En física, nos gustan las teorías simples y ampliamente aplicables. Por "simplicidad", los físicos generalmente se refieren a una teoría matemática basada en el mínimo número posible de postulados. Por "amplia aplicabilidad" nos referimos a teorías capaces de explicar una amplia clase de fenómenos, aunque no estén relacionados a primera vista. Un ejemplo clásico es la teoría general de la relatividad de Einstein. Se basa en una pequeña cantidad de principios simples y explica con éxito las órbitas de los planetas en este y en cualquier otro sistema solar, agujeros negros, ondas gravitacionales y la expansión del universo.
Cuando las teorías son simples y ampliamente aplicables, los físicos las llaman "bellas". Los premios Nobel
Steven Weinberg y
Frank Wilchek compararon tales teorías con las obras de Mozart, con construcciones ideales magistralmente en las que cada nota, como si estuviera de acuerdo con el plan de Dios, está en su lugar: elimine una y la composición será destruida. Entonces, las bellas teorías tienen integridad matemática, como si revelaran una verdad profunda y natural, una especie de código oculto de la Creación. El Universo tiene muchas capas, desde la más grande hasta la más pequeña, cada una de las cuales se describe por sus propias matemáticas. ¿Pero son parte de una composición más grande, una tonalidad unificadora que resuena en la naturaleza?
Esta es la esperanza de todos los físicos que buscan una teoría final que entrelazará muchas capas de realidad física en un todo matemático. Podemos llamarlo el último sueño de Platón, la búsqueda de una sola teoría simple y ampliamente aplicable. En los últimos 40 años, estas búsquedas han inspirado a muchos de los científicos más inteligentes del mundo. Pero hoy ya vemos las limitaciones de este deseo de reducir la naturaleza a las matemáticas, derivadas de la falta de confirmación experimental y varios obstáculos teóricos, incluida la posibilidad de la existencia de universos múltiples y preguntas difíciles relacionadas.
La idea moderna de la búsqueda de la unión es la teoría de cuerdas, que supone que las esencias fundamentales de la naturaleza son tubos vibrantes de energía, y no partículas puntuales de materia. Las diferentes vibraciones corresponden a diferentes partículas que observamos, al igual que las diferentes vibraciones de una cuerda de violín corresponden a diferentes sonidos. Cuando comencé a estudiar física teórica a mediados de la década de 1980, nuestra tarea principal era buscar una solución única a la teoría de cuerdas: nuestro Universo, con todas sus partículas e interacciones. Creíamos en el éxito rápido, en el hecho de que la naturaleza era realmente un código matemático en el espacio-tiempo de 10 dimensiones, en nueve dimensiones espaciales y una temporal. Idealmente, seis dimensiones espaciales ocultas debían determinar la física que observamos en tres ordinarias: doblarlas en una dirección, obtener un universo; inclinarse a otro, obtener otro. El atractivo era la singularidad de la solución: una geometría para mediciones adicionales que nos dirá todo lo que necesitábamos. Ninguna teoría podría ser más simple, más extensa y más bella.
Por desgracia, esto no estaba destinado a suceder. Avance tres décadas y descubra cómo todo ha cambiado radicalmente. Los físicos quedaron atónitos por el hecho de que en lugar de una única solución, había una gran cantidad, según algunas estimaciones, una unidad con 500 ceros, cada uno de los cuales ofrece su propia versión de dimensiones adicionales, su propia versión del universo. Se supone que cada uno de ellos tiene su propio conjunto de constantes fundamentales, como cantidades como la masa de un electrón y su carga, la fuerza de atracción gravitacional, cantidades que determinan las propiedades físicas de la naturaleza. ¿Y dónde está nuestro universo entre esta multitud de posibilidades? Sabemos que si estas constantes se corrigieran ligeramente, la vida se volvería imposible, no estaríamos aquí. En otras palabras, vivimos donde vivimos, porque no podríamos vivir en ningún otro lugar: nuestro Universo es uno de los pocos que nos permite existir. Esto, por supuesto, es cierto, pero desde un punto de vista científico hace poco. Peor aún, suena como una tautología. La teoría de cuerdas ha evolucionado de una teoría capaz de demostrar matemáticamente la singularidad de nuestro universo a una teoría que permite la existencia de innumerables universos que no tienen favoritos.
Necesitamos reconsiderar la forma de razonamiento que nos llevó a esta crisis. El problema se basa en una tarea filosófica más profunda: la causa raíz. Las personas, criaturas, inmersas en la corriente del tiempo, con un comienzo y un final claros, desde tiempos inmemoriales, estaban perplejos por las condiciones iniciales. ¿Cómo puede algo venir de la nada? ¿Qué asigna las propiedades de este algo (es decir, los valores de las constantes fundamentales) al principio? ¿Quién ordenó esto? ¿Quién nos ordenó?
Nuestro error es que desde un punto de vista científico, estas son las preguntas equivocadas.
Los físicos trabajan en una plataforma muy clara. Para determinar el desarrollo del sistema a tiempo, es necesario designar sus condiciones iniciales, el estado del sistema en tiempo cero. Esto implica conocer el sistema en un principio, algo que obtenemos a través de mediciones. En cosmología, esto no es posible. Podemos limitar las condiciones iniciales y los valores de las constantes fundamentales dependiendo de lo que sabemos sobre el universo actual, pero no podemos estar seguros de que nuestras conclusiones sean finales. La evidencia que recolectamos hoy sobre el pasado lejano puede darnos una imagen incompleta de lo que sucedió. Y el multiverso solo mueve el problema de las condiciones iniciales a otro nivel, sin resolverlo.
Cualquier teoría que intente determinar inequívocamente las condiciones iniciales del Universo, y a través de ellas los valores de las constantes fundamentales, hace lo que la física no está destinada. ¿Hemos llegado a un callejón sin salida, obligados a aceptar los valores de las constantes tal como son? En la plataforma actual, sí. Y los intentos de solucionar este problema, aunque sean inspiradores, serán solo una rotonda.
Pero no todo está perdido. La búsqueda de una teoría simple e integral oscureció una visión más global de la naturaleza de la física. La física es la construcción de una descripción constantemente cambiante y autocorregible de los fenómenos naturales. Está separado de las especulaciones metafísicas sobre la naturaleza de la realidad, que está más conectada con nuestra búsqueda de significado que con la forma en que funciona la naturaleza. En otras palabras, la física es una expresión de humildad intelectual. Aprendemos a vivir en la ignorancia y, a cambio, tenemos la oportunidad de progresar gradualmente.
Por lo tanto, no hay nada de malo en la aparente arbitrariedad de las leyes físicas existentes y en rechazar el dogma de que la belleza está en la simplicidad y la verdad está en la belleza. Si la física se entiende como una explicación descriptiva, libre de la búsqueda de la unidad, entonces puede deshacerse del miedo existencial de no saber todo en el mundo. Quizás nuestro dilema actual es un síntoma de algo más grande, algún cambio profundo en la naturaleza metodológica de las teorías físicas. Quizás debamos abordarlos desde un punto de vista histórico, abandonando la búsqueda infructuosa de una explicación de la causa raíz y la verdad eterna. Es posible que la naturaleza de las teorías físicas refleje su estructura descriptiva, gradual y gradual, derivada de nuestra conciencia imperfecta e incompleta de la realidad. Y no hay nada de malo en eso.