Divulgación ¿Puede confundirse una Teoría con la Realidad?

[Zephyros]

Abro este hilo a raíz de una discusión con uno de los más laureados participantes del foro. El caso es que yo opino que una teoría es un modelo de la realidad, un modelo formal que explica lo que podemos observar e incluso prevé soluciones a los supuestos o posibles situaciones que se puedan dar.

En el momento en el que una teoría no explica algo debe ser sustituida por otra que contemple lo que la anterior y lo nuevo. Hasta aquí supongo que todos de acuerdo.

Ahora, cuando tenemos una ecuación en nuestras manos y se trata por ejemplo de una ecuación o conjunto de ecuaciones importante que explica un gran número de fenómenos hay quien dice que esa es la realidad. Para mi sin embargo no deja de ser "papel", no deja de ser una imagen para que podamos entender en cierta medida lo que sucede en la Naturaleza.

Un día leí (creo que fue en Hiperespacio de Michio Kaku) que nuestras teorías y ecuaciones son como las notas en un pentagrama. Estoy totalmente de acuerdo con ese comentario, desde luego no son la Música que describen. La música es otra cosa, no lo que escribimos en la partitura. Pues lo mismo pienso de nuestras incompletas y humanas teorías y sus ecuaciones, son el modo de entender el Universo que nos contiene y lo hacemos ayudados de esa gran herramienta/lenguaje que supone el aparato matemático.

¿podemos asegurar, por ejemplo, que el espacio se curva en presencia de masa porque sabemos que geométricamente el comportamiento gravitatorio de una partícula es como si el espacio estuviera curvado?, ¿no estamos creando una especie de tejido de forma artificial para explicar un fenómeno que no tiene porqué ser un problema topológico?

Espero que se entienda la cuestión, no es mi intención cuestionar la RG, pero alguien dijo que esa era la Realidad y en todo caso poco le importaba la Realidad siempre que supiera cómo funciona. Yo antes también pensaba así, hasta que me dí cuenta que lo importante no es el cómo sino el porqué.

Gracias!

[Entro]

Re: ¿Puede confundirse una Teoría con la Realidad?

Dado que esto es una cuestión filosófica voy a exponer mi postura, mi opinión personal estrictamente.

¿Qué es la realidad?

Pues yo no lo tengo muy claro.

En un primer pensamiento la realidad es aquello que percibo. Pero está claro que yo no puedo percibir todo aquello que me rodea y que además mi forma de percepción está condicionada por mis aparatos sensoriales.

Si la realidad es aquello que percibo, ¿los ultrasonidos serían reales para mí? Y así se podría extender a electrones, quarks, fotones, etc.

En un segundo pensamiento la realidad es aquello que puedo manipular (entendiendo manipulación por actuar sobre ello o por experimentación, es un poco indistinto) a través de mis sentidos o de aparatos que he diseñado para ello.

Esta segunda opción es la que más me satisface, como he comentado alguna vez vivimos en la escala aburrida del universo. Medimos alrededor de un metro, nuestras velocidades son pequeñas y las energías que ponemos en juego son grandes comparada con la escala dada por la constante de Planck. Eso hace que vivamos rodeados por una “realidad” clásica (en términos físicos) y no relativista. Pero afortunadamente la evolución nos ha dotado de inteligencia y eso hace que podamos extender nuestra capacidad de observar y percibir.

¿Qué es entender?

Aquí me gustaría discutir sobre qué significa entender una teoría física.

Entender se puede asimilar a la capacidad para expresar y explicar una teoría basado en experiencias que sean asimilables por un interlocutor. Esto es problemático porque evidentemente no tenemos experiencias disponibles para explicar hechos cuánticos y relativistas. Por eso Feynman dijo “Nadie entiende la mecánica cuántica”.

Pero qué significa ese entender, evidentemente no es que no entendamos el formalismo o no entendamos la matemática y la teoría en un plano formal. Lo que no podemos es hacernos una imagen basada en experiencias previas, simplemente porque no las tenemos ni podemos acceder a ellas.

Respecto a la Relatividad (tanto especial como general) las cosas son ciertamente diferentes, principalmente por dos motivos:

1.- La relatividad especial es un juego de velocidades y nosotros tenemos conciencia de qué es ir más o menos rápido. Y podemos, usando nuestra inteligencia, extrapolar las ideas a una velocidad constante para todos y máxima.

2.- La relatividad general propone una interpretación geométrica del espaciotiempo. El espaciotiempo es una entidad dinámica con entidad propia que es capaz de interactuar con el resto de campos modificando su geometría. Todo el mundo entiende el ejemplo de la cama elástica o la sábana.
¿De qué nos dota una teoría?

Una teoría nos dota, según mi punto de vista, de varias cosas:

Una serie de objetos básicos (campos, partículas, ondas, etc) que son los ladrillos que constituyen los objetos de interés de la teoría.
Una serie de relaciones permitidas entre estos objetos básicos que son lo que denominamos interacciones.

Luego extraemos ecuaciones de movimiento, y extraemos cantidades observables y predicciones de los modelos teóricos.

Pero también nos propone una imagen de la realidad.

La relatividad general nos dice que el espaciotiempo es algo real, tangible, y que interactúa con otros campos físicos.
La cuántica de campos nos dice que las interacciones se dan por intercambios de partículas mensajeras.

Esto sólo por poner dos ejemplos.

¿Qué es la realidad bajo el punto de vista de una teoría?

Vuelvo a insistir que estoy expresando mi punto de vista.

Si tenemos la imagen de la relatividad general, tenemos que asumir que el espaciotiempo tiene entidad propia. Igual que hablamos de campos electromagnéticos y les damos entidad física e incluso representamos ondas electromagnéticas como campos electricos y magnéticos oscilando.

¿Me puedo creer esta imagen? Pues cada uno es libre de tener la imagen mental que quiera. Pero bajo mi punto de vista si RG me dice: el espaciotiempo oscila, busca ondas gravitacionales y las encuentro entonces me tengo que creer la imagen que me proporciona.

Pero no todo se basa en las ondas gravitacionales, también nos dice que hay efectos lente (observadisimos), nos dice que los relojes atrasan o adelantan, que los atomos emiten de manera diferente, y un largo etc. Si voy y mido todo eso, y hasta la fecha no he encontrado ninguna falla en su planteamiento, me creo la imagen que me propone. El día que no acierte, pues tendremos que buscar algo mejor.

¿Eso quiere decir que no hay que buscar nada mejor? No, eso no es lo que significa y basta mirar las revistas especializadas para darse cuenta de que hay mucha gente buscando modificaciones y extensiones de tal teoría.

Los por qué y los cómo:

Esto es interesante, y vuelvo a decir que es mi punto de vista. Las teorías deben explicarnos por qués y cómos. ¿Pero todos?

Pues según lo veo yo hay dos clases de por qué:

el por qué utilitario: Por ejemplo: ¿Por qué las cargas opuestas se atraen?

Este por qué tiene que ir acompañado por un cómo. Las teorías me tienen que decir por qué y cómo se atraen.

el por qué primario: Por ejemplo: ¿Por qué la velocidad de la luz en el vacío es igual para todo observador inercial?

Este por qué no se puede responder dentro de la teoría de la relatividad especial. ¿Por qué? Porque es el postulado o principo inicial de la teoría. A partir de ahí construimos toda la teoría. Y es evidente que los principios no se pueden explicar porque entonces tendríamos que recurrir a otros principios y entraríamos en un juego de muñeca rusa que no tiene final.

Esos por qué primarios se resumen todos, bajo mi punto de vista, en la siguiente pregunta:

¿Por qué el universo es cómo es?

Para mí esa pregunta está fuera de la física, la física ha de explicar el universo pero no sé cuan de bueno es esforzarse por explicar los principios fundamentales.

La constancia de c, la dualidad onda-partícula, etc, son conceptos primarios que no se pueden reducir a otros. Lo máximo que podemos hacer es comprobarlos y ver si son universales o no lo son. El que c sea constante para todo observador y que no se haya encontrado falla en ello indica que hemos sido capaces de detectar una característica esencial (realidad) de nuestro universo.

Y para finalizar, cada uno es libre de formarse la imagen que quiera de la realidad o de las teorías. Si a alguien no le gusta el tema de un espaciotiempo dinámico con geometría variable, pues muy bien, pero si propone una imagen alternativa ha de ser consciente de que dicha imagen puede entrar en contradicción con lo ya comprobado experimentalmente.

A mi las cosas estas filosóficas me parecen muy interesantes, pero cuando se habla de física hay que ceñirse a la física y cuando se habla de filosofía pues dejarlo claro desde el inicio. Mezclar temas es peligroso y puede ser perjudicial para los que leen esto.