La historia se ha contado muchas veces. A principios del siglo XX, la física parecía esencialmente resuelta. Uno o dos fenómenos desconcertantes, como el efecto fotoeléctrico y las preocupaciones sobre la radiación del cuerpo negro, hicieron que los científicos se rascaran la cabeza, pero prevaleció la sensación general de que resolver estos problemas sería poner los puntos sobre las íes y cruzar las t.
Al final, estos problemas aparentemente menores requirieron una revolución completa de las leyes de la física. Y el resultado (la teoría cuántica y la relatividad) se ha convertido en piedras angulares de la ciencia moderna y ha proporcionado la base intelectual para nuestro mundo del siglo XXI.
Esto plantea una pregunta interesante para los jóvenes investigadores que buscan posibles revoluciones en el futuro. Para ellos, la pregunta es: ¿cuáles son los problemas no resueltos más interesantes de la ciencia actual?
Ahora tienen una respuesta gracias al trabajo de Suzy Lidstrom de la Universidad Texas A&M en College Station, quien ha recopilado un conjunto de respuestas a esta pregunta dadas por algunos de los pensadores más destacados del planeta. Al preguntar a estos investigadores (entre ellos, ganadores del Premio Nobel y jóvenes aspirantes a investigadores) si habrá nueva física, ha creado una visión fascinante de los “grandes problemas” de la física y de las oportunidades, desafíos y posibles pasos en falso que se avecinan.
Misterios Cósmicos
El artículo comienza con William Philips, famoso Premio Nobel de refrigeración por láser, argumentando que el universo promete nueva física en abundancia porque sólo alrededor del 5 por ciento de él es visible para nosotros. Las propiedades del resto, en forma de materia y energía oscuras, son completamente desconocidas, por lo que ofrecerán una rica veta de descubrimientos para la ciencia.
Gerrard t’Hooft, con un premio Nobel de interacción electrodébil en su haber, toma el relevo con el complicado problema del fenómeno topológico en física y su potencial para futuros descubrimientos.
La composición de la galaxia, el Sistema Solar, la Tierra y todo lo que existe en ella está determinada por los elementos producidos en algunos de los procesos más violentos del universo: las supernovas, las colisiones entre estrellas de neutrones y entre agujeros negros. Pero los científicos saben poco sobre la forma en que se comporta la materia en estos eventos, por lo que predecir la abundancia de elementos es difícil.
Eso comenzará a cambiar cuando un experimento llamado FAIR (el Fondo para la Investigación de Antiprotones e Iones) entre en funcionamiento en 2027, como explica Karlheinz Langanke, físico nuclear teórico de la Universidad Técnica de Darmstadt, en Alemania, y una de las fuerzas impulsoras. detrás de su construcción.
Una perspectiva refrescante es la visión iconoclasta de Jim Baggot, quien denuncia una obsesión excesiva en la física moderna con temas como la teoría de cuerdas y el multiverso. Señala que la discusión sobre estos temas es en gran medida metafísica porque hay poca o ninguna evidencia experimental que informe el pensamiento. Sugiere que sería mejor para la ciencia centrarse en la física del estado sólido o en la información cuántica, “donde constantemente se producen nuevas físicas”.
Otros señalan la naturaleza del entrelazamiento y el problema de cómo la medición de un estado cuántico en una parte del universo puede influir instantáneamente en el estado de otra en una región distante del universo. Nadie sabe cómo sucede esto.
Y, por supuesto, ninguna discusión sobre problemas no resueltos estaría completa sin preguntar cómo funciona el cerebro y qué enfoque ayudará a desentrañar los misterios de la conciencia.
Se trata de problemas verdaderamente profundos que requerirán asociaciones con biólogos, lingüistas, informáticos, neurocientíficos y otros. Queda sin respuesta si la comunidad física está bien preparada para este tipo de colaboraciones.
Naturaleza de la información
Un corolario fascinante es la discusión sobre el papel de la información en la naturaleza de la vida. Una forma de pensar en la reproducción es como la transmisión de información biológica de una generación a la siguiente. Lázaro Castanedo y sus colegas señalan que en el siglo XX, los ingenieros dirigidos por Claude Shannon desarrollaron potentes modelos para describir la transmisión de información de un lugar a otro. Se preguntan si los problemas específicos de la transmisión de información en biología podrían ayudar a desarrollar aún más esta teoría clásica de la comunicación.
Etcétera. Se trata de un artículo fascinante que expone muchos de los mayores problemas de la física de una manera que evita en gran medida la verbosidad y, por tanto, es fácilmente accesible.
Hay otro problema que este artículo demuestra perfectamente pero no menciona explícitamente: el sesgo de género en la física.
Un vistazo rápido a la lista de autores deja muy claro este sesgo y la Figura 1, que muestra a muchos de los autores en una reunión en Praga, es una vergüenza para los hombres blancos de edad avanzada. Vergonzosamente, esto probablemente sea un fiel reflejo del estado de la física moderna.
Si la comunidad realmente tiene la ambición de afrontar los misterios del universo en todo su esplendor, necesitará toda la experiencia que pueda conseguir. Eso significa independientemente del género, la raza y la etnia.
Ref: Los sonidos de la ciencia una sinfonía para muchos instrumentos y voces parte II: arxiv.org/abs/2404.11724