Evolucion De La Fisica

En Busca de la Gran Unificación en la Física Moderna

Juan Flores

La búsqueda de la unidad en la descripción de los fenómenos físicos ha resultado un reto monumental para el intelecto humano, desde los primeros albores de la ciencia física una serie de fenómenos aparentemente inconexos han resultado ser sólo diferentes expresiones de un mismo fenómeno más general y por tanto susceptibles de una descripción unificada, así fruto de la investigación científica se ha ido conformando un cuerpo teórico para describir “el todo”; pero ¿aún estamos lejos de vislumbrar la luz al final del túnel?. Es en nuestro tiempo, cuando el intelecto humano se enfrenta a lo que tal vez sea la tarea más colosal desde la aparición del Hombre moderno y esta es la gran unificación en la física moderna; precisamente clarificar en algo la respuesta a la anterior pregunta formulada es lo que se pretende en el presente ensayo.

Pero ¿es acaso posible explicar todos los fenómenos físicos?, ¿es posible siquiera explicar una porción minúscula de ellos?, Alemañ (2011) en su libro El desafío de Einstein. Vol. I, escribió, “la humanidad siempre ha supuesto que la naturaleza obedece a unas pautas de comportamiento ordenadas y estables, y sobre todo ha creído que resulta posible descubrirlas” (p. 11). Esto significa que la suposición fundamental de la física es que existe una realidad independiente, susceptible de ser conceptualizada y descrita por nuestro intelecto; y la forma que hemos encontrado para hacerlo es a través de las matemáticas y es que la naturaleza habla el lenguaje de los números.

En este sentido Davies (1984) afirmó:

Quizá el mayor descubrimiento científico de todos los tiempos sea que la naturaleza está escrita en clave matemática. No sabemos cuál es la razón, pero es el hecho más importante que nos permite comprender, controlar y predecir el resultado de los procesos físicos. Una vez hemos descubierto la clave de un sistema físico, podemos leer la naturaleza como si fuera un libro. (p. 50).

El surgimiento de grandes científicos que han desarrollado nuevas ideas, extrañas y asombrosas han venido irrumpiendo en la comunidad científica desde inicios del siglo pasado y han traído consigo la más grande revolución en la física y que sólo era de conocimiento de un reducido grupo de físicos y matemáticos; tal es así que el ciudadano de a pié había ignorado por completo estos apasionantes acontecimientos y no fue sólo hasta la aparición de otra gran revolución: la globalización que comenzó a darse a conocer, apenas al final del siglo XX, muchos de los avances y teorías físicas; gracias a programas como Cosmos del científico Carl Sagan y la aparición de la internet. No obstante la física siguió su avance y nuevos descubrimientos nos han llevado un paso adelante en la búsqueda del objetivo supremo, al respecto Davies (1986) aseveró “Por primera vez una descripción unificada de toda la creación podría estar a nuestro alcance” (p. VI).

Aristóteles (384–322 a. C.) tuvo una gran influencia en el pensamiento científico, la visión aristotélica planteaba que todo cuanto existe tiene su lugar determinado en la naturaleza, es decir existía un orden natural; los objetos pesados tienen su lugar, cuanto más pesados eran, más cerca al centro de la tierra se ubicaban. Asimismo, los objetos ligeros se ubican por encima de los pesados y mientras más ligeros más arriba se ubican. De otro lado los cuerpos celestes se consideraban inmutables y gobernados por sus propias leyes ajenas a los objetos terrenales. Esta forma de pensar tuvo una vigencia de poco menos de 2000 años y no fue sino hasta la llegada de los descubrimientos de Galileo, Kepler, Copérnico y Newton entre los siglos XV y XVIII que tal visión sucumbió ante las nuevas evidencias.

Es precisamente, Newton con su formulación matemática de la gravitación universal que describe el movimiento de los objetos en la tierra así como el de los cuerpos celestes; quien consuma la primera gran unificación al demostrar que tanto los cuerpos celestes como terrenales están sujetos a las mismas leyes es decir las mismas reglas se cumplen en todos los ámbitos del cosmos.

El siglo XX marcó el comienzo de dos grandes teorías de la física a saber la Teoría de la Relatividad y la Teoría Cuántica que sentaron las bases de la física moderna de nuestros días, fueron grandes intelectos los que ayudaron a erigir estos elegantes cuerpos teóricos; sin embargo también ellos se basaron en los descubrimientos productos del genio de grandes físicos como Newton y Maxwell en el siglo XIX. Al respecto Michael Faraday y otros ya en el siglo XVIII habían demostrado la relación existente entre los fenómenos eléctricos y magnéticos, pero no fue hasta 1850 en que Maxwell utilizó estos resultados para unificar estos dos fenómenos que se manifestaban a través de dos de las tres grandes fuerzas que se conocían hasta ese entonces, las fuerzas eléctricas y magnéticas (la tercera era la gravedad); las unificó en un sistema de ecuaciones que más tarde llevarían su nombre y que explicaban ambos fenómenos simultáneamente.

Es preciso resaltar como el genio y sentido de estética y simetría de Maxwell jugó un papel importante en este descubrimiento. Davies (1984) explica que Maxwell observo una falta de equilibrio y simetría en sus ecuaciones y en consecuencia agregó un término adicional con el fin de darles un aspecto más agradable y simétrico. Lo sorprendente es que tenía razón, Davies (1984) al respecto indicó “El nuevo término podía interpretarse como un efecto que se había pasado por alto –la creación de magnetismo por un campo eléctrico variable-, y resultó que existía realmente. ¡La naturaleza estaba de acuerdo con el sentido estético de Maxwell!” (p. 60). Es decir se comprobó experimentalmente que el término arbitrario introducido por Maxwell en sus ecuaciones representaba en la realidad parte del fenómeno que no se había observado hasta entonces pero que existía realmente, se había consumado así la segunda gran unificación de la física.

Este fue un paso importante hacia la gran unificación, ahora una misma teoría explicaba las fuerzas eléctricas y magnéticas; es decir ambos fenómenos eran expresiones de un fenómeno más general que se denominó Electromagnetismo, las simétricas y elegantes ecuaciones que la describen se denominaron Ecuaciones de Maxwell y la fuerza que la transmitía fuerza electromagnética.

A raíz de los nuevos descubrimientos revolucionarios de principios de siglo; cuando corría mediados del siglo XX, no había ya dudas de la existencia de cuatro fuerzas fundamentales que gobernaban todos los fenómenos de la naturaleza; estas eran la fuerza electromagnética,

...