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Ciencia y Tecnología en el siglo XX
Juan Arana. Universidad de Sevilla
1. Albert Einstein y la culminación del ideal clásico de conocimiento
El siglo que acaba de terminar ha hecho de la Teoría de la relatividad de Einstein uno de sus símbolos más frecuentados. No obstante, en muchas ocasiones esta asimilación se basa en una simple confusión de palabras y por tanto ha malinterpretado el sentido de la revolución einsteiniana de la ciencia (lo cual, si bien se mira, no deja de ser un signo bien representativo de los tiempos que corren). El hombre de la civilización de masas equipara «relatividad» y «relativismo», y como el rechazo de las grandes verdades de antaño constituye un rasgo definitorio de lo que ahora se considera políticamente correcto, Einstein ha servido para personificar el estilo de vida que más se lleva. Animados por el nombre de la teoría que construyó y por algunas imágenes, donde aparece sacando irrespetuosamente la lengua al fotógrafo con sus cabellos de viejo loco, las gentes de hoy dan por buena la consigna según la cual «él nos enseñó con el inequívoco lenguaje de la matemática que todo es relativo».
Sin embargo, como ocurre con tantos otras simplificaciones aptas para el consumo al por mayor, la realidad es diametralmente opuesta a la ficción. Einstein poseyó sin duda uno de los cerebros más poderosos y originales de todos los tiempos. Fue un apasionado de la investigación, un enamorado de la belleza del universo y un espíritu insobornable que todo lo sacrificó a su afán de descubrir los más secretos resortes de la naturaleza. Renegó de los convencionalismos, se mantuvo al margen o por encima de patrias y partidos, escuelas o intereses. Pero no fue un «relativista». Todo lo contrario: él creía en las verdades absolutas y en la capacidad del hombre para descubrirlas, formularlas y asumirlas. Su amor por la física era un amor celoso y exclusivista, que no estaba en función de los grandes triunfos que obtuvo cultivándola, ni de los servicios que podría proporcionar a la humanidad, sino pura y simplemente del placer que se obtiene al alcanzar una Verdad con mayúsculas: «Hasta el momento presente nuestra experiencia nos autoriza a creer que la naturaleza es la realización de las ideas matemáticas más simples que se pueda concebir. Estoy convencido de que, por medio de construcciones puramente matemáticas, podemos descubrir los conceptos y las leyes que los conectan entre sí, que son los elementos que proporcionan la clave para la comprensión de los fenómenos naturales.» (Einstein, 1983: 82).
Esta fe en la transparencia de la realidad sólo se compadece con una actitud de fondo monista e impregnada con las más rancias esencias del racionalismo. Y, en efecto, Einstein llegó a reconocer que la figura de la historia del pensamiento con la que más se identificaba era precisamente Spinoza: «detrás de todo trabajo científico de elevado nivel, subyace una convicción —cercana al sentimiento religioso— de la racionalidad o intelegibilidad del mundo. Dentro de esta firme creencia, una creencia que está unida un profundo sentimiento de la existencia de una mente superior que se revela en el mundo de la experiencia, se arraiga mi concepción de Dios. En un lenguaje corriente esto podría describirse como “panteísmo” (Spinoza).» (Einstein, 1983: 70). La ecuación mental que Einstein formula con estos pensamientos es perfecta: una sola substancia bajo la diversidad del mundo, convirtiendo en necesario todo los que ocurre en el escenario que se presenta a nuestra vista. Además de su presencia omnímoda, la única sustancia tiene la virtud de estar próximamente emparentada con la dinámica de la mente humana, porque ésta es capaz de descubrir y conocer ese principio supremo de racionalidad. Por eso, las numerosas veces que Einstein habla del Señor o del buen Dios, cuando dice que es refinado, pero no cruel, y que aborrece jugar a los dados, no se está refiriendo al Dios cristiano ni al de ninguna otra religión positiva, sino a su Dios, a un Dios spinoziano cuyo nombre más exacto es una fórmula matemática, la fórmula de todas las fórmulas en la que estaría encerrado cuanto existe y todo lo que hay que saber. De la mano de esta actitud, que constituye algo así como una mística de la razón pura, se entiende bastante bien toda la evolución del pensamiento einsteiniano, empezando por la teoría de la relatividad.
a) La crisis de la física en 1900
Proveniente de una familia judía alemana poco arraigada en la tradición hebraica y sin mucha fortuna en los negocios, el joven Einstein se instaló en la república suiza, donde obtuvo un anodino puesto de funcionario y se dedicó por libre a especular con los fundamentos de la física teórica. Esta ciencia se encontraba desde finales del siglo XIX en una situación paradójica: tras más de doscientos años de éxitos ininterrumpidos, sus cultivadores estaban persuadidos de que estaban en condiciones de explicar absolutamente todo el acontecer mundano. Las fronteras de la disciplina se habían ensanchado hasta englobar, como tras una fulgurante guerra de conquista, los límites de las restantes ciencias de la naturaleza. Sin embargo, se había tenido que pagar un precio por esta transformación, y era la pérdida de unidad teórica y metodológica de la propia física. Dos grandes teorías se repartían el trabajo de descifrar el universo: la mecánica de Newton y la teoría electro-magnética de Maxwell. Los dos sabios británicos habían puesto cima con dos siglos de diferencia a las investigaciones concernientes a las dos únicas fuerzas operativas por doquier: la gravedad, responsable de la formación y los movimientos de los grandes cuerpos del firmamento, desde las resplandecientes estrellas a los inertes planetas, y el electromagnetismo, dinamismo alambicado que parecía gobernar todas las transformaciones más cercanas; desde la cohesión y comportamiento químico de la materia, hasta la luz y las sutiles reacciones de la vida. No en vano había tenido que apelar el mítico doctor Frankenstein a la electricidad para operar el cuestionable portento de animar a su criatura. Gravedad y electricidad movían el mundo y de algún modo eran el mundo mismo, pero las doctrinas que las reducían a formas canónicas no eran fácilmente coordinables. Finalmente se vio incluso que había entre ellas cierta incompatibilidad, y en ello consiste el mérito de Einstein, pero durante bastante tiempo se creyó sus diferencias se debían a los diversos referentes sobre los que versaban.
La teoría newtoniana de la gravedad y la maxwelsiana de la electricidad se repartían entre sí, bien o mal, el mundo. Pero, Newton, aparte de vivir mucho antes que su compatriota, había codificado una teoría general del movimiento, abstracción hecha de las causas que lo generaban, y en ella ambas teorías confluían y se interconectaban: con independencia de la índole de cada fuerza, los efectos de su aplicación se medían con la misma ecuación newtoniana que establecía la proporcionalidad entre fuerza, masa y aceleración.
Si las relaciones entre las dos teorías eran dudosas a la hora de establecer entre ellas una coordinación y no digamos una síntesis unificada, al menos compartían el mismo espíritu, que cabría describir en términos no demasiado lejanos a los que más arriba han servido para caracterizar la filosofía de Einstein: era el espíritu de la medida y el cálculo, la convicción de que entre el concepto y lo que designa no hay más distancia que la que surge de la imprecisión de la medida. La cosas mismas están perfectamente ajustadas, su despliegue obedece a una necesidad al mismo tiempo ciega y sabia: ciega porque no prevé sus metas; sabia porque nada tiene que ver con el azar descoordinado de los antiguos griegos, sino con las exactas correlaciones de un mecanismo de relojería. A principios del siglo XIX Laplace había dado con el mejor símbolo de la fe racional y determinista de los científicos clásicos: un genio de inmensa memoria y prodigiosa capacidad de cálculo, capaz de deducir el futuro y el pasado a partir del presente. A través de toda su obra, Einstein permanecerá fiel al mismo ideario, y se puede decir que todos los cambios introducidos por él en la física sólo trataban de mantenerlo incólume.
Sin embargo, una parte importante de la ciencia decimonónica había empezado a discurrir por otros cauces: termodinámica y mecánica estadística sólo acataban el determinismo mecanicista como una simbólica concesión a los dogmas oficialmente reinantes. De hecho trabajaban con simplificaciones estadísticas y previsiones meramente probables. Los creadores de estas teorías tampoco necesitaban más para conseguir prestaciones envidiables desde el punto de vista práctico, aunque en teoría sólo fuesen meras aproximaciones más o menos groseras a lo que todos consideraban el verdadero ser de las cosas y el término ideal de la empresa científica considerada como un todo.
El paulatino alejamiento del determinismo se vería dramáticamente consagrado en el siglo XX en parte por culpa —bien a su pesar— del propio Einstein. Pero lo que ha labrado su fama ante el gran público no fue eso, sino la reestructuración que llevó a cabo de la física para remediar la profunda fisura interna que arrastraba sin que muchos lo sospechaban siquiera. Por supuesto, los más perspicaces sí se habían dado cuenta. Los experimentos llevados a cabo por Michelson y Morley pocos decenios antes habían demostrado que cuando se trata de combinar el movimiento de los cuerpos —territorio de Newton— con el movimiento de la luz —territorio de Maxwell— surgen consecuencias inesperadas y difícilmente explicables, a no ser que se postulen extrañas deformaciones de las mediciones de las longitudes, los lapsos temporales y hasta la propia estimación de las masas de los cuerpos involucrados. FitzGerald, Lorenz y Poincaré, entre otros, habían realizado considerables esfuerzos para poner las cosas en orden, pero sin demasiado éxito. Mientras trabajaba en la oficina de patentes de Berna y cuando conversaba con su mujer y con amigos avisados, Einstein no dejaba de darle vueltas a estos problemas, hasta que llegó a una conclusión que, considerada filosóficamente, podríamos resumir así: la mecánica newtoniana adolece de un número excesivo de instancias supuestamente absolutas. En ella, el espacio y el tiempo son absolutos, las leyes y los principios de la mecánica, también. Se pretende que cuando alguien dice «ahora», ese ahora es el mismo para todos los observadores situados en los más remotos confines del universo. Dos hechos son simultáneos o sucesivos, sin que importe quién lo comprueba —supuesto claro, que sea un observador veraz y fiable—. Un objeto posee una longitud, anchura, profundidad y masa bien definidas, esté en la situación que esté y mídalo quien lo mida. Y, por supuesto, las leyes son las mismas para todos; por doquier actúan las mismas fuerzas produciendo los mismos efectos. ¿O tal vez no? Últimamente han sido detectados efectos bastante extraños, cuya explicación requiere la presencia de fuerzas especiales que actúan de un modo peculiar, no universalizable.
b) Formulación de la teoría de la relatividad
Einstein pone coto a este desconcierto teórico con un artículo titulado Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento, publicado en 1905 en una revista alemana de física. Contiene una exposición sintética de la teoría de la relatividad especial, en la que las medidas de espacio, tiempo y masa no conservan el carácter absoluto que desde Newton se les daba, sino que son valores sometidos a «efectos de perspectiva», esto es, determinaciones indisolublemente unidas a observatorios y sistemas de referencia. Al moverse estos observatorios unos con respecto a otros (las consideraciones de Einstein se ciñen al movimiento uniforme y rectilíneo en un primer momento; para contemplar cualquier movimiento sería necesario ampliar las bases de la comprensión a un teoría de la relatividad general), arrojan determinaciones bien diferentes de la longitud y masa de tal o cual cuerpo y la ubicación temporal de este o aquel acontecimiento. Ya no tiene sentido hablar de un instante «universal» de tiempo, de manera que dos acontecimiento bien pueden parecer simultáneos para un observador y sucesivos para otro situado en un observatorio diferente. Todo esto, como es natural, no de cualquier manera, sino obedeciendo a unas reglas bien definidas e invariables, que se expresan en las denominadas reglas de transformación de Lorenz-FitzGerald, en honor de los precursores de Einstein.
Las consecuencias más inmediatas de la «revolución» relativista deben considerarse desde distintas perspectivas. Para muchos científicos aferrados a los conceptos intuitivos de siempre, supuso un verdadero trauma la sustitución de una física fácilmente visualizable por otra mucho más abstracta, en la que las dimensiones del espacio y el tiempo se entreveraban en un continuo de cuatro dimensiones y que, a partir de la reelaboración más ambiciosa de la relatividad general, apeló a los recursos de las geometrías no euclidianas para describir el universo. Los investigadores ya no pudieron en adelante emplear modelos «pictóricos», representables en la imaginación, a la hora de explorar nuevas ideas y resolver sus problemas. Para muchos esto fue doloroso y hasta rechazable. No obstante, desde el punto de vista teórico la relatividad reforzaba enormemente la coherencia y unidad de la física, superando las discrepancias entre sus diversas provincias y trabándola mediante vínculos atrevidos, como la célebre ecuación E=mc2, que sentaba la equivalencia de la masa —vale decir, de la materia— y la energía. Fueron necesarios más de treinta años para acabar de captar todo lo que esto significaba. Y, por supuesto, el ideal clásico de conocimiento perfecto y exacto no sufrió el menor deterioro, de manera que el mítico objetivo de la fórmula de las fórmulas, que pondría fin apoteósico a la física, pareció más próximo que nunca.
Para la filosofía, los hallazgos de Einstein suponían que el mundo no surgía de la suma progresiva de elementos en la que los últimos dependen de los primeros, pero no al revés. La creación, en su versión newtoniana, supone que en primer lugar aparecen el tiempo y el espacio, luego la materia inerte y por último la energía capaz de animarla. Aquella física permitía concebir un espacio intemporal, un tiempo vacío, un universo inmóvil. En el nuevo horizonte todas estas ideas carecen de base y significado: los principios constitutivos de la realidad se necesitan e implican mutuamente; por eso no hay otro remedio que acuñar concepto nuevos, como el de tiempo-espacio o materia-energía. Únicamente en las mentes de los hombres pueden subsistir separadas unas de otras todas esas nociones; cualquier pretensión de veracidad y de encuentro con lo real pasa por reconocer que todas ellas constituyen facetas de una entidad única, quizá la sustancia única spinoziana que Einstein había puesto en el centro de su religión. La relatividad general propició una aproximación enormemente sugestiva entre tres ciencias que antaño se habían considerado incluso formalmente diferentes: geometría, física y cosmología. La forma del espacio depende de los cuerpos que lo ocupan y de sus movimientos; las fuerzas actuantes en la naturaleza —al menos la fuerza gravitatoria— no difieren en el fondo de las sinuosidades y retorcimientos del otrora terso, puro e incontaminado espacio. Por último la noción misma de universo abandona el Olimpo de la metafísica para entrar en el vaivén de las alternativas barajadas por las teorías en pugna y los parámetros medidos por los observatorios.
Espacio, tiempo, materia, energía, inercia, gravedad: estos son los ladrillos que el profesor Einstein amontonó para emular las viejas cosmogonías. Parecía que sólo faltaba homogeneizar un último ladrillo, el electromagnetismo, de cara a lograr la síntesis final, que incluso tenía un nombre: teoría del campo unificado. Pero el brillante genio del creador de la relatividad no había contado con la posibilidad de una revolución aún más radical, ya en curso, y que descubriría que Dios es bastante más refinado de lo que hasta entonces nadie había sospechado.
2. Crisis y renovación del saber científico: la Mecánica cuántica
Los orígenes de la mecánica cuántica se remontan al año 1900, en que el físico alemán Max Planck se vio obligado a postular que los procesos naturales de intercambio de energía eran discontinuos a escala elemental. Las razones de esta propuesta no serán examinadas ahora. En cambio sí interesa recordar cómo se pensaba que funciona nuestra mente cuando se aplica al conocimiento del mundo con anterioridad a esa fecha. Dejando a un lado las posturas pesimistas que niegan la posibilidad de saber con certeza cómo son las cosas, existía una primera tendencia dominante entre los físicos, el empirismo, la cual afirmaba que los sentidos nos ofrecen poco más o menos una imagen verídica de la realidad, es decir, que las cosas son aproximadamente como las vemos, tocamos, oímos, olemos o gustamos. La postura rival, frecuentada por algunos filósofos, prefería sostener que la sensibilidad no entrega la verdad del mundo, a la que sólo es posible llegar por medio de otras funciones de la mente, como el intelecto o la razón. Sus partidarios serían intelectualistas o racionalistas. Es preferible hablar de racionalismo, que tiene un sentido más abarcativo. Por supuesto, racionalismo y empirismo no se oponen radicalmente, sino que en principio pueden complementarse y de hecho los autores modernos defienden habitualmente fórmulas complementarias, lo cual no resta interés a la distinción. Con algo —aunque no mucho— de verdad cabría decir que a partir de un determinado momento los filósofos se sintieron progresivamente atraídos por una u otra forma de racionalismo, mientras que los científicos derivaron preponderantemente hacia un empirismo más o menos matizado.
a) La crisis del realismo fisicista
El problema con que se encontró la ciencia a fines del siglo XIX es que sus disciplinas más avanzadas —la química, la teoría electromagnética, la mecánica estadística, etc.— se apoyaban en conceptos y principios cuya fundamentación empírica era cada vez más dudosa. Por ejemplo, todo el mundo hablaba de átomos, pero nadie los había visto nunca, ni existían muchas esperanzas de conseguirlo en el futuro. Se suponía que la única alternativa a los átomos eran las ondas, esto es, vibraciones periódicas de ciertos medios continuos subyacentes, como por ejemplo el éter, pero nadie había podido obtener una evidencia empírica de la existencia real de tal medio y tales vibraciones, sino más bien lo contrario. En realidad, los átomos son extrapolaciones al campo de lo microscópico de cosas tales como piedras o tacos de madera, y decir que la luz consiste en vibraciones del éter equivale también en transferir a la escala de lo inconcebiblemente pequeño las olas que recorren las superficies de líquidos como el agua. Olas del mar, piedras y tacos de madera sí son conceptos empíricos, mientras que las vibraciones del éter y los átomos son, en todo caso, atrevidas analogías que sin embargo dieron pie a numerosos desarrollos teóricos de gran éxito.
La situación era, en resumidas cuentas, la siguiente: no podemos percibir directamente como son las cosas muy pequeñas; pero, si suponemos que se parecen bastante a las cosas más grandes —que son las únicas que podemos intuir con nuestros sentidos—, la razón nos permite sacar consecuencias que la experiencia se encarga a su vez de validar. El truco funcionó, de acuerdo con lo dicho, durante mucho tiempo, pero a partir de un determinado momento dejó de hacerlo. Y justamente entonces empezó a gestarse la mecánica cuántica. Por consiguiente, no es descabellado suponer que los creadores de esta teoría tuvieron que replantearse las relaciones entre el sujeto y el objeto del conocimiento, el viejo asunto sobre el que ha girado toda la teoría del conocimiento desde Descartes y Kant.
Volvamos al momento histórico que precedió inmediatamente a la génesis de la hipótesis cuántica. La actitud más positivamente empirista estaba representada por hombres como Ernst Mach, para quien la noción de átomo resultaba injustificada, de acuerdo con el principio de que el único cometido de la ciencia es reproducir del modo más simple y económico posible lo que los sentidos nos enseñan del mundo. En el polo opuesto se encontraba su colega en la Universidad de Viena, Ludwig Boltzmann, ferviente defensor de la doctrina atomista y que a su vez estaba convencido de nuestra aptitud para trascender los sentidos y determinar cómo son las cosas que vemos cuando ya no las vemos, es decir, a una escala tan diminuta que supere los límites de la sensibilidad. Se suele decir que la posición de Mach era más bien idealista, mientras que Boltzmann era en cambio realista, puesto que el primero ponía los límites del conocimiento en una peculiaridad de nuestras mentes —la capacidad de sentir— y el otro no. Pero yo creo que el realismo de Boltzmann y el de casi todos los científicos precuánticos era en realidad bastante ingenuo, puesto que se basaba en el valor absoluto de modelos ontológicos de origen empírico, como el cinético-corpuscular o el continuista. En términos más simples: Boltzmann y sus correligionarios se imaginaban, en primer lugar, que en el nivel más ínfimo la materia es un agregado de pequeños ladrillos que se parecen a los ladrillos con que edificamos nuestras casas y, en segundo lugar, que los ladrillos con que construimos nuestras casas son en sí mismos tal y como los vemos. Aunque se profese una decidida predilección por el realismo, no parece que el realismo de los científicos clásicos sea el más prometedor. Lo cual tampoco significa que carecieran de argumentos a su favor. En efecto: ciertos modelos mecánicos sencillos e inocentes permitieron a Dalton introducir la teoría del átomo químico; a Maxwell, poner a punto la teoría electromagnética, y, al propio Boltzmann, desarrollar la mecánica estadística, teorías que permitieron responder más preguntas acerca del universo que toda la ciencia precedente. Empleando la terminología que le gustaba emplear a Einstein, parecía como si el buen Dios se hubiera complacido realmente en emplear piedrecitas y pequeñas olas de fluidos invisibles en la construcción de su universo.
Pero un buen día los refrendos empíricos de este realismo ingenuo empezaron a fallar estrepitosamente. Al principio fueron sólo dos pequeñas «nubes», como las calificó otro de los santones de la ciencia decimonónica, Lord Kelvin: los inesperados resultados de experimento de Michelson-Morley y las discrepancias de la teoría con la radiación del cuerpo negro. No es este lugar ni momento para entrar en pormenores, de forma que será menester acudir a una analogía grosera: mientras que las bolas de billar recorren suavemente la mesa impulsadas por el taco y rebotan sin sorpresas, de forma que el jugador experto puede calcular perfectamente una carambola a varias bandas, las hipotéticas «bolitas de billar» situadas más allá de la capacidad visual humana parecían tener un comportamiento más abrupto e imprevisible: había indicios de que les gustaba dar pequeños «saltos», es decir, los «cuantos» que darían su nombre a la nueva teoría encargada de estudiarlos. Bien es verdad que unas bolas de billar que «saltan», es decir, que desaparecen aquí para aparecer más lejos, resultan muy extrañas y suscitan la sospecha de que, dado que no «ruedan» con suavidad, tampoco son redondas, ni elásticas, ni tienen color, etc. En definitiva, que tal vez no son en modo alguno «bolas de billar».
b) La discontinuidad cuántica y el «principio de correspondencia»
Cuando una hipótesis falla, el filósofo de la ciencia aconseja abandonarla, pero el científico sólo lo hará si tiene otra mejor a mano, pues con toda razón piensa que más vale una hipótesis que funcione sólo a medias que no poder emplear ninguna hipótesis en absoluto. Y ésta fue precisamente la situación más o menos desde 1900 hasta 1925: en el realismo ingenuo de la física clásica surgieron grietas cada vez mayores pero, careciendo de alternativas, los físicos no tuvieron más remedio que acudir al pegamento. Es preferible ocupar un edificio resquebrajado que permanecer a la intemperie, aunque amenace con caérsenos encima en cualquier momento. La persona que se mostró más hábil para sobrevivir en este precario equilibrio fue el danés Niels Bohr y la herramienta epistemológica con la que apuntaló la vieja teoría al mismo tiempo que socavaba sus cimientos fue denominada por él «principio de correspondencia». Pero antes de comentar su significado conviene recordar brevemente los problemas que acuciaban a los investigadores de aquella fase.
Durante el primer tercio del siglo XX la Academia Sueca de Ciencias concedió el premio Nobel con mucha mayor frecuencia a los físicos experimentales que a los teóricos, al parecer debido a cierta interpretación de los estatutos originales de la fundación. Independientemente de ello, lo cierto es que, mientras la teoría se debatía en el desconcierto, la experimentación atravesó entonces una etapa pletórica de resultados. Era como si de pronto nuestros sentidos se hubiesen agudizado hasta grados insospechados, y fuésemos capaces de «ver» lo que antes apenas podíamos conjeturar. Perrin utilizaba el movimiento browniano para descubrir la danza de los mismos átomos, von Laue aprendía a radiografiarlos, Rutherford hurgaba sus entrañas, Thomson descubría el primero de sus minúsculos componentes, cuya carga eléctrica medía Millikan y cuyas trayectorias registraba Wilson en la cámara de niebla. Resumir así los acontecimiento supone sin duda una simplificación excesiva, porque implícitamente se afirma que teoría y experiencia pueden ser separadas una de otra como la pulpa de la cáscara en una naranja. Por supuesto, Wilson sólo veía gotitas de agua en medio de un vapor de agua sobresaturado; Rutherford, centelleos sobre una placa metálica y así los demás. Pero la interpretación teórica de aquellos fenómenos era tan coherente que era difícil resistirse a la impresión de que los científicos estaban «tocando» realmente las cosas de que hablaban. Tal vez no avistasen directamente el fuego elemental de la naturaleza, pero sí el humo producido por él. No obstante, era un humo diferente del que sale de las hogueras que conocemos. No había más remedio que seguir hablando de «partículas» y de «ondas», aunque fuesen muy diferentes de las partículas y ondas clásicas, vale decir, de las partículas y ondas empíricamente observables. Una partícula clásica tiene una forma y un tamaño bien definidos, una posición y movimiento perfectamente determinables. Una onda clásica se difumina con suavidad en el espacio y se modula sin interrupciones repentinas en el tiempo. Ambos conceptos se pueden imaginar sin dificultad, y también definir con precisión, así como recibir una formalización matemática nítida. Lo único que no está permitido es fusionarlos en una sola entidad con los atributos de ambos, porque entre ellos hay relaciones de incompatibilidad lógica. Y sin embargo, las ondas luminosas parecen «colapsar» en fotones, es decir, se convierten repentinamente en «partículas», mientras que los electrones interfieren entre sí como si fuesen «ondas de materia». ¿Cómo sobrevivir a tanta paradoja, por no decir a tanta contradicción? La salida más obvia es restablecer la ortodoxia fenomenológica: limitarse a constatar lo que ven nuestros ojos sin pretender ir más lejos. Quien se limita a dar testimonio de sus impresiones no corre el riesgo de formular teorías erróneas. La solución parece buena, pero en realidad es un espejismo, porque nadie ve «manchas coloreadas», sino campos, cielos y montañas. ¿Cómo diseñar nuevos experimentos o comprender los ya realizados sin acudir a interpretaciones teóricas? Descartemos, pues, esta solución y veamos si existes otras posibilidades.
Hay, en efecto, una salida, que consiste en introducir las modificaciones oportunas en el modelo teórico vigente y, si estas modificaciones están en contradicción lógica con las exigencias del modelo, incorporar las cláusulas restrictivas necesarias para evitar incurrir en el absurdo. En esto consiste, en definitiva, el principio de correspondencia de Bohr, que le sirve para justificar, contra toda lógica, la estabilidad de un modelo de átomo «cuantizado». Para que los electrones no caigan al núcleo los confina en unas pocas órbitas discontinuas, las únicas permitidas. En el momento de su formulación esta hipótesis apenas tenía justificación teórica, pero recibió confirmación empírica y además demostró poseer un gran poder predictivo. No obstante, desde el punto de vista epistemológico convencional presentaba el grave inconveniente de que sólo rompía a medias con el modelo anterior, porque para calcular los trasvases energéticos que requieren el paso de una órbita a otra había que acudir de nuevo a la mecánica clásica. Por decirlo de alguna manera, Bohr jugaba con dos barajas a su propia conveniencia, y en el fondo lo que pomposamente llamaba «principio de correspondencia» se reducía —en opinión de muchos— a este truco de tahúr. Dios no sólo utilizaba unas bolitas de billar muy extrañas, sino que además parecía complacerse en escamotearlas o, como enseguida se diría, en «jugar a los dados» con ellas. A uno de los protagonistas de la historia manifestaba así su desconcierto: «Estoy intentando con Pauli algunos cálculos atómicos cuánticos, (...) Pero por lo general no dan nada. Los cuantos son verdaderamente un lío.» (Born).
c) La nueva mecánica y el problema de su interpretación
Al igual que antes se hizo con los detalles científicos, es necesario omitir ahora bastantes circunstancias históricas. Baste decir que en un momento determinado ni la actitud fenomenológica-idealista, ni la realista-ingenua, ni la ambivalente de Bohr pudo ser prolongada por más tiempo. Hacia 1925 pareció en verdad que se había llegado a un auténtico callejón sin salida. Y de pronto la solución llegó por partida doble: la llamada mecánica matricial de Heisenberg, por un lado, y la mecánica ondulatoria de Schrödinger, por otro. Se trataba de dos formulaciones físico-matemáticas muy sofisticadas y a primera vista muy diferentes, pero que conducían a las mismas previsiones y cuya equivalencia matemática se demostró en seguida. Lo difícil era interpretarlas adecuadamente. Formalmente significaban la liberación definitiva de la nueva física respecto a la teorías clásicas, con sus hipótesis de inspiración empírica —incluso ingenuamente empírica— y aplicación metaempírica. Con ello, la cuántica acreditaba su condición de teoría científica respetable, exenta de contradicciones y sólidamente vinculada a la experiencia. Pero su significado sustantivo, interpretación física, sentido ontológico, resultaban obscuros y nebulosos. Schrödinger, alentado por Planck, Einstein, von Laue y el resto de la «vieja generación» intentó reconducir toda la teoría hacia un modelo ondulatorio clásico, pero en vano. Landé, Popper, y numerosos científicos y filósofos posteriores miraron con esperanza al modelo corpuscular clásico. Todos estos esfuerzos han sido vanos, y ni siquiera ha sido necesario acudir a la experiencia para descartarlos: sencillamente es imposible explicar no ya los fenómenos, sino ni siquiera el funcionamiento de la propia teoría a base de pequeñas bolas de billar con una posición y velocidad precisas, ni tampoco a partir de nada sólido, líquido o gaseoso que se extienda y vibre acompasadamente en el espacio.
En un intento de ofrecer una alternativa a las soluciones de antaño, Niels Bohr, con la estrecha colaboración de Werner Heisenberg y otros miembros de su escuela formularon la llamada Interpretación de Copenhague, que desde entonces y hasta hoy se ha convertido en la «ortodoxia» aceptada con más o menos entusiasmo por la inmensa mayoría de los científicos y soportada muy a regañadientes por los filósofos. Hay que reconocer que no es fácil llevar la etiqueta de «ortodoxo» en un siglo en el que la heterodoxia está de moda, ni tampoco lo es mantenerse como referencia normativa cuando todos los campos de la investigación están sometidos a periódicas revisiones y cambios. La versión bohriana de la mecánica cuántica sigue teniendo tantos detractores como cuando fue propuesta en 1927... y sin embargo nadie ha podido sustituirla por algo mejor. Las acusaciones que más frecuentemente se han vertido contra ella son que constituye una interpretación subjetiva, idealista y anticuadamente positivista de una teoría en sí misma coherente, pero incompleta, y que tal como la presentan Bohr y los suyos traiciona los ideales del racionalismo científico y conduce a paradojas filosóficamente inaceptables.
Decidir hasta qué punto son justos esos reproches es una tarea que desborda ampliamente las posibilidades de esta presentación. Conviene sin embargo advertir que el supuesto idealismo de los cuánticos es más bien para algunos una confusión nacida, por una parte, de la terminología inadecuada escogida por Heisenberg y otros para fundamentar sus tesis y, por otra, de la creencia compartida por muchos de sus adversarios de que todo lo que no sea realismo ingenuo es idealismo.
Es evidente, en primer lugar, que al formular la mecánica matricial Heisenberg quiso prescindir de los modelos realistas semi-empíricos e intuitivos que habían guiado a los físicos hasta entonces; por eso se ciñó a las magnitudes observables y a las relaciones matemáticas abstractas que pueden establecerse entre ellas. Paul Forman ha insistido en un estudio sobre el transfondo ideológico de la física cuántica sobre el influjo que en sus creadores ejerció el pesimismo irracionalista del período de entreguerras, ejemplificado en Ostwald Spengler y su libro La decadencia de Occidente. Pero más que una quiebra en la confianza otorgada al poder de la razón para conocer el mundo y en la eficacia de su presupuesto ontológico (el principio de causalidad), lo que hubo en los más influyentes inspiradores de las nuevas ideas fue una convicción de la necesidad de superar la imaginación como criterio de verdad en la elección de hipótesis y principios explicativos. Esta tendencia a prescindir de lo intutitivamente representable ya estaba muy presente en la matemática (en particular en el programa formalista de Hilbert) y en las artes (con la eclosión de la pintura abstracta y el dodecafonismo musical). La mente humana no tiene por qué estar encadenada a lo que les sentidos le suministran para construir sus modelos teóricos de comprensión de la realidad. Bien es cierto que tanto en la matemática como en el arte hay un movimiento de separación de lo sensible en cuanto tal, para otorgar una completa independencia del pensamiento matemático puro, de la abstracción formal pura en música y en las artes plásticas. Heisenberg, en cambio, emplea las abstracciones matemáticas (el álgebra de las matrices hermíticas, que redescubre sin saber que los matemáticos ya la conocían muy bien) para conectar entre sí los datos sensibles cuantificados mediante los procedimientos usuales de medición. Este autor se ha referido numerosas veces a Platón como inspirador de su propia estrategia, que busca formas matemáticas puras en lugar de modelos arbitrarios groseramente intuibles tras los datos sensibles:
«...a fin de explicar por qué precisamente un átomo de carbono y dos de oxígeno forman siempre una molécula de anhídrido carbónico, el dibujante había provisto a los átomos de ganchos y anillas, mediante los cuales se unían, formando la molécula. Esto me pareció totalmente falto de sentido. Porque, a mi juicio, los ganchos y las anillas son figuras muy arbitrarias, a las que se puede dar en cada caso las formas más diferentes según la utilidad técnica. Los átomos, en cambio, deben ser una consecuencia de las leyes de la naturaleza, y deben ser inducidos por éstas a unirse en moléculas. En ello, creía yo, no puede haber azar alguno, y tampoco, en consecuencia, formas tan arbitrarias.» (Heisenberg, 1975:7)
Toda la física cuántica nace en realidad de la decisión de no presuponer que el modo en que nuestra percepción sintetiza los datos sensoriales pueda y deba ser transferido sin más al ámbito de la realidad última de las cosas. Hay en esta actitud una aparente coincidencia con la actitud filosófica de Kant: según este filósofo las cosas no son en sí mismas tal y como nosotros nos las representamos, ya que nuestras representaciones obedecen más bien a una necesidad subjetiva, que impone a la experiencia, en primer lugar, las formas a priori del espacio y el tiempo, en segundo lugar, la síntesis de la intuición de acuerdo con las funciones unificadoras del entendimiento según sus propias reglas o categorías. Por consiguiente, el hecho de que los objetos sensibles se den en el tiempo y el espacio, así como que se amalgamen en totalidades perceptibles como esta mesa o aquel árbol, las cuales se someten a leyes inteligibles (como las que explicitan la relación causa-efecto), no tiene según Kant nada que ver con lo que pueda haber tras lo sensible, pues eso es algo que permanece para siempre como una incógnita indescifrable. Los cuánticos, en cambio, vienen a decir que todo eso es real y objetivo, pero sólo en una primera aproximación.
En la versión definitiva de la teoría, el viejo principio de correspondencia ya no es un expediente provisional para poder emplear a la vez la vieja física clásica y una nueva física todavía incompleta. Ahora establece el tránsito entre una física vieja que da razón de nuestras percepciones sensibles y que sigue siendo aceptablemente válida a nuestra propia escala de magnitud, y la nueva teoría que versa sobre el mundo minúsculo de los entes y procesos elementales, en el que tales elaboraciones sintéticas carecen de base y validez. Establecer las relaciones sintéticas adecuadas en ese ámbito que escapa a nuestra experiencia cotidiana es un poco como introducirse en una habitación obscura con un palo en la mano e ir tanteando para intentar descubrir qué es lo que hay dentro y cómo está ordenado, en caso de que lo esté. Si somos optimistas y creemos que tiene sentido tal encuesta podemos elegir proceder sobre el supuesto: a) de que los objetos que hay allí son iguales a otros que ya conocemos y que están colocados de la forma que es usual ordenarlos; b) que los objetos son en efecto, familiares, pero están ordenados de un modo completamente diferente a lo esperado; c) que los objetos son muy diferentes a los que conocemos, pero que están dispuestos de un modo bastante convencional; d) que ni se parecen a los objetos acostumbrados, ni tienen un orden fácilmente reconocible.
La opción a) es la que los físicos habían seguido hasta entonces y los cuánticos abandonaron, seguramente para siempre. La opción d) apenas es practicable, no está aún a nuestro alcance y acaso no lo esté nunca. Es posible que algunas teorías recientes, como las de supercuerdas, constituyan un esbozo de esa posibilidad. La alternativa b) es en cierto modo la que siguió Heisenberg y la c) la que hay detrás del esfuerzo de Schrödinger. Dicho de un modo más directo y concreto: Heisenberg parte de observables clásicos (posición, cantidad de movimiento, localización temporal, energía, etc.), pero los conecta es un esquema matemático inusual (un álgebra no conmutativa); Schrödinger, en cambio, utiliza los procedimientos matemáticos preferidos por los físicos clásicos (ecuaciones diferenciales) pero introduce una magnitud desconocida (la archifamosa onda Ψ) y un espacio de configuración que poco tiene que ver con el espacio tridimensional ordinario. En términos lingüísticos podríamos decir que la alternativa es o bien respetar la semántica tradicional sirviéndose de una sintaxis irreconocible, o bien respetar las reglas clásicas de la sintaxis pero utilizando significados absolutamente atípicos. El problema de la interpretación de la mecánica cuántica se reduce precisamente a conseguir entender lo que en uno y otro caso se dice. La respuesta de Bohr tiene un nombre muy sugerente: Complementariedad.
El ideal clásico era emplear conceptos perfectamente definidos y lograr con ellos descripciones deterministas de la realidad, pero sencillamente, hay una relación de exclusión entre ambas cosas, de manera que los conceptos definidos llevan a descripciones indeterministas, y las descripciones deterministas a conceptos indefinidos: por esa razón las relaciones de indeterminación surgen en el contexto de la formulación heisenbergueriana, mientras que la ecuación de ondas de Schrödinger muestra cómo evoluciona de un modo perfectamente determinado algo que sólo puede ser interpretado como la probabilidad de ocurra tal acontecimiento en tal instante y lugar.
d) La superación de la visión clásica del universo
Algunos críticos de la interpretación estándar están especialmente molestos con la forma en que ésta mezcla las categorías ontológicas y las gnoseológicas. Creen que ambas clases de conceptos deben permanecer netamente separados: por un lado estarían las posiciones, las velocidades, las energías cinéticas o los momentos angulares. Por otro, las indeterminaciones, probabilidades, incertidumbres o indefiniciones. O hablamos de la primera clase de cosas o hablamos de la segunda. Cuando en un discurso aparecen ambas a la vez, es que se trata de una formulación metalingüística en la que evaluamos el valor cognoscitivo de ciertos conceptos ontológicos, o bien estamos ante un adepto de la filosofía idealista, para la que no hay una distinción nítida entre el esse y el percipi, entre el ser y el conocer. La física cuántica mezcla, en efecto, ambas nociones y por eso ha sido vista bien como una teoría incompleta, incluso conscientemente incompleta (por ejemplo por Einstein), bien como una teoría respetable pero contaminada de filosofía idealista y subjetiva (por ejemplo, por Popper, Bunge y tantos otros).
Decir que una teoría, científica, filosófica o de cualquier tipo, es incompleta no deja de ser una trivialidad, porque ¿acaso hay alguna que no lo sea? Pero la afirmación einsteiniana de la incompletitud de la teoría cuántica era una tesis relevante, un poco como si dijésemos de una chaqueta que es incompleta no porque deje sin cubrir las manos o la cabeza del que la lleva, sino, por ejemplo, porque le falta una manga. Einstein se daba cuenta perfectamente —al fin y al cabo era uno de sus creadores— que la teoría cuántica no se limitaba a dejar sin determinar —vale decir: sin explicar— ciertas dimensiones o aspectos de la realidad, sino que afirmaba explícitamente la incompatibilidad de los conceptos físicos clásicos con la determinación de la realidad material. Lo que le molestaba tanto y le hizo proferir aquellas frases tan memorables —Dios es refinado, pero no cruel, etc.— era que para obtener una teoría más completa y determinista que la mecánica cuántica hubiera que olvidar para siempre las bolitas de billar y las olitas que agitan fluidos hipersutiles. De hecho su búsqueda infructuosa de la teoría del campo unificado fue en último término un intento de emular los viejos modelos intuitivos de la realidad con los medios de la abstracción matemática.
Dejando a un lado sus propias utopías teóricas, la crítica de Einstein a la Interpretación de Copenhague, que encuentra su máxima expresión en el experimento de Einstein, Podolsky y Rosen, venía a decir que si ésta interpretación tiene razón en su pretensión de poner una cota máxima al valor de verdad de los conceptos físicos clásicos, entonces resultarían cosas muy extrañas, como la no separabilidad de ciertos eventos. ¿Cómo es posible que una medición efectuada en un laboratorio repercuta de inmediato en algo muy distante, como si un secreto pasadizo conecte entre sí eventos que no puedan intercambiar entre sí ningún tipo de acción causal? Y sin embargo, los físicos, con el experimento de Aspest y otros semejantes han podido comprobar que así ocurre de hecho. El mundo es, en efecto, muy extraño, si nos empeñamos en seguir cuadriculándolo con conceptos que han sido troquelados por nuestra sensibilidad.
Las acusaciones de idealismo y subjetivismo envuelven una cuestión mucho más sutil. ¿Es idealista una doctrina que atribuya valor objetivo a ideas tales como «probabilidad» e «incertidumbre», que hable de un «azar esencial» o de un «colapso de la función de ondas producida por el observador», etc.? Parece que sí, puesto que todas esas nociones tienen un origen psicológico, han sido introducidas a partir de ciertas experiencias mentales (podría discutirse este último extremo, pero tampoco se hará ahora). Ahora bien, quien parta de esta constatación para acusar a los cuánticos de idealismo y subjetivismo, está tomando como punto de apoyo el realismo ingenuo, puesto que da por descontado que las otras categorías —posición, localización temporal, momento, velocidad, etc.— son perfectamente objetivas, cuando la tesis epistemológica central de la teoría cuántica es que esas categorías también son invenciblemente subjetivas, al menos cuando se apura su aplicación más allá de los límites marcados por el cuanto universal de acción. Podría quizás responderse: «muy bien, pero en tal caso lo único que consiguen los cuánticos es reafirmar aún más su posición idealista, en la medida que introducen en su descripción del mundo categorías reconocidamente mentalistas con otras que en su opinión también lo son, aunque no lo parezcan». La réplica que cabe oponer a este argumento es que simplifica groseramente una situación complicada: es como aquel que confunde al criminal con el juez encargado de reprimirlo, sobre la base que ambos tienen que algo que ver con los delitos. No olvidemos que la teoría cuántica nace de el perfeccionamiento del conocimiento experimental de la naturaleza y de la incapacidad de la física clásica para dar cuenta del él, incapacidad que tiene que ver con el carácter semiempírico de los conceptos físicos fundamentales.
Parece que no existe la posibilidad de encontrar alternativa a dichos conceptos semiempíricos, porque ¿cómo pensar la realidad prescindiendo de nociones tales como espacio, tiempo y movimiento de desplazamiento local? En todo caso, habría que entrar aquí en especulaciones acerca de la posibilidad de la mente humana de encontrar fórmulas de pensamiento completamente inusuales. En lugar de eso, lo que hicieron Heisenberg, Schrödinger, etc., fue introducir limitaciones y rectificaciones en el uso de los conceptos tradicionales, que forzosamente tomaron la forma de categorías gnoseológicas. En el fondo, toda la física cuántica no es otra cosa que un discurso objetivo construido con materiales subjetivos. Es la objetividad del discurso lo que funda su carácter inequívocamente realista, aunque sea un realismo lejano (según la terminología propuesta por Bernard d’Espagnat). Este realismo estriba en que el término de referencia que se emplea para decidir sobre lo que se considera real no es el contenido explícitamente subjetivo de la experiencia, ni los modelos construídos a partir de ella, sino la confrontación y síntesis de la totalidad de formulaciones subjetivas que traducen nuestra experiencia del mundo. De la misma manera que el cálculo infinitesimal enseña a hallar resultados finitos operando con magnitudes infinitas, haciendo que de un modo u otro unos infinitos se cancelen con otros, la teoría cuántica es un modo de obtener conclusiones objetivas a partir de premisas subjetivas, consiguiendo destilar la dimensión realista de la experiencia a partir de una toma de conciencia radical de sus inevitables connotaciones idealistas. Todas las sospechas de Kant sobre la índole invenciblemente subjetiva de nuestras objetivaciones resultan así confirmadas, salvo una sola, pero fundamental: lejos de plegarse dócilmente a nuestras figuraciones, la cosa en sí provoca grietas en los discursos urdidos por nuestras mentes. Estudiando esas grietas los hombres podemos aprender algo sobre el enigma enterrado bajo nuestras palabras y nuestras sensaciones.
3. Derivaciones y prolongaciones de las revoluciones de la física
Teoría de la relatividad y mecánica cuántica constituyen los polos del eje sobre el que pivota la física y en último término toda la ciencia contemporánea. Aunque ambas teorías fueron desarrolladas y completadas en el primer cuarto del siglo XX, los restantes apenas bastaron para actualizar todas las potencialidades que encerraban. No disponiendo del espacio requerido para exponerlas con un mínimo de detalle, será necesario conformarse con enumerarlas.
a) Evolución de las ciencias físico-químicas
Por lo que respecta a la física y la química, las repercusiones de los nuevas conquistas fueron definitivas: la fundamentación de la noción de enlace químico desde los postulados cuánticos permitió ahondar en la comprensión de las moléculas, la reactividad y la dinámica de sus transformaciones. El estudio de la materia en sus diferentes estados, la cristalografía, la física del plasma, todo hubo de reformularse o pudo empezar a construirse desde una base teórica estable. Especialmente admirable fue el desarrollo de la física de las altas energías, en la que la nueva matriz teórica y la construcción de aparatos cada vez más potentes y precisos para ahondar en los niveles más profundos de la materia (aceleradores) suscitó varias oleadas de descubrimientos de nuevas partículas subatómicas y de teorías encargadas de explicarlas. Electrón, protón, neutrón, neutrinos, positrón, mesones... La nómina se fue incrementando a partir de los años treinta en proporción tan desbocada que llegó el momento de buscar un esquema simplificador a un nivel más profundo: los quarks, que junto con los leptones aparecen como la materia prima del universo según la concepción dominante, aunque ya se busca una comprensión más honda y englobante con entidades como las supercuerdas, que estarían por debajo y detrás no sólo de lo que llamamos materia, sino de la misma energía en todas su formas y disfraces.
Un axioma invariable de todas estas investigaciones prescribe que la investigación de objetos más y más minúsculos involucra energías cada vez mayores. Al principio bastaba con aparatos que podían colocarse sobre una mesa y alimentarse con una batería de pilas eléctricas; ahora se trata de instalaciones que cubren decenas de kilómetros cuadrados y consumen la producción de centrales enteras de producción eléctrica. Se especula con que para comprobar algunas de las nuevas ideas habría que contar con un acelerador que se saldría de la Tierra y aún del Sistema Solar, hasta llegar a alguna de las estrellas cercanas: una evidente imposibilidad que acaso no llegue a desanimar a los investigadores más osados.
Aparejado al descubrimiento de nuevas partículas estuvo el de las fuerzas que gobernaban sus interacciones. A las dos que protagonizaron los trabajos de la época clásica, el siglo XX ha añadido otro par, directamente responsable de la estabilidad y las trasformaciones de la estructura de los núcleos atómicos: la fuerza nuclear fuerte y la interacción débil requirieron circunstanciados análisis hasta que la comunidad científica llegó a convencerse de que las cuatro eran necesarias y suficientes para explicar todo lo que la física y la química estudian. Se inició entonces la carrera para reducirlas a un esquema teórico simple, completo y fiable. Con la relatividad general se disponía de una teoría clásica, pero satisfactoria, de las acciones gravitatorias. Poco a poco se elaboraron teorías cuánticas de campos para las otras tres fuerzas. Y, una vez obtenido este logro, se concibió la posibilidad de unificar las fuerzas, al igual que se trataba de resumir en unas pocas la tipología de partículas elementales. Ya Einstein había pretendido algo por el estilo con respecto a la gravedad y el electromagnetismo, pero no fueron esas dos fuerzas, sino la electromagnética y la nuclear débil las que se consiguió presentar de modo convincente como ramas desgajadas de un tronco común, la fuerza electrodébil, en la presentación que Steven Weinberg, Abdus Salam y otros consiguieron formular. Más tarde se han realizado progresos muy prometedores de cara a integrar la fuerza nuclear fuerte en un esquema tripartito: son las teorías de la gran unificación, que muchos consideran en vías de una definitiva consecución. Mucho más difícil está resultando lograr que la gravedad responda al mismo tipo de comprensión, de manera que la escisión que se produjo en de la física de los umbrales del siglo XX, en cierto modo se está repitiendo en la de los del siglo XXI: la última teoría clásica, la relatividad general, todavía constituye la mejor explicación disponible de las interacciones gravitatorias, pero no puede ser reducida ni coordinada con la mecánica cuántica, que ha inspirado y fundamentado el estudio de las restantes formas de acción física. Nadie duda seriamente de que la unificación final vendrá de la mano de los planteamientos cuánticos, bien sea a través de una teoría de la gravedad cuántica, como quiere entre otros Roger Penrose, o bien a partir de una teoría más básica y comprensiva, como la teoría de supercuerdas que ha encontrado múltiples valedores, a pesar de sus enormes dificultades de cálculo y contrastación empírica.
La idea general es la siguiente: las naturaleza se presenta diversa y fragmentada porque sus transformaciones tienen lugar en una gama de energías demasiado amplia. Por decirlo de alguna manera, a baja temperatura las cuatro fuerzas de la naturaleza tienen muy poco que ver entre sí. Pero a medida que la temperatura sube y las energías comprometidas son mayores, el parentesco profundo que hay entre ellas empieza a manifestarse, las simetrías ocultas se recuperan, los desacoplamientos van perdiendo importancia. Cuando la temperatura alcance unos valores que por ahora no somos capaces de describir con propiedad, la unidad profunda de la naturaleza y de todas sus manifestaciones quedará patente y la síntesis final de todos los conocimientos se habrá logrado, síntesis que, sin embargo, respetará todas los límites y restricciones impuestos por los principios de la mecánica cuántica.
Resulta muy difícil llegar a formular teóricamente esta física de las energías ultra-altas, porque las ecuaciones que tratan de describirlas aparecen casi sin remedio infestadas de infinitos que malogran los cálculos. Esta necesidad de «renormalizar» las ecuaciones para evitar el abismo del infinito ha condicionado la evolución de la física teórica desde el segundo cuarto del siglo XX y es probable que siga siendo durante mucho tiempo la piedra de toque de cualquier nueva idea. Por lo que se refiere al problema de verificación empírica, la escalada de potencia de los aceleradores está directamente relacionada con la problemática comentada. Pero, hasta que se encuentre la forma de hacer máquinas más grandes que el planeta, la única alternativa es observar el universo que nos rodea, para ver si en él se dan las condiciones extremas que la física gusta postular. La referencia cosmológica se ha vuelto un complemento indispensable de los fundamentos últimos de la física.
b) Astronomía y cosmología
Ya quedó dicho que, con su relatividad general, Einstein rescató el concepto de universo de los predios de la metafísica, atrayéndolo definitivamente hacia el terreno de las observaciones y los cálculos. En un artículo de 1917, abordó las consecuencias cosmológicas de la teoría que acababa de completar. Buscó soluciones a sus ecuaciones en las que el universo aparecía como un todo estático, finito pero ilimitado. Para ello tuvo que introducir alguna hipótesis ad hoc, una constante cosmológica que aseguraba el equilibrio a gran escala de los cuerpos integrantes del universo. Otros físicos y matemáticos señalaron que eran más plausibles desde el punto de vista teórico los modelos dinámicos, en los que la estructura general del universo, el espacio-tiempo, está sometida a procesos de expansión o contracción. Estas sugerencias recibieron un espectacular refrendo cuando los astrónomos que trabajaban con los nuevos telescopios de varios metros de diámetro, confirmaron la sospecha de que el universo es mucho más grandes de lo que antes se había pensado: está constituido por un sinfín de sistemas de estrellas o galaxias, que no reposan inertes, sino que se alejan unas de otras con velocidad proporcional a su distancia. Fue el gran descubrimiento del americano Edwin Hubble, que forzó a Einstein a confesar que la introducción de la constante cosmológica había sido el error científico más grande de toda su vida.
Entre los astrónomos y los cosmólogos se entabló una tensa y enriquecedora relación, parecida a la que unos decenios antes se había dado entre físicos teóricos y experimentales. Éstos acusan a sus colegas de ser incapaces de atarse solos los cordones de los zapatos, infundio al que los otros replican con el reproche de que no han conseguido nunca sumar un par de números sin equivocarse. Lo cierto es que de reto en reto, ambos colectivos han ido desentrañando no sólo la estructura, sino la propia historia de la fábrica celeste. El fenómeno de la fuga de las galaxias sugería el modelo de un universo en expansión, y varios teóricos a partir de los años veinte especularon con la idea de que en un primer momento toda la masa del universo pudo haber estado concentrada en una región muy pequeña, formando algo así como un átomo originario. La idea de un universo oscilatorio, con fases alternativas de crecimiento y contracción también fue barajada. Entre tanto, pudo ser desvelado gracias a los progresos de la física nuclear el secreto de la energía irradiada por las estrellas: la enorme presión de la gravedad eleva la temperatura de su núcleo varios millones de grados, hasta lograr encender los hornos atómicos e iniciar procesos de fusión atómica, desde el ligero hidrógeno, hasta el pesado hierro (los núcleos más pesados sólo se pueden obtener por medio de un aporte neto de energía).
Las estrellas que vemos resultan del equilibrio dinámico entre la fuerza contractiva de la gravedad y la expansiva de energía liberada por los procesos de interacción atómica que tienen lugar en su interior. La cantidad inicial de masa concentrada es el parámetro que determina la duración y brillo de la estrella, así como su destino final: enanas marrones o blancas, explosión de supernovas, concentradísimas estrellas de neutrones o los enigmáticos «agujeros negros» que han captado la imaginación popular.
Por lo que atañe al universo en su conjunto, el estudio del origen y evolución de planetas, estrellas y galaxias ayudó a plantear con mayor rigor la escenificación de cuál pudo ser su estado originario. El hecho mismo de la expansión, junto con el estudio de la proporción de hidrógeno y helio así como otras variables llevó a postular la teoría de la «gran explosión» (denominación despectiva de un adversario, que sin embargo hizo fortuna), la cual tuvo que enfrentarse durante decenios a la rivalidad de la «teoría del estado estacionario». Según ésta, el universo es eterno y siempre se ha mantenido en expansión, sin que por ello disminuya su densidad, debido a la «creación continua» de materia. Entre los factores determinantes del triunfo de la alternativa de la «gran explosión», prima el hecho la observación del universo lejano —que debido al retardo de la luz que de él nos llega es también un universo más joven que el «nuestro»— revela un panorama diferente, menos evolucionado. Por otro lado, la teoría rival fue definitivamente descartada cuando se produjo el descubrimiento de la «radiación de fondo», residuo frío y homogéneo de los primerísimos estadios de la evolución cósmica, cuando materia y radiación constituían un todo indiscriminado. Precisamente en esos primeros estadios se concentra el interés de todos los investigadores, porque se suponen que en ellos está el secreto de la buscada unidad de la comprensión de la naturaleza (las altísimas temperaturas en que todas las fuerzas eran una y la materia no se había desacoplado aún de las interacciones energéticas que la generan), así como una explicación más pormenorizada de por qué el universo es como es y no de otra manera. Las teorías de los universos inflacionarios han tratado de responder a tales preguntas, aunque las últimas observaciones han venido a desacreditarlas, reforzando la idea de un universo en expansión creciente e irreversible, cada vez más frío y vacío (paradójicamente, ello ha supuesto una cierta rehabilitación de la denostada «constante cosmológica» de Einstein).
c) Teoría de la evolución y biología molecular
Los flujos interdisciplinares entre física y cosmología han ido adquiriendo a lo largo de los últimos cincuenta años una importancia cada vez más decisiva. Algo bastante parecido ha ocurrido con la biología, que se ha beneficiado también de las aportaciones de muchas otras ciencias. Tras la gran eclosión del darwinismo en la segunda mitad del siglo XX, la cuestión de la herencia produjo una crisis interna en los primeros años del nuevo siglo. Fue precisamente entonces cuando se redescubrieron las leyes básicas de la genética, hallada cincuenta años antes por el monje bohemio Georg Mendel. No fue fácil armonizar esta nueva doctrina con la teoría de la evolución, que hasta aquel momento no disponía de ninguna explicación sobre el origen y la propagación de las variaciones en los rasgos que conforman las especies biológicas. Tras largas y tensas discusiones con los «mutacionistas», se consiguió elaborar una síntesis «neodarwinista» que desde entonces ha constituido la verdad oficial de las ciencias de la vida. Ello no significa que no hayan surgido impugnaciones y dudas: bioquímicos y paleontólogos en particular han subrayado la importancia de las rupturas en la continuidad del proceso evolutivo y el protagonismo cada vez mayor del azar en todos sus mecanismos. Aunque el mecanismo del la selección natural —núcleo de la teoría sintética neodarwinista— puede asumir pequeñas discontinuidades y una dosis más o menos grande de aleatoriedad, no está del todo claro hasta qué punto está en condiciones de digerir sin perder su propio nervio teórico las nuevas evidencias.
Junto a la «evolución» de la teoría de la evolución, el hecho más destacado de las ciencias que se ocupan de la vida durante el siglo XX ha sido el nacimiento y explosivo crecimiento de la biología molecular. A principios de los años treinta algunos físicos anticiparon las posibilidades que la nueva mecánica cuántica tenía de cara al progreso de la química y la biología. En la década siguiente el libro de Erwin Schrödinger ¿Qué es la vida? proporcionó sugerencias muy ricas de cara a explicar la microestructura de los fenómenos vitales. ¿De qué forma las moléculas orgánicas son capaces de almacenar y procesar toda la información que requiere la génesis y mantenimiento de los organismos? La idea de que algunas de ellas podían tener la estructura de sólidos aperiódicos, y encerrar en tal aperiodicidad la clave para construir sustancias aptas para ejercer todas las funciones catalíticas necesarias para la vida, cayó como semilla en terreno abonado, y pocos años después Crick y Watson descifraron la arquitectura del ADN, la molécula que junto con el ARN soporta las claves genéticas de todas las formas vivas conocidas en el planeta.
Prescindiendo de detalles en los que no es menester entrar, la mecánica cuántica ofrecía la posibilidad de explicar la estabilidad de formas materiales ultramicroscópicas, que según la física clásica deberían estar a merced de la agitación termodinámica. A pesar de ser una teoría que se suele calificar de «indeterminista», la cuántica encerraba un potencial de determinación a pequeña escala que muy pocos fueron capaces de anticipar. La biología molecular se ha beneficiado de ello y se ha convertido desde entonces en la ciencia de moda, en dura competencia con la cosmología y la física de partículas por las más sustanciosas partidas de los presupuestos gubernamentales. El progresivo desvelamiento de los procesos metabólicos y del funcionamiento de los más diversos órganos, aparatos y sistemas, ha sido constante desde entonces, lo que a alentado a los cultivadores de esta ciencia para ser los más optimistas defensores de las interpretación determinista de la ciencia. Proyectos gran envergadura y repercusión social, como el del genoma humano, han concitado más esperanzas que las que probablemente podrán ser satisfechas a medio plazo, lo que no obsta para que este sea uno de los frentes donde las fronteras del conocimiento avanzan a un ritmo más acelerado.
d) Las ciencias de la complejidad
Una mención aparte requiere igualmente un conjunto bastante heterogéneo de disciplinas en rápida expansión, que ha dado en llamarse ciencias de la complejidad. Impotentes ante el cúmulo inextricable de factores que concurren en el más cotidiano proceso de la naturaleza, los científicos se habían acostumbrado desde tiempos de Galileo a abstraer, separar y simplificar todo lo que estudiaban: los cuerpos se reducían a puntos, los movimientos se suponían sin rozamientos, los sistemas se postulaban herméticamente cerrados, los procesos arribados a las condiciones de máxima estabilidad. Pero los planteamientos analíticos empezaron a agotar sus virtualidades en varios campos a lo largo del pasado siglo, y poco a poco surgieron defensores del la estrategia rival: no despreciar los factores que introducen perturbaciones; enfrentarse a los fenómenos más ricos en dimensiones sin pretender desmontarlos en sus elementos; estudiar los flujos no para determinar cuál es su estado final, sino cómo discurre su mismo fluir y que procesos más o menos provisionales tienen lugar en el ínterin. Al fin y al cabo, la vida, la tierra, las estrellas y galaxias son fenómenos en última instancia efímeros dentro de la evolución del universo hacia algo bastante parecido a una «muerte térmica».
Para que la nueva óptica epistemológica se abriera paso era necesario superar las rutinas reduccionistas de la ciencia de antaño, buscando nuevas formas de determinación compatibles con el azar, el conocimiento incompleto y la interconexión multidireccional de las partes de los sistemas en todos siempre abiertos. Las teorías del caos determinista, el estudio de los sistemas dinámicos, el análisis de estructuras matemáticas infinitamente ricas y complicadas, los fractales los «atractores extraños», son algunos de los elementos y tópicos que han servido para profundizar en un descubrimiento que ya habían hecho los cuánticos: que no es menester presuponer la predeterminación causal de la realidad ni la sencillez de las estructuras matemáticas requeridas para describirla de cara a elaborar una ciencia que merezca ese nombre y el esfuerzo de buscarla.
e) El lugar del científico en la nueva cultura del conocimiento y el lugar del hombre
En los albores del siglo XXI el conocimiento científico está siendo mediado en proporción creciente por la sociedad y la tecnología. La imagen del sabio solitario y artesano, que como Ramón y Cajal compraba de su peculio el instrumental científico y realizaba por su propia mano todos los procesos de la investigación, ha desaparecido por completo y se ha pasado a una ciencia producida en grandes instalaciones que comprometen una parte considerable de los recursos disponibles, cuya utilización requiere proyectos y gestiones que llevan años a nutridos equipos de investigación. El avance del conocimiento en una determinada dirección depende cada vez menos del surgimiento de mentes preclaras o de ideas innovadoras, y más de la habilidad política de los promotores de un proyecto para obtener apoyos políticos y financiación adecuada.
Pero no sólo es la imagen del científico la que está en crisis: es la misma idea de hombre la que se pone en cuestión, como resultado fundamentalmente del progreso de ciencias o tecnologías como la genómica, la inteligencia artificial y las neurociencias. En comparación con ellas, los efectos de la industria sobre el medio ambiente o los peligros de la carrera armamentista son asuntos de menor cuantía. ¿Qué importancia puede tener que el planeta se vuelva inhabitable para nosotros, si es nuestra misma presencia lo que se pone en cuestión? Siempre habrá bacterias e insectos capaces de sobrevivir en un mundo ultracontaminado; la vida a sobrevivido a crisis mucho peores, según indican los estudios sobre el pasado de la Tierra. Pero la posibilidad de sustituir nuestra especie por generaciones de ordenadores cada vez más capaces y sofisticados, o la modificación de nuestra dotación genética hasta procrear estirpes irreconocibles son contingencias cada vez más cerca de salir de los predios de la ciencia ficción para entrar en el horizonte de las alternativas a las que nos tendremos que enfrentar en los próximos decenios. Si los filósofos profesionales no son capaces de afrontar estos dilemas, sería preferible que llegara a su término la actual decadencia de la filosofía académica convencional, para que pensadores más en consonancia con las viejas tradiciones filosóficas asuman ese decisivo e improrrogable reto.
Bibliografía
Arana, J. (2002): Materia, universo, vida. Tecnos. Madrid.
Barrow, J.D. (1994): Teorías del todo. Hacia una esplicación fundamental del universo. Crítica. Barcelona.
Davies, P.C.W.;Brown, J.R. (1989): El espíritu en el átomo. Alianza. Madrid.
Einstein, A. (1983): Sobre la teoría de la relatividad y otras aportaciones científicas. Sarpe. Madrid.
Heisenberg, W. (1975): Diálogos sobre física atómica. BAC. Madrid.
Guth, H. (1999): El universo inflacionario. La búsqueda de una nueva teoría sobre los orígenes del cosmos. Debate. Madrid.
Lederman (1996): La partícula divina. Crítica. Barcelona.
Lewin, R. (1995): Complejidad. El caos como generador del orden. Tusquets. Barcelona.
Prigogine, I.; Stengers, I. (1983): La nueva alianza. Metamorfosis de la ciencia. Alianza. Madrid.
Schrödinger, E. (1976): ¿Qué es la vida? Avance. Barcelona.
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