Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

La Teoría del Todo

El astrónomo británico Stephen Hawking es un bromista profundo a pesar de  la enfermedad de Lou Gehrig, que le tiene confinado en una silla de ruedas desde su juventud. En su actual gira de conferencias en Hong Kong ha tenido lugar alguna de sus intervenciones características. Una frase ingeniosa ha sido la de que “Comprender el Universo es más fácil que entender a las mujeres”.

TEORÍAS
Las conferencias de Stephen Hawking se incluyen en el contexto de la discusión sobre una  teoría del todo que pudiera explicar todo nuestro mundo material entre otros. La idea del científico inglés es la que, matemáticamente, aplicando el teorema de incompletitud de Gödel, se puede comprobar que es imposible aspirar a una Teoría Unificada del Todo. Pero es muy válido que nos preguntemos si, al margen de la opinión de Hawking, será posible algún día que la ciencia cuente con una teoría global, una teoría del todo, que sirva para entender el Universo, sus características, las de la materia y la energía, así como sus orígenes.

Sin duda este propósito ha acompañado al ser humano desde que estuvo dotado de consciencia. En el mundo clásico, Claudio Tolomeo (c. 100-c. 170), astrónomo y matemático,  posiblemente nacido en Grecia desarrolló todo un modelo de Universo, con un alto contenido matemático, el sistema tolomeico.  Las teorías tolomeicas pretendían ser una explicación global matemático-física de todo el Universo y fueron dominantes durante bastantes siglos, hasta el XVI.
 
Otros científicos fueron desarrollando teorías que intentaban explicar el comportamiento material del Universo y sus fuerzas elementales. El geocentrismo de Tolomeo fue sustituido por el heliocentrismo de Copérnico, mejorado sucesivamente por Galileo (valorando las observaciones científicas), Newton (con la idea de la gravitación universal y de que espacio, tiempo y materia son diferentes) y Einstein, para quien espacio, tiempo y materia-energía son formas de una misma entidad. La acción de los rayos cósmicos dio lugar al descubrimiento de un vasto y rico mundo subnuclear de partículas elementales (leptones, quarqs bosones, muones, piones, etc.) y de las fuerzas de interacción existentes entre ellas (gluones, fotones, bosones, partículas W, Z, etc.) y se desarrolló el llamado modelo estándar de la materia para procurar encajar todos los datos respecto a la materia y sus interacciones. Aunque el modelo es compatible con todos los experimentos realizados hasta la fecha, presenta bastantes incertidumbres. No incluye la gravedad, que es la fuerza más débil, ni explica la variedad de las masas de las partículas, ni unifica completamente las interacciones fuerte y electrodébil. Pero el modelo estándar y la teoría general de la relatividad tienen el escollo de la gravedad para su compatibilidad.  Para intentar solucionar el problema se desarrollaron otras dos teorías, competidoras entre sí, no totalmente satisfactorias: la teoría de las cuerdas y otra, menos famosa, la de la gravedad cuántica de bucles de Lee Smolin.

En las últimas semanas numerosos medios de comunicación científicos y divulgativos se han ocupado de una nueva y aparentemente definitiva TEORÍA DEL TODO cuyo autor, Garret Lisi, ha llegado a ser señalado como un posible nuevo Einstein dotado de unas peculiaridades humanas y científicas de gran interés, mientras que otros lo describen como “un surfista lechuguino”. El ya citado Lee Smolin, conocido investigador del Perimeter Institute for Theoretical Physics en Waterloo, Ontario, Canadá ha calificado el trabajo de Lisi como fabuloso David Ritz Finkelstein, del Georgia Institute of Technology de Atlanta opina que “Algo increíblemente bello se desprende de la teoría de Lisi. ¿Quién es, pues, el personaje y qué intenta con su teoría?

PERSONAJE
Garret Lisi, de 39 años de edad, se doctoró en física en 1999 en la Universidad de California. Desde entonces, sin puesto académico fijo, es científico visitante en la Universidad de Hawai, lugar donde reside la mayor parte del año y compatibiliza su interés por la física con la práctica del surf en Maui, Hawai y, en invierno, con la  del snowsurf en Lake Tahoe,  Nevada. También ha sido, entre otras ocupaciones, guía de senderismo en la jungla.

Este personaje ha encontrado tiempo para escribir un trabajo titulado AN EXCEPTIONALLY SIMPLE THEORY OF EVERYTHING (Una excepcional sencilla teoría de todo), publicado recientemente en la revista electrónica arXiv, la misma que publicó el trabajo de Perelman, ganador de la medalla Fields (el equivalente Nobel de matemáticas) sobre la dilucidación de la conjetura de Poincaré.

Algunos científicos consideran la nueva TEORÍA DEL TODO de Lisi como el santo grial de la Física, la GRAN TEORÍA UNIFICADA que los científicos han estado esperando desde la postulación de la TEORÍA GENERAL DE LA RELATIVIDAD por Albert Einstein. Por cierto, Einstein, al igual que Lisi, cuando enunció su teoría tampoco ocupaba ningún puesto académico sino que era un empleado de una oficina de patentes. Uno de los aspectos más destacables es que Lisi dice haber resuelto el problema sin recurrir a dimensiones exóticas, la teoría de cuerdas ni a matemáticas excepcionalmente complejas.

TEORÍA
La teoría de Lisi no requiere más que una dimensión de tiempo y tres de espacio, mientras que otros intentos de competidores anteriores se han basado en diez o más dimensiones espaciales y grandes complejidades. Para conseguirlo, Lisi se ha basado en una matriz matemática denominada E8. ¿Qué es el E8?.

Sophus Lie fue un matemático noruego de  la segunda mitad del siglo XIX, creador de buena parte de la teoría de la simetría continua y su aplicación a las estructuras geométricas y las ecuaciones diferenciales. Uno de sus logros más grandes fue el descubrimiento que los grupos continuos de transformación, ahora conocidos como grupos de Lie, podían ser entendidos mejor linealizándolos y estudiando los correspondientes campos vectoriales generadores. Hasta hace poco se desconocía la estructura completa del grupo que tiene la estructura más complicada de todos ellos, el E8. A principios del 2007 un grupo de matemáticos del American Institute of Mathematics consiguieron describirla completamente, resolviendo un problema centenario, a través de un trabajo que fue muy divulgado entre la comunidad matemática.

El principal obstáculo que existía era la capacidad de cálculo de los ordenadores. La estructura posee 248 dimensiones. Toda la información que se ha necesitado y generado para resolver el problema ocupa alrededor de 60 Gigabytes y según uno de los integrantes del grupo: “después de comprender las matemáticas subyacentes tardamos unos 2 años en implementarlo en un ordenador”.

La gran idea de Lisi fue darse cuenta de que las ecuaciones usadas para describir E8 eran análogas a las relacionadas con las 4 fuerzas fundamentales del Universo, de modo que si se aplican todas las partículas subatómicas conocidas sobre los 228 de los 248 vértices de E8 y se gira informáticamente la matriz, las partículas pueden combinarse dando 3 de las fuerzas conocidas, y añadiendo otras nuevas 20 probables partículas, se conseguiría la combinación hasta la cuarta fuerza no resuelta por Einstein ni contemplada en el modelo estándar, es decir, la gravedad.

Una ventaja de la Teoría del Todo de Lisi es que se podrá comprobar su veracidad o falsedad ya que predice la existencia de una serie de nuevas partículas, lo que podría ser posible contrastar cuando próximamente se ponga en funcionamiento el nuevo y potente acelerador de partículas europeo LHC (Large Hadron Collider) en Ginebra.