Desde los tiempos de los antiguos griegos, los filósofos han especulado acerca de que tras la aparente diversidad de fachadas de la realidad se oculta una subyacente unidad, y por lo tanto la lista de las fuerzas que se despliegan a nuestro alrededor puede ser acortada hasta el grado de que incluso llegue a contener una sola expresión. Por ejemplo, la filosofía mecánica del siglo XVII propuso que todas las fuerzas podrían reducirse a una única fuerza de contacto entre pequeñas partículas sólidas. Este esquema se abandonó después de la aceptación general de la existencia de fuerzas gravitacionales que actuaban a larga distancia, propuestas por Isaac Newton; pero, al mismo tiempo, el trabajo de Newton, en sus "Principia", proveían la primera evidencia dramática de unificación de fuerzas que en aquel momento pertenecían a parcelas diferentes: el trabajo de Galileo sobre la gravitación terrestre, las leyes de Kepler del movimiento planetario y los fenómenos de las mareas. Todas ellas, sin embargo, fueron cuantitativamente explicadas mediante una simple ley llamada "La gravitación universal".
En 1820, Hans Christian Oersted descubrió una conexión entre la electricidad y el magnetismo; muchas décadas de trabajo culminaron en la teoría del electromagnetismo de James Clerk Maxwell. También, durante los siglos XIX y XX, gradualmente fueron apareciendo muchos ejemplos de fuerzas de contacto, elasticidad, viscosidad, fricción y presión que podían aunarse como resultado de las interacciones eléctricas entre pequeñísimas partículas de materia. A finales de 1920, la incursión de mecánica cuántica mostró que los enlaces químicos entre átomos eran ejemplos de fuerzas eléctricas cuánticas, corroborando la jactancia de Dirac que "las leyes físicas subyacentes necesarias para elaborar una teoría matemática útil para una gran parte de la física y para toda la química ya son completamente conocidas". Se trataba, pues, de asociar dichas fuerzas fundamentales en un solo modelo totalizador que explicara de forma efectiva interacciones complejas de fuerzas aparentemente diversas y no correlacionadas.
Los intentos de unificar gravedad con magnetismo se remontan a los experimentos de 1849-1850 de Michael Faraday. Después de la teoría gravitatoria (relatividad general) de Einstein publicada en 1915, la búsqueda de una teoría del campo unificado que combine gravedad con electromagnetismo se tornó más seria. Al mismo tiempo, se hizo plausible el decir que no existían más fuerzas fundamentales. Prominentes contribuciones fueron dadas por Gunnar Nordstrom, Hermann Weyl, Arthur Eddington, Theodor Kaluza y Oskar Klein, pero la más notable fue dada por Einstein y sus colaboradores. No obstante, ninguna de estas propuestas tuvo éxito.
La búsqueda fue detenida por el descubrimiento de las fuerzas nucleares débil y fuerte, que no podían ser anexadas dentro de la gravedad o el electromagnetismo. Otro obstáculo fue la incursión de la mecánica cuántica, que tuvo que ser aceptada desde el inicio y no emergió como consecuencia de la teoría unificada determinista, como Einstein esperaba. Gravedad y Electromagnetismo pudieron coexistir pacíficamente al principio como tipos de fuerzas incorporadas en la física de Newton, pero los años han mostrado que la gravedad no puede ser incorporada en el panorama cuántico, aunque sí el electromagnetismo. Esto deja sola a la gravedad, al no poder unificarse con las otras fuerzas fundamentales. Por esta razón, el trabajo de unificación en el siglo XX se focalizó en entender las tres fuerzas "cuánticas": el electromagnetismo y las fuerzas nucleares débil y fuerte. Las dos primeras fueron unificadas en 1967-1968 por Sheldon Glashow, Steven Weinberg, y Abdus Salam. Por su parte, las fuerzas fuerte y la electrodébil coexisten en el modelo estándar de partículas, pero se mantienen distintas. Muchas teorías unificadoras han sido propuestas para unificarlas, aunque por su simpleza han sido descartadas experimentalmente; pero la idea general, especialmente cuando se vinculan con las llamadas "supersimetrías", es que por esa vía se alcanzarán buenos resultados, y ésa es la forma de pensar que actualmente prepondera en la comunidad teórica de física.
Se espera que la Teoría del Todo unifique todas las interacciones fundamentales de la naturaleza, que son consideradas como cuatro: gravitación, fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y electromagnetismo. Podría ser prematuro el estar buscando la teoría del todo cuando todavía no existe evidencia directa de una posible unificación electronuclear, y mientras que a la vez hay muchas diferentes propuestas de GUTs (Grandes unificaciones teóricas). No obstante, muchos físicos creen que la unificación es posible, debido en parte a la historia de convergencia hacia una misma teoría. La supersimetría se ve plausible no sólo por su "belleza" teórica, sino también por su naturalidad al producir grandes cantidades de materia oscura como reclama la cosmología. Puede que las GUTs no sean claramente la respuesta final. Tanto el modelo estándar actual como la propuesta de GUTs son teorías cuánticas de campos que requieren la problemática técnica de la renormalización. Es usual considerar como un signo de que hay una sola teoría de campos el hecho de que se puedan omitir fenómenos cruciales sólo a muy altas energías. Además, la inconsistencia entre la mecánica cuántica y la relatividad general implica que una de las dos debe ser remplazada por una teoría que incorpore la gravedad cuántica.
La única candidata principal a una teoría del todo, en el momento presente, es la "teoría de supercuerdas". Investigaciones en curso sobre la gravedad cuántica de bucles puede eventualmente jugar un rol fundamental en una teoría del todo, aunque éste no es el principal objetivo: estas teorías intentan lidiar con la renormalización mediante el establecimiento de algunas claves en el límite inferior de escalas de longitud posible. La teoría de supercuerdas y la supergravedad (se cree que ambas son casos especiales de una teoría M sin definir) suponen que el universo tiene en realidad más dimensiones que lo que puede detectarse a simple vista: tres espaciales y una temporal. La motivación tras este acercamiento comienza con la teoría de KaluzaKlein, en donde se notó que al aplicar la relatividad general en un universo de 5 dimensiones (una dimensión más, de doblado) mantenía la equivalente a la relatividad general de 4 dimensiones, con las leyes de Maxwell del electromagnetismo también en 4 dimensiones. Esto ha dado lugar a esfuerzos para trabajar con teorías de muchas dimensiones, en las que se espera que se puedan producir ecuaciones que sean similares a las conocidas en física. La noción de extradimensiones también ayuda a resolver el problema de la jerarquía, donde la pregunta de porqué la gravedad es más débil que cualquier otra fuerza fundamental hallaría respuesta, y la tal respuesta señala a que la gravedad estaría en una dimensión extra con respecto a las otras tres fuerzas.
A finales de 1990 se notó que uno de los problemas de tener muchas candidatas a teorías del todo (pero particularmente con respecto a la teoría de cuerdas) era que éstas no contenían las características de predecir unívocamente el universo que habitamos. Por ejemplo, muchas teorías de la gravedad cuántica pueden crear universos con un número arbitrario de dimensiones o con arbitrarias constantes cosmológicas. Incluso la "estándar" teoría de cuerdas 10-dimensional permite a las dimensiones "espiraladas" ser compactadas en muchos diferentes caminos.
Una solución especulativa es que muchas de esas posibilidades son realizables en uno u otro de los universos posibles, pero sólo un número pequeño de ellos son habitables, y por lo tanto las constantes universales fundamentales en nuestro cosmos son en definitiva el resultado de un principio antrópico. Esta aproximación antrópica es duramente criticada en el seno del actual materialismo científico de alto nivel, aduciendo que como la teoría es tan flexible puede abarcar casi cualquier observación y consecuente no puede hacer predicciones útiles (falsas o verificables). Desde este punto de vista, la teoría de cuerdas corre el riesgo de ser considerada como pseudociencia, esto es, una teoría infalsable que es constantemente adaptada para que los resultados experimentales se ajusten a ella.
Recientemente han surgido dos teorías que podrían algún día evolucionar hasta la mencionada teoría unificada. Una es la Teoría M (sin definir todavía), una variante de la teoría de cuerdas basada en un espacio de 11 dimensiones. La segunda es la denominada "teoría cuántica de bucles", que postula que el propio espaciotiempo estaría cuantizado dimensionalmente, algo que por ahora no ha sido demostrado.
El estatus de la física en la ToE (teoría del todo) está abierto a un debate filosófico. Considerando la hipótesis de que se halle definitivamente plausible, una teoría del todo física podría coincidir con una teoría filosófica del todo. De hecho, algunos filósofos (Platón, Aristóteles, Hegel, Whitehead) han intentado construir sistemas que lo abarcan todo. No obstante, un pequeño número de científicos actuales indica que el teorema de incompletitud de Gödel implica que cualquier intento de construir una teoría del todo está abocada al fracaso. El teorema de Gödel dice que cualquier teoría matemática suficientemente compleja es o bien inconsistente o bien incompleta. Stanley Jaki señaló, en su libro "La relevancia de la física" de 1966, que cualquier teoría del todo deberá ser una teoría matemática consistentemente no-trivial, con lo que debe ser incompleta. Jaki considera, por tanto, que este hecho arruina la expectativa de una genuina teoría determinista del todo. Freeman Dyson, por su parte, ha afirmado que: "El teorema de Gödel implica que la matemática pura no es exhaustiva. No importa cuántos problemas pueda resolver, siempre habrá otros problemas que no puedan ser resueltos con las reglas existentes. Del teorema de Gödel, pues, se concluye que la física tampoco es exhaustiva. Las leyes de la física son configuraciones finitas de reglas e incluyen las reglas para hacer matemáticas, a fin de que el teorema de Gödel se aplique a ellos" (NYRB, 13-5-2004).
Stephen Hawking fue originariamente proclive a una teoría del todo, pero después de considerar el teorema de Gödel concluyó que no podría ser obtenida: "Muchas personas estarán muy disgustadas si no hay una teoría última que pueda formular un número finito de principios. Yo solía pertenecer a ese campamento, pero he cambiado mi forma de pensar" ("Gödel y el fin de la física", Stephen Hawking, 20-7-2002).
Sin embargo, muchos científicos y matemáticos creen que el teorema de Gödel es completamente irrelevante cuando se discute la "teoría del todo". Opinan que el teorema de Gödel no impide que un matemático compute qué ocurre después de cualquier cantidad de tiempo, o no impide que una persona conozca las reglas para hacer los cálculos. Todo lo que el teorema de Gödel dice es que, incluso conociendo todas las reglas, sería imposible predecir qué nuevos patrones se producirán eventualmente con esas reglas. Para ilustrar, consideremos el "Juego de la Vida" de Conway; se trata de un autómata celular completo, donde una variación del argumento del teorema de Gödel mostraría simplemente que el comportamiento del autómata a lago plazo no podría ser predicho a partir de una configuración inicial arbitraria, y, por tanto, una criatura hipotética que viviera dentro del juego no podría conocer todas las derivaciones. Las reglas del autómata serían como la teoría del todo, y podría ser conocida incluso para las criaturas dentro del autómata.
Ninguna teoría física actual se cree que sea precisamente exacta. En lugar de ello, la física ha procedido a trabajar por medio de series de "aproximaciones sucesivas", permitiendo predicciones cada vez más exactas sobre una amplia gama de fenómenos. Muchos físicos creen que existen numerosos errores en los confusos modelos teóricos en comparación con la naturaleza de la realidad y sostienen que la serie de aproximaciones nunca culminarán en una "verdad" absoluta. El mismo Einstein expreso esta visión en ocasiones, pues desde su punto de vista podemos razonablemente esperar por "una" teoría del todo donde se incorporen todas las fuerzas conocidas actualmente, pero no deberíamos esperar conseguir la respuesta final. En cambio, estaba abierto a opinar que a pesar de la aparente complejidad matemática de cada teoría, en un sentido profundo y asociado con su subyacente simetría gaugiana y el número de constantes físicas universales, las teorías se podrán simplificar. Si eso ocurre, el proceso de simplificación no parece que pueda continuar indefinidamente.
Hay un debate filosófico dentro de la comunidad física acerca de la existencia o no de la teoría del todo y si ésta debería ser llamada la "ley fundamental del universo". Desde la posición reduccionista dura, la teoría del todo debe ser la ley fundamental y todas las otras teorías que se aplican en el universo serán una consecuencia de la ley del todo. Otra visión es que las leyes emergentes (llamadas "leyes libres flotantes" por Steven Weinberg), donde gobierna un comportamiento de sistemas complejos, deberían ser igualmente fundamentales. Un ejemplo lo provee la segunda ley de la termodinámica. La idea es que a través de nuestro universo esas leyes describen sistemas cuyo comportamiento puede hipotéticamente ser predicho por una ToE, la cual también será válida para describir fenómenos que se realicen en un universo restringido a diferentes leyes de bajo nivel, sujeto sólo a algunas condiciones muy especiales. Por lo tanto no es de ayuda, ni siquiera en principio, invocar un nivel bajo de leyes para discutir el comportamiento de los sistemas complejos. Tal vez por ello la Termodinámica debería mantenerse como disciplina en pleno vigor y no tratar de reducirla a un nivel teórico de complejidad menor, por temor a perder de vista (con la consecuente pérdida de información) el hecho de que la realidad se presenta a través de muchas y diferentes estructuras físicas con distintos grados de complejidad y que los fenómenos emergentes parecen romper irreconciliablemente la conexión o continuidad conceptual con los submundos que los soportan y también con los supermundos que ellos mismos eventualmente pudieran soportar.
Conclusión. A la luz de las sagradas escrituras, se hace evidente que el universo material que nos alberga no es todo el cosmos global que pertenece a la realidad. Este universo en donde nosotros vivimos, o universo material, presenta ciertos rasgos sorprendentes, como los descritos por la relatividad general (RG) y la mecánica cuántica de segunda generación (MC2). Pero la Biblia deja entrever que hay un mundo mucho más extenso que el que se observa con la ayuda de los actuales recursos científicos y tecnológicos humanos, el cual englobaría lo que podemos llamar "región espiritual" o universo de las criaturas angélicas. Así que una "teoría del todo", referida al universo material que nos alberga, es del "todo" engañosa conceptualmente.
En efecto, si, como los científicos han venido creyendo, la ToE (teoría del todo) fuera alcanzable finalmente, lo único que se habría podido conseguir (para desdicha y frustración de los más ilusionados) es una teoría de "todo el universo material", esto es, una teoría que explicara un subconjunto cuasi infinitesimal de toda la realidad inundante, siendo dicho "subconjunto" nuestro universo material. Gracias al estudio profundo de las sagradas escrituras, pues, podemos comprender esto.
La realidad es algo que nos desborda infinitamente, tanto a nosotros como a las demás criaturas sobrehumanas que habitan la "región" espiritual. Las investigaciones hechas acerca de los niveles de organización de la materia parecen poder extrapolarse a una organización más profunda, que sirve de soporte a lo que en nuestra ignorancia llamamos "materia". El análisis numérico, por otra parte, nos permite entrever que no se puede agotar la escalera en descenso que nos lleva hacia sillares cada vez más diminutos que pudieran servir de soporte a niveles organizativos o capas más superiores de la realidad. La progresión hacia lo infinitesimal no tiene límites teóricos, lo cual significaría que dicha realidad desborda a cualquier criatura inteligente, por excelsa que sea, excepto al Creador.
Tal vez en el futuro no muy lejano seamos capaces de comprender un poco más exactamente la formi-
dable magnitud que eleva al Todopoderoso por encima de cualquiera de sus criaturas inteligentes, ya a nivel individual o a nivel de colectividad. Quizás percibamos bien que la infinita distancia cognitiva entre el Altísimo y sus criaturas es de tal envergadura que hace que todo, aparte de Él, sea comparativamente "inexistente" o una "irrealidad": "Todas las naciones son como algo inexistente delante de Él (Jehová Dios, el Todopoderoso); como nada y como una irrealidad Le han sido estimadas" (Isaías 40: 17).
Autor:
Jesús Castro
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