De la simpleza a la complejidad

Por Miguel Angel Méndez Rojas

 

Desde Newton, hasta Einstein, pasando por Maxwell y muchos más, hemos tenido una pléyade de científicos que han buscado resumir la complejidad del mundo físico que nos rodea en una elegante, sencilla y poderosa ecuación matemática que la represente. Y es que tenemos una idea de que si algo es simple y estéticamente bello y simétrico, entonces sin duda debe ser una manera correcta de expresar la realidad del Universo que nos rodea. Es una forma de pensamiento que claramente tiene una conexión con lo espiritual. La búsqueda de una reconexión con un Yo creador que debe ser perfecto y que mejor para expresarlo que con ecuaciones matemáticas que sean sencillas y capaces de predecir los fenómenos físicos a nuestro alrededor. Pongamos por ejemplo la muy conocida ecuación E = mc2 la cual expresa la equivalencia entre la masa y la energía, de acuerdo a lo que la Teoría de la Relatividad de Einstein propone. Es una fórmula muy sencilla, que se ha incorporado a la cultura popular (como puede observarse en distintas manifestaciones artísticas, tales como grafitis en los muros de numerosas ciudades e incluso en camisetas como un adorno más de la cultura pop contemporánea). Hasta la artista Mariah Carey empleó esta ecuación para dar título a uno de sus varios álbumes. Desde un punto de vista histórico y formal, dicha ecuación no fue formulada exactamente de esa forma por Albert Einstein. El más bien propuso en 1905 en un artículo científico que “…si un cuerpo genera energía, L, en la forma de radiación, su masa disminuye por L/c2…”, con lo que trataba de generar una relación entre la masa (en reposo) y la energía cinética. Varias personas que ven la ecuación (y no la comprenden) la comparan con una poesía, el equivalente Nerudiano de “…quiero escribirte los versos más tristes esta noche…”, pero con la intensidad de 100 bombas nucleares que explotan sobre Hiroshima o Nagasaki.

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http://blogs.thegospelcoalition.org/justintaylor/files/2012/09/emc2graffiti.jpg

 

En realidad, la ecuación de campo de la Relatividad General de Einstein dista mucho de ser algo simple y estético (ecuación 1):

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Esta ecuación intenta predecir cómo el espacio-tiempo tetra-dimensional se curva en presencia de masa-energía. Al hacer esto, explica a la fuerza de gravedad, imaginada y modelada cientos de años antes por Isaac Newton, en los límites de la curvatura suave de dicho campo espacio-tiempo distorsionado. También predice la existencia y las propiedades de los agujeros negros (re-imaginados posteriormente por el genio de Stephen Hawking) y en principio sería capaz de explicar muchos fenómenos del Universo en sí. La ecuación explica cómo el Universo ha evolucionado desde el Big Bang y predice cómo será en el futuro distante. Incluye una “constante cosmológica” que podría contener la explicación de la “energía oscura”, uno de los temas más fascinantes y actuales en la ciencia. Como puede quedar claro, la simplificación de la ecuación E = mc2 reduce las aplicaciones reales, así como las consecuencias de la Teoría de la Relatividad general en muchas maneras. Sobresimplificar es contraproducente. Aun así, esta ecuación no es perfecta y pareciera que deja de aplicarse en aquellas condiciones en donde ocurre una singularidad: el centro de un agujero negro, a una temperatura de cero absoluto (cero Kelvin). Lo hermoso de la ecuación (1) es que es capaz de simplificarse, bajo ciertas condiciones, en la fórmula de la Gravitación Universal postulada por Newton:

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Y que establece la manera en que dos cuerpos, de distintas masas, separados por una cierta distancia, ejercen fuerzas de atracción entre uno y el otro. Un buen amigo y colega divulgador, Raúl Mujica, quien trabaja en el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, usa una metáfora muy relacionada a Newton en sus discursos de divulgación ante jóvenes. Les explica que para que la Astrología pueda considerarse una ciencia, entonces las distancias entre las estrellas, los planetas y nosotros debería reducirse a un punto tal, que las interacciones gravitacionales destruirían el Sistema Solar y el Universo como lo conocemos. En otras palabras, la influencia de los astros sobre nuestras vidas es insignificante.

La necesidad de hacer estética, simple y bonita a la ciencia viene desde la antigua Grecia, en específico, desde Platón. Creemos que en la ciencia, como en el arte, la simetría es una parte importantísima de la estética. Creemos en la precisión de las matemáticas como lenguaje para modelar la belleza del Universo en que vivimos. Intentamos explicar lo que nos rodea, pero para eso debemos disminuir el número de variables, fijar ciertos valores como constantes y considerar ciertas condiciones estándar para el trabajo experimental o teórico. Y claro, cuando queremos extrapolar los resultados a la realidad, nuestras suposiciones iniciales vienen afectando claramente el resultado. La ecuación no es la naturaleza ni viceversa. Por dicha razón, búsquedas que nos obsesionan como la de una “Teoría del Todo”, están destinadas (en mi opinión) al fracaso. Es una trampa casi teológica, en donde intentamos entender, describir y predecir todo lo que existió, existe y existirá en el Universo a través de una aproximación física, modelable matemáticamente y que unifique (de alguna forma) las fuerzas fundamentales que hemos percibido en la naturaleza (fuerza gravitacional, fuerzas electrostáticas, fuerzas nucleares, efectos mecáno-cuánticos, entre otros). Lo anterior nos ha llevado a preguntarnos si acaso existe una interpretación cuántica de la fuerza de gravitación universal, o si tiene sentido considerar la existencia de fluctuaciones cuánticas en el tejido del espacio-tiempo cósmico (quantum entanglement, o entrelazamiento cuántico, un efecto predicho por el mismo Einstein en 1935). Las últimas ideas alrededor de este concepto sugieren que incluso la existencia de los agujeros negros es una consecuencia de dicho entrelazamiento y qué éstos (los agujeros negros) son el andamiaje estructural que da soporte y estructura al Universo. El problema de fondo es que incluso en esta situación estamos tratando de generar un modelo mental del Universo que sea simple (una burbuja cósmica inmensurable, una espuma colosal en expansión, una tortuga descansando en un plato…) y el Universo, al menos hasta donde sabemos, es muy difícil de describir desde adentro (una analogía al problema sería la de tratar de describir la forma, tamaño y detalles de un bosque, estando perdidos dentro del mismo).

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https://es.wikipedia.org/wiki/Entrelazamiento_cu%C3%A1ntico

 

Tal vez, mientras seguimos enfocando telescopios y radiotelescopios hacia el enorme espacio no tan vacío que nos rodea en el Universo en que vivimos (lo que implícitamente significa que podrían existir otros Universos que no conocemos), tenemos que mirar también hacia abajo y tratar de racionalizar un poco la complejidad del mundo en que vivimos. No hemos sido capaces de modelar con precisión a un organismo biológico, ni de predecir el camino futuro de las mutaciones adaptativas que rigen la evolución de las especies, ni de entender de dónde venimos, cómo funcionamos y que propósito tiene la vida como una manifestación de numerosos equilibrios energéticos, químicos, físicos y ecológicos. La vida, los organismos vivos, son complejos y no será posible generar una aproximación matemática simple (y estética y por tanto, bonita) que los modele o ayude a predecir su comportamiento. Como el personaje de una popular película afirmó, ante las dificultades o ante nuestras propias expectativas y planes: “La vida se abre paso”. Y nos termina por sorprender.

 

(*) El Dr. Miguel Angel Méndez Rojas es profesor e investigador de la Universidad de las Américas Puebla. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (Nivel II) y entusiasta divulgador de la ciencia desde 1995. Premio Estatal de Ciencia y Tecnología 2013 en Divulgación Científica. Autor de “Ciencia sin complicaciones” (UDLAP-EDAF, 2015), libro de divulgación de ciencia para todo público. miguela.mendez@udlap.mx

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