domingo, 22 de junio de 2014

Dogmas en ciencia: el ejemplo de la Teoría de Cuerdas

La ciencia es una construcción humana. 
Como tal, muchas veces se filtran en ella las emociones y las pasiones propias de nuestra especie, especialmente aquellas relacionadas con los sesgos ideológicos y psicológicos que, quizás como un mecanismo de defensa o de competición social, desarrollamos en nuestro día a día.
Concretamente, si alguna vez han estado ustedes presentes en un seminario en un centro medianamente grande de física teórica, habrán observado interrupciones, rencillas, ofensas y hasta ataques personales en la necesidad de muchos de defender sus ideas de forma completamente subjetiva y para nada soportada en el método científico o en el supuesto raciocinio que queremos creer que prevalece en el mundo científico. 
El arte de ganar discusiones se ha vuelto, con los años y con la aparición constante de nuevas propuestas a cada cual más alternativa, en una herramienta fundamental en ciertas áreas de la ciencia y el mejor ejemplo de esta situación, que se extiende incluso fuera del mundo académico y toca profundamente el ámbito divulgativo es el de la Teoría de Cuerdas.
  ¿Quién no ha leído el típico post, artículo o libro defendiendo o criticando duramente esta teoría, ensalzándola como solución de todos los problemas de la física o reprochándola hasta el punto de tacharla de pseudociencia?
 Estas actitudes, optimistas infinitas o pesimistas detractores, son el ejemplo perfecto de cómo los sesgos sociales extienden dogmas falsos en un contexto científico.

La Teoría de Cuerdas

La teoría de cuerdas nace a mediados de los 60, cuando el estudio de las colisiones de protones en aceleradores de partículas mostró que ciertos tipos de partículas pesadas conocidas como bariones y mesones parecían estar formadas por otras partículas más pequeñas que se encontraban en un estado ligado. 
En el caso de los mesones, estos parecían estar formados por dos partículas unidas mediante una interacción que se hacía más fuerte conforme estas se separaban, mostrando el mismo comportamiento que mostrarían si estuviesen unidas por una cuerda elástica. 
A partir de ahí, el paso era obvio y los físicos de la época dedicaron sus esfuerzos a estudiar el comportamiento de una cuerda de tamaño cuántico como candidato a explicar la interacción que mantenía unida a estas partículas. Sin embargo, este camino pronto fue abandonado debido a que entre los posibles estados cuánticos de la cuerda (que no son más que oscilaciones que se comportan como si fuesen partículas para nosotros, macroscópicos seres) aparecía una partícula con un valor de spin igual a 2, mientras que todas las partículas conocidas hasta el momento tenían esta magnitud restringida a un valor menor o igual que la unidad.
En ese momento, la teoría parecía muerta e inútil. Sin embargo, pocos años después de haberse descubierto esta catástrofe, varios investigadores recuperaron el tema, proponiendo que esta partícula de spin 2 no era otra que el gravitón y, por tanto, la teoría de cuerdas se presentaba como una candidata a describir la gravedad a nivel cuántico, pero no sólo eso, sino que entre las oscilaciones de la cuerda también se encontraban estados identificables con partículas de spin 1, 0, ½, etc… siendo capaces de describir con una sola teoría todo el espectro de partículas conocido. 
 Y es en este momento, cuando la teoría de cuerdas parece ser una candidata a describir todas las partículas que hemos observado en la naturaleza, que nacen los optimistas.
 Los optimistas
El hecho de haber encontrado un marco teórico capaz de unificar todas las interacciones conocidas representó una revolución en una física que, en la segunda mitad del siglo XX, intentaba sin éxito describir el comportamiento de la gravedad a escalas subatómicas y estaba abocada a la fenomenología más cruda, leyes ad hoc que explicasen los experimentos de partículas realizados en aceleradores y que representaban la única frontera experimental en el mundo de lo muy pequeño a la que podíamos acceder
 Debido a esto, todos aquellos teóricos puros que en el momento seguían golpeándose contra el muro de la cuantización de la gravedad, saltaron sobre las cuerdas como lobos famélicos, dispuestos a desentrañar todas las propiedades de la nueva teoría durante los treinta años siguientes.
A día de hoy, y gracias al trabajo de miles de físicos y de un caballero llamado E. Witten, conocemos muchas cosas sobre la estructura de la teoría y se han obtenido muchos resultados relevantes.
 Sin embargo, aún no existe ninguna propiedad que haga destacar esta teoría sobre otros marcos teóricos de forma tajante ni existe ninguna predicción experimental que no pueda ser alcanzada a través de otro formalismo. 
En este sentido, la teoría de cuerdas sólo representa una forma de reparametrizar el espacio de posibles teorías físicas, de cambiar el lenguaje con el que describimos el mundo; pero sin ninguna evidencia de que sea mejor o peor que otros.
 Y sin embargo, muchos físicos de cuerdas toman su teoría como un dogma de verdad absoluta y desprecian cualquier otra aproximación a unificar las interacciones fundamentales o, sobre todo, a construir una teoría cuántica de la gravedad, pues ambas cosas no tienen por qué alcanzarse por el mismo camino.
Y esto es grave, porque el sesgo ideológico de creer que sus ideas son superiores (más ciertas) que las de otros, les impide ver los peros que a toda teoría física se le pueden buscar y a los que es obligatorio enfrentarse para asegurar la solidez de esa aproximación al mundo que nos rodea.
 Y es que, pese a unificarlo todo en un marco coherente, la teoría de cuerdas necesita de varios componentes exóticos para funcionar, como el hecho de que sólo es coherente si se construye en 10 dimensiones, pese a que nuestro mundo observable sólo posee cuatro (tiempo y tres direcciones espaciales) y, por tanto, cualquier aproximación a la realidad requiere compactificar las dimensiones restantes en espacios pequeños de manera que no sean observables.
 Espacios que, además, para poder representar las propiedades del modelo estándar de física de partículas, han de poseer una geometría muy particular. Esto, junto a la necesidad de incluir objetos extendidos exóticos llamados branas de manera ad hoc para poder explicar las propiedades de nuestro universo, ponen la solución a muchos de los problemas de la física actual (la naturaleza de la energía oscura, el por qué existen tres generaciones de partículas, etc…) a un nivel puramente antrópico. 
Es decir, la solución puede estar contenida en la teoría, pero en igualdad de condiciones con una infinidad de otras soluciones, dejando la explicación de por qué estamos en esta y no en otra en un simple “si estuviésemos en otra, no veríamos esta“.
Por tanto, y sopesando sus logros y problemas, la opción de que la teoría de cuerdas sea una teoría que explique todo lo que observamos debería quedarse en un quizás, pues aún existen muchos problemas que deben ser sopesados y tenidos en cuenta.
Por desgracia, muchos optimistas obvian estos problemas en favor de los logros de la teoría y aceptan las soluciones antrópicas y la introducción de elementos extra no observados como “pequeños detalles” que no conllevan ningún problema científico. 
Y esto no sería tan grave si no fuese porque este comportamiento polariza sus opiniones frente a otras aproximaciones, principalmente aquellas a cuantizar la gravedad, fundamentadas en elementos más “comunes” que las cuerdas y construidas en cuatro dimensiones.
 Sin embargo, el optimismo desmesurado por estas otras aproximaciones y el detrimento de las cuerdas simplemente por tener ciertos problemas tampoco es una actitud racional en ciencia, pese a ser la más extendida entre lo que podemos llamar “los pesimistas”.

El pesimismo y la coherencia de una teoría

Quizás sea porque el ir contracorriente genera una cierta satisfacción al creer que las ideas de uno mismo son mejores que las de la mayoría, pero en todo artículo que hable de la teoría de cuerdas (últimamente esto también se existe a otra idea que se ha filtrado al público general, la supersimetría), tarde o temprano acaba apareciendo un comentarista tachando la teoría de cuerdas de “pseudociencia”, enarbolando la filosofía de Karl Popper y achacando a la teoría de cuerdas el carácter de no falsable.
 Pero ¿es esto verdad?
 Realmente no, la teoría de cuerdas es perfectamente falsable, el único problema es que sus tests experimentales se sitúan en una escala de energías que no es accesible con la tecnología de la que disponemos y, por tanto, está fuera de nuestro alcance actual. 
Sin embargo, esto no invalida los aportes de la teoría pues la validez o robustez de un modelo científico no puede depender del acceso a la tecnología contemporánea. 
¿Sería la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein menos válida si hubiese sido desarrollada en una época en la que la experimentación espacial no era posible?
Para que una teoría represente un aporte relevante en un campo científico, se han de cumplir dos cosas. Primero, esta teoría debe estar de acuerdo con todas las observaciones experimentales hasta la fecha y, de ser posible, producir alguna nueva que la desmarque de otras opciones posibles.
 La segunda condición que ha de cumplir es la necesidad de una coherencia interna, en general lógica y matemática, de manera que una teoría científica no es válida, por mucho que sea capaz de predecir el resultado de un experimento, si para su construcción se han de violar los teoremas matemáticos, leyes lógicas, al fin y al cabo; más elementales.
 Y La teoría de cuerdas, por mucho que pese a algunos dogmáticos de la conspiración, cumple perfectamente ambas condiciones. 
Su estructura es tal que reproduce absolutamente todos los experimentos conocidos y posee una coherencia interna mayor que otras alternativas, principalmente, a cuantizar la gravedad o a unificar las interacciones fundamentales.
Es más, incluso aunque la teoría de cuerdas no tuviese ningún contacto con la realidad de nuestro universo, es una formulación coherente de la física de “algún” universo y ha permitido entender la estructura subyacente de las interacciones físicas, incluso aunque no sea la que aplique a nuestro alrededor. 
Es más, todo el trabajo en teoría de cuerdas ha valido la pena sólo por el desarrollo de lo que se conoce como correspondencia AdS/CFT, un marco teórico que, utilizando la teoría de cuerdas de un modo completamente abstracto, permite realizar predicciones en sistemas de materia condensada o en colisiones de muy alta energía que hasta ahora nos eran imposibles.
 Al meno como herramienta, la teoría de cuerdas ha ganado.
El dogma del negacionismo, por muy suculento que sea para la satisfacción del ego personal de algunos es, por tanto, una posición no sólo anticientífica si no completamente ilógica y parcial a la vista de los logros de la teoría.
 ¿Razón o fe?
¿Es la teoría de cuerdas la solución a los problemas de la física actual o es una pseudociencia?
 La moraleja de este texto es que ni lo uno ni lo otro.
 Como toda hipótesis científica, ha de considerarse como una posibilidad plausible en tanto está formulada utilizando el lenguaje del mundo que nos rodea y su coherencia interna es compatible con toda la física conocida. 
El tiempo dirá si la física del mañana vendrá descrita en forma de cuerdas o si existe alguna otra teoría que nos permita conocer los secretos del universo a nuestro alrededor pero, incluso si esto no ocurre, la teoría de cuerdas tiene un valor intrínseco en tanto ha producido resultados altamente útiles y nos ha permitido poseer un conocimiento mucho más profundo de la posible estructura de las teorías físicas.