Hace unos días, me encontré con esta opinión de Alberto Aparici sobre si la gravedad es una fuerza, u otra cosa. Yo voy aquí a hablar de una forma un poco más general, sobre cómo se piensa y cómo se trabaja cuando tratas de explicar la realidad de forma profunda.
La idea es sencilla. Las cosas pasan. Ahora, a nosotros nos gustaría saber qué va a pasar en el futuro. Se trata de que cuando las cosas ocurren, nosotros pensamos que pasan “por algo”, siguiendo alguna lógica y que además, lo hace siguiendo unas reglas estrictas.
La gravedad es un excelente ejemplo. Newton, con su modelo, dice que para que un cuerpo continúe girando ha de actuar sobre él una fuerza. Por ejemplo, para poder hacer una curva cerrada con un coche, lo que importa es el agarre de las ruedas: el rozamiento es el que nos hace girar. En una pista de hielo, sin rozamiento, no se puede hacer girar un vehículo. Y según este razonamiento, si los planetas giran, una fuerza debe actuar sobre ellos, que es la gravedad.
Esta forma de ver la gravedad funcionaba realmente bien. Se comprobó que los datos de las posiciones de los planetas coincidían muy bien con los números que daba esta ley. Excepto para Urano. Pero el éxito de la teoría se demostró precisamente cuando se pensó que esta diferencia se debía a que había otro planeta ejerciendo fuerza sobre Urano. Se calculó dónde debería estar el planeta causante de estas anomalías, y se encontró con los telescopios, bautizándose como Neptuno. Esta fue una magnífica prueba de que la teoría funcionaba maravillosamente bien.
Pero hay cosas que no llegó a explicar. Por ejemplo, hubo problemas para explicar el movimiento de precesión del perihelio de Mercurio (el ligero cambio de la inclinación de su órbita). Nuevamente se pensó que era debido a la existencia de otro planeta perturbador, pero este no se encontró. La solución estuvo en la Relatividad General de Einstein, que sí era capaz de explicar los valores medidos.
La Relatividad General trata la gravedad de otra forma. Básicamente nos dice que un cuerpo con masa deforma el espacio y el tiempo. Es como extender una sábana y echar una pelota pesada encima. Si luego lanzamos, con cierta velocidad, otra bola, dará vueltas alrededor de la primera debido a la curvatura de la sábana. Esta teoría da los mismos resultados que la de Newton, y además los amplía.
Y ahora viene el dilema. Entonces, ¿Es la teoría de Newton incorrecta? ¿Es realmente el espacio curvo? ¿Por qué una funciona y la otra no?
La respuesta está en el concepto de modelo. Como dije al principio, la realidad es la que es. Nosotros tratamos de encontrar leyes que reproduzcan los resultados que medimos. ¡Pero esto no quiere decir, en principio, que la realidad sea esa!
- ¿Es la teoría de Newton incorrecta? No, siempre y cuando se cumplan sus hipótesis. Es decir, las leyes de Newton están basadas en la idea de la existencia, por ejemplo, de una fuerza de acción y reacción, y que fuerzas como la gravedad son de acción instantánea. En cuanto yo pongo un bola con masa en el espacio, todo el Universo lo nota a la vez. Para problemas como la Luna dando vueltas a la Tierra, o empujar un coche, podemos considerar estas hipótesis muy aproxidamente ciertas. A la hora de tratar con sistemas que se mueven cerca de la velocidad de la luz, el problema es que estas hipótesis no son ciertas,y por tanto los resultados no pueden coincidir. En resumen, la teoría de Newton es completamente correcta mientras trabajemos en un sistema que cumpla sus hipótesis.
- ¿Es realmente el espacio curvo? Igual que antes: nosotros hacemos una hipótesis de cómo funciona la realidad, y esperamos obtener unos resultados en función de esas hipótesis. La idea de que el espacio es curvo da unos números mucho mejores que los de Newton, explica más fenómenos, e, incluso, es posible comprobar experimentalmente que la luz se curva según predice esta teoría. ¿Pero en la realidad el espacio es así? Eso no lo sabemos. La luz podría estar desviada por cualquier otra cosa. Tal vez otro modelo con un concepto diferente mejore los números de Einstein y también diga que la luz ha de curvarse por otro motivo. No sabemos qué es la realidad. Sabemos que podemos pensar en la realidad en términos de nuestro modelo, y mientras funcione, lo utilizaremos para predecir cosas.
La idea de las hipótesis es la realmente importante. Por ejemplo, para estudiar la rotación de un trompo de madera, no hace falta pensar que el trompo se deforma. ¿En realidad lo hace? Claro que sí, pero es tan, tan poquito, que el resultado final es prácticamente igual si lo consideramos rígido a si lo consideramos deformable. Tal vez los resultados varíen en menos de una milésima. ¿Pero si añado la deformación mejora el resultado de mi predicción? ¡Por supuesto que sí! Es un modelo más completo y que se asemeja más a lo que sabemos que ocurre. Entonces, ¿por qué no trabajamos siempre con el modelo más completo? ¿Por qué no, en el caso de la gravedad, usar las ideas de Einstein directamente?
El motivo se entiende bien yendo a otro ejemplo: el movimiento de los fluidos. La ecuación que gobierna por completo este movimiento, la de Navier-Stokes, es irresoluble de forma analítica. Para estudiar matemáticamente los fluidos, hay que contentarse con hipótesis que simplifican la ecuación. Es decir, o usas unos modelos aproximados (que sabemos que no representan fielmente la realidad) o no se puede hacer nada. Lo bueno es que muchas hipótesis son bastante razonables, y se cumplen muy aproximadamente, pudiendo hacer unos números bastante de acuerdo con la realidad, que muchas veces, es lo único que nos interesa, especialmente a la hora de diseñar en ingeniería. Con que se aproxime lo suficiente me vale.
En el caso de la gravedad, donde las ecuaciones sí se pueden resolver, el motivo es que no merece la pena resolver las ecuaciones de la Relatividad General si estás en condiciones de aplicar las leyes de Newton. Los cálculos son mucho más complicados, y el número final que se obtiene, si estoy en un caso donde las leyes de Newton son aplicables, va a diferir en unos porcentajes ridículos.
En resumen:
- La realidad no sabemos lo que es. Tampoco conocemos el por qué profundo de las cosas. Eso es una cuestión de filosofía.
- La filosofía de cada uno, su idea de cómo son las cosas, le lleva a hacer unas hipótesis para construir un modelo. Si las hipótesis son buenas, y los sistemas que estudias las cumplen, el resultado de tus ecuaciones te llevarán a números parecidos a la realidad.
- Pensar que la realidad es el modelo es la forma habitual de trabajar, la intuitiva, y la que permite resolver problema. Pero no olvidemos que eso es simplemente algo que yo me he inventado, y el mecanismo interno, real, es desconocido para nosotros. Igual incluso es el mismo que el de mi modelo, pero no puedo saberlo.
La filosofía de la ciencia es un tema controvertido. Hay quien dirá que estudiamos la realidad, y que en algún momento la ciencia evolucionará hasta tener una teoría unificadora definitiva que explique cómo funciona todo. Yo personalmente creo que esa teoría unificadora puede que reproduzca los resultados que observamos por completo, con precisión perfecta, y que realmente nos permita pensar que es la realidad, pero, como digo en el punto anterior, podría ser o no ser. ¿Coincide con nuestro modelo del Universo? Completamente y con 100% de acierto. Pero, ¿funciona el Universo así? Quién sabe. Tal vez nunca lo sepamos. Puede que incluso sea imposible saberlo. Para rizar el rizo, en esta concepción es totalmente lícito encontrar no una, sino dos (¡o más!), teorías unificadoras que explican toda la realidad en su conjunto y, sin embargo, la expliquen con un concepto totalmente diferente. Entonces nuestra realidad, ¿a cuál sigue? Y la respuesta es: a ninguna. La realidad es la realidad, y hace las cosas porque sí. El resto lo ponemos nosotros.
