¿La física de la realidad o la realidad de la física?

Un gigantesco agujero se alza por encima del horizonte de eventos, un embudo fantasmal y falto de luz que engulle como una bestia colosal una estrella desdichada de ser su hermana. Este monstruo infinito y cruel lleva en su origen la esencia misma de la vida y la verdad del todo, de lo pequeño y de lo inmenso a la vez.

Gigantes de ese calibre nacen de estrellas más grandes que nuestro sol, que tras consumir todo su combustible, (causa, por cierto, de que disfrutemos una calurosa tarde de verano) decaen y comienzan a contraerse sobre si mismas, bajo el implacable poder de la gravedad newtoniana. Esta fuerza, que curva el tramado espacio-temporal, como si se tratara de una sábana de algodón sometida al peso de una bala de acero en su parte media; dobla el espacio-tiempo hasta crear un embudo de paredes verticales de donde ni siquiera la luz, es capaz de escapar. Fuerzas abominables aglutinan los átomos que forman la estrella, hasta no dejar espacios entre los electrones y sus propios núcleos, logrando así, masas descomunales de pesos inimaginables. Cuando la masa de la estrella excede diez veces la masa del nuestro sol, estos núcleos se fusionan con sus electrones hasta convertirse en un punto infinitamente pequeño y denso, dentro del cual las cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza; la electromagnética, la débil, la fuerte y la gravedad, se fusionan de nuevo, como si se tratase de un big-bang en retroceso, destruyendo en el proceso, la física que conocemos. Esta singularidad, como suele llamarse a este fenómeno cósmico, es más común de lo que se pensaba y nos ha dejado un Universo lleno de agujeros a diestra y siniestra, que han vuelto el entramado espacio-tiempo un queso gruyere. 

De la física newtoniana que explica porque una bala realiza una trayectoria en el espacio y cae en un punto determinado, hasta la física cuántica que explica lo que sucede en el final de una estrella cuando termina colapsando sobre sí misma en un punto, tratará este pequeño ensayo, entendiendo en el camino, cual es la relación con nosotros y la aparente realidad inamovible en la que creemos movernos.

LA GRAVEDAD

Newton, científico que le gustaba jugar al alquimista; tuvo el genio de entender que lo mismo que hacia caer una manzana, era la misma fuerza que atraía y repelía los planetas y al sol en nuestro sistema solar. Algo ahora tan obvio, fue una idea  revolucionaria, un pensamiento que le permitió  describir un universo perfecto, mecánico y predecible. Sin embrago, ni con todo su genio, entendió, en ese momento, lo que su gravedad era en realidad, y aunque podía medir sus efectos y adelantar sus consecuencias, no fue capaz de definir lo que era. Tuvieron que pasar 300 años para darle otro sentido al concepto de gravedad y de paso, poner en tela de juicio el concepto que decía que el Universo funcionaba como un reloj. Einstein de un plomazo, entendió lo que Newton no vio. La gravedad era la curvatura natural del espacio-tiempo, la deformación del tejido invisible sobre el que se desplaza la materia, igual que lo haría una pelota  en un movimiento rectilíneo sin fin, sobre un mantel que se deforma por el peso de esta. En este sentido, la Tierra gira al rededor del Sol, porque este último, con su masa miles de veces mayor, lograría doblar el espacio-tiempo en el camino rectilíneo de la Tierra,  obligándola a dar vueltas en derredor. La Tierra a su vez, haría lo mismo con la Luna y la pondría a girar sobre nuestras cabezas, inspirando a poetas y trasnochadores románticos. Quizás hasta nosotros con nuestra mínima masa, logramos curvar un poco el espacio-tiempo que nos rodea, atrapando en él, a pequeños incautos ó incautas, bajo un efecto que bien podríamos denominar sex-appeal.

Este fenómeno fue verificado a principios del siglo pasado durante un eclipse solar. Dicho fenómeno se corroboró porque la estrella, que normalmente era eclipsada por la luz del sol, apareció junto a este, demostrando así que la luz de la estrella seguía la curvatura que nuestro astro rey le imponía como trayectoria para llegar a los telescopios terrestres. Sin embargo, y a pesar de lo que nos dice el sentido común, la gravedad es la fuerza más débil de las cuatro que se encuentran en la naturaleza; las enumero: La débil, responsable de que los electrones sigan dando vueltas alrededor de su núcleo; La fuerte, responsable de que el núcleo del átomo este bien cohesionado; La electromagnética, responsable de estudiar los campos que convierten la electricidad en magnetismo; y La de gravedad, que nos mantiene atados a la superficie terrestre. Aunque parece evidente que la gravedad es una fuerza enorme, en realidad es muy débil comparada con las otras tres, en efecto, hasta la fuerza electromagnética la supera, sino cómo explicamos que un imán pueda levantar, sin mucha dificultad, otros metales de la superficie de la Tierra. La causa es casi de ciencia ficción, según las últimas teorías  físicas, la gravedad es débil porque se esta escapando por alguna de las once dimensiones que nos rodean, hacía un universo paralelo. ¿Pero cómo? Vayamos con calma.

LA LUZ

Desde tiempos ancestrales la luz o su ausencia, ha representado un elemento fundamental en la vida de los seres humanos, ha sido, dicho de manera metafórica, la lucha del bien contra el mal, las tinieblas contra la claridad, la ignorancia contra la verdad. El fuego vino a brindarle al hombre no solo calor, sino la oportunidad de hacer de la noche, el día. La luz en su versión más rústica, el fuego, cambió la vida de la humanidad, y miles de años después, vuelve a tomar un papel preponderante con la física cuántica. La física clásica, nos permite, calcular de modo muy preciso, el movimiento de los cuerpos en función de su inercia, velocidad y dirección. Esta física, es la física del sentido común, de ella se sirve el cuerpo para correr o caer, es vital para lanzar cohetes al espacio y determinar las órbitas de los asteroides que amenazan la tierra con destruirla. Sin embargo, todo cambia cuando estudiamos la realidad en la intimidad de la materia. Este micro mundo nos depara sorpresas indescriptibles que escapan a nuestro sentido común.

No fue Einstein quien observó por primera vez que la luz poseía una característica muy singular, sino un científico llamado Max Planck que al buscar la razón por la cual un objeto cambia de color al calentarlo, observó que el aumento de la temperatura altera la vibración de las moléculas que lo componen, y modifica así, la radiación que este desprende y que captan nuestros sensores visuales. Otro fenómeno que también pone de manifiesto que el sentido común no funciona a nivel cuántico, aparece durante un experimento llamado "La doble rendija". En él, un haz de electrones es disparado contra una lámina que tiene dos rendijas verticales. Cuando el experimento se realiza con el observador participando, las partículas disparadas se comportan como cuantos y dejan en la pared posterior a la lamina, dos trazos verticales, como cabría esperar que sucediera si estos cuantos fueran balas disparadas por una metralleta; sin embargo, cuando este experimento se hace sin que el observador participe, la luz se comporta como una onda, y registra seis líneas verticales en la pared posterior a las rendijas. Esto es sorprendente, porque nos hace ver que la simple observación afecta el resultado del experimento, la realidad se vuelve relativa. La luz es una onda en tanto no es observada, y partícula cuando se le vigila. Con la luz nace la física cuántica y con ella la modernidad y un mundo de probabilidades.

¿NADA ES MÁS RÁPIDO QUE LA LUZ?

La velocidad de la luz siempre es constante, sin importar el lugar. A casi, 300 mil kilómetros por segundo, la luz es el correcaminos de la naturaleza, casi instantánea hasta que hablamos de distancias enormes. Su velocidad nos permite mirar a las estrellas desde el pasado, brillos de estrellas muertas nos observan  desde el cielo. Esa mirada al pasado es el límite de la capacidad de nuestros telescopios. La pregunta fundamental es evidente: ¿Y porqué esa velocidad exactamente?  Por que esa velocidad marca, por alguna razón, el límite en el que el tiempo se detiene indefinidamente y la demanda de energía es infinita. Un cuerpo acelerado hasta esa velocidad aumentaría su masa exponencialmente hasta alcanzar niveles infinitos. Más allá de la velocidad de la luz, la física se rompe, sin embargo hay fenómenos que hacen pensar que se puede superar ese límite.

Ya en tiempos de Einstein, se manejaba la idea de que un electrón, debería conservar sus propiedades aunque este fuera dividido en dos y sus partes se separaran a miles de kilómetros; lo que le sucediera a una de sus partes, le afectaría a la otra de manera simultánea. Así, si uno cambiaba su giro de spin, el otro modificaría su giro en sentido contrario de manera instantánea. A esto Einstein le llamó “espeluznante acción a distancia”. Y no era para menos, si esto era verdad, contradecía la Ley que impide viajar más rápido que la velocidad de la luz. La información no podía llegar instantáneamente, porque simplemente era inconcebible, por no decir sobrenatural. Él explicó que seguramente las modificaciones comunes e instantáneas, se debían a que había un cuadro predeterminado de acciones para estas partículas hermanas que indicaban, como en el guion de una obra de teatro, sus futuras acciones a seguir, no había información intercambiada, solo información programada desde el principio. Otra vez, una realidad determinista. Sin embargo y para sorpresa de propios y extraños, experimentos recientes con rayo laser, han puesto en evidencia y sin lugar a dudas que, el cambio de una partícula con respecto a su hermana gemela de manera instantánea, es independiente de su programación intrínseca y de manera inexplicable, la información cruza el espacio entre ellas sin respetar el limite de la velocidad de la luz. Esto es casi como hablar de fantasmas cuánticos.

EL MUNDO CUANTICO

La física hasta principios del siglo XX, nos había descrito un mundo claro, repetible y consistente. Existían las Leyes de Gravitación Universal por un lado y por otro, las Leyes de Maxwell que explicaban la relación de fuerzas electromagnéticas. Sin embargo, la física estaba muy lejos de lograr un entendimiento claro del mundo que intentaba describir porque solo tenía las herramientas para entender la realidad humana a su respectiva escala. Es en esta época cuando científicos como Einstein, Pauli, Schrödinger, Niels Bohr, entre otros; empiezan a dar luz sobre la realidad a nivel atómico y a entender lo lejos que estaba la física de ese entonces para explicar lo que sucedía dentro de la intimidad de la materia. Se dieron cuenta que los electrones, por ejemplo, no se comportaban como cabría esperar desde el punto de vista de la física clásica. Por el contrario, mientras que en nuestra escala de gigantes podíamos saber con exactitud el lugar preciso en donde se encuentra una bala de cañón que es lanzada a cierta velocidad, siguiendo una dirección determinada, en una unidad de tiempo; un electrón jamás revelará su posición y su momento al mismo tiempo. Es como si de pronto saliéramos en carro con una determinada velocidad y el GPS que sigue nuestro camino por la carretera, no fuera capaz de indicar donde estamos o en que momento del viaje nos encontramos, a lo sumo, solo sería capaz de indicarnos cuales son los posibles puntos en donde podríamos estar con respecto a una unidad de tiempo determinada. A esto se le conoce como “Principio de Incertidumbre de Heisenberg”. Nuestro carro se ha convertido en una función de probabilidad, que solo se revela cuando el observador hace un zoom al GPS y determina nuestra posición más probable. El electrón, al rededor del núcleo, se encuentra en todas partes y en ninguna, mientras no lo estemos observando, nuestro coche esta en cualquier punto de la carretera al mismo tiempo, en una especie de continuo en donde solo rigen las reglas de la probabilidad. Schrödinger molesto, al igual que Einstein por este devenir de la física, ideó un experimento para burlarse de quienes pensaban que la realidad era una cuestión de probabilidad. En su experimento, ponía un gato dentro de una caja, en donde habría un sistema mecánico que al activarse dejaría escapar un veneno mortal para el minino. La activación de este sistema dependería únicamente del decaimiento del electrón a una órbita de menor excitación. Como el decaimiento del electrón estaría sometido a una función de probabilidad, podríamos esperar que la vida del gato dentro de la caja, estaría igualmente sometida a las mismas leyes de probabilidad. Puesto así, el gato tendría 50% de probabilidad de estar vivo o muerto; y por lo tanto, mientras no abramos la caja, este infeliz felino se encontraría vivo y muerto al mismo tiempo. Ambas realidades conviven en el mismo momento y solo es el ojo del observador al levantar la tapa, lo que revelaría en ese instante la verdadera condición del gato. Al igual que lo que sucedía en el experimento de la doble rendija, aquí también el observador se vuelve parte del experimento y lo afecta inevitablemente. En realidad, más que el ojo del experimentador, hablamos de la conciencia de este. Parecería que la vida es gran experimento cuántico, en donde nuestra conciencia interactua con las diferentes probabilidades de los acontecimientos, y sin crearlos, tendría que ver con la materialización de su probabilidad. En este caso, el ser humano ya no es un elemento inerme, carente de voz y voto, sometido a los designios de un Dios mecanicista, que estructura el destino como un reloj de precisión, y que ha determinado desde el principio de los tiempos, el devenir de los acontecimientos como si se trataran de fichas de dominó cayendo. Al contrario, la física cuántica le devuelve al hombre su libre albedrio, responsabilizándolo de sus propias acciones; como lo diría Sartre por aquellos mismos años 30tas. La realidad dejó de ser un continuo fluyendo hacia el futuro y se transformó en el evento instantáneo más probable, el hombre dejó de ser pasajero de la realidad, para ponerse al volante de su destino. No obstante, hoy la pregunta no es quién conduce, sino, si en verdad hay un vehículo que conducir. Y es que el mundo cuántico nos demuestra fehacientemente que no hay nada real, en lo que nosotros llamamos realidad. Aún los objetos más solidos y voluminosos, en lo más profundo de su naturaleza, no son más que espacio, vibración y energía; los elementos fundamentales que crean la materia. La luz es materia, pero igualmente es energía, los Quarks son materia, pero también son resultado de la vibración de las cuerdas que los componen. Es necesario tener en cuenta que, el universo lo materializamos con nuestro pensamiento, y que este proceso es a su vez, el resultado intrínseco de relaciones electroquímicas sometidas a las mismas leyes cuánticas que rigen a la  materia que estamos procesando. Nuestro cerebro es, en síntesis, un gran traductor de informaciones eléctricas que interpreta y modela para  transformarlas en objetos que conocemos, como por ejemplo, sillas de madera o sillones de piel. Nuestro pensamiento es el gran constructor de contextos y escritor de historias que llamamos vida. La física cuántica llevada a su más extrema interpretación, nos dice que ese allá afuera que percibimos con nuestros cinco sentidos, es un mundo lleno de ficciones energéticas construidas con un pensamiento capaz de entender que el único peligro real, es el que él mismo puede crear.