C O N T E N I D O ¿Qué es la Verdad?
¿Qué es la verdad científica? El acceso a la
verdad/certeza en las Ciencias de la Naturaleza (Física en
particular) El método científico Ciencia Normal y
Extraordinaria (T. Kuhn) Acuerdo experimental: aproximaciones La
Física Moderna y el alejamiento de la intuición
vulgar La “Teoría del Todo”
¿Qué es la Verdad (Científica) ? Aedequatio
Mens in re… (?) Objetivo de la Ciencia (Natural):
Aprehensión del mundo de los fenómenos en un TODO
racional y coherente… Excluimos las Matemáticas:
verdades lógicas, exentas de contradicción (no
siempre posible: Rusell, Hilbert, Gödel…) NUNCA es
definitiva la evidencia científica “ Probando e
riprobando…” VERDAD científica no es lo mismo
que SENTIDO de las cosas y de los fenómenos…
El Método Científico Observación natural,
elemental “ Todos los cuerpos se caen”
Observación provocada o experimentación: “ En
el plano inclinado caen más despacio ” Enunciado de
Leyes Empíricas “ Los cuerpos caen con igual
aceleración” Más evidencia experimental: se
proponen y verifican nuevos experimentos Contradicción
aparente: los aviones no se caen (!)
Confirmación / Refutación Las concordancias
teoría – experimento son cuantitativas, siempre con error
(%) E.g. en Física Atómica: Ciertas líneas
al 109 (efecto Lamb). Las constantes (e.g. Rydberg) al 1012 En
Física Nuclear, antes 10%. Hoy 1%-1%0 GN la peor conocida:
103 sólo En partículas, 1% deseable, no alcanzable
a veces
Aceptación de las Teorías Según Einstein,
Dirac, etc. las teorías deben ser BELLAS … pero
Parece una Profecía que se autosatisface: No conozco
teorías que se deshechen por parecer “feas” El
criterio supremo es la Falsificación (Kuhn) Pero
también debe haber una “consistencia interna”,
difícil de establecer
Formación de Teorías Hipótesis para
justificar las leyes “Hay una fuerza hacia el centro de
laTierra” Extensión del dominio de aplicación
“ La Luna caería en la tierra,,, a no ser por que se
mueve” (fuerza centrífuga). Comprobación:
movimiento de los planetas Ley de Gravitación Universal
(Newton).
El Paradigma: Ciencia NormalEl caso de la Gravitación
Satélites de Júpiter Predicción de eclipses
Predicción de Neptuno y de Plutón Estrellas
binarias Galaxias… Pero… Anomalías: el
Perihelio de Mercurio ¿Hay fuerzas no gravitatorias?
R E L A T I V I D A D A. Einstein, 1905: Relatividad Especial La
velocidad de la luz, NO el tiempo, es lo absoluto… El
tiempo depende del sistema que se mueve Dinámica: La
inercia ( masa) debe aumentar en un móvil, para que la
velocidad no supere a la de la luz: m=m0 / v(1-v2/c2) Masa y
energía equivalentes ( Hiroshima) E=mc2
TEORÍA GENERAL DE LA GRAVITACIÓN A. Einstein,
25-XI-1915 La más bella teoría de todo la
física (Landau) Descripción GEOMÉTRICA de la
naturaleza: La Tierra se mueve “libre” alrededor del
Sol… que produce una CURVATURA: resulta una elipse, como
ya vio empíricamente Kepler… ¿Qué
curvatura produce un Kilo de masa? Gmn = k Tmn Mármol
Madera
¿Es “verdad” la Relatividad? El tiempo es
relativo (aviación, mesón m?) La masa sube con la
velocidad (electrones) El perihelio de Mercurio
“Redshift” en la compañera de Sirio (repetido
en la Tierra, en Harvard, 1961) Refracción de la luz cerca
del Sol Dos predicciones…
… para el futuro Ondas gravitacionales: se buscan…
Agujeros negros (Wheeler, 1963) estelares: Cygnus X-1 (1970)
galácticos: La Via Láctea tiene un agujero negro en
su centro, masa millones de soles. Hay uno lejano con
18·109 estrellas… * Evaporación y
pérdida de información*
Unificación I: la asignatura siempre pendiente… La
“frontera” de Einstein: 40 años sin
éxito… La fuerza eléctrica NO es
gravitatoria… ¿Puede extenderse la Teoría
General de la Gravitación para incorporar la electricidad?
Los primeros intentos Einstein, 1917. Weyl, 1919 Kaluza, 1921.
Klein, 1924 fracasan miserablemente. ¿ Demasiado
pronto?
C O S M O L O G Í A Einstein, 1917: Universo
estático, siguiendo el espíritu de la época:
el firmamento… Constante cosmológica L
(repulsión) Universo en expansión: no hace falta L
“El mayor error de mi vida” (A. E., 1931) Hay un
origen temporal del Universo (Eddington, Lemaitre, Robertson) Una
rama de la Ciencia muy activa hoy día Una nueva idea en
Cosmología: el poder morfogenético del azar…
(eg el sistema solar)
Interludio: el Microcosmos El átomo nuclear: Rutherford,
Bohr 1911/13 Espectros: no vale la teoría clásica:
1) Niveles discretos, no continuos… 2) El electrón
en órbita estable NO radia… Nace la MECÁNICA
CUÁNTICA
El modelo atómico JJ Balmer, formula empírica del
espectro H (1885), cuatro lineas en el visible. 1% prec. N Bohr,
1913, cuatro series, cientos de líneas, precisión
0.1 % A. Somerfeld, 1915/16: corrección relativista,
precisión 1:106 (millón) E. Schródinger, W.
Pauli, P. Dirac: confirmación con la nueva Mecánica
Cuántica. Incluye el Spin E. Fermi, 1930: estructura
hiperfina (núcleo) W. Lamb, 1947: efecto Lamb, efectos
Q.E.D. T. Hänsch, “Döppler-free”:
precisión 1:109 (1970)
MECÁNICA CUANTICA W. Heisenberg, 1925 (Schrödinger,
Dirac) R. Feynman, 1941 (integral de camino) Más
“paradójica” que la Relatividad… Mejor
comprobada experimentalmente: NINGÚN experimento actual la
contradice NO ACEPTADA por Einstein, ni por muchos otros (de
Broglie, Schrödinger…)
Aspectos de la Teoría Cuántica Hay una constante, h
(constante de Plank) que limita nuestra intuibilidad en el mundo
microscópico. NO tiene una buena interpretación en
la forma convencional… Pero SÍ en la teoría
de Feynman: P1->2 = ? DY exp (i/h) ? L[Y]dx
La medida perturba el fenómeno … y produce una
INCERTIDUMBRE inevitable, cuantificable:p. de incertidumbre
¿Inteligible? Sí: medir átomos con
átomos La media es, pues, incierta y estadística:
NO hay repetibilidad automática de los fenómenos NO
hay causalidad estricta…
Mediciones Cuánticas Un kilo de Radium pasa a medio kilo
(por desintegración) en tiempo preciso, pero… Un
átomo de Radium suelto NO ES PREDICTIBLE cuando se
desintegra… Moral: atomismo y simetría
esférica FUERZAN a la impredctibilidad…
Repetibilidad instantánea, posible: la medida canaliza el
sistema al resultado de la medida… La paradoja de
Zenón…¿Hierve el café si se mira
?
Relajación del Realismo ¿ Hay un mundo exterior
objetivo, independiente de nosotros, y nuestra función es
describirlo? NO es posible sin perturbarlo, y por ello LA
TEORÍA DEBE CONSTRUIRSE PARA QUE NO SUPONGA UNA REALIDAD
EXTERIOR INTOCABLE
El único misterio… de la Mecánica
Cuántica, dice Feynman, es el experimento de las dos
rendijas: Si NO observo por qué rendija pasa el
fotón, tengo una imagen, si sé por cual, tengo
otra… Literalmente “ ni Dios sabe”
porqué rendija pasa La descripción debe ser:
emisión y detección observables, pero
propagación no: LA TEORÍA DEBE FORMULARSE PARA QUE
NO SURJA LA PREGUNTA DE POR DONDE…
Para resumir… El progreso científico lleva cada vez
más al apartamiento de la intuición vulgar La
causalidad estricta, la existencia objetiva del mundo, NO se
verifican/comprueban en las teorías cuánticas
Domina, pues, el positivismo (de moda cuando nació,
1920-30), pero… Hay un Cuerpo de Doctrina, no sólo
una agregación de postulados insípidos e
independientes… TODAS las comprobaciones experiementales
hasta la fecha han dado la razón a la T.
cuántica
Unificación II La Relatividad Especial y la Teoría
Cuántica son teorías formales, es decir,
presupuesto de las teorías dinámicas,
específicas de determinados fenómenos… La
Relatividad General, el electromagnetismo son teorías
materiales, es decir, se constituyen para explicar ciertas
fuerzas concretas…
¿ Qué fuerzas hay ? Creemos que sólo cuatro:
Gravitación Electricidad Fuerza Fuerte (núcleos
atómicos) Fuerza Débil: neutrón . ->
electrón +protón +neutrino (11 min.) ¿ Las
entendemos? A medias…
Propiedades de las fuerzas Todas, las cuatro, de naturaleza
geométrica, descritas por un mecanismo tipo
“gauge” Salvo la gravitación,
“renormalizables”, es decir, se puede en principio
hacer cálculos en grados superiores de aproximación
Eléctricas y débiles unificadas, como dijimos. Las
demás, de momento NO
Descripción de las otras fuerzas Fuerzas
electrodébiles: Portadores: fotón, W±, Z
Requiere: el bosón de Higgs, por encontrar Fuerza fuerte:
Portadores: ocho gluones Requiere: quarks, dos por familias:
up/down, charm/strange, top/bottom
Status de la Teoría de Partículas Falta el
bosón de Higgs (¿2010 en LHC?) Las fuerzas fuertes
(QCD) confinan; pero el confinamiento NO se explica del
todo… Los neutrinos tienen masa. ¿ Porqué?
No se entiende la (pequeña) violación CP En
general, no se entiende el espectro de masas…
Cuerdas y p-Branas Un nuevo paradigma, hacia 1984: los objetos
fundamentales no son partículas puntuales, sino objetos
extensos, o p-Branas p=0 partículas, p=1 cuerdas, p=2
membranas, etc. Las excitaciones de esos objetos extensos
producen las partículas que “vemos” La
teoría está muy constreñida:
Supercuerdas Vive sólo en 10 dimensiones … que
pasan a cuatro visibles y 6 invisibles Todas las
partículas tienen pareja supersimétrica:
electrón (s=1/2) -selectrón s=0) fotón
(s=1), – fotino (s = 1/2), etc La Gravitación aparece
automáticamente
Teoría del Todo Si se cree que la teoría es
única… Debería explicar todo: T O E (la idea
nace hacia 1984). En 1995 E. Witten demuestra que todas (ie, las
cinco) teorías de cuerdas son partes de una misma “
Teoría M”, que ahora vive en 11 dimensiones, e
incluye “Supergravedad”
La Teoría del Todo, 2008 Ha perdido mucha fuerza No ha
explicado nada de los misterios: Porqué hay tres
generaciones Porqué hay tantas escalas de masas
Porqué la simetría CP, entre otras, no se conserva
siempre… Voces críticas: Smolin, Voigt (“Non
even wrong”)
Resumen La física actual explica casi todo el microcosmos
y presenta modelos muy fiables del Universo en su totalidad
Conceptualmente tiene puntos discutibles La unificación de
fuerzas parece aun lejana No se ha avanzado mucho en poder
predictivo desde 1976, el “Modelo Standard” Ahora hay
un impasse, con énfasis en las aplicaciones .. que es
síntoma de decadencia… El siglo XXI será de
la Biología, no de la Física
¿ Y el Problema de la Verdad? Estamos aun tan lejos de la
Verdad final… Pero no hay que perder la esperanza:
“La Verdad os hará libres”