Roberto Emparan, investigador ICREA en el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona, acaba de publicar “Iluminando el lado oscuro del universo” (Ariel). En su trabajo explora las posibilidades del espaciotiempo llevado al límite y de los agujeros negros en todas sus facetas. En 2016 su proyecto para desarrollar nuevos enfoques en el estudio de la gravedad y el espaciotiempo fue galardonado por el European Research Council.
Su vocación por la física surgió muy pronto, explica, “cuando tenía 9 o 10 años vi la foto de una galaxia y cómo describían la ley de gravedad. No entendí nada de eso, pero sí creo que pude entender que era algo preciso y muy poderoso. Estaban capturando de forma precisa algo muy potente y fuerte sobre el comportamiento del Universo. En el tiempo puede que seleccionemos los recuerdos, pero creo que pensé que tendría que entenderlo mejor y en eso sigo“.
¿El cerebro de los físicos es diferente?
Puede haber cierto talento innato, pero también hay mucho entrenamiento. El talento para las matemáticas, que es necesario para la física teórica, igual que el talento para la música, es una mezcla de predisposición y entrenamiento. Ambos talentos se desarrollan pronto, pero después requieren un entrenamiento muy específico. Paso mucho tiempo pensando en cómo se comportan los objetos en otras dimensiones del espacio. Eso significa que tengo una forma más geométrica de ver las cosas y me he entrenado mucho para desarrollar esta aptitud.
¿El cerebro de Einstein iba un siglo por delante del nuestro?
No hemos tardado un siglo en entender lo que decía Einstein, sino en construir aparatos que pudiesen verificar la predicción. Lo que él dijo se entendió en su momento. Fue una persona excepcionalmente inteligente, pero no una especie de marciano que aterrizó en la Tierra. Cuando propuso sus teorías hubo muchos colegas suyos que rápidamente entendieron lo que estaba diciendo, quizás con el mismo grado de profundidad. Y hoy en día lo entendemos mejor que lo entendía él mismo.
Sin embargo, no le dan el Nobel por la teoría de la Relatividad, sino por el efecto fotoeléctrico
Esta es una de las historias que rodean con frecuencia la concesión de los Nobel. Esto se debe a que la verificación experimental en detalle de la teoría de la relatividad llevó tiempo, y sacar alguna aplicación algo más cercana a la práctica llevó más tiempo aún. En el efecto fotoeléctrico, Einstein hizo una interpretación correcta de unos experimentos que estaban hechos. Y en parte también porque en el comité Nobel había personas que no querían aceptar la teoría de la relatividad porque no les gustaba, aunque la interpretación de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico era todavía más revolucionaria. Einstein hizo una interpretación de la teoría cuántica que muchos de sus colegas, incluyendo el propio Max Planck, no aceptaron hasta 20 años después. Él dio una descripción teórica del efecto fotoeléctrico que daba cuenta muy bien de los resultados experimentales. Pero la idea que él había propuesto, el fotón y los cuantos de luz, muchos de sus colegas, empezando por Max Planck, que era el principal defensor de Einstein y su teoría de la Relatividad, pensaban que era descaminada. Es una historia un poco compleja, como todas las historias de la Ciencia mientras se va haciendo. Cuando hay un desarrollo científico importante las cosas están confusas y no se sabe muy bien qué es correcto y qué no.
¿Por qué cuesta tanto entender la física incluso entre vosotros mismos?
El problema es que estamos intentando describir el Universo en sus aspectos mas fundamentales y esto es muy diferente a nuestra experiencia cotidiana. Nosotros venimos de simios de la sabana y en las circunstancias en las que se desarrolló el cerebro nada se mueve a velocidades cercanas a la de la luz, como mucho a decenas o cientos de metros por segundo. Tampoco observamos lo que ocurre a escala atómica, porque son demasiado pequeñas, por eso se nos hace complicado entender la física cuántica, tampoco tenemos experiencias de concentraciones de masas próximas a la de los agujeros negros. Cuando uno tiene concentraciones muy grandes de masa hay efectos de distorsión de espacio y tiempo que son fuertes pero que estamos muy lejos de tener experiencia directa de ello. Nuestra experiencia directa es muy limitada. Exploramos directamente una parte muy pequeña del Universo.
Nuestros sentidos son muy limitados… Dices en el libro que si quitáramos lo que vemos de forma natural o artificial, con los aparatos más sofisticados, el Universo no cambiaría apenas….
Sí. El universo es un sitio muy, muy extraño. Nosotros vivimos en un lugar muy poco típico de lo que es el resto del universo, que es totalmente extraño a nuestra experiencia, por eso es tan complicado entenderlo. Podemos avanzar en su comprensión con experimentos muy precisos y teorías que nos enseñan cosas que no esperábamos. Tenemos que guiarnos por ecuaciones matemáticas para saber lo que hay en el Universo.
¿Las matemáticas son una especie de “sexto sentido” para los físicos, que os permiten intuir lo que no alcanzáis a ver?
Efectivamente. Como decía Hertz, las ecuaciones a veces son más inteligentes que nosotros. La primera vez que lo leí, hace unos años, pensé que él había captado una sensación que tenemos los físicos teóricos al trabajar con las teorías más sofisticadas que tenemos. La teoría te va guiando. Propones unas ecuaciones y te ayudan a ir bastante más allá de lo que tu creías que te llevarían. Las ecuaciones de Einstein contenían muchos fenómenos que él ni siquiera había sospechado, como la expansión del Universo, o que rechazaba abiertamente, como los agujeros negros. Cuando examinas sus ecuaciones ves que dan consecuencias que van en contra de la intuición. Muchas veces llegamos a consecuencias contraintuitivas un poco a nuestro pesar, porque la propia lógica matemática nos lleva ahí.
¿Cómo se reacciona en este momento, piensas que te has equivocado o te fías de la ecuación?
Es un problema siempre. Cuando encuentras algo que va en contra de tu intuición, puedes aceptarlo o decir que las ecuaciones no son del todo correctas. Es difícil. Por eso es complicada la Ciencia y saber dar el paso correcto. En algunos casos Einstein dio ese paso correctamente y en otros no. Es como cuando te cuentan tus hijos una historia que a ti te parece increíble. ¿La crees, o no? A veces tendrán razón, otras no, de antemano no lo sabes. Hay que apostar por creer o no y arriesgarse a cometer errores.
¿Puede haber más sorpresas en las ecuaciones de Einstein?
Yo creo que sí. Y, de hecho, en los últimos años estamos reinterpretando la teoría de Einstein de otras maneras diferentes. Qué contienen exactamente, no lo sé. Estamos hablando de cosas que están un poco al límite de lo que los propios investigadores entendemos. Creo que las ecuaciones nos están queriendo decir algo importante de la estructura del espaciotiempo a escalas fundamentales, algo relacionado con la física cuántica. Uno intenta llevar siempre al límite las ecuaciones. De hecho, los agujeros negros en muchos sentidos son la física llevada al límite, el universo llevado al límite. Y tratamos de explorar qué nos dicen las ecuaciones sobre los agujeros negros en busca de pistas que nos lleven más allá. Yo creo que las ecuaciones contienen pistas para ir más allá.
Dices que las ondas gravitacionales son como el ruido de los agujeros negros al chocar.
No es un sonido de verdad, porque el sonido para propagarse necesita un medio material, ya sea aire o agua. Por eso, como decían en la película Alien, en el espacio nadie puede oír tus gritos. Las ondas son el espacio y el tiempo temblando, sin un medio material. Los agujeros negros también son espacio y tiempo, pero espacio y tiempo muy retorcidos, que al moverse hacen vibrar el espaciotiempo, como cuando algo se mueve en el agua creando olas. Si estos objetos que se mueven en el agua son remolinos, que giran uno en torno al otro, veríamos olas y dos remolinos girando uno en torno a otro hasta que se juntan en uno solo.
Que el espacio y el tiempo se mueven es difícil de entender…
Aunque yo lo explico, cuando me paro a pensar que el espaciotiempo se mueve se me pone la carne de gallina. Lo que hemos notado con estos detectores hace dos años, el espaciotiempo temblando,también a mí, que trabajo con ello a diario, cuando me paro a pensarlo me hace surgir un ¡guau!, por haber podido sentir algo tan abstracto como el espaciotiempo vibrando.
¿Cómo sabéis que no estáis interpretando lo que oís de acuerdo con lo que esperáis encontrar?
Esa es una buena pregunta, porque para encontrar estas vibraciones se están detectando muchos ruidos. Para estar seguro de que lo que estamos viendo no es lo que uno busca, sino lo que realmente está ahí, hay un trabajo de análisis de datos descomunal por parte de una comunidad grande de científicos, intentado descartar muchas posibles alternativas. ¿Estamos seguros de que son agujeros negros y no otras cosas? Es algo que se estudia activamente. Podrían ser otras cosas que no son las que predice la teoría. Ninguna teoría está escrita en piedra, no es para siempre y más adelante será sustituida o modificada. También la teoría de Einstein dejará de ser válida y llegaremos a otra teoría, a otros límites. Tenemos que encontrar algo que pueda ir más allá. Pero seguirá siendo útil siempre que no sobrepasemos sus límites.
¿Qué es más difícil, entender el cerebro o el universo?
Entender el cerebro humano es más complicado, porque es de los objetos más complejos del universo, probablemente más complejo que las leyes básicas del universo, que esperamos que sean simples. Las ecuaciones de Einstein se pueden escribir en una línea. Cuando estudiamos las partículas elementales, los electrones son todos iguales. Y eso es bueno, porque nos dice que la naturaleza es esencialmente simple, sencilla. El cerebro va en la dirección opuesta, en la dirección de la complejidad. La física va a cosas más simples y el cerebro a más complejas. Uno de los motivos por los que la física ha avanzado tanto en los últimos cuatro siglos es porque se enfoca en cosas sencillas. Estamos todavía empezando a comprender el cerebro. Probablemente va a ser mucho más complicado de descifrar que las leyes básicas del universo.
¿Encontraremos vida en el universo?
Seguramente habrá vida como la nuestra, porque el universo es descomunalmente grande, tanto que es muy difícil hacerse una idea. Del universo podemos llegar a ver a una cierta distancia. No sabemos cómo de grande es. Nuestra galaxia tiene 100.000 millones de estrellas y hay 100.000 millones de galaxias y muchas de las estrellas tienen planetas. Con esto es muy probable que haya surgido vida en otros sitios y vida inteligente. Otra cosa es que podamos recorrer las distancias necesarias para encontrarla.
Al pensar en el universo hay preguntas que dan un poco de vértigo: dónde está, de dónde ha salido. ¿Qué piensa un físico de esas preguntas. Se plantea, por ejemplo, la existencia de un creador?
Más que la existencia de un creador, me pregunto si tiene algún sentido este universo, si somos relevantes, viendo lo grande que es y el papel del azar en la evolución. Como individuos da la impresión de que no somos muy relevantes. Somos como una sopa cósmica de partículas. Han ido surgiendo estructuras como galaxias, sistemas solares, planetas, o estructuras más complejas, como la vida en nuestro planeta, la inteligencia… Somos átomos organizados, con inteligencia, preguntándonos por el sentido del universo y qué hacemos dentro de él. Eso me sorprende. Es algo muy fuerte. Lo más importante que hemos aprendido es que el universo es muy grande y extraño. Tiene poco que ver con nosotros, que somos algo extremadamente pequeño en comparación….
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