'Génesis' el gran relato científico del Universo por Guido Tonelli

‘Génesis’ el gran relato científico del Universo por Guido Tonelli

Guido Tonelli

FÍSICO DEL CERN

El físico italiano Guido Tonelli formó parte del equipo que demostró la existencia del bosón de Higgs en el laboratorio del CERN. Ahora desembarca con un libro que nos abre los ojos a un Universo fascinante y que explica con cercanía las grandes dudas que aún albergamos. Defiende la necesidad de integrar humanidades y ciencia, como respuesta a la especialización que corta las alas al pensamiento humano


Pura C. Roy | Especial para El Ágora
Madrid | 12 marzo, 2021

Tiempo de lectura: 10 min



 

“El relato de los orígenes que se deriva de la ciencia moderna adquiere muy pronto una consistencia y una exhaustividad contra las que resulta difícil competir. Ninguna otra disciplina puede proporcionar explicaciones más convincentes, verificables y congruentes con la infinidad de observaciones generadas por los científicos”.

Guido Tonelli, físíco del CERN

Guido Tonelli vierte esta opinión y muchas más, igual de interesantes, en su libro Génesis. El gran relato de la creación del universo editado por Ariel. En él nos ofrece la narración de los orígenes que se deriva de la ciencia moderna y nos permite comprender la importancia de las cosmogonías para hallar nuestro lugar en el universo.

Para el autor la ciencia nos narra nuestros orígenes con una historia mucho más imaginativa y poderosa que cualquier relato mitológico. Tonelli nos lleva a los primeros instantes de vida del universo, pero también a cuestiones de hoy en día como ¿es el universo ese sistema organizado y fiable que creemos ver o sigue estando dominado por el desorden primordial?

“La ciencia avanza sin cesar y cambia la forma de ver y de relatar el mundo”, afirma Tonelli. “Cada vez que esto ocurre todo cambia. No solo a causa de los instrumentos y las tecnologías que van surgiendo, sino sobre todo porque, al cambiar los paradigmas, todas nuestras relaciones se modifican. Cuando se observa el mundo con ojos distintos, cambia nuestra cultura, arte y filosofía. Conocer estos cambios y anticiparse a ellos significa tener las herramientas para construir una comunidad de seres humanos mejores”.

Guido Tonelli es físico del CERN y profesor de Física en la Universidad de Pisa. Ganador del Premio Breakthrough en Física Fundamental y el Enrico Fermi de la Sociedad Italiana de Física, fue uno de los responsables del descubrimiento del bosón de Higgs.

En 2012, después de una búsqueda de 50 años de una partícula descrita solo desde la teoría, se descubrió experimentalmente el bosón de Higgs en el CERN y se midieron todas sus características, incluida la masa. Esto reabrió de inmediato el debate sobre su posible papel en la fase inflacionaria, origen del universo. Se ha dicho que el bosón de Higgs es la partícula de Dios, pero en realidad es la partícula que permite conocer el origen de la masa de las partículas elementales.

Instalaciones del CERN en Suiza, donde el físico Guido Tonelly participó en el equipo científico que descubrió el bosón de Higgs. | FOTO: DVisions
Instalaciones del CERN en Suiza, donde el físico Guido Tonelly participó en el equipo científico que descubrió el bosón de Higgs. | FOTO: DVisions

PREGUNTA.- Leyendo su libro, el origen del universo y el de los seres humanos es realmente fascinante. ¿Por qué entonces hay gente que sigue creyendo más en mitos que en el conocimiento científico? Usted piensa que la ciencia nos narra nuestros orígenes con una historia mucho más imaginativa y poderosa que cualquier relato mitológico.

RESPUESTA.- La ciencia moderna describe nuestros orígenes como una bella secuencia de increíbles transformaciones. Ningún mito puede competir con lo poderoso y fascinante de su narración. Pero esta maravillosa historia ha sido desconocida por la gente desde hace mucho tiempo, por la simple razón de que la ciencia usa un lenguaje que no es accesible para la mayoría. Yo he escrito Génesis teniendo como prioridad el uso en general de un lenguaje coloquial: intentando mostrar la belleza de las descripciones. Esto ha sido así para diluir la barrera de un lenguaje técnico y que todo el mundo disfrute de los asombrosos conceptos que han guiado a la ciencia moderna. Al final del libro los lectores pueden comprobar si su visión de la naturaleza ha cambiado y si va a tener un impacto en sus relaciones con otros seres humanos y consigo mismo.

“Ningún mito puede competir con la fascinante narración de la ciencia, pero la ciencia usa un lenguaje que no es accesible para la mayoría”

P.- ¿El lenguaje científico es el problema para llegar a todo el mundo? Si me permite decirle su libro no cumple esta premisa. Su lenguaje es accesible, bello e interesante al mezclar muchas claves culturales con el conocimiento científico.

R.- Le agradezco muchos sus agradables palabras. He escrito Génesis exactamente para cumplir con el propósito que usted describe. Para permitir que la gente que no tiene background en física, que no ha estado interesados es esta materia científica, pueda comprender los principios básicos que guían a la ciencia hoy día. Porque la visión de la materia y del universo que ha generado la ciencia puede tener un enorme impacto en nuestra sociedad. Pienso que todo el mundo debería conocer estos conocimientos ya que por una parte, la ciencia contiene bellos conceptos y por otra, nos prepara mejor para encarar los cambios del futuro.

P.- Qué supuso el descubrimiento del bosón de Higgs en lo micro y la ondas gravitacionales en lo macro. ¿Nos quedan más máquinas del tiempo por descubrir y por tanto saber más de nuestro origen?

Con el descubrimiento del bosón de Higgs pudimos saber y ver la luz de un momento de nuestra lejana historia. Pudimos hacer un salto hacia atrás de unos 13.800 millones de años y situarnos en los primeros instantes del recién nacido universo. Esto ocurrió en una pequeñísima fracción de segundos, pero a partir de ahí con una diminuta fluctuación cuántica del vacío provocó un enorme crecimiento del universo a gran velocidad.

La inflación cósmica generó la burbuja  primordial, un objeto infinitesimal, extremadamente caliente y denso, del tamaño de un balón de fútbol, que contenía ya toda la materia y la energía de nuestro universo, pero en forma de multitud de partículas elementales, todas sin masa, todas viajando a la velocidad de la luz, pero incapaces de cualquier orden o reunión en forma de una materia persistente.

“Con el descubrimiento del bosón de Higgs pudimos ver la luz de un momento de nuestra lejana historia”

Pero entonces de repente algo sucedió. Cuando la temperatura comenzó a caer, una miríada de bosones de Higgs, enfriándose también ellos mismos, dan lugar a la formación de un campo ocupando toda la estructura. Esto cambió la situación para siempre. Cada partícula que interactúa con el campo de Higgs adquiere una masa diferente. Las partículas elementales se van diferenciando las unas de las otras y esto permite que una pocas de ellas que llamamos quark ligeros y gluones se unan y formen los primeros protones, los ladrillos básicos de la materia persistente. Gracias a esto tenemos átomos y estrellas, polvo y galaxias, planetas y seres humanos.

Con el descubrimiento de las ondas gravitacionales, no solo hemos verificado una de las muchas predicciones de la relatividad de Einstein, que dice que el espacio tiempo es una estructura muy delgada pero también muy rígida pero capaz de deformaciones y armónicas oscilaciones como una red elástica que lo rodea todo. También hemos descubierto que nuestro universo está poblado de agujeros negros, pequeños cuerpos celestes cuya materia llega a ser increíblemente densa, que puede concentrar la masa de 30 soles dentro de un radio de unos pocos kilómetros.

“Precisamos una nueva alianza entre científicos, artistas y filósofos para crear un nuevo humanismo que permita un renacimiento que involucre a todo el mundo”

También sabemos que cuando chocan, su gran energía se expande durante 1.000 millones de años luz y nos da información de una terrible catástrofe que golpeó a alguna lejana galaxia. Las ondas gravitacionales son una nueva y poderosa herramienta de explorar el universo que pueden dar respuesta a algunas preguntas todavía sin resolver. Ellas abren la puerta para estudiar residuos de ondas gravitacionales de la fase inflacionaria del universo. El primer científico que detecte estas pequeñas perturbaciones del espacio tiempo tendrá la oportunidad de descubrir detalles cruciales de nuestros orígenes que todavía esconde muchos misterios.

El físico Guido Tonelli, miembro del equipo que descubrió el bosón de Higgs y autor del libro de divulgación 'Génesis'.. | FOTO: Adolfo Frediani.
El físico Guido Tonelli, miembro del equipo que descubrió el bosón de Higgs y autor del libro ‘Génesis’. | FOTO: Adolfo Frediani.

“La visión de la materia y del universo que ha generado la ciencia puede tener un enorme impacto en nuestra sociedad”

P.- Escribe sobre los grandes proyectos para nuevos aceleradores ¿Cree que se llevarán a cabo y, si es así, qué sorpresas nos pueden dar?

El Fcc (futuro colisionador circular) es un proyecto ambicioso que está ahora en discusión en Europa, ya que puede ser la llave para una nueva generación de infraestructuras científicas. Puede ser el sucesor del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) el mayor y poderoso acelerador en el mundo que actualmente está en funcionamiento en el CERN.

El Fcc será un gigantesco acelerador de 100 kilómetros capaz de producir colisiones de energía sin precedentes. Esto permitiría a los científicos explorar nuevos estados de la materia o nuevas interacciones que pueden arrojar luz sobre algunas cuestiones sin resolver en la física. Se podrá investigar áreas hasta ahora no investigadas, y como ha pasado anteriormente esto puede producir sorpresas. Esperamos que pronto o tarde el Modelo Estándar de las interacciones fundamentales, una teoría exitosa que describe la materia, pueda todavía redimensionarse en favor de una nueva teoría que hemos llamado genéricamente de Nueva Física. La esperanza es que nos permitan nuevas medidas y que el Fcc nos posibilite con sus resultados generar una nueva arquitectura que explique mejor el mundo.

Aún no se entiende la dinámica exacta de la inflación, ni es posible unificar de manera coherente las fuerzas fundamentales, incluida la gravedad. Los mecanismos que llevaron a la desaparición de la antimateria nos resultan totalmente desconocidos, por no mencionar los fenómenos que podrían explicar la materia y energía oscuras.

“Para describir el Universo usamos la palabra griega Cosmos que es sinónimo de un sistema en orden. Pero nada más equivocado”

P.- Dice que partimos del prejuicio del orden. ¿Es más fácil entender el universo mediante el caos cósmico?

R.- Hoy en esta esquina del universo en el que vivimos todo esta muy ordenado y en calma. La última mayor catástrofe que involucró a nuestro planeta es de hace 65 millones de años. Nosotros habitamos la Tierra solo hace unos poco millones de años, sin embargo, hemos desarrollado el prejuicio de que la situación que nosotros vivimos es la característica de todo el universo, por eso utilizamos la palabra griega Cosmos que es sinónimo  de un sistema en orden. Pero nada más equivocado. De la observación de  galaxias lejanas hemos coleccionado una gran evidencia de que los eventos catastróficos suceden constantemente. Estrellas que orbitan planetas son engullidas y destruidas por un agujero negro, también explosiones de supernovas, colisiones con un agujero negro que devastan la esquina de una galaxia, estrellas de neutrones que emiten una gran energía a su alrededor. Debajo de la apariencia del orden cósmico el caos sigue trabajando. Pero la escala a la que suceden estos fenómenos es más larga que la escala a la que ha vivido el ser humano. Por eso esta ilusión de orden.

P.- ¿Qué es lo que preocupa más ahora a los físicos: los agujeros negros, la energía y la materia oscura, los neutrinos…?

R.- Hay muchas cuestiones abiertas en la física moderna. Yo añadiría a su lista el mecanismo exacto de la inflación, la asimetría entre materia y antimateria, la gran unificación de las fuerzas o la descripción cuántica de la gravedad entre otras. Sin embargo, encuentro desconcertante no tener una explicación de la energía oscura y la materia oscura. Este lado oscuro ocupa más del 95% del total de la masa del universo y pienso que ya es tiempo de realizar algún progreso para comprender estos dos misterios.

P.- Escribe que la ciencia avanza sin cesar y cambia la forma de ver y de relatar el mundo. ¿Qué puede suceder como avance para que todo vuelva a cambiar, tal vez, nuestro relato del origen?

R.- Mencionaré tres posibles avances: En primer lugar, el descubrimiento de que pueda haber dimensiones ocultas en nuestro universo, es decir que vivimos en un mundo de seis 0 10 dimensiones espaciales. En segundo lugar, la posible evidencia de formas de vida en otros planetas o exoplanetas, es decir en planetas orbitando alrededor de estrellas diferentes a nuestro Sol. Y en tercer lugar, encontrar la posible prueba de la teoría del multiverso, por lo que, nuestro universo sería un miembro de una enorme familia de universos diferentes. Cada una de estas posibilidades y nuevos descubrimientos cambiarían profundamente nuestra visión de la materia y del universo.

P.- ¿La religión sigue distorsionando el conocimiento generado por la ciencia? Usted ha elegido el título de Génesis que nos lleva a la religión ¿porqué ésta elección?

R.- Ahora la religión es más respetuosa con la ciencia que antes, por ejemplo en tiempo de Giordano Bruno o Galileo Galilei. Actualmente no hay riesgo de que distorsione los resultados de la ciencia. Titulo mi libro Génesis cuando yo comprendo que la mayor transformación que formó nuestro universo tiene que ver con el siete, como los siete días de la narración de la bíblica. La analogía me permitía usar una estructura bien conocida por todos los lectores. El único truco es que “los siete días” no es de 24 horas; en mi libro van desde los 10-35s (millonésima de segundos) a 13.800 mil millones de años.

“La especialización ha producido efectos positivos, ha enfrentado a cada especialización con sus límites, pero esto también tiene sus inconvenientes”

Representación del experimento para la búsqueda del bosón de Higgs. | FOTO: Sakkmersterke
Representación del experimento para la búsqueda del bosón de Higgs. | FOTO: Sakkmersterke

P.- El arte, la ciencia, la filosofía son disciplinas fundamentales para usted, ¿por qué cree que seguimos parcelando el conocimiento?

R.- La división entre disciplinas humanísticas y científicas es bastante reciente. Data del siglo pasado y es consecuencia del pragmatismo característico de la cultura anglosajona. La especialización ha producido efectos positivos, ha enfrentado a cada especialización con sus límites, pero esto también tiene sus inconvenientes. La separación entre las culturas limita las posibilidades de corregir problemas complejos e incluso peligrosos.

La humanidad se tiene que enfrentar a nuevos retos. El frágil equilibrio que sostiene la vida en la Tierra puede estar en riesgo, la enorme desigualdad en el acceso al agua, la comida, la salud pude llevar a grandes conflictos pronto. Una disciplina sola no puede solucionar estos problemas. La única posibilidad es crear una nueva alianza conjuntamente entre científicos, artistas, filósofos para crear un nuevo humanismo que permita un nuevo renacimiento que involucre a todo el mundo. Esto puede ser un sueño, pero vivir sin soñar no tiene sentido.

“El frágil equilibrio que sostiene la vida en la Tierra puede estar en riesgo. La enorme desigualdad en el acceso al agua, la comida o la salud pude llevar a grandes conflictos pronto”

P.- ¿Qué separa o que une actualmente el mundo de las partículas y el de las galaxias? ¿Queda mucho por unificar o no?

R.- La respuesta es sí, queda mucho. Lo que entra en juego es la gravedad cuántica, que es necesaria en la mecánica cuántica para describir la fuerza gravitacional. La nueva teoría, cuando esté desarrollada, permitirá la unificación del mundo de las distancias infinitesimales pobladas por las partículas elementales y regidas por la mecánica cuántica y el mundo de las distancias cósmicas, pobladas por las galaxias y gobernadas por la gravedad.

En estos momentos hay distintas teorías compitiendo para conseguir este ambicioso fin, pero ninguna está refutada por resultados científicos. Estamos todavía en el nivel de elegantes conjeturas cuyos nombres son muy sugerentes: supercuerdas, la teoría M, la gravedad cuántica de bucles o de lazos, o también gravedad cuántica de recurrencias. El futuro nos dirá si alguna de estas teorías es correcta o surgirán otras para explicar la unificación de la gravedad y la mecánica cuántica.

“El agua en el universo es mucho más abundante de lo que inicialmente se pensaba”

P.- El agua ha sido fundamental para la aparición del ser humano. ¿Piensa que puede haber en otros planetas agua y por tanto vida?

R.- El agua en el universo es mucho más abundante de lo que inicialmente se pensaba. El agua ya estaba presente en el polvo de la nube proto-planetaria de nuestro sistema solar y sus moléculas se mezclaron con las que formaron las rocas del manto terrestre, hace más de 5.000 millones de años. Los cometas tienen enormes bloques de hielo y hay agua en las regiones polares de Marte.

Europa, un satélite de Júpiter, está recubierto de un inmenso océano helado. En Encélado, un pequeño satélite de Saturno, posiblemente hay agua líquida. No tenemos evidencias de agua en exoplanetas, pero esto se puede deber a que nuestros instrumentos no son todavía muy sensibles. Nuevos instrumentos están siendo desarrollados y espero que estos nos proporcionaran pronto señales inequívocas de la presencia de agua en la atmósfera de algunos planetas rocosos. Conseguir señales de vida va a ser mucho más difícil.



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