Esta científica busca la ecuación unificada para entender la realidad (¿la clave? números de 8 dimensiones)

Un álgebra de 8 dimensiones podría describir el comportamiento de ciertas partículas del modelo estándar y fundamentar las leyes de la naturaleza.

Durante décadas, los físicos y los matemáticos han sospechado que las fuerzas y partículas elementales que constituyen el tejido de la realidad tienen su origen en las propiedades de los octoniones, números de ocho dimensiones.

Murat Günaydin estudiaba en Yale en 1973 cuando encontró una relación entre los octoniones y la interacción nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales del modelo estándar de la física de partículas. Sin embargo, la investigación de Günaydin siempre ocupó un espacio marginal en los círculos científicos y su novedad se agotó rápidamente.

La estudiante de posgrado Cohl Furey, de la Universidad de Waterloo, en Canadá, desarrolló el trabajo empezado 40 años antes por Günaydin. En 2014 rentó un automóvil y manejó 6 horas hasta la Universidad Estatal de Pensilvania para hablar con Günaydin sobre su propia investigación.

El veterano le aconsejó a Furey dedicarse a investigar algún otro campo de la física de partículas, pues en su experiencia, seguir investigando la relación de los octoniones con la física de partículas podría cerrarle puertas en la academia, como le sucedió a él. Pero Furey no se dio por vencida y siguió adelante; su intuición le decía que las leyes de la naturaleza se basan en los octoniones y otros campos del álgebra moderna.

Cohl Furey Cambridge Quanta Magazine
Un veterano investigador le dijo a Cohl Furey que los octoniones iban a marginarla académicamente (Imagen: Quanta Magazine)

 

¿Pero qué son los octoniones y qué tienen que ver con la física de partículas?

Los números que utilizamos a diario se llaman reales. Pueden colocarse uno al lado de otro, desde -∞ hasta ∞,  en una línea unidimensional infinita. Los octoniones, por su parte, no se comportan igual que los números reales, y tienen unas propiedades muy particulares. 

Para crear su modelo matemático de la física de partículas, Furey trabaja con el producto de cuatro álgebras de división distintas: los números reales (racionales e irracionales, como -2, -1, 0, 1, 2), los números complejos (suma de un número real y un número imaginario, como 5-7i, -4+8i, ½+¾i), los cuaterniones (números de cuatro dimensiones, ) y los octoniones, números de ocho dimensiones:

· 1 e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7
1 1 e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7
e1 e1 -1 e4 e7 -e2 e6 -e5 -e3
e2 e2 -e4 -1 e5 e1 -e3 e7 -e6
e3 e3 -e7 -e5 -1 e6 e2 -e4 e1
e4 e4 e2 -e1 -e6 -1 e7 e3 -e5
e5 e5 -e6 e3 -e2 -e7 -1 e1 e4
e6 e6 e5 -e7 e4 -e3 -e1 -1 e2
e7 e7 e3 e6 -e1 e5 -e4 -e2 -1

Los octoniones son muy distintos de los números a los que estamos acostumbrados en la vida cotidiana: aquí A x B no es lo mismo que B x A; de la misma forma, (A x B) x C no es lo mismo que A x (B x C), es decir, estos números no tienen propiedad conmutativa ni asociativa. Por esto se dice que los octoniones son la extensión no asociativa de los cuaterniones, porque el orden de los factores sí altera el resultado.

Furey explica que los octoniones “son capaces de describir el comportamiento de ciertas partículas y las interacciones nucleares débiles y fuertes”. 

Muchas teorías han intentado dar una explicación coherente e integral de cómo está construida la realidad natural, tomando en cuenta todos sus elementos, especialmente la gravedad, como la teoría M, la teoría de supercuerdas y la supergravedad.

Los resultados actuales han encontrado ecos en la comunidad científica. Las conexiones que Furey ha hallado entre los octoniones y el modelo estándar han sido descritas como “curiosas, elegantes y nuevas”; el reto para ella será construir un modelo octoniónico simple de todas las partículas del modelo estándar que, además, pueda dar cuenta de la fuerza de gravedad. No pressure.

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Furey ya está empezando a encontrar dificultades para asegurarse un trabajo universitario. Está dispuesta a tocar su acordeón en la calle si eso es lo que necesita para continuar trabajando en su investigación sobre los octoniones. “El acordeón es el octonión de los instrumentos musicales”, dice Furey: “trágicamente incomprendido”.



La realidad no existe a nivel cuántico (¿alguna duda de que todo es una creación colectiva?)

Una investigación reciente comprobó que no hay tal cosa como “hechos objetivos”, ni en la ciencia ni en la vida.

Hace no mucho tiempo, una adolescente llamada Hillary Diane Andales ganó un premio por la manera en la que explicó, en una cátedra virtual de sólo 3 minutos, la teoría de la relatividad. La cuestión no sólo sorprende porque una jóven sea capaz de entender y dar a entender a otros algo tan complejo, sino porque su explicación parte de algo muy sencillo: la empatía.

Para entender la teoría de la relatividad, así como la mecánica cuántica, quizá no haya nada más eficaz que ser empático y saber ver a través de la mirada ajena. Eso es lo que hace la joven Andales cuando muestra cómo un 6 puede ser un 9 visto desde otra perspectiva. Pero si siguiéramos estrictamente esta línea, entonces la conclusión inevitable sería que la ciencia no descansa tanto sobre hechos irrefutables como sobre diversas alternativas.

Así, podríamos pensar que un científico jamás puede comprobar un hecho objetivo en la soledad de su laboratorio. Más bien, la ciencia es una creación colectiva –en el más amplio sentido en que podamos concebir tal aseveración–, porque la realidad es un complejo sistema del que todo observador es parte.

…Y cada observador tendrá una visión diferente de aquello que percibe.

Entonces, ¿todos somos científicos? No exactamente. La cuestión está en que nadie –ni siquiera un científico– puede ostentar la verdad absoluta sobre ningún “hecho objetivo”, porque esa realidad que los científicos estudian es una creación colectiva que todos percibimos y modificamos constantemente. Esto ocurre también a nivel cuántico, lo que ha hecho a los físicos cuestionar la realidad en todos sus niveles.

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Los hechos alternativos de la física cuántica

Físicos de la Universidad Heriot-Watt realizaron un estudio a nivel cuántico para demostrar que en la cuántica no hay hechos objetivos. Utilizando cuatro máquinas con sofisticadas habilidades de interpretación, así como partículas cuánticas de luz –fotones–, demostraron que la realidad no existe como tal, y que la forma que ésta adopta depende de cómo son percibidos los hechos por cada observador.

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La prueba consistió en que dos de las máquinas, llamadas Alice y Bob, recibían un fotón desde una central externa. Después debían interpretar el mensaje y enviar un fotón idéntico a las otras dos máquinas, Amy y Brian. Lo sorprendente fue que éstos últimos interpretaron el fotón de manera distinta que Alice y Bob, incluso pese a ser máquinas con un alto grado de precisión. A este estudio se suman otros, que han demostrado cómo los átomos sólo cumplen su conducta al ser observados. Así que esto va más allá de nosotros y de las máquinas: es una cuestión nanométrica que no puede sino llevarnos a cuestionar la realidad.

Pero entonces, ¿vivimos un mundo irreal y de posverdades?

Algunos neurocientíficos coinciden en que la realidad es una construcción de nuestro cerebro, es decir, de nuestra percepción y capacidades cognitivas que modelan el mundo. Pero filósofos contemporáneos han cuestionado tales aseveraciones, ya que esto nos llevaría a basar nuestra existencia en una vieja –y ya superada– premisa cartesiana: la de “pienso luego existo”. El filósofo Alva Noë, por ejemplo, cree más bien que la percepción es una dialéctica entre nuestro cerebro y nuestro entorno: una relación que transforma aquello que concebimos como real.

Quizá la cuántica se vea también regida por esta dialéctica, en cuyo caso no estaríamos atrapados en las “posverdades” contemporáneas, sino que estaríamos pensando el mundo –y la ciencia– desde un principio de empatía: de intersecciones, intercalaciones e imbricaciones invisibles, presentes en cada nanométrico movimiento vital tanto como en nuestra realidad aparente. Un mundo construido por cada visión y cada acción, pero en el cual si rigen algunas leyes –aunque jamás absolutas–. 

Que la realidad no existiese podría convertirse en una verdad universal, aunque tan frágil como cualquier hecho objetivo puede llegar a serlo en un mundo de múltiples verdades, donde los hechos no pueden disociarse de los procesos individuales y colectivos (o visibles y cuánticos).

 

*Imágenes: James R. Eads