El libro de León Lederman: "La partícula divina"

Después de quizás un mes, terminé de leer el estupendo libro del Premio Nobel de física, León Lederman. Es un volumen (en un libro supuestamente de bolsillo), de unas seiscientas páginas. El autor hace un trabajo notable. No presupone nada en particular y nos lleva a través de sus páginas por toda la historia de la física moderna. Tiene además partes excepcionales, como el diálogo que tiene con el mismísimo Demócrito. Eso sólo lme parece, lo hace un libro excepcional.

Lederman nos lleva por el duro y doloroso camino para tratar de encontrar porqué el Universo es como es. Sus características, cuáles son las partículas elementales y la investigación que se hace y se sigue haciendo, en los súper-colisionadores de hadrones, como en el del CERN.

El autor intenta que el lector se adentre en las dificultades para hallar la verdad de la naturaleza de los protones, neutrones, neutrinos, electrones, fotones, etcétera, a través del estudio que hacen los físicos de analizar las colisiones entre particular. Nos enseña que muchísimos descubrimientos "modernos" son casi la entrada a la premiación Nobel porque sin duda se está llegando a tener un modelo cada vez más exacto de lo que es la Naturaleza, sí, con N mayúscula.

León Lederman de pronto se olvida del lector y se vuelve más técnico, no necesariamente mucho, pero empieza a borrarse un poco la claridad de sus argumentos porque hay que seguir su análisis de las partículas. Si en ese momento ya el lector cree que no está entendiendo, parece que es claro que es así. Empieza a ser de hecho complicado comprender los términos que Lederman emplea con una facilidad que pareciese que nos está hablando de una cotidianidad por demás elemental, pero hay que reconocer que el tema es complejo. Simplemente empecemos por entender de partículas que ni siquiera se ven, que acaso dejan un rastro en una cámara de burbujas o en un conjunto de detectores, pero de ahí a comprender exactamente qué está pasando, parece ser incluso difícil para el propio Lederman.

No hay que preocuparse demasiado, sin embargo. Lo que creo que vale mucho la pena es como el autor nos da un gran panorama de la mecánica cuántica, de las partículas subatómicas y de si hay esperanza aún de que éste no sea el final, sino que simplemente lleguemos a encontrar partículas por debajo de las sub-partículas. Igualmente, nos pone a reflexionar sobre el Modelo Estándar en la física, el cual parece ser la mejor aproximación que tenemos de cómo es la Naturaleza.

Lederman ha escrito un gran libro (el cual lo hallé aquí), aunque no sé si quienes han puesto el libro electrónico lo hacen legalmente, es decir, el lector actúa bajo su propio riesgo. El autor salpica con buenos chistes y anécdotas toda la narración. Es un ejemplo de un libro que, a pesar de que quizás la complejidad, puede dar un panorama bastante aceptable de las cosas en la física moderna, considerando que se escribió antes de 1996.

Es un libro que no se lee en una sentada, pero sin duda es una obra imprescindible si al lector le interesan estos temas modernos de la ciencia y en particular, de la física.

Una serie cuyo protagonista es Richard Feynman

Richard Phillips Feynman (1918 – 1988) fue un físico norteamericano, Premio Nobel de la especialidad en 1965, considerado uno de los más importantes de su país en el siglo XX. Su trabajo en electrodinámica cuántica desarrolló un método para estudiar las interacciones y propiedades de las partículas subatómicas utilizando los denominados diagramas de Feynman. En su juventud participó en el desarrollo de la bomba atómica en el proyecto Manhattan.  Entre sus múltiples contribuciones a la física destacan también sus trabajos exploratorios sobre computación cuántica y los primeros desarrollos de nanotecnología.

Feynman nos sólo era un estupendo físico, sino que también lograba ser un gran maestro de la enseñanza. Escribió una serie de volúmenes llamados “Lectures on Physics” (Vols I, II, III), junto con Robert Leighton y Matthew Sands, los cuales son bilingües (en español y en inglés al mismo tiempo), Estos libros están en línea de forma legal y pueden leerse directamente con el navegador.

Pero más allá de esto, Feynman siempre fue una especie de espíritu rebelde y su goce por la vida le llevó a experimentar en el arte. Por ejemplo, una vez hizo una exposición de sus pinturas en Brasil (bajo un seudónimo, fon relativo éxito). Se burlaba de la sociedad de muchas maneras y para mentes más tradiconalistas, Feynman era una especie de excéntrico. Por ello, el haber encontrado en youtube una serie en donde el autor (o compilador, no lo sé), Reid Gower, rescata el pensamiento del famoso físico es francamente una delicia.

En los videos de esta serie, inspirados en una serie similar que hay sobre Carl Sagan, Feynman habla de la curiosidad, de la clave para hacer ciencia, de pensar como un marciano, de los honores, entre muchos temas. Dice Feynman, por ejemplo, en el video en donde habla de los honores: “estos tienen que ver con el uniforme, con la posición de quien la gente le hace caravanas. Pero este hombre tiene los mismos problemas humanos: come, cena como cualquier otro, va al baño… Es un ser humano, ¿por qué todos se inclinan? Sólo por su nombre y posición. Debido a su uniforme, no por algo en particular que él hiciera”.

Sobre el Premio Nobel, a la pregunta si valió la pena, el afamado científico responde: “No lo sé. No sé nada sobre el premio Nobel. No entiendo lo que tiene que ver o el qué mereció la pena. Si la gente en la Academia Sueca decide si x, y o z gana el premio Nobel, que así sea. No tengo nada que ver con el premio Nobel. Es una molestia.  No me gustan los honores. Lo agradezco por el trabajo que hice y por las personas que lo agradecen. Sé que un montón de físicos utilizan mi trabajo… No necesito nada más. No creo que nada más tenga sentido.No veo que tenga ninguna relevancia el que alguien en la Academia Sueca decida que ese trabajo sea lo suficientemente bueno para recibir un premio. Yo ya tengo el premio: el premio es el placer de descubrir algo”.

Las reflexiones de Feynman de pronto me han puesto a pensar que en el fondo hemos caído en la trampa cotidiana, en el usos y costumbres que nos hacen pensar y creer cosas que en realidad no tienen sentido. Desde luego que ganar un Nobel no es poca cosa, pero el hecho de que un científico de la talla de Feynman nos advierta que el premio es el placer de descubrir algo minimiza todo lo anterior.

Creo que Feynman no es tan conocido como Sagan, pero sin duda fue un personaje en todos los sentidos. Vale la pena ver este canal. No tengo dudas al respecto.

Referencias:

The Feynman Series
Richard Feynman (Wikipedia)

¿Estará el tiempo cuantizado?

Hoy me desperté pensando en la mecánica cuántica, en la cual disto parsecs de ser un experto, pero sé que entiendo algunas cosillas. Por ejemplo, Max Planck, que nació el mismo día que yo, fue quien inventó (¿descubrió?) lo que se llama la constante de Planck y que él denominó cuanto de acción, pues este ocurre en una unidad de tiempo, que llamamos "segundo". El cuanto de acción es 6.62606896(33) ×10^-34, Joules por segundo, la cual es una cantidad por demás minúscula, sin embargo, tiene consecuencias notables.

Antes de Planck, los físicos pensaban que el mundo era contínuo. Las señales de radio, por ejemplo, parecían contínuas. ¿Dónde estaban estos cuantos y de qué estamos hablando al mencionar la cuantización de la energía? Pues no es muy difícil. Ocurre que por ejemplo, si una partícula adquiere energía, no puede adquirir una cantidad X de la misma, sino que es un múltiplo del cuanto de acción. Vamos, es como si yo quisiera pasar de un sitio A a un sitio B sin necesidad de pasar por sitios intermedios entre A y B. A eso se refiere la cuantización y el mundo, desde que Planck salió con su cuanto de acción, ya no fue el mismo.

Max Planck

Otro ejemplo, imaginen que tengo dos números 1 y 3. Si los números estuviesen cuantizados, podría pasar del 1 al 2 y de ahí al 3 sin problemas, pero como esto no ocurre en las matemáticas, para pasar del 1 al 2, tengo que pasar por el 1.1, 1.2, 1.3, etcétera, pero más aún, tengo que pasar por el 1.01, 1.02, 1.03, etcétera, hasta llegar al 1.1. Pero podría ser peor, puedo ser más fino y pasar del 1.001 al 1.002, 1.003 etcétera. Si hubiese una cuantización numérica, por ejemplo considerando solamente los enteros, el paso de un valor al que sigue tendría que ser por "cuantos de valor numérico entero", lo que significaría que pasaría del 1 al 2 sin tener que considerar los valores entre ellos.

Si tomamos esto en cuenta, pensemos en el tiempo. ¿Cuál es la mínima cantidad de tiempo en la que podemos pensar? ¿Un segundo? Naah, porque podemos medir décimas de segundo, centésimas de segundo e incluso no es una locura pensar en medir milésimas de segundo. Vamos, que en las Olimpiadas, en algunos deportes (natación, 100 metros planos), se miden hasta centésimas de segundo con cotidianidad.

Los fisicos buscan cada vez medir con más precisión, y la siguiente tabla, nos muestra que -al menos en principio- podríamos pensar en el yoctosegundo, es decir, 10^-24 segundo. O sea, 0.0000000000000000000000001 de segundo. ¿Se puede ir aún más allá? El valor del segundo es bastante cotidiano y humano, y el hombre es la medida de todas las cosas, pero cuando empezamos a dividir el segundo, ¿hasta dónde podemos llegar? No lo sé y no sé si se sepa. Yo creo que hoy en día no existe el cuanto temporal, al cual en uno de mis más brillantes ingenio le llamaría "tempus", digo, que es la palabra latina para el "tiempo".

Dicho de otra manera, supongamos que existe una cantidad mínima de tiempo, así como el cuanto de acción de Planck, esto querría decir que pasar de un momento a otro no sería un contínuo, sino un pasaje discreto de eventos temporales, del tempus 1 al tempus 2 sin pasar por el tempus 0.5, por ejemplo.

¿Qué implicaciones tendría? No lo sé, pero me queda claro que la parte del tiempo y su naturaleza es aún demasiado misteriosa para los seres humanos. Pienso que de saberse este cuanto temporal, podríamos saber, por ejemplo, el tiempo que tarda en darse cuenta un campo de la existencia de un objeto en el mismo. A todas luces, para la realidad y dimensiones humanas, esto parece ser instantáneo, pero quizás no lo es, bueno, si es que existe tempus como tal.

Por otra parte, sospecho que quien estudie estas cosas debe tomar la velocidad de la luz como un parámetro importante para dilucidar la cuestión. Por alguna razón (y es uno de los preceptos en la teoría de Einstein), la velocidad de la luz es constante y la máxima que hay en el Universo conocido. ¿Por qué es así? Misterio. ¿Cómo serían las cosas si no fuese cierto esto? Tampoco lo sé. Mi ignorancia es pues, enciclopédica.

¿Cómo es que somos conscientes de nosotros mismos?

Últimamente he estado pensando en dónde reside la conciencia. ¿Cómo es que sabemos quiénes somos? ¿Cómo es que somos conscientes de nosotros mismos? Quizás todo surgió por la lectura del último libro de Jorge Volpi (ver aquí), que de alguna manera, toca este tema un poco de lado, pero que lo deja a uno pensando.

Mi opinión actual sobre este tema es que el grado de conciencia, el darnos cuenta de nuestra propia existencia, tiene que ver con la complejidad de los sistemas. Así, bajo esta percepción es interesante preguntarse si una araña, por ejemplo, tiene conciencia de su propia existencia, o yendo más lejos, 168los organismos más simples de la Naturaleza saben de su propia existencia?

Pero no vayamos muy lejos, por ejemplo, la Pupa, la perrita snauzer que tuve sabía que era la Pupa. Sabía su nombre y entendía perfectamente muchísimas cosas. ¿Era consciente de sí misma? No puedo asegurarlo, pero si pensamos en cualquier niño de menos de 6 años quizás, la misma pregunta me parece válida. Dicho de otra manera, ¿el saberse a sí mismo se da cuando se va creciendo, con el paso de los años? Porque es claro que un bebé de pecho no sabe de su existencia. Y remotándome a mi pasado, ¿de qué cosas me acuerdo? ¿cuándo me di cuenta de mí mismo? ¿cuándo empecé este interminable diálogo que vivo conmigo mismo las 24 horas del día y que me hacen dar cuenta de mi existencia? No lo sé.

Creo que en la complejidad de los sistemas de pronto pasa algo y ¡zas! ese sistema se hace consciente de su propia existencia. Pero si vemos los sistemas de cómputo, que francamente cada vez son más complejos en hardware y software, no parece haber ningún indicio que nos diga que una máquina ya se percató de ella misma. No, parece ser que los sistemas complejos están lejos de la trivialidad del invento del microprocesador y de todos los subsistemas que hacen que las computadoras hagan las maravillas que ahora hacen.

Un crítico de la inteligencia artificial, John Searle, dice que la tesis de la Inteligencia Artificial fuerte es falsa, la cual indica que los procesos realizados por una computadora son idénticos a los que realiza el cerebro, y por lo tanto se puede deducir que, si el cerebro genera conciencia, también las computadoras deben ser conscientes. Para refutar esta posición, Searle desarrolla el siguiente experimento mental.

Imaginemos que un individuo es colocado en una habitación cerrada al exterior en China. Por una rendija le son entregados papeles con símbolos chinos que desconoce absolutamente pues el individuo no conoce el idioma chino. Con unas instrucciones en inglés (o cualquiera que fuera su lengua madre) se le indica que debe sacar por la misma rendija una respuesta de acuerdo a un manual que se le ha entregado. En dicho manual sólo aparecen símbolos chinos de entrada y los correspondientes símbolos de salida. Así, el individuo puede localizar los símbolos que le son entregados y puede sacar papeles con símbolos diferentes. Los chinos que estén fuera de la habitación pensarán que el de la habitación conoce el chino pues han recibido respuestas satisfactorias. (Hay que reconocer que esto es un equivalente a la prueba de Turing, con otro disfraz, pero que finalmente busca decir lo mismo).

Searle considera que lo mismo ocurre con una computadora. Ésta manipula diferentes códigos sintácticos que nada tienen que ver con la comprensión semántica de los contenidos procesados. Evidentemente, el concepto de Intencionalildad está en el fondo del argumento de la Habitación china de Searle en contra de la inteligencia artificial.

Yo creo que Searle tiene razón en que la tesis de la inteligencia artificial fuerte es absurda. Una computadora, en mi opinión, crea modelos de la realidad. Por ejemplo, un programa que juega al ajedrez no lo hace como lo hace un ser humano. Los programadores de estos sistemas crean un modelo y lo aplican. Si tiene éxito el modelo no implica que sea idéntico a lo que los humanos hacen para resolver la misma problemática. Y esto no sólo pasa en cómputo. Las teorías más complejas de la mecánica cuántica, por ejemplo, son meros modelos de lo que suponemos pasa en lo intrincado de la materia, entre protones y neutrones, etc., pero no sabemos, ni podremos saberlo probablemente, qué es lo que ocurre en los fenómenos cuánticos. Como el modelo funciona, y funciona muy bien, asumimos que ésa es la realidad, pero esto está equivocado. ¿Suena un árbol cuando cae y no hay quien lo escuche? Pregunta aún difícil de satisfacer, amén de que ya sabemos que el hecho de observar algo altera lo observado y esta conclusión es francamente asombrosa.

Así, regresando al asunto que nos ocupa, Searle piensa que no importa que los sistemas sean o no muy complejos. La conciencia en ellos no va a brotar de la nada, como un milagro, como algo que se sale del curso natural. Y agrega Searle: la conciencia es un fenómeno neurobiológico causado por el cerebro. La solución neurológica es más complicada y debemos esperar a que los neurocientíficos hagan su tarea.

Searle se opone tanto al dualismo como al materialismo, en favor de una posición a la que llama naturalismo biológico. El dualismo comete el error de considerar a la conciencia como una sustancia separada y por encima de lo material. El materialismo comete el error de negar los hechos básicos de la conciencia, inclusiva su existencia misma. Ambos están equivocados desde la raíz cartesiana que les dio origen. Las categorías físico y mental están cargadas con un significado antagónico del cual debemos deshacernos.

Así entonces, mientras no exista un sistema creado por el hombre, artificial desde luego, que de pronto cobre conciencia de sí mismo, deberíamos creerle a Searle en su percepción de las cosas. Bajo el argumento de que ninguna máquina ha adquirido conciencia de sí misma, es claro que pueden estar pasando dos cosas: o Searle tiene razón o bien, nuestros sistemas artificiales son realmente simplones en el fondo, aunque para la mayoría de los seres humanos, nos parezcan demasiado complejos.


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(*) La foto de este artículo corresponde a John Searle. Ver aquí para más información sobre este personaje.