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Vivimos en un universo relativista y cuántico que comprendemos con dificultad a pesar de que según revela un estudio de la Universidad de Missouri los niños vienen al mundo con conocimiento intuitivo de la física.

El cerebro newtoniano

La literatura científica revisada por el estudio indica que la física intuitiva ocurre desde los dos meses, la edad mínima en la que se pueden hacer test. A esa edad los bebés muestran una comprensión de que los objetos que no se sujetan caen y de que las cosas que se ocultan no dejan de existir. A los 5 meses tienen la expectativa de que las sustancias no cohesivas como la arena o el agua no son sólidas. Y a los 10 meses eligen de entre dos grupos, aquel que tiene más comida.

Creemos que los niños nacen con expectativas acerca de los objetos que les rodean, a pesar de que ese conocimiento es una habilidad que nunca se les ha enseñado. A medida que el niño se desarrolla, este conocimiento se va refinando y, finalmente, conduce a las habilidades que utilizamos como adultos.

La metodología se basa en la mirada de los infantes. Se les presentan situaciones esperadas y no esperadas. Por ejemplo, un objeto se detiene ante una barrera o no lo hace. Sistemáticamente los bebés miran durante más tiempo la situación inesperada; en el ejemplo el objeto que atraviesa la barrera. El estudio se centra en los objetos, las sustancias, la continuidad, la cohesión y los cambios de propiedades.

Estas expectativas no son exclusivamente humanas sino que parecen compartidas con muchas otras especies desde primates no humanos hasta pollos.

Nuestra experiencia nos indica que tenemos un conocimiento inconsciente muy desarrollado de las leyes físicas del mundo en que vivimos. Un ejemplo evidente es el movimiento de los cuerpos. Aplicamos la fórmula tiempo=espacio/velocidad de forma sistemática. En un instante calculamos la velocidad a la que se acerca un coche, el espacio que nos separa de él y el tiempo que transcurrirá hasta que llegue a nosotros. Basado en ello cruzamos la calle o esperamos. El águila que se cierne sobre el conejo realiza esos cálculos así como el mismo conejo.

Lo mismo ocurre con otras propiedades físicas. Estimamos si podemos levantar un objeto solo con verlo. Sabemos si un objeto cabe o no en una caja. Sabemos que una comida caliente cederá calor al aire y esperamos a que se enfríe. No pretendemos mover una pared pero sí un carro del supermercado. Es la física inconsciente. Es el cerebro newtoniano.

Aún así, otros conceptos se nos hacen más esquivos. Galileo demostró que la tierra atrae con la misma gravedad un grano de arroz que una bola de acero. Esto ya no es tan evidente. Y si pasamos al electromagnetismo, algo que rara vez vemos en la naturaleza, la intuición ya no sirve. De hecho necesitamos analogías para entenderlo: la diferencia de potencial eléctrico es similar a la diferencia de altura de dos objetos.

El universo relativista y cuántico es inconcebible

Lo que sigue a continuación es una mera opinión. Y empezaré con una confesión. Leí la Breve Historia del Tiempo de Stephen Hawking con deleite. Apenas comenzado encontré un razonamiento que no entendí. Lo volví a leer con el mismo resultado y tomé una decisión: si no entendía algo seguiría leyendo sin detenerme. Todos los capítulos empezaban bien y acababan en un razonamiento que no comprendía. Hace poco leí la Brevísima Historia del Tiempo. Entendí aún menos, me pareció un relato fantástico y si algún capítulo hubiera sido inventado no lo hubiera descubierto. No se me entienda mal, no le quito un ápice de credibilidad. Es solo que no lo entiendo y no me siento orgulloso de ello. Acepto, eso sí, las conclusiones como resultados de la aplicación del método científico realizado por personas con la autoridad suficiente como para fiarme de ellas.

Hay al menos tres modos de comprender la física: mediante los procesos sensoriomotores inconscientes, mediante la representación mental y mediante el razonamiento lógico-matemático.

Los efectos de la teoría de la relatividad y de la mecánica cuántica son inapreciables para nuestro cerebro a las velocidades mucho más pequeñas que la velocidad de la luz y en magnitudes mucho mayores que el electrón en que nos movemos. Para nuestra vivencia el mundo es newtoniano y nuestras sensaciones y respuestas motoras también lo son.

Nuestra forma de representación del mundo tiene un fuerte componente visual aunque también se basa en conceptos o ideas. El mundo relativista y cuántico no encaja en nuestra forma de representar la realidad. No lo podemos representar o imaginar. Es inconcebible y anti-intuitivo. Esto conduce a las frecuentemente señaladas paradojas de ambas teorías. De la teoría de la relatividad se desprende que a una determinada velocidad:

  • El tiempo transcurre más despacio
  • La masa se incrementa
  • El tamaño disminuye
  • La gravedad aumenta

¿Podemos concebir una masa infinita en un espacio ínfimo? ¿Cabe en nuestras cabezas que el tiempo se detenga? ¿Es posible pensar que el tiempo no haya existido siempre? Y las consecuencias anti-intuitivas continúan. Ningún objeto puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. Al la velocidad de la luz las velocidades no se suman. Más incomprensible si cabe: dos sucesos simultáneos para un observador no lo son para otro observador distinto. La masa puede transformarse en energía y viceversa. El espacio y el tiempo forman parte de un sistema cuatrimensional.

¿Y qué decir de la mecánica cuántica? Es imaginable que las ondas y las partículas son dos caras del mismo fenómeno o que no podemos determinar a la vez la posición y la velocidad de una partícula?

Incluso los conceptos mismos de infinito y átomo son paradójicos y propios de la metafísica. Porque si el universo es finito ¿qué hay cuando llegamos al final? O ¿cómo podemos concebir el infinito? Y ¿no debería ser posible dividir cada partícula más allá del átomo? ¿Hasta lo infinitamente pequeño?

Según el excelente blog de física, El Tamiz

Conozco muy poca gente que realmente entienda la relatividad general en todos sus detalles. Y, francamente, no conozco a nadie vivo que realmente entienda la mecánica cuántica moderna de verdad. Desde luego, yo personalmente no entiendo ninguna de las dos.

Aunque aclara:

mi definición de entender algo es bastante exigente – algo sí que sé de ambas teorías, pero decir que se entiende una teoría física tiene mucha tela.

Como dice Richard Feynman, Premio Nobel y uno de los mejores divulgadores de física:

Creo que puedo decir que nadie comprende la física cuántica.

Las teorías físicas no son solo un conjunto de ideas afortunadas. Están sostenidas por un sofisticado razonamiento lógico-matemático y comprobadas por la experimentación. Pero entenderlas matemáticamente es un camino que la mayoría no estamos dispuestos a recorrer. El propio Hawking no nos anima a ello. Como dice en su libro, los editores le advirtieron que por cada fórmula matemática que escribiera perdería la mitad de sus lectores.

Pero quizá ni siquiera las matemáticas nos ayuden. Según John Von Neumann, uno de los padres de la computación:

Las ciencias no tratan de explicar, incluso apenas tratan de interpretar, construyen modelos principalmente. Por modelo, se entiende una construcción matemática que, con la adición de ciertas interpretaciones verbales, describe los fenómenos observados. La justificación de tal construcción matemática es sólo y precisamente que se espera que funcione.

Espero haberte consolado si no comprendes bien el universo en el que vivimos. Por mi parte seguiré leyendo libros de divulgación física. Aunque no los entienda.