El físico Erik Verlinde, un respetado teorista de cuerdas y profesor de física de la universidad de Amsterdam, en Stony Brook, N.Y., presentó un ensayo en que afirma que la gravedad no existe.
Es difícil imaginar un aspecto más fundamental y omnipresente de la vida en la Tierra que la gravedad, desde el momento del primer paso y la caída sobre el trasero empañalado, hasta la lenta caída terminal de la carne y los sueños.
Sin embargo, ¿qué pasaría si todo fuera una ilusión, una especie de lujo cósmico, o un efecto secundario de algo más que está pasando a niveles más profundos de la realidad?
Eso dice Erik Verlinde, de 48 años, un respetado teórico de cuerdas y catedrático de Física en la Universidad de Amsterdam, quien sostiene que la gravedad es, en efecto, una ilusión, y ha causado un barullo continuo entre los físicos, o, al menos, entre quienes afirman que lo entienden.
Cambiar radicalmente la lógica de 300 años de ciencia, argumenta en un ensayo reciente, titulado “Sobre el origen de la gravedad y las leyes de Newton”, que la gravedad es una consecuencia de las venerables leyes de la termodinámica, que describen el comportamiento del calor y los gases.
“Para mí, la gravedad no existe”, dijo Verlinde, quien estuvo recientemente en Estados Unidos para explicarse. No es que no pueda caerse, pero Verlinde está entre varios físicos que dicen que la ciencia ha estado viendo a la gravedad en forma equivocada, y que hay algo más básico de donde “surge”, igual que los mercados de valores surgen del comportamiento colectivo de inversionistas individuales, o la elasticidad de la mecánica de los átomos.
Ver a la gravedad desde este ángulo, dicen, podría arrojar luz sobre algunos de los desconcertantes problemas cósmicos del día, como la energía oscura, una especie de antigravedad que parecer estar acelerando la expansión del universo, o la materia oscura que se supone es necesaria para mantener unidas a las galaxias.
El argumento de Verlinde echa a andar algo que se podría llamar teoría de la gravedad que “pone los pelos de punta”.
Dice algo como esto: el cabello se encrespa con el calor y la humedad porque son más las formas en las que está rizado que en las que está lacio, y a la naturaleza le gustan las opciones. Así que se requiere de una fuerza para alaciarlo y eliminar las opciones de la naturaleza. Hay que olvidar lo suficiente el espacio curvo o la atracción espeluznante a distancia descrita por las ecuaciones de Isaac Newton para poder navegar por los anillos de Saturno, la fuerza que llamamos gravedad es simplemente un subproducto de la propensión de la naturaleza a maximizar el desorden.
Algunos de los mejores físicos del mundo dicen que no comprenden el ensayo de Verlinde, y muchos son francamente escépticos. Sin embargo, algunos de esos mismos físicos dicen que ha proporcionado una perspectiva nueva sobre algunas de las preguntas más profundas de la ciencia, a saber, por qué siquiera existen el espacio, el tiempo y la gravedad, aun si él no las ha respondido todavía.
“Algunas personas han dicho que no puede ser correcto; otras, que es correcto y que ya lo sabíamos – que es correcto y profundo, correcto y trivial”, dijo Andrew Strominger, un teórico de cuerdas de Harvard.
“Lo que se tiene que decir”, continuó, “es que ha inspirado un montón de discusiones interesantes. Sólo es una colección muy interesante de ideas que tocan cosas que no comprendemos profundamente sobre nuestro universo. Por eso me gustó”.
Célebres científicos
Verlinde no es un candidato obvio para subirse por las paredes. Él y su hermano Herman, un catedrático de Princeton, son célebres gemelos conocidos más por su dominio de las matemáticas de la teoría de cuerdas explícita que por delirios filosóficos.
Nacidos en Woudenberg, en los Países Bajos, en 1962, los hermanos se inspiraron a temprana edad en un par de programas de televisión de los 1970 sobre la física de partículas y los agujeros negros. “Me atraparon completamente”, recordó Verlinde. Él y su hermano obtuvieron juntos doctorados por la Universidad de Utrecht en 1988 y después fueron a Princeton, Erik al Instituto de Estudios Avanzados y Herman a la Universidad. Después de ir y venir cruzando el océano, obtuvieron titularidades en Princeton. Y se casaron con hermanas, y se divorciaron de ellas. Erik dejó Princeton para irse a Amsterdam para estar cerca de sus hijos.
Provocó su primer gran revuelo cuando era estudiante de licenciatura al inventar la Álgebra Verlinde y la fórmula Verlinde, que son importantes en la teoría de cuerdas, la así llamada teoría de todo, que propone que el mundo está hecho de pequeñas cuerdas que vibran.
Uno se podría preguntar por qué a un teórico de cuerdas le interesan las ecuaciones de Newton. Después de todo, a Newton lo derrocó Einstein hace un siglo, quien explicó a la gravedad como una deformación en la geometría del espacio-tiempo, y quien, piensan algunos teóricos, podría ser derrocado a su vez por los teóricos de cuerdas. En los últimos 30 años, se ha “desvestido”, en palabras de Verlinde, a la gravedad como una fuerza fundamental.
Este desvestimiento empezó en los 1970 con el descubrimiento de Jacob Bekenstein de la Universidad Hebrea de Jerusalén y Stephen Hawking de la Universidad de Cambridge, entre otros, de una conexión misteriosa entre los agujeros negros y la termodinámica, culminando con el hallazgo del segundo en 1974 de que cuando se toman en cuenta los efectos cuánticos, los hoyos negros brillarían y finalmente explotarían.
Con un provocador cálculo en 1995, Ted Jacobson, un teórico de la Universidad de Maryland, mostró que dadas unas cuantas de estas ideas holográficas, las ecuaciones de Einstein de la relatividad general son sólo otra forma de enunciar las leyes de la termodinámica.
Esos agujeros negros que explotan (al menos en teoría – nunca se ha observado alguno) encendieron una nueva extrañeza de la naturaleza. Los hoyos negros, en efecto, son hologramas, como las imágenes en tercera dimensión que se aprecian en las tarjetas bancarias.
Toda la información sobre lo que se ha perdido dentro de ellos está cifrada en la superficie. Los físicos se han preguntado desde entonces cómo este “principio holográfico” – que quizá todos seamos sombras sobre un muro distante – se aplica al universo y de dónde provino.
En un ejemplo sorprendente de un universo holográfico, Juan Maldacena del Instituto de Estudios Avanzados construyó un modelo matemático de un universo de “lata de sopa”, donde lo que sucedió dentro de la lata, incluida la gravedad, está codificado en la etiqueta fuera de la lata, donde no había gravedad, así como una dimensión menos espacial. Si no importan las dimensiones y la gravedad no importa, ¿qué tan reales pueden ser?
Lee Smolin, un teórico de la gravedad cuántica en el Instituto Perímetro de Física Teórica, dijo sobre el ensayo de Jacobson que “es uno de los ensayos más importantes de los últimos 20 años”.
Sin embargo, al principio, llamó poco la atención, dijo Thanu Padmanabhan del Centro Interuniversitario de Astronomía y Astrofísica en Pune, India, quien ha retomado el tema de la “gravedad emergente” en varios ensayos en los últimos años. Padmanabhan dijo que la conexión con la termodinámica es más profunda que sólo las ecuaciones de Einstein de otras teorías de la gravedad. “La gravedad”, dijo recientemente en una plática en el Instituto Perímetro, “es el límite termodinámico de la mecánica estadística de los átomos del espacio-tiempo”.
Verlinde dijo que había leído el ensayo de Jacobson muchas veces al paso de los años, pero que al parecer nadie había entendido el mensaje. “Está claro que debemos tomar seriamente estas analogías, pero por alguna razón nadie lo hace”, se quejó.
Cortesía de un ladrón
Su ensayo, enviado al archivo de física en enero, se parece al de Jacobson en muchas formas, pero Verlinde se enfada cuando la gente dice que no agregó nada al análisis de Jacobson. Lo que es nuevo, dijo, es la idea de que las diferencias en la entropía pueden ser el mecanismo impulsor detrás de la gravedad, que la gravedad es, como lo expresa él mismo, una “fuerza entrópica”. Le surgió esa inspiración por cortesía de un ladrón.
Cuando estaba a punto de regresar a su casa tras unas vacaciones en el sur de Francia el verano pasado, un ladrón irrumpió en su habitación y robó la computadora portátil, las llaves, el pasaporte, todo. “Tuve que quedarme una semana más”, dijo, “y se me ocurrió esta idea”.
En la playa, su hermano recibió una serie de correos electrónicos; primero, decía que se había tenido que quedar más tiempo; después, que tenía una idea nueva, y, finalmente, al tercer día, que sabía cómo derivar las leyes de Newton a partir de principios primarios, momento en el cual Herman recuerda haber pensado: “¿Qué está pasando? ¿Qué ha estado bebiendo?”.
Cuando hablaron al día siguiente, todo tuvo más sentido, al menos para Herman. “Es interesante”, dijo Herman, “cómo tener que cambiar los planes puede conducir a pensamientos diferentes”.
Pensar en el universo como una caja de letras de Scrabble. Sólo existe una forma de acomodar las letras para escribir Discurso de Gettysburg, pero un número astronómico de formas para deletrear tonterías. Se sacude la caja y tenderá a la tontería, aumentará el desorden y la información se perderá a medida que las letras se revuelven hacia sus configuraciones más probables. ¿Podría ser esto gravedad?
Como metáfora de cómo podría funcionar esto, Verlinde usó el ejemplo de un polímero – un filamento de ADN, por decir, un fideo o un cabello – que se enrosca. “Me llevó dos meses comprender a los polímeros”, contó.
El ensayo resultante, como admite el propio Verlinde, es un poco vago. “No es la base de una teoría”, explicó. “No pretendo que sea una teoría. La gente debería leer las palabras que estoy diciendo en contraste con los detalles de las ecuaciones”.
Padmanabhan dijo que ve poca diferencia entre los ensayos de Verlinde y Jacobson, y que el elemento nuevo de una fuerza entrópica carece de rigor matemático. “Dudo que estas ideas pasen la prueba del tiempo”, escribió en un correo electrónico desde India. Jacobson señaló que no lo puede comprender.
John Schwarz del Instituto de Tecnología de California, uno de los padres de la teoría de cuerdas, dijo que el ensayo es “muy provocador”. Los hermanos Verlinde tratan ahora de reformular estas ideas en términos más técnicos de la teoría de cuerdas, y Erik ha estado viajando bastante, al Instituto Perímetro en mayo y a la Universidad Stony Brook en Long Island, promoviendo el fin de la gravedad. Michael Douglas, un catedrático de Stony Brook, describió el trabajo de Verlinde como “un conjunto de ideas que resuena en la comunidad”, y agregó: “todos esperan ver si esto se puede precisar más”.
Hasta entonces, no estará en funciones el jurado de los pares de Verlinde. Durante la comida en Nueva York, Verlinde caviló sobre sus experiencias en los últimos seis meses. Señaló que sencillamente se había rendido a su intuición. “Cuando se me ocurrió esta idea, realmente estaba emocionado, incluso, eufórico”, dijo. “No es frecuente que tengas la oportunidad de decir algo nuevo sobre las leyes de Newton. No veo inmediatamente que esté equivocado. Eso es suficiente para seguir adelante”.
Comentó que amigos lo alentaron a arriesgarse y que no se arrepiente. “Si se demuestra que estoy equivocado, algo se habrá aprendido de cualquier forma. Habría sido peor ignorarlo”.
Al día siguiente Verlinde dio una plática más técnica ante un montón de físicos en la ciudad. Recordó que alguien le dijo el otro día que la historia de la gravedad que se está desarrollando es como la de las nuevas ropas del emperador.
“Desde hace mucho tiempo sabemos que la gravedad no existe”, dijo Verlinde, “es momento de gritarlo”.
