Tomas Bradanovic

29 julio, 2008

Una conversación muy interesante

Archivado en: fisica, quiralidad — tombrad @ 6:27 pm


Finalmente conocí el Instituto de Alta Investigación de la Universidad de Tarapacá, donde fuí hoy en la mañana y pasé un muy buen rato conversando con Tito Torres, uno de nuestros grandes valores de la física teórica. Aproveché de llevarme un ejemplar de la revista Ingeniare donde aparecen los 16 papers escogidos de su trabajo sobre la Teoría Total Unificada, que -generosamente- me lo dedicó “Para Tomás, el primero entre mis discípulos” me imagino que es por el órden cronológico porque en inteligencia no pasa nada.

En fin, la verdad es que debe haber sido por el año 1983 que Tito me hizo clases de electromagnetísmo y me dí cuenta enseguida que se trataba de alguien extraordinario, para mi fue un privilegio haberlo tenido de profesor cuando el era un simple ingeniero con pasión por la ciencia y es uno de los profesores que más he admirado.

Lo que quería contarles es la entretenida conversación que tuvimos cuando le pregunté de donde diablos se le había ocurrido relacionar la quiralidad con el problema de la Teoría Unificada. Me contaba que cuando estaba estudiando ingeniería, un norteamericano que era su profesor de física le pasó un paper con una curiosidad que podía tener potencial, en ese artículo se postulaba que los campos eléctricos y magnéticos no son ortogonales (a noventa grados) sino que van en paralelo, lo que contradecía una de las primeras cosas que aprendemos en el electromagnetísmo. Con los años fue desarrollando esta idea que era posible si se consideraba un desplazamiento del campo quiral, cerrado sobre si mismo.

Muchas cosas interesantes salieron de esa conversación, como por ejemplo que una teoría exitosa en lo predictivo no es necesariamente la mejor: la gravitación de Newton es inmensamente exitosa dentro de cierta escala, pero se basa en conceptos de “fuerzas” que hoy se consideran profundamente equivocados. Algo parecido podría pasar con la mecánica cuántica que ha permitido casi todos los grandes avances de la electrónica pero sin embargo puede estar fundada sobre supuestos erroneos.

Me contaba Tito que pasó muchos años leyendo los trabajos de Einstein y los grandes teóricos de la mecánica cuántica, fundamentalmente Niels Bohr el mejor de todos, Einstein tenía una instintiva repulsión por la teoría cuántica y pasaba meses diseñando experimentos imaginarios y haciendo cálculos para derribarla y cada vez que sacaba un paper atacándola Bohr lo despachaba de un día para otro con una demoledora respuesta que dejaba en evidencia los errores de Einstein, lo que terminó por desmoralizarlo completamente. Piensa que si en los tiempos de Einstein se hubiese conocido bien el concepto de quiralidad, la mecánica cuántica nunca se hubiese instalado como lo está ahora y tendríamos una teoría unificada hace rato.

El problema actual es que hay dos teorías incompatibles para explicar la naturaleza de las fuerzas: la Relatividad General que es una explicación geométrica y funciona muy bien en los grandes cuerpos celestes y la Teoría Cuántica que se basa en la probabilidad y funciona perfectamente a nivel atómico, parece bastante obvio que ambas son aproximaciones parcialmente exitosas, tal como la gravitación de Newton, pero el menos una de estas dos tiene que estar basada en un enfoque equivocado a pesar de su éxito predictivo.

Como la mecánica cuántica ha generado tanto avance y predice tan bien los fenómenos atómicos, el mainstream cientifico ha ido instalando la idea que el enfoque de Einstein -o clásico- era el equivocado y se han dedicado enormes esfuerzos en desarrollar una teoría de la gravedad según la mecánica cuántica. Los reultados hasta ahora han sido complicados hasta lo ininteligible y se ve muy lejos la posibilidad de encontrar una explicación simple y clara para la unificación de las fuerzas.

El trabajo de Tito va en dirección opuesta al mainstream porque se desarrolla a partir de la teoría clásica, relaciona las ecuaciones de la Relatividad General con un campo electromagnético de geometría quiral, llegando a la Ecuación Cuántica de Dirac. Es un enfoque clásico en todo el sentido porque explica geométricamente las fuerzas, sin necesidad de recurrir a rarezas cuánticas como el principio de incertidumbre, que violenta nuestra experiencia directa del mundo, ni de complicadas funciones de onda y probabilidad. La mayor aversión de Einstein contra la mecánica cuántica se reflejó en su conocido exabrupto “no creo que Dios juegue a los dados con el universo”, la Teoría Total Simplificada de Tito elimina la necesidad de funciones probabilísticas y simplifica enormemente toda la explicación. Por lo menos en estética gana lejos.

La Teoría Total Simplificada hace honor a su nombre: lo simplifica todo partiendo por el análisis matemático necesario que es completamente clásico, la explicación es geométrica tal como en la Relatividad General, no pide actos de fe como es el aceptar el principio de incertidumbre y la matéria sería simplemente un campo que se cierra sobre si mismo y por lo tanto no irradia, conceptos que hoy son casi esotéricos como el spin se pueden asimilar al giro físico de las partículas, el modelo de universo es una membrana espacio-tiempo con cuerdas quirales que hacia la derecha produce un plasma de partículas de materia y radiación quiral electromagnética, ahi es donde vivimos nosotros. Hacia la izquierda de la membrana se produce el plasma de antipartículas, donde obviamente no vivimos nosotros. Es lo suficientemente sencillo como para poderse dibujar. La versión electrónica de la revista con los 16 papers de Tito puede verse aquí.

Conversábamos también sobre la genialidad de James Clerk Maxwell el único cuyas teorías han permanecido imbatibles al paso de los años, me decía Tito que había traído de una universidad Americana el faccimil del trabajo original sobre el desarrollo de sus famosas ecuaciones y en su opinión no hay explicación lógica para que un ser humano -normal o genio- haya podido hacerlo con los conocimientos y matemáticas de esa época, mi homenaje a las ecuaciones que tanto me hicieron sufrir en electromagnetismo que -según Tito- ahora tienen un análisis extremadamente simple ¡como sería el análisis complejo!, aqui van:
No hay nada más entretenido que la física, la madre de todas las ciencias que permite hacer las teorías más globales, que suerte poder conversar un rato con mi amigo Tito, ojalá yo hubiese tenido cabeza para dedicarme a eso pero que diablos.

A todo esto le encontré una aplicación mucho más terrestre a la revista dedicada que me regaló mi amigo: Cuando vaya en un bus o en un avión, me voy a sentar al lado de una mina, carraspearé, sacaré aparatosamente la revista asegurándome que vea la dedicatoria y empezaré a tarjar con un lápiz las ecuaciones mientras murmullo “este Hector nunca va a aprender, no pienso seguir regalándole mis ideas” Seguro que la impresiono. Ahora me voy a dormir y a soñar que mi imaginaria compañera de asiento me mira con ojos de plato mientras me susurra “pero Tomasito que inteligente eres” jaja buonanotti.

8 mayo, 2008

La Teoría Total Simplificada

Archivado en: hector torres silva, quiralidad, tts — tombrad @ 2:46 pm

Tito Torres fue el más brillante de los profesores que he tenido, pasados los años, tuve la suerte de compartir muchas comilonas y conocerlo más como persona y amigo. Su personalidad siempre ha sido un poco enigmática para mí porque desde el momento en que estuve en su primera clase me pareció que tenía una gran necesidad de comunicar cosas que parecen imposibles de entender para los que no tenemos el nivel de conocimientos y las herramientas matemáticas necesarias.

La cosa es que un par de años atrás estuve en una conferencia que dió acerca de la quiralidad, que es el concepto geométrico-físico en que ha estado trabajando durante muchos años y hoy recibí un mail donde me manda una publicación que parece ser el resultado de muchos años de trabajo: la Teoría Total Simplificada. A pesar que el desarrollo matemático que la respalda es en extremo complicado, la TTS no es tan difícil de entender en sus conclusiones. El problema es el mismo que mantuvo ocupado a Einstein hasta su muerte: una teoría unificada de las fuerzas que explique tanto la gravitación como el electromagnetismo, las dos principales fuerzas conocidas en la física.

El problema de la fuerza -”acción a distancia” lo llamó Newton- ha intrigado a los físicos desde siempre ¿como es posible que dos cosas influyan entre sí a través del vacío sin ninguna clase de contacto o medio que transmita esa influencia?. Newton dio muy buenas descripciones de como operaba la gravitación pero nunca tuvo idea de cual era la explicación de su naturaleza. La Teoría de la Relatividad General de Einstein dió una explicación asombrosa y simple: la fuerza gravitatoria era de naturaleza geométrica, la materia simplemente deforma el espacio-tiempo y sigue los caminos de menor esfuerzo. ¡Linda teoría! no solo glorificaba el menor esfuerzo sino que además da una explicación natural y simple a lo que es la fuerza de gravedad.

Pero la gravitación no es la única fuerza que se conoce, existen otras tres de las cuales la más importante es la electromagnética (¿quien no ha visto un electroiman? esa misma es) que funciona entre los electrones o sea el extremo opuesto de la gravitación; lo más pequeño que se conoce. Para mala suerte las ecuaciones de la Relatividad General de Einstein no podían explicar esta fuerza y así se desarrolló la mecánica cuántica, que es una teoría que explica muy bien el electromagnetismo aunque no la gravitación.

Einstein nunca fue un convencido de la teoría cuántica y trabajó hasta su muerte en modificar la Relatividad General para que explicara el electromagnetismo, pero mientras la cuántica avanzaba los intentos de Einstein se atascaron y en sus últimos años esto le trajo descrédito en el competitivo ambiente de la ciencia, se decía que ya estaba acabado y medio gagá. Desde entonces hasta ahora la búsqueda de la Teoría Unificada o de gravedad cuántica, ha sido el Santo Grial de toda la física teórica, lo que más se ha acercado hasta el momento es la Teoría de Supercuerdas pero es tan poco intuitiva y complicada de entender que parece muy difícil de aceptar. Un principio básico de la ciencia -que solo tiene una justificación estética- es que las explicaciones simples y económicas son las mejores, las supercuerdas no son para nada simples ni económicas.

Tenemos hoy dos teorías completamente diferentes que explican un mismo fenomeno, según sea en objetos muy grandes o muy pequeños ¿no sería lógico pensar que si el fenómeno es el mismo debería haber una sola explicación?. Creo entender que existen dos enfoques diferentes para este problema, uno es partir desde la Relatividad General tratando de demostrar que la Teoría Cuántica es un caso particular de la geometría de la TGR. El otro enfoque sería partír desde la mec´nica cuántica para mostrar que la explicación geométrica es un caso particular.

Recuerdo que cuando Tito nos enseñó electromagnetismo a principio de los años 80 estudiaba, más que nada por inquietud personal, los plasmas y como se podría confinar un plasma de fusión por medio de campos electromagnéticos. Esos trabajos le valieron una invitación a exponer al Centro Internacional de Física Teórica en Trieste. Pasaron muchos años y me encontré con su conferencia sobre la quiralidad, que es un tipo especial de geometría no-espejo que se encuentra en varias formas de la naturaleza. Ni me imaginé al escuchar esa conferencia que su objetivo era nada menos que una Teoría Total Simplificada, pero eso era.

Después de varias décadas de estudiar el electrmagnetismo en los plasmas, la geometría quiral y los distintos fenómenos donde aparece, de desarrollar intuiciones -algunas bastante voladas como las aplicaciones a fenomenos sociales- según entiendo consiguió dar con una explicación simplificada y alternativa a las teorías de supercuerdas.

Claro que no entiendo el desarrollo matemático, pero creo que no es tan difícil entender la idea que está presentando: se trata de usar las mismas ecuaciones de la Relatividad General de Einstein, pero usando una geometría quiral sobre uno de los tensores de la ecuación. En cierto modo sigue el camino de Einstein a la luz de los nuevos descubrimientos sobre las propiedades de la quiralidad, la explicación es siempre geométrica pero, en sus palabras “los campos electromagnéticos con E II B son la verdadera fuente para la gravitación”

Que buena haber recibido del propio Tito, mi profesor, un faccimil de la publicación de su trabajo. Si esta teoría se abre camino o no solo el tiempo lo dirá, pero sin duda que para mi es un orgullo conocer a alguien que ha sido capaz de proponer una explicación así de ambiciosa y de fundamentarla matemáticamente en las publicaciones de física teórica de todo el mundo. El trabajo pueden verlo AQUI y un artículo al respecto también pueden leerlo ACA.

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