En esta entrevista realizada durante su visita al Instituto Balseiro, el Premio Nobel en Física David Gross cuenta por qué le apasiona la física, cuál es el rol de la incertidumbre científica y por qué a los físicos les resulta tan complejo llegar a una “teoría del todo”. Además, responde a quienes opinan que la teoría de cuerdas “no es una ciencia”. Y afirma que está orgulloso del aporte de la ciencia con respecto a advertir al mundo sobre el cambio climático.

Fecha de publicación: 18/10/2016

David Gross visitó el Instituto Balseiro hace pocos días para brindar un coloquio en el auditorio del Centro Atómico Bariloche titulado “Las fronteras de la física fundamental”. La charla pública ocurrió el viernes 30 de septiembre por la tarde, auspiciado por el “Programa J. M. Maldacena” de este Instituto dependiente de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la Universidad Nacional de Cuyo (UNCuyo). Ese mismo día, por la mañana, el Premio Nobel en Física se reunió con periodistas para responder preguntas sobre el campo de la física y de la ciencia en general. El lunes siguiente también dio un seminario para estudiantes.

El físico, que trabaja en el Instituto Kavli de Física Teórica de la Universidad de California, de los Estados Unidos, recibió en 2004 el máximo galardón mundial en Física de la Academia Real de Ciencias sueca. Lo hizo junto con otros dos físicos estadounidenses, David Politzer y Frank Wilczek, por un aporte científico que permitió apuntalar la teoría de la interacción nuclear fuerte (ver recuadro “La libertad asintótica”). Lejos de quedarse quieto, Gross incursionó en la teoría de cuerdas, que es una de las teorías candidatas a conciliar la teoría de la relatividad general y la mecánica cuántica.

En esta entrevista realizada por el Área de Comunicación del Instituto Balseiro durante el viernes por la mañana, estuvo acompañado por su esposa, la periodista científica y por muchos años la encargada de Prensa de la Universidad de Princeton, Jackie Savani, con quien se conoció, hace muchos años atrás, en una entrevista y con quien hoy recorre el mundo. De hecho, luego de visitar Bariloche viajaron a San Miguel De Tucumán para participar de la reunión de la Asociación Física Argentina. Con voz pausada y calma, además de una importante cuota de buen humor, en esta nota Gross invita con sus respuestas a la reflexión.

-¿Por qué le gusta la física?

-No entiendo por qué a alguien no le gustaría la física (risas). Siempre me gustó la física, desde una temprana edad. Y que antes de eso ya me gustaban las matemáticas y resolver problemas. Cuando de chico empecé a leer sobre física me di cuenta que en la física teórica se resolvían problemas pero del mundo real. Eso es lo que realmente me fascinó: la belleza de las matemáticas y poder usarlas para resolver problemas del mundo real, hacer predicciones y explicar la realidad. Más adelante me di cuenta que había algo incluso mejor: como físico y como científico uno se convierte en parte de este grupo de personas excepcionalmente interesantes que comparten tu pasión y que pueden disfrutar lo que uno hace con descripciones matemáticas de la realidad. Y uno puede disfrutar lo que ellos hacen. Sos parte de esa cultura.

-¿Qué le diría a jóvenes estudiantes de física acerca del rol de la incertidumbre en la ciencia?

-No estoy muy seguro de qué querés decir con “incertidumbre”. Presumo que no querés hablar de la “incertidumbre” de Heisenberg. En China donde paso algo de tiempo charlando con jóvenes, es muy interesante porque me hacen muchas preguntas sobre la incertidumbre. Como por ejemplo qué hago cuando no puedo resolver un problema o tengo varios obstáculos. Y yo les digo: así es la vida, está llena de incertidumbre. ¿A eso te referís?

-Hay quienes tienen la idea errónea de que la ciencia es sólo “certeza”. Que uno investiga, obtiene un resultado que es una Verdad cerrada. Pero eso no es ciencia, ¿o sí?

-No, es un lío como todo lo demás. Pero hay una diferencia entre la incertidumbre en la ciencia y la incertidumbre en otras áreas, no científicas. Porque en la ciencia, al final hay un juez. Muchos creemos que el juez es la realidad, un mundo tangible allá afuera. Y tenemos maneras de hacer preguntas a la Naturaleza, maneras de descifrar las respuestas que la Naturaleza nos da y realizar experimentos. A veces las respuestas son de algún modo confusas y requieren interpretaciones que a veces nos desorientan. O hay diferentes respuestas que entran en conflicto pero al final lo solucionamos. No es que la Naturaleza dice que esto es correcto y esto está equivocado, pero por lo general dice que algo está mal, que no funciona y que no es correcto. Y así uno aprende. En la sociedad, en otras áreas del pensamiento humano y de trabajo no hay un juez final equivalente a los criterios que tenemos en la ciencia. Por eso la ciencia ha logrado avances en los últimos cientos de años. Eventualmente la incertidumbre se esclarece.

-¿Entonces la incertidumbre es una parte clave de la ciencia?

-Cuando las cosas son muy excitantes, cuando algo nuevo es observado o alguna nueva idea surge es generalmente casi siempre llena de incertidumbre y confusión, además de ser parcialmente correcta y parcialmente incorrecta. Es siempre un lío. Es bastante fascinante mirar hacia atrás y ver algo que históricamente parece un viaje muy tranquilo en realidad al principio tenía a todos muy confundidos. Uno puede ver cómo lograron encontrar su camino para luego llegar a una verdad hermosa y limpia. Hay tantos ejemplos… Personalmente participé en uno pero en la historia uno mira cientos de años atrás y los encuentra. Einstein finalmente llegó a su teoría de gravedad pero fue un viaje de ocho años marcados de confusión y errores hasta que finalmente la verdad emergió.

-En 2015, junto con otros Premios Nobel usted firmó un documento para llamar a la acción contra el cambio climático. ¿Está preocupado por la situación actual de las negociaciones entre las naciones del mundo?

-La firma de ese documento, al final del encuentro de Lindau en Alemania, ocurrió justo antes de la cumbre de París y el objetivo fue influir en esa reunión (N. de la R.: en la conferencia de los países miembro de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático o UNFCCC por sus siglas en inglés). El resultado de la reunión en París fue sorpresivamente bueno, en comparación con encuentros previos como el de Copenhague y varias otras de estas reuniones periódicas en las que nada concreto surgía. En París surgió un acuerdo real. Esto fue un gran paso hacia adelante. Aunque quiero decir también que estoy orgulloso de mis colegas en la ciencia que alertaron al mundo sobre este peligro. Si uno lo piensa, convencer a los poderosos para luchar y unir sus esfuerzos para frenar el calentamiento global… Hay intereses económicos enormes en juego... Cada político en cada país del mundo da como mensaje político que quiere hacer crecer la economía, para que sea más rica y más fuerte. Ese es el mensaje que los políticos venden en todo el mundo. Sin embargo los científicos han logrado convencer al mundo de que hay algo que está ocurriendo muy lentamente de forma no tan evidente, con el método científico. Considero un gran tributo al poder de la ciencia que hayamos llegado tan lejos, más teniendo en cuenta los poderes tan grandes que hay en contra. Pero las medidas no han sido suficientes. Y hay una gran parte del cambio climático que no podrá ser evitada.

-En Argentina se juega mucho al fútbol y hablamos bastante con la jerga de este deporte. ¿Podríamos decir que ahora la pelota está en la cancha de los políticos con respecto al cambio climático?

-Es que los políticos responden a la gente. Así que los periodistas también deben hacer su trabajo y explicarle a la gente. Pero ha habido un enorme cambio. Los jóvenes… La gente muere, la gente nueva surge… Esto cambia la política. El cambio que genera la gente joven en esta cuestión es muy importante y puede cambiar la política. Los políticos responden a la gente. Así que la pelota no está en su lado de la cancha sino que está en la cancha de todos nosotros. Tenemos que seguir presionando.

-El año pasado usted también participó de un encuentro de físicos y filósofos en el que se debatió acerca de si la teoría de cuerdas es o no es una ciencia. ¿Qué le diría a la gente que dice que la teoría de cuerdas no es una ciencia?

-Tal afirmación prueba que esa gente no sabe qué es la teoría de cuerdas o qué es la ciencia (risas). Como intenté explicar en mi charla durante esa conferencia, la teoría de cuerdas no es realmente una teoría sino un marco de trabajo que usamos para tratar de entender las fuerzas fundamentales y la gravedad. Tenemos esperanza de que lo que se llama teoría de cuerdas nos lleve a una teoría que pueda predecir y explicar las cosas que ahora no podemos entender. Y que pueda hacer predicciones, aunque hasta ahora no se ha probado que sea el caso. No por eso se puede decir que no sea ciencia. Es parte de un marco que contiene la mejor teoría que hemos conseguido hasta ahora de partículas elementales y que ponemos a prueba regularmente, todo el tiempo, con cientos de experimentos. O sea que es parte de ese marco, y la ampliación de ese marco es lo que nos permite hacer preguntas y aprender sobre áreas en las que somos bastante ignorantes, particularmente aquellas que develan la naturaleza cuántica, los efectos cuánticos de la gravedad.

-La teoría de cuerdas tiene ya varios años de vida…

-Está acercándose a su 50 aniversario, es un tópico muy viejo en la física. Así que ha pasado por varias etapas y la naturaleza de su desarrollo ha cambiado. En la mitad de su vida, alrededor de hace 30 años atrás, ocurrió esta revolución de las supercuerdas en la que muchos de nosotros creímos que este nuevo marco tendría éxito en unir todas las fuerzas de la naturaleza y en responder las preguntas y realizar predicciones de forma cuantitativa. Los críticos de aquella época dijeron que eso no era ciencia porque aún no se habían hecho predicciones. Eso es algo absurdo porque hay colegas que hicieron predicciones y luego ganaron el Premio Nobel aunque las mismas fueron verificadas varios años después. Pero ahora entendemos ideas que parecían diferentes de la física estándar de partículas aunque eran realmente parte de lo mismo. Uno de sus grandes productos (N. de la R.: del Instituto Balseiro), Juan Martín Maldacena, explicó y propuso lo que se llamó la correspondencia AdS/CFT, que generó un avance para agrandar nuestro marco y demostró cómo estos dos abordajes son parte de lo mismo. Esto derivó en una gran explosión de entendimiento de este marco de trabajo.

-¿Y cómo impacta esta realidad en el debate de si es una ciencia o no?

-La gente que dice que la teoría de cuerdas no es ciencia porque aún no ha aún tenido esta interacción crucial con la naturaleza, que es la que sucede cuando la naturaleza te dice si estás equivocado o no, debe ahora admitir que la teoría de cuerdas y la teoría normal del modelo estándar de partículas elementales, que ha sido extremadamente bien comprobada, son parte de lo mismo. Así que esa gente no puede, por honestidad intelectual, descartar la teoría de cuerdas porque es verdaderamente lo mismo y está conectada al marco de trabajo que es la base de la teoría matriz más comprobada y confirmada regularmente que hemos tenido.

-Aunque la discusión sigue estando…

-Sí, y es saludable que lo haga. Es peligroso para los teóricos irse por las ramas en este contexto. Pero eso no está sucediendo realmente. Los críticos no saben bien qué está pasando. Son escépticos, y en la ciencia siempre debe haber escépticos de las nuevas ideas o de los nuevos abordajes que no han sido comprobados… Es bueno que haya escépticos, pero es aún mejor que haya escépticos que sepan de qué están hablando.

-¿Por qué es tan difícil encontrar una teoría unificada en la física, una teoría del todo?

-Puede no haber una teoría del todo pero todo lo nuevo es siempre difícil, si no fuera difícil ya estaría hecho por definición. Pero parte del problema es que la mayoría de las cosas fáciles ya se han logrado. El movimiento de esta mesa, ya entendemos cómo funciona incluso a un nivel atómico, algo que es un logro porque es difícil poder “ver” átomos. Si hubiera una teoría del todo con los intentos del momento que pudiera unificar y brindar una explicación más fundamental de la realidad física, nos requeriría ir a escalas más y más pequeñas. Esto es algo muy lejos de nosotros mismos. Vamos adquiriendo intuición cuando somos niños al interactuar y jugar con el mundo real en nuestra propia escala, de centímetros y metros. Ahora podemos ver, usando microscopios, miles de millones de miles de millones de partes de un centímetro.

-¿Y cómo se estudia algo tan alejado de la percepción cotidiana?

-Tenemos que ir mucho más allá, bajando varios órdenes de magnitud y eso es técnicamente difícil y caro. Y también es conceptualmente algo muy alejado de nuestra intuición original. Así que hay que construir varias capas de intuición que nos permitan poder conocer los secretos de la Naturaleza, lejos y más lejos de nosotros mismos. Lo que hace mover al mundo es muy diferente de lo que vemos en el microscopio. La mecánica cuántica gobierna la física en pequeñas escalas. La mecánica cuántica ya tiene 100 años, hay gente viva que nació antes de que la mecánica cuántica fuera siquiera imaginada así que no es un concepto nuevo aunque aún estamos tratando de entender sus implicaciones. Ahora tenemos el desafío de examinar cuidadosamente el núcleo de las cosas, algo que despierta interrogantes sobre la naturaleza del espacio y tiempo. Así que son temas inherentemente difíciles para los descendientes de los simios.

RECUADRO

LA LIBERTAD ASINTÓTICA

Junto con sus colegas laureados, David Gross realizó un aporte decisivo para avanzar en el desarrollo del Modelo Estándar de la Física de Partículas, que es el modelo que describe los objetos más diminutos de la Naturaleza y sus interacciones. Lo hicieron al lograr un mayor entendimiento de cómo funciona la interacción fuerte, que es la fuerza (también llamada “la interacción de color”) que une dentro del núcleo atómico a las piezas más pequeñas de la materia: los quarks.

En concreto, Gross, Politzer y Wilczek descubrieron una propiedad de la fuerza de interacción fuerte que explica por qué los quarks se comportan casi como partículas libres sólo en altas energías. Las partículas libres son aquellas que no están sometidas a ninguna fuerza y se caracterizan por su velocidad constante.

Gross y sus colegas hallaron que cuanto más cerca los quarks están entre sí, más débil es la fuerza o interacción nuclear y que los mismos se comportan casi como partículas libres. En pocas palabras: la interacción nuclear fuerte se debilita en cortas distancias. A eso se le llamó “libertad asintótica”. Y, por el contrario, cuanto mayor es la distancia entre los quarks, la fuerza se vuelve mayor. Una metáfora útil para visualizar el fenómeno es lo que ocurre con una banda elástica: cuando se estira, mayor es la fuerza entre sus moléculas y al revés.

El descubrimiento teórico de la “libertad asintótica” concerniente a la interacción fuerte, también llamada fuerza de color, llevó a fundar la teoría de la CromoDinámica Cuántica (QCD, por sus siglas en inglés) que hoy es la teoría aceptada para explicar las interacciones fuertes en física cuántica.

Gross luego incursionaría en la teoría de cuerdas, que es una de las teorías candidatas a conciliar la teoría de la relatividad general, que explica la gravedad en fenómenos a gran escala, y la mecánica cuántica, que explica fenómenos a pequeña escala a través de la teoría de Campos del Modelo Estándar de las partículas elementales y las fuerzas del electromagnetismo, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil.

Por Laura García Oviedo / Área de Comunicación del Instituto Balseiro.

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Área de Comunicación del Instituto Balseiro

San Carlos de Bariloche, 18/10/2016

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