Vers el final de la ciència?

En un blog anterior, on vaig exposar el que és, i el que no és, una teoria científica, va sorgir el tema de les crítiques enceses, que han anat apareixent des de fa ja uns vint anys, sobre l’evolució actual de la ciència, i més precisament de la física; en particular, de la física d’altes energies i encara especificant més, pel que fa a les teories de cordes i branes i les relacionades teories de multiversos. Només cal anar als llibres de Peter Woit (Not Even Wrong: The Failure of String Theory and the Search for Unity in Physical Law, Basic Books; Reprint Edition, 4 set. 2007), al de John Horgan (The End Of Science: Facing The Limits Of Knowledge In The Twilight Of The Scientific Age, Basic Books; New Edition, 14 abril 2015), o al blog d’aquest darrer https://blogs.scientificamerican.com/cross-check/why-string-theory-is-still-not-even-wrong/, per tal de fer-se’n una idea acurada. També s’hi pot afegir el llibre, de cert impacte, The Trouble With Physics, de Lee Smolin, on es clama de manera especialment demolidora contra les teories de cordes. Convé recordar, anant més enrere, que en el seu impressionant best-seller del 1988, Una breu història del temps, Stephen Hawking havia qualificat les teories de cordes com les millors candidates per arribar a una solució dels enigmes del cosmos. Des de llavors, aquestes teories han continuat apareixent en llibres molt llegits, com ara Parallel Worlds de Michio Kaku, Warped Passages de Lisa Randall, i els best-sellers The Elegant Universe i The Fabric of the Cosmos de Brian Greene (que va donar lloc, a més, a una sèrie de televisió sobre la mateixa teoria de cordes). És ben cert que els teòrics d’aquesta disciplina dominen la física teòrica d’altes energies, en termes de publicacions, subvencions i posicions de professors universitaris i això no agrada a molts, per diverses raons. Aquest, en si, ja és un bon problema, més o menys important, segons com es miri, sobre el que malauradament no tinc temps per esplaiar-me.

“...ni tan sols és fals”

He de començar explicant que l’expressió “not even wrong” (ni tan sols errònia), tan emprada en les esmentades crítiques, és deguda al gran físic Wolfgang Pauli, que solia dir "Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch!" (Això no solament no és correcte, és que ni tan sols és fals!), quan jutjava una argumentació que no venia al cas, per incoherent i no recolzada en cap argument racional, en una discussió científica. En altres paraules, un pot tractar d’adreçar un punt honestament i equivocar-se (el resultat seria erroni, simplement) o pot divagar absolutament, amb arguments que poc o res tenen a veure amb el punt en qüestió, i això cauria dins d’aquesta nova categoria. Pauli ho aplicava a treballs de recerca poc clars, mal escrits i que no aportaven res al problema a resoldre. Els crítics esmentats més amunt ho apliquen a les teories de cordes i a les dels multiversos, que són considerades (amb raó) com a no falsables, això és, que no tan sols els manca la més mínima evidència experimental o observacional, sinó que a més, quan alguna evidència negativa sorgeix, se les arreglen per "canviar de cara" i continuar apareixent com una teoria vàlida, capaç d’explicar els resultats negatius, com si tal cosa. Són com una hidra de set caps, que encara que en tallis un, n'hi queden sis per continuar donant guerra. I resulta, diuen les crítiques, que no en té set sinó la bogeria de 10^500 o potser fins i tot 10^1000 caps.

D’una entrevista de John Horgan a Peter Woit

Llegim-ho directament, en fragments d’una entrevista de John Horgan a Peter Woit, del 27 d’abril de 2017.

Horgan: Encara creieu que la teoria de les cordes "ni tan sols és falsa"?

Woit: Sí. El meu llibre sobre el tema va ser escrit el 2003-04 i crec que el seu punt de vista sobre la teoria de cordes ha estat vindicat pel que ha passat des de llavors. Els resultats experimentals del LHC (Large Hadron Collider) no mostren proves de les dimensions extres o de la supersimetria que els teòrics de cordes havien argumentat com a “prediccions” de la teoria de cordes. Els problemes interns de la teoria són encara més greus després d’una altra dècada d’investigacions. Aquests inclouen la complexitat, la lletjor i la manca de poder explicatiu dels models dissenyats per connectar la teoria de cordes amb fenòmens coneguts.

Horgan: Les teories de multiversos són també “ni tan sols falses”?

Woit: Sí, però aquest no és el seu problema principal. Moltes idees que comencen com “ni tan sols falses”, en el sentit de no haver-hi cap manera de provar-les, encara poden arribar a ser fructíferes; per exemple, obrint vies d'investigació que conduiran a alguna cosa convencionalment verificable. El problema de les teories de multiversos i de la teoria de cordes és que quan s’afirma que uns valors surten com a conseqüència “del multivers”, això no és sinó una excusa per al fracàs, per a la manca d’altres arguments explicatius. En lloc d’obrir el progrés científic en una nova direcció, aquestes teories estan dissenyades per tancar el progrés científic justificant un programa de recerca fallit.

Horgan: És possible que tot l’impuls de la unificació de la física estigui equivocat?

Woit: En principi, és possible que el tipus d’unificació present en la nostra millor teoria actual sigui tot allò que es pot fer, que resulti difícil o impossible fer-ho millor. Però la lliçó de la història no és renunciar i tirar pel dret, sinó que els problemes aparentment durs d'aquest tipus solen trobar, al final, solucions. Aprofundint en els problemes tècnics, no veig res intrínsecament intractable, sinó un conjunt de problemes desconcertants amb molta estructura, on sembla que ens falten una o dues bones idees sobre com les coses haurien d’ajustar-se.

Horgan: Ets optimista o pessimista sobre el futur de la ciència?

Woit: La “ciència” em sembla una activitat molt heterogènia, amb algunes parts saludables i altres en decadència, de vegades víctima del seu propi èxit, d’una manera que he identificat a The End of Science. Soc bastant ignorant sobre la majoria dels subcamps de la ciència. Dels dos que conec millor, un (la física fonamental) té problemes, mentre que l'altre (les matemàtiques pures) està fent-ho tan bé com sempre.

Aquí acaba aquest extracte de l’entrevista.

El contrapunt de Sean Carroll

Com a contrapunt, no puc deixar de dir que, tal com clama Sean Carroll en la seva crítica (també molt dura) al llibre de Smolin, hi ha resultats crucials en la teoria de cordes, com ara el fet fonamental que la dispersió gravitatòria quàntica sigui finita, o els teoremes de dualitat entre les teories de camps conformes i la gravetat quàntica, deguts a Juan Maldacena i altres, que són considerats molt importants i útils. Per als quals, tot s’ha de dir, no s'han trobat encara proves rigoroses. Però hi ha demostracions, i demostracions, com bé diu Carroll. De fet, ja en les teories quàntiques de camps gairebé no s’han obtingut resultats que hagin estat provats de manera matemàticament rigorosa. Amb Rolf Tarrach, jo mateix vaig treballar en aquest tema, ja fa un temps, intentant demostrar que la teoria lambda-phi-4 era una teoria de camps ben definida. Els físics sovint prenem l'actitud que els arguments raonablement sòlids són suficients per permetre'ns seguir endavant, fins i tot si no es pot trobar una prova que faria feliç un matemàtic. Tant la finitud de la dispersió en gravetat quàntica com els teoremes de dualitat de Maldacena estan recolzats en proves molt convincents, fins al punt que ha esdevingut extremadament difícil veure com podrien deixar de ser veritables. Hi hauríem d’afegir aquí també el càlcul microscòpic de l’entropia dels forats negres i altres propietats termodinàmiques d’aquests, així com diverses connexions insospitades, molt rellevants, que s’han trobat. En el blog The Reference Frame https://motls.blogspot.com/2006/06/top-twelve-results-of-string-theory.html es recullen fins a dotze resultats que són considerats de gran importància pels defensors de la teoria de cordes.

Pel to de les crítiques, d'una banda i l'altra, podem veure que aquesta discussió és problemàtica. Per començar, tal com sovint passa en qüestions polítiques de rabiosa actualitat, resulta massa fàcil caure en una polarització extrema, que ens obliga a definir-nos totalment: o a favor, o en contra, o blanc o negre, no hi ha cap altra elecció possible. Això no hauria pas de ser així, en aquest cas (i m’atreviria a dir que tampoc en la política).

Per això crec que són del tot necessàries algunes reflexions.

Tres reflexions finals

1a. És indubtable que penetrar més i més en els nivells inferiors dels constituents de la matèria, i per poder-ho fer, seguir augmentant de tres en tres, com fins ara,  els ordres de magnitud de les energies dels acceleradors de partícules, com quan es va passar dels Kev, als Mev, als Gev, als Tev, etc., tot això té els dies comptats, no diguem ja arribar al nivell de les teories de gran unificació o al de les teories de cordes (per no parlar del nivell de Planck); tret que no aparegui alguna idea veritablement genial, com ara una que permetés fer-ne alguna mena de simulació amb garanties, o qualsevol altra que se m’escapa del tot.

2a. Les teories de cordes ho tenen molt negre, quan es miren al mirall de la teoria de la relativitat general o al de la física quàntica, aquestes amb formulacions precioses, encisadores, i amb un piló de resultats de laboratori, diversos, predits d’antuvi i de precisions extraordinàries, de moltíssimes xifres decimals. Els dotze importants resultats de les teories de cordes, abans esmentats, empal·lideixen com a fantasmes al seu costat: si, hi són, i són de llarg abast i generalitat, però en un món alternatiu, de dimensions extres, que ningú no ha estat encara capaç de demostrar que sigui real, que correspongui a l’univers en què vivim.

3a. Ja fa temps que la física (i en particular la fonamental) va deixar de tenir el glamur extraordinari del qual va gaudir fins ben entrat el darrer terç del segle XX. Els àtoms i les partícules elementals han estat substituïdes per l’estudi del genoma, fins que s’ha demostrat aquí també que, com ja va succeir en el cas dels àtoms, resulta que el coneixement dels constituents biològics més elementals, de les seves propietats, no és en cap cas suficient per establir adequadament les diferències entre unes espècies i altres. Els físics hem anat abandonant (pot ser millor dit, relativitzant la importància de) el reduccionisme des de ja fa diverses dècades: el coneixement, per molt acurat que sigui, dels nivells inferiors no és immediatament traslladable als nivells de més amunt. I ara estem estudiant com a bojos la complexitat, les teories emergents, l'autoorganització, l’ordre que surt del caos, i els metamaterials i les astropartícules i la informació quàntica. I els grans déus de les teories de cordes, de la més sublim teoria del tot (TOE), han caigut ja dels seus pedestals. No cal que ara, a sobre, ens dediquem a trepitjar-los, a rebaixar el valor de les bellíssimes simetries que aquests han anat descobrint, de les relacions totalment insospitades entre els nusos i les teories gauge, entre les lleis de la gravetat i les de la termodinàmica, i del paper cabdal dels enigmàtics forats negres en la història i evolució de l’univers (entre moltes d’altres).

La física està més viva que mai, avança en nombroses direccions i territoris, i els problemes de la física teòrica els resoldrem (els resoldran), d’això no en tic cap dubte, si som primer capaços de trobar la solució del més important de tots (i que no té gaire a veure amb la física): el de la supervivència de la Humanitat.