Sean Carroll, físico autor del libro “Las ideas fundamentales del universo”.
Un gato que está vivo y muerto al mismo tiempo. Una persona para quien el tiempo pasa más rápido que para otra. Un tipo de materia invisible que sirve como pegamento de las galaxias.
Si te gusta la física y la astronomía, seguro que te has topado con alguna de estas fascinantes metáforas con las que los expertos intentan explicar varios de los enigmas de la ciencia.
Sin embargo, para el astrofísico Sean Carroll, muchos de ellos son “traducciones crudas” lo que realmente sucede en el universo.
Carroll es el autor del libro. “Las Ideas Fundamentales del Universo”donde sostiene que si alguien realmente quiere entender la esencia de las mejores explicaciones Lo que tenemos hasta ahora sobre la naturaleza, es necesario comprender las ecuaciones con las que se explican esas teorías.
Y en su obra explica las matemáticas que fundamentan ideas como el tiempo, el espacio, la gravedad o la agujeros negros.
Su apuesta es que si un aficionado dedica un tiempo a comprender las ecuaciones formuladas por mentes brillantes como Newton, Einstein o Schrödingerentrará en un mundo de comprensión mucho más deslumbrante que cualquier metáfora popular.
Sobre estas ecuaciones hablamos con Carroll, profesora de filosofía natural en la Universidad Johns Hopkins y académica del Instituto Santa Fe, especialista en temas como mecánica cuánticacosmología, energía oscura y materia oscura y el origen del universo.
La fórmula que describe la teoría de la relatividad especial de Einstein es quizás la ecuación más famosa de la historia.
Los que escribimos sobre física para un público no especializado utilizamos muchas metáforas y analogías para explicar fenómenos complejos, pero tú dices que muchos de esos recursos son solo “traducciones vagas de las ecuaciones”. ¿Crees que en vez de aclarar estamos confundiendo a la gente?
He escrito libros sin ecuaciones, en los que uso metáforas todo el tiempo, analogías y anécdotas, y creo que eso está bien.
Lo que pasa con las metáforas y las analogías es que es una forma de decir: “Hay este asunto que tal vez no entiendas, lo voy a comparar con algo que sí entiendes”.
Sin embargo, no siempre está claro para la persona qué parte de la metáfora es relevante.
Si, por ejemplo, digo “el espacio se está expandiendo”, la persona puede preguntarse, “¿cómo se está expandiendo la galaxia, soy yo el que se está expandiendo? Entonces es tu turno de responder “no, no, no me refiero a eso”.
es complejo
En física hay muchos temas intrigantes, pero hay otros que parecen intrigantes simplemente porque no sabemos cómo explicarlos bien.
¿Hay alguna analogía que le moleste especialmente, una que crea que debería descartarse?
Hay uno que no es tanto una analogía como una afirmación que no es muy precisa, así que trato de rebatirlo.
Me refiero a esa idea de que tu reloj correría más lento si te acercaras a la velocidad de la luz.
Me gusta dejar claro que hay dos cosas que son ciertas a la vez.
Una es que si te disparas a la velocidad de la luz y regresas, habrás experimentado menos tiempo que yo, pero en el camino tu reloj seguirá avanzando igual, un tic por segundo. Todo será completamente normal.
Ese tipo de cosas complejas son las que tienes que procesar en tu mente, y creo que las ecuaciones te ayudan a entenderlas mejor.
La velocidad de la luz involucra varios fenómenos que pueden ser contradictorios.
Por eso dices que alguien puede leer todas las palabras que quiera, pero mientras no entienda las ecuaciones, no entenderá las teorías de Einstein…
Quiero decir, desde Isaac Newton hemos tenido teorías físicas que han sido muy rigurosas y exactas.
Antes solo conocíamos tendencias, pero no era algo cuantitativo, por lo que no podíamos hacer predicciones. Por esa misma razón no pudimos llevar cohetes a la Luna.
Con la física moderna podemos hacer predicciones cuantitativas, pero al mismo tiempo la física moderna nos confronta con situaciones que no son obvias en la vida cotidiana.
La mecánica cuántica, el Big Bang, moviéndose casi a la velocidad de la luz: estos son fenómenos fuera de nuestra experiencia diaria.
Por eso los científicos han aprendido a hablar de ellos en términos matemáticos.
Las palabras y los ejemplos de la vida cotidiana no son suficientes para explicar exactamente los fenómenos, son cosas fundamentalmente diferentes.
Cualquier físico en cualquier parte del mundo que intente explicar algo dirá en algún momento “está muy claro, ¡solo mira las ecuaciones!”.
Si no miras las ecuaciones, no te queda más remedio que confiar en que te están diciendo la verdad, y la verdad es que a ningún científico le gusta decir “confía en lo que te digo”.
Y algo anda mal si estás explicando ciencia y te ves obligado a usar esa frase.
Entonces, por ejemplo, hablar de la relatividad general nos da una idea de lo que es, pero la ecuación nos dice lo que realmente es, precisamente.
Por eso digo que podemos leer todo lo que queramos, pero hasta que entendamos esta ecuación, no entenderemos realmente la teoría de Einstein.
Otra analogía deslumbrante es la famosa paradoja del gato de Schrödinger, que está vivo y muerto al mismo tiempo, y que sirve para explicar la superposición de estados, uno de los principios de la mecánica cuántica. ¿Cómo convences a alguien de que una ecuación es más fascinante que esa historia de gatos?
Esta es una gran pregunta, pero tiene una buena respuesta.
Cuando cuentas la historia del gato de Schrödinger, la gente se asombra de que esté vivo y muerto al mismo tiempo, pero realmente no entienden lo que estás diciendo.
No entienden cómo se llegó a esta asombrosa conclusión contraria a la intuición a menos que conozcan la ecuación.
Schrödinger, por cierto, se mostró escéptico sobre lo que se sabía entonces sobre la mecánica cuántica.
De hecho, lo que quería hacer con el experimento mental del gato era que no era posible que alguien creyera algo tan absurdo como que un gato está vivo y muerto al mismo tiempo.
La ecuación de Schrödinger es la ecuación más fundamental conocida por la física.
Originalmente se propuso en el contexto de un modelo simple sin relatividad, pero existe una versión para cualquier teoría cuántica específica, incluido el modelo estándar de física de partículas.
Actualmente es nuestra mejor apuesta sobre cómo funciona la naturaleza a un nivel profundo.
“El gato de Schrödinger” es un ejercicio mental para explicar el extraño comportamiento de las partículas a nivel cuántico.
Entonces, ¿son las ecuaciones el mejor lenguaje para describir el universo?
Eso parece y creo que no debería sorprendernos.
El mundo tiene patrones. Por ejemplo, cada vez que levante una taza de café y la deje caer, se caerá, no se levantará.
Si no tuviéramos esos patrones, el mundo sería completamente impredecible, ni siquiera creo que estaríamos aquí hablando.
Por eso las matemáticas son tan útiles, es el lenguaje que usamos para hablar de esos patrones.
¿Cuál es tu posición frente al clásico dilema de si inventamos las matemáticas o es algo que ya está en la naturaleza y lo que hacemos simplemente es descubrirlo y expresarlo en ecuaciones?
Creo que caigo a mitad de camino entre las dos posiciones. No creo que los hayamos inventado, creo que hay patrones que descubrimos.
Lo que creamos es el lenguaje matemático para hablar de esos patrones.
Creo que el mundo simplemente existe, no le interesan las matemáticas, la naturaleza, el universo, como quieras llamarlo. Solo está ahí haciendo lo suyo.
En su libro hace una distinción entre “ideas que tenemos razones reales para creer que son verdaderas” y “especulaciones prometedoras”. ¿Puedes mencionar algunos ejemplos?
Por lo primero me refiero a ideas establecidas, que seguirán siendo útiles dentro de mil años. Son ideas que no van a desaparecer.
Me refiero a la relatividad general, la teoría del espacio curvo de Einstein, los agujeros negros.
Con el segundo quiero decir que, por ejemplo, un físico moderno seguramente especulará sobre lo que sucede cuando un agujero negro se evapora. Stephen Hawking, por nombrar uno, argumentó que los agujeros negros emiten radiación y se evaporan.
No sabemos exactamente cómo sucede ese proceso, así que cualquier cosa de la que hablemos es divertida y emocionante. Vivo de eso, pero la verdad es que no sabemos cuál es la respuesta correcta.
No tiene nada de malo especular, así es como funciona la investigación de vanguardia, pero no olvides que hay cosas que sí sabemos.
La teoría demostró que los agujeros negros eran posibles mucho antes de que fueran observados.
La ecuación más famosa de Einstein es E = mc², pero vi un video donde dices que para los fisicos la ecuacion Rμν – 1/2 gμν R = 8πG/c^4 Tμν, que describe la geometría del espacio-tiempo según la relatividad general, es en realidad más importante. ¿Podrías explicar por qué lo consideras más importante?
¡Ambas ecuaciones son ciertamente importantes! E=mc^2, tan crucial como es, es una consecuencia lógica del conjunto de ideas conocido como “relatividad especial”.
Es algo que se deriva como parte de un panorama más amplio (y al que contribuyeron muchas personas además de Einstein).
La ecuación de Einstein, por otro lado, es fundamental para definir lo que entendemos por “relatividad general”.
Y la relatividad general es simplemente un logro intelectual más impresionante, y uno que se debe casi en su totalidad al propio Einstein.
Es un poco más difícil de entender para los no expertos, pero juega un papel crucial en la forma en que pensamos sobre el espacio, el tiempo y la gravedad.
Hablando de Einstein y las ecuaciones, ¿qué tan cierto es el mito de que Einstein no era un buen matemático?
Creo que la forma correcta de decirlo es que no era matemático.
No es que no fuera bueno, pero su forma de pensar, las cosas que le interesaban tenían que ver con la física, no con las matemáticas.
Son dos cosas diferentes.
En matemáticas lo que buscas es demostrar teoremas que provienen de axiomas.
Prácticamente no importa qué axioma elijas, solo intenta probar lo que se sigue de ellos.
En física, en cambio, te enfocas en la parte de las matemáticas que te dice algo sobre el mundo real. Einstein nunca estuvo interesado en las matemáticas por las matemáticas.
No puedo imaginarlo sentado resolviendo acertijos matemáticos por diversión. Lo que sí disfrutó fue hacer experimentos mentales sobre el universo.
Cuando Einstein necesitó la…
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