Esta es una pregunta que me hicieron al finalizar una charla reciente en República Dominicana, por lo que para el curioso que preguntó, y todos los demás curiosos que visitan a eliax, hoy pienso responder a la pregunta sobre cuál es el problema mas grande que enfrenta la ciencia en estos momentos.

El problema es bien conocido en la comunidad científica, en particular entre cosmólogos, científicos teóricos, matemáticos y científicos en computación, y se trata del problema de "La Gran Unificación".

Este es un problema que los ignorantes del tema utilizan para señalar el dedo a la ciencia y decir que "están equivocados pues ni ustedes mismos se ponen de acuerdo", siendo esa una afirmación tomada totalmente fuera de contexto, por lo que hoy planeo enseñarles cual es el problema, y lo que verdaderamente significa.

La importancia de este problema es que si lo resolvemos (y no estamos lejos de hacerlo) obtendremos por primera vez una fórmula que ella sola describirá todos los fenómenos que experimentamos en el Universo. Es decir, esta sería una fórmula que explicaría absolutamente todo lo que vemos, medimos, pensamos, hacemos, experimentamos, interactuamos y percibimos.

Pero primero entendamos el fondo del problema.

Hasta que Isaac Newton formulara sus Leyes Universales (que hoy sabemos que no son tan universales), el mundo era algo bastante misterioso. Eramos relativamente buenos en matemáticas y unos pocos tenían teorías y fórmulas que incluso les permitían predecir órbitas y eclipses, pero nadie sabía realmente de donde surgían las leyes de la naturaleza, por qué funcionan, o siquiera cómo funcionaban.

El gran logro de Newton fue poder utilizar el método científico para formular unas "leyes" (hoy día serían mas bien "teorías") que describían al Universo con bastante precisión.

Por ejemplo, con estas fórmulas de Newton era ahora posible poder predecir con asombrosa precisión (para la fecha) no solo los movimientos de los cuerpos celestes en el espacio, sino que además los movimientos y fuerzas físicas que rigen los cuerpos en la Tierra. Sin duda alguna ese fue uno de los mas grandes triunfos de la humanidad.

Sin embargo, por razones aun desconocidas entonces existían algunos efectos físicos que parecían no poder ser explicados con las fórmulas de Newton, y muchas de esos fenómenos tenían que ver con efectos eléctricos, y mas tarde con las propiedades de la luz, y mas tarde con las propiedades del mundo microscópico.

Se necesitó de dos nuevas grandes teorías para corregir a Newton. La Teoría de la Relatividad de Albert Einstein, y la Mecánica Cuántica (entre otros, también producto de Einstein). Hoy no voy a explicar en detalle estas teorías, sino que solo lo suficiente para que entiendan el problema de La Gran Unificación.

La Teoría de la Relatividad (que en realidad son dos teorías, la Relatividad Especial, y la Relatividad General), es una teoría que lidia con lo que sucede a grandes escalas (hablamos de millones a miles de millones de kilómetros), a grandes velocidades (cercanas a la velocidad de la luz, que es unos 300 mil kilómetros por segundo), o en inmensos campos gravitatorios (como los que generan los planetas, estrellas y galaxias).

Sucede que Newton solo contempló el mundo a velocidades y escalas "normales", es decir, el tipo de velocidades y distancias que un humano por lo general puede comprender, y asumió erróneamente (y como asumiría casi el 100% de la población, dado el instinto con el cual evolucionamos) que lo mismo aplicaría a cualquier otra velocidad y distancia.

Pero cosas extrañas ocurren a grandes escalas, altas velocidades y en fuertes campos de gravedad. Por ejemplo, hoy sabemos gracias a Einstein que una masa de lo que sea, si es lo suficientemente compacta y pesada, puede literalmente distorsionar el espacio y tiempo a su alrededor en tres dimensiones de manera similar a como una bola de boliche deformaría tu cama si la colocaras en su centro.

Similarmente, sabemos que a velocidades cercanas a la luz, el tiempo se dilata para los viajantes, en relación al tiempo de las personas que permanecen inmóviles. De ahí la famosa historia teórica de dos hermanos gemelos, uno que sale en una nave y viaja cerca de la velocidad de la luz por lo que a él le aparenta son solo unas horas, pero cuando regresa a la Tierra nota que su hermano (y todo en la Tierra) ha envejecido varias décadas.

Estas cosas a propósito no son simples teorías, sino que han sido comprobadas en miles de experimentos, y es tanto así que cosas como el sistema de posicionamiento global (GPS) no podría funcionar sin tomar en cuenta estas ligeras diferencias en tiempo ocasionadas por la relatividad.

En fin, en términos científicos se dice que las fórmulas de Newton "se rompen" cuando uno le pone variables de grandes masas o altas velocidades. Noten (y a esto me refería cuando hice la aclaración sobre algunos comentarios ignorantes al inicio de este artículo) que esto NO significa que Newton estuvo totalmente equivocado. Lo que sucede es que lo que Newton descubrió fue una muy buena aproximación a la realidad, y que es mas que suficiente para el 99% de los casos. Incluso, las fórmulas de Newton son alrededor de un 99.9999% correctas en casi todos los sentidos.

El problema (aparte del problema conceptual de asumir un marco de referencia absoluto en vez de uno relativo, y de lo cual no hablaré hoy), es de precisión mas que otra cosa. Newton se acercó bastante a "la verdadera fórmula" que define al Universo, pero Einstein se acercó muchísimo mas...

Ahora bien, dejemos por un momento y pasemos al otro lado, a la Mecánica Cuántica...

Así como los científicos notaron que las teorías de Newton no funcionaban en casos de extrema velocidad y potentes campos gravitatorios, así mismo notaron que estas parecían no tener ningún sentido cuando nos íbamos al mundo opuesto: el mundo de lo ultra-pequeño, a escala de átomos. Aquí los resultados si se utilizan las fórmulas de Newton eran absurdos e imposibles (y no hablamos de absurdos o imposible en cuanto a lo que predecían, sino a que los números no tenían sentido).

Es aquí cuando Einstein y otros desarrollaron lo que eventualmente sería la ciencia de la Mecánica Cuántica, una nueva serie de reglas, ecuaciones y marcos matemáticos que describen el mundo en lo ultra-pequeño.

En este mundo microscópico ocurren cosas que van a todo lo contrario de la intuición humana. Por ejemplo, en escalas cuánticas una partícula puede perfectamente estar en dos (o varios) lugares exactamente a la misma vez. Así mismo dos partículas que se "entrelacen" y después sean separadas millones de kilómetros pueden "sentirse" la una a la otra y actuar dependiendo de lo que le pase a la otra, de manera aparentemente instantánea y en aparente plena violación de la velocidad de la luz (A los técnicos: No se viola nada, lo que no puede viajar mas rápido que la luz es "información", el estado clásico de las partículas aun debe ser transmitido al otro extremo para poder medir el estado de ambas partículas).

Este tipo de cosas, una vez mas, aparentan imposibles, pero sin embargo es la razón por la cual se inventaron los televisores, microprocesadores, celulares, y miles de otros inventos. Es decir, es algo real, y las ecuaciones de la mecánica cuántica tienen un poder de predicción sobre lo que ocurre a estas pequeñas escalas tan asombroso como la tienen las ecuaciones de Einstein a escalas galácticas. Y una vez mas, Newton no es que estuvo totalmente equivocado, sino que sus ecuaciones se rompen cuando empezamos a medir efectos efímeros y ultra-pequeños.

Pero hay un gran "secreto oscuro" escondido aquí: La Teoría de la Relatividad, y la Mecánica Cuántica, son totalmente incompatibles.

Es decir, si tratamos de aplicar las ecuaciones de Einstein al mundo cuántico, obtenemos resultados sin sentido. Y si tratamos de aplicar las ecuaciones de la Mecánica Cuántica a las grandes escalas, también obtenemos resultados sin sentido.

Y ese, es un grave problema, porque nos dice claramente que aunque ambas teorías son bastante potentes en su área, ninguna de las dos es "La Teoría" que describe al Universo, y por tanto ambas deben estar equivocadas.

A propósito, esto no es un secreto de estado. Es algo que el 100% de los científicos que estudian estos temas conocen, e incluso fue el objetivo de toda la vida de Einstein el de poder encontrar esa fórmula mágica que unificara estas dos teorías.

Por tanto, de ahí el nombre de este problema, el de "La Gran Unificación", porque el objetivo es ver como poder congeniar ambas teorías en una sola congruente, en una sola fórmula que funcione no solo en grandes escalas, sino que a pequeñas escalas.

Este problema sin embargo, es bastante difícil, aunque sí ya se tienen varias teorías candidatas que podrían llevarnos a esta gran unificación, como es la Teoría de Cuerdas, la cual es un campo de mucho estudio actualmente.

Brevemente, la Teoría de Cuerdas dice que todo en el Universo, desde el espacio mismo, hasta las cosas dentro de este (como los átomos), están todos compuestos de la misma cosas, pequeñas cuerdas que dependiendo como vibren forman todo lo que vemos. Así que por ejemplo si una cuerda vibra de cierta manera esta es un partícula, pero si vibra de otra es otra partícula, con la curiosa particularidad de que requiere de que estas habiten incluso 11 dimensiones (a diferencia de las 3 dimensiones espaciales que conocemos, y 1 de tiempo).

No confundan esto con "extra-dimensiones" del mundo de la ciencia ficción, ni del espiritismo, pues estas extradimensiones se creen que son ultra-pequeñas, tan pequeñas que son prácticamente invisibles y por eso percibimos solo 3.

Otra cosa importante en entender es que estas dos teorías actuales (Relatividad y Cuántica), son precisas a un grado tal que para casi todos los casos son prácticamente 100% exactas, por lo que no es que estén "equivocadas". Entre los muy pocos escenarios en donde estas teorías se rompen es en el interior de Agujeros Negros y al inicio del Universo mismo, pues en ambos casos tenemos cuerpos altamente comprimidos (lo que significa una fuera gravitatoria asombrosamente fuerte) pero a la misma vez comprimidos en espacios infinitesiamente pequeños (lo que significa una "sopa cuántica")

Eso significa que para entender lo que ocurre en escenarios como el interior de un Agujero Negro, se necesita aplicar ambas ecuaciones para entender lo que ocurre, pero como expliqué anteriormente ambas son mutuamente incompatibles.

Y esa es quizás la razón principal de obtener esta ecuación maestra, pues no solo nos podrá explicar como funcionan las cosas en el Universo, sino que nos darán una pista sobre el nacimiento del Universo mismo...

Ahora recuerden que el objetivo de contestar esta pregunta era simplemente explicarles los conceptos básicos del problema mas grande que enfrenta la ciencia hoy, si desean profundizar mas, les recomiendo descarguen mi libro Máquinas en el Paraíso el cual entre otros temas interesantes también toca los explicados en este artículo.

Así mismo no dejen de leer los artículos anteriores en eliax (enlaces abajo) que explican muchos de estos temas en mayor profundidad.

Y como siempre, pueden acceder a mas artículos similares en la sección de "Pregunta a eliax", y enviar sus preguntas por este medio.

autor: josé elías