COMPRENDAMOS

En la Facultad de Ciencias del Uruguay hay un grupo de físicos que trabaja intentando resolver el principal problema de la Física teórica, la unificación de los campos, o, la obtención de una teoría que abarque todos los aspectos de la realidad, desde el microcosmos (átomos y partículas subatómicas) hasta el macrocosmos (las galaxias, el universo todo). Trabajan junto con el líder mundial en el tema, Abhay Ashtekar, un físico hindú de 47 años, casado y con un niño de 5 meses, quién por motivo de ese trabajo conjunto estuvo en Uruguay desde el 30 de Mayo hasta el 2 de Junio. Durante su estadía dio una conferencia para estudiantes y profesores, en la que explicó en forma resumida, rigurosa, y entretenida, los motivos y métodos de su investigación.

El profesor Ashtekar dejó la India cuando tenía 19 años, para estudiar Física en Chicago (USA), estuvo un tiempo en Francia, y ahora es Profesor de la Penn State University en Pensylvannia (USA). En su equipo hay un argentino, Jorge Pullin, quien ha publicado varios trabajos conjuntamente con los uruguayos Rodolfo Gambini y Jorge Griego.

Entrevistado, Ashtekar intentó explicar lo que opina de su trabajo, de la Física como una descripción de la realidad, y de la necesidad de encontrar una teoría única. También mencionó aplicaciones que surgieron de las teorías actuales mostrando que nunca se sabe qué va a surgir de las investigaciones teóricas por más abstractas que sean.

TEORIAS EN FISICA.

El Método científico moderno, la idea de entrar en un laboratorio y realizar un experimento para confirmar una suposición, u observar lo que ocurre cuando se trabaja en determinadas condiciones, se dice que fue obra de Galileo. Sirviéndose del mismo Galileo pudo explicar muchos fenómenos naturales que habían desconcertado a los seres humanos durante siglos. Más tarde Newton aplicó las matemáticas a las Ciencias. Demostró que se podía definir el movimiento de los cuerpos mediante fórmulas y que éstas no eran tan solo un adecuado método abreviado de escritura, sino que poseían también la capacidad de decir cómo se había movido, o comportado, un cuerpo en el pasado, conociendo las fuerzas a las que había sido sometido, y además, podían decir cómo se comportaría un cuerpo en el futuro.

Algunos consideran que lo más importante de la contribución de Newton fue la introducción del concepto de teoría, una explicación basado en unas pocas leyes que sirvan para realizar numerosas predicciones. Poco después aparecieron otras teorías. Las ideas de electricidad y magnetismo desembocaron, con la ayuda de Maxwell, en la teoría electromagnética. Durante esos mismos años se formuló una teoría del calor. En la actualidad el conjunto de esas teorías se conoce con el nombre de Teoría Clásica.

La Teoría Clásica dice muchas cosas acerca del Universo cotidiano, pero cuando los científicos empezaron a aplicar dicha teoría al reino del átomo y al macrocosmos, descubrieron que no funcionaba. Pero como la fe en la teoría clásica era tan grande se demoró en aceptar sus limitaciones. Se creía los problemas se debían a pequeños defectos que podían ser corregidos con un poco de trabajo. Finalmente ocurrió una revolución científica. El primero en dar el salto fue Max Plank, que al estudiar la radiación, en particular la luz, decidió que esta se emitía en "paquetes de energía" o "cuantos", y no en forma continua. De allí nació la Teoría Cuántica de la materia. Pasaron años para que esta teoría se aceptara y para que se comprobara experimentalmente. Ahora, es una teoría que no se cuestiona y además es ampliamente utilizada, tanto en Física cómo en Química en el ámbito de las cosas pequeñas, las moléculas, los átomos y la radiación.

Otra teoría revolucionaria se publicó en 1905, la teoría Especial de la Relatividad, de Einstein. No se ocupaba del mundo de los átomos, sino de los conceptos de espacio, tiempo y masa (y también de los campos eléctricos y magnéticos). Esta teoría surgió por los problemas que aparecían al intentar explicar el comportamiento de la luz, fundamentalmente la velocidad de la misma que contrariaba lo predicho por la teoría de Newton. La luz aparentemente se mueve en todas direcciones con la misma velocidad independientemente del sistema de referencia. Einstein revisó los postulados básicos de la teoría de Newton, entre ellos el concepto de tiempo. Según Newton el tiempo absoluto, verdadero y matemático, fluye igual sin atención a nada externo. Era una inferencia del concepto vulgar del tiempo que la gente tiene, y se concretó en una definición o convención. Einstein planteó en cambio que el tiempo depende del observador, que es diferente para un observador que se mueve a velocidades bajas, 20 km/h que para otro que se mueva a velocidades cercanas a la de la luz, 300.000 km/s. Pero Einstein no se quedó satisfecho con haber solucionado el problema de la velocidad de la luz, habían otros conceptos de la teoría de Newton que eran incompatibles con su nueva teoría. Así es que solo preocupado por diferencias conceptuales entre dos teorías, desarrolló la teoría General de la Relatividad que publicó en 1916, que sustituye a la teoría de Newton, describiendo el espacio con una geometría tal que incluye todos los efectos gravitatorios.

Ashtekar menciona esta preocupación de Einstein por la incompatibilidad de dos teorías, aún siendo ambas útiles y aparentemente correctas dentro de ciertos límites o rangos de la realidad, como ejemplo de la preocupación de los físicos de hoy. Existen dos teorías que funcionan perfectamente dentro de sus límites, la cuántica y la de la relatividad, pero no puede aplicarse una en el lugar de la otra por que lleva a resultados absurdos.

Cuando Einstein postuló la Teoría General de la Relatividad no estaba motivado por explicar un fenómeno, ni por aplicaciones prácticas, como tampoco lo está Ashtekar y su grupo. La idea es que se cree que debe de haber una teoría que sea capaz de explicar todos los fenómenos físicos. El problema es que las dos teorías actuales, la cuántica y la de la relatividad, utilizan matemáticas diferentes. Encontrar una formulación matemática que permita abarcar todo el universo es la tarea. "Es posible", dijo Ashtekar, "que exista más de una forma Matemática de describir el Universo, pero estoy convencido que podremos encontrar una (o más) que describan todo el espectro de fenómenos."

PAPEL URUGUAYO.

En 1986, el físico uruguayo, Rodolfo Gambini, publicó junto con Antonio Trías (catalán) un artículo en el que proponían que las interacciones físicas se pueden definir matemáticamente en términos unidimensionales tipo nudos. Un físico italiano, Carlo Rovelli, y un americano del grupo de Ashtekar, Lee Smollin, se interesaron en la propuesta de Gambini y combinaron su descripción con la de Ashtekar. Publicaron un artículo, luego se comunicaron con Gambini y tuvieron una reunión en Trento, Italia, iniciando una relación de trabajo conjunto muy fructífera.

Actualmente uno de los trabajos a los que se encuentra abocado Gambini es la predicción de las curvas de emisión de rayos gamma de fuentes muy lejanas que han sido descubiertas recientemente. Estas fuentes tienen más luz que una estrella supernova, son muy brillantes, y son las fuentes más lejanas que se conocen, 12.000 millones de años luz. El hecho de que sean tan lejanas las hace especialmente aptas para poner a prueba la teoría unificada. Si se supone que la Física Cuántica también es válida en el espacio, este debería de estar cuantizado, es decir que no sería continuo, se concibe como un tejido con un entramado muy muy pequeño. Esta estructura afectaría levemente la trayectoria de distintos rayos de luz o de emisiones gamma, en una forma casi imperceptible. Pero debido a que las distancias que recorren los rayos desde estas fuentes son enormes, de existir el efecto, se acumularía pudiendo apreciarse. Estas predicciones son una forma de experimentar o poner a prueba la teoría. Los datos luego se comparan con los obtenidos por telescopios espaciales como el Hubble y otros más pequeños, que orbitan nuestro planeta, ya que los rayos gamma no atraviesan la atmósfera.

APLICACIONES.

Consultado el profesor Abhey Ashketar acerca de las posibles consecuencias prácticas para la sociedad de la obtención de esta teoría unificada, dijo que nunca se sabe. Mencionó los relojes de cuarzo como un ejemplo típico, que todos conocen, que se basa en la aplicación de conceptos de Física Cuántica. Y como aplicación de la teoría de la relatividad, los aparatos que permiten detectar la posición de un barco, un taxi, o inclusive una persona que recorre un bosque o la montaña, que se basan en la medida de la distancia del artefacto a tres o cuatro satélites (GPS- Global Positioning Satellites) en función del tiempo que demora la señal en ir y volver a los distintos satélites. Sin las fórmulas precisas de la teoría General de la Relatividad, el aparato podría confundir Montevideo con Buenos Aires. En cambio los cálculos precisos permiten determinaciones correctas hasta el centímetro, aunque los artefactos de venta al público no son tan precisos, permiten una determinación de la posición con un error de 50 metros con la intención de evitar el mal uso de los mismos. Estos ejemplos muestran que todo conocimiento es eventualmente aplicado a solucionar problemas de la vida diaria, aunque no sea este el motivo por el que se busca.