La ingerencia del Estado en la investigación científica

Cuando se habla de la utilidad de la ciencia, por lo general se piensa en las aplicaciones tecnológicas derivadas de la investigación científica. Sin embargo, desde el punto de vista del científico, cuenta más la utilidad cultural que produce en la sociedad. Las discusiones respecto del mejor uso que se le ha de dar a los siempre pocos recursos destinados por el Estado a la investigación, surgen de tales prioridades diferentes. Santiago Ramón y Cajal escribía en las primeras décadas del siglo XX: “La posteridad duradera de las naciones es obra de la ciencia y de sus múltiples aplicaciones al fomento de la vida y de los intereses materiales. De esta indiscutible verdad síguese la obligación inexcusable del Estado de estimular y promover la cultura, desarrollando una política científica, encaminada a generalizar la instrucción y a beneficiar en provecho común todos los talentos útiles y fecundos brotados en el seno de la raza”.

“La política científica implica el empleo simultáneo de estos cuatro modos de acción:

1- Elevar el nivel intelectual de la masa para formar ambiente moral susceptible de comprender, estimular y galardonar al sabio.
2- Proporcionar a las clases sociales más humildes ocasión de recibir en Liceos, Institutos o Centros de enseñanza popular, instrucción general suficiente a fin de que el joven reconozca su vocación y sean aprovechadas, en bien de la nación, todas las elevadas aptitudes intelectuales.
3- Transformar la Universidad, hasta hoy casi exclusivamente consagrada a la colación de títulos y a la enseñanza profesional, en un Centro de impulsión intelectual, al modo de Alemania, donde la Universidad representa el órgano principal de la producción filosófica, científica e industrial.
4- En fin, formar y cultivar, mediante el pensionado en el extranjero o por otros métodos de selección y contagio natural, un plantel de profesores eméritos, capacitados para descubrir nuevas verdades y para transmitir a la juventud el gusto y la pasión por la investigación original” (De “Los tónicos de la voluntad”-Espasa-Calpe SA-Madrid 1971).

Por otra parte, Bernardo Houssay escribió: “Se puede medir la ilustración y clarividencia de los gobernantes por la importancia que acuerdan a la investigación científica fundamental, por lo que realmente hacen para ayudarla, y por el apoyo y respeto que dispensan a los auténticos hombres de ciencia”. “La investigación científica consiste en un examen incesante de los problemas, sin otro límite que la demostración de la verdad, independientemente de los dogmas religiosos, políticos o de otra clase. Exige libertad de investigación, de expresión y de discusión. La ciencia no se desarrolla bien más que en una atmósfera de libertad, mientras que languidece o entra en decadencia bajo los regímenes de opresión”. “Los gobiernos deben suministrar los recursos necesarios para la enseñanza y la investigación científica, pero jamás deben entrometerse en la vida espiritual y las orientaciones científicas de las universidades o centros de investigación fundamental” (De “La investigación científica”-Editorial Columba-Buenos Aires 1960).

Así como es importante tener presente la opinión pública respecto de la forma en que se conduce un país, es importante tener presente la opinión de la comunidad científica respecto de la marcha de la ciencia. Tal comunidad es un organismo cultural que se va instalando en la sociedad y que se identifica con las creencias comunes a sus integrantes. Michael Polanyi escribió: “Una comunidad que practique eficazmente la libre discusión está, por tanto, entregada a un propósito cuádruple: 1) que existe la verdad; 2) que todos los miembros de la comunidad la desean; 3) que todos se sienten obligados hacia ella, y 4) que se sienten capacitados de buscarla”. “Parece ser que el verdadero propósito de la ciencia no es el progreso del bienestar, sino que ésta es más bien una tarea secundaria añadida como una oportunidad de cumplir sus verdaderos fines en el campo espiritual”.

Las situaciones adversas al libre desarrollo de la ciencia se establecen principalmente bajo gobiernos totalitarios, donde la opinión de la comunidad científica es desplazada por la opinión de la comunidad política, que normalmente es la opinión de un líder que supone conocer de ciencia más que los propios científicos sin nunca antes haberle dedicado un tiempo mínimo. “Aplicar la planificación a la ciencia significa el intento por reemplazar los fines que la ciencia se propone a sí misma, por los fines propuestos a la ciencia por el gobierno en interés del bienestar público. Esto convierte al gobierno en responsable de la aceptación o rechazo finales, por parte del público, de cualquier exigencia particular de la ciencia y de la concesión o negación de su protección a investigaciones científicas especiales, de acuerdo con el bienestar social. Al serles negada justificación e, incluso, realidad a los verdaderos fines de la ciencia, el científico que aún los busca es tenido, naturalmente, por reo de un deseo egoísta para su propio goce. Para el político será lógico y justo intervenir entonces en cuestiones científicas, pretendiendo ser el guardián de intereses superiores abandonados sin razón por los científicos. A un necio le bastará recomendarse a sí mismo a un político para aumentar considerablemente sus posibilidades de ser reconocido como científico…De este modo, la corrupción o el franco servilismo debilitarán y reducirán la verdadera práctica de la ciencia” (De “Ciencia, fe y sociedad”-Taurus Ediciones SA-Madrid 1961).

Puede mencionarse el caso de la psicología soviética, relatada luego de la caída del comunismo. Leonidas A. Radzijovsky escribió: “Nuestro fin primero es efectuar un diagnóstico de la situación actual. Diagnóstico que nos permita observar los mismos problemas que existen en todas las instituciones sociales de nuestro país: en primer lugar, un total divorcio entre hechos y palabras. Nuestra psicología estudia, y esto ya desde hace muchos años, no a las personas reales, sino a un cierto esquema que refleja, lamentablemente, la ausencia de un diálogo libre y científico, y sí la presencia de «focus» adivinativos, que en un determinado momento se van a corresponder con tal o cual dictado «desde arriba», con tales o cuales clisés ideológicos”. “Como resultado de todo esto, quedan fuera de los límites de análisis de los psicólogos no sólo las distintas formas que adoptan las conductas patológicas, sino también los rasgos que pueden caracterizar toda estructura de personalidad, como ser agresividad, pérdida del sentido de la vida, soledad o integración interpersonal, etc. Por lo visto, las investigaciones psicológicas realizadas bajo nuestros auspicios, en su mayor parte se apoyan fuera de la vida del hombre. Y en esto radica la baja autoridad que detenta nuestra psicología y su bajo nivel científico”.

“A la psicología se le permitía su existencia pero, ¡atención!, como una ciencia puramente «académica» que estudiara sin problemas en nivel individual de la memoria o, si se quiere, cómo el ser humano era capaz de aceptar pasivamente cualquier «ukaz» emanado del correspondiente ministerio o empresa. Voy a mencionar un solo ejemplo: a uno de los directores del Instituto de Fisiología Infantil le llega una indicación desde el Ministerio de Educación para organizar un estudio sobre la cantidad óptima de niños para ocupar un aula, visto desde un punto de vista fisiológico. Pero la indicación ministerial alertaba que esa cantidad no podía ser menor de 35 ¡ni mayor de 36!”. “Recuerdo trabajos dedicados a forjar una imagen del hombre optimista, seguro, afectivo, en el cual eran impensables sentimientos de soledad, inseguridad, búsqueda de sentido a la vida, falta de perspectivas vitales. Eso no podía existir: NO Y NUNCA. Esas situaciones podían existir sólo en aquellas sociedades donde el hombre explota al hombre. Si en alguna situación excepcional, «nuestro personaje» no llegaba a entender el sentido de las cosas y de la vida, pues simplemente había que darle una buena explicación. ¡Y esa era toda la psicología!”.

“Esa mentira era presentada ante nuestra sociedad, por lo que nuestro pobre ciudadano no tenía a dónde dirigirse con sus conflictos. ¡Cómo perdía esta nueva ciencia un real objeto de estudio…!”. “En psicología tuvimos, reconozcámoslo, muchos colegas que, sin generar mentiras científicas, sin embargo se adaptaban a ellas y aceptaban coexistir con ellas. Y esto no se relacionaba sólo con el pasado. No pienso en una persona determinada, no pienso concretamente en alguien que ya no existe y no puede defenderse. Pienso que, para mí, personalmente, lo más sensato, lo más honrado, sería recordar mis propios pecados, y si hay entre nosotros alguien que no haya pecado…restaría sólo envidiarlo”.

El momento de esplendor de la psicología soviética se produjo en la década de los 20, apenas iniciada la etapa socialista. De esa época quedan los nombres de Vigotsky, Luria y Leontiev, principalmente. Luego la psicología fue decayendo a medida que el Estado avanzaba sobre las distintas actividades libres que iban quedando. “El «siglo de oro» de la psicología soviética fue muy corto. Duró sólo cinco o seis años. Y cuando intentamos entender qué es lo áureo en este siglo XX, veremos que faltó esto y aquello, y esto otro, lo de más allá no se consideró, y aquello no se alcanzó…Pero sí existió lo fundamental: existió una atmósfera creativa, había creencias, había ciencia, había algo que rápidamente era realizado y concretado, había trabajo real, más allá de las disputas. Y en el presente, sesenta años después, recordamos esa época. Evidentemente, ese tipo de momento no lo tuvimos. No se repitió esa situación en la biografía social de la psicología” (Citado en “Angustia por la utopía” de Mario Golder-Ateneo Vigotskiano de la Argentina-Buenos Aires 2002).

Puede decirse que un gobierno democrático se comporta como tal, cuando apoya sin interferir tanto a la economía como a la ciencia, actividades que requieren de libertad para desarrollar plenamente sus potencialidades. Por el contrario, un gobierno totalitario se comporta como tal cuando interfiere sin apoyar tanto a la economía como a la ciencia (además de otros atributos). Puede encontrarse un ejemplo en el caso de Enrico Fermi, quien tuvo el apoyo de un físico y político cuando formó el Grupo de Roma, integrado, entre otros, por Emilio Segré, Edoardo Amaldi, Oscar D`Agostino, Franco Rasetti, Bruno Pontecorvo, G.C. Trabacchi, Enrico Persico y Ettore Majorana. Respecto del apoyo estatal, Gerald Holton escribió: “Hubo que tomar la decisión concerniente a la dirección y la magnitud del esfuerzo, y hubo de ser llevada al más alto nivel de gobierno para obtener apoyo financiero y administrativo. Ésta es la principal significación del discurso de Orso Mario Corbino….sobre «Los nuevos objetivos de la física experimental». Corbino –senador del reino de Italia así como profesor de física experimental, y director del Instituto de Física de la Universidad de Roma, en el cual trabajaban Fermi y su grupo- explicó al público, a los hombres de ciencia y al Senado, que la investigación de la física en Italia había de cambiar de dirección a la investigación de la física nuclear” (De “La imaginación científica”-Fondo de Cultura Económica-México 1985).

Con el avance del fascismo, el grupo se desintegró.

Las cualidades del investigador científico

Si bien no existe un arquetipo del investigador científico, ya que el desarrollo de la ciencia se debe a los aportes de muchas personalidades diferentes, es posible encontrar ciertas cualidades básicas que son compartidas por la mayoría de ellas. En este caso consideraremos principalmente la opinión del pionero de los estudios de neurociencia, el médico español Santiago Ramón y Cajal. Sintetizando las enseñanzas de Cajal, Bernardo A. Houssay escribió: “Ramón y Cajal demostró con su ejemplo el poder mágico de la voluntad. Le atribuyó un papel principal para el adelanto humano e insistía en que esa facultad puede educarse. Dijo con razón, y lo prueba su propia vida, que toda obra grande es el resultado de una gran pasión puesta al servicio de una gran idea. No sólo los talentos excepcionales pueden hacer ciencia con provecho, sino también los talentos medianos que disciplinan la voluntad. La perseverancia es una de las más grandes cualidades y permite obtener resultados que parecen milagrosos” (De “La investigación científica”-Editorial Columba-Buenos Aires 1960).

Uno de los aspectos considerados por Cajal, asociados al proceso de la investigación científica, consiste en la favorable formación de una polarización neuronal, es decir, del agrupamiento de neuronas que están entrenadas para pensar sobre un tema específico y que se produce luego de, justamente, dedicarle bastante tiempo al pensamiento que abarca dicho tema. Al respecto escribió: “Ponderan con razón los tratadistas de lógica la virtud creadora de la atención; pero insisten poco en una variedad del atender que cabría llamar polarización cerebral o atención crónica, esto es, la orientación permanente, durante meses y aun años, de todas nuestras facultades hacia un objeto de estudio”.

“Cuando se reflexiona sobre la curiosa propiedad que el hombre posee de cambiar y perfeccionar su actividad mental con relación a un objeto o problema profundamente meditado, no puede menos que sospecharse que el cerebro, merced a su plasticidad, evoluciona anatómica y dinámicamente, adaptándose progresivamente al tema. Esta adecuada y específica organización adquirida por las células nerviosas produce a la larga lo que yo llamaría talento profesional o de adaptación, y tiene por motor la propia voluntad, es decir, la resolución enérgica de adecuar nuestro entendimiento a la naturaleza del asunto”.

“En cierto sentido no sería paradójico afirmar que el hombre que plantea un problema no es enteramente el mismo que lo resuelve, por donde tienen fácil y llana explicación esas exclamaciones de asombro en que prorrumpe todo investigador al considerar lo fácil de la solución tan laboriosamente buscada. ¡Cómo no se me ocurrió esto desde el principio!-exclamamos-¡Qué obcecación la mía al obstinarme en marchar por caminos que no conducen a parte alguna!”.

“Casi todos los que desconfían de sus propias fuerzas ignoran el maravilloso poder de la atención prolongada. Esta especie de polarización cerebral con relación a un cierto orden de percepciones afina el juicio, enriquece nuestra sensibilidad analítica, espolea la imaginación constructiva y, en fin, condensando toda la luz de la razón en las negruras del problema, permite descubrir en éste inesperadas y sutiles relaciones. A fuerza de horas de exposición, una placa fotográfica situada en el foco de un anteojo dirigido al firmamento llega a revelar astros tan lejanos, que el telescopio más potente es incapaz de mostrarlos; a fuerza de tiempo y atención, el intelecto llega a percibir un rayo de luz en las tinieblas del más abstruso problema”.

La adecuada utilización del tiempo es imprescindible para el investigador, por lo que Cajal agrega: “El secreto está en el método de trabajo, en aprovechar para la labor todo el tiempo hábil, en no entregarse al diario descanso sin haber consagrado dos o tres horas por lo menos a la tarea, en poner dique prudente a esa dispersión intelectual y a ese derroche de tiempo exigido por el trato social, en restañar, en fin, en lo posible, la cháchara ingeniosa del café o de la tertulia, despilfarradora de fuerzas nerviosas (cuando no causa disgusto) y que nos aleja, con pueriles vanidades y fútiles preocupaciones, de la tarea principal”.

“Si nuestras ocupaciones no nos permiten consagrar al tema más que dos horas, no abandonemos el trabajo a pretexto de que necesitaríamos cuatro a seis. Como dice juiciosamente Payot: «poco basta cada día si cada día logramos un poco»”.

“Toda obra grande es el fruto de la paciencia y de la perseverancia combinadas con una atención orientada tenazmente durante meses y aun años hacia un objeto particular. Así lo han confesado sabios ilustres al ser interrogados tocante al secreto de sus creaciones. Newton declaraba que sólo pensando siempre en la misma cosa había llegado a la soberana ley de la atracción universal; de Darwin refiere uno de sus hijos que llegó a tal concentración en el estudio de los hechos biológicos relacionados con el principio de la evolución, que se privó durante muchos años y de modo sistemático de toda lectura y meditación extrañas al blanco de sus pensamientos; en fin, Buffon no vacilaba en decir que «el genio no es sino la paciencia extremada». Suya es también esta respuesta a los que le preguntaban cómo había conquistado la gloria: «Pasando cuarenta años de mi vida inclinado sobre mi escritorio»”.

“Siendo, pues, cierto de toda certidumbre que las empresas científicas exigen, más que vigor intelectual, disciplina severa de la voluntad y perenne subordinación de todas las fuerzas mentales a un objeto de estudio, ¡cuán grande es el daño causado inconscientemente por los biógrafos de sabios ilustres el achacar las grandes conquistas científicas al genio antes que al trabajo y la paciencia!” (De “Los tónicos de la voluntad”-Editorial Espasa-Calpe SA-Madrid 1971).

Se comenta que en cierta ocasión, alguien queda de acuerdo con Albert Einstein para encontrarse a determinada hora y en cierto lugar. Pero tal persona no puede llegar a tiempo, por lo que, preocupado, le pide disculpas a Einstein por haberle hecho perder parte de su valioso tiempo, a lo que Einstein le contesta: “No se haga problema, para mí es lo mismo estar pensando en este lugar que en cualquier otra parte”.

Otro de los aspectos resaltados por Cajal es la “pasión por la gloria”, por lo que escribe al respecto: “La psicología del investigador se aparta un tanto de la del común de los intelectuales. Sin duda, le alientan las aspiraciones y le mueven los mismos resortes que a los demás hombres; pero en el sabio existen dos que obran con desusado vigor: el culto a la verdad y la pasión por la gloria. El predominio de estas dos pasiones explica la vida entera del investigador: y del contraste entre el ideal que éste se forma de la existencia y el que se forja el vulgo resultan esas luchas, desvíos e incomprensiones que en todo tiempo han marcado las relaciones del sabio con el ambiente social”.

“Sólo al genio le es dado oponerse a la corriente y modificar el medio moral; y bajo este aspecto es lícito afirmar que su misión no es la adaptación de sus ideas a las de la sociedad, sino la adaptación de la sociedad a sus ideas. Y como tenga razón (y la suele tener) y proceda con prudente energía y sin desmayos, tarde o temprano la Humanidad le sigue, le aplaude y le aureola la gloria. Confiado en este halagador tributo de veneración y de justicia, trabaja todo investigador, porque sabe que si los individuos son capaces de ingratitud, pocas veces lo son las colectividades, como alcancen plena conciencia de la realidad y utilidad de una idea”.

En forma similar a las ventajas que presenta, en la economía, la división o especialización del trabajo, en la actividad científica existe la especialización en alguna de las ramas de la ciencia e incluso en algún tema concreto. De ahí que el enciclopedismo no resulta recomendable para el investigador, aunque los intereses culturales de los grandes científicos abarquen la mayor parte de la ciencia. Cajal escribió: “Para un entendimiento superior que conociera todas las razones misteriosas que enlazan los fenómenos del Universo, en vez de ciencias, habría una sola Ciencia. Ante un ser semejante las fronteras que parecen separar nuestros conocimientos, el andamiaje formal de nuestras clasificaciones, el desmenuzamiento artificial de las cosas tan grato a nuestro intelecto, que sólo puede considerar la realidad sucesivamente y como por facetas, desaparecerían por completo. A sus ojos la Ciencia total parecería a modo de árbol gigantesco, cuyas ramas estuvieran representadas por las ciencias particulares, y el tronco por el principio o principios sobre que se fundan. El especialista trabaja como una larva, asentado sobre una hoja y forjándose la ilusión de que su pequeño mundo se mece aislado en el espacio; el científico general, dotado de sentido filosófico, entrevé el tallo común a muchas ramas. Pero sólo el gesto del saber a que antes aludíamos, gozaría de la dicha y del poder de contemplar el árbol entero, esto es, la Ciencia, múltiple e infinita en sus formas, una en sus principios”.

En cuanto al enciclopedismo, Cajal agrega: “Conviene, empero, no exagerar la regla precedente, cayendo en el escollo de la enciclopedia, adonde van a parar todos los entendimientos dispersivos, inquietos, indisciplinados, e incapaces de fijar mucho tiempo la atención en una sola idea. Las aficiones rotatorias, como las llamaba un médico-escritor originalísimo, pueden formar grandes literatos, conversadores deliciosos, oradores insignes, rara vez descubridores científicos”.

Respecto de las razones que motivan la investigación científica, Albert Einstein escribió: “¿Qué es lo que les ha conducido a dedicar sus vidas a la persecución de la ciencia? Difícil es responder a esta cuestión, y puede que jamás sea posible dar una respuesta categórica. Me inclino a aceptar con Schopenhauer que uno de los más fuertes motivos que conduce a las gentes a entregar sus vidas al arte o a la ciencia es la necesidad de huir de la vida cotidiana con su gris y fatal pesadez, y así desprenderse de las cadenas de los deseos temporales que se van suplantando en una sucesión interminable, en tanto la mente se fija sobre el horizonte del medio que nos rodea día tras día”.

“Pero a este motivo negativo debe añadirse otro positivo. La naturaleza humana ha intentado siempre formar por sí misma una simple y sinóptica imagen del mundo circundante. En consecuencia, ensaya la construcción de una imagen que proporcione cierta expresión tangible de lo que la mente humana ve en la naturaleza. Esto es lo que hacen, cada uno en su propia esfera, el poeta, el pintor y el filósofo especulativo. Dentro de este cuadro coloca el centro de gravedad de su propia alma, y en él quiere encontrar el reposo y equilibrio que no puede hallar dentro del estrecho círculo de sus agitadas reacciones personales frente a la vida cotidiana” (Del prólogo de “¿Adónde va la ciencia?”-Max Planck-Editorial Losada SA-Buenos Aires 1961).

Científicos introvertidos y extrovertidos

Entre los diversos tipos de personalidades encontramos aquellas con poca predisposición a comunicarse con los demás y a no exteriorizar sus emociones. Estos son los introvertidos, a quienes, ya sea por cuestiones genéticas o bien por influencia del medio social, les resulta difícil vincularse socialmente y les resulta más cómodo mantenerse aislados. Todo lo contrario es el caso de los extrovertidos.

Desde el punto de vista ético, no puede generalizarse acerca de la superioridad de una de estas personalidades extremas, ya que no existe, aparentemente, una relación directa entre la exteriorización de emociones y la moralidad de las acciones. En muchos casos, simplemente se trata de formas distintas de vincularse al medio social.

Como ejemplos de ambas posturas puede mencionarse a dos físicos teóricos; uno de ellos es Paul Adrien Maurice Dirac, el introvertido, y el otro, Richard Feynman, el extrovertido. Junto con Albert Einstein, se los considera integrantes de la elite de los tres o cuatro físicos más importantes del siglo XX. Así como Einstein es la figura principal en la formulación de la teoría de la relatividad, Dirac y Feynman lo son respecto de la mecánica cuántica. Con esto se advierte que no existe algo tal como “la personalidad típica” del científico, o del físico teórico. Emilio Segré escribió: “En nuestro estudio no se desprende ningún retrato de «el físico». Existe más bien una gran variedad de personajes, lo cual no sorprende si se considera la gran diversidad de contribuciones necesarias para el avance de la física” (“De los rayos X a los quarks”-Folios Ediciones SA-México 1983).

La personalidad introvertida de Dirac tiene mucho que ver con la influencia de un padre dominante en exceso. Charles Dirac se desempeñó como docente de francés en Bristol, atemorizando tanto a sus alumnos como a sus propios hijos. Juan Antonio Caballero Carretero escribió: “Charles Dirac nunca renunció a su herencia cultural ginebrina. Mantuvo la nacionalidad suiza, al igual que sus hijos, hasta 1919, año en que adquirieron la nacionalidad británica. Asimismo, que sus hijos hablaran con él en francés se convirtió en una imposición absoluta. Su fuerte carácter y el aislamiento que impuso a su familia, que apenas tenía relaciones sociales, convirtieron el domicilio de los Dirac en una especie de prisión, en las que las simples conversaciones estaban ausentes. Esto tuvo una profunda influencia en la vida de sus hijos. Paul Dirac lo expresó en 1962 del siguiente modo: «Durante mi niñez no tuve ningún tipo de vida social. Mi padre impuso que sólo podía dirigirme a él en francés. Pensaba que sería beneficioso para mi educación. Al descubrir que era incapaz de expresarme en francés, decidí que era mejor permanecer en silencio que hablar en inglés. De esta forma me convertí en una persona muy silenciosa». «Las cosas se desarrollaron desde el principio de tal forma que me convertí en una persona muy introvertida»”.

En cuanto a su etapa escolar, el citado autor agrega: “Prácticamente no hablaba con nadie ni participaba en ningún juego ni deporte. La ausencia de relaciones sociales le hizo centrarse en su propio mundo, en el que el estudio de la naturaleza y, en particular las matemáticas, se convirtieron en el centro de su vida”. “El joven pronto se convirtió en uno de los estudiantes más brillantes del colegio, completando estudios de matemáticas y química mucho más avanzados que los que le correspondían por su edad. Tanto su padre como sus propios profesores percibieron desde el primer momento que Paul poseía una mente especialmente brillante para las ciencias, así como una enorme capacidad de trabajo y concentración. Este hecho influyó en el riguroso régimen de trabajo que Charles Dirac impuso a su hijo durante estos años, lo cual trajo consigo aún un mayor aislamiento” (De “Dirac. El reflejo oscuro de la antimateria”-RBA Coleccionables SA-Buenos Aires 2015).

También su padre influyó en la carrera universitaria que habrían de seguir sus hijos. De ahí que primeramente se gradúa en Ingeniería Eléctrica para dedicarse posteriormente a las matemáticas y la física. “En 1918 Paul finalizó sus estudios secundarios con las máximas calificaciones, pero sin ninguna idea determinada de qué hacer en el futuro. A pesar de su especial capacidad para las matemáticas, siguió el ejemplo de su hermano mayor, quien, a pesar de su interés en estudiar medicina, se había visto obligado por imposición paterna a iniciar estudios de ingeniería en la Universidad de Bristol”.

“Paul Dirac, al contrario de otros prominentes físicos de la época, nunca cultivó las actividades sociales fuera de los estrictos límites de su labor académica”. “Su vida fue su obra científica y siempre mantuvo una privacidad extrema. Ejemplo de ello es su primera reacción de no aceptar el premio Nobel para evitar la publicidad asociada, y posteriormente, su decisión de aceptarlo tras comentarle Rutherford que la publicidad sería mucho mayor si lo rechazaba”.

“A pesar de la fama, sus hábitos no cambiaron y siguió mostrándose tan lejano e inaccesible como siempre, tanto para el público en general como para sus estudiantes y colegas. Aparte de la física y sus dos grandes aficiones –los viajes y las caminatas por la montaña-, Dirac mostró muy poco interés en otro tipo de actividades o ramas del conocimiento”. Por su parte, Abdus Salam escribe: “Para quienes no conocieron directamente a Dirac, quisiera citar cierto artículo de un periodista que escribió sobre él cuando se encontraba en la Universidad de Wisconsin. El artículo dice así: «Me habían hablado de un individuo que tienen esta primavera en la universidad. Un físico matemático o algo por el estilo, según lo llaman, un hombre que está desalojando de la primera página a sir Isaac Newton, a Einstein y a todos los otros. Se llama Dirac y es inglés. Por eso, la otra tarde fui a golpear a la puerta del despacho del doctor Dirac, situado en Stirling Hall, y una voz agradable me dice: ‘Pase usted’».

«Quiero declarar en seguida que esa oración ‘Pase usted’ fue una de las más largas que pronunció el doctor durante nuestra entrevista». «Comprobé que el doctor era un hombre alto, juvenil, y en un instante supe por el destello de sus ojos que yo iba a gustarle. En modo alguno parecía hombre ocupado. Cuando entrevisto a un hombre de ciencia norteamericano de su clase, el científico suele llevar un gigantesco portapapeles y mientras habla muestra notas de conferencias, pruebas de página, libros, reimpresiones, manuscritos, y todo cuanto pueda sacar de su cartera». «Dirac es diferente. Parece disponer de todo el tiempo del mundo y su trabajo más pesado consistía en mirar por la ventana». «-Profesor- le digo, observo que antepuestas a su apellido hay unas cuantas letras [P. A. M. Dirac]. ¿Significan algo en particular?. –No- dice el profesor».

«-Muy bien- digo-, quisiera usted revelarme el fondo de sus investigaciones? –No- dice.». «Continúo preguntando: -¿Va al cine? –Sí- dice Dirac». «¿Cuándo? –En 1920.»” (De “La unificación de las fuerzas fundamentales”-Editorial Gedisa SA-Barcelona 1991).

La sencillez de la vida del científico se debe principalmente a que dedica sus pensamientos prioritariamente a la ciencia siendo su vida cotidiana algo rutinaria en los demás aspectos. De ahí que alguna vez se haya caracterizado la vida del matemático Henri Poincaré como “uniforme, exenta de acontecimientos”.

Richard Feynman se dedicaba, de muy joven, a arreglar radiorreceptores de sus vecinos. Además del hábito y el interés por resolver todo problema matemático que se le planteara, tenía curiosidad por los aspectos prácticos que lo llevaron a indagar el funcionamiento de las cajas de seguridad y la manera de abrirlas. Para divertirse, abría las cajas de otros físicos, que trabajan en el proyecto Manhattan, para mostrarles que no guardaban los secretos atómicos encomendados como era debido. Feynman escribió: “No teníamos en Los Álamos espectáculos ni distracción ninguna, así que de alguna forma teníamos que divertirnos, por lo que uno de mis pasatiempos favoritos era el de trastear con la cerradura Mosler de mi archivador”. “Me dije a mí mismo: «Ahora yo podría escribir un libro sobre abre-cajas que iba a dejar chiquitos a todos, porque al empezar podría asegurar que había abierto cajas cuyos contenidos eran más grandes y más importantes que lo que cualquier cosa que un revienta-cajas pudiera haber abierto, salvo, claro está, para salvar una vida. Por mucho que se valoren las piedras preciosas o los lingotes de oro, yo les he ganado a todos: he abierto las cajas de seguridad que contienen los secretos de la bomba atómica….» (De “¿Está Ud. de broma, Sr. Feynman?”-Alianza Editorial SA-Madrid 1994).

Una vez, al realizar una maniobra desafortunada con su bicicleta, recibe la protesta del conductor de un camión, pero en italiano. De ahí que no pudo entender lo que le decía. Entonces vio la manera de divertirse protestando en circunstancias similares utilizando un pseudo-italiano sin significado alguno. Una vez le tocó llevar a su hermana a una reunión de escolares que asistían con sus padres, mientras que cada padre debía hablar a su turno al grupo de niñas. Cuando le toca el turno (iba en reemplazo de su padre que estaba de viaje) se dirige a las niñas en pseudo-italiano. Comenta al respecto: “Seguí así durante dos o tres estrofas, expresando todas las emociones que yo había oído en la emisora italiana, y las chiquillas que se me desternillan, que se echan a rodar por los suelos de risa, embriagadas de felicidad”. “Terminado el banquete, la jefa de las exploradoras y una maestra de escuela se acercaron a decirme que habían estado comentando mi poema. Una de ellas pensaba que era italiano, y la otra, latín. La maestra me pregunta: «Bueno, ¿quién de nosotras tiene razón?». Yo les dije: «Tendrán que preguntarles a las niñas. Ellas entendieron enseguida en qué lenguaje les hablaba»”.

El carácter de Feynman se evidenció también cuando aceptó dar clases de física a nivel universitario en una etapa de plena investigación. De ahí surgieron sus “Lecciones de Física de Feynman” (con R.B. Leighton y M. Sands-Fondo Educativo Interamericano SA-Panamá 1972), que fueron grabadas y editadas en tres tomos, siendo uno de los mejores textos existentes dado que aparecen sus comentarios tales como surgieron durante las clases.

Se advierte también una variedad de personalidades entre los fundadores de la mecánica y de la astronomía, tales los casos de Nicolás Copérnico, el “canónigo tímido”que mantiene sin editar, durante varios decenios, su libro básico, por temor a las burlas que pudiera despertar. Galileo Galilei es el típico italiano discutidor que confronta sus ideas con aristotélicos y sacerdotes. Johannes Kepler es el extrovertido que cuenta en detalles los defectos de su madre como los errores que comete al calcular las órbitas planetarias. Tycho Brahe, es un astrónomo experimental frívolo y excéntrico, de la nobleza, y, finalmente, el introvertido Isaac Newton, que espera que muera Robert Hooke para publicar algunos de sus trabajos para evitar así tener que discutir con dicho rival científico. Incluso sus “Principios Matemáticos de la Filosofía Natural” son publicados ante la persistente presión que recibe de Edmund Halley.

Einstein y sus rivales matemáticos (Poincaré y Hilbert)

Entre los matemáticos se distinguen aquellos considerados como “el mejor del siglo”, o “el mejor matemático del mundo”, pudiendo mencionarse la secuencia Fermat, Gauss, Riemann, Poincaré, Hilbert, von Neumann,…Para destacarse de esa manera, se espera que hayan hecho aportes importantes en más de una de las ramas de la matemática. En el caso del grupo mencionado, se advierte, además, que todos ellos establecieron aportes a la física teórica, ya que se interesaron por las matemáticas aplicadas y no solamente por la puramente abstracta.

El físico Albert Einstein, realizador de la relatividad especial y de la relatividad general, además de otros importantes aportes a la física, tuvo como competidores a los mejores matemáticos del momento, tal el caso de Henri Poincaré en la realización de la relatividad especial, y a David Hilbert en el caso de la relatividad general. Poincaré no participa en esta última teoría por cuanto fallece en 1912 a los 58 años de edad.

Algunos historiadores denominan al Principio de Relatividad, como “principio de Poincaré” o “principio de Poincaré-Einstein”, si bien no se le puede restar ningún mérito a Einstein por el hecho de tener un competidor de tan alto nivel. Louis de Broglie escribió al respecto: “En 1904, en víspera de los trabajos decisivos de Albert Einstein sobre este tópico, Henri Poincaré poseía todos los elementos de la teoría de la relatividad. Había profundizado todas las dificultades de la electrodinámica de los cuerpos en movimiento y conocía los artificios introducidos sucesivamente con el nombre de tiempo local de Lorentz y de contracción de Fitzgerald para tener en cuenta la invariancia de las ecuaciones del electromagnetismo y de los resultados de la experiencia de Michelson”.

“Veía claramente que estas hipótesis fragmentarias introducidas arbitrariamente una después de otra, deberían ceder su lugar a una teoría general, de las que ellas no serían más que consecuencias particulares. La dinámica del electrón con masa variable con la velocidad, ya estudiada por Lorentz, le era bien conocida: sabiendo que ella entraña para los cuerpos materiales la existencia de un límite superior de la velocidad igual a la velocidad de la luz en el vacío, percibió en seguida las consecuencias cuando escribía: «Se podría estar tentado de razonar como sigue: un observador puede alcanzar una velocidad de 200.000 kilómetros por segundo; un cuerpo en su movimiento relativo respecto del observador puede alcanzar la misma velocidad; entonces, su velocidad sería de 400.000 kilómetros por segundo, lo que sería imposible, ya que esta es una cifra superior a la velocidad de la luz. Esto no es sino una apariencia que se desvanece cuando se tiene en cuenta la forma en que Lorentz valúa los tiempos locales»"

“Este texto muestra que Poincaré conocía antes de Einstein las fórmulas de composición relativista de velocidades y, además, en una notable memoria escrita antes de los trabajos de Einstein y publicada en los «Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo», donde estudió profundamente la dinámica del electrón, dio las fórmulas de la cinemática relativista”.

“Faltó, pues, poco para que fuese Henri Poincaré y no Einstein quien, el primero, desarrollara la teoría de la relatividad en toda su generalidad, procurando así a la ciencia francesa la gloria de este descubrimiento. En efecto, escribió en «Ciencia y Método» resumiendo toda su experiencia del problema: «Sea lo que fuere, es imposible escapar a esta impresión de que el principio de relatividad es una ley general de la naturaleza, que jamás se podrá, por ningún medio imaginable, poner en evidencia más que velocidades relativas, y por esto entiendo no sólo las velocidades de los cuerpos con relación al éter, sino las velocidades de los cuerpos, los unos con respecto a los otros. Muchas experiencias distintas han dado resultados concordantes para que no se esté tentado de atribuir a este principio de relatividad un valor comparable al del principio de equivalencia por ejemplo. Conviene en todo caso ver a qué consecuencias nos conduciría esta manera de ver y en seguida someter esas consecuencias al control de la experiencia». Es imposible estar más cerca del pensamiento de Einstein”.

“Sin embargo, Poincaré no dio el paso decisivo; dejó a Einstein la gloria de percibir todas las consecuencias del principio de relatividad y, en particular, de precisar por una crítica profunda de las medidas de longitud y de duración el verdadero carácter físico de la unión que el principio de relatividad establece entre el espacio y el tiempo. ¿Por qué no llegó Poincaré hasta el final de su pensamiento? Sin duda la causa está en el rango un tanto hipercrítico de su espíritu, debido quizás a su formación de matemático puro. Como lo recordamos continuamente, adoptaba una actitud un poco escéptica frente a las teorías físicas, estimando que en general existe una infinidad de puntos de vista diferentes, de imágenes variadas, que son lógicamente equivalentes y entre las cuales el científico elige sólo por razones de comodidad. Este nominalismo parece a veces hacerle desconocer el hecho de que, entre las teorías lógicamente posibles, hay sin embargo unas que están más cerca de la realidad física o, por lo menos, mejor adaptadas a la intuición del físico y por ello más aptas para secundar sus esfuerzos”.

“Es por eso que el joven Einstein, que entonces tenía solamente veinticinco años y cuya preparación matemática era rudimentaria en comparación con la del profundo y genial sabio francés, llegó, sin embargo, antes que él a la visión sintética que, utilizando y justificando todas las tentativas de sus predecesores, barrió de un solo golpe con todas las dificultades. ¡Golpe maestro de un espíritu vigoroso guiado por una intuición profunda de las realidades físicas!”.

“No obstante, el deslumbrador éxito de Einstein no debe hacernos olvidar cuán profundamente había sido analizado el problema con anterioridad por el espíritu luminoso de Poincaré y cuántas contribuciones esenciales para su futura solución había éste aportado. Sin Lorentz y sin Poincaré, Einstein no habría podido llegar al final” (De “Sabios y descubrimientos”-Espasa-Calpe Argentina SA-Buenos Aires 1952).

Unos años más adelante, Einstein busca una teoría para la descripción de los fenómenos gravitacionales teniendo en cuenta que todo campo gravitacional impone una misma aceleración a las diversas masas que en él se encuentran. También en este caso son varios los físicos y matemáticos que abordan el problema, siendo uno de ellos el matemático más destacado del momento: David Hilbert. De la misma manera en que los filósofos idealistas creen que es posible acceder a las verdades profundas de la realidad a partir del pensamiento, algunos matemáticos creen que a partir del pensamiento matemático, casi exclusivamente, es posible encontrar las leyes básicas del mundo físico. José Manuel Sánchez Ron escribió al respecto: “La teoría de Hilbert, que pretendía describir toda la realidad física (electromagnetismo, teoría del electrón, gravitación), no hacía referencia alguna a la física. Era el producto de una filosofía (idealista) matemática que, aparte de Hilbert, tenía como principales representantes a Minkowski y a Weyl, y según la cual el puro razonar matemático era suficiente para descubrir todas las leyes físicas de la naturaleza. Como es bien sabido, en aquella época esta filosofía era ajena a Einstein quien, en mayo de 1916, escribía a Ehrenfest: «No me agrada la representación de Hilbert. Está indebidamente especializada en lo concerniente a la ʻmateriaʼ, indebidamente complicada, no es honesta (≡ gaussiana) en su propósito, y refleja la pretensión de un superhombre mediante un camuflage de técnicas»”.

“De nuevo volvía al mismo tema unos meses más tarde cuando en una carta a Weyl afirmaba: «La suposición hilbertiana sobre la materia me parece infantil, en el sentido de niños que no conocen malicia en el mundo exterior. En vano busco yo una clave física en él [el mundo exterior], que permita construir la función hamiltoniana a partir de Φ, sin derivación. De cualquier manera, no se puede estar de acuerdo con que las firmes consideraciones que se derivan del postulado de relatividad se asocien con tales hipótesis infundadas acerca de la estructura de los electrones en su relación con la materia. Estoy dispuesto a admitir que la búsqueda de una hipótesis adecuada, o función hamiltoniana para la construcción de los electrones, comprende una de las tareas más inmediatas de la teoría. Pero el ʻmétodo axiomáticoʼ poco puede ayudar en esto»” (De “El origen y desarrollo de la relatividad”-Alianza Editorial SA-Madrid 1985).

A pesar de partir desde posturas muy distintas, ambos llegan a un mismo resultado. Sánchez Ron agrega: “En resumen, podemos decir que las ecuaciones del campo gravitacional (que tal vez sería justo llamar de Hilbert-Einstein, o de Einstein-Hilbert) fueron el fruto, prácticamente simultáneo, de dos planteamientos independientes y bastante diferentes sobre la realidad física”.

Unificación conceptual de la física

En nuestra época, la física teórica tiene como principal meta la obtención de una teoría cuántica de la gravedad. Si pudiese lograrse tal objetivo, todas las fuerzas básicas estudiadas por la física quedarían reunidas en un marco teórico general. Por el momento, varias son las teorías de gran unificación que se han propuesto, pero sin llegar aún al resultado esperado.

Se puede seguir el desarrollo de la física teórica a partir de las diversas ecuaciones matemáticas que sintetizan a grupos numerosos de fenómenos naturales. Puede decirse que los vínculos matemáticos entre magnitudes físicas constituyen propiedades objetivas de la realidad, aun cuando siempre sean aproximaciones. Heinrich Hertz escribió respecto de las ecuaciones de Maxwell: “Uno no puede evitar la sensación de que esas fórmulas matemáticas tienen una existencia independiente e inteligencia propia, de que son más sabias aún que sus descubridores, de que podemos obtener de ellas más de lo que en ellas se puso” (Citado en “Fórmulas elegantes” de G. Farmelo’-Tusquets Editores SA-Barcelona 2004).

Detrás de todo avance científico existe también un avance en la comprensión del mundo que nos rodea. De ahí que tengamos la posibilidad de poder disponer de una visión unificada y conceptual de la física teórica, aun cuando no dispongamos de la teoría concreta de gran unificación.

Ello se debe a que los nuevos intentos de unificación parten de algunos principios básicos que, se supone, seguirán permaneciendo en la base de la física; de ahí que la visión conceptual pueda vislumbrarse a pesar de que no dispongamos actualmente de tal teoría. Jorge Wagensberg titula un capítulo de su libro: “El fundamento trivial de buena parte de la física conocida y de buena parte de la física por conocer”. Tal libro se titula “Las raíces triviales de lo fundamental” (Tusquets Editores SA–Buenos Aires 2010).

Wagensberg comienza el capítulo relatando la primera clase que recibe como estudiante de física en la Universidad de Barcelona. Comenta que su profesor, Juan Bautista Sancho Guimerá, llega bastante tarde a la clase, y que sólo escribe una fórmula en la pizarra y que luego se retira. A pesar de los posibles fallos reglamentarios que puedan reprocharse al docente, consigue destacar la idea principal de su clase, permitiendo que su contenido perdure por mucho tiempo en la mente de sus alumnos. Tal fórmula es la siguiente:

δS = 0

Esta expresión matemática indica que la variación de S (acción = energía x tiempo) se anula cuando se la evalúa, por ejemplo, cuando se arroja al aire un objeto. De todas las trayectorias posibles, el objeto volador "elige" la trayectoria en la cual la acción S resulta estacionaria, es decir, matemáticamente indica un máximo o un mínimo de la acción, aunque en la mayoría de los casos implique un mínimo, por lo que a este principio se lo conoce como "principio de mínima acción" establecido por William R. Hamilton. Richard Feynman escribió al respecto: “Realicemos pues el cálculo de la trayectoria de un objeto. Esta es la forma en que lo haremos. La idea fundamental es que imaginamos que hay una trayectoria verdadera y que cualquier otra curva que dibujemos es una trayectoria falsa, de manera que si calculamos la acción para la trayectoria falsa obtendremos un valor que es mayor que si calculamos la acción para la trayectoria verdadera”.

“Problema: hallar la trayectoria verdadera ¿Dónde está? Una forma es, por supuesto, calcular la acción para millones de trayectorias y ver cuál es la más baja. Cuando encuentren la más baja, ésa es la trayectoria verdadera” (De “Lecciones de Física de Feynman” de R. Feynman-R.B. Leighton y M.Sands-Fondo Educativo Interamericano SA 1972)

En lugar de calcular la acción de cada una de las trayectorias posibles, se las evalúa mediante el “cálculo de variaciones”. Primeramente se postula la existencia de una trayectoria para la cual la integral de acción sea mínima:

S = ∫ L dt

L = T - U

En donde S es la acción evaluada entre los instantes t1 y t2, L es la función de Lagrange, T es la energía cinética y U la energía potencial.

Como antes se dijo, se calcula la variación δS y luego se la iguala a cero. El término igualado a cero reproduce la ley del movimiento de Newton (F = m a). Ello significa que las leyes de la física son aquellas que permiten la validez del principio de mínima acción (o acción estacionaria) de Hamilton.

De la misma manera en que aparece la ley de Newton del movimiento para el caso indicado, aparecerá, en general, la ecuación de Euler-Lagrange. Luego, de la ecuación de Euler-Lagrange podrán deducirse todas las ecuaciones importantes de la física. Jorge Wagensberg escribió: “Los cambios que un sistema puede experimentar –en la realidad de este mundo- son los cambios que no cambian la acción”.

“Nótese que el principio de la acción estacionaria va más allá de la mecánica clásica. De hecho, se aplica a toda la física teórica. De él se deducen las ecuaciones fundamentales de la óptica geométrica, la dinámica de fluidos, el electromagnetismo, la mecánica relativista, la mecánica cuántica, la mecánica cuántica relativista, la gravitación (teoría general de la relatividad), la teoría clásica de campos, la teoría cuántico relativista de campos, la teoría de supercuerdas….Dicho de otro modo: Prácticamente, cualquier ley fundamental de la física se puede deducir de un principio de acción estacionaria”.

Si todo lo que queda por unificar responde al principio de acción estacionaria, una vez lograda una teoría cuántica de la gravedad, seguramente no alterará los principios de la física ni tampoco la visión que la física nos brinda respecto de la realidad. Aunque nunca se sabe lo que ha de deparar el futuro de la física.

Hacia la gravedad cuántica

En épocas pasadas, el individuo común participaba, a través de relatos y noticias, de los descubrimientos que los diversos exploradores realizaban en distintas partes del globo terráqueo. En la actualidad, agotadas las posibilidades de descubrimientos similares, aparece la posibilidad de compartir los hallazgos que los científicos establecen en sus intentos por comprender tanto lo muy grande como lo muy pequeño. Tanto la indagación del universo lejano como la de los diminutos átomos, nos reserva sorpresas inesperadas ya que vislumbra la existencia de mundos distintos a los que nuestra imaginación nos hubiese podido llevar. Richard P. Feynman escribió respecto de la investigación de los físicos: “Tal vez ustedes no sólo hayan llegado a la valoración de este aspecto de la cultura; quizá quieran participar también en la aventura más grandiosa que jamás haya emprendido la mente humana” (De “Las lecciones de física de Feynman” de R. P. Feynman, R. B. Leighton y M. Sands-Fondo Educativo Interamericano SA-EEUU 1971).

En nuestros días, “la aventura más grandiosa que jamás haya emprendido la mente humana” consiste en lograr una teoría de la gravedad cuántica, que ha de ser la que permita unificar, en un reducido conjunto de ecuaciones matemáticas, las cuatro fuerzas naturales que permiten establecer toda la estructura del universo conocido. Estas fuerzas naturales son: la gravedad, responsable del vínculo entre planetas, estrellas, galaxias y todo lo concerniente a las grandes escalas de observación: el electromagnetismo, responsable de la estructura de átomos y moléculas; las fuerzas nucleares fuerte y débil, responsable de la cohesión entre partículas del núcleo atómico y de la cohesión interna de algunas de esas partículas, respectivamente.

El mundo de lo muy grande está descrito por la relatividad generalizada, mientras que el mundo de lo muy pequeño lo está por la mecánica cuántica (modelo Standard). De ahí que surjan intentos por realizar una teoría de la gravedad cuántica que permita encontrar un fundamento adicional para la relatividad generalizada y así disponer de un marco teórico único para todas las fuerzas del universo.

El mayor inconveniente que se presenta radica en que, por el momento, ambas teorías resultan incompatibles, ya que los atributos característicos de cada una de ellas son inexistentes en la otra. Así, en el mundo de lo muy pequeño, los diversos fenómenos se caracterizan por la intervención de cantidades de acción (Acción = Energía x Tiempo) que sean múltiplos de la constante de acción de Planck. Tal discontinuidad no aparece en las ecuaciones de la relatividad generalizada.

En el ámbito de lo muy grande, por otra parte, los ordenamientos espaciales y temporales dependen esencialmente de la materia existente, es decir, no existe un ordenamiento espacial y temporal independiente de la materia existente. Albert Einstein alguna vez expresó: “Antes pensábamos que si sacáramos todas las cosas del universo, nos quedaría el espacio y el tiempo; ahora pensamos que no nos quedaría nada”. Sin embargo, las ecuaciones de la mecánica cuántica utilizan las magnitudes espacio y tiempo como si existiesen en forma independiente de la materia.

En concepto newtoniano de “acción distancia”, considerado para interpretar la ley de gravitación universal, fue reemplazado por el concepto de “campo de fuerzas”. Así, se considera que una partícula crea a su alrededor un campo de fuerzas y luego este campo actúa sobre otra partícula distante. En el caso gravitacional ocurre algo similar: una masa gravitacional (como el Sol) crea un campo de fuerzas que modifica el espacio-tiempo circundante haciendo que los planetas se muevan a su alrededor. John Archibald Wheeler escribió: “El espacio-tiempo controla la masa, diciéndole cómo debe moverse”. “La masa controla al espacio-tiempo, diciéndole cómo debe curvarse” (De “Un viaje por la gravedad y el espacio-tiempo”-Alianza Editorial SA-Madrid 1994).

Como era de esperar, existen dos grupos de físicos, más o menos definidos, que abordan el problema de distinta forma: unos confían en la validez universal de la mecánica cuántica, incluso despreciando la inexistencia de espacio y tiempo independientes de la materia, y otros que, confiando en los conceptos introducidos por la relatividad generalizada, sostienen que deben postularse ciertos “átomos de espacio-tiempo” en el mundo de lo muy pequeño, en consonancia con las discontinuidades de la cantidad de acción interviniente.

Una teoría representativa de la primera postura, es aquella que se fundamenta en las supercuerdas; una teoría representativa de la segunda postura es la denominada “gravedad cuántica de bucles”. En la forma descrita, parecería que las del primer tipo tienen pocas posibilidades de resultar exitosas por cuanto desconocen las consecuencias de la relatividad generalizada.

Estas posturas han sido descritas por Pedro Naranjo Pérez: “En este libro nos centraremos en una teoría particular, conocida como gravedad cuántica de bucles. El interés de esta teoría es doble. Por un lado, es minimalista, en el sentido de que evita la introducción de ideas especulativas (al contrario que, por ejemplo, la teoría de supercuerdas, que requiere dimensiones espaciales extra, entre otras cosas); la gravedad cuántica de bucles sólo tiene las tres dimensiones espaciales familiares y ningún elemento adicional”.

“Por otro lado, respeta el legado conceptual de la relatividad general, a saber, que el espacio-tiempo no es ninguna entidad absoluta, estática, sino dinámica, expuesta a la danza cósmica con la materia (esta propiedad se desecha en las supercuerdas, donde se vuelve a la concepción del espacio-tiempo anterior a la relatividad general)”.

“La imagen que la gravedad cuántica de bucles ofrece de las escalas más fundamentales del universo tiene un cierto carácter pintoresco. El espacio, ese concepto enraizado en nuestra mente, se vuelve discreto, baila al son de la materia, cual granos de arena arrojados al aire y mecidos por el viento. La diferencia crucial es que entre dos granos de arena hay algo: espacio (vacío o no). Entre dos granos, «átomos», de espacio-tiempo no hay nada. Ni siquiera vacío. Nada de nada. Estos átomos de espacio-tiempo son las unidades elementales de la gravedad cuántica de bucles” (De “La gravedad cuántica”-RBA Coleccionables SA-Navarra 2017).

En cuanto al escenario de fondo de ambos tipos de teorías, el citado autor escribió: “Podemos pensar en la teoría de supercuerdas como un gran teatro: el escenario es el espacio-tiempo; los actores, los fenómenos naturales (partículas, fuerzas…). Por muchas filigranas que el guionista pretenda que tenga la obra, el escenario no va a cambiar. Seguirá siendo liso. Incluso, si queremos llamar la atención del público, podemos pensar en un escenario con repechos o baches. Nada de lo que hagan los actores en esta obra cósmica cambiará la forma del escenario. Habrá los mismos repechos y baches antes y después de la obra. El mayor legado de Einstein, de su relatividad general, simplemente se borra de un plumazo”.

“En nuestro símil teatral, la obra del relativista muestra un aspecto esencialmente distinto; el público asiste con estupor a una representación donde únicamente hay actores. El escenario de las supercuerdas (liso o con repechos) se desvanece y se convierte en uno de los actores”.

Si reviviera alguno de los grandes pensadores del pasado y nos preguntara acerca de la visión que disponemos de la estructura básica de todo lo existente, podríamos decirle que el universo consiste en un grupo de “actores” (partículas, masa-energía) que desarrolla distintas comedias sin que sea necesaria la existencia de un teatro especial que los contenga, mientras que tales comedias sólo estarán limitadas por ciertas normas que deben respectarse siempre y que nunca deberán contradecirse, como es el caso de la ecuación de Euler-Lagrange, que tiene vigencia tanto en el ámbito de lo muy pequeño como en el ámbito de lo muy grande.

Al no existir un tiempo independiente de lo que acontece en el universo, los físicos que sustentan la teoría de bucles, aducen que no tiene sentido hablar del “tiempo cero”, como origen del universo, postulando un universo oscilante con periodos de expansión y contracción. Resulta igual de ilógico un universo creado a partir de la nada como un universo sin principio ni fin. Naranjo Pérez escribió: “El famoso Big Bang, la singularidad o punto inicial que la gran mayoría de físicos toma como el origen de todo, desaparece en la gravedad cuántica de bucles. En su lugar, se predice un «rebote» al considerar la actual expansión del universo hacia atrás en el tiempo. Esta situación se puede entender como la existencia de un universo «oscilante», que sufre fases de expansión y contracción sucesivas”.

Los físicos más representativos de esta teoría son: Amitabha Sen, Abhay Ashtekar, Ted Jacobson, Lee Smolin y Carlo Rovelli. La totalidad de los artículos de investigación, en física teórica, pueden consultarse en la siguiente página web: arxiv.org

Acerca del campo de Higgs

La importancia que la teoría de Higgs adquiere en física está relacionada, principalmente, a que permite describir la unificación entre las fuerza electromagnética y la nuclear débil, denominada fuerza electrodébil. Las fuerzas de la naturaleza son descriptas mediante el intercambio de partículas mediadoras (bosones) que son emitidas por partículas emisoras y receptoras que establecen la interacción (fermiones). Los fermiones responden a la estadística de Fermi-Dirac y al principio de exclusión de Pauli. Por otra parte, la denominación “bosón” se asocia a las partículas que responden a la estadística de Bose-Einstein, siendo S. N. Bose un físico hindú. Tienen un espín entero y no cumplen con el principio de exclusión. Según la teoría cuántica de campos, todo campo está constituido por partículas; de ahí que se hable tanto del “campo de Higgs” como de la “partícula de Higgs”.

Mientras que las fuerzas de largo alcance, como el electromagnetismo, son establecidas mediante el intercambio de partículas sin masa, como es el caso del fotón, las fuerzas de corto alcance, como la fuerza nuclear débil, se establecen mediante el intercambio de partículas con masa no nula. Por esta razón, parecía poco razonable establecer la unificación de ambos tipos de fuerzas. Sin embargo, algunos físicos pensaron en la posibilidad de que, a muy altas temperaturas, similares a las existentes en los primeros instantes del universo, existiría solamente una fuerza. Luego, al irse expandiendo y enfriando, comenzarían a actuar las fuerzas que hoy conocemos y que son esencialmente cuatro: electromagnética, gravitacional, nuclear débil y nuclear fuerte.

Se pensaba que, estando el universo primitivo estructurado por una sola fuerza, las ecuaciones que lo regían habrían de permitir una gran cantidad de posibilidades para su posterior desarrollo, pero sólo una de ellas habría de materializarse en el universo que actualmente conocemos. Esto dio lugar al concepto de “ruptura espontánea de la simetría”. Steve Weinberg escribió: “En tales casos decimos que la simetría está rota, aunque un término mejor sería «oculta», porque la simetría permanece en las ecuaciones y estas ecuaciones gobiernan las propiedades de las partículas. Llamamos a este fenómeno una ruptura espontánea de simetría, porque nada rompe la simetría en las ecuaciones de la teoría; la ruptura de simetría aparece espontáneamente en las diversas soluciones de estas ecuaciones” (De “El sueño de una teoría final”-Critica SL-Barcelona 1994).

Por lo general se utilizan analogías para graficar lo que le sucedió al universo primitivo. Se supone que se trataba de una situación inestable, como es el caso de un lápiz apoyado verticalmente sobre su punta. Potencialmente puede caer hacia cualquier lado, por lo que se trata de una situación simétrica. Pero, una vez que lo soltamos, cae en una determinada posición; se ha roto la simetría previa y ahora tenemos una posición concreta.

En el caso de la unificación electrodébil, se suponía que al existir inicialmente una sola fuerza, las partículas carecerían de masa. Cuando comienza a enfriarse el universo primitivo y aparecen las fuerzas diferenciadas, algunas de esas partículas adquieren masa debido a su interacción con el campo de Higgs, permitiendo que la fuerza electrodébil tenga tanto bosones sin masa, como es el caso del fotón, y también bosones masivos, como el W-, el W+ y el Z. Timothy Ferris escribió: “En los años sesenta, Steven Weinberg, junto con Sheldon L. Glashow y Abdus Salam, encontró una simetría que relaciona el fotón sin masa, portador de la fuerza electromagnética, con los bosones masivos involucrados en la fuerza nuclear débil, que es la mediadora en la desintegración radiactiva. Los bosones masivos son el W- con carga negativa, el W+ con carga positiva y el Zo neutro. El fotón no se parece en absoluto a estas partículas. La razón, comprendió Weinberg, es que la simetría que los relaciona se ha roto. Como Weinberg dijo más tarde: «Estas partículas guardan un parentesco, están íntimamente relacionadas por un principio de simetría que dice que realmente son todas la misma cosa y que la simetría está rota. La simetría esta allí en las ecuaciones subyacentes a la teoría, pero no está presente en las soluciones de las ecuaciones. No está presente en las propias partículas. Esta es la razón de que los W y el Z sean mucho más pesados que el fotón»”.

“Para resumir, la física de partículas puede considerarse como el estudio de las simetrías, tanto las realizadas como las rotas. Las simetrías rotas son características del presente, y las intactas pueden haber estado manifiestas cuando el universo era joven. Las partículas pueden verse así como evidencia de sucesos de ruptura de simetría que tuvieron lugar en el big bang. Como dice Weinberg. «La importancia de que las simetrías estén rotas reside en que esto es lo que hace el mundo de la forma que es. La razón de que los electrones sean diferentes de los quarks, y que el up sea diferente del down, y que la tiza sea diferente del queso, todo tiene que ver con la ruptura de simetrías subyacentes a las ecuaciones que todavía no conocemos, ecuaciones que gobiernan todo lo que sucede en el universo. La tarea del físico consiste en ver a través de las apariencias hasta llegar a la realidad simétrica y muy simple subyacente»” (De “Informe sobre el universo”-Critica SL-Barcelona 1998).

Debido al importante papel que tiene el campo de Higgs, y la partícula que lo constituye, en la etapa primitiva del universo, y al ser la causa por la cual aparece la masa, característica esencial de la materia y de todo lo existente, alguien tuvo la idea de denominarla como la partícula de Dios, tal como se titula un libro de divulgación escrito por el físico Leon Lederman (“La partícula divina”«The God Particle»-Critica SL-Barcelona 1996).

Algunos aspectos históricos de su introducción en la física son relatados por Sheldom L. Glasgow, quien escribió: “Jeffrey Goldstone había demostrado que la rotura espontánea de la simetría, en el contexto de la teoría cuántica de campos, conduce a la existencia de partículas sin masa denominadas (por todos menos por Jeffrey) bosones de Goldstone. No se habían visto nunca y es muy probable que no existan. La ruptura espontánea de la simetría parecía únicamente una insignificante patología de la teoría, sin nada que ver en absoluto con el mundo observable. En 1964, el físico escocés Peter Higgs demostró, junto con otros, que en una teoría gauge los presuntos bosones de Goldstone resultan devorados por partículas gauge sin masa, que adquieren masa en este proceso. Higgs creyó que se trataba de una propiedad más de la teoría, una propiedad tan curiosa como inútil”.

“Pero Steve Weinberg y Abdus Salam, que estaba en Trieste, comprendieron por caminos separados que el fenómeno de Higgs era precisamente lo que faltaba para construir una teoría electrodébil con sentido común. El proceso de Higgs podía aprovecharse para dar masa a los mediadores de las interacciones débiles. Cuando mi viejo modelo se complementó con un sistema de mesones sin espín y sometidos a la ruptura espontánea de simetría, todo funcionó de maravilla. El mecanismo de Higgs no sólo generaba la masa de las partículas W y Z, sino que era además el agente por el que los quarks y los leptones podían adquirir su masa. El mecanismo de Higgs, por lo visto, era la clave para comprender el origen de la masa de todas las partículas elementales. Las leyes de la física podían ser del todo simétricas, a pesar de la asimetría y complejidad de los fenómenos que reflejaban una rotura espontánea de simetría comparable a la aparición espontánea de magnetismo en un trozo de hierro”.

“Las fuerzas débil y electromagnética parecen muy distintas sólo porque da la casualidad de que vivimos en una etapa tardía de la evolución del universo, en la que éste se ha enfriado y se ha vuelto cristalino y asimétrico. Hace muchísimo tiempo, cuando aún estaba caliente, ardía con todo su esplendor y no admitía la existencia de los mortales, manifestaba una simetría de primerísimo orden”.

“El perfeccionamiento de mi teoría electrodébil por Weinberg-Salam contenía más novedades interesantes. El mecanismo de Higgs es tan dócil que conduce a una teoría coherente de las interacciones débiles, libre de la epidemia de los infinitos. En otras palabras: la teoría gauge con ruptura espontánea de simetría es renormalizable. Steve y Abdus no lo sabían, pero lo sospechaban y así lo dijeron en sus publicaciones. Cuando, tiempo después, un joven doctorando holandés, Gerard't Hooft, confirmó la hipótesis, el mundo empezó a tomarse en serio la teoría electrodébil”.

“El mecanismo de Higgs es la forma más sencilla que se conoce de generar rotura espontánea de simetría y, en consecuencia, de producir una teoría renormalizable de las interacciones débiles y electromagnéticas. Puesto que yo ya conocía a Goldstone y a Higgs cuando hicieron estos importantes descubrimientos y, más aún, puesto que yo había sido uno de los primeros abanderados de la teoría gauge unificada de las fuerzas débil y electromagnética, me quedé de una pieza al comprobar mi estupidez por no haber sabido sumar dos y dos en 1964. Al igual que todas las grandes ideas científicas, el trabajo teórico de Weinberg-Salam es transparente como la luz del día cuando se contempla retrospectivamente. Por otro lado, no estoy seguro de que el mecanismo de Higgs sea una opción de la naturaleza. A mí se me antoja una construcción forzada y de mal gusto que se ha impuesto a una teoría por lo demás elegante. Sus únicas virtudes son que funciona y que nadie ha propuesto una alternativa convincente; hasta ahora” (De “Interacciones”-Tusquets Editores SA-Barcelona 1994).

Por su parte, Gerard't Hooft escribió: “Fueron el belga Françoise Englert, el americano Robert Brout y el escocés Peter Higgs los que descubrieron que la superconductividad podría ser importante para las partículas elementales. Propusieron un modelo de partículas elementales en el cual partículas eléctricamente cargadas, sin espín, sufrían una condensación de Bose. Esta vez, sin embargo, la condensación no tenía lugar en el interior de la materia sino en el vacío. Las fuerzas entre las partículas tenían que ser elegidas de tal manera que se ahorrara más energía llenando el vacío de estas partículas que dejándolo vacío. Estas partículas no son directamente observables, pero podríamos sentir este estado, en cuyo espacio y tiempo están moviéndose las partículas de Higgs (como se las conoce ahora) con la mínima energía posible, como si el espacio tiempo estuviera completamente vacío” (De “Partículas elementales”-Critica SL-Barcelona 2001). Es oportuno mencionar que en el citado libro de Gerard't Hooft se habla del “mecanismo de Higgs-Kibble” debido a los aportes posteriores de Thomas Kibble.

El reciente descubrimiento experimental (Jun/2012) de la partícula de Higgs, anunciado por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) es un gran aliciente que recibe la comunidad de físicos de partículas por cuanto confirma que las teorías vigentes gozan de un fundamento experimental convincente.