Rescato aquí un artículo que escribí en 2004, inicialmente para una revista especializada en literatura, pero que finalmente no se publicó. Felizmente, el Higgs se descubrió en el LHC en 2012.

Hablar de Ciencia hoy en día es una ocupación bastante respetable, pero uno corre el riesgo de aburrir soberanamente al personal. Todo el mundo tiene mal recuerdo del instituto. La ciencia no se enseña bien en casi ningún sitio, pero hay que ser realistas: pedir a un profesor quemado que contagie un entusiasmo inexistente es un plan con muy pocos visos de éxito. Incluso un coloso como el físico Leon Lederman, judío neoyorquino a medio camino entre Einstein y Woody Allen, muestra respeto ante tamaña tarea: “Me siento como el séptimo marido de Zsa Zsa Gabor. Sé lo que hay que hacer, pero ¿cómo hacerlo interesante?”. Lederman, que recibió el premio Nobel de Física en 1988, es el prototipo de showman que se necesita en un aula para acompañar a los amedrentados alumnos en sus primeros pasitos por el fascinante mundo de la ciencia. Después de todo, cualquier joven tiene una curiosidad latente por comprender el mundo que le rodea. ¿Por qué hace más calor en verano que en invierno? ¿Cómo funciona la tele? ¿Por qué me quedo calvo a los 25 como mi padre y mi abuelo? (suspiro ribonucleico).

De entre todos los estudiantes, habrá algunos con algo más que esa genuina curiosidad. Jóvenes con talento y pasión por la ciencia. En España, muchos de ellos elegirán el sucedáneo de la ingeniería para poder vivir. Los más brillantes se harán presentadores de tele-realidad o polemistas. La miopía de los sucesivos gobiernos sobre este tema demuestra que ninguno de estos brillantes estudiantes acaba de ministro de Educación. España, único miembro de la OCDE que gasta más en lotería que en I+D, sigue siendo en muchos aspectos el país de la castañuela y la pandereta. Sin embargo, los precedentes que demuestran lo acertado de fomentar la investigación básica abundan. Tomemos el ejemplo de la Hungría de principios del siglo XX. Allí vivía el barón Loránd Eötvös, un noble que decidió emplear su tiempo en verificar la hipótesis newtoniana de la igualdad entre masa inercial y masa gravitacional. La masa inercial de un objeto, llamémosla m, es la masa en virtud de la cual el objeto es difícil de mover. Si ejercemos una fuerza F sobre él, la aceleración adquirida por el objeto será inversamente proporcional a su masa inercial. Por otra parte, la masa gravitacional es la que interviene en esa ley que dice que la atracción gravitacional entre dos cuerpos es proporcional a sus masas (gravitacionales) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Llamemos a esta masa M. Cuando un padre tiene que levantar a su rollizo niño dormido del sofá y llevarlo a la cama, está secretamente deseando que su masa gravitacional fuera menor (no olvidemos que el peso de una persona no es otra cosa que la atracción de la masa terráquea sobre su masa gravitacional). Sin embargo, si el niño despierta y, ya de pie, se resiste a entrar en la habitación, el padre —atónito frente a esta rebelión de la masa— empezará a pensar que ojalá su hijo tuviera menos masa inercial, mientras le empuja hacia adentro. Pues bien, no hay ninguna razón a priori para suponer que M y m tengan que tener el mismo valor numérico. Es evidente —por sus definiciones— que no son la misma cosa, pero unas consideraciones bastante toscas habían inducido a Newton a postular su igualdad numérica. Nuestro barón realizó en su laboratorio una serie de experimentos inteligentísimos que le permitieron concluir que el cociente entre M y m no es mayor que 1,000000005 ni menor que 0,999999995. O sea que hay muchas probabilidades de que en efecto sea 1. Esta incertidumbre se debe a la precisión de los aparatos de medida, siempre imperfectos, y no tiene nada que ver con la imposibilidad teórica que predice la mecánica cuántica para medir algo con absoluta exactitud, como veremos más adelante. Pero a lo que íbamos: Eötvös también se preocupó por la enseñanza científica, y organizó clases para profesores de instituto que tuvieron mucho éxito y popularizaron su disciplina entre los jóvenes. El resultado fue una explosión de genio como nunca se había visto. Gigantes como los físicos Edward Teller, Eugene Wigner, Leo Szilard y matemáticos como el prodigio John von Neumann, padre entre muchas cosas de la arquitectura de ordenadores, salieron todos del Budapest de la época de Eötvös. Las ventajas económicas derivadas de todos sus descubrimientos beneficiaron en principio al país que los acogió durante la locura nazi, Estados Unidos, que puede tener muchos defectos pero conoce perfectamente el valor de la ciencia. Por supuesto, Teller y compañía no tuvieron nunca el tema económico muy presente. Eran, como todos los grandes científicos, estetas de la razón. Lo cual nos lleva, tras una introducción un poco verbosa, a nuestro tema principal.

La belleza

La Estética es, según la arbitraria pero necesaria clasificación de las ramas del saber, la parte de la Filosofía que se ocupa de la belleza y, accesoriamente, del gusto. A lo largo de la Historia, una cantidad de energía inimaginable se ha invertido en intentar dilucidar lo que es bello y lo que no lo es. Los más grandes filósofos han buscado en la naturaleza humana pautas innatas que permitan definir el buen gusto. El estado de cosas actual parece dar la razón al “sobre gustos no hay nada escrito” que cualquier ciudadano romano tenía más que asumido hace 2000 años, demostrando que la Historia no es un discurrir lineal de progreso ni siquiera en el saber.

La Estética de Platón, en concordancia con el resto de sus teorías, habla de una belleza pura que no existe más que en el mundo de las ideas. De esa belleza participan en mayor o menor medida los diferentes objetos. Hume y Kant, que en algunas cosas estuvieron razonablemente de acuerdo, definen por primera vez la belleza como un proceso interno del ser humano y ya no como una propiedad del objeto bello. Pero Kant va más allá, argumentando que las personas tienen un sentido innato de la Estética. Esta es la salida que Kant encontró para salvar la idea de belleza como concepto objetivo. Según él, las divergencias de opinión sobre, por ejemplo, las obras de arte son meros accidentes, y la norma es que todo el mundo está más o menos de acuerdo a la hora de valorar la belleza de un objeto. Es una pena que Kant no saliera en toda su vida de Königsberg, su ciudad natal en la Prusia oriental. Si le hubiera gustado viajar, podría haber visitado por ejemplo el territorio de la actual Tanzania, donde entre los Masai empezaba a pegar fuerte la moda de ensancharse el orificio del lóbulo de la oreja. Al primer contacto con un lóbulo de dos palmos habría huido despavorido hacia Europa para cambiar ésta y otras chapuzas antes de que llegaran a la imprenta.

Ya en el siglo XX, se pueden distinguir dos corrientes que llegan hasta nuestros días. La primera es un cacareo múltiple salpicado de rebuznos. Es el siglo de la libertad de expresión. Todo el mundo tiene derecho a opinar y, como en el presente artículo, lo ejerce con la mayor desfachatez. En el caso de la Estética, los artistas no son completamente inocentes del desaguisado. Ortega y Gasset se queja amargamente, ya antes de su best-seller sobre las masas: “En nuestro país los artistas —yo no sé por qué extraña ignorancia de hechos elementales— suelen suponer que la estética es cosa de ellos cuando, en realidad, se trata de una de las ciencias que requieren más difícil técnica estrictamente filosófica, psicológica y hasta fisiológica. De ordinario el artista no sabe nada de estética ni le hace falta ninguna, como la camelia ignora por fortuna la botánica”. Leyendo a Ortega, uno se maravilla sin cesar de su intuición histórica. La vertiente fisiológica que él menciona se convirtió en el segundo gran eje de debate estético del siglo, heredero legítimo de la rama “intelectual” de Kant, Schopenhauer y Nietzsche.

Hoy creemos saber que todas las impresiones y sensaciones son producto de reacciones químicas en el cerebro. El centro de las emociones, el hipotálamo, está lleno de neuronas conectadas entre ellas y con otras zonas sensitivas como el sistema receptor óptico de nuestros órganos de visión. Muy crudamente, se supone que cada vez que vemos algo bello se desencadena una serie de pulsos eléctricos desde los ojos, a través del sistema nervioso hasta llegar a esta zona del cerebro. Por supuesto, la experiencia estética así vista no tiene ninguna necesidad de la visión. Uno puede llegar al éxtasis estético pensando en el gol de Maradona contra Inglaterra o mediante la ingestión de substancias psicotrópicas, pero en todos los casos el placer vendrá de un fogonazo neuronal en las inmediaciones del hipotálamo. Qué cosas le producen esta chispa a cada uno no puede ser, como decía Kant, una característica común a toda la Humanidad por una simple razón. Dado el ingente número de neuronas que contiene un cerebro normal, los procesos de su creación, conexión y destrucción no pueden estar dictados por el programa genético porque no hay suficientes genes para codificar tanta información. Para explicar estos procesos, hay que recurrir, además de a la información genética, a factores externos como el entorno físico y el ambiente sociocultural. Y como estos factores varían mucho entre Königsberg y Tanzania, nos damos de bruces con el “de gustibus non disputandum est” de salida (ahora se oye a lo lejos una carcajada burlona de Cicerón). Del argumento kantiano, sin embargo, se salva de la quema todo lo que entre en juego en la experiencia estética y tenga que ver con la estructura cerebral que compartimos todos.

Antes de adentrarnos en la Física y sus conexiones con la Estética, necesitamos una definición operacional de la belleza. Hemos estado hablando mucho de placer estético, pero la belleza sigue siendo un concepto escurridizo. La definición que mejor se adapta a las anteriores consideraciones es probablemente la que da George Santayana en The Sense of Beauty (1896). Según él, el placer es la categoría estética central y la belleza no es más que “el placer mirado como cualidad de una cosa”. Esta definición, con todos sus defectos, nos permite acomodar a diferentes grupos sociales y sus gustos. Puesto que, como hemos dicho, gentes diferentes experimentarán el placer en situaciones diferentes, el concepto de belleza es relativo. Una de esas tribus la componen gentes que se extasían con la idea de poder describir y predecir el comportamiento de la Naturaleza usando ecuaciones matemáticas. Que una manzana caiga del árbol en virtud de la misma ley que hace girar a la Luna alrededor de la Tierra les produce una avalancha de fogonazos emocionales: son los físicos.

Física-Estética

La Metafísica de los presocráticos es la precursora de la ciencia actual. En sus intentos por encontrar el principio último de la materia se reconocen fácilmente las motivaciones de orden estético. De entre éstas destaca una que ha llegado indemne hasta nuestros días: la Naturaleza debe funcionar conforme a unas leyes elegantes que requieran el menor número posible de variables. Por ejemplo, un mundo en el que todo es aire, que forme los objetos visibles adoptando diferentes densidades, es más elegante que un mundo en el que cada objeto tenga una esencia distinta. Como es bien sabido, hubo varios intentos con diferentes sustancias, hasta llegar a Demócrito de Abdera, contemporáneo ya de Sócrates. Demócrito, que a diferencia de Kant viajó mucho, es el filósofo de la antigüedad que más se acercó a la idea que hoy tenemos del mundo físico. Por alguna extraña razón, en el currículo escolar se le ha condenado a unas pocas líneas que especifican que todo lo que acertó fue de chiripa, puesto que en aquella época no existían los medios necesarios para verificar sus hipótesis. Veamos cuáles eran. Demócrito dice que todo en el mundo es átomos y vacío, el alma también está hecha de átomos y el pensamiento es un proceso físico. No hay propósito en el Universo, sólo átomos gobernados por leyes físicas. Privarnos de tal genio y endosarnos en su lugar los mundos imaginarios de Platón y la lata de Aristóteles fueron los grandes logros del aparato propagandístico de la Iglesia Católica. Después de Demócrito los grandes filósofos, con su mejor intención, ponen al hombre en un lugar preferencial del Cosmos, llevando a la ciencia a un callejón sin salida hasta el Renacimiento.

Aristóteles creía en el propósito como el concepto fundamental de la ciencia. Veamos qué quiere decir esto. A la pregunta “¿por qué gira la Tierra en torno al Sol?” se le pueden dar dos tipos de respuesta. Una mecanicista, que es la que interesa a la ciencia: “por la atracción gravitacional”. Otra teleológica, à la Aristóteles: “para que haya día y noche” o algo por el estilo. Ni qué decir tiene que la oposición a este tipo de respuesta les costó la hoguera purificadora a muchos desviacionistas. Ya lo dijo Leonardo: “Dove si grida non è vera scienza”, y la Europa del medioevo estaba llena de gritones. Es muy posible que Aristóteles hubiera terminado hasta los Nicómacos de sus “defensores” de haber vivido para verlo, porque, a diferencia de ellos, poseía la primera cualidad de todo científico: cambiar de opinión si confrontado a la evidencia.

Pero no todos los mártires de la ciencia fueron víctimas de la Iglesia. Sir Francis Bacon murió de un resfriado que atrapó tras rellenar una gallina de nieve para comprobar si ello retrasaba su putrefacción. Bacon, que se pasó la vida intentando caer bien a los sucesivos monarcas británicos para obtener protección y títulos, metía a veces la pata por su impetuoso carácter. Su ingente obra se la debemos sobre todo a los encierros de castigo que sufrió en la Torre de Londres donde, alejado del mundanal ruido, tuvo tiempo de transcribir una parte de su enciclopédico saber. Bacon es el padre reconocido del Empiricismo, pero dio muestras de tal talento que incluso algunas locas teorías, que consideran que la obra shakespeariana no pudo ser fruto de un simple comediante del que no se sabe casi nada, postulan al coetáneo Bacon como el mejor candidato para haber sido el Shakespeare en la sombra.

El influjo estético en la ciencia, particularmente en la Física, se hace más patente en el siglo XX, siglo de los grandes avances teóricos. A finales del XIX, Maxwell había demostrado que electricidad y magnetismo son dos manifestaciones del mismo fenómeno subyacente. Los físicos persiguen el sueño presocrático de un solo principio que explique el Universo, y la unificación de Maxwell fue un paso bienvenido en esa dirección. Entre 1900 y 1930 se produjeron una serie de resultados experimentales que no se podían explicar con la Física existente y que provocaron el advenimiento de dos grandes teorías: la Relatividad y la Mecánica Cuántica.

La primera sorpresa experimental fue el descubrimiento de que la luz se propaga a la misma velocidad c con respecto a dos observadores A y B que se estén separando uno del otro a una velocidad fija v. Veamos lo poco intuitivo de tal afirmación. Supongamos que A y B van en dos coches. A avanza a 60 km/h y B, en el mismo sentido, a 100 km/h. Supongamos que un tercer coche C los alcanza y los supera a 120 km/h. Si pedimos a A y a B que midan la velocidad de C, cada uno se considerará a sí mismo en reposo y responderá con una velocidad relativa. A medirá 60 km/h y B 20 km/h. Pues bien, si reemplazamos a C por un rayo de luz y damos a A y B los medios para medir su velocidad, ambos darán la misma respuesta, independientemente de la velocidad de sus coches: 300 000 kilómetros por segundo si el experimento se conduce en el vacío. En el desarrollo de la teoría de la Relatividad, Einstein partió de dos postulados. El primero, la impepinable —y ciertamente poco intuitiva— constancia de la velocidad de la luz, dada por los experimentos. El segundo, la suposición de que las leyes de la física, expresadas en ecuaciones, tienen que tener la misma forma para los observadores A y B. No hay razón para que uno de los dos tenga por ejemplo el privilegio de obtener leyes más simples. Imposible buscar una justificación formal para este segundo postulado: estamos en terreno puramente estético.

Si uno parte de estos postulados y posee la materia gris de un Einstein cualquiera, concluye fácilmente que el tiempo no es un concepto universal, sino que A y B tienen sus propios tiempos, que discurren a ritmos diferentes dependiendo de su velocidad. También concluye que la masa inercial de los cuerpos crece con su velocidad. Las ecuaciones de Einstein predicen que estos cambios de tiempo y masa son casi indetectables en nuestra vida diaria, donde las velocidades de los objetos son minúsculas comparadas con la de la luz. Sin embargo, en experimentos donde las partículas se mueven a gran velocidad, los efectos predichos por Einstein son detectables y se han verificado íntegramente hasta hoy. Otro de los descubrimientos de Einstein es que los cuerpos poseen una energía por el simple hecho de existir. Energía es simplemente aquello que nos permite realizar un trabajo. Por ejemplo, se necesita energía para fregar los platos, para calentar el agua o para correr un maratón. Si una partícula de masa dejara de existir, cosa permitida en la teoría de la Relatividad, encontraríamos en su lugar una energía disponible para realizar un trabajo. La relación entre la masa desaparecida y la energía recuperada es la famosa E=mc², donde c es la velocidad de la luz en el vacío cuyo valor dimos antes. Como c tiene un valor tan alto, basta con una ínfima cantidad de materia para producir energías colosales, como descubrieron para su pesar, y el de todo el mundo, los habitantes de Hiroshima y Nagasaki en 1945. Por razones, otra vez, estéticas no se ve por qué estaría prohibido el proceso inverso: crear materia a partir de un aporte de energía. Como veremos, los experimentos demuestran que es ciertamente posible. Antes de continuar, una aclaración se impone sobre esta famosa ecuación. La energía E=mc² es la energía que posee una partícula en virtud de su existencia. Si se quiere recuperar para hacer algo útil, la partícula tiene que desaparecer. Si tuviéramos un estómago nuclear, por llamarlo de alguna manera, que hiciera desaparecer el bocadillo ingerido y nos proporcionara la energía liberada, Iberia se iría definitivamente a pique porque podríamos viajar de continente a continente dando saltos. Además, el proceso no tendría ningún desecho, ahorrándonos una fortuna en retretes. Con nuestro humilde sistema digestivo, un bocadillo nos da para un paseo por la playa y poco más. Si alguien nos ha diseñado, era como mucho un ingeniero mediocre.

La Relatividad fue por tanto la respuesta de los físicos a las incongruencias que resultaban de aplicar la física clásica a situaciones donde entraban en juego velocidades no despreciables frente a la de la luz. Otro terreno donde la física newtoniana mostró pronto sus límites fue el ámbito de lo infinitamente pequeño. Las partículas elementales no se comportan como cabría esperar, y esta vez los científicos tuvieron que dejar en el camino incluso más conceptos intuitivos que en el caso de la Relatividad. Los resultados experimentales dejaban atónitos a los físicos de la época, y cundió el desconcierto general. De haber existido en aquella época, Buffalo Springfield habría sido el grupo fetiche de los laboratorios: “There’s something happening here. What it is ain’t exactly clear”. Todo se aclaró, como de costumbre, con el consiguiente grupo de genios que definieron un conjunto nuevo de reglas llamado mecánica cuántica. El nombre nos indica ya uno de los cambios conceptuales más importantes: las partículas no pueden tener cualquier valor de energía, sino que se les limita el menú a un conjunto discreto de posibilidades. Las energías entre dos niveles permitidos consecutivos les están prohibidas: bienvenidos a la era de la cuantificación. Otra gran diferencia es que ya no tiene sentido hablar de una propiedad dada de una partícula, por ejemplo su velocidad, si no se considera el proceso de medida al mismo tiempo. En mecánica cuántica, la velocidad y cualquier otra cantidad asociada con una partícula están indeterminadas hasta el momento de la medición. Es la medida de la velocidad la que decide en cierta forma la velocidad misma. Antes de ella, de un electrón por ejemplo sólo se puede saber la probabilidad de que al medir vayamos a encontrar una velocidad dada. La medida de las propiedades juega, como se ve, un papel fundamental en mecánica cuántica, y aún nos reserva una sorpresa. Hay parejas de propiedades, como la velocidad de una partícula y su posición, que es imposible medir simultáneamente con una precisión arbitraria. El producto de las dos incertidumbres de medida tiene que ser siempre superior a una cantidad llamada la constante de Planck, que siendo ínfimamente pequeña no es cero. Esto quiere decir que si medimos la posición con una incertidumbre mínima, la incertidumbre sobre la velocidad crecerá para satisfacer dicha relación. El principio de incertidumbre de Heisenberg, que así se llama la criatura, describe una propiedad fundamental de la naturaleza y no depende de la precisión de los aparatos de medida. Nuestra visión macroscópica del mundo se salva porque al hacer medias de todas las predicciones probabilísticas sobre una cantidad ingente de partículas, las predicciones de la mecánica cuántica coinciden con las leyes de Newton. Desde el punto de vista estético, la teoría no tiene tanto sex-appeal como la Relatividad. Ya nada es cierto, todo es probabilidad. Los físicos pronto se dividieron en dos grupos, con Einstein —y su famoso “Dios no juega a los dados”— a la cabeza de los hostiles y Bohr defendiendo, con muy buen criterio, que esto era lo que la madre naturaleza les estaba diciendo a través de los experimentos.

En 1928, D.H. Lawrence buscaba una segunda mecanógrafa para el manuscrito de El amante de Lady Chatterley tras la dimisión de la primera, aquejada de estreñimiento moral puritano. Mientras esperaba, se dio a la lectura cuántica y nos dejó un testimonio con el que muy pocos físicos estarían de acuerdo, y que muestra una vez más cuán personal es la experiencia estética: “Me gustan la relatividad y las teorías cuánticas porque no las entiendo, y me hacen sentir como si el espacio se agitara como un cisne que no puede quedar quieto, rechazando pararse y ser medido; y como si el átomo fuera una cosa impulsiva, siempre cambiando de opinión”. Muy bien Lawrence, pero hay que saber que esas dos teorías no son el capricho de un físico loco sino el resultado de un penoso zigzagueo hasta llegar a explicar resultados experimentales reales, reproducibles y nada caprichosos. Que la realidad no corresponda a nuestras intuiciones no tiene nada de extraño. Después de todo, nosotros sólo estamos equipados para ver con los ojos, que son unos aparatos bastante imperfectos que nos permiten apreciar objetos de tres dimensiones siempre y cuando algún haz de luz rebote en ellos y llegue hasta nuestra retina. Si el haz de luz, antes de llegar a nuestra retina deambulara por otras diez dimensiones, por ejemplo, nuestro ojo seguiría viendo lo mismo. Sin embargo, la existencia de otras dimensiones tendría implicaciones “extrañas” en otras circunstancias. Algo muy parecido le pasó en 1929 al astrónomo Edwin Hubble mientras estudiaba el cielo desde el telescopio del observatorio del Monte Wilson. Entonces ya se conocía el efecto Doppler, que hace que la longitud de onda de la luz emitida por un objeto varíe en función de la velocidad a la que el objeto se acerca o aleja de nosotros. La luz emitida por las galaxias se utiliza para averiguar sus velocidades con respecto a la Tierra. Hubble descubrió atónito que todas las galaxias parecían alejarse de él, y que la velocidad de alejamiento era mayor cuanto mayor fuera la distancia entre la galaxia en cuestión y la Tierra. Hubble, que tenía unos hábitos higiénicos irreprochables, concluyó que no había nada de personal en ello, y que las galaxias se alejaban también de cualquier otro observador en cualquier punto del universo. Pero ¿cómo explicar semejante estado de cosas? La respuesta es, otra vez, un atentado contra la intuición. De la misma forma que seres bidimensionales que vivieran fijos en la superficie de un globo se verían alejarse si el globo empezara a hincharse, y que sus velocidades de alejamiento dependerían de la distancia entre ellos, se puede concluir que nuestro espacio tridimensional se está hinchando y que nosotros no somos capaces de ver más que las consecuencias indirectas de dicha hinchazón. En las teorías correspondientes, hay un parámetro que juega un papel crucial: la densidad de masa total contenida en el Universo. Si esa cantidad es superior a una densidad crítica, los modelos predicen que el ritmo de expansión decrecerá hasta un momento en el que el Universo, por atracción gravitacional entre sus partes, empezará a contraerse. El fin de la historia será un Big Bang al revés, una implosión morrocotuda donde todo colapsará hacia un punto sin dimensiones. Si la densidad real es menor que la densidad crítica, la predicción es que el Universo se expandirá indefinidamente, volviéndose un lugar frío e inhóspito donde la vida será imposible. La tercera posibilidad es que la densidad sea exactamente la densidad crítica. En tal caso, el Universo crecerá asintóticamente hasta un tamaño límite, que nunca alcanzará pero al que se acercará arbitrariamente. Este tercer caso es el favorecido por los físicos, en primer lugar porque en los otros dos supuestos tendríamos pocas posibilidades de estar aquí hoy, pero sobre todo, una vez más, por estética. La teoría de la hinchazón del espacio demuestra en cualquier caso lo que cualquier espectador del Telediario sabe desde hace tiempo: lo que se ve y la realidad no son necesariamente la misma cosa.

La Relatividad y la Mecánica Cuántica son también dos ejemplos de teorías modernas en el sentido definido por Karl Popper a mediados del siglo XX. Popper arremetió contra el método de investigación llamado “inducción”, según el cual uno puede pasar de un número suficiente de observaciones a una conclusión general sobre el comportamiento de la naturaleza. Bacon, padre de la inducción, veía cómo le retiraban su carné de físico después de haber dado su vida por la ciencia. Otro requisito popperiano es que cualquier teoría digna de ese nombre tiene que ser susceptible de ser desmentida por un experimento: es la famosa falsificabilidad. Es más, según Popper, el creador de una nueva teoría debería someterla a despiadados ataques y cerciorarse de que sale indemne antes de publicarla. En el caso de la Mecánica Cuántica y la Relatividad, sus creadores no tuvieron que preocuparse mucho del tema: ambas tuvieron adversarios de calibre desde el principio, y sobrevivieron en los campos de batalla para los que fueron ideadas: el ámbito de lo pequeño y el de lo veloz. Pero ¿qué reglas se le aplican a una partícula que sea a la vez diminuta y endiabladamente rápida?

El Higgs

Hemos visto que los físicos siguen su intuición estética cada vez que se encuentran en un cruce de caminos y no saben por dónde tirar. En ese contexto, la creencia en un principio único del Universo ha gozado y sigue gozando de muy buena salud en el ranking de las motivaciones últimas. El siglo XX, vertiginoso en todos sus aspectos, nos ha llevado más cerca de ese ideal que nunca antes en la Historia. Los científicos comprendieron pronto que para investigar este ámbito infranuclear había que bombardear unas partículas contra otras. En las colisiones hay cierta probabilidad de que las dos partículas se aniquilen y dejen en su lugar un cogollo de energía. De ese manojo energético brotarán espontáneamente nuevas partículas, que los detectores identificarán y catalogarán. El ingenio que nos permite tales intrusiones en el universo subatómico es el acelerador de partículas. Éstas ya no tienen vida privada. Los aceleradores son paparazzi microscópicos.

Pero vayamos por partes. Habíamos dejado a los físicos con el dilema de las partículas pequeñas y veloces. La mezcla de Relatividad con Mecánica Cuántica resultó ser un callo teórico duro de roer. Por suerte para la humanidad, tampoco en los años 50 faltaban físicos sagaces para sacar la castaña cuántica del fuego. ¡Y qué castaña! Nuestra visión del mundo subatómico cambió tanto que todavía nos estamos frotando los ojos. Este es, telegráficamente, el legado que nos dejaron tras mucho sudor y lágrimas. El Universo contiene dos tipos de partículas: las que forman la materia (fermiones) y las que tienen como función vehicular las interacciones o fuerzas (bosones). Se conocen cuatro tipos de interacciones: gravitacional —que todos conocemos desde el manzanazo de Newton—, electromagnética —y ya no eléctrica y magnética, gracias a Maxwell—, fuerte y débil. Por poner un ejemplo, la repulsión electromagnética entre dos partículas con carga del mismo signo se interpreta hoy como un intercambio de fotones entre ellas. Los fotones son los bosones que vehiculan la interacción electromagnética. La luz, que no es otra cosa que una onda electromagnética, está hecha de fotones. La interacción fuerte, por otra parte, es la responsable de mantener a los protones juntos en el núcleo de los átomos, a pesar de la repulsión electromagnética que estas partículas positivamente cargadas se infligen entre ellas. Finalmente, la interacción débil explica muchos procesos de desintegración, como los que permiten al Sol transmutar el hidrógeno en helio, creando en el proceso la energía que nos permite vivir.

Estéticamente, la situación es más bien deprimente: queríamos un tipo de partícula fundamental y tenemos 48. Queríamos un tipo de interacción y hay 4. Pero también hay buenas noticias. Materia y fuerza ya no son conceptos distintos: sólo hay partículas. Además, un desarrollo teórico de los años 70 nos permite vislumbrar por dónde se puede progresar. Weinberg, Salam y Glashow demostraron que la interacción débil y la electromagnética se parecen formalmente como dos gotas de agua, salvo por un detalle: la masa de los fotones es nula, mientras que los bosones W⁺, W⁻ y Z⁰, vehículos de la interacción débil, están más bien en el club de las partículas entraditas en peso dentro del zoo subatómico. Esto tiene como consecuencia, entre otras cosas, que el alcance de la interacción débil no sea infinito como el de la electromagnética. Pero ¿qué pasaría si los bosones débiles no tuvieran masa? Esencialmente, estaríamos hablando de un tipo de interacción y ya no de dos: ¡Demócritoooooo!

Al Universo primigenio se le supone, en nuestros sueños de físico, la simplicidad de los ideales presocráticos. Pero entonces, ¿cómo hemos pasado de ese paraíso al infierno cuántico actual? ¿En qué momento se desbarató el tinglado y empezaron a medrar partículas de todo pelaje? El caso de la diferencia entre la interacción débil y la electromagnética nos proporciona una pista: ¿en qué momento adquirieron masa los bosones de la débil para diferenciarse de los fotones? O, y esta sí que es la pregunta del millón, ¿por qué mecanismo puede una partícula adquirir masa? El físico británico Peter Higgs propone una solución. Según él, el Universo entero está bañado por una cantidad ingente de unas partículas muy especiales. Estas partículas, apropiadamente llamadas bosones de Higgs, interactúan con el resto de partículas más o menos intensamente. El resultado de esta interacción es que la partícula adquiere una masa que no tenía. Las diferentes masas que observamos no son más que diferentes intensidades de interacción con los bosones de Higgs. Hay que admitir que últimamente el concepto de interacción se ha estirado considerablemente. Si Newton levantara la cabeza le daría un patatús.

Como ya hemos dicho, hoy en día nadie se extraña ante el hecho de que la realidad sea poco intuitiva, pero en el caso del Higgs estamos forzando un poco la benevolencia del público. En 1993, el ministro británico de Ciencia retó a las grandes cabezas pensantes del reino a que describieran en una página, y de la manera más clara posible, qué es el bosón de Higgs y cómo funciona. He aquí una variante de la explicación de David Miller, uno de los ganadores del concurso. Imaginemos una de esas recepciones que la nobleza británica ofrece en sus castillos. Los invitados entran por una puerta y se abren paso a través de una nube de nobles encorbatados hasta la mesa de los canapés, al fondo de la sala. Supongamos que ahora la sala está llena de lords y empiezan a llegar jugadores del Manchester United en su uniforme. Supongamos también que un físico marciano está observando el espectáculo por una de las ventanas. Como todo el mundo sabe, los marcianos tienen una debilidad por el color rojo y son incapaces de ver nada que no sea de ese color, así que el físico ve a los jugadores, pero a ninguno de los nobles que pululan por la sala. Primero entra Silvestre y, como no le conoce mucha gente, llega relativamente rápido a los canapés. Después entra Van Nistelrooy, y con éste todo el mundo quiere hablar. Los nobles bosónicos se arremolinan a su alrededor, deseosos de trabar conversación con el jugador. Éste avanza penosamente hacia los canapés, pero cada paso le cuesta una energía indecible. El físico marciano no tiene duda: la partícula Van Nistelrooy es mucho más pesada que la partícula Silvestre, pero ¿por qué? Tras mucho discurrir, postula la existencia de unos nobles invisibles que interaccionan más intensamente con un jugador que con el otro. Ahora sólo falta verificar la hipótesis con un experimento…

Pues en ese momento histórico estamos hoy. Queremos verificar la existencia del Higgs mediante un experimento. Lo más obvio, puesto que se supone que están por todas partes, sería diseñar un aparato que hiciera tic cada vez que detectara un Higgs en sus inmediaciones. Desafortunadamente, el medio ambiente contiene también un sinfín de otras partículas que dejarían la misma señal en un detector. Para evitar la indeterminación, la única solución es producir los Higgs artificialmente en una factoría de partículas que garantice un entorno controlado: un acelerador. Hemos visto que, al hacer colisionar dos partículas entre ellas, a veces éstas desaparecen y dejan su lugar a una energía latente que se convierte en otras partículas inmediatamente después. La masa de esas partículas que se crean no puede “costar” más energía de la que las partículas originales aportan, según la relación de Einstein E=mc². Si queremos poder crear partículas muy masivas, hay que acelerar las partículas iniciales correspondientemente para que al desaparecer dejen suficiente energía.

La historia de los aceleradores es otro de los grandes éxitos de la ciencia del siglo XX. Baste decir aquí que estas máquinas mastodónticas han crecido en potencia y tamaño constantemente, permitiéndonos descubrir o desmentir las diferentes partículas que los teóricos habían postulado. El Higgs, sin embargo, parece tener una masa tal que ninguno de los aceleradores actuales llegaría a proporcionar la energía requerida para su creación en un entorno de fácil análisis. Ni siquiera el Large Electron-Positron Collider, LEP, que ocupaba un túnel circular de 27 kilómetros en las afueras de Ginebra, pudo con el dichoso Higgs, lo cual enrabietó a los físicos sobremanera. En el mismo túnel que el LEP, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) propuso instalar un nuevo acelerador para llegar a las energías necesarias para aceptar o desterrar la hipótesis del Higgs. El Large Hadron Collider, LHC, empezará en 2007 a operar dos haces de protones a energías jamás alcanzadas en ningún otro acelerador. En sus entrañas, las partículas colisionarán con violencias que no se recuerdan en el Universo desde una ínfima parte de segundo después del Big Bang. De esos castañazos entre protones, la comunidad física espera que salgan Higgs a discreción. En caso de que no salgan, el bombazo informativo sería aún mayor: las teorías más populares actualmente dependen en mayor o menor medida de la existencia del Higgs para su coherencia interna. El LHC costará unos 2000 millones de euros, menos que el portaviones Charles de Gaulle, último juguete bélico de la marina francesa. Aun así, convencer a los políticos de su necesidad ha sido y es un proceso laborioso. Pero, después de todo, ¿hay algo más digno del hombre que ocupar su mente en comprender el Universo? En el túnel del LHC suena ya la llamada de Demócrito: “Nada existe excepto los átomos y el vacío. Todo lo demás es opinión”.