El físico que ha logrado hacer un 'bestseller' con un libro lleno de ecuaciones y funciones

Vivimos en un mundo diseñado para satisfacer a nuestros cerebros de forma instantánea: catálogos infinitos en Netflix, HBO o YouTube, redes sociales deseando darnos en cada momento lo que el algoritmo considera que nos aportará un chute mayor de dopamina, la canción perfecta para cada instante solo esperando a que Alexa o Siri la seleccionen para nosotros con solo susurrarlo. Sin embargo, incluso en 2023 sigue existiendo una gratificación que acompaña a aquello que nos cuesta esfuerzo, por ejemplo, la que uno siente tras terminar los volúmenes de En busca del tiempo perdido o El señor de los anillos, o la que obtiene tras leer las 350 páginas de Las ideas fundamentales del universo: Espacio, tiempo y movimiento (Arpa, 2023) de Sean Carroll, físico teórico y filósofo, actualmente en la Universidad Johns Hopkins.

Stephen Hawking dijo una vez: "Alguien me dijo que cada ecuación que incluyera en mi libro dividiría las ventas a la mitad", por lo que siguiendo este razonamiento, las ventas del libro de Carroll deberían ser cercanas al cero. Por suerte, la teoría no siempre se cumple, y el libro ha sido uno de los bestsellers del año en la lista de The New York Times pese a estar lleno de ecuaciones. Carroll tenía razón en que, incluso en un mundo donde todo se vende como fácil y accesible, el trabajo duro que es recompensado sigue teniendo su público. A veces, incluso un público sorprendentemente joven.

PREGUNTA. Hay muchos libros sobre física moderna que explican más o menos de qué va, permiten hablar de ello, pero realmente no logran que los lectores profanos la entendamos. ¿Por qué optó por hacerlo de esta forma, exigiendo al lector un mayor esfuerzo a cambio de la recompensa prometida de interiorizar la mecánica newtoniana o la curvatura del espacio-tiempo?

RESPUESTA. Hay una cierta sensación que obtienes al ver las ecuaciones en acción que simplemente no obtendrás con todas las palabras del mundo. Y lo digo como alguien que ha escrito muchos libros que no tienen nada más que palabras en ellos, aprecio absolutamente la importancia de eso. Pero creo que hay espacio para algo intermedio entre la presentación ordinaria de un libro de texto y una presentación de nivel popular. Creo que las presentaciones de los libros de texto simplemente asumen que vas a ser un físico profesional, ¿verdad? Que estás dando una clase, que vas a hacer los deberes, que puedes hacer esto durante años y que serás paciente y luego esperas que las cosas buenas lleguen. Y luego tenemos las cosas sin ecuaciones, donde se supone que simplemente no vas a hacer ese trabajo para entender lo que significan estas ecuaciones, etc. Sé que cuando tenía 16 años me hubiera encantado tener una pequeña introducción a algunas de las ecuaciones y algo de lo que sucede en la trastienda. Y de lo que me di cuenta es que si eliminas la suposición de que alguien va a ser un físico profesional, que no va a hacer la tarea, etcétera pero todavía tiene interés en esas ecuaciones, hay una manera de hacerlo. Puedes explicar lo que significan las ecuaciones sin necesariamente darles a las personas el maletín de herramientas para convertirse en profesores.

P. Entonces, ¿tenía un lector tipo en mente al escribir esto o era simplemente su yo de 16 años?

R. Sí. Creo que los dos conjuntos obvios de lectores son jóvenes precoces que simplemente son impacientes y, ya sabes, quieren obtener más de lo que les están dando los libros ordinarios de divulgación. Pero luego, el otro gran grupo de personas son personas que, ya sabes, nunca tuvieron la oportunidad de tomar física como estudiantes universitarios o lo que sea, siguen escuchando sobre eso y solo quieren un poco más. Cuando se habla de cosas como el espacio-tiempo curvo y la dilatación del tiempo e incluso, ya sabes, la flecha del tiempo y los conceptos newtonianos, para verlo de la forma en que lo ve un físico profesional. Es algo que debería estar al alcance de todos. Así que creo que probablemente hay mucha gente por ahí, mi editor con suerte estará de acuerdo, que está dispuesta a hacer ese pequeño trabajo extra y obtener una gran recompensa por ello.

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P. En un momento del libro argumenta que la razón por la que la física parece difícil es porque en realidad es bastante simple en comparación con otras ciencias. ¿Por qué tienen entonces esta reputación?

R. Precisamente estaba hablando con un biólogo el otro día y hablábamos sobre el ADN, el ARN, las proteínas y todas esas palabras. ¡Y es tan complicado! Estoy muy feliz de haber estado haciendo física en su lugar. La física es simple en el sentido de que hay teorías y modelos que pueden expresarse en un número muy pequeño de palabras y ecuaciones. Pero el obstáculo es que están un poco alejados de nuestra vida cotidiana. En biología, al menos puedes imaginarte visualizando una proteína. Tal vez estemos haciendo un poco de trampa en la visualización, pero puedes imaginártela. Mientras, el espacio-tiempo curvo es duro. Es difícil pasar los dedos alrededor de él y realmente agarrarlo y sentirlo en tus huesos. Por eso es importante poder tener las ecuaciones para explicarlo con cuidado, porque entonces tienes preguntas como, "bueno, si el espacio se está expandiendo, ¿eso significa que me estoy expandiendo?", que son preguntas muy naturales. Todo lo que tenemos son palabras, pero cuando tienes las ecuaciones, ya puedes pensar en la respuesta. Para que cualquiera por sí mismo pueda ver la respuesta mucho más claramente. Sigue estando muy lejos de mi experiencia cotidiana, pero lo que se me pide que crea es algo pequeño, compacto y comprensible.

P. En el libro usted desliza varias veces que, en el siglo XX, tuvimos tantas contribuciones teóricas en física, que aún estamos tratando de confirmarlas todas experimentalmente. ¿En qué estado nos encontramos actualmente, nos basta con la tecnología que tenemos para demostrar teorías de hace cien años, cómo está esa tensión entre lo teórico y lo realmente demostrado?

R. Hay una historia muy complicada y sutil aquí, y es una de las razones por las que he escrito estos libros. Este es el volumen uno. Van a ser dos más. Elegí muy intencionalmente centrarme en cosas que sabemos en lugar de especulaciones sobre lo que vendrá en el futuro, porque sabemos mucho y eso vale la pena compartirlo con la gente. Pero, por supuesto, como profesionales, como personas que se ganan la vida con la ciencia, nuestro objetivo es aprender cosas nuevas, avanzar hacia lo desconocido. A veces eso va a ser relativamente fácil y a veces va a ser difícil. En lo que podría llamarse física fundamental, el estudio de las leyes fundamentales de la naturaleza, de dónde proviene el universo y cosas así, en este momento es difícil. Es difícil porque nuestras teorías son demasiado buenas, por lo que no recibimos orientación de los experimentos sobre cómo construir mejores teorías. Así que hay dos cosas a tener en cuenta. Una es que, aunque las teorías son demasiado buenas, sabemos que no son la respuesta final. Sabemos que todavía hay pasos que debemos dar porque nuestras teorías ni siquiera son compatibles entre sí, la mecánica cuántica y la gravedad y cosas por el estilo. Así que sabemos que todavía hay descubrimientos futuros por venir. La otra es que no toda la física, ni siquiera la mayor parte de la física, es física fundamental. Cuando hablas de astrofísica o física atómica o superconductividad, cosas así, se está logrando un enorme progreso, igual que en biofísica, o con los exoplanetas en astronomía. Es un momento muy, muy emocionante en todo tipo de áreas de la física. No vamos a aprender nuevas leyes de la naturaleza a nivel fundamental haciendo eso, pero aprenderemos mucho sobre el mundo. Es un error agrupar la desaceleración en la física fundamental con todo el entusiasmo que está ocurriendo en otras áreas.

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P. Precisamente, escuché una cita suya diciendo que en los últimos 50 años no había habido ningún resultado sorprendente en física, pero entiendo que se refería solo a la física fundamental, cosas como esa búsqueda de un modelo estándar donde parece que estamos más atascados.

R. Bueno, como decía, es lento. No estamos completamente atascados, seguimos aprendiendo un poco más. La declaración que menciona es, en efecto, que no hemos tenido un resultado experimental sorprendente en física fundamental en algo así como 50 años. Cosas como el bosón de Higgs y las ondas gravitacionales son geniales, realmente nos dan ventanas completamente nuevas al universo, pero también fueron predichos hace muchas, muchas décadas. No es una sorpresa por completo. La verdadera sorpresa fue en 1998 cuando descubrimos que el universo se está acelerando, que la energía oscura hace que el universo vaya más rápido. Eso es algo que aún no hemos resuelto. Pero esa es una tasa de sorpresa muy lenta en comparación con principios del siglo XX, donde todos los martes tenías un descubrimiento que anulaba todo lo que sabías sobre el universo. Creo que es más que estábamos malcriados por aquel entonces, que en estos momentos estemos haciendo algo mal.

P. ¿Pero no es imposible que aprendamos algo nuevo sobre física fundamental a partir de estos descubrimientos en astronomía, no? En el libro menciona por ejemplo lo que sabemos de los agujeros negros gracias al Event Horizon Telescope.

R. Lo mejor de hacer experimentos es que no sabes cuál será la respuesta antes de tiempo. Así que es absolutamente posible que nos sorprendan de nuevo. De hecho, los dos equipos que descubrieron en 1998 que el universo se está acelerando estaban tratando al 100% de descubrir la desaceleración del universo. Eso es lo que estaban tratando de medir. Así que se sorprendieron. Siempre tenemos que mantener nuestras mentes y nuestros ojos abiertos. Pero incluso si lo que descubrimos es que los agujeros negros son como predijo Einstein hace cien años, eso sigue siendo bastante sorprendente. Quiero decir, el propio Einstein ni siquiera sabía qué estaba prediciendo entonces. Ni siquiera sabía que existían cosas como los agujeros negros. Por lo tanto, la cantidad de progreso que hemos logrado en una escala de tiempo de cien años sigue siendo extraordinariamente impresionante.

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P. ¿De qué tratan los dos volúmenes siguientes del libro?

R. Bueno, este primer libro es básicamente física clásica, Newton y Einstein. Espacio, tiempo y movimiento. El segundo libro será de mecánica cuántica, y en especial de física de partículas o teoría cuántica de campos. Aprendemos sobre el bosón de Higgs, la fuerza nuclear fuerte y débil, fermiones y bosones. Y luego el tercer libro tratará sobre la complejidad y la emergencia. Permitimos que sucedan muchas cosas a la vez de una manera compleja. Y eso incluye la termodinámica, la mecánica estadística, la cosmología, todo el universo a la vez, pero también sistemas complejos como los que vemos en biología o economía o cosas así. Allí también hay principios físicos subyacentes. Así que va a ser divertido, creo.

P. Quería preguntarle sobre filosofía y física, porque he visto que usted ha tomado un poco el método clásico de estudiar la realidad siendo ambas cosas. ¿Qué busca en la filosofía, por qué es valiosa para ese hombre de ciencia que hay también dentro de usted?

R. Bueno, creo que en la situación en la que el progreso en la física fundamental, que es mi subcampo, es relativamente lento, una cosa que puedes hacer es dar un paso atrás y reexaminar los fundamentos del campo, ya sabes, hacerte preguntas sobre qué es el espacio-tiempo. ¿Qué dice realmente la mecánica cuántica? ¿Por qué hay una flecha del tiempo? Ya sabes, estas son preguntas que durante la mayor parte del siglo XX, los físicos podían ignorar, simplemente podrían pasar por alto, porque estaban descubriendo nuevas partículas y haciendo nuevos descubrimientos experimentales a través de su conocimiento previo, pero ahora vamos un poco más lentos.

Como dije, todavía no creemos que nuestras teorías actuales sean las definitivas, así que creo que reexaminar los fundamentos es muy importante y la filosofía de la física está hecha a medida exactamente para eso. La forma en que me gusta decirlo es: los físicos están muy, muy enfocados en obtener la respuesta correcta, y los filósofos están muy, muy enfocados en usar el razonamiento correcto, y tanto los filósofos usan el razonamiento correcto para obtener la respuesta incorrecta como los físicos obtienen la respuesta correcta por la razón equivocada. Eso no funciona si estás tratando de desarrollar nuevas teorías donde los experimentos no te están ayudando, tienes que tratar de obtener las respuestas correctas por la razón correcta. Por eso, es un área donde la filosofía y la física necesitan trabajar juntas.

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P. ¿Qué filósofos suelen estar en su biblioteca?

R. Hay muchos clásicos, Hume o Peirce son dos de mis favoritos, Lutwig Boltzmann tenía mucha filosofía también, esos nombres ciertamente aparecen una y otra vez. Pero, ya sabes, en la era actual, hay mucha gente en los departamentos de física o en los departamentos de filosofía que están trabajando en los cimientos. Mi nueva colega en Johns Hopkins, Jeanette Ismail, es muy buena explicando cómo la física se entrecruza con el libre albedrío, por ejemplo. Personas como David Wallace o David Albert han sido muy buenos en ayudarnos a comprender los fundamentos de la mecánica cuántica o la flecha del tiempo. He aprendido mucho de esta gente y parte de lo que hago es traducir lo que hacen para una audiencia más orientada a la física.

Pero creo que todo esto me ayuda a pensar en la naturaleza, eso es lo importante para mí al final del día.

P. Entonces no es como una obsesión personal, sino como una disciplina en este momento, la cuestión de los cimientos de la física y la filosofía.

R. Correcto, hay un pequeño grupo de personas. Me recuerda cuando leí sobre Boltzmann a fines del siglo XIX, que en su mundo natal, en el mundo de habla alemana, Austria y Alemania, nadie creía en él, nadie creía en los átomos. Ninguno de sus colegas físicos estaba a bordo. Y lo encontró extremadamente frustrante. Y se fue de visita a Inglaterra y allí todos le creyeron. Eso lo revitalizó. Entonces, cuando trabajas en estas áreas, que son seguidas por minorías, puede ser un poco frustrante porque tienes que convencer a la gente de que lo que estás haciendo vale la pena y luego también tienes que hacerlo. Pero en este momento, estoy rodeado de personas que piensan que lo que estamos haciendo vale la pena, así podemos ser también bastante productivos.