Miguel Alcubierre: Mientras estudio la teoría general de la relatividad trato de tocar las estrellas

Por Andrea Martínez / El Colegio Nacional*

Cuando nació Miguel Alcubierre, el 28 de marzo de 1964, la luna llena iluminó el cielo de la Ciudad de México. Un día antes, un terremoto de proporciones apocalípticas sacudió Alaska y los daños alcanzaron al norte de California. Tal vez, en otra época de la historia se diría que aquellos fenómenos presagiarían el destino del recién nacido: estudiar cómo funciona el universo. O más aún, desafiar la velocidad de la luz con un modelo matemático reconocido mundialmente con su nombre: la Métrica de Alcubierre, inspirado en Star Trek, su serie favorita de ciencia ficción.

Sin embargo, el interés por la ciencia del físico teórico, académico de la UNAM y divulgador de la ciencia es menos esotérico. Él mismo ha contado que a los 14 años, en una fiesta, prefirió refugiarse en la biblioteca de la casa en lugar de buscar alguna chica para platicar. Entonces encontró el libro El reto de las estrellas (1973) y se interesó por la astronomía.

Luego, su padre le regaló un telescopio y todas las noches salía a ver el cielo. Además de las estrellas, veía la Luna y en algunas ocasiones se encontraba con Júpiter y Saturno. En un giro inesperado de la vida, Alcubierre no se convirtió en astrónomo, sino en físico teórico. Actualmente, mientras estudia la relatividad general, siente que está tratando de tocar las estrellas, como Ptolomeo o Sor Juana Inés de la Cruz en su poema Primero sueño.

“Aunque sea desde mi oficina, desde mis cálculos en hojas de papel o con gis en el pizarrón, estoy tratando de acercarme al universo, a las galaxias. Siempre tuve esa curiosidad enorme de saber cómo funciona el universo y qué hay afuera. La manera de acercarnos a él sin ir físicamente es así: tratando de entenderlo, viéndolo a través de nuestros telescopios y tratando de entender qué es lo que estamos viendo”, dice del otro lado de la línea telefónica, en entrevista para Aristegui Noticias.

Matrimonio a fuerza, ¿irreconciliable?

El universo lo es todo, no solo lo que está fuera de la atmósfera terrestre. Desde las partículas elementales hasta las estrellas y los cúmulos de galaxias, todo forma parte del universo. “Y el trabajo de la física es tratar de entender cuáles son las leyes fundamentales que lo rigen”, explica el experto.

Actualmente, los científicos tratan de explicar la complejidad del universo desde dos teorías: la mecánica cuántica —que estudia lo microscópico, como los átomos, los protones, los electrones y los quarks— y la teoría general de la relatividad —enfocada en investigar el universo a escalas macroscópicas, como la estructura del espacio o la fuerza de la gravedad—. Alcubierre, que representa esta segunda corriente de la física, comenta que estas teorías “son realmente los pilares de la física contemporánea”.

Esta división, dice el científico, surgió de manera natural. A fines del siglo XIX y principios del XX, apenas se entendía que la materia estaba formada por átomos, así que los físicos trataron de entender su estructura, pero las teorías que se conocían en aquellos años no podían explicar su comportamiento errático. La luz, por ejemplo, a veces se comportaba como onda y otras como partícula. “Entonces fue necesario modificar de manera radical las leyes de la física de Newton para entender esto y así surgió la mecánica cuántica”, con la participación de una docena de físicos, como Erwin Schrödinger (1887-1961), que aportaron sus ideas hace 100 años, aproximadamente.

En cambio, la teoría general de la relatividad fue trabajo de un solo hombre: Albert Einstein (1879-1955). Lamentablemente, “a lo largo de las décadas nos hemos dado cuenta de que estas dos teorías, tan importantes para nuestra comprensión del universo, son incompatibles matemáticamente. No podemos utilizar las reglas de la mecánica cuántica en la teoría general de la relatividad. Cuando lo intentamos, no funciona. Entonces este ha sido uno de los grandes problemas de la física teórica”.

En el libro Física para poetas (1970), Robert H. March escribió que combinar la mecánica cuántica y la teoría general de la relatividad es como un matrimonio forzado. En cambio, Alcubierre parece menos pesimista. Él cree que debe haber alguna manera en que se puedan unificar ambas teorías. Así como una pareja necesita acuerdos y uno de sus miembros debe ceder, una de estas teorías tendría que modificarse para que ambas sean compatibles, porque sólo hay un universo.

“No puede ser posible que las matemáticas que describen una parte del universo no sean consistentes con las que describen la otra parte, porque el universo es uno. Eventualmente deberíamos tener una gran teoría que nos explique tanto las escalas pequeñas como las escalas grandes”. La buena noticia es que científicos en todo el mundo están trabajando en una teoría cuántica de la gravedad.

Diálogo entre físicos

Hace 100 años, en 1926, Schrödinger postuló una ley de la mecánica cuántica que describe la evolución temporal de una partícula subatómica, como los electrones. En este contexto, el físico cuántico Alejandro Frank (Monterrey, 1951), miembro de El Colegio Nacional, tuvo una idea: conversar con un físico gravitacional sobre los grandes enigmas y las paradojas sin resolver que guardan ambos avances de la ciencia.

En las escalas cósmicas, ¿existe realmente la materia oscura que parece dominar el universo, o debemos atrevernos a modificar las leyes de la física a esas escalas? En el mundo cuántico, ¿son las partículas ondas o corpúsculos, y puede una partícula estar en dos lugares a la vez? ¿Qué nos revelarán los nuevos grandes telescopios que hoy escrutan el cielo? ¿Necesitamos nuevas interpretaciones de la mecánica cuántica para comprender lo que sus ecuaciones nos dicen? Miguel Alcubierre aceptó la invitación.

La amistad entre ambos físicos viene desde hace más de 20 años, cuando Alejandro Frank era director del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM e invitó a Alcubierre a colaborar como secretario académico. Entonces, además de trabajar en conjunto y dialogar, hacían divulgación de la ciencia, ya fuera en pareja o de manera individual.

“Alejandro Frank y yo siempre hemos discutido sobre este tipo de temas, [aunque] venimos de áreas diferentes: yo desde la relatividad general y él de la física de partículas. La última vez que conversamos del tema, me sugirió que sería muy buena idea hablarlo en El Colegio Nacional, para llevarlo al público en general. Porque, así como es interesante ir a un concierto de Beethoven o leer a Cervantes o a Shakespeare, de la misma manera, creo, es interesante que la gente se acerque a la ciencia para saber qué es o cómo es que entendemos el universo”.

Con la ciencia en la palma de la mano

Así como la física tiene dos teorías “abarcadoras” (la mecánica cuántica y la teoría general de la relatividad), la ciencia se divide en básica —aquella que busca comprender los principios y mecanismos del universo sin un fin práctico inmediato— y en aplicada —que utiliza aquellos descubrimientos para resolver problemas concretos de la sociedad—.

No obstante, el físico considera que no es necesario que la ciencia impacte en la vida de las personas para que se interesen en ella. Eventualmente, la ciencia básica se convierte en aplicada y, entonces, tiene un impacto tecnológico, como el celular que guardamos en los bolsillos.

“Uno pensaría que la teoría general de la relatividad es algo esotérico, porque habla de la curvatura del espacio; sin embargo, tiene aplicaciones directas en la vida diaria, porque todos usamos el GPS cada vez que abrimos Google Maps o Waze. El GPS requiere de la relatividad general para funcionar, porque utiliza relojes atómicos en órbita. Si no entendiéramos la relatividad general, el GPS no funcionaría. Por otro lado, la mecánica cuántica se aplica todo el tiempo en la electrónica, desde los celulares, las computadoras, etcétera. La microelectrónica también funciona usando las leyes de la mecánica cuántica. Si no la entendemos, no podríamos desarrollarla”.

A pesar de la utilidad de la mecánica cuántica y de la teoría general de la relatividad, el científico dice que a todas las personas les debería interesar la ciencia porque permite entender el universo en el que vivimos. Además, “la ciencia es parte de la cultura humana”, concluye Alcubierre, que aún lleva consigo la fascinación de ver el cielo y contemplar las estrellas.

“Trato de verlas siempre que puedo en la Ciudad de México, lo cual es difícil en esta época porque llueve y está nublado, pero me interesa verlas cada que salgo de la ciudad: volteo a ver qué constelaciones, estrellas o planetas están visibles. Siempre que estoy en la calle de noche, volteo a ver las estrellas”.

Toma nota

La mesa “¿Comprendemos nuestro universo? De lo más pequeño a lo cósmico. Diálogo entre un físico gravitacional y un físico cuántico” se llevará a cabo el próximo jueves 16 de julio a las 18 h, en El Colegio Nacional (Donceles 104, Centro Histórico, CDMX).

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* El Colegio Nacional, institución histórica dedicada a la divulgación de la cultura científica, artística y humanística, y Aristegui Noticias, medio de comunicación independiente y multiplataforma, colaboran para promover y difundir el quehacer intelectual de las y los colegiados, con el fin de acercarlo a nuevas audiencias