Cuidado con ‘Theories of Everything’
En 1931, Kurt Gödel había demostrado su segundo teorema de incompletitud, que establece que un sistema lógico formal no puede probarse consistente. Este teorema arroja agua fría sobre la capacidad última de probar «teorías de todo», que se han puesto de moda en la física teórica. Implica que cualquier teoría científica es incompleta.
Galileo Galilei fue más allá de las limitaciones de la lógica pura y argumentó que cualquier teoría física que diga describir la realidad también debe hacer predicciones que resistan el escrutinio de los experimentos. Descubrió experimentalmente, por ejemplo, que los objetos pesados no aceleran más rápido que los objetos ligeros bajo la influencia de la gravedad, como se pensaba anteriormente. Este resultado sentó las bases para la comprensión posterior de Albert Einstein de que la gravedad no es una fuerza, sino la curvatura del espacio-tiempo a la que todos los objetos de prueba responden de la misma manera.
El dictum de Galileo, basado en la humildad, estableció la base de la física moderna a lo largo de los años. Pero una nueva cultura de físicos parece desafiar su papel subyacente ahora. Por ejemplo, el pionero de la teoría de la inflación cósmica, Alan Guth, respondió durante un panel de discusión a mi pregunta de si la inflación es falsificable que esta teoría no puede probarse falsa. Argumentó que es un marco matemático, como las teorías de gauge, que debe ser válido, y el papel de los experimentos es simplemente fijar sus grados flexibles de libertad. En otras palabras, la teoría es lo suficientemente ajustable para adaptarse a cualquier dato experimental sobre el universo.
Pero si es así, ¿se puede considerar la inflación como una teoría física que obedece al dictum de Galileo? ¿Cómo puede una teoría afirmar que explica el comienzo del universo si no puede demostrarse que es falso con algunos datos experimentales hipotéticos? Por ahora, sabemos de historias de origen alternativo para nuestro universo, lo que sugiere que puede haber pasado por un rebote de una fase de contracción anterior al big bang o que comenzó desde algún estado inicial especial asociado con la teoría de cuerdas. En dos artículos que escribí recientemente con mi colega de Harvard, Xingang Chen y colaboradores, identificamos una prueba experimental que reveló evidencia tentativa en el fondo cósmico de microondas y podría favorecer escenarios alternativos sobre el modelo de inflación. En resumen, somete la inflación a la opinión de Galileo.
Esta no sería la primera vez que una teoría matemáticamente ingeniosa fallara en capturar la realidad física. Después de todo, la teoría ptolemaica geocéntrica de epiciclos era matemáticamente atractiva y su marco era lo suficientemente amplio como para describir el movimiento de todos los planetas en el cielo. Pero finalmente fue desfavorecida en relación con la teoría heliocéntrica newtoniana de la gravedad porque requería un gran número de parámetros libres que tenían que ser afinados individualmente para cada planeta.
A pesar de las lecciones de la historia de la ciencia, la noción de que algunas teorías físicas no pueden ser refutadas, y deben ser intrínsecamente ciertas basadas en el razonamiento abstracto, sigue ganando popularidad. Ejemplos adicionales incluyen la existencia hipotética del» multiverso», la conjetura de que la realidad es una simulación por computadora, aplicaciones de la correspondencia AdS/CFT con el mundo real, que no está incrustada en el espacio anti—desenterrador (AdS), sino en el espacio casi desenterrador de una geometría completamente diferente, o el nuevo concepto de Stephen Wolfram de una «teoría del todo».»Después de un inspirador coloquio que Wolfram acaba de dar en la Iniciativa Agujero Negro de Harvard, un pensamiento vino a mi mente: Si esta teoría predice la masa más baja posible para una partícula elemental, podremos probarla en base a datos astrofísicos.
El mundo real no tiene la obligación de seguir nuestros planos, solo porque son matemáticamente atractivos o más fáciles de formular que alguna alternativa. El mejor ejemplo es la mecánica cuántica, cuyos principios fundamentales se desviaron cualitativamente de la física clásica, pero nos fueron forzados a través de experimentos. Después de que se formulara la teoría cuántica, Albert Einstein debatió a Niels Bohr contra su inesperada interpretación no clásica, argumentando en una Carta de 1926 a Max Born que » En cualquier caso, estoy convencido de que no está jugando a los dados.»Experimentos recientes han demostrado que la intuición de Einstein es falsa.
la cultura Humana está llena de mitos. La ciencia tiene como objetivo corregir teorías preconcebidas enfatizando el papel clave de la verificación experimental. La tendencia natural de los seres humanos a seguir ciegamente las conjeturas populares debe moderarse, ya que pone ciegos a nuestra visión científica y suprime el progreso en la comprensión de la realidad.
La belleza matemática es admirable, pero al intentar descubrir la realidad, debe ser degradada a un segundo lugar en relación con la evidencia. La física es un diálogo con la naturaleza, logrado a través de pruebas experimentales de nuestras ideas, y no un monólogo en el que formulamos nuestras «teorías de todo» y nos dormimos en los laureles. Debemos mantenernos humildes, teniendo en cuenta la prueba de Gödel de que todos los sistemas matemáticos son lógicamente incompletos y la percepción de Galileo de que la mayoría de ellos pueden no tener nada que ver con la realidad.