La ciencia, como nos dice una columna muy popular de un periódico, importa. Importa no solo porque sea una fuente de las nuevas tecnologías que dan forma a nuestras vidas y a todo lo que nos rodea, sino también porque sugiere una manera fidedigna de mirar al mundo y a nosotros mismos en el mundo.
Pero mirar el mundo a través del prisma de la ciencia moderna no es un asunto sencillo. Hasta hace poco, la ciencia daba una visión fragmentada del mundo, transmitida a través de unos compartimentos disciplinarios aparentemente independientes. Incluso los científicos encontraban difícil explicarnos lo que conectaba el universo físico con la realidad del mundo viviente, el mundo viviente con el mundo de la sociedad y el mundo de la sociedad con los dominios de la mente y de la cultura. Esto está cambiando actualmente; entre los científicos punteros cada vez hay más investigadores que buscan una imagen más integrada y unitaria del mundo. Esto es especialmente cierto en el caso de los físicos, que están trabajando intensamente en la creación de «teorías de gran unificación» y en las «teorías de súper-gran unificación». Estas TGU y súper TGU relacionan los campos y las fuerzas fundamentales de la naturaleza en un esquema teórico lógico y coherente, sugiriendo que pueden tener orígenes comunes.
Un empeño particularmente ambicioso ha aparecido en la física cuántica en los últimos años: el intento de crear una teoría del todo: una «TOE» (Theory Of Everything, en inglés). Este proyecto está basado en las teorías de cuerdas y supercuerdas (denominadas así porque las partículas elementales son consideradas como filamentos o cuerdas vibrantes) que utilizan matemáticas muy sofisticadas y espacios multidimensionales que producen una sola ecuación maestra que pueda describir todas las leyes del universo.
LAS TEORÍAS DEL TODO DE LOS FÍSICOS
En la ciencia contemporánea, son los físicos teóricos los que investigan y desarrollan las teorías del todo. Intentan conseguir lo que Einstein denominó en cierta ocasión «leer la mente de Dios». Si pudiéramos unir todas las leyes de la naturaleza en un conjunto consistente de ecuaciones, decía Einstein, podríamos explicar todas las características del universo sobre la base de esa ecuación. Eso sería equivalente a leer la mente de Dios.
El propio intento de Einstein tomó la forma de una teoría de unificación de campos. Aunque continuó con su búsqueda hasta su muerte en 1955, no encontró esa ecuación, sencilla y potente al mismo tiempo, que explicaría los fenómenos físicos de una forma lógicamente consistente.
Einstein intentó conseguir su objetivo considerando todos los fenómenos físicos como interacciones de campos continuos. Sabemos ahora que su fallo fue debido a que no consideró los campos y fuerzas que operan en los niveles microscópicos de la realidad: estos campos (la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte) son fundamentales en la mecánica cuántica, pero no en la teoría de la relatividad.
La mayoría de los físicos teóricos han adoptado una aproximación diferente: han tomado los «cuantos», el aspecto discontinuo de la realidad física, como la base. Pero la naturaleza física de los cuantos se ha reinterpretado: ya no se trata de partículas de materia-energía discreta, sino más bien de «cuerdas» y «supercuerdas» vibrantes unidimensionales. Los físicos intentan relacionar todas las leyes de la física como vibraciones de supercuerdas en un espacio de una dimensión superior. Consideran cada partícula como una cuerda que genera su propia «música» junto a todas las demás partículas. Todas las estrellas y las galaxias vibran juntas como hace, en el análisis final, el universo completo. El reto de los físicos es enunciar la ecuación que describiera cómo se relaciona una vibración con otra, de manera que todas las vibraciones pudieran expresarse consistentemente en una sola súper-ecuación. Esta ecuación descodificaría la música acompasada, que es la armonía más grande y más fundamental del cosmos.
Por ahora, el desarrollo de una TOE basada en la teoría de las cuerdas continúa siendo solo una esperanza y una ambición: nadie ha descubierto la súper-ecuación que pueda describir la armonía del universo físico en una fórmula tan sencilla y básica como la de Einstein: E=mc2. De hecho, se plantean tantos problemas al respecto que cada vez más físicos afirman que sería necesario un concepto radicalmente nuevo para avanzar. La teoría de las cuerdas requiere un marco existente de espacio y tiempo para sus cuerdas, pero no puede demostrar cómo se generan el espacio y el tiempo. Lo más irritante es que la teoría ofrece tantas soluciones posibles (del orden de 10500) que es un misterio el por qué nuestro universo es como es (teniendo en cuenta que cada una de las soluciones produciría un universo diferente). Los físicos que pretenden salvar la teoría de las cuerdas han desarrollado diversas hipótesis. Podría ser que todos los universos posibles coexistieran, aunque solo vivamos en uno de ellos. O también podría ser que nuestro universo tuviese numerosas caras diferentes pero solo percibiésemos la cara conocida.
Estas teorías se enmarcan entre una serie de hipótesis planteadas por los físicos teóricos que pretenden demostrar que las teorías de las cuerdas poseen un cierto grado de realidad; son teorías del mundo real. Pero ninguna es satisfactoria y algunos críticos, entre ellos Peter Woit y Lee Smolin, están dispuestos a enterrar la teoría de las cuerdas. Otros exploran hipótesis alternativas, como la gravedad cuántica en bucles, donde el espacio-tiempo está tejido a partir de una red de nodos que conectan todos los puntos en el espacio. Estos nodos explican cómo se generan el espacio y el tiempo y también explican la «acción a distancia», es decir, el extraño «enmarañamiento» que subyace al fenómeno conocido como no localidad.
Existen claras dudas del éxito de los físicos para elaborar una teoría operativa del todo. Es indudable, sin embargo, que incluso aunque los esfuerzos actuales condujeran al éxito, dicho éxito no llevaría a la creación de una TOE auténtica. En el mejor de los casos, los físicos formularían una TOE física: una teoría que no sería de todas las cosas, solo de todas las cosas físicas. Una TOE auténtica debería incluir algo más que las fórmulas matemáticas que proporcionan una expresión unificada de los fenómenos que se estudian en esta rama de la física cuántica. El universo es algo más que cuerdas vibrantes y sucesos cuánticos relacionados. La vida, la mente, la cultura y la conciencia son parte de la realidad del mundo, y una teoría del todo genuina debería tenerlos en cuenta también.
Ken Wilber, que escribió un libro titulado A Theory of Everything, está de acuerdo: habla de la «visión integral» que debe tener una TOE auténtica. Sin embargo, él no ofrece dicha teoría, sino que principalmente analiza lo que debería ser, describiéndola como referencia a la evolución de la cultura y de la conciencia y a sus propias teorías. Todavía no se ha creado una teoría integral del todo real y basada en la ciencia.
Se puede crear una TOE genuina. Aunque esté más allá de las teorías de las cuerdas y de las supercuerdas en el marco de las cuales los físicos intentan formular su propia súper-teoría, está dentro de la ciencia en sí. De hecho, la empresa de elaborar una TOE genuina resulta más sencilla que el intento de crear una TOE física. Como ya hemos visto, el objetivo de las TOE físicas es relacionar todas las leyes de la física en una única fórmula, las leyes que regulan las interacciones entre las partículas y los átomos, las estrellas y las galaxias: muchas entidades complejas de por sí con interrelaciones complejas. Es más sencillo, y atinado, buscar las leyes y procesos básicos que dan origen a estas entidades y a sus interrelaciones.
La simulación por ordenador de estructuras complejas demuestra que la complejidad viene creada, y puede explicarse, a partir de unas condiciones iniciales básicas y relativamente simples. Como ha demostrado la teoría del autómata celular de John von Neumann, es suficiente para identificar los componentes básicos de un sistema y proporcionar las reglas (los algoritmos) que gobiernan su comportamiento. Un conjunto finito y sorprendentemente simple de componentes regulados por un reducido grupo de algoritmos puede generar una gran complejidad en apariencia incomprensible simplemente con permitir que el proceso se desarrolle a tiempo. Un conjunto de reglas que rigen un grupo de componentes inicia un proceso que ordena y organiza los componentes a tiempo, de forma que cada vez se crean más y más estructuras complejas e interrelaciones. Esto constituye una base factible para una teoría que sea una auténtica teoría del todo.
Una TOE genuina debe tener en cuenta cada «cosa particular» y establecer las reglas por las que éstas forman «cosas complejas». Comienza por el tipo básico de cosas, las cosas que generan otras cosas sin ser creadas por ellas. Después determina el conjunto más sencillo posible de algoritmos que explique la aparición de cosas más complejas. En principio, así debe poder explicar el origen de todas las «cosas» del mundo, además de las relaciones que prevalecen entre ellas.
Además de las teorías de las cuerdas y las súper-cuerdas, existen teorías y conceptos en la nueva física a través de los cuales puede emprenderse esta ambiciosa tarea. A partir de los descubrimientos de las modernas teorías de partículas y campos, podemos identificar la base que genera todas las cosas sin que ella misma sea generada por otras cosas. Como veremos, esta base es el mar de energía virtual conocido como el vacío cuántico. También podemos hacer uso de un amplio repertorio de leyes que nos indican cómo surgen los componentes primarios de la realidad (las partículas conocidas como cuantos) en esta base cósmica. Sin embargo, también debemos añadir un nuevo elemento para alcanzar una I-TOE genuina.
Las leyes actualmente conocidas por las cuales se generan las cosas existentes en el mundo a partir del vacío cuántico, son leyes de interacción basadas en la transferencia y transformación de energía. Estas leyes resultan adecuadas para explicar cómo se generan las cosas reales (en forma de parejas de partículas–antipartículas) en el vacío cuántico y cómo emergen de él, pero no por qué se generó un exceso de partículas sobre las antipartículas, y cómo durante el proceso cósmico las partículas que subsistieron se estructuraron en cosas cada vez más complejas: galaxias y estrellas, átomos y moléculas, y en las superficies planetarias adecuadas también en macromoléculas, células, organismos, sociedades, sistemas ecológicos y biosferas completas. Para explicar la presencia de un número significativo de partículas en el universo («materia» opuesta a «antimateria»), y de todo lo que siguió, en ningún caso llano y lineal, la evolución de las cosas que existen, debemos admitir la presencia de un factor físico que no es ni materia ni energía. Tanto las ciencias humanas como las sociales reconocen la importancia de este factor, así como la ciencia física y la ciencia de la vida. Se trata de información, información considerada como un factor real y efectivo que establece los parámetros del universo en su creación, y que, más tarde, gobierna la evolución de sus cuantos en sistemas integrados complejos.
La mayoría consideramos que la información son datos o lo que una persona sabe, pero la búsqueda de información es algo más profundo que esto. Los físicos y otros científicos empíricos están descubriendo que la información se extiende mucho más allá de la mente de un ser humano, e incluso de toda la humanidad en su conjunto. Se trata de un aspecto inherente tanto a la naturaleza física como a la biológica. El gran físico David Bohm lo denominó «in-formación», queriendo dar a entender que es un proceso que realmente «da forma» al receptor. Este es el concepto que adoptaremos aquí.
La in-formación no es un artefacto humano, no es algo que se genera escribiendo, calculando, hablando o mandando mensajes. Como ya sabían los antiguos sabios, y ahora los científicos están redescubriendo, la in-formación está presente en el mundo independientemente de los deseos y actos del hombre y es un factor decisivo en la evolución de las cosas que existen en el mundo. La base para crear una I-TOE genuina es reconocer que la «in-formación» es un factor real y efectivo, y de hecho absolutamente fundamental, en la naturaleza.
El concepto de un universo con energía e información imbuida, que está compuesto a partir de comienzos más simples y de grandes picos de complejidad, tiene miles de años de antigüedad y es recurrente en la historia del pensamiento. Todo el mundo, no solo los científicos, conoce los méritos de este concepto. Primero, porque es la clave para crear una I-TOE genuina, una que, sin ser la palabra definitiva, nos acerque a comprender la auténtica naturaleza de todo lo que existe y se desarrolla en el espacio y en el tiempo, ya sean átomos o galaxias, ratones u hombres. En segundo lugar, porque el «universo informado» es un universo lleno de significado, y en nuestro tiempo de cambio acelerado y desorientación creciente, estamos más necesitados que nunca de una visión científica integral de nosotros mismos y del mundo.