La teoría de cuerdas, ¿ciencia o pseudociencia?

Dibujo20130501 introduccion teoria cuerdas - revista amazings - numero 1

Permíteme sacar unas frases fuera de contexto de un artículo sobre la falsabilidad como criterio para diferenciar entre ciencia y pseudociencia escrito por mi amigo César Tomé (@EDocet), «Las teorías científicas no son falsables,» Cuaderno de Cultura Científica, 30 Abr 2013: «la llamada teoría de cuerdas, por ejemplo, es una pseudociencia. Lo que implica que debe haber algo más que la capacidad de predicción empírica comprobable si hemos de considerar una hipótesis como la teoría de cuerdas como perteneciente al ámbito de la ciencia, algo que pocos dudan. Por consiguiente, si la falsabilidad debe ser un criterio para considerar una hipótesis como científica, y lo es, pero no así su capacidad de predicción empírica, entonces no es una característica de las hipótesis.» Y concluye su interesante artículo de opinión con: «Por tanto, las teorías científicas no son falsables, son tratadas como tales. La falsabilidad, quede claro, es una actitud.»

Como yo decía en mi artículo «Introducción a la teoría de cuerdas» en el número 1 de la revista Amazings, por cierto, muy criticado tanto por legos como por expertos: «La teoría de cuerdas es un marco teórico [la palabra correcta es modelo], como puede serlo la mecánica clásica. Verificar la segunda ley de Newton (fuerza es igual a masa por aceleración) es imposible de forma general, no se puede demostrar que no haya alguna fuerza clásica que no la cumpla. Sólo se puede verificar esta ley para fuerzas concretas (la gravedad de Newton o la fuerza de Coulomb). Lo mismo pasa con la teoría de cuerdas. Sus predicciones dependen de la compactificación concreta para las dimensiones extra del espaciotiempo utilizada. El desacuerdo con los experimentos de una compactificación concreta no invalida la teoría, pues podría haber otra que sí estuviera de acuerdo con ellos. Por ejemplo, hay compactificaciones que predicen cuatro generaciones de partículas elementales, cuando solo se conocen tres, o que predicen que los neutrinos no tienen masa en reposo, cuando se sabe que la tienen, o que predicen que la constante cosmológica es negativa, de hecho en las teorías con supersimetría es difícil incorporar una constante cosmológica positiva como la implicada por la existencia de la energía oscura. Sin embargo, estas predicciones erróneas no invalidan el marco teórico de las cuerdas. La teoría de cuerdas también realiza predicciones genéricas que son independientes de la compactificación, como la existencia de la gravedad y de la supersimetría, pero hasta que no se conozca la versión definitiva de la teoría será difícil diseñar experimentos para verificar fuera de toda duda este tipo de predicciones generales.»

Permíteme darle más vueltas al argumento, pues muchos lectores no se dieron cuenta en su momento de lo que yo quería decir y me criticaron por ello (supongo que no sin razón). Las dos cuestiones «¿es falsable la mecánica clásica?» y «¿es falsable la segunda ley de Newton?» son muy diferentes en grado y forma. Los experimentos a gran velocidad (momento) y/o energía falsaron los principios de la mecánica clásica (como el principio de relatividad de Galileo) y llevaron a la mecánica relativista (basada en el principio de relatividad de Einstein). Ahora bien, ¿falsan la segunda ley de Newton? Recuerda que en teoría de la relatividad la fuerza se define como la derivada del momento lineal, es decir, igual que en la segunda ley de Newton. Quizás sea una cuestión lingüística, pues la segunda ley de Newton se llama «ley» en la mecánica clásica y se llama «definición» en el mecánica relativista. Pero estarás de acuerdo conmigo con que las evidencias empíricas que llevaron a la mecánica relativista no contradicen la segunda ley de Newton (o si prefieres, la nueva formulación relativista de la segunda ley de Newton).

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Cosas de japoneses (o un atasco de tráfico en una carretera circular)

La entrada de bitácora «Gran descubrimiento: hay atascos porque hay muchos coches,» nos muestra que los japoneses son un poco «cabezas cuadradas» (o «cabezas circulares») y hacen cosas que realmente nos llaman la atención. Nos comenta la noticia «An accident? Construction work? A bottleneck? No, just too much traffic,» que se basa en el artículo (de acceso gratuito a todo el mundo) Yuki Sugiyama et al, «Traffic jams without bottlenecks-experimental evidence for the physical mechanism of the formation of a jam,» New J. Phys. 10, 033001 (7pp), 2008.

Los autores del artículo dicen que por primera vez se ha demostrado experimentalmente que la aparición de un atasco es un fenómeno colectivo como una transición de fase «dinámica» que genera la formación de patrones en sistemas fuera de equilibrio, es decir, un fenómeno espontáneo. Los autores muestran como pequeñas fluctuaciones en la velocidad de los conductores puede conducir a grandes efectos, el atasco, cuando la densidad de vehículos supera un límite crítico, así como la propagación en forma de onda (solitaria) del propio atasco. Estos resultados eran «conocidos» a nivel teórico. Según los autores la teoría ha sido confirmada por el experimento: han mostrado como no es necesario un embotellamiento para producir un atasco. La creencia de que el embotellamiento es la causa del atasco es errónea, éste sólo provoca variaciones en la densidad de vehículos, siendo éstas las responsables del atasco, que se genera de forma «espontánea».

Si no has visto el video de youtube todavía, es buen momento para que lo hagas ahora y te «marees» viendo cómo los conductores «se marean» de dar más vueltas que un tíovivo. ¡¡Cosas de japoneses!!

Hablando de modelos del tráfico, los modelos cinemáticos de Lighthill-Witham (y de Richards) de los 1950s me han hecho recordar que Sir Michael James Lighthill, quien ocupó la silla lucasiana en Cambridge (que ocupó Newton años há) tras Dirac (en 1969) y antes de Hawking (que le relevó en 1979 tras su abandono para hacerse rector de otra universidad londinense), nunca fue doctor (no hizo el doctorado): estudió durante la Gran Guerra, con 22 años era profesor y con 26 años catedrático. Un genio. Nunca hizo el doctorado porque no lo necesitó, aunque recibió 24 doctorados «honoris causa» durante su larga vida académica. Aunque sí dirigió las tesis doctorales de varios doctorandos. Una bonita biografía de Debnath.  Un obituario de cuando falleció en 1998.

Una frase de Sir James en inglés, para no desvirtuarla «I want to suggest that educators may have most benefited their pupils when they have succeeded in giving them a feel for what is involved in the process of applying mathematics… Computers may be of great value in problem-solving, but apparently the human brain alone is able to tackle the subtler aspects of creating an effective correspondence between the mathematical world and the world of experiment and observation.»