Ciencia

La Poderosa Palabra de Hipatia de Alejandría

“Las fábulas deben enseñarse como fábulas, los mitos como mitos y los milagros como recursos poéticos. Enseñar supersticiones como verdades es una cosa por demás terrible. La mente infantil acepta y cree en ellas, y sólo a través de gran dolor y tal vez incluso tragedia, puede en años posteriores librarse de ellas. De hecho, los seres humanos lucharán por una superstición tan fácilmente como por una evidente verdad –aún más que en este caso– ya que una superstición es tan intangible que no puede ser atrapada para refutarla, pero la verdad es sólo un punto de vista y por ello cambiante”.

La Legendaria Hipatia de Alejandría

La Legendaria Hipatia de Alejandría

Hipatia de Alejandría (370 – 415), filósofa, matemática, astrónoma e inventora griega.

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Derribar a un gigante

Todos quieren un trozo de Einstein. De cada tres manuscritos disparatados que llegan a las revistas científicas, dos se refieren a Einstein: afirman sus autores que disponen de una teoría unificada (acertando donde él fracasó) o que han demostrado la falsedad de sus teorías. La tercera gran clase de dislates la forman los móviles perpetuos y las fuentes energéticas inagotables. Cual caníbales ansiosos del vigor y espíritu vital de sus víctimas, tales espontáneos sin norte parecen creer que superando o refutando a Einstein adquirirán todo su prestigio y se les aclamará como a él. Sólo refutan su propia competencia en relatividad básica.

Pero no son los locos los únicos iconoclastas. Numerosos investigadores serios y perfectamente cualificados pretenden también superar a Einstein tal y como éste superó a Galileo y Newton. El artículo de Alan Kostelecky que aquí se ofrece describe la búsqueda experimental de desviaciones de la relatividad einsteiniana. El análisis que expone se basa en una “ampliación del modelo estándar” que añade a las ecuaciones de la física de partículas cualquier término que pueda infringir la relatividad. Se trata de un modelo comprehensivo de todas las desviaciones posibles que, desde las altísimas energías que reinan en las cimas (aún no exploradas) de la teoría unificada definitiva, se filtrarían en la física cotidiana.

No obstante, ciertas enmiendas de la relatividad han atraído en especial la atención; entre ellas, la “relatividad doblemente especial, estudiada por Giovanni Amelino-Camelia, de la Universidad de Roma, desde 2000 y, posteriormente, por Lee Smolin, del Instituto Perímetro de Física Teórica, en Ontario, Joáo Magueijo, del Imperial College de Londres, y otros. Dicho sea de paso, Magueijo encarna a la perfección la figura del “iconoclasta”, como se evidencia en su polémico libro Más deprisa que la luz.

einstein

Una de cientos de fotografías de Einstein, mostrando su genialidad y excentricidad.

La relatividad doblemente especial se inspira en la teoría de la gravedad cuántica de bucles [véase “Átomos del espacio y del tiempo”, por Lee Smolin; investigación y ciencia, marzo de 2004]. Impone un segundo “límite cinemático”, que se une a la barrera relativista de la velocidad de la luz en el vacío, c. La idea es que, a distancias muy cortas, la suave continuidad del espacio-tiempo debe disgregarse, volverse granulosa, como la arena o la malla de una telaraña. En física cuántica, las distancias y tiempos cortos corresponden a momentos y energías elevados. Así pues, para una energía suficientemente alta —la “energía de Planck”— una partícula debería “ver” la granulosidad del espacio-tiempo.

Violaría de esa forma la relatividad, para la que el espacio-tiempo ha de ser continuo hasta las escalas más diminutas. En una teoría doblemente especial, al igual que una partícula no puede acelerarse por encima de c, tampoco llegará a adquirir una energía mayor que la de Planck.

Algunos de esos modelos predicen que una luz de frecuencia altísima se propaga más deprisa que una de frecuencia más baja. Los experimentadores buscan ese efecto en la que procede de las remotas erupciones de rayos gamma.

Albert Einstein at Princeton, USA, 4 February 1944.

Einstein partió para su teoría física desde dos postulados que parecen inofensivos pero tienen todo el poder para explicar la naturaleza del universo.

Pero los escépticos no están convencidos de que las teorías que se atienen al principio de doble relatividad estén bien cimentadas. Algunos argumentan que sus ecuaciones equivalen físicamente a la relatividad ordinaria, sólo que aderezadas con tantas complejidades, que no resulta evidente. Para afianzarse necesitan una deducción rigurosa a partir de principios más fundamentales, como los de la teoría de cuerdas o la teoría de la gravedad cuántica de bucles, aparte, claro está, de pruebas experimentales. Otra infracción que algunos han considerado es que chaya variado a lo largo de la historia del universo (hablando un tanto impropiamente; se trata más bien de que las ecuaciones tomen su forma más natural con c variable). John W. Moffat, de la Universidad de Toronto, estudió modelos de ese tipo a principios del decenio de 1990. Magueijo ha sido su paladín más recientemente. Si c hubiera sido mayor en los primerísimos instantes de la gran explosión, ciertos efectos se habrían propagado a una velocidad más alta de lo pensado. Despejaría algunos enigmas cosmológicos.

Si c varía, variará también alfa, la constante de estructura fina, número adimensional que expresa la intensidad de la interacción electromagnética. Alfa es función de c, la constante de Planck y la carga del electrón. Por tanto, aunque cno varíe, puede que alfa varíe, lo que podría no violar la relatividad, pero resultaría igualmente un terremoto. La variación de alfa viene en parte avalada por la teoría de cuerdas; su valor dependería de la estructura exacta de las dimensiones adicionales que añade a las cuatro dimensiones ordinarias del espacio y el tiempo.

La posibilidad de que alfa pueda variar ya fue considerada en 1955 por Lev Landau. Hoy, se están examinando luces emitidas por cuásares remotos cuando el universo tenía sólo unos pocos miles de millones de años; se buscan así pruebas de que alfa fue un poco diferente eones atrás. Una alfa variable alteraría la frecuencia de la luz emitida o absorbida por átomos e iones. La mayoría de las búsquedas de esas modificaciones ha resultado infructuosa hasta ahora. Tan sólo el grupo encabezado por John K. Webb, de la Universidad de Nueva Gales del Sur (Australia), ha anunciado un resultado positivo. Emplearon un nuevo procedimiento para afinar la precisión y han presentado pruebas (bien que estadísticamente débiles) de alteraciones de frecuencias: según sus datos, parece que, entre hace ocho mil y once mil millones de años, alfa valía del orden de seis partes por millón menos. Tan minúscula variación es difícil de conciliar con la teoría de cuerdas, que predice la estabilidad a largo plazo de las constantes como alfa, interrumpida por cambios catastróficos de gran magnitud.

Se dice que Einstein se basó inicialmente en los estudios de Hendrik Lorentz.

Se dice que Einstein se basó inicialmente en los estudios de Hendrik Lorentz.

Sin embargo, algunos han sostenido que la precisión que declara tener el nuevo método no es correcta; los corrimientos de frecuencias observados no serían más que fluctuaciones estadísticas. Y un equipo formado por Patrick Petitjean y Bastien Aracil, del Instituto de Astrofísica de París, y Raghunathan Srianand y Hum Chand, del Centro Interuniversitario de Astronomía y Astrofísica de Pune (India), no ha podido reproducir en 2004 los resultados de Webb ni con el mismo procedimiento de éste, ni con el tradicional, cuya sensibilidad han apurado al máximo…

Así que, hasta ahora, Einstein ha resistido a todos sus retadores. Los iconoclastas tendrán que seguir buscando la primera grieta en su armadura.

Texto por Graham P. Collins,
Scientific American, Latinoamérica.