¿Y si la gravedad es una ilusión? ¿Una especie de cósmica floritura, o el efecto colateral de algo más que ocurre a niveles de la realidad aún inexplorados?
Dennis Overbye
Es difÃcil imaginar un aspecto de la vida en la Tierra más fundamental y ubicuo que la gravedad. Desde el momento en el que diste tu primer paso y caÃste de culo sobre tus pañales hasta en el que desaparecen tu carne y tus sueños.
Pero, ¿y si todo es una ilusión? ¿Una especie de cósmica floritura, o el efecto colateral de algo más que ocurre a niveles de la realidad aún inexplorados?
Es lo que dice Erik Verlinde, respetado teórico de cuerdas y profesor de fÃsica en la Universidad de Amsterdam, cuya opinión de que la gravedad de hecho es una ilusión está causando un continuo alboroto entre los fÃsicos, o al menos entre aquellos que admiten entenderle. Dándole a la vuelta a la lógica de 300 años de ciencia, discute en un reciente trabajo titulado Sobre el Origen de la Gravedad y las Leyes de Newton si la gravedad no es más que una consecuencia de las venerables leyes de la termodinámica, las que describen el comportamiento del calor y los gases.
«Para mà la gravedad no existe» dice Verlinde, quien ha estado recientemente en los Estados Unidos explicándose. No es que no pueda estar equivocado, pero Verlinde está entre un buen número de fÃsicos que dicen que la ciencia ha estado considerando la gravedad de forma equivocada, y que hay algo más básico de lo que la gravedad «emerge», igual que el comportamiento de los mercados emerge de cómo actúan colectivamente los individuos o la elasticidad emerge de la mecánica de los átomos.
Mirar asà a la gravedad, dicen, podrÃa dar luz sobre algunos de los asuntos cósmicos más candentes de la actualidad, como la energÃa oscura, esa clase de anti gravedad que parece estar acelerando la expansión del universo, o la materia oscura que supuestamente es necesaria para mantener compacta una galaxia.
Los argumentos de Verlinde son lo que podrÃamos llamar el «he tenido un mal dÃa» de la teorÃa de la gravedad.
Digamos que funciona asÃ: tu pelo se riza con el calor y la humedad, porque tu pelo tiene más formas de estar curvado que de estar recto, y a la naturaleza le gusta tener opciones. Asà que hace falta una fuerza para enderezar el pelo y eliminar esas opciones. Olvida el espacio tiempo curvado o las fórmulas de atracción a distancia descritas por Isaac Newton con la suficiente precisión como para permitirnos navegar por los anillos de Saturno. Eso que llamamos fuerza de la gravedad es simplemente un subproducto de la tendencia de la naturaleza a maximizar el desorden.
Algunos de los mejores fÃsicos en el mundo dicen que no entienden el trabajo de Verlinde, y muchos más son al menos escépticos. Pero algunos de esos cientÃficos dicen que al menos nos da una perspectiva nueva sobre algunas de las más profundas dudas de la ciencia, en particular por qué existen el espacio, el tiempo y la gravedad. Aunque no sepamos aún responderlas.
«Algunos dicen que no puede estar en lo cierto, y otros que tiene razón e incluso que ya sabÃamos todo eso, que es correcto, profundo y trivial» dice Andrew Strominger, teórico de cuerdas en Harvard.
«Lo que hay que decir» continúa, «es que ha inspirado muchas discusiones muy interesantes. Es una fascinante colección de ideas sobre cosas que es increible hasta qué punto no entendemos sobre nuestro universo. Por eso me gusta.»
Verlinde no es un candidato obvio a subirse por las paredes. Él y su hermano Herman, profesor en Princeton, son gemelos famosos más por su maestrÃa con las matemáticas de la teorÃa de cuerdas más dura que por sus habilidades filosóficas.
Nacidos en Woudenberg, Holanda, en 1962, los hermanos tomaron su inspiración de un par de programas de televisión en los setenta sobre fÃsica de partÃculas y agujeros negros. «Me capturó por completo» recuerda Verlinde. Él y su hermano obtuvieron sus tÃtulos en fÃsica en la Universidad de Utrech en 1988 y ambos fueron a Princeton, Erik al Instituto de Estudios Avanzados y Herman a la universidad. Después de unos cuantos rebotes sobre el océano, terminaron estando ocupados en Princeton. Incluso llegaron a casarse y divorciarse con dos hermanas. Erik dejó entonces Princeton para volver a Amsterdam para estar cerca de sus hijos.
Su primera gran jugada como estudiante graduado fue inventar el álgebra de Verlinde y la fórmula que lleva su nombre, importantÃsimas en la teorÃa de cuerdas, la llamada teorÃa del todo que afirma que el mundo está hecho de diminutas cuerdas temblorosas.
PodrÃamos preguntarnos por qué a un teórico de cuerdas le interesan las ecuaciones de Newton. Al fin y al cabo Newton ya fue superado por Einstein, quien explicó la gravedad como una curvatura en la geometrÃa del espacio tiempo, algo que los teóricos piensan que también será superado por la teorÃa de cuerdas.
Durante los últimos 30 años, en palabras de Verlinde, la gravedad ha sido «desnudada» como fuerza fundamental.
Ese desnudo por la fuerza comenzó en los setenta con el descubrimiento por parte de Jacob Bekenstein de la Universidad de Jerusalén y de Stephen Hawking de la Universidad de Cambridge, entre otros, de la misteriosa conexión entre agujeros negros y termodinámica, culminando en el descubrimiento de Hawking en 1974 de que si se tienen en cuenta los efectos de la mecánica cuántica los agujeros negros deberÃan inflarse y eventualmente explotar.
En un provocativo cálculo publicado en 1995, Ted Jacobson, teórico de la Universidad de Maryland, demostró que juntando todas esas ideas holográficas, las ecuaciones de Einstein para la Relatividad General son sólo otra forma de enunciar las ya conocidas leyes de la termodinámica.
Esos agujeros negros en estallido —al menos en teorÃa porque ninguno ha podido ser observado— nos desvelan una nueva extrañeza de la naturaleza. Los agujeros negros, en efecto, son hologramas, como las imágenes en 3D de tu tarjeta de crédito. Toda la información sobre lo que se ha perdido en su interior está codificada en su superficie. Los cientÃficos se preguntan cómo este principio holográfico —quizás todos somos sombras en un muro distante— se aplica a todo el universo y de dónde viene.
En un asombroso ejemplo de universo holográfico, Juan Maldacena del mismo Instituto de Estudios Avanzados ha construido un modelo matemático de universo en una «lata de sopa» donde tódo lo que ocurre en el interior de la lata, incluyendo la gravedad, queda codificado en la etiqueta pegada en el exterior de la lata, donde no hay gravedad, y hay una dimensión espacial menos. Si las dimensiones no importan y la gravedad no existe, ¿cómo de real puede llegar a ser ese modelo?
Lee Smolin, teórico cuántico en el Instituto Perimeter de Ciencias Teóricas, afirma que el trabajo de Jacobson es «uno de los más importantes de los últimos 20 años».
Pero al principio recibió poca atención, según Thanu Padmanabhan del Centro Interuniversitario para AstronomÃa y AstrofÃsica de Pune, en India, quien ha escrito unos cuantos trabajos sobre la «gravedad emergente» durante los últimos años. Padmanabhan dice que la conexión con la termodinámica va más allá de las ecuaciones de Einstein para la gravedad y alcanza a otras teorÃas para la misma. «La gravedad» dijo recientemente en una charla en el Instituto Perimeter «es el lÃmite termodinámico de la mecánica estadÃstica de los átomos en el espacio tiempo».
Verline afirma haber leÃdo el trabajo de Jacobson múltiples veces durante años pero que nadie parece haber pillado el mensaje. La gente sigue hablando de la gravedad como fuerza fundamental. «Claramente tenemos que tomarnos esas analogÃas en serio, pero parece que nadie lo hace» se queja.
Su trabajo, publicado el pasado enero, se asemeja al de Jacobson en muchos aspectos, pero Verlinde se irrita cuando dicen que no ha añadido nada nuevo al análisis de Jacobson. Lo nuevo, dice, es que las diferencias en entropÃa son el mecanismo que hace funcionar la gravedad. Que la gravedad es, como dice, una fuerza entrópica.
La inspiración le llegó gracias a un robo.
Cerca de volver a casa de unas vacaciones en el sur de Francia el pasado verano, un ladrón entró en su hotel, robó su portátil, sus llaves y su pasaporte. «Me tuve que quedar una semana más» dice, «y entonces se me ocurrió la idea».
En la playa, su hermano empezó a recibir mensajes por email contándole que tenÃa que quedarse en Francia, que habÃa tenido una nueva idea y finalmente, al tercer dÃa, que se le habÃa ocurrido cómo derivar las leyes de Newton de los principios de la termodinámica. Momento en el que Herman recuerda que empezó a pensar «¿qué pasa aquÃ? ¿Qué has estado bebiendo?»
Al hablar al dÃa siguiente todo empezó a tener sentido, cuenta Herman. «Es interesante» dice, «cómo cuando tienes que cambiar tus planes empiezas a pensar de otra forma».
Piensa en el universo como en una caja de letras de Scrabble. Sólo hay una forma de colocarlas para que aparezca escrita la dirección de tu casa, y un astronómico número de formas posibles en las que colocarlas para mensajes que no tienen sentido. Cuando agitas la caja desaparecen los significados, el desorden se incrementa y la información se pierde mientras las letras se desordenan hacia configuraciones más probables. ¿Y si la gravedad en realidad es esto?
Como metáfora de cómo funciona esto, Verlinde usa el ejemplo de los polÃmeros, una ristra de DNA, por ejemplo, de un pelo humano, rizándose. «Me llevó dos meses entender los polÃmeros» dice.
El trabajo resultante, como admite el propio Verlinde, es aún vago. «No es la base para una teorÃa» explica. «No pretendo que sea una teorÃa, quiero que la gente lea mis palabras y no se quede en las ecuaciones».
Padmanabhan dice que ve poca diferencia entre los trabajos de Verlinde y Jacobson y que ese nuevo elemento en forma de fuerza entrópica aún no tiene rigor matemático. «Dudo que estas ideas soporten el paso del tiempo» escribe en un email enviado desde la India, al cual Jacobson no le ve sentido.
John Schwarz del Instituto Tecnológico en California y uno de los padres de la teorÃa de cuerdas dice que el trabajo es muy provocativo. Para Smolin es «muy interesante pero aún muy incompleto».
En un taller celebrado en Texas la pasada primavera, a Rafael Bousso de la Universidad de Berkeley en California le preguntaron su opinión sobre el trabajo. «El resultado parece ser que nadie lo ha entendido, incluso aquellos para los que inicialmente tenÃa sentido» respondió por email.
«En cualquier caso, el trabajo de Verlinde ha llevado la atención a una pregunta profunda e importante, y eso es bueno» dice Bousso. «No creo que gracias al trabajo de Erik conozcamos mejor cómo funciona esto. Pero parece que quienes han escrito trabajos posteriores ni siquiera lo entienden».
Los hermanos Verlinde intentan llevar ahora esas ideas a términos técnicos de la teorÃa de cuerdas. Erik lleva un tiempo en la carretera, viajó en mayo al Instituto Perimeter y a la Universidad Stony Brook en Long Island, promocionando su fin de la gravedad. Michael Douglas, profesor en Stony Brook, describe el trabajo de Verlinde como «una serie de ideas que resuenan en la comunidad» añadiendo que «estamos todos esperando a ver si puede ser más preciso».
Hasta entonces no habrá juicio sobre el trabajo de los hermanos Verlinde.
Durante un almuerzo en Nueva York, Verlinde rumiaba sus experiencias durante los últimos seis meses. Confiesa simplemente haberse rendido a su intuición. «Cuando vino la idea, me sentà excitado, incluso eufórico» cuenta. «No te pasa todos los dÃas tener la oportunidad de contar algo nuevo sobre las leyes de Newton. Y no he visto inmediatamente que estoy equivocado. Y eso es suficiente para seguir».
Sus amigos le animan a continuar, y no hay rastro de arrepentimiento. «Aún si alguien descubre que estoy equivocado, habremos aprendido algo de todas formas. Ignorarlo serÃa lo peor».
Al dÃa siguiente Verlinde dio una charla técnica a un grupo de fÃsicos en la ciudad. Recordaba que para un amigo suyo, esta historia de la gravedad le recordaba al cuento de las ropas nuevas del emperador.
«Hace mucho que sabemos que la gravedad no existe» dice Verlinde. «Ya es hora de que un niño lo grite».
Visto en New York Times.
Escucha la versión podcast del artÃculo.
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