precisión debido a la existencia de datos de alta calidad obtenidos por satélites y telescopios, no

sorprende que este clamor por la especulación sin control experimental sea visto como un retroceso y una

amenaza. Más aún si consideramos que la ciencia, desde hace bastante tiempo, es objeto de permanentes

ataques por parte de filósofos posmodernos, fundamentalistas religiosos y otros elementos radicalizados.

Los científicos que sostienen que sus trabajos no se deben evaluar por el hecho de que predigan o no cosas

contrastables sino por su belleza interna y por consenso dentro de la comunidad donde esos trabajos han sido

realizados, han tomado lo que en filosofía se llama una posición posmodernista: la ciencia es un discurso entre

otros muchos que forman el “texto social”. Para estos posmodernos, una teoría, considerada como discurso, es

válida si es aceptada por la comunidad que genera ese discurso. La sensación que deja esta posición es que

esa gente está cuidando su trabajo y no procurando una representación lo más verdadera posible de la

realidad[3]. De hecho, han abandonado el ideal de buscar la verdad, expresarse claramente y entender la

realidad, que ha caracterizado a la actitud científica desde los tiempos de filósofos presocráticos y el nacimiento

del pensamiento racional y crítico. Si lo que están produciendo no satisface los estándares de lo que, hasta hace

poco, se llamaba ciencia, entonces este grupo de personas hacen una gran presión por que se cambien los

estándares de evaluación en lugar de cambiar ellos y direccionarse hacia otro tema de investigación que pueda

permitir una salida al callejón en el cual se encuentran. Es una situación muy grave porque si esas tendencias

llegan a predominar pueden llevar a una enorme crisis al sistema científico, sobre todo en una época en la cual

otras áreas de la ciencia están creciendo mucho y con grandes aportes. Los avances recientes en

neurociencias, por ejemplo, son asombrosos. En los últimos veinte años toda la experimentación sobre el

cerebro ha revolucionado el conocimiento que tenemos acerca de cómo funcionan las capacidades cognitivas del

ser humano. Propagar a esas disciplinas jóvenes los criterios antiempíricos y antiexperimentales que

promueven algunos físicos de cuerdas puede generar una situación que detenga el crecimiento de esas

disciplinas que están en enérgico desarrollo. Algunos cuerdistas, en cierta forma, están tratando de exportar y

universalizar su fracaso, en vez de admitirlo.

La situación de la física teórica es difícil por múltiples causas. La causa sociológica reside en la organización

empresarial de estilo norteamericano del sistema científico. Esa organización funcionó para fabricar una bomba

atómica o para crear los aceleradores de partículas que llevaron a la gran explosión de la física de partículas a

fines de los años cincuenta, pero no sirvió para encontrar nueva física. Desde que terminó la segunda guerra

mundial no se ha descubierto esencialmente nueva física fundamental comparable a la hallada en la primera

mitad del siglo XX.

En el sistema científico norteamericano al investigador no le queda tiempo para dedicarse a los fundamentos de

sus teorías o a cuestiones de fondo: hay una enorme presión por publicar artículos que van a servir para ganar

subsidios que es lo que, en el fondo, hace valioso al investigador. ¿Por qué? Porque la universidad

norteamericana elige a los profesores que va a contratar de acuerdo a sus capacidades para conseguir

subsidios, dado que a ella le quedan los diezmos u overheads de los mismos, lo que les significa una importante

fuente de ingresos. Entonces, la universidad prioriza aquellos investigadores que publican mucho en áreas de

moda y que pueden conseguir, por tanto, subsidios jugosos. La academia se ha monetarizado, se ha

comercializado en detrimento de la búsqueda de la solución a los grandes problemas científicos. La gente ya no

se plantea problemas fundamentales, porque los grandes problemas requieren mucho tiempo y maduración, y

eso afecta los altos ritmos de publicación. El publish or perish[4] ha llegado a su reductio ad absurdum

produciendo un flujo permanente de artículos superfluos que en su gran mayoría jamás serán leídos o

comprendidos.

Todo esto ha llevado a que la originalidad tienda desaparecer, porque siempre es más confiable adoptar una

técnica comprobada, y volver a aplicarla, que lanzar o tratar de plantear de cero un nuevo problema. El mercado

académico presiona para que se asignen puestos académicos estables a los científicos que tienen capacidad de

obtener grandes subsidios y son reconocidos por sus pares. Estos científicos estarán luego en posición de elegir

a las nuevas personas que se incorporan al sistema, personas cuyos trabajos estarán en general en la línea de

quienes los seleccionan. Ocurre, entonces, una especie de reproducción de los temas: los discípulos se forman

a imagen y semejanza de los maestros y, después, los maestros deciden que ellos sean quienes los

reemplacen en las cátedras. El sistema académico “monotematiza” la investigación, por medio de un círculo

vicioso cuyo resultado es un investigador hiperespecializado y de poca versatilidad y originalidad. Esta situación

pasó en buena medida con el boom de publicaciones en teoría de cuerdas a fines de los años noventa en

Estados Unidos. El resultado es que hoy hay un montón de físicos ocupando muchas cátedras muy importantes

en las mejores universidades y cuya especialización es algo que no sirve básicamente para nada ni hay

esperanzas de que en algún momento sirva. Esto lleva a la crisis actual de la física: se trata de gente sin

formación como para dedicarse a otra cosa, y por tanto presiona para que las condiciones externas se adapten a

lo que pueden hacer.

Ante una situación como la de la teoría de cuerdas, con una degeneración de 10500, los nuevos paladines de la

teoría en vez de decir “bueno, esto es un callejón sin salida, nunca voy a poder predecir nada”, lo que dicen es:

“para cada una de estas representaciones topológicas de la teoría de cuerdas hay un universo donde la teoría es

válida”. Eso los lleva a postular algo increíble: infinitos universos. En lugar de tratar de estudiar el universo

observable lo que hacen, para “solucionar” el problema de la degeneración, es postular infinitos universos. Es el

paroxismo de la inflación ontológica. Un camino metodológico que es opuesto a lo que, tradicionalmente, ha

llevado a los grandes descubrimientos de la ciencia. Cuando una teoría no es compatible con la realidad se

cambia la teoría, no se modifica la realidad agregando infinitos universos.

Algunos cosmólogos están aterrorizados de que, en breve, proliferen los trabajos sobre universos múltiples y su

disciplina vuelva a la vieja especulación sin asidero. Por eso Ellis y Silk publicaron ese artículo valiente para

llamar la atención de la comunidad científica y proponer una reunión en la cual también participen filósofos, con

el fin de mostrar que hacen falta estándares estrictos a la hora de evaluar las teorías científicas.

El problema de discutir el problema con filósofos es que muchos de ellos no están de acuerdo con usar criterios

estrictos de evaluación de teorías. La filosofía académica en el mundo anglosajón ha sufrido un proceso similar

al de la física teórica después de los grandes desarrollos en lógica de la década del treinta y del cuarenta del

siglo pasado, cuando se estableció la semántica formal.

A partir de los años cincuenta, los lógicos

de orientación filosófica se dedicaron, más

que nada, a fabricar lógicas alternativas. La

mayor parte de las aplicaciones de la lógica

están en la lógica del primer orden, que es

lo que se llama la lógica de predicados, y en

algunos aspectos de la lógica de segundo

orden. Hay muchas otras lógicas, infinitas

lógicas posibles, pero en general no tienen

aplicación a la realidad. Una de esas lógicas

se llama lógica modal o lógica de la

posibilidad, que siempre se ha considerado

como un mero juego formal que no tiene

aplicación en ciencia. El filósofo

estadounidense Saul Kripke postuló que la

lógica modal podía resolver su problema

fundamental, que es cómo establecer el

valor de verdad de sus enunciados, postulando infinitos mundos: un enunciado modal es verdadero si y sólo si

hay un mundo en el cual ese enunciado es verdadero. Un montón de lógicos y filósofos analíticos se dedicaron a

reformular la lógica modal en términos de la pluralidad de los mundos o de los infinitos universos. Esto concuerda

con la postura de algunos físicos cuerdistas radicales y sus “multiuniversos”. Estos supuestos universos no

interaccionan entre sí y están totalmente desconectados unos de otros. Jamás se podrá, siquiera en principio,

planear un experimento que permita establecer la realidad de esos otros universos. Se presenta así una situación

peculiar, y potencialmente muy peligrosa: tanto lógicos y filósofos que están sin problemas serios de los que

ocuparse, como físicos teóricos que se hayan atrapados en el callejón de las cuerdas, de repente se encuentran

que tienen intereses comunes y comienzan a apoyarse mutuamente. Esto termina en científicos como Hawking,

que hablan de la muerte de la filosofía, refiriéndose a la filosofía tradicional, y filósofos que dicen “bueno, hay que

basar la filosofía en las modernas teorías de la física” haciendo referencia a la teoría de supercuerdas y a la teoría

del multiuniverso o “multiverso”. Es un movimiento peligroso: los investigadores se apartan de la realidad y de los

problemas reales y pasan a considerar una actividad científica legítima algo que sólo es un discurso, un

monólogo posmodernista. Un relato. La realidad se genera en la oficina del físico.

Este movimiento ha tenido otra consecuencia perjudicial: la aparición de científicos mediáticos y gurúes de la

ciencia. Lo opuesto a la imagen tradicional del científico, que se cuida de hacer observaciones extravagantes y

es un referente para detener la charlatanería.

Muchos cuerdistas consideran a Ed Witten una especie de gurú. Su sola opinión, expresada en una conferencia,

puede hacer que cientos de científicos jóvenes se pongan a trabajar en una dirección sin cuestionarse las

razones. Otros científicos, más preocupados por su popularidad más que por la ciencia, se la pasan haciendo

profecías sobre toda clase de temas, desde el fin de la filosofía o de la física hasta el fin del mundo. Es el triste

caso de Hawking, que en los últimos años parece dedicado solamente a cultivar su popularidad personal entre el

gran público por medio de las más disparatadas aseveraciones. Todo esto crea una muy pobre imagen de la

ciencia y su contribución a la cultura, en particular si lo comparamos a la situación cuando las figuras de

referencia eran Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, y otros de similar envergadura y conciencia cívica y

social.

Reconstrucción de la física

Los físicos de cuerdas suelen defenderse diciendo que la llamada

correspondencia AdS/CFT (por “antide Siter/ Conformal Field Theory”),

propuesta por Juan Maldacena en 1997, permite hacer cálculos de

gran utilidad en teoría de materia condensada y física nuclear. Eso es

cierto, pero al aplicar esa correspondencia lo que hacen es aplicar un

método de cálculo que nada tiene que ver con supercuerdas ni teorías

unificadas. Difícilmente la mencionada conjetura permita nunca

realizar una predicción concreta para el universo real en el marco de la

teoría de cuerdas. La correspondencia es entre la matemática que se

realiza en un espacio de Sitter de 5 dimensiones y un espacio de

dimensión inferior de la teoría de campos conforme con cuatro

supersimetrías (esta última es una teoría que sólo admite la existencia de partículas sin masa, esto es,

bosones). Ni nuestro universo tiene una geometría tipo “antide Sitter” ni está poblado únicamente por bosones.

De allí que la correspondencia no se pueda aplicar al mundo real, aunque puede ser útil en otros campos, como

mero formalismo matemático, reinterpretando el significado de los diferentes términos implicados fuera del marco

de la teoría de supercuerdas. Los físicos de cuerdas más realistas están utilizando sus conocimientos de esta

correspondencia para pasarse a campos de investigación donde pueden aplicar los métodos de cálculo tan

duramente aprendidos con resultados de algún provecho, como ser en teoría de materia condensada y

superconductores.

Una solución de fondo a la crisis de la física actual requiere un cambio en la formación de los físicos. Ese

cambio debe implicar, entre otras cosas, una cierta conciencia filosófica de los fundamentos e implicaciones de

la investigación científica. Pienso que la filosofía necesita de la ciencia y la ciencia necesita de la filosofía. Creo

que la filosofía que tiene chances de hacer aportes reales a la sociedad y a la cultura es lo que se llama filosofía

científica. Esta es una filosofía informada por la ciencia, por la buena ciencia y, que a su vez, le puede proveer a

la ciencia del marco más general en el cual se desarrollen las teorías científicas y ayudar a que esas teorías no

se desbanden, poniendo criterios estrictos de evaluación, de peso de la evidencia, y de interpretación semántica.

Creo que hay una relación simbiótica, o mejor dicho, que debería haber una relación simbiótica entre filosofía

científica y ciencia. La filosofía científica se ocupa de problemas bien concretos, problemas como qué es una ley

científica, qué es un evento, qué es una cosa, qué es una teoría, qué es un modelo, qué diferencia hay entre

teoría y modelo, qué es el espacio, qué es el tiempo, qué es el espaciotiempo, cuáles son los constituyentes

últimos de las cosas, qué son los infinitos –¿existen en la realidad o son meras construcciones matemáticas?–

y mucho más.

Los físicos hablan todo el tiempo de infinito pero difícilmente han analizado los aspectos más profundos de la

teoría matemática del infinito y sus implicaciones filosóficas. Un físico bien informado de esos tópicos va a hacer

mejor física. O un científico, en general, va a hacer mejor ciencia. Por otro lado, un filósofo que no conozca el

estado de la ciencia actual cuando hable del espacio y del tiempo va a decir disparates; debería conocer, por

ejemplo, relatividad general. O un filósofo que se ocupe del problema del libre albedrío, si no conoce los avances

actuales de la neurociencia simplemente va a hacer especulaciones. La relación es simbiótica. ¿Cómo se trata

eso, a nivel universitario?, ¿cómo se implementa a nivel formativo de los estudiantes?

En mi opinión debería haber, básicamente, para todas las carreras de ciencia, una materia de ciencias formales,

como lógica y semántica, que complementen la formación matemática para que el futuro graduado sepa utilizar e

interpretar lenguajes formales. Una única materia de filosofía científica, que explique qué entendemos por una

ley, si hay leyes de leyes, si puede haber propiedades de propiedades, qué es un cambio, qué es el azar, qué

es una propensión, qué es una probabilidad, o sea, cosas que permanentemente el científico usa pero que

raramente o jamás se plantea qué son, cómo se definen, qué rol juegan dentro de todo el esquema del

conocimiento que él está tratando de abordar. Además, debería haber una materia de filosofía científica que

incluya ontología y epistemología. La ontología es el estudio de las ideas más generales acerca de lo que hay,

básicamente el estudio de cosas, cambios, propiedades, leyes, espacio y tiempo. La epistemología es el

estudio del conocimiento: qué es aprender, qué es una teoría, qué es una representación de la realidad, qué es

un modelo, cuál es la diferencia entre ciencia y pseudociencia –tema muy importante, de gran relevancia cultural

y social–, qué es la tecnología, en qué se diferencia la ciencia de la tecnología. Finalmente, la materia debería

incluir ética. Yo creo que habría que enseñar ética en una materia de filosofía científica: ética científica, o sea,

ética basada en el estudio del comportamiento humano, en tratar de determinar por qué los seres humanos se

comportan de una manera o de otra y cuáles son las pautas, las normas, la moral, que caminos son

convenientes para alcanzar ciertos objetivos.

Yo creo que uno de los grandes defectos de la formación de los científicos actuales es que deja de lado los

aspectos éticos y cada vez asistimos a más casos de plagio, fraude, publicaciones refritadas varias veces,

conferencias que son robadas y montones de cosas más, como ese anhelo por la fama que aqueja a muchos

científicos. Se podría ayudar a combatir esas tendencias nocivas enseñando un poco de ética a nivel universitario

a los estudiantes de ciencias. Todos los grandes sistemas de pensamiento de la antigüedad, como por ejemplo

los del periodo helenístico de Grecia y el propio sistema aristotélico, siempre empezaban con lo que llamaban

una gramática, que es lo que hoy llamaríamos una semántica, el conocimiento del lenguaje que usamos para

describir la realidad, después seguían con una física y luego con una episteme, una teoría del conocimiento, para

terminar siempre con una ética. El final siempre resultaba ser una ética. Y eso nosotros lo hemos perdido; ahora

la ética no nos importa nada y yo creo que es lo que más tendría que importarnos porque es, en el fondo, lo que

codifica cómo nos vamos a comportar. Eso es algo que incide directamente en todas nuestras actividades y en

nuestra vida: la supervivencia de toda nuestra civilización, acaso, dependa de nuestra capacidad para

comportarnos éticamente.

Lecturas sugeridas

Bunge, M., 2001, Philosophy in Crisis: The Need for Reconstruction, Amherst: Prometheus Books

Ellis, G., & Silk, J. 2014, Defend the integrity of physics, Nature 516, 321-323

Baggot, J. 2013, Farewell to Reality: How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth, London:

Pegasus

Smolin, L. 2006, The Trouble with Physics, NY: Mariner Books

Unzicker, A. 2013, Bankrupting Physics: How Today’s Top Scientists are Gambling Away Their Credibility, NY:

Palgrave Macmillan

Woit, Peter 2006, Not Even Wrong, NY: Basic Books

Referencias

[1] “¿Está a la vista el fin de la física teórica?”.

[2] A lo largo de este texto me referiré ocasionalmente a este conjunto de conjeturas como “teoría”, lo cual debe

considerarse, estrictamente, un abuso de lenguaje. La expresión, infelizmente, está tan extendida que facilita la

comprensión del texto y ese es el motivo por el cual la he adoptado.

[3] Algo que en general no mencionan los defensores de esta posición es que pretenden que sus sueldos sigan

siendo pagados por una comunidad mayor en la cual está insertos, comunidad que no entiende una palabra o

ecuación de lo que hacen.

[4] “Publica o perece”.

YAPA:

Mario Bunge presenta a Gustavo Romero en la conferencia “Einstein y la metafísica del tiempo” (Seminario

de Filosofía de la Ciencia, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Buenos Aires, 30 de Septiembre

de 2015)

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