Antes del desarrollo de la teoría cinética del calor (que se basaba en el reconocimiento de la teoría atómica de la materia), la termodinámica se aplicaba sin referencia alguna a la composición de la materia, como si ésta fuera un continuo. En este contexto la entropía no admitía más interpretación. En sí mismo, esto no es inusual. Cualquier ley física acaba en un callejón sin salida que debemos aceptar como tal, sin pretender mayor comprensión. Además, la segunda ley se formuló como una ley absoluta: la entropía siempre aumenta en cualquier proceso espontáneo en un sistema aislado.
Esto no es diferente de cualquier otra ley; por ejemplo, las leyes de Newton se cumplen siempre, sin excepción. («Siempre» en el dominio de los fenómenos estudiados en la época, al que ahora nos referimos como mecánica clásica.) Un paso de gigante en nuestra comprensión de la entropía y de la segunda ley de la termodinámica lo dio Boltzmann con su interpretación estadística de la entropía, la famosa relación entre la entropía y el número total de microestados de un sistema caracterizado macroscópicamente por una energía, un volumen y un número de partículas dados
Los físicos, pese a carecer de una teoría cuántica de la gravedad
viable, no pueden resistir la tentación de proponer hipótesis sobre las
características del espaciotiempo a escalas de distancia de 10-33 cm (la
escala de Planck, a la que pasan a ser importantes los efectos
cuánticos de la gravedad), aunque sólo sea para convencerse de que sus
conceptos más amados se desintegran a tales distancias. Pero cualquiera
de esas hipótesis, por ahora, chocan con una realidad: los fósiles que
se disponen para estudiarlos no sabemos interpretarlos. A temperaturas
muy elevadas, la situación se deteriora rápidamente. En el borde fatal
de 10-32 K –la temperatura de Planck–, nada marcha. Nuestra física deja
de funcionar.
El comportamiento de la materia en esas extremas
condiciones se encuentra muy por fuera de nuestras posibilidades de
manejo. Peor aún, hasta nuestras nociones tradicionales pierden su
sentido, y tocamos los límites del conocimiento que hasta ahora ha
adquirido la humanidad.
Pero como los físicos son personas habituadas a hacer
volar sus pensamientos, algunos de ellos sostienen que a la escala de
Planck el espaciotiempo adopta una estructura espumiforme.
A escalas de
mucha distancia, como las que experimentamos a diario, el espaciotiempo
parece plano y liso como la superficie del mar vista desde lo alto; pero
al aproximarnos a la escala de Planck, se agita y espumea como un
océano turbulento. Si los físicos pretenden describir el micromundo a la
distancia de la escala de Planck, quedará poco del espaciotemporal
continuo en el que se ha basado hasta ahora la descripción de la
naturaleza. Es posible que se apele a nuevos conceptos más allá del
espacio y del tiempo. Mas, pese al hecho de que las teorías relativitas
del campo cuántico actuales fallen a la escala de Planck, los físicos no
hallan nada que les impida describir el micromundo a todas las escalas
de distancia superiores a la escala de Planck. Ese es el motivo de que
se prescinda sin problema de la gravedad al pensar en unificar todas las
otras fuerzas. Hay ya teorías, aunque parciales, matemáticamente
coherentes (GUT's), que unifican las fuerzas débil, electromagnética y
fuerte a escalas de distancia previas a la escala de Planck, aunque no
hayan sido verificadas experimentalmente.
Muchos físicos están convencidos de que si bien teorías
como las GUT's han aclarado la dinámica del universo muy primitivo,
mientras no exista una teoría totalmente unificada (que incluya la
gravedad) no se podrá describir el origen del universo. Porque si
imaginamos que retrocedemos en el tiempo hasta el universo muy
primitivo, la temperatura y la energía de interacción de partículas
cuánticas pueden aumentar sin límite de modo que llegará un momento en
que se penetre en la escala de distancias de Planck. El problema de la
gravedad cuántica se plantea inevitablemente si queremos aclarar el
origen del universo.
Aunque los físicos no hayan logrado, ni mucho menos,
inventar una teoría de campo totalmente unificado que incluya la
gravedad, hay muchos que creen que se ha dado un gran paso adelante en
esta dirección en la última década. El punto de partida ha sido siempre
la teoría de la relatividad general de Einstein y conceptos con ella
relacionados, por lo eficaz que es esa teoría para explicar la física
gravitatoria macrocósmica. El problema es que hay que modificar esta
teoría sin perder por ello las predicciones ya probadas de la gravedad a
gran escala y resolver al mismo tiempo los problemas de la gravedad
cuántica a corta distancia y de la unificación de la gravedad con las
otras fuerzas de la naturaleza. Se han propuesto soluciones a este
problema, como la «teoría de la supergravedad» y la «teoría de
Kaluza-Klein» y, la más reciente, que ha despertado gran interés: «la
teoría de las supercuerdas» .
Sólo el tiempo podrá decirnos si estas
ideas van a llevar a los físicos a callejones sin salida o si nos
conducen hacia una teoría general del universo. Pero en el fondo, no son
más que «ideas vesánicas de la historia sin fin…», que podrían, a lo
mejor, estar en lo cierto.
Lawrence M. Krauss estudió en el MIT, es miembro de la Harvard Society
of Fellows, y fue profesor de física de la Universidad deYale, así como
presidente del Departamento de Física de la Universidad Case Western
Reserve; actualmente dirige el Proyecto Orígenes en la Universidad de
Arizona.
Hay que agradecer al autor la claridad y contundencia con la que expresa
sus convicciones, a diferencia de otros autores que se mueven más en
territorios ambiguos y poco claros. En realidad, al contemplar la
creación nos admiramos de muchas de sus maravillas, pero no por eso
tenemos que inferir que ha sido creada o diseñada por una inteligencia
divina.
En realidad, la física y las diferentes ciencias naturales explican
estas cosas sin necesidad de apelar a un diseñador inteligente
sobrenatural.
Considera Krauss que la filosofía se ha preguntado
tradicionalmente, cuando el ser humano se situaba maravillado ante la
contemplación del mundo, de dónde viene todo, quién ha creado el
universo y todo lo que contiene. Se suele responder que todo viene de la
causa primera, es decir, de Dios, el Creador.
Pero Krauss considera que a esa pregunta se puede contraponer esta otra:
¿Y quién creó al creador? Los creyentes responden que es
autosuficiente, increado. Pero Krauss considera que esa afirmación, en
sí misma indemostrable, es similar a decir que el mundo es eterno, que
es autosuficiente. Para él, el mundo se nos presenta sin Dios y sin
propósito o finalidad alguna.
Para justificar estas afirmaciones, Krauss considera que el universo
puede ser perfectamente infinito en espacio y tiempo, aunque no lo
sabemos del todo todavía. Al estilo de lo que hemos visto en el caso de
Hawking, Krauss también es consciente de que las preguntas clave de la
filosofía han sido sobre todo las de por qué hay ser y no nada, por qué
el mundo es así y no de otra forma.
Estas cuestiones que eran básicas y pertenecientes a la metafísica, él
defiende, al igual que Hawkins, que pueden y deben ser resueltas en la
actualidad por la ciencia cosmológica.
Cuando hablamos de computación cuántica, parece que tratamos acerca de una tecnología de ciencia ficción, con un funcionamiento muy complejo y oscuro, de la que no seremos capaces de beneficiarnos hasta dentro de unas cuantas generaciones. Tan es así, que, en una reciente entrevista, el Dr. Fitzsimons, uno de los investigadores más influyentes en computación cuántica, comparaba el estado actual de esta tecnología con el estado de la computación digital en 1950.
Teniendo en cuenta la exponencial velocidad de adopción tecnológica que estamos viviendo, todo apunta a que la computación cuántica será uno de los mayores disruptores de la era digital. Pero, ¿qué es la computación cuántica? La computación cuántica es la construcción de ordenadores utilizando principios de física cuántica.
Mientras los ordenadores tradicionales emplean bits para representar la información utilizando dos estados, “0” o “1” (paso o no paso de corriente en los circuitos), los ordenadores cuánticos utilizan los denominados qubits que pueden representar un “0”, un “1”, o una superposición de estos dos estados, en la que el qubit está en “0” y en “1” a la vez.
Esto ocurre porque a niveles subatómicos, las leyes físicas clásicas dejan de aplicar y las partículas empiezan a existir en varios estados al mismo tiempo: a esto se le llama superposición cuántica. Es el principio detrás de la paradoja de Schrödinger, en la que el gato está vivo y muerto al mismo tiempo. Solo “decide” si va a resentarse en un estado vivo o en un estado muerto cuando el científico abre la caja para observar el resultado.
