Con motivo de la celebración del vigésimo aniversario de la fundación de la Sociedad Española de Gravitación y Relatividad he preparado una breve conferencia que quiero compartir aquí con los que no han tenido la oportunidad de asistir al acto de la Universidad Complutense.
Monólogo sobre dos culturas del mundo de la física teórica
Buenas tardes.
Cuando me pidieron dar una charla contando mi recuerdo de los primeros años de la SEGRE, me di cuenta de lo desmemoriado que me he vuelto y de lo difícil que me iba a ser aportar datos concretos o las anécdotas sabrosas que todos los que asisten a actos como éste esperan.
También caí en la cuenta, horrorizado, de que esa desmemoria me iba a llevar a omitir injustamente nombres y episodios a los que seguramente (pero la verdad es que no lo recuerdo bien) habría que atribuir mucho del mérito de que la SEGRE naciese y haya llegado hasta aquí.
Así pues, para salir del paso con cierta dignidad, poder aportar algo interesante a esta jornada de celebración sin ofender a nadie y sin ponerme en situaciones embarazosas que otros puedan contar como anécdotas hilarantes dentro de otros veinte años, he optado por hablar de algo que requiere menos precisión en los datos (nombres, fechas, eventos) pero que puede ser útil para entender mejor las circunstancias socio-científicas que llevaron a la fundación de la SEGRE.
Pido, por lo tanto, vuestra indulgencia por hablaros de un tema que a mí me apasiona, pero que quizá no sea lo que esperabais en una ocasión como ésta. Y pido también disculpas por ser incapaz de nombrar sin omisiones a todos los colegas que han contribuido a que este aniversario haya llegado y se
haya organizado, que merecen un reconocimiento por tiempo y esfuerzo que han invertido en estructurar y consolidar el espacio científico de España a través de una asociación como la SEGRE.
Espero, de todas formas, que el tema del que voy a hablar os resulte también interesante que dé lugar a una sana polémica de la que todos podamos aprender algo, a diferencia de las polémicas de las que los medios de comunicación nos informan machaconamente estos días.
Sociología de la comunidad científica
He titulado esta charla con una paráfrasis del título del famoso libro de Galileo, sustituyendo los dos sistemas máximos del mundo por dos culturas de la física teórica, utilizando uno de los sentidos que tiene la palabra cultura según la RAE: «conjunto de modos de vida y costumbres, conocimientos y grado de desarrollo artístico, científico, industrial, en una época, grupo social, etc.» El grupo social al que me voy a referir es el de los físicos teóricos durante los últimos 100 años y me voy a preocupar más de su comportamiento social que de sus descubrimientos científicos, aunque estén muy relacionados. Ya veremos más adelante a qué dos culturas me refiero y qué tienen que ver con la
SEGRE y con su vigésimo aniversario.
Una parte importante de la historia de la ciencia es la de los hombres que la hacen y la del cuerpo social con características muy definidas que lo forman. Éste es un cuerpo extraordinariamente activo y que sufre todos los fenómenos que se producen en la sociedad en su sentido más amplio: se organiza jerárquicamente, con una estratificación que responde a razones de mérito, pero también de pedigree (científico, académico o socioeconómico, a veces muy interrelacionados). Hay luchas por el poder académico o por atraer la atención (algo que ahora se mide en unidades llamadas likes) pero muy pocas por conseguir premios. Esto seguramente ocurre por lo escasos que son los premios científicos, sobre todo si comparamos con los más de 3500 premios literarios que se otorgan cada año en España, ese país en el que los de letras se sienten mal tratados.
Aunque a la comunidad científica la une un conjunto grande de creencias comunes (en todo lo firmemente establecido de forma experimental), hay disidentes, sectas heréticas, y grandes corrientes culturales o filosóficas que dan lugar a grupos muy diferenciados, con principios y líderes propios y a menudo enfrentados con otros similares que compiten por los mismos recursos (becas, plazas, financiación) pero, sobre todo, por la supremacía científica. Para entendernos, voy a llamar «tribus»
a estos grupos, pues comparten con ellas unos niveles de endogamia difíciles de justificar en una empresa tan supuestamente abierta y universal como la investigación científica. Hablar de «escuelas de pensamiento» me parece demasiado caritativo.
Se podría pensar que, al final, los experimentos dan o quitan la razón a unos u otros, pero el homo sapiens scientificus es un animal tozudo y soberbio y, a veces, la evidencia tarda años en ser aceptada y su interpretación se discute hasta la saciedad o hasta el ridículo más espantoso. La cruzada de Julio Palacios contra la Relatividad es un ejemplo paradigmático que en este preciso lugar no puede dejar de venírseme a la cabeza, venciendo la barrera de mi desmemoria. Pero también puedo recordar que las disputas entre cartesianos y newtonianos tardó mucho más en ser zanjada de lo que podría deducirse de los libros de texto que a menudo olvidan que los científicos son, al fin y al cabo, seres humanos.
En ocasiones lo que pasa es que la evidencia tarda mucho en aparecer, el tiempo discurre, los físicos teóricos siguen desarrollando sus ideas de acuerdo con la formación y prejuicios recibidos y las tribus que se forman duran generaciones, generaciones enfrentadas a otras tribus similares por su concepción de cómo debería ser la física. Esto es, sin duda ninguna lo que pasa en el caso de todo lo que rodea a la gravedad. (A estas alturas seguramente estabais pensando que este discursito no tiene nada que ver con la gravedad o con SEGRE y lo ha debido de escribir ChatGPT, pero ya veis que estamos llegando al tema principal del mismo.)
Dos culturas
La Relatividad General, que es la piedra angular de toda la investigación moderna en la interacción gravitatoria, fue, sin duda, una teoría adelantada a su tiempo. En el plano conceptual, entenderla ha sido (y sigue siendo) extremadamente difícil porque afecta al propio espacio y el tiempo que son las «formas a priori» del entendimiento según Kant. Para demostrarlo no hay más que remitirse a los 50 años que separan el descubrimiento de la solución de Schwarzschild de su interpretación como «agujero negro». Por otro lado, la Relatividad General es una teoría extremadamente rica en predicciones, pero durante muchos años sólo fue tecnológicamente imposible comprobar una pequeñísima fracción de las mismas. En situaciones como ésta, como he dicho antes, los físicos teóricos tienden a formar tribus que avanzan un tanto a ciegas (pero avanzan), un tanto aislados del resto de los avances que se producen en otros campos, consolidando una filosofía y una cultura propias que les diferencia de otras tribus. La tribu que surgió de esta forma es la que no hace tanto (y ciertamente en el momento de fundación de la SEGRE) se conocía como la de «los relativistas».
Que Einstein, uno de los mayores genios científicos de la historia, fuera el creador (o descubridor, realmente no sé qu’e decir) de la Relatividad General, le convertía en el principal líder espiritual de la tribu de los relativistas. Y que Einstein desconfiara de la Mecánica Cuántica hizo de la tribu relativista un grupo que también desconfiaba de la misma, que tenía una inclinación especial por estudiar alternativas como las teorías de variables ocultas, por preocuparse por cosas como «el problema del tiempo» y que se mantuvo mayoritariamente ajena de los avances que se produjeron combinando la Relatividad Especial con la Mecánica Cuántica en las Teorías Cuánticas de Campos Relativistas, la clase de teorías que más éxitos ha conseguido y que describe todas las demás interacciones fundamentales.
(Hablar del «problema del tiempo» me ha hecho recordar el anuncio de un colega de que iba a dedicar los próximos 5 años de su vida a estudiarlo y que probablemente no publicaría nada en ese tiempo. En ese momento me sonó al problema de cómo ocupar el tiempo durante 5 años sin hacer nada.)
Pero sería muy injusto no reconocer que la tribu relativista realizó un trabajo admirable sentando las bases de los descubrimientos recientes de las ondas gravitatorias, por poner un ejemplo. Podría hablar de muchas otras cosas recientemente «redescubiertas» como el grupo BMS, como las ecuaciones de Teukolski, muchas soluciones exactas, y un largo etcétera de resultados que ahora han cobrado actualidad.
Todo este trabajo se realizó en una época en la que sólo se podía soñar con que algún día, quizá, habría los instrumentos necesarios para observar los fenómenos que se habían predicho. Una época en la que muchos hubieron de sufrir las miradas condescendientes de colegas que hacían predicciones que se comprobaban o refutaban a escalas de tiempo de meses o pocos años.
La descripción que he dado de la tribu relativista, es obviamente, una generalización simplista y seguramente contiene errores que tienen su origen en mi pertenencia a otra tribu que tiene sus propios tótems: la «tribu particulera».
Como su nombre indica, la tribu particulera crece alrededor de la investigación en las partículas fundamentales y, por ello, tiene en la Mecánica Cuántica uno de sus pilares más firmes, lo que ya establece una cierta brecha cultural con la tribu relativista. Al contrario de lo que pasa con la Relatividad General, durante muchos años la investigación en física de partículas ha disfrutado (o generado) la tecnología necesaria para poner a prueba las teorías que iban surgiendo y que han llegado hasta la formulación del famoso «Modelo Estándar de las Partículas e Interacciones Fundamentales» (Modelo Estándar a secas para los amigos). Este modelo, a diferencia de la Relatividad General, es fruto de las contribuciones de muchísimos físicos. Es otro triunfo del homo sapiens scientificus, pero también viene con su carga filosófica y cultural (y sus prejuicios y su pizca de orgullo tribal, claro). Tampoco hay que olvidar que el desarrollo de este campo ha sido favorecido por un gran apoyo económico por parte de los estados que la investigación en gravitación no tenía. Ni podía tener, me atrevo a decir, dado que ni siquiera existía la tecnología en la que poder invertir. Es evidente que eso ha cambiado radicalmente en los últimos años, como explicaré más adelante.
A las energías que hemos podido explorar y en el mundo microscópico en el que no se puede acumular mucha masa, la gravedad es mucho más débil que las demás fuerzas, por lo que a la hora de explicar la estructura del átomo y de su núcleo uno podía olvidarse completamente de ella. Y eso hizo la tribu particulera, que creció y se desarrolló completamente de espaldas a la gravedad.
Pero estoy generalizando y simplificando bastante de nuevo, pues algunos de los notables de la tribu (Pauli, Feynman, DeWitt, ‘t Hooft…) intentaron describirla dentro del marco de su cultura: si todas las interacciones son mediadas por partículas, la gravedad debía de ser mediada por una partícula de espín 2, el gravitón, que sería el cuanto de excitación del campo gravitatorio descrito por la métrica de Einstein cuando la teoría se cuantiza. El largo alcance de la interacción sugiere, además, que el gravitón es una partícula sin masa.
Este punto de vista no era (o no es) una burda extensión de la descripción de las demás interacciones, sino que es una consecuencia ineluctable de los principales puntos del catecismo de la tribu: el grupo de Poincaré como simetría fundamental de la Naturaleza, la Mecánica Cuántica como teoría fundamental y el teorema de Wigner. Además, el recientemente fallecido Stanley Deser, entre otros, demostró que la teoría que describe la interacción consistente de un campo de espín 2 sin masa es,
precisamente, la Relatividad General.
Todo parecía sugerir que simplemente había que cuantizar la Relatividad General como una teoría cuántica de campos relativistas especiales más. Bueno, más compleja, con muchos tipos de interacciones y con una simetría local heredada de la covariancia general sustancialmente diferente de la de las teorías de Yang-Mills que describen las demás interacciones. Pero una teoría cuántica de campos relativistas especiales más, al fin y al cabo. La gravedad es muy débil y la cuantización perturbativa sobre el vacío de Minkowski debería de bastar y sobrar.
Como todos sabéis, esta forma de cuantizar la gravedad fracasó, dando origen a unos de los problemas más apasionantes de la física teórica de nuestra era: la construcción de una teoría cuántica de la gravedad.
Si intentase repasar aquí la lista de ideas que se han propuesto para resolver este problema, me pasaría mucho del tiempo asignado y desencadenaría la ira del moderador y del siguiente ponente. Pero no debería sorprenderos que os resuma lo que pasó diciendo que cada una de las dos tribus de la física teórica intentó resolverlo dentro del marco conceptual de su propia cultura.
La tribu particulera había descubierto (redescubierto, diría la «tribu condensada») un mecanismo que permitía utilizar las ventajas de introducir más simetría en una teoría sin que esa simetría se reflejase luego en el vacío de la misma y en su espectro. El éxito del mecanismo de la ruptura espontánea de simetría para describir la fuerza electrodébil lo elevó a la categoría de paradigma y modelo en su cultura y la tribu se lanzó a generalizarlo en las teorías de Kaluza-Klein, de gran unificación, las teorías supersimétricas (con o sin gran unificación) y las teorías de supergravedad que extienden la Relatividad General al superespacio. Todas estas teorías tienen su punto de encuentro en las teorías de supercuerdas que se pueden cuantizar de forma consistente y que, además de describir de forma unificada todas las interacciones, contienen gravitones, por lo que son teorías de gravedad cuántica. Pero no sabemos si son las teorías que describen «la» gravedad cuántica ni «las» interacciones y partículas fundamentales de nuestro Universo.
En este contexto nos podemos referir a la teoría de supergravedad conocida como N=8, relacionada con las teorías de supercuerdas de tipo~II, que ha sido cuantizada por el método perturbativo convencional
hasta 5 lups por el grupo de Zvi Bern, Lance Dixon y David Kosower sin que haya dado lugar a divergencias ultravioletas. Quizá sea un ejemplo de teoría cuántica de campos relativistas especiales que describa gravedad, pero no está nada claro que esta teoría describa «la» gravedad y el resto de las interacciones y partículas de nuestro Universo.
La tribu relativista no se quedó atrás y propuso su propio candidato a teoría de la gravedad cuántica, la llamada «gravedad cuántica de lups». (Me resisto a llamarla de lazos: siempre me vienen a la cabeza los lazos que las chicas de hace muchos años se ponían en el pelo o los que se ponen en los paquetes de regalo.) No voy a describírosla en mucho detalle por dos razones: porque no sé lo suficiente de la misma para hacerlo correctamente y porque ya os he dicho que mis orígenes están en la tribu particulera y no podría resistirme a hacerlo transmitiéndoos mi forma parcial y sesgada de verla. Aquía hay, afortunadamente, gente mucho más cualificada que yo para hablaros de ella.
El debate entre ls partidarios de estas dos propuestas dominó los últimos años del siglo XX y los primeros del XXI, reflejando las diferencias culturales de ambas tribus: la esencia perturbativa (o no) de la gravedad cuántica y la existencia de un límite perturbativo, la independencia de la teoría del background y la relación con el uso de coordenadas, la naturaleza emergente (o no) de la gravedad, la posibilidad de describir agujeros negros y calcular sus entropías aplicando la fórmula de Boltzman a la densidad de estados cuánticos, la unitariedad de la gravedad cuántica y el problema de la información, el efecto de aplicar el método de cuantización de lups a sistemas bien conocidos como el oscilador armónico… Pero a este debate había que añadir la lucha por los recursos y el poder académico entre ambas tribus, claramente inclinada a favor de la de los particuleros en ese momento, para envidia de la de los relativistas.
Ésta era la situación de nuestro campo en el momento en el que se formó la SEGRE: un campo dividido en dos tribus que añadían al antagonismo puramente científico agravios que dificultaban el debate, el entendimiento y la colaboración. (He dicho «puramente científico», pero ya tendría que haberos dejado claro que tal cosa en realidad no existe). Una tribu que desayunaba leyendo el los artículos que habían llegado la noche anterior a través de hep-th y otra que ni tocaba el gr-qc, pues, total, el boletín, como llamábamos entonces al ArXiv, era un invento de Paul Ginsparg, teórico de supercuerdas y miembro de la tribu particulera. Un mes cualquiera de 1997 (junio, por ejemplo) se enviaban 335 artículos a hep-ph y 215 a hep-th, pero tan sólo 82 a gr-qc.
La búsqueda de una comunidad nueva a través de la SEGRE
Si algo tenía claro a mi regreso a España tras mi periodo postdoctoral, allá por 1997, es que la investigación en el campo de la gravedad iba a ser el dominante en la física teórica de los siguientes 50 años, como la física de partículas lo había sido los 50 anteriores. No podía predecir qué caminos tomaría la búsqueda de una teoría de gravedad cuántica (la correspondencia AdS/CFT me pilló recién aterrizado), pero tenía claro que cada vez iba a ser más difícil financiar y construir aceleradores de partículas que permitiesen nuevos descubrimientos y que, a la par, la tecnología estaba alcanzando el nivel necesario para hacer nuevos descubrimientos en el campo de la gravedad, entendida en un sentido muy amplio que abarca a la cosmología. En términos económicos de podría decir que la ley de los retornos decrecientes iba a afectar de lleno a la física de partículas como disciplina mucho más desarrollada que, en cierto sentido, estaba llegando a sus límites.
Creo que no me equivoqué del todo. En estos 25 años en el CDF de Fermilab y en LEP y en el LHC del CERN se identificaron las poquitas piezas que le faltaban al rompecabezas del Modelo Estándar, mientras que en esos mismos años varios experimentos midieron las inhomogeneidades de la radiación
cósmica de fondo, identificaron las componentes cosmológicas de la materia oscura y de la energía oscura (que probablemente no sea más que la constante cosmológica), midieron la expansión acelerada del Universo, detectaron las primeras ondas gravitatorias y con ellas las primeras colisiones de agujeros negros, de estrellas de neutrones…
En mi instituto la mayoría de los temas de investigación están conectados de una forma u otra con la gravedad: los fenomenólogos buscan las partículas que constituyen la materia oscura, cuyos únicos efectos conocidos son gravitatorios, la astrofísica de partículas y la cosmología se tocan, los interesados en la materia condensada o en la información cuántica utilizan la correspondencia AdS/CFT (o CMT), y los antiguos fenomenólogos de cuerdas que sólo estaban interesados en la parte Yang-Mills de las interacciones ahora se fijan en las condiciones de consistencia que impone la gravedad cuántica a las demás interacciones.
Volvamos al ArXiv para demostrarlo. En un mes cualquiera del año 2023 (de nuevo tomo el ejemplo de junio) se envían 409 artículos a hep-ph (un 22% más que en 1997), 317 a hep-th (un 47% más que en 1997) y 298 a gr-qc, que es un tremendo 263% más que en 1997. Pero no se vayan, que aún hay más: si identificamos artículos cuyo título contenga las palabras gravity, gravitational, GW, dark o hole nos encontramos con que son un 30% de los de hep-ph y un 38% de los de hep-th. El cambio de panorama es brutal.
Esto que ahora nos parece que está tan claro, no lo estaba para muchos de mis colegas en 1997. Para algunos sigue sin estarlo; ya he dicho que a veces la evidencia tarda en imponerse. Por ello, cuando en el año 2003 surgió la idea de crear una asociación dedicada al fomento de la investigación y de la enseñanza de la gravedad, pensé que era una gran oportunidad para la comunidad científica española si se conseguía agrupar en ella a las dos tribus de que os he hablado.
Como dije al principio, apenas guardo recuerdos detallados de las reuniones que mantuvimos y de las discusiones sobre los estatutos, ni sobre las cuotas y otros aspectos más mundanos de la asociación. Pero que todos los que estábamos allí teníamos la voluntad de trabajar para superar las divisiones del pasado y colaborar en algo nuevo y mejor (una especie de Transición, pero en el plano científico) es una verdad palmaria. Queríamos crear algo homologable a lo que se hace en otros países con mayor y mejor tradición científica.
Mi pequeña contribución a la fundación de la SEGRE fue insistir en la apertura a todas las corrientes y culturas y a todos los campos de investigación relacionados con la gravedad. Insistir en que las palabras
«gravedad» y «gravitación» que podían unir a nuestras tribus tuvieran una posición preeminente en el nombre y los estatutos, por encima del calificativo «relativista», más sectario, era fundamental. Que luego lográsemos llegar a los miembros de las dos tribus y hacerles participar en estructuras y eventos comunes sería el siguiente paso.
Yo iba a ser el organizador de la edición de los Encuentros Relativistas (cuyo nombre quizá debería haber sido cambiado para adaptarlo a la nueva era) del año 2004 en Miraflores de la Sierra y que tenía que solicitar fondos para realizarlos. Se me ocurrió que con un poco más de esfuerzo se podía solicitar financiación para una red temática sobre la gravedad (RTRG) que diera apoyo a eventos científicos que cubrieran todo el espectro de los temas de investigación relacionados con la gravedad: cosmología, geometría lorentziana, Supercuerdas (los Iberian Strings), los Encuentros Relativistas… El esfuerzo fue mayor de lo previsto: envié mensajes personales, de uno en uno, a más de 100 investigadores 93 de los cuales apoyaron con sus curricula la solicitud. La red se renovó varias veces con otros coordinadores que conservaron el espíritu abierto y la voluntad de integrar a todas las tribus que animaron la primera solicitud. Si bien la red temática no es la SEGRE es indudable que le debe mucho a la SEGRE.
Tampoco la lista de distribución GREG-L alojada en RedIris que creé y coordiné durante un tiempo es la SEGRE, pero seguramente no tendría mucho sentido sin ella.
Presente y futuro
Llega ahora el momento de hacer balance de lo conseguido y ponderar qué nos puede deparar el futuro y cómo nos gustaría que fuera.
He presentado el origen de la SEGRE como una oportunidad única de establecer alianzas entre tribus científicas con culturas hostiles y hay que preguntarse hasta qué punto se ha conseguido formar una comunidad más unida y menos sectaria en la que, sin renunciar a nuestras ideas, colaboremos para mejorar la educación y la investigación en nuestras universidades e institutos y, por ende, en todo el país.
Para que nuestra valoración de los hechos sea enteramente justa, no hay que olvidar las circunstancias sociales y económicas que nos han afectado estos años. También hay que tener presente la debilidad de los movimientos asociativos en una sociedad desarticulada antes por la dictadura y ahora por el individualismo feroz que el consumismo y las redes sociales nos inoculan sin que reaccionemos. Y, finalmente, no podemos ignorar que nos toca vivir y luchar contra el retroceso que se está produciendo en la res publica a todos los niveles.
El número de investigadores de nuestra área ha crecido espectacularmente en estos 20 años y la formación y el liderato de algunos de los más jóvenes son una promesa de futuro. Sin embargo, la SEGRE no tiene tantos socios como podría y debería tener. Tampoco la Real Sociedad de Física. Pero en el caso de la SEGRE, creo que lo que pasa es que siguen faltando muchos de mi tribu, sobre todo. A pesar de que en la SEGRE hay miembros cuyos trabajos y actuaciones personales tienden puentes entre las dos culturas, es muy difícil erradicar los prejuicios y salir de las burbujas. Creo que debemos seguir esforzándonos en lograrlo. Debemos atraer a más participantes de todas las corrientes a los eventos de la red temática (que ojalá se pueda renovar) y en el futuro próximo debemos utilizar los Seminarios Poligonales que se están organizando, como punto de encuentro de todas ellas. Aprovecho para invitar a todos los presentes a participar en ellos y descubrir que, aunque se siga trabajando en la gravedad cuántica de lups y en las supercuerdas, impulsados por la auténtica avalancha de datos experimentales, hay desarrollos nuevos que los superan y que combinan ideas de ambas culturas.
El nacimiento de la SEGRE fue posible porque quienes participamos en su fundación pertenecíamos a nuevas generaciones (con minúscula) que no se sentían obligadas a perpetuar una situación absurda. Y es posible que sean otras generaciones aún más nuevas las que lleven a término un programa que tiene que ilusionar a todos los que pensamos que la ciencia es una empresa colectiva y que cuando nuestro trabajo como investigadores se hace de forma honesta y exigente, anteponiendo la búsqueda de la verdad a los intereses de la tribu, contribuimos a construir una sociedad mejor.
Tomás Ortín Miguel
Profesor de Investigación del Instituto de Física Teórica, centro mixto UAM/CSIC