La insoportable inconstancia del ser.

No suelo leer cosas como Slashdot, porque es como hacer zapping, todo fuera de contexto, todo parcial, sólo titulares contundentes como si cada rumor u ocurrencia fuera algo de extrema importancia.

El otro día, sin embargo, llamó mi atención algo escrito en "Barrapunto", el Slashdot español. Se trataba de la noticia "Los científicos cuestionan las leyes de la naturaleza".

Por supuesto, así dicho es muy fuerte, al tiempo que trivial. Alguien apunta en la discusión (en que se habla de todo un poco, incluyendo la deducción de la ley de Newton de Gravitación Universal, a saber) que ese es el cometido de los científicos, cuestionarse las leyes de la naturaleza. Los científicos, dice el titular, también dice las leyes. Llama la atención, por abarcar a todos los científicos, a todas las leyes, a toda la naturaleza que significa el cosmos que significa la física y la quémica y en un ejercicio de epistemiología suprema todo es cuestionado como siempre o más aún.

Pero veamos de qué hablan.

Ah, mira tú: se refieren a la propiedad de estructura fina y la duda sobre si es una constante o no, tema que ha despertado una sana e interesante discusión entre los físicos teóricos y aplicados desde hace algunos años.

La constante alfa (constante de estructura fina) es un número que interviene en el modelado de la intensidad de la interacción electromagnética entre partículas, y que supone una cierta granulación del universo a nivel sub-microscópico. Parece ser una propiedad intrínseca del universo, y es un número cuya formulación resume varias de las constantes físicas más conocidas: la velocidad de la luz, la masa del electrón, la constante de plank..

α = µoe²c /(2h)

Es un número, esto es, no es una distancia, ni un peso, ni una fuerza; es sólo un número, una cantidad adimensional que surge de comparar dos magnitudes, como decir "esto es el doble de lo otro", en este caso "dos" como número por separado no es lo mismo que "dos" como magnitud. Al principio se usó simplemente para estudiar la "estructura fina" de las líneas del espectro del hidrógeno, que no se podían explicar por la teoría de Bohr, y que necesitaba cuantizar estados más allá de la órbita del electrón, niveles de energía más finos. Define el nivel de energía del campo electromagnética más pequeño que es discernible discretamente (cuantizado), en relación con una energía macroscópica característica del electrón en un campo electromagnético. Es un ratio entre lo minúsculo y lo macroscópico.

A muchos les es familiar la cuantización energética, la que planteó Plank como mero artificio y que luego resultó la esencia misma de la teoría cuántica. Pero además de una energía de plank puede ser planteada una carga eléctrica de plank, una distancia de plank, una masa de plank, a base de un ratio que relacione la cantidad cuantizada con la macroscópica, y resulta que siempre se puede hacer intervenir la propiedad alfa para definir tales ratios. En definitiva, alfa está siendo desde hace tiempo una herramienta para juntar los trozos de la física que han quedado por ahí distribuídos e inconsistentes desde que un día, el átomo de Bohr se rompió, y con él, la consistencia e interconsistencia de las ramas de la física. Los esfuerzos de las teorías de unificación, como la electrodinámica cuántica o la teoría de branas, emplean esta propiedad a menudo, e incluso aparece al intentar explicar fenómenos como el decaimiento del positronio (una especie de átomo inestable formado por un positrón y un electrón) empleando la termodinámica, sirviendo de nuevo de puente entre teorías.

Perfecto, es un número que usan los físicos, sin más. ¿Qué importancia tiene que sea variable o constante?

En primer lugar, destacar que la constante de estructura fina da una medida de la interacción entre partículas subatómicas, y por tanto de la estabilidad de los sistemas de partículas, en especial los átomos, y caracteriza las reacciones nucleares. Resulta que el universo es como es porque alfa vale 1/137.036, si valiera un poco menos algunos átomos que existen en la naturaleza no serían estables (con un 4% menos no habría átomos de carbono ni por tanto vida), y si valiera algo más no se darían reacciones nucleares en el interior de grandes masas gaseosas de hidrógeno, es decir, no habría estrellas. Según el principio antrópico, todo postulado de la física debe ser compatible con la existencia de vida (o no habría físicos para postularla, evidentemente), y creedme, por mucho que parezca una perogrullada, esa es una condición muy restrictiva. Jugar a cosmología antrópica es peligroso, se emplea para justificar teorías de diseño inteligente o para dar de antemano un sentido "creador" a la interacción electrodébil. Pero para este caso nos sirve bastante bien:

Puesto que sabemos que hace miles de millones de años que se lleva creando carbono en reacciones nucleares en las estrellas, alfa no debió haber cambiado demasiado. Además, la constante de estructura fina resume varias constantes físicas universales, como la velocidad de la luz, la masa del electrón, su carga... es mejor dejarla así, si está cambiando nos complica la vida.

He hablado de las teorías de unificación, el mayor problema de las teorías de unificación es la gravedad. En el marco de la física de Newton todo encajaba, pero desde hace años cuatro fuerzas de naturalezas muy distintas intervienen en la física sin que parezca que haya relación entre ellas o un marco común que rija sus interacciones y comportamientos. Algunas teorías han conseguido unificar las fuerzas electromagnéticas de nuevo en un único marco teórico, pero la gravedad se resiste. Hace años que se está a la caza de la partícula de gravedad, sus ondas, la demostración de su transmisión... cada teoría produce su cosmología, su explicación del hecho mismo del universo, de su inicio, y plantea su destino, pero todas fallan al encontrar incongruencias con fenómenos asociados a la gravitación universal.

Algunas teorías de Gran Unificación (que incorporan la gravitación) permiten la variación de magnitudes como la velocidad de la luz o la masa del electrón, a lo largo del tiempo. Si se demostrara que esas magnitudes cambian, sería un soporte importante para estas teorías. Así pues sería interesante determinar si ha habido cambios sutiles en esas magnitudes físicas en tiempos cosmológicos (miles de millones de años), pues abriría la puerta a variaciones más importantes en los instantes (décimas de segundo) posteriores al big bang, el momento en que, además de hacer posibles los átomos de hoy etcétera, incluso algo antes, pudo hacer posibles el paso del tiempo a un ritmo dado, el desarrollo de las dimensiones espaciales, el despliegue de las hipercuerdas de forma notable en cuatro de sus once dimensiones, teoría que permitirían arreglar algunas incoherencias.

Pero la medición directa de estas magnitudes en tiempos pasados es difícil, pues la velocidad de la luz afecta a la compresión o expansión aparente del espacio que recorre y por tanto siempre aparenta la misma, y la masa del electrón, aunque cambie, mantendrá la misma relación respecto de las masas de las demás partículas, y nosotros siempre medimos por comparación.

Pero está alfa, precisamente, y las líneas del espectro de absorción del hidrógeno. Vaya, de nuevo al principio: tal y como dicen los artículos, se miden las líneas de absorción de púlsares al pasar a través de nubes de gas cósmico, muy antiguo, y se tienen las líneas de estructura fina, tal vez separadas un poquito más de la cuenta.

Hoy día se está en eso. Se han detectado algunas mínimas desviaciones respecto de lo predicho por la teoría actual, y que sugiere una variación de alfa de una tres millonésimas por cada millón de años, una cosa así. Lo malo es que esa variación se aproxima al límite de detección de los equipos y técnicas utilizados. Por tanto, es un trabajo que sigue desarrollándose. El estado es entonces bastante razonable, no hay evidencias de la constancia de alfa a lo largo del tiempo cosmológico, pero tampoco evidencias de lo contrario, y tal y como están hoy las cosas, ambas posibilidades son plausibles y es un campo abierto a la comprobación metódica y reduciendo el error. En definitiva, es bonito: hay espacio para la investigación en algo interesante.

Pero leemos, no sólo en barrapunto, sino en muchos sitios, esos titulares terribles. "Los científicos se cuestionan las leyes de la naturaleza", la entrada original se llama: "Scientists Question Laws of Nature " La traducción no sé si es involuntariamente incorrecta, o bien es malintencionada, pero el original no indica que todos los científicos cuestionen la física, como parece sugerir el titular en castellano, creando cierta alarma innecesaria, o espacio para especulaciones.

En primer lugar, ya existen marcos teóricos que asumen la posibilidad de variabilidad en esas propiedades del universo, por lo que no se produciría ni mucho menos un vacío o una crisis de conocimiento. En segundo lugar, es un proceso que se está llevando de forma bastante razonable, y no como si cayera una bomba atómica. Se han buscando otras evidencias experimentales, como el uso de relojes atómicos, pero es que los relojes atómicos por muy exactos que sean existen desde hace muy pocos años. Hay sin embargo un fascinante reloj atómico natural llamado mina de uranio. En ciertas formaciones geológicas, como la Mina Oklo en ífrica, se da el efecto de reloj atómico natural, una masa de fluoruro de uranio enriquecida en isótopos radioactivos que quedó atrapada entre dos capas de arenas, inundada en agua de mar que permitió una reacción de fisión autosostenida, haciéndo del sistema una auténtica central natural de fusión nuclear.

Midiendo las proporciones de isótopos de Samario se pudo estimar la capacidad de capturar neutrones del mismo, hoy y hace 2000 millones de años. Como todas las interacciones fuertes, la captura de neutrones está regida por alfa. Los últimos datos parecen dar cabida a la posibilidad de que alfa varíe en más 10 millonésimas por cada mil millones de años, pero siguen sin estar claro, es un número muy pequeño y puede deberse a errores experimentales.

Pero tal vez slashdot y demás no tengan la culpa. Si uno revisa ciertas publicaciones científicas también ve cosas como "A Constant that Isn't a Constant" o "Constant Worthy of the Name" (Physical Review Focus). En las Letters, Acta, Review y Cimento, revistas más serias, se publica con más rigor, pero en publicaciones de impacto tal como Science son muy dados a la polémica y al impacto del titular, así que dejan que entre ese tira y afloja. Así que dejamos deslizar la siguiente posibilidad:

El grupo de Webb, en Australia, apoya con sus medidas de corrimiento a rojo y estructura fina de absorción en radiación de púlsares la teoría de la variación de alfa con el tiempo, y calculan una tasa de variación de 10 millonésimas en aproximadamente 4000 millones de años. Desde varios departamentos de universidades se les dice que se calmen, que revisen sus errores sistemáticos, que eso que dicen es mucho decir (sobre todo quieren decir... qué coño hace un físico de partículas mirando por un telescopio, tú a lo tuyo). Webb publica, a los pocos meses, un artículo en que analiza minuciosamente sus errores sistemáticos y se reafirma en sus conclusiones.

Entonces Srianand, desde la India, realiza un experimento en el que simplifica mucho la muestra y la metodología, con lo que reduce inmensamente los errores sistemáticos, utilizando la prodigiosa intuición matemática que tienen los hindúes. Srianand goza de gran prestigio y sus resultados son tomados como válidos: la variación de alfa con el tiempo está limitada, a lo sumo, a 0.6 millonésimas cada nueve mil millones de años. éste dato es tomado por la comunidad científica como una demostración de que alfa ni se ha movido (aunque no se diga tal cosa en realidad).

A partir de entonces, Webb se defiende sacando de nuevo sus datos, reanalizando las incertidumbres del grupo de Srianand, diciendo que una varianza multipunto tiene la misma incertidumbre aunque se realice en menos cantidad de objetos, cosas similares, la comunidad científica se divide y apuestan por uno o por otro como en una pelea de gallos, mi método es más fino, no yo tengo un telescopio más grande,... y a la Physics Review Letters, a American Scientific o Science le encanta ese efecto. Una pelea entre departamentos en plan culebrón para iniciados.

Si querían un titular podrían poner ese: "son como niños", en lugar de mixtificar con "los científicos se cuestionan las leyes de la naturaleza".

Porque también podríamos ir más lejos y decir que en realidad existe una reluctancia por parte de una parte de la comunidad científica ya no a admitir el cambio de las propiedades inherentes del universo, sino a que triunfen cosmologías cuánticas o ciertas teorías de unificación, por el impacto que tendrían en el reparto de tareas en la investigación. Yo soy astrofísico y no quiero que un físico de partículas se meta en mi campo, yo estudio campos y no quiero ahora meterme con no-sé-lo-qué, los físicos teóricos no tienen porqué entrar aquí, nosotros tenemos un lenguaje vosotros tenéis otro... en fin.

Me temo que es más probable de lo que parece. Los mayores enemigos de la física son los físicos, en muchas ocasiones. Recordemos lo que Newton hizo en contra del avance brutal que pudo haber experimentado la ciencia en los últimos dos siglos, boicoteando a Huygens, o prefiriendo sus propias notaciones matemáticas a otras más avanzadas y adecuadas y al tiempo obligando a todos a seguir su propio ejemplo. en ese sentido, la física sigue siendo "Newtoniana" en departamentos que son pretendidamente más modernos. Así pues, ¿alfa variable o no?, la decisión es política.

Pero puestos a mixtificar podemos ir aun más lejos.

Porque alfa es un número significativo, que como estoy exponiendo sirve para muchas cosas, pero es un número extraño. No parece poder expresarse de forma directa mediante las constantes matemáticas (pi, la base de logaritmos naturales, etcétera). No tiene por qué tener importancia, pero entre los físicos teóricos hay muchos que sostienen que las constantes físicas y las matemáticas están relacionadas porque los números son una expresión del orden del cosmos y esas cosas que les hacen próximos a los numerólogos. Pero alfa se resiste.

Haciendo un hermosísimo ejercicio de desarrollo intuitivo, basado en propuestas de Feynman, obtiene el número a partir del acople cuántico con el que está relacionado, mediante un desarrollo geométrico, de forma que:

a(n1,n2) = n2·cos(π/n1)· tan(π/(n1·n2))/π

Enconces a=α para n1=137 y n2=29. Una elegante y al mismo tiempo aparentemente rigurosa deducción que de la física extrae una conclusión estrictamente matemática. Porque resulta que 29 es el décimo número primo, y 137 es el trigésimo tercer número primo. Y eso se supone que tiene alguna importancia.

Siempre que nos acercamos a este punto, el suelo se mueve bajo nuestros pies. Alguna importancia. Esos números con significado cosmológico, el número π mismo. Y si α cambiara, por poco que fuera... ¿es que los números primos cambiarían de orden? ¿Supondría también un cambio en el valor de π? ¿Los círculos ya no serían tan redondos? Evidentemente, eso es tan absurdo que se plantea que, simplemente, ese número no puede cambiar. Una deducción tan bella no puede ser casualidad.

Algunos físicos teóricos no permiten que la evidencia estropee sus construcciones, hermosas como tallas en cristal, como agujas minerales, que por muy hermosas que sean solemos olvidar que sí son hijas del azar.

Y la numerología física está muy asociada con la mística clásica de la numerología mágica, se dice que el valor de alfa es el dedo de Dios (Aleph, Beth...), pues su valor es el exacto para que existamos y ningún otro lo permitiría. Se busca la relación con Pi y con relaciones con números cósmicos porque se supone que hay un plan tras ellos (Alep, Beth...), que cada número significativo es una huella de la mano creadora (... א ב), un resumen del hecho mismo de la creación, y cada número como cada letra del alfabeto hebreo: Aleph, Beth... Gimel Coseno de Pi Ene-uno por Tangente de Pi... es el nombre de Dios, es la razón de simetría y la estructura cristalina de la misma rueda de la vida, es el nombre de Dios expresado sabe él porqué en funciones trigonométricas de un espacio euclídeo que poco valor tiene en un universo curvo por los campos gravitatorios, y además, según parece, un nombre de Dios variable con el tiempo.

Devaluación progresiva del nombre de Dios que es Dios mismo mientras nos alejamos atrás en el tiempo, porque él no ha dejado huella en su obra sino que reside en ella. Puñetera física matemática, le da razón a los panteístas y quién sabe si a los Masones, con todo el esfuerzo que hicimos para lo contrario. Desde un momento en el que no hay momento medible, pues la singularidad matemática sugiere que no hay espacio medible ni dirección de avance del tiempo y el concepto de pasado es absurdo, pues el tiempo está tan contraído que todo tiempo anterior coincide con ése, el instante justo anterior al Big Bang es todos los instantes anteriores, alfa igual a cero, y todo se abre y alfa crece a gran velocidad primero, y luego, segundos después de dar a luz a los segundos, poco a poco toma su valor mágico, tan sólo durante el tiempo que dura el tiempo. El universo donde el tiempo avanza en una única dirección, donde la presencia de un observador (nosotros) es posible, donde la energía está granulada y particulada y las causas anteceden a los efectos, es simplemente el intervalo entre dos modos resonantes del sistema estático de branas, una transición, en la que alfa pasa a través de valores que incluyen el 1/137.036, el que hace que el tiempo se expanda y el espacio sea recorrible de forma más o menos lineal, el que separa las cuatro fuerzas que nos empeñamos en juntar, es una nota, es un acorde, un coro de ranas haciendo la transición en ese momento de absoluto caos, entre dos universos bastante más razonables, homogéneos y ordenados, donde la consciencia humana no tiene cabida, donde el nombre de Dios es solo silencio y las membranas se repliegan sobre sí mismas de nuevo, tras la "A" del Aleluya. El universo, eterno en su ronroneo, crea al Creador, en un momento, veinte mil millones de años después, lo colapsa junto a su creación, y continúa a lo suyo.

Y en algún momento, en medio de eso, sin que le importe gran cosa a nadie, los físicos se cuestionan las leyes de la naturaleza.