Así que quieres hacer Ciencia

Lo que se puede medir acaba siendo administrado—incluso cuando es inútil medirlo y administrarlo, y aun cuando daña el propósito de la organización hacerlo—.

—V. F. Ridgway

Cuanto más se use un indicador social para la toma de decisiones, éste será sujeto a más presiones corruptoras, y será más apto para distorsionar y corromper los procesos que pretende medir.

—Donald T. Campbell

¿Cómo se mide qué tan productivo es un científico? Es fácil identificar a los grandes en retrospectiva pero, ¿cómo identificas quién será un buen científico antes de que sea famoso por algún gran descubrimiento? ¿Con qué criterio sí se hubiera contratado al joven Einstein en una universidad en vez de una oficina de patentes?

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Ya es un cliché la imagen del niño genio que desde la primaria arma robots con sus propias manos, aunque en algunos casos sea acertada. Richard Feynman sí aprendió cálculo (y muchas cosas más) por sí mismo para a los quince años, John von Neumann también lo logró a los ocho, y Michio Kaku sí construyó un acelerador de partículas en su cochera cuando estaba en la secundaria—y dejó sin luz a toda la cuadra cuando lo encendió—.  Sin embargo, por cada prodigio así, hay muchos otros "genios" que difícilmente terminan la escuela o cualquier otra cosa.  He tratado de cerca a la física y química, otro poco a la computación y, aunque la mayoría de la gente destacada ciertamente es inteligente, parece ser que los más excepcionales poseen una combinación de inteligencia y otras cualidades de personalidad más que de capacidad. En el largo plazo, la formalidad, constancia y disciplina le ganan al talento, como quiera uno definirlo.

También hay que recordar que los casos anteriores y muchos más son de gente que hizo el trabajo; es decir, Feynman realmente sí estudió muchos libros de cálculo, reprodujo las demostraciones e hizo los ejercicios, aunque hubiera sido por su cuenta y a corta edad.  von Neumann aprovechó al máximo un pequeño ejército de tutores privados que cultivaron la facilidad que tenía para tantas cosas. Las variables relevantes en estos y tantos casos más parecen ser la obsesión y la curiosidad tanto como la inteligencia.  Por supuesto que no toda la gente aguanta tanta práctica, y las mismas horas de entrenamiento no dan los mismos resultados en todos. Es ahí donde entra lo que pudiéramos llamar talento o aptitud "natural". Me desviaría mucho del tema que quiero hablar ahora si sigo por esta tangente, pero mucho de lo que la gente llama "talento" o "genio" es el resultado de miles de horas de trabajo oculto. Como lo explicó Thomas Edison, el genio es 1% inspiración y 99% perspiración.

El Instituto de Estudios Avanzados de Princeton

En algunos casos la visión romantizada de la vida del científico sí se cumple. Cuando eres uno de los grandes que mencioné antes, o su equivalente en otras áreas, probablemente sí te puedes dedicar a tomar café y escribir en tu pizarrón personal todo el día, o atender las creaciones de tu laboratorio, o pensar sobre el universo mientras sales a caminar por tu campus arbolado en el inter entre un seminario y una entrevista. Claro que en algún momento tienes que sentarte y hacer la talacha de calcular, construir o programar, pero es agradable y emocionante porque es por tu ciencia.  Sin embargo, los científicos "de a pie"—y muchos de los grandes también—, ya quisieran que su tiempo y esfuerzo estuvieran divididos en esa proporción, o incluso en la que propuso Edison.

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¿Y cómo hace uno para hacerse científico "oficialmente"? Empezar es sencillo y es como uno empieza en muchas otras profesiones: te inscribes a la licenciatura de la ciencia que te interesa, pasas el examen y, si hay cupo, ya estás. La licenciatura es básicamente un curso de introducción integral a la disciplina e incluye algo de clases remediales para corregir las carencias de los alumnos entrantes y emparejarlos. Idealmente, los alumnos terminarán por conocer las distintas ramas de su ciencia y tendrán habilidades básicas para escoger alguna si quieren seguir con más. Usualmente las habilidades adquiridas en una típica licenciatura en una ciencia "dura" son suficientes para buscar otros trabajos en el sector privado o educativo también.

Para los que siguen adelante está el posgrado, cuyo formato depende del país en el que se estudie. Generalmente hay un nivel de maestría de dos o tres años seguido por la opción de otros tres o cuatro de doctorado. En países anglos usualmente se pegan los dos grados en un solo PhD "todo incluido" de cinco a siete años. En esos sistemas, las maestrías generalmente solo están disponibles para especialidades administrativas y son de paga, mientras que los doctorados "completos" son pagados por los contribuyentes y los estudiantes incluso reciben un pequeño pago de manutención.

Con la gran excepción de EEUU, la mayor parte de la investigación científica mundial se hace en instituciones públicas. El alumno debe cumplir con ciertos requisitos académicos en cuanto a un núcleo de conocimiento, o "tronco común", a la vez que se acerca a algún investigador o investigadora especialista en algo de su interés. Los estudiantes generalmente terminan la licenciatura con cierta orientación que siguen en su posgrado, pero pudieran cambiarla si quisieran. Los cambios de especialidad entre la maestría y el doctorado son menos comunes pero no imposibles, e incluso hay gente que se cambia de área por completo (de física a matemáticas o química, digamos).

Tomando a una típica alumna de física como ejemplo, ella tendría que cubrir sus requisitos en cuanto a cursar las materias de tronco común, algunos cursos elegidos por su asesora, y su trabajo de investigación. Dependiendo de la universidad en la que estudie esta alumna, y dependiendo del potencial que demuestre, su asesora pudiera alentarla a buscar publicar su trabajo. A nivel de maestría esto suele ser un proyecto que la investigadora podría hacer por su cuenta si quisiera, pero lo delega a su alumna para que aprenda y aplique habilidades básicas o intermedias de su especialidad de investigación.

Un típico tronco común orientado a Relatividad General y Teoría de Campo.

Lo interesante comienza en el nivel de doctorado, si nuestra hipotética alumna quisiera continuar. Contrario a la percepción popular, el doctorado no es la cima de una escalerita de conocimiento y prestigio que uno va escalando hasta que "termina". En realidad, es una prueba básica de competencia para poder iniciar una carrera como investigador. La estudiante debe pasar de acumular conocimiento a generarlo. La manera de lograrlo es familiarizándose profundamente con el estado de la investigación en su área, los problemas que quedan por resolver, las dificultades que otros han encontrado y posibles oportunidades para avanzar. Con ayuda de su asesora (o quizá por su propia iniciativa), debe escoger un problema suficientemente interesante pero alcanzable, aplicar lo que sabe, aprender lo que no sabe y, si todo sale bien, publicar sus resultados. Un efecto secundario es que sí, nuestra alumna hipotética acumulará mucho conocimiento y experiencia que le merecerá respeto y admiración, pero ese no es el objetivo.

El día-a-día de nuestra alumna modelo dependerá de su especialidad. Sus cursos incluirán el tronco común pero esta vez a nivel de posgrado: Mecánica Clásica, Electrodinámica, Mecánica Cuántica, Física Estadística y probablemente algunos cursos matemáticos suplementarios. Dependiendo de su orientación, podría pasar más o menos tiempo en laboratorios, observatorios, o simplemente en su cubículo o biblioteca. De lo que no se va a salvar, haga lo que haga, es de leer y escribir mucho (casi todo en inglés), y de pasar una parte sustancial de su tiempo frente a la computadora. Esto es lo mismo en todas las ciencias "duras" y cada vez más en las "blandas" también. Su trabajo principal no será con aparatos o ecuaciones sino con documentos y, si no usa la programación ella misma, colaborará con gente que sí. Su agenda diaria dependerá de su institución y la relación con su asesora, que pudiera ser distante, tiránica, o genuinamente inspiradora y constructiva. Lo más estresante y angustiante probablemente no serán sus exámenes o incluso su trabajo de tesis, sino los seminarios en los que pasará al frente a explicar su trabajo ante otros estudiantes y profesores ansiosos de presumir cuánto saben.

Así que si uno busca alejarse de leer y escribir, de trabajar en una computadora o de hablar ante un público hostil, elegir la ciencia es probablemente mala idea. En el mejor de los casos, tras algunos años de trabajo, desvelos y presión constante, tendrá un problema solucionado y documentado en forma de artículos publicados y una tesis de doctorado que presentará (y defenderá) ante un panel de profesores. Y tan-tán.

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Hay muchas variantes del trayecto anterior. En algunas instituciones se busca que los alumnos publiquen lo antes posible como parte de su trabajo desde el nivel de licenciatura, aunque sean cosas relativamente básicas. También hay alumnos brillantes que producen material realmente bueno mucho antes de llegar al doctorado. Es raro, pero ocasionalmente también llegan al nivel de posgrado personas que no tienen nada qué andar haciendo ahí, aunque esto lo dejaré para después, cuando retomemos la administración y los incentivos a los que aluden las citas introductorias. Por lo pronto, basta decir que la ruta estándar básica a la ciencia es licenciatura-maestría-doctorado. Algunas rarísimas excepciones, como el recién fallecido físico teórico Freeman Dyson, han logrado aportaciones monumentales sin contar con un doctorado.

Ah, pero para el resto de los mortales están los postdoctorados.

Hace unos cincuenta años hubiera sido suficiente la ruta básica anterior. Con un buen trabajo de doctorado y algunas cartas de recomendación estratégicas, lo demás era cuestión de cuánto se estaba dispuesto a viajar. Hoy en día la parte de viajar es prácticamente obligatoria pero, en parte por buenas y por malas razones, se ha adoptado la figura del postdoc como una especie de limbo entre el fin del doctorado y la contratación en algún centro de investigación. En los casos más benignos el postdoc sirve efectivamente como una extensión del doctorado pero con otro asesor y en otra universidad. Este segundo asesor arma un proyecto de investigación en el que incluye a uno o más postdocs como asociados, usualmente por un periodo de uno o dos años (se le dice postdoc tanto a la estancia como a la persona que la hace). En los casos exitosos el postdoc logra producir suficiente trabajo impresionante para ser contratado en alguna institución académica cuando termine.

Son muy pocos los casos en los que esto sucede. Usualmente se requieren dos, tres, o más estancias de postdoctorado para encontrar una oportunidad de trabajo estable como investigador.  En cada ocasión la joven investigadora tiene que despedirse, empacar, posiblemente aprender otro idioma, y volver a empezar en otro lado sin más continuidad que la de su investigación. Como la vida es complicada y no se detiene, algunas personas forman relaciones y familias mientras están en esta etapa de inestabilidad, o incluso las tenían desde sus días de doctorado. Para muchos es demasiada la incertidumbre y abandonan la ciencia definitivamente, incluso si están por su cuenta. Todavía tendrán muchas opciones, pero se encontrarán con una década de desventaja en cuanto al mundo no-académico se refiere.

Solo algunos pocos llegarán a ser contratados como investigadores (generalmente no pueden darse el lujo de escoger dónde). Un estudio de 2014 encontró que en Reino Unido 30 de cada 100 doctores en ciencias buscan postdoctorados, y solo 4 logra una contratación como investigador. Cada vez son más comunes los contratos temporales con renovaciones constantes en vez de puestos definitivos. La mayoría de las instituciones ha creado un sistema de castas académicas, que abarcan profesores asistentes, asociados, adjuntos, titulares, o con el  famoso tenure en EEUU, una especie de inmunidad académica cada vez más difícil de obtener.  En la práctica todos investigan y enseñan, pero la letra chiquita de sus contratos permite despedir a unos fácilmente y a otros no, o asignarles responsabilidades administrativas distintas.

A diferencia del caso romantizado, o incluso de la perspiración que mencionaba Edison, la mayoría de los investigadores dedican el grueso de su tiempo a la tramitología. Los documentos con los que más trabajan no son artículos científicos, sino informes, reportes, solicitudes, justificaciones, evaluaciones (de sus alumnos y de ellos mismos) y, por supuesto, pilas virtuales de correo electrónico. Si además son coordinadores de su departamento o posgrado estas responsabilidades administrativas se duplican. Entre todo esto deben encontrar tiempo para seguir con su investigación y atender a sus alumnos, tanto de clases grupales como discípulos de posgrado.

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Al modelo de medir la productividad de un científico por medio de sus publicaciones y cuánto éstas son citadas se le conoce como publish or perish (publica o muere). Cuando el mundo era suficientemente pequeño para que los investigadores y alumnos de un área de investigación se conocieran entre todos, la publicación en revistas científicas se usaba exclusivamente para una cosa: comunicar resultados a los colegas. Aunque la revisión anónima de los artículos como control de calidad apareció desde el siglo XVIII, en el mundo científico moderno no se adoptó hasta después de la Segunda Guerra Mundial. El crecimiento en el número de investigadores y artículos, junto con la proliferación de subespecialidades más allá del alcance de cualquier editor, produjeron la necesidad de asegurar la calidad de las publicaciones delegando la edición a otros investigadores, proceso conocido como peer review o revisión por pares. Una tangente más que no voy a explorar aquí es la eficacia de la revisión por pares: basta por ahora decir que es útil pero imperfecta.

Lo que definitivamente sí lograron las medidas de aseguramiento de calidad en la investigación científica fue generar cuantiosas métricas. No es fácil cuantificar el prestigio de un científico, pero sus publicaciones sí. No se puede medir la influencia de un artículo, pero cuántas veces es citado por otros artículos sí. La excelencia pedagógica de un profesor es algo que cualquiera puede reconocer cuando la ve, pero si tienes que ponerle un número entero lo que acabas midiendo es cuántos alumnos ha titulado. La captura de información editorial en formato digital ha hecho de estas mediciones un ejercicio de cómputo trivial. Tan trivial, que hasta puede hacerlo gente que no sabe nada de ciencia, ni le interesa. Es algo tan trivial que no requiere más que una conexión a internet y una hoja de cálculo. Es algo tan trivial que hasta lo puede hacer un administrador.

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Por supuesto que administrar es necesario. Uno tiene que saber cómo va, a dónde y con qué costo. El problema es que el producto de la investigación científica no es un bien tangible. Es, fundamentalmente, conocimiento. Puedes tomar los insumos y resultados del conocimiento, meterlos a una caja y enviarlos por paquetería, pero al conocimiento mismo no. Aunque se puede transmitir, esto no se hace poniéndolo en una botella que alguien pueda tomar y ya. Más bien, esto se logra a través de comportamientos que la gente ejecuta, como enseñar, pensar, leer o experimentar. Las actividades que generan conocimiento pueden dejar rastros físicos en forma de artículos, libros, dispositivos, títulos o destacados premios, pero es un error equipararlos, tal como es un error equiparar las huellas de un animal con el animal.

Y entonces llegamos al fin a las métricas y los incentivos corruptores. La presión por publicar conduce a que se inunden las publicaciones con trabajos frívolos,  mediocres u ociosos, que son aceptados porque los mismos investigadores saben que sus propios resultados frívolos, mediocres u ociosos pudieran ser lo que los salve a ellos cuando llegue su siguiente periodo de evaluación. A pesar de que casi toda la investigación se hace con dinero público, y de que el trabajo de revisión y edición lo hacen gratis los propios científicos, las revistas cobran fortunas por dar alojamiento a estos trabajos y efectivamente esconderlos del público que pagó por ellos. Universidades buenas y no tan buenas pagan subscripciones a estas revistas porque su prestigio—el número de artículos de los suyos que están ahí—depende de ello.

Como es difícil medir la calidad del conocimiento, las administraciones universitarias mejor miden sus huellas: cuántos alumnos entran, cuántos se titulan, cuántos artículos se producen. Cada que sea necesario—si algún político amenaza con un recorte de presupuesto, por ejemplo—cualquiera de esas cantidades se puede aumentar a conveniencia: admites más personas, reduces los estándares para titularlas, las mandas a publicar lo que puedan y ¡pum!, tienes un posgrado de calidad. Los investigadores mismos tienen poca opción mas que cooperar: algo tienen que escribir en sus informes, y más cuando su sueldo o empleo mismo dependen de ello.

La obsesión por elevar las métricas ha creado gente ultra-preparada sin oportunidad de ejercer lo que sabe, porque simplemente no alcanzan los empleos académicos para desquitar su década de estudio técnico ininterrumpido.  El mercado de investigadores estrella está tan saturado que los pocos que encuentran trabajo están felices de hacerlo por malos sueldos y contratos abusivos. También se ha propiciado la producción de alumnos "de relleno", con credenciales auténticas pero de pocas habilidades reales, porque pues a alguien había que admitir al posgrado para poder elevar los números y, una vez adentro, pues ni modo de no titularlos.

Todos los involucrados saben que así funciona el sistema y todos lo quisieran cambiar. Pero el costo de hacerlo es demasiado grande: de por sí tienen poco tiempo para su investigación y sus alumnos como para ponerse a hacer política, palabra sucia entre científicos. Algunos cuantos todavía usan el sistema "como si", tomándole la palabra y haciendo lo mejor por publicar solo resultados importantes y evaluando a sus pares con rigor. Poco a poco han surgido algunas medidas para mitigar los efectos de los incentivos perversos, como la pre-publicación de artículos en versiones "no oficiales" o iniciativas de open science, en las que se le apuesta al libre acceso y transparencia. Algunos incluso han optado por salirse del sistema por completo, como el físico teórico Garret Lisi, quien prefirió establecer compañías privadas para autofinanciar su investigación. En vez de arreglar el sistema se han creado otros sistemas paralelos, que pudieran o no superar algún día al tradicional. A estas alturas es demasiado pronto para saber qué va a prevalecer, e incluso no descartaría una coexistencia incómoda permanente entre los sistemas.

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Hace algunos años el economista Bryan Kaplan escribió The Case Against Education, donde argumenta que el sistema de educación superior es un caso particular de señalización, no de preparación para la vida profesional. Entre otras cosas interesantes, según Kaplan los posgrados no sirven para formar sino para filtrar: seleccionan a las personas que pueden aguantar años de trámites inútiles que se interponen a sus pasiones más preciadas. Ese es el valor del título de posgrado, dice Kaplan, y no el conocimiento que se acumuló o generó. Su argumento es más sofisticado que esto y no alcanzo a explicarlo todo aquí, pero de todos modos estoy en desacuerdo.

Sí, ciertamente los investigadores modernos aguantan mucho en cuanto a tramitocracia, pero también saben un montón de cosas que resuelven problemas del mundo real. Creo que Kaplan comete el mismo error que los administradores, que es confundir los efectos y métricas que deja la producción del conocimiento con el conocimiento en sí y, a un paso más, con los productos del conocimiento. A pesar de todo, en general la ciencia sigue (por ahora) gracias a la inteligencia, curiosidad y obsesión de quienes realmente la practican. No es fácil de arreglar, pero seguramente lo pueden hacer si pueden hacer aceleradores de partículas en su cochera.

El comienzo del infinito

Siempre que ha habido progreso, ha habido pensadores influyentes que negaron que fuera genuino, que fuera deseable, o incluso que el concepto fuera significativo. Debieron saber que no es así. Sí hay, de hecho, una diferencia objetiva entre una explicación falsa y una cierta, entre el fracaso crónico al resolver un problema y su solución, y también entre lo malo y lo bueno, lo feo y lo bello, el sufrimiento y su alivio—y por lo tanto, entre el estancamiento y el progreso en su más amplio sentido—.

—David Deutsch

The Beginning of Infinity

Comparado con otros físicos, sé bastante más sobre—y valoro mucho más—la filosofía de la física y de la ciencia en general. Comparado con los expertos en el tema, creo que soy todavía un principiante pasando a nivel intermedio. Entender cómo es que la ciencia funciona es de suma importancia porque ésta es el motor de la civilización y, para bien o para mal, nos da cada vez más poder sobre nuestro entorno y sobre nosotros mismos.

El libro The Beginning of Infinity (El comienzo del infinito), del físico teórico David Deutsch, me pone en una posición algo incómoda: es tan deslumbrante y contundente, que pareciera que Deutsch ya explicó todo lo que había que explicar sobre el conocimiento y cómo la ciencia lo genera. Como todavía no he pasado por el canon completo de literatura especializada sobre el tema, pudiera ser que simplemente estoy apantallado por lo novedoso que me parece su visión, dada mi ingenuidad; por otro lado, pudiera ser que Deutsch realmente tiene tanta razón que, de aquí en adelante, todo lo que lea sobre el tema me parecerá obvio, ocioso, equivocado o, como decimos en la física, ni siquiera equivocado. Eso sería terrible dada una que otra docena de libros que pensaba leer sobre el tema y que temo que ahora sean, simplemente, una pérdida de tiempo.

Me preocupa que el tronco sobre el que se sostiene mucha de la filosofía de Deutsch viene de Karl Popper que, si bien fue uno de los grandes pensadores en epistemología y filosofía de la ciencia, esto fue hace casi medio siglo. Sabemos mucho más de lo que sabíamos hace 50 años, y me preocupa que en alguno de esos libros que siguen en mi lista se encuentre la falla mortal de la visión de Popper y que toda la bella construcción de Deutsch se desmorone. En cambio, me tranquiliza que Deutsch tiene a su nombre varias publicaciones en revistas serias de filosofía de la ciencia y de la física, que el tipo es una leyenda en lo que se refiere a la teoría de la computación cuántica (él la fundó) y, por lo que he leído y escuchado de él en artículos, pláticas y entrevistas, el tipo es claramente un genio y sumamente bien leído y culto.

Dí con El comienzo del infinito por una serie de recomendaciones que le he escuchado a intelectuales y científicos en diversos podcasts y artículos. Siempre había una cierta reverencia por Deutsch y su libro, y eso me bastó para procurarlo (ahora también conseguí su obra anterior, The Fabric of Reality, pero apenas lo voy a empezar). Una vez que el impacto de los primeros capítulos de Deutsch se me fue pasando ya me pude detectar en cierto desacuerdo en algunas cosas, que mencionaré cuando lleguemos a ellas. Pero definitivamente es un libro impactante—modulo las reservas que mencioné antes—y que volveré a leer, probablemente muchas veces.

Siendo alguien que trata de entender y explicar cosas lo mejor posible, este es el tipo de libro que me hace sentir sumamente incompetente. Deutsch es tan claro, brillante y extraño que pareciera que bajó un extraterrestre a finalmente explicarlo todo con manzanas a los tontitos como yo. A partir de lenguaje sencillo y definiciones sin rodeos, Deutsch construye toda una teoría del conocimiento—una epistemología–y de paso la despliega no solamente para explicar qué es la ciencia y cómo funciona, sino que también la aplica a la política, la ética y aun a la estética.

En el Episodio 11 revisamos The Big Picture de Sean Carroll, también físico teórico, y que abarca muchos de los mismos temas desde el "naturalismo poético"; ha sido sumamente provechoso para mí comparar y contrastar a Carroll con Deutsch. Incluso aproveché que soy suscriptor al podcast de Carroll y en su episodio más reciente de "pregunta lo que sea" le pregunté (43:10 o 43:35 acá) sobre una de sus discrepancias con Deutsch, acerca de la validez del pensamiento bayesiano. Carroll contestó que no esta seguro de entender la crítica de Deutsch por completo, así que no puede defenderse de Deutsch tan bien como quisiera aparte de decir que el razonamiento bayesiano le parece tan incontrovertible que no entiende cómo Deutsch pudiera estar en desacuerdo (Deutsch lo rechaza como una extensión del induccionismo, que es deducir conclusiones lógicas a partir de regularidades en patrones de la naturaleza; regularidades que se pueden interrumpir). Curiosamente, en las cosas en las que ellos están de acuerdo es en donde yo difiero de ambos, específicamente, la Teoría de Muchos Mundos de la mecánica cuántica. Pero ya llegaremos a eso.

Como Carroll, ayuda que Deutsch es un gran escritor, aunque el tono conversacional y amigable de Carroll se convierte en uno más declarativo y extremadamente sutil con Deutsch. Es fácil, dado el lenguaje relativamente sencillo, leer declaraciones absolutamente radicales o geniales, no darse cuenta, y tener que regresar. Para esto me fue de gran ayuda el podcast del australiano Brett Hall, TokCast, dedicado a repasar el libro capítulo por capítulo, aunque él todavía no lo ha terminado de repasar.

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Para Deutsch, el conocimiento es un acto creativo que proviene de la construcción de mejores y mejores explicaciones sobre el mundo, donde una explicación es una aseveración acerca de qué hay en el mundo y cómo se comporta. Las explicaciones, que ya desarrolladas y agrupadas se llaman teorías, se construyen a partir de un ciclo de conjeturas y críticas. Esto es, las explicaciones se adivinan y luego se ponen a prueba. Todas las teorías son consideradas potencialmente equivocadas, por lo que seguramente se les encontrará un error en algún punto, dada la crítica suficiente. A la idea de que no existen fuentes autoritativas de conocimiento ni justificaciones inapelables se le conoce como falibilismo. El falibilismo es lo que permite que las mejoras a las teorías siempre sean posibles, porque ninguna es definitiva. El falibilismo contrasta especialmente con la definición platónica de conocimiento, creencia justificada y cierta, pues niega que existan justificaciones suficientes para cualquier cosa (porque siempre se puede cuestionar la justificación de la justificación).

Además, los conflictos entre distintas ideas—distintas teorías—son la fuente de problemas que hay que resolver. Solucionar un problema significa crear explicaciones que no tengan estos conflictos y así se logra el progreso.

En el falibilismo la evidencia no sirve para inducir o deducir teorías. Sirve para que, dadas las teorías (que fueron obtenidas por conjetura), podamos elegir entre ellas. Las mejores teorías son las que mejor explican la evidencia. ¿Y en qué consta, precisamente, decir que una teoría es mejor que otra? Para empezar, una buena explicación es difícil de variar, porque cada elemento de ella tiene una función específica ligada a la evidencia. Además, las teorías tienen alcance pues, si explican algo suficientemente fundamental, serán aplicables a muchas situaciones aparte de la que buscan aclarar inmediatamente. Va un ejemplo, tomado del mismo Deutsch:

¿Qué provoca las estaciones? En la antigüedad, el clima se creía ligado a los poderes de los dioses. Hacía frío o calor, soplaba el viento o llovía, porque de alguna manera los dioses y sus acciones estaban ligados al clima. En la mitología griega, el invierno era provocado por la tristeza de la diosa Deméter ante la ausencia cada año de su hija, Perséfone, que había sido raptada por Hades, dios del inframundo y, como parte del acuerdo para su liberación, estaba obligada a visitarlo cada año. Pero los roles de los dioses se podrían cambiar, e incluso los dioses mismos, sin afectar la explicación. Pudiera ser que Perséfone y Hades tuvieran sus propios poderes y que cada año uno caliente la tierra y el otro la enfríe, y que Deméter ni siquiera participe. Pudiera ser, por otro lado, que el dios nórdico Freyr, dios de la primavera, estuviera en guerra con las fuerzas del frío y la oscuridad y las estaciones reflejaran su éxito o derrota. Podemos hacer tantas variantes sobre los componentes de estas explicaciones como queramos porque ninguno es necesario: cualquier regularidad en el comportamiento de cualquier dios da igual. Los detalles de cada uno de estos mitos están apenas conectados a los fenómenos que buscan explicar y por eso son tan fáciles de modificar (y por eso hay tantos mitos distintos).

Ahora consideremos una explicación mejor: la Tierra es redonda y su eje está inclinado respecto al Sol. A medida que la Tierra transita su órbita alrededor del Sol, sus hemisferios reciben cantidades distintas de luz, y por lo tanto experimentan más o menos calor. Los días se hacen más largos y calurosos en un hemisferio al mismo tiempo que en el otro se hacen más cortos y fríos, mientras que hay zonas en la Tierra que por su latitud no notan gran diferencia en la luz que reciben cada año. Estos desequilibrios de energía recibida y emitida por distintas regiones de la Tierra son lo que percibimos como el cambio en las estaciones.

Si modificamos cualquier elemento de la explicación, ésta se desmorona. Si la Tierra no es redonda, o si no está en órbita alrededor del Sol, de nada sirve que esté inclinada. Además, la teoría tiene un gran alcance: cualquier planeta en órbita de cualquier estrella tendrá estaciones si es redondo y si su eje está inclinado, y las estaciones necesariamente son contrarias en sus distintos hemisferios. Dada suficiente inclinación, habría regiones del planeta en las que nunca se ponga el Sol, o donde nunca salga. Si uno quiere construir un reloj solar, de alguna manera tendrá que tomar en cuenta estas variables, aunque no le interese saber sobre las estaciones ni el clima. Y así. El alcance de esta explicación es, muy literalmente, cósmico.

Ambas explicaciones, la mitológica y la geológica, se pueden poner a prueba mediante observaciones o experimentos. Pero, dado que la mitología está solamente superficialmente ligada a lo que busca explicar, se puede cambiar a gusto. Si los antiguos se hubieran dado cuenta que en lugares lejanos era invierno cuando ellos tenían verano, pues hubieran inventado que sus dioses mágicamente podían viajar y ya. Sus explicaciones se pueden variar fácilmente y por eso son malas. Ante cualquier evidencia inconveniente, simplemente agregan otro dios que hace otra cosa caprichosa y ya, el resto es magia. Cuando las malas explicaciones son contradecidas por la evidencia y se modifican fácilmente, quienes las creen no se acercan más a la verdad. Pero cuando una buena explicación no cuadra con la evidencia, sus proponentes no tienen opción más que crear otra fundamentalmente distinta y, dadas suficientes iteraciones, llegarán a una mejor.

Es importante que, si una explicación es mala, no hace falta ponerla a prueba para descartarla. Desde que uno ve que es fácil de variar y por lo tanto tiene poco o nada de poder explicativo se puede dar por inútil. En la ciencia la mayoría de las explicaciones son desechadas así, borradas del pizarrón o lanzadas al bote de la basura, mucho antes de que tengan la madurez necesaria para que ameriten diseñar algún experimento. La pseudociencia se caracteriza, como la mitología y la religión, por constar de malas explicaciones que están acopladas solo superficialmente a los hechos que buscan explicar, por lo que no se corrigen y no progresan.

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Existe la idea entre muchos intelectuales que quizá haya cuestiones que simplemente estén más allá de la comprensión humana. De la misma manera que es inútil enseñarle cálculo incluso al simio más inteligente—ya no digamos relatividad—habría fenómenos que simplemente estarían fuera del alcance aun de un genio humano. Las fronteras de la física, el estudio de la conciencia y la creación de inteligencia artificial pudieran simplemente ser inaccesibles para nosotros.

Pero esto pasa por alto la capacidad de los humanos de generar conocimiento explicativo, que por definición tiene alcance potencialmente infinito porque es recursivo: si un hecho del universo tiene una explicación y no la entendemos, siempre podemos buscar explicar la explicación. Esto contrasta con el conocimiento no explicativo que tienen los seres vivos, quienes se han adaptado a sus ambientes por el proceso de evolución, y que ha resultado en adaptaciones buenas que son difíciles de variar. Esto les da un cierto conocimiento, codificado en su ADN, que les ha optimizado para su entorno. Tomemos el caso de un castor, que "sabe" que tiene que recoger madera de sus alrededores, y "sabe" cómo acomodarla para construir una presa sobre un arroyo. Pero el castor no puede explicar para qué hace lo que hace—está solamente programado para hacerlo muy bien—. En el momento en que su entorno cambie lo suficiente, el castor estará perdido.

El conocimiento explicativo, sin embargo, que también es difícil de variar sin echarlo a perder, es mucho más profundo porque es abstracto y fundamental. Si el castor pudiera explicar por qué hace lo que hace, entonces podría identificar los objetivos detrás de ello y encontrar otra manera de cumplirlos. Podría buscar otros materiales, o emigrar, o cambiar su estilo de vida de algún modo. Las adaptaciones biológicas no son explicativas y tienen poco alcance; pero el conocimiento sí es explicativo y tiene un alcance potencialmente ilimitado. Como toda teoría es ilimitadamente mejorable, cualquier fenómeno es explicable. Cualquier explicación puede ser alcanzada, dados suficientes ciclos de conjetura y crítica, por una cadena de explicaciones de explicaciones. Como dice Deutsch:

La idea de que pudiera haber seres que son a nosotros lo que nosotros somos a los animales es una creencia en lo sobrenatural.

Una persona es, en el sentido amplio, un ser con capacidad universal para explicar. Diseñar una inteligencia artificial equivale entonces a diseñar una persona en este sentido amplio, que pudiera incluir una máquina. La prueba crucial para determinar si una máquina está "pensando" es tener una explicación para su comportamiento, pero esa explicación debe venir de la máquina. Es la máquina la que debe explicar su propio funcionamiento, tal como lo hacemos las personas de carne y hueso.

Y hablando de castores que construyen presas, el conocimiento explicativo es el que les permitiría construir cualquier cosa a partir de cualquier materia prima. Un ser que posee conocimiento explicativo sobre los procesos físicos encontrará que hay dos alternativas para cualquier transformación de la materia: 

• o es imposible, porque está prohibida por las leyes de la naturaleza
• o posible, dado el conocimiento necesario.

En la terminología de Deutsch, un constructor universal es una persona que posee el conocimiento para pasar cualquier materia prima a través de cualquier transformación física posible, dado el conocimiento necesario.

...la materia, la energía y la evidencia son los únicos requisitos que debe cumplir un ambiente para que se pueda crear conocimiento en él.

Si quedáramos varados en medio de un típico cubo de espacio interestelar, podríamos, con el conocimiento suficiente, recoger todos los átomos de hidrógeno cercanos y fusionarlos para generar otros materiales. Ninguna ley de la física prohibe hacerlo; bastaría con tener el conocimiento necesario de cómo. Ya sabemos cómo usar la fusión nuclear, y podemos crear elementos nuevos en laboratorios. Cualquier sitio del universo está, desde este punto de vista, repleto de recursos. El arsenal completo de transformaciones que una persona o civilización tiene a su disposición es lo que Deutsch llama su riqueza.

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La epistemología de Deutsch es lo más impactante de su libro. Su ontología—qué es lo existe—es donde yo empiezo a tener discrepancias. Estoy dispuesto a aceptar su criterio para decir que algo existe como un axioma, aunque me provocó disonancia constante en las secciones en las que le saca provecho. Para Deutsch, existen aquellas cosas que juegan un papel fundamental en una buena explicación de un fenómeno. Hasta ahí suena inocente el concepto, pero después pasa a decir que por lo tanto existen cosas físicas y no-físicas, y ahí es donde yo me altero. Las abstracciones existen porque, dice Deusch, son una parte necesaria de las buenas explicaciones que las usan.

El ejemplo que usa Deutsch es explicar cómo llegó un átomo de cobre a la punta de la nariz de una estatua de Winston Churchill. Una explicación reduccionista, a partir de partículas fundamentales y sus interacciones, sería necesariamente embrollada e impráctica (hasta ahí estoy de acuerdo). Es mucho mejor usar abstracciones y entidades emergentes: hubo una ola de fascismo en la primer mitad del siglo XX, que culminó en un enorme conflicto que ahora llamamos la Segunda Guerra Mundial. Entre los países "buenos" estaba Reino Unido, cuyo líder victorioso fue Winston Churchill. Dada la costumbre de muchas culturas de eregir monumentos a sus grandes personalidades, terminada la guerra se construyó una estatua de bronce, que es una aleación de cobre y estaño, para homenajear al personaje.

Creo que lo que me provoca disonancia es el intercambio indiscriminado de las categorías de lo existente y lo no existente con las de lo funtamental y lo emergente, y de lo práctico o impráctico. En principio, todo fenómeno se pudiera recuperar, dado el conocimiento suficiente y capacidad de cálculo, a partir de partículas fundamentales y sus interacciones (esto es conocido usualmente como reduccionismo). Hablar de abstracciones o fenómenos emergentes es un atajo para describir lo que está pasando, más no es un sustituto para lo que "realmente" sucede. Que algo sea útil o parte fundamental de una explicación es irrelevante para la cuestión de que "realmente" exista. Ahora, yo soy un fisicalista de hueso colorado y quizá me estoy perdiendo de algo, pero creo que el criterio fisicalista de existencia es claro y consistente: existe aquello que tiene permanencia a través del espaciotiempo. El fascismo existe en la medida en que ciertos patrones ocurran en los cerebos de seres hechos de partículas fundamentales, provocando que se comporten de ciertas maneras, que en principio se pudieran calcular. Sería una descripción terriblemente embrollada aun si se pudiera obtener—pero sería una descripción correcta—. Tiene la ventaja, además, de que las cosas no comienzan o dejan de existir según el conocimiento o la ignoranica de algún homínido. Lo explico fácilmente: pueden existir partículas fundamentales sin que exista el fascismo, pero al revés no.

En fin, como dije antes, puedo aceptar estas definiciones como axiomas, dejar mis propias definiciones a un lado momentáneamente, y sí, todo lo demás que propone Deutsch parece seguir lógicamente de ellas. Aún así me provocan disonancia. Si me viera obligado a resolver esta disonancia, haría una distinción entre lo existente, lo emergente y lo fundamental. El fascismo es algo emergente y real, porque se manifiesta físicamente y obviamente existe, pero no es fundamental. Deutsch no hace estas distinciones, pero yo estoy acostumbrado a sí hacerlas y me parece que son importantes, al menos para mí, para poder pensar claramente.

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Dejando la ontología a un lado, el alcance de la epistemología de Deutsch es sorprendente. La virtud del falibilismo en cuanto a conocimiento se refiere es que permite la corrección de errores. De hecho, la considera algo deseable e inevitable. Esta es la parte más impactante del libro, creo yo, porque Deutsch liga la epistemología con la política, la ética y la estética a través de la corrección de errores. También se las ingenia para incluir el sentido técnico de este concepto, ampliamente explotado dentro de la electrónica, el cómputo e incluso la física teórica. Lo explica Deutsch:

Aunque la conjetura es el origen del conocimiento, también es una fuente de error, y por lo tanto es crucial lo que pase con una idea después de ser adivinada.

Voy a citar un pasaje un poco largo, pero creo que vale la pena porque ilustra la aplicabilidad del falibilismo fuera de la epistemología:

Considere también a los utópicos revolucionarios, quienes típicamente logran solo destrucción y estancamiento. Aunque son optimistas ciegos, lo que los define como utópicos es su pesimismo de que su supuesta utopía, o sus propuestas violentas para lograrla y atrincherarla, pudieran mejorarse. Además, son revolucionarios en primer lugar porque son pesimistas de que otras personas pudieran ser persuadidas de la verdad final que creen tener.

Las ideas tienen consecuencias, y enfocarse en "¿quién debería gobernar?" dentro de la filosofía política no es solamente un error de análisis académico: ha sido parte de todas las malas doctrinas políticas de la historia. Si el proceso político es visto como un motor para llevar al poder a los gobernantes correctos entonces justifica la violencia, pues ningún sistema es legítimo y ningún mandatario tampoco hasta que se ponga a los "correctos"; y una vez que se ha implementado el sistema, y que sus líderes estén a cargo, toda oposición a ellos es considerada oposición a lo correcto.

Deutsch expande la visión popperiana de la sociedad abierta: lo importante no es meramente llevar al "gobierno correcto" al poder, sino tener la capacidad de remover a un gobierno incorrecto. Poco a poco, a través de varias iteraciones de implementar políticas y corregirlas, se llega a un gobierno cada vez mejor y que, como antes, es difícil de variar. Por eso es que tantas revoluciones fallan y acaban por implementar algo peor a lo que quisieron derrocar.

Los regímentes autoritarios necesariamente se estancan porque no tienen un mecanismo de corrección de errores. El gran acierto de la Ilustración fue el rechazo a la autoridad como fuente de conocimiento y, por lo tanto, como fuente de buena gobernanza también. Sobre la Ilustración, Deutsch comenta que

Pudiera ser que la Ilustración "intentó" suceder incontables ocasiones, quizá remontándose a la prehistoria. Si es así, esas mini-Ilustraciones ponen a nuestro escape afortunado reciente en una sombría perspectiva. Puede ser que hubo progreso en cada ocasión—un breve fin al estancamiento, un breve destello del infinito, siempre terminando en tragedia, siempre aplastado, usualmente sin dejar rastro—. Excepto este.

Vivimos en un tiempo realmente excepcional de progreso sostenido en el que los problemas son inevitables pero solubles. La capacidad de reconocer y corregir errores nos ha llevado a superar problemas que nos mantuvieron estancados por miles de años. En la ética, Deutsch sugiere que

¿Pudiera ser que el imperativo moral de no destruir la capacidad de corregir errores es el único imperativo moral? ¿Que todas las verdades morales siguen de éste?

Los sistemas éticos como el consecuencialismo, deontología o ética basada en virtudes no sirven como teorías o explicaciones de la ética en sí, sino como medios de crítica. Para cualquier solución ética a un problema desde uno de estos marcos, uno puede preguntar qué haría alguien ubicado en otro y mejorar la solución. Deutsch deja abierta la cuestión de cuál pudiera ser un marco ético "correcto" porque, como en las otras áreas de conocimiento, esa es una pregunta abierta. Pero que no se pueda tener una teoría ética completa y definitiva no significa que todas den igual: algunas son mejores que otras, como lo son las que rechazan a la autoridad como fuente de la ética, al igual que en la epistemología.

El resumen de la visión ética de Deutsch es un elegante enunciado que él llama el Principio del Optimismo:

Todos los males se deben a una falta de conocimiento.

Fundamentalmente, no existe una barrera que detenga el progreso. Siempre que tratemos de mejorar las cosas y fallemos, se deberá no a que los dioses nos estén castigando, o porque hemos llegado al límite de nuestra capacidad para razonar e inventar, o porque sería mejor que falláramos. Todas las fallas—todas—se deben a que no supimos lo suficiente a tiempo.

Igual que en política o ética, la estética surge de la creación de estructuras difíciles de variar:

Existen verdades objetivas en la estética. El argumento estándar de que no puede haberlas es una reliquia del empirismo. Las verdades estéticas están ligadas a verdades empíricas a través de explicaciones, y también porque los problemas estéticos pueden emerger de hechos y situaciones físicas.

Una sinfonía de Mozart es bella porque hay un cierto criterio que satisface y es, por lo tanto, difícil de variar. Basta comparar esto con el "criterio" que satisfacen el reggaetón o la banda para comprender por qué la primera es objetivamente mejor que los otros.

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Mencioné antes mi discrepancia con el concepto del multiverso cuántico al que Deutsch suscribe (al igual que Carroll), pero los detalles los dejaré para un episodio completo dedicado a la mecánica cuántica. Lo que sí vale la pena es rescatar la crítica que hace a la llamada Interpretación de Copenhage, que también describiré a fondo cuando ese episodio esté listo. Por ahora, basta apuntar que sobre ella Deutsch dice que

Su combinación de ambigüedad, immunidad a la crítica y el prestigio y autoridad percibidas de la física fundamental han abierto la puerta a incontables sistemas de pseudociencia y charlatanería supuestamente basados en teoría cuántica. Su descalificación de la crítica y la razón como vestigios "clásicos", y por lo tanto ilegítimos, le ha dado ilimitado comfort a aquellos que quieren desafiar a la razón y acoger modos irracionales de pensamiento. Así la teoría cuántica—el descubrimiento más profundo de las ciencias físicas—ha adquirido una reputación por apuntalar prácticamente todas las doctrinas ocultas y místicas jamás propuestas.

La teoría cuántica es una teoría sumamente profunda de física, no de misticismo. Es una versión subatómica, fundamental, de las poleas, resortes y planos inclinados que estudiamos en la secundaria o la preparatoria. Como es un tema recurrente aquí en AutóMata, el mundo físico es mucho más fascinante que cualquier fantasía sobrenatural o mística, con la desventaja que la gente ignorante piensa que si algo es fascinante entonces debe ser místico o sobrenatural. Por ahora dejaré este tema hasta aquí, prometiendo que el clavado profundo ya viene.

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Quisiera terminar reiterando mis reservas iniciales: Deutsch me parece genial y deslumbrante, pero en cuanto a epistemología no soy un gran experto (por ahora, pero ya verán). El libro sí es un tour de force de ciencia y filosofía, por lo que no me extrañaría si en unos años se considere un clásico. El optimismo perfectamente racional de Deutsch es contagioso, así como su irreverencia y excentricidad. A uno le dan ganas de mencionarlo cada vez que pueda, tan solo para presumir que ya es parte del club de quienes lo han leído (¿disculpe, tiene usted un minuto para hablar sobre epistemología popperiana?). En cierto modo, eso es este episodio.

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Pláticas de Deutsch en TED (en orden cronológico):

Si prefieren audio:

• Entrevista de Deutsch con Chris Anderson de TED
• Primer episodio con Sam Harris
• Segundo episodio con Sam Harris

Gravitación Cuántica

La física fundamental moderna está construida sobre dos grandes y robustos pilares: la Relatividad General (GR por sus siglas en inglés) y la Teoría Cuántica de Campos (QFT). La GR describe a la gravedad como un efecto geométrico: es la curvatura del espaciotiempo debido a la presencia de materia o energía en él. La QFT describe a la materia, combinando y generalizando a la Mecánica Cuántica (QM) con Relatividad Especial (SR), mas no con GR (a algunas partes de QFT se les conoce también como Mecánica Cuántica Relativista, pero esto incluye solamente SR o, equivalentemente, partículas en espaciotiempos sin gravedad).

Entonces, si uno quisiera obtener una descripción completa y unificada de la física fundamental que incluya tanto los efectos de la GR como de la QFT, pues uno tendría que arreglárselas para combinar estas dos teorías. Sabemos que hay alguna manera de hacerlo porque la naturaleza lo hace todo el tiempo, como podemos comprobar cada día cuando nos levantamos de la cama. Y sin embargo, dependiendo del punto donde uno comenzara a llevar la cuenta, está cumpliéndose casi un siglo de intentos de unificarlas sin éxito. A la variedad de estrategias para lograr esta unificación se les conoce en conjunto como gravitación cuántica (QG). Cuando uno dice que se dedica a la gravitación cuántica siempre espera que la segunda pregunta sea "¿En qué enfoque?" o "¿Usando qué técnica?" En este momento (2020) hay aproximadamente unas 30 familias distintas de estrategias para unificar GR y QFT:

(Clic para agrandar) Líneas de investigación en QG, imagen tomada de Mielczarek, J. & Trześniewski, T. “Towards the map of quantum gravity”. In: General
Relativity and Gravitation 50.6 (2018).

Cada una de las distintas líneas de investigación tiene sus propias ventajas y desventajas; algunas tienen décadas y otras surgieron apenas hace un lustro. Cualitativamente pudieran clasificarse de muchas maneras: por ejemplo, pudieran partir de GR, de QFT o de una tercer teoría más fundamental que contenga a ambas como casos particulares. Algunas toman enfoques geométricos, más al estilo de GR, mientras que otras empiezan con nociones pregeométricas, que es una manera de decir que la geometría emerge de alguna manera. Algunas proponen que la física fundamental está incompleta, mientras que otras apuestan a que más o menos está completa pero falta algún paso matemático para unir las piezas. El caso es que hasta ahora no tenemos la respuesta definitiva de cómo logar esta unificación, e incluso hay algunos (pocos) teóricos que insisten en que simplemente no se puede.

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¿Cómo es que llegamos a esta situación, y qué nos mantiene atorados? Para esto hay que revisar un poco de la historia de GR y QM. La GR y, antes de ella, SR, surgieron de continuar el trabajo de resolver inconsistencias entre el electromagnetismo y la mecánica newtoniana. Aunque estaban perfectamente al tanto de la existencia de átomos y otros efectos que después se incorporarían a QM, Einstein y otros colaboradores como Lorentz y Poincaré siguieron el camino clásico—es decir, no cuántico—para resolver estas cuestiones. De manera paralela, Planck, Bohr, Pauli, De Broglie y muchos otros se enfocaron en estudiar problemas que acabarían siendo completamente irresolubles dentro del paradigma clásico y, de paso, confirmaron no solamente la existencia de átomos sino también de muchas otras partículas nuevas que seguían leyes distintas a las del electromagnetismo y mecánica conocidas hasta ese entonces.

Ambas líneas de investigación se desarrollaron de manera paralela y, aparte de las aportaciones que Einstein hizo a ambas, de manera prácticamente independiente. Cada una se ancló a datos experimentales distintos, postulados distintos, y la suposición de que, al menos en lo fundamental, no se ganaba gran cosa con tomar en cuenta lo que estaba haciendo la otra. ¿Cuál sería la distorsión en el espaciotiempo generada por un electrón? Era más práctico dejar esas preguntas para después y avanzar sin complicar las cosas más de lo necesario (y para casi todos los problemas que uno se encuentra en GR o en QM hasta hoy, no hace falta para nada tomar en cuenta a la otra). Aparte de la famosa ecuación \(E=mc^{2}\), no había ningún puente teórico entre las dos teorías y se desarrollaron por separado.

Al mismo tiempo, poco a poco, cada una de las teorías fue acumulando predicciones comprobadas experimentalmente, como la dilatación del tiempo en GR o el desarrollo de la física nuclear a partir de QM. A medida que ambas teorías quedaron mejor establecidas y se fueron llenando huecos y resolviendo inconsistencias, los físicos se enfocaron más en tratar de combinarlas. Paul Dirac logró un avance importante en formular una versión de QM que incluía efectos de SR y, en una labor de colaboración inmensa entre gente como Feynman, Schwinger, Wigner, Dyson y muchos otros, para los años 70s se consolidó lo que ahora se conoce como el Modelo Estándar de la física de partículas, que combina las teorías de QM, Teoría de Campos Clásica y SR. Juntas, les llamamos QFT.

El problema es que, cuando uno ingenuamente sigue las técnicas usuales que existen en QFT y las aplica a GR, obtiene respuestas absurdas: cantidades infinitas, espaciostiempo que no permiten que se forme materia y muchos problemas más. Cada una de las teorías tiene montones y montones de evidencia, medida con muchos decimales de precisión, a su favor. Cada una parece tener un rango de aplicabilidad bien definido y que, cuando se excede, apunta a la otra teoría. Y sin embargo, cuando se combinan, uno obtiene sinsentidos. Esto es complicado aún más por el hecho que los resultados experimentales que pudieran guiarnos, o al menos ayudar a descartar ideas que no funcionarán, están muy pero muy lejos de nuestro alcance.

Los fenómenos físicos en los que GR y QFT ambas deberían jugar un papel son los más extremos del universo: el centro de agujeros negros y el Big Bang mismo, para empezar. Sobra decir que no sería aconsejable tratar de crear esas cosas en un laboratorio incluso si se pudiera. Usando aceleradores de partículas como el LHC en Ginebra podemos reproducir condiciones extremas, pero no estamos ni cerca de llegar a las condiciones de energía necesarias para observar efectos de gravitación cuántica directamente. Con tecnología actual, podemos investigar propiedades de la materia cuando el universo era más o menos del tamaño de una manzana. Pero para llegar a estudiar el universo directamente a la escala de Planck—el punto en el que efectos gravitacionales y cuánticos deberían interactuar sin lugar a dudas, a escalas de unos \(10^{-35}\) metros—necesitaríamos un acelerador de partículas del tamaño del sistema solar.

Así que debemos recurrir a métodos experimentales más indirectos. Dentro de QG,la gente que se dedica a esto se dice que está estudiando la fenomenología de QG: cómo se verían los efectos de gravitación cuántica experimentalmente, quizá utilizando mediciones obtenidas de los "experimentos" extremos que hace la Naturaleza todo el tiempo en fenómenos astrofísicos, o rastros que pudieran haber quedado impresos en la radiación cósmica de fondo (CMB) estudiada por la cosmología. Por ahora estos estudios están en su infancia y no hay resultados claros. Mientras, no tenemos opción aparte de seguir adelante por el camino de la teoría.

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Antes mencioné que había una treintena de enfoques distintos para atacar el problema. Algunos se traslapan si los clasificamos de manera conveniente, pero de todos modos no alcanzaría a nombrarlos todos aquí. Por lo pronto mencionaré solo algunos de los principales, al menos en cuanto a que la mayoría de los investigadores en QG los consideran modelos maduros, prometedores, o al menos no completamente absurdos. (Un chiste sobre físicos teóricos criticándose unos a otros es que dicen "Tu idea es absurda y, además, a mí se me ocurrió primero.")

Quizá el intento más popular, aunque en relativo declive últimamente, es la Teoría de Cuerdas (String Theory). Originalmente comenzó como una propuesta para modelar la fuerza nuclear fuerte en los años 60, pero fue abandonada en favor de la Cromodinámica Cuántica, que es una parte importante del Modelo Estándar. En Teoría de Cuerdas las partículas fundamentales son modeladas con pequeños objetos unidimensionales (cuerdas) que pueden vibrar de distintas maneras, dando la apariencia de ser partículas cuando se ven desde más lejos. Distintas maneras de vibrar producen las distintas partículas y, con algunos ajustes, pueden producir hasta gravitones, que en QFT son las partículas encargadas de mediar la gravitación. Además, en Teoría de Cuerdas se pueden recuperar las otras interacciones fundamentales de la física y las partículas del Modelo Estándar.

Variedades Calabi-Yau microscópicas que contienen las dimensiones "extras" escondidas en Teoría de Cuerdas.

Todo esto suena muy prometedor, pero la teoría tiene sus dificultades: 1) las cuerdas fundamentales que propone son aún más indetectables que los efectos cuánticos que pudieran explicar; 2) para su funcionamiento correcto requiere que existan 11 dimensiones que tienen que esconderse de algún modo para que parezcan solo las que vemos; 3) predice partículas adicionales que no se han observado hasta ahora; 4) tiene tantas variantes que siempre se puede ajustar a cualquier experimento: es una teoría tautológica en cierto sentido. Esto ha desatado un debate interesantísimo en filosofía de la física y de la ciencia sobre el rol de la evidencia y la experimentación. Por último, 5) a pesar de que se han desprendido herramientas útiles para otras ramas de la física y matemáticas a partir de teoría de cuerdas, el avance en resolver los otros puntos lleva décadas estancado y cada vez menos gente trabaja en la teoría.

El principal competidor de la Teoría de Cuerdas es Loop Quantum Gravity (LQG, algo así como Gravedad Cuántica de Bucles) que, a pesar de su nombre, tiene diferencias importantes con Cuerdas. Para empezar, en Teoría de Cuerdas el espaciotiempo es el fondo en el que viven las cuerdas que dan lugar a las partículas y sus interacciones; en contraste, LQG es una teoría en la que los bucles o lazos son los objetos que forman al espaciotiempo en sí. Esta es una fortaleza y desventaja de la teoría a la vez: aunque parece lograr una descripción consistente de un espaciotiempo formado por una espuma de lazos entrelazados, no ha podido demostrarse que se puede recuperar GR cuando éstos se ven "de lejos", ni se ha podido acoplar estos espaciostiempo a los campos de materia descritos en QFT.

En LQG, el espaciotiempo estaría formado de lazos entrelazados como una malla.

Otra línea de investigación en QG es la Seguridad Asintótica (Asymptotic Safety). En cierto modo es la línea más conservadora en cuanto a sus propuestas, pero tiene la ventaja de que se basa en un principio ya funcional y observado en QFT estándar. En QFT se puede tomar en cuenta efectos gravitacionales siempre y cuando el campo gravitacional sea muy débil. Los infinitos que revientan el intento "ingenuo" de juntar QFT y RG surgen de unas constantes de acoplamiento, que regulan qué tanto un campo interactúa consigo mismo y con otros, y que en el caso gravitacional aumentan de valor de forma descontrolada cuando se plantean interacciones a energías mucho más altas. Pero pudiera ser que la interacción gravitacional se vuelva más débil a partir de cierto nivel de energía: ya esto sabemos que ocurre con la fuerza nuclear fuerte. No se ha logrado demostrar que la gravedad interactúe así formalmente, pero si se lograra tendría la implicación de que las técnicas que funcionan a energías más bajas podrían usarse a energías más altas con algunas modificaciones y, en principio, eso sería todo. Sin partículas ni dimensiones extras. Todo sería QFT y más QFT.

Sin embargo, la seguridad asintótica no excluye, en principio, que pudiera haber física fundamental al estilo Cuerdas o Lazos más allá de QFT. Es una teoría efectiva, es decir, no sabemos exactamente qué más hay por debajo pero sí sabemos que a ese nivel funciona. Si QFT resulta el nivel más fundamental al que podemos llegar, ahí terminaría el problema. Si no, al menos sería útil para establecer ciertas condiciones que tendrían que cumplir teorías más fundamentales y acotarlas mejor.

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Finalmente quisiera mencionar la familia de estrategias que proponen que el espaciotiempo pudiera ser fundamentalmente discreto, en oposición a que sea continuo o "liso". En cierto modo LQG ya propone esto pero como una deducción de otros principios que se toman como básicos; hay otros enfoques que proponen la discretización del espaciotiempo como el punto de partida. La idea básica es que el espaciotiempo pudiera estar hecho de partículas en sí. Entonces, cuando se ve desde lejos con ojos macroscópicos, parece el espaciotiempo liso y continuo descrito por GR. Se dice fácil.

Para empezar, habría que atribuirle algún sentido a la idea de tener partículas de tiempo, o de que el tiempo pudiera ser discretizado de algún modo junto con el espacio. Después, hay que encontrar manera de "acomodar" las partículas de espaciotiempo para preservar las cualidades macroscópicas que queremos que tenga, es decir, las de GR. Tenemos que encontrar manera de formar curvatura y, especialmente, que esa curvatura sea en respuesta a la presencia de materia y energía.

Un "universo" construido a partir de CDT.

Dos estrategias relativamente maduras que intentan implementar este modelo son Causal Sets y Causal Dynamical Triangulations (CDT, Triangulaciones dinámicas causales). Como su nombre lo indica, procuran mantener la estructura causal del espaciotiempo; específicamente, que no se violen requisitos establecidos por SR y que el tiempo tenga una flecha bien definida. También procuran usar la longitud de Plack, \(10^{-35}\)m, como una unidad de tamaño fundamental.

La dificultad principal en estos modelos es atribuirle sentido a la noción de un evento, que es como en GR se le llama a un punto especificado por cuatro coordenadas: las tres espaciales y la temporal. Pareciera ser, entonces, que los "átomos" o "pixeles" de espaciotiempo tendrían que estar ordenados y conectados de cierto modo, para que la dirección del tiempo pudiera emerger de ellos de algún modo. Eso, y que estos pixeles tendrían que ser, de algún modo, objetos cuatridimensionales. La estructura del espaciotiempo tendría que emerger, entonces, de las conexiones entre estos elementos. Si dejamos a un lado la forma que pudieran tener estos pixeles y los representamos solamente por puntos, el espaciotiempo estaría formado por los triángulos cuatridimensionales que resultan de unirlos.

Yo mismo trabajé en mi doctorado en una extensión de estos modelos que utiliza Geometría no asociativa para construir espaciostiempo discretos. La bondad de esta herramienta es que trata a espacios continuos y discretos de manera unificada por diseño, convirtiendo ambos en álgebra y con recetas claras para pasarse de un lugar a otro y regresar. Empezando de una geometría muy sencilla—tan solo un triángulo—, podemos implementar un mecanismo para generar puntos de espaciotiempo de manera iterativa y así "crecer" nuestro espaciotiempo. Después de un gran número de pasos, obtenemos algo prácticamente liso.

Un espaciotiempo discreto "pulsante" que crece y se aproxima a uno continuo.

En los enfoques discretos, tenemos múltiples problemas por resolver todavía. Para empezar, no está bien definido cómo hacer que el espaciotiempo responda a la presencia de materia de manera que se comporte como en GR: por ahora, los modelos más robustos son de espaciotiempo vacío. La parte cuántica, en el sentido de tener sobreposiciones de estados, entrelazamiento, recuperar resultados de QFT y todo eso tampoco está clara. En CDT el espaciotiempo "real" que observamos resultaría de fluctuaciones de espaciostiempo sobrepuestos, o al menos eso parecen indicar las simulaciones.

Un miniuniverso en CDT, con el tiempo corriendo de manera horizontal y un Big Bang y Big Crunch en los extremos.

Sí tenemos la ventaja que, por su carácter geométrico, los enfoques discretos son más amenos a simularse (y visualizarse) por computadora, al menos en versiones de dos o tres dimensiones. Esto permite hacer "experimentos", al menos en la computadora. Es posible que los enfoques discretos resulten ser una forma de validar a las otras estrategias, si se pudieran ligar a ellas de algún modo.

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¿Y para qué sirve todo esto? Pues para obtener un doctorado en física, al menos. También me permitió viajar a congresos con todo pagado, lo cual no está nada mal. Además me invitaron a hablar en pláticas de divulgación y la gente se tomó fotos conmigo y todo. Cuando alguien te pregunta qué estudiaste y les contestas que física teórica, en GR y QFT te consideran muy inteligente, aunque no entiendan ni qué son. Tiene algunas desventajas, pero en general el efecto neto es positivo.

Hablando más en serio, esto sirve, o pudiera servir, para saber algo que antes no sabíamos. Pudiera tener aplicaciones prácticas o no, pero el punto es que esas son cuestiones secundarias para quienes lo estudian de manera profesional. El motivo principal es la curiosidad y el reto de entender algo difícil y que, de lograrse, es su propia recompensa. Nadie pregunta para qué sirve Anna Karenina o la Mona Lisa o las pirámides mayas o las Cascadas de Iguazú y, si alguien lo hiciera, nadie se sentiría obligado a responderle. Aprécialas y ya, idiota, mientras puedes. Si no quieres, puedes quitarte y dejar que otros lo hagan.

Una respuesta más diplomática la ofreció el gran físico de partículas y director del acelerador FermiLab, Robert Wilson. Cuando un congresista le preguntó en qué contribuye un nuevo acelerador de partículas a la defensa de la nación, le contestó que en nada, aparte de hacer que defender a la nación valga la pena.