La materia: un conocimiento en vías de formación

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(Por Javier Monserrat) La imagen del mundo real producida por la ciencia comienza por la idea de la materia. Es un hecho fenoménico que, por nuestros sentidos, tenemos acceso a la experiencia de un mundo constituido por objetos físicos (nuestro mismo cuerpo es un cuerpo físico) que están hechos de “algo”. El término “materia” designa ese “algo” que constituye en profundidad la ontología real de las cosas. Cuando la ciencia nombra la “materia” no designa un conocimiento cerrado (como si se conociera ya qué es la materia), sino el término de un proceso de conocimiento todavía por recorrer: algo que debe ser conocido, alcanzando una representación correcta de su ontología (de su modo de ser real y existente). Por el método propio de la ciencia se han ido conociendo muchas cosas de la materia: pero hoy en día se está todavía lejos de conocer su naturaleza última. A su vez, el conocimiento científico del universo como sistema depende de los conocimientos previos sobre la materia, ya que las teorías cosmológicas se construyen a partir de la física de la materia.

PREÁMBULO: FÍSICA DE CAMPOS Y FÍSICA DE PARTÍCULAS

La idea científica de la materia es determinante a la hora de entender cuál es hoy la imagen del hombre y, sobre todo, la imagen del psiquismo humano, de su conciencia o de su “mente”. Esto es esencial para hablar del hombre con “humanismo” y con “espiritualidad”. Como vamos a ver, la idea de la materia, en el marco de la mecánica clásica (Newton), acabó derivando a lo que se ha conocido, y se conoce, como “reduccionismo”. Este lleva consigo implicaciones importantes en relación a la respuesta filosófica a las últimas cuestiones sobre lo metafísico. Sin embargo, a través de la mecánica cuántica, y de la necesidad de hallar una explicación científica convincente de los seres vivos y del hombre, se ha llegado hoy a una idea holística de la materia y del universo que suponen en la actualidad un enfoque favorable para entender el universo de una forma teísta. Para argumentar sobre las repercusiones filosóficas y metafísicas de la ciencia es necesario saber entender el proceso y la lógica representativa que llevan tanto al reduccionismo-clásico como al holismo-cuántico moderno de la ciencia. A continuación, recapitulamos la historia de los hitos más sobresalientes de este proceso de elaboración de una idea científica de la materia.

El conocimiento del mundo físico a principios del XIX constataba la existencia de dos tipos distintos de “realidad física”: la materia y la radiación. La materia eran los cuerpos de la física de Newton que ocupaban un lugar definido y puntual en el espacio-tiempo; estaban constituidos por masa hecha de una “materia” que les confería un “peso” dependiente de la naturaleza última de ciertos “átomos”, cuyo conocimiento venía ya de los griegos (y que tenían por sí mismos un cierto “peso atómico”). La radiación no era, en cambio, un fenómeno puntual sino de “campo”. La radiación se extendía en “campos” espacio-temporales donde producía efectos vibratorio-ondulatorios. Se conocían tres tipos de radiación: calor, electromagnetismo y luz (la teoría corpuscular de la luz en Newton había sido ya superada por la ondulatoria de Thomas Young en 1812).

A la idea de que no se trataba de cosas distintas sino de la manifestación dual de la misma materia unitaria no se llegó hasta los incipientes quanta de energía en Plank (1903), la idea corpuscular-ondulatoria de la luz en Einstein (1905), su extensión al electrón por De Broglie (1923) y el nacimiento de la mecánica cuántica.

Desde los años veinte sabemos, por tanto, que no sólo hay una física de partículas, sino también una física de los campos. Ambas describen aspectos de una misma realidad física unitaria corpuscular (átomos) / ondulatoria (campos). Sin embargo, algo ha pasado a lo largo de la historia de la física en el siglo XX cuando ésta, en ciertas circunstancias, ha quedado “reducida” a una física de cuerpos y partículas. De hecho, la física aplicada a la explicación del psiquismo ha sido “reduccionista” y sólo a fines del siglo XX se ha intuido que la física de los campos (que ya era antigua y se conocía desde la física de la radiación del XIX) debía también jugar un papel esencial para explicar el “soporte físico” del psiquismo. 

MECÁNICA CLÁSICA: UN MUNDO DIFERENCIADO

La física de Newton. Es la física del mundo de objetos macroscópicos que constituyen diferenciada y puntualmente el espacio-tiempo. Observamos piedras, planetas, cuerpos celestes, plantas, animales, hombres, moléculas, átomos, partículas… Son entidades reales “diferenciadas” porque son cuerpos independientes que ejercen entre sí una gran variedad de interacciones. La física de Newton describió ese mundo por el análisis matemático y definió un complejo sistema de variables para estudiarlo (masa, peso, fuerza, espacio, tiempo, velocidad, aceleración, dirección, trabajo, etc.), así como los métodos cuantitativos para medirlas y las funciones matemáticas que las relacionaban (por ejemplo, la fórmula de la gravitación universal o las fórmulas de la física del movimiento). Pero, ¿qué son estos cuerpos y sus interacciones en el mundo newtoniano? ¿De dónde han surgido en el curso de la evolución?

Génesis evolutiva del mundo clásico. Hoy en día sabemos que el universo comenzó siendo pura radiación; esto es así, tanto para la teoría del big bang como para las hipótesis especulativas que propone la teoría de supercuerdas. A medida que el campo de radiación fue enfriándose fueron naciendo las partículas que constituirían la “materia” de los cuerpos. La física actual sabe que surgieron corpúsculos de muchos tipos. Esencial para nosotros es la distinción entre partículas bosónicas (de Bose-Einstein) y fermiónicas (de Enrico Fermi). A las bosónicas nos referiremos después. Ahora nos ocupamos de las llamadas “fermiónicas” porque de ellas está constituido preferentemente el mundo de la mecánica clásica. Los fermiones (protón y electrón lo son) tienen propiedades derivadas de su tipo de vibración (o función de onda). Un rasgo esencial es que tienden a mantenerse diferenciadas, sin fusionarse entre sí o con otras partículas formando un campo vibratorio común, indiferenciado y unitario. En un átomo, por ejemplo, los electrones vibran en determinados orbitales (cada uno en su espacio-tiempo) sin fusionarse y manteniendo la independencia; aunque el electrón en su orbital no sea un corpúsculo sino una vibración, ésta se mantiene diferenciada en su orbital, sin fusionarse con otros electrones que vibrarán en otros orbitales diferenciados. Gracias a la persistencia de estas partículas en permanecer independientes existen átomos, moléculas o cuerpos en general compactos, diferenciados y con propiedades diferenciales. Este es el mundo de los objetos de la mecánica clásica: nos hace posibles como seres vivos independientes que construimos nuestra historia en medio de un mundo de objetos también diferenciados. Si no hubiera el tipo de materia “fermiónica” no existiría el universo de objetos físicos independientes que conocemos y que ha hecho posible la vida. 

Interacción causal clásica. Las interacciones entre partículas fermiónicas y entre los cuerpos clásicos explican nuestra experiencia macroscópica. Por acción de las cuatro grandes fuerzas de la naturaleza conocidas (gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil) las partículas se atraen o se repelen de forma precisa, pegándose unas a otras para formar sistemas complejos como son los átomos, moléculas, minerales, seres vivos o cuerpos en general. Dos bolas de billar chocando o las fuerzas gravitatorias celestes del universo newtoniano, son ejemplos de interacciones causa-efecto clásicas. Los electrones –constituyentes esenciales de la materia– interactúan por fuerzas electromagnéticas; los átomos se pegan y despegan por medio de enlaces covalentes o iónicos. Pero en el mundo clásico las interacciones causa-efecto se producen en la frontera entre entidades que permanecen ellas mismas en su estado diferencial: la bola de billar, cada electrón o protón, cada cuerpo celeste, cada ser vivo. El efecto producido por causalidad clásica (las cuatro fuerzas) pega o despega, atrae o repele, desplaza, deforma, divide en partes, etc., pero siempre actuando sobre entidades diferenciadas e independientes en el espacio-tiempo que no se anulan como tales. Esta causalidad es determinista: puestas ciertas condiciones antecedentes de su estado físico el efecto se produce inexorablemente; por ejemplo, entre dos electrones se producirá un enlace covalente o se deshará; un campo magnético producirá tales efectos precisos; una fuerza aplicada continuamente a una masa producirá tal aceleración. El ámbito de la causalidad clásica aparece así como una trama de infinitas series o cadenas causa-efecto que producen en conjunto un efecto que puede ser ilustrado en la imagen de una “máquina”. Causalidad ciega y determinista.

Reduccionismo clásico. Todo físico sabe que la realidad física no sólo son partículas fermiónicas y cuerpos diferenciados. Todo comenzó con campos vibratorios que todavía siguen existiendo. La vibración produce corpúsculos, pero los corpúsculos, la materia, puede deshacerse en energía-vibración. Baste recordar que vivimos de la radiación solar o la importancia de la tecnológica electrónica de la comunicación basada en la física ondulatoria de campos. Sin embargo, existe una tendencia, que llamamos “reduccionismo”, a considerar que en el mundo real todo lo que sucede se produce como efecto de interacciones causales clásicas. Esta tendencia reduce las explicaciones campales a lo mínimo (sólo cuando es necesario para la tecnología) y trata de explicar los aspectos más relevantes del mundo macroscópico por medio de interacciones causales clásicas, incluyendo el mundo biológico. Para los físicos la llamada mecánica cuántica estudia los fenómenos microfísicos: a partir de ciertas dimensiones microfísicas todo es mecánica cuántica. El electrón y el protón forman parte de la mecánica cuántica. Sin embargo, hay una tendencia a explicar el mundo microfísico desde el modelo de la física macroscópica clásica. El átomo de Bohr, por ejemplo, se concibió desde el modelo del sistema solar. Hay un modo “clásico” de considerar las partículas y eventos microfísicos en que predomina la imagen clásica macroscópica de un mundo de entidades diferenciadas entre las que existe sólo una interacción causal clásica. Nos movemos entonces hacia un “reduccionismo” tendente a ver el mundo desde la imagen discontinua y determinista de la física clásica.

Neurología clásica reduccionista. Tal como después veremos, al hablar de la vida y del hombre, se basa en nuestros conocimientos sobre el mundo neuronal desde el punto de vista de que el cerebro es sólo un ámbito de causalidad clásica en el sentido reduccionista expuesto. La luz, las vibraciones mecánicas del aire, los campos gravitatorios de la Tierra, los sentidos, la retina, la cóclea, las neuronas, los axones, los estímulos nerviosos, son siempre una complejísima cadena de causas-efectos clásicos. Lo que sucede son, pues, interacciones causales en la frontera entre unas entidades y otras (electrones, macromoléculas, iones de calcio, bombas de potasio, neurotransmisores, fotones, fotopigmentos, etc.). En ocasiones la acción causal y sus efectos se producen en medio de enormes cantidades de eventos que interactúan caóticamente (vg. en el citoplasma de la célula). Pero en conjunto, con seguridad estadístico-probabilística, se producirán finalmente tales o cuales efectos deterministas. Los seres vivos son así cadenas de trasmisión de interacciones causa-efecto que salen de un punto y llegan a otro (vg. desde la retina a las activaciones neurales terminales del engrama de la imagen). En el mundo neuronal se trasmiten efectos, pero se tiende a olvidar y a investigar qué pasa con los campos.

MECÁNICA CUÁNTICA: UN MUNDO HOLÍSTICO DE CAMPOS

Conexión mecánica clásica y mecánica cuántica: holismo físico. El mundo de Newton, la mecánica clásica, nació mucho antes que la cuántica. Sin embargo, la perspectiva cuántica ha asumido la explicación del mundo clásico-macroscópico. Es lo que acabamos de exponer: en alguna manera (porque muchos problemas están todavía pendientes de resolución) la mecánica cuántica actual nos explica cómo las partículas fermiónicas quedan atrapadas estructuralmente en el orden de la materia y de los cuerpos, produciendo un mundo de determinaciones mecánicas y de regularidades estadístico-probabilísticas. La tendencia a explicar el mundo real aplicando sólo los recursos de la causalidad clásica newtoniana es el reduccionismo. Pero la mecánica cuántica ha asumido también que los fenómenos de radiación campal, conocidos desde el XIX, han constituido y siguen constituyendo un aspecto esencial de la explicación del universo actual.

Holismo en mecánica cuántica: la materia bosónica. Como decíamos, el universo se produjo probablemente desde una radiación germinal (en forma de cuerdas o supercuerdas, si esta teoría especulativa resultara correcta). El sustrato constituyente de la realidad física oscila entre la corpuscularidad y la ondulatoriedad en un campo físico. Cómo entender ese fondo fundamental de referencia (y la descripción de su ontología física) en el que se produce la génesis o disolución de las vibraciones o corpúsculos no ha estado ni está del todo claro en la ciencia física: vacío cuántico, campo de energía, éter, espacio-tiempo relativista, orden implicado, etc. En todo caso, el proceso de corpuscularización (o plegamiento de la energía en corpúsculos) iniciado en el big bang parece que no condujo sólo al nacimiento de partículas fermiónicas (que acabaron atrapadas en la materia macroscópica). También se produjo otro tipo de partículas llamadas bosónicas (por el descubrimiento del “condensado Bose-Einstein” en los años veinte). Los bosones pueden también quedar atrapados en la materia fermiónica, pero pueden poseer ámbitos físicos donde les es posible la existencia libre. Pero los bosones (vg. el fotón, la luz) tienen una función de onda que les facilita perder su individualidad (al contrario que los fermiones) formando con otras partículas semejantes estados de vibración unitaria indiferenciada que llena ciertos espacios acotados. La materia bosónica tiende a constituir, pues, estados holísticos o campos de vibración de materia indiferenciada. En el universo actual no sólo existe materia estable producida por fermiones, sino que existen también nichos o ámbitos físicos acotados donde se producen efectos holísticos dentro de un mundo clásico diferenciado de entidades aisladas de materia fermiónica.

Coherencia cuántica. Este importante concepto de la mecánica cuántica tiene estrecha relación con la equivalencia materia-energía, corpúsculo-onda, discontinuidad-continuidad, localidad-no-localidad. La conversión bidireccional entre cada uno de estos dos aspectos del sustrato que constituye el universo explica el nacimiento de los cuerpos desde el big bang (dirección energía a corpúsculo) y la conversión de la materia en campo físico o energía (dirección corpúsculo a campo). El estado de “coherencia cuántica” designa aquella situación física en que las partículas pierden su individualidad entrando en estados campales de vibración unitaria indiferenciada en espacio-tiempos definidos. Es lo que se descubrió ya en los condensados Bose-Einstein. Hoy en día hay incontables evidencias de estos estados en variados contextos físicos. Al parecer la propiedad de entrar en coherencia cuántica es propia de todos los corpúsculos (se sabe que en condiciones experimentales extremas los electrones entran también en coherencia cuántica), aunque los fermiones presentan mayor dificultad para ello, dadas las propiedades físicas y la función de onda de las partículas fermiónicas. El proceso en que un sistema pierde su coherencia cuántica y se reduce a partículas individuales es lo que se conoce como proceso de “de-coherencia cuántica”. De ahí que producir o mantener procesos de coherencia cuántica no sea fácil, aun con partículas bosónicas, ya que la interacción con el mundo macroscópico clásico interfiere e induce la de-coherencia que lleva continuamente a que estas partículas queden también atrapadas en la rigidez ordenada del mundo clásico.  

Acción a distancia y no-localidad: efectos EPR. El célebre experimento imaginario de Einstein, Poldolski y Rosen en 1935, estando ya Einstein en Princeton, permitió concebir imaginariamente que la idea de la materia en la mecánica cuántica permitía la existencia de un nuevo tipo de causalidad (que parecía inadmisible para la mecánica clásica): la causación no-local o acción-a-distancia. El cambio en una partícula podía causar un cambio correspondiente en otra partícula correlacionada con ella a millones de años luz, sin trasmisión de una acción causal a distancia, o sea, sin presencia local (causalidad no-local). Estos hechos, comprobados en 1982 por Aspect, y repetidamente comprobados desde entonces en una gran variedad de experimentos, han abierto una nueva perspectiva en el conocimiento de las interacciones entre la materia. Diversos ámbitos de materia en coherencia cuántica, por ejemplo, a distancia y sin contacto local, podrían entrar sin embargo en interacción formando parte de sistemas unitarios, extendidos en el espacio-tiempo de forma discontinua.  

Estados de superposición cuántica. Esta nueva propiedad conocida en la mecánica cuántica afecta a todo tipo de materia, fermiónica o bosónica; aunque esta última, por ser más libre y oscilante, tenga quizá una mayor facilidad ontológica a estar en estados de superposición. Superposición quiere decir que una misma partícula, o un estado cuántico, puede estar indeterminado, es decir, como flotando sin definición en relación a diferentes valores de una variable o propiedad de ese sistema: por ello se dice que un sistema en superposición está al mismo tiempo en muchos estados (porque son posibles) y en ninguno (porque no se ha comprometido con ninguno). Cuando, por ejemplo, una partícula en superposición se realiza “eligiendo” uno de sus estados posibles se produce el “colapso” de la función de onda de esa partícula. Así un electrón, por ejemplo, está en su orbital vibrando en estado de superposición, de tal manera que cuando se corpusculariza en una posición definida se ha producido el colapso de su función de onda. Un sistema en coherencia cuántica podría también estar en estado de superposición, produciéndose en ciertas circunstancias su colapso en una vibración concreta de todo el sistema.

Indeterminación cuántica. Es sabido que, frente a la causalidad clásica de corte por completo determinista, la mecánica cuántica consideró necesario introducir la hipótesis de la indeterminación de los sucesos cuánticos. Despues de que Schödinger propusiera su célebre ecuación para describir la posición del electrón, otros dos sistemas matemáticamente equivalentes fueron propuestos, la mecánica matricial de Heisenberg y el álgebra de Dirac. Pero en cualquiera de las formalizaciones del mundo cuántico se cuenta con que los eventos presentan un ámbito de indeterminación que los hace impredictibles. No sólo porque el experimentador se introduzca en el mundo microfísico para medir y produzca incertidumbre sobre los eventos futuros, sino porque la misma interacción entre las partículas en niveles cuánticos produce efectos de incertidumbre sobre su comportamiento futuro (principio de incertidumbre de Heisenberg). No sólo el comportamiento futuro de una partícula se hace impredictible, sino que las fórmulas para predecir el curso de las interacciones o reacciones microfísicas, cuando se habla de grandes cantidades de sucesos, sólo se puede hacer por medio de técnicas estadísticas y probabilísticas. A esto se añade el mismo hecho de la superposición cuántica que presenta serias dificultades cuando se trata de predecir de forma determinista cuándo y por qué se producirá el colapso de la función de onda hacia un estado concreto. La discusión sobre cómo interpretar la indeterminación en la mecánica cuántica ha llenado el siglo XX y todavía sigue abierta. La forma de relacionar el determinismo de la ecuación de Schrödinger con la indeterminación cuántica, la eventualidad de que la indeterminación fuera realmente ontológica (dada en la realidad microfísica misma), la eventualidad de que fuera sólo epistemológica (un déficit de conocimiento que exigiera sólo como recurso cognitivo o funcionalista el uso de la probabilidad y la estadística, como piensa la Escuela de Copenhage de Bohr), o la eventualidad de que hubiera variables ocultas de tal manera que el mundo microfísico respondiera a la imagen determinista del mundo clásico macroscópico (Einstein, Bohm), son sólo algunos de los perfiles de la problemática que ha planteado el indeterminismo cuántico. 

Neurología cuántica holística. En principio es una hipótesis heurística: una manera de entender a qué propiedades podría responder el tipo de “soporte físico” que ha hecho posible la emergencia evolutiva de la sensibilidad-conciencia. La neurología clásica (teoría de engramas), como hemos visto y explicaremos más adelante, apostó por la hipótesis de que las cadenas interactivas de causalidad clásica bastaban para explicar el psiquismo. Sin embargo, se cayó en el reduccionismo porque la libertad, indeterminación, la elección espontánea que se da tanto en el mundo animal como humano (lo que los anglosajones llaman el choise) y la experiencia fenomenológica campal dada en el psiquismo (la percepción directa gibsoniana) dificilmente pueden ser explicadas por la física clásica de un mundo diferenciado, discontinuo, con una causalidad ciega, determinista y mecánica. La neurología cuántica, frente a la clásica, es simplemente la apuesta heurística que contempla que las propiedades psíquicas podrían tener su “soporte físico” en las propiedades del mundo cuántico: ante todo en la coherencia cuántica, la acción a distancia y causalidad no-local, la superposición cuántica y la indeterminación. Es, pues, un programa de búsqueda definido: ante todo de aquellas estructuras psicobiofísicas, que deberían radicar en el sistema neuronal, que en los seres vivos fueran el soporte de “nichos” o ámbitos de estados cuánticos en que pudieran darse las propiedades descritas y que pudieran conectarse con la explicación del psiquismo. Tarea no fácil puesto que la descripción biofísica inicial de los organismos vivientes y sus sistemas nerviosos muestran un compacto mundo de interacciones clásicas que parece imponer inevitablemente el reduccionismo. La neurología cuántica es el intento de no reducir la explicación del psiquismo a lo clásico, dejando que se planteen hipótesis que nos abran a un mundo cuántico, tan legítimo en la ciencia física como el clásico, ya que en principio se intuye que entre las propiedades del psiquismo y las propiedades del mundo cuántico parecen existir sorprendentes paralelismos.

LA TEORÍA DE CUERDAS Y SUPERCUERDAS

La ciencia física contemporánea se construyó siguiendo dos vías paralelas: la vía del mundo macroscópico que llevó a la mecánica clásica newtoniana, más adelante completada por la mecánica relativista de Einstein y la vía del mundo microscópico que, primero, se imaginó de acuerdo con el macroscópico (vg. el átomo de Bohr), pero que después se entendió de acuerdo con los principios de la mecánica cuántica. La experiencia actual, el mundo macroscópico y el mundo microscópico, responde respectivamente a la mecánica clásico-relativista y a la mecánica cuántica.

Más allá de la Era de Planck. Existe también la persuasión de que cuanto se produce en lo macrofísico y en lo microscópico está de acuerdo con cuatro fuerzas básicas de la naturaleza conocidas como gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil. La fuerza gravitatoria es esencial para explicar lo macroscópico (tanto la estructura del universo como las interacciones entre cuerpos macroscópicos). Las otras tres fuerzas explican los sucesos cuánticos y los campos físicos. La ciencia física considera dos supuestos obvios: a) que la materia, al producirse su nacimiento germinal, debería tener unas propiedades y una naturaleza primordial que nos haga inteligible cómo y por qué se producirán tanto el mundo microscopico de partículas o estados bosónicos como el mundo macroscópico de objetos estables según la estructura visible del universo. Sería un mundo primigenio, previo a la diversificación paralela del mundo clásico-macroscópico y del mundo cuántico-microscópico. Ese mundo debería explicar cómo y por qué las propiedades de la materia producen germinalmente las fuerzas electromagnéticas, nucleares fuertes y débiles, pero también cómo nace y actúa en el mundo cuántico la fuerza de la gravedad. La falta de esta teoría de la gravedad cuántica es responsable de que la mecánica clásico-relativista y la mecánica cuántica discurran en paralelo sin que se conozca el tronco común del que se proceden. Ese mundo previo al nuestro, en que el mundo cuántico no se habría diferenciado todavía del mundo clásico-relativista, es conocido por los físicos como la realidad física más allá de la Era de Planck.

La teoría de cuerdas y de supercuerdas. La física teórica es consciente de que, desde el momento inicial del universo en el big bang como radiación hasta la aparición de las primeras partículas, existió un tiempo –más allá de la Era de Planck– en que la materia respondía a una ontología y unas propiedades a las que, de momento, no tenemos acceso (evidencias empíricas o experimentales que nos permitan conjeturar en qué consistieron). La teoría de cuerdas quiere ser una conjetura sobre cómo pudo ser la naturaleza de la materia en su estadio más primigenio. Es claro que las constricciones de dicha teoría quedan trazadas por lo que conocemos: a saber, primero, la “teoría estándar de partículas” (el conjunto de partículas que han dejado huellas empíricas y que, con fundamento en los hechos, conjeturamos que se produjeron o se han producido realmente) y, segundo, la evolución del universo en la vía clásico-relativista y en la vía mecano-cuántica. Por tanto, la teoría de cuerdas debería explicar cómo de ella, desde principios primordiales simples, se produce lo que vemos, a saber, las partículas de una ontología cuántica y el macrocosmos mecano-clásico.

La teoría de cuerdas, después reformulada como de “supercuerdas”, es una conjetura compleja sobre qué pudo ser la materia en su origen primordial. La esencia de la teoría es que la materia respondería pequeñísimas entidades de una naturaleza vibratoria (pequeñas cuerdas vibrantes), de reducidísimo tamaño (unas 100.000 veces más pequeñas que el objeto más pequeño conocido en la “teoría estándar de partículas”). Se tuvo que concebir una teoría inicial que presentara una variedad de cuerdas capaz de generar posteriormente la variedad de fuerzas naturales (incluido el germen de la fuerza gravitatoria) y de toda la variedad de partículas, así como la dualidad partícula-onda de toda materia. Para hacerlo, la teoría de cuerdas concibió que las cuerdas tenían un valor en nueve dimensiones (cuerdas) que después se ampliaron a once (supercuerdas). De forma simple diríamos que, así como en un espacio tridimensional la puntuación en cada uno de los ejes distingue un punto de otro, así también la posición de las supercuerdas en once dimensiones permitiría describir la ontología propia de cada una. Para concebir cómo esas cuerdas multidimensionales podrían generar nuestro mundo real ha sido necesario especular con multitud de modelos físicos y matemáticos que han sido trabajados en la investigación universitaria por miles y miles de investigadores.

Sin embargo, no ha sido posible hasta ahora recoger la más mínima evidencia empírica o experimental que apoye la teoría de cuerdas. Es más, incluso se piensa que por su naturaleza nunca podría llegar a ser objeto de contrastación empírica. Por otra parte, existen alternativas teóricas a cómo habría de concebirse la ontología de la materia más allá de la Era de Planck, en momentos previos al nacimiento de los mundos clásico y cuántico actual. Podemos recordar la geometría no-conmutativa aludida por Michael Heller, reciente premio Templeton, o la teoría de los twistors de Penrose. En todo caso, la teoría de cuerdas es objeto creciente de severas críticas, como la de Lee Smolin, y cada vez hay más gente que se cuestiona si habrá sido útil haber dedicado tantísimas horas de especulación a su desarrollo teórico. 

CONCLUSIÓN

La ciencia se ha preguntado de qué está hecho el mundo físico que observamos (qué es la “materia”). Con fundamento en evidencias empíricas sabemos que hay materia cospuscular y en estados ondulatorios de campo. Pero aunque sabemos que hay espacio, tiempo, corpuscularidad, campo, coherencia cuántica, superposición, acción-a-distancia, etc., la verdad es que todavía no tenemos, más allá de ciertas descripciones operativas controlables, un concepto preciso de la ontología real a que responden todas esas propiedades. No todos están de acuerdo en las mismas teorías; unos creen en el valor ontológico de los conceptos físicos, otros son más funcionalistas, como la escuela de Copenhage; además, no todos admiten la teoría de cuerdas, y cuando se admite es sólo como especulación verosímil. Ahora bien, cuando se reúnen los conocimientos sobre la materia, con mayor evidencia y objeto de un mayor consenso, hablaríamos de la “teoría estándar de partículas” que constituye hoy la imagen de la materia más fiable empíricamente. Pero, en todo caso, la teoría física de la materia es importantísima porque es fundamento de nuestra explicación del universo, de la vida, de la neurología y del hombre. Lo veremos seguidamente. La ciencia física teórica sobre la materia nos muestra ya, en efecto, cómo el conocimiento se enfrenta a un enigma que suscita conjeturas teóricas no cerradas, abiertas a su crítica y revisión.

La ciencia de la materia no es dogmática, sino abierta, crítica e ilustrada. Es un ejemplo de la epistemología científica que instala la cultura actual ante una imagen borrosa del universo que funda la tolerancia y el respeto de diferentes propuestas explicativas. A esto nos referíamos en un reciente artículo nuestro publicado en Fronteras CTR.

Una idea fundamental, por sus repercusiones filosófico-metafísicas, que se desprende del conjunto de la especulación teórica de la ciencia física en torno a la materia es que ésta es en su esencia primordial algo campal, holístico (que no sabemos todavía entender plenamente). La materia es “algo” que se extiende en campos y crea el espacio. Los cuerpos (el universo mecano-clásico) en el que vivimos y que nos dota evolutivamente de un cuerpo psicobiofísico, han sido producidos como resultado de un plegamiento de las vibraciones primordiales de la materia (dando lugar a la materia fermiónica).

Pero el mundo físico de las entidades discontinuas y diferenciadas (cuerpos clásicos) podría resolverse en la unidad holística que, en el fondo, constituye su naturaleza. A medida que, en el siglo XX, la mecánica cuántica se ha hecho eje de la explicación científica de la materia, ha ido mermando la influencia del reduccionismo. El mundo de las propiedades cuánticas, como veremos, es hoy la hipótesis más verosímil para explicar la naturaleza de la conciencia y de los seres vivos. Al mismo tiempo, es uno de los soportes conceptuales más firmes para entender que vivimos en un universo que hace altamente verosímil la existencia de un posible Dios.

Por otra parte, la idea de la materia que hoy nos ofrece la ciencia física dista mucho de la idea de materia en el mundo clásico greco-romano. Es verdad que algunas intuiciones asumibles por la ciencia moderna surgieron ya en la cultura griega. Pensemos en el atomismo presocrático o en la cosmología de la stoa en la época helenística. Sin embargo, ni los atomistas ni la stoa fueron los pilares greco-romanos sobre los que se construyeron los principios hermenéuticos de la interpretación del cristianismo en el paradigma antiguo. Se impusieron (como ya tuvimos ocasión de estudiar: capítulo III) los principios ontológicos de la vía platónico-aristotélica, posteriormente reinterpretados por los neoplatonismos (en que, como pasa en Plotino, a pesar de su tendencia al holismo, se mantuvo el esquema final dualista). El dualismo platónico duro de San Agustín o, siglos después, el dualismo aristotélico de Santo Tomás se hicieron los pilares de la filosofía presupuesta como hermenéutica del cristianismo. Frente al mundo del hilemorfismo, la ciencia moderna sólo conoce un principio monista material en el origen de la constitución de los seres.

La materia se organiza en estructuras, pero éstas no son las “formas” aristotélicas. Las estructuras de la materia no son algo distinto de la materia misma, sino su pura forma de interacción. En este sentido, la argumentación clásica griega que conduce a fundamentar la idea de los principios irreductibles de “ser” y de “no-ser,” en el marco del problema del ser y el devenir, es profunda y no deja de suponer una aproximación meritoria en los balbuceos del ejercicio de la razón filosófica. Pero esta ontología tiene muy poco que ver con la ontología que ha construido la ciencia moderna. Nos movemos en un mundo distinto que exige un nuevo planteamiento integral de la lógica del discurso científico y filosófico.

Artículo elaborado por Javier Monserrat, Universidad Autónoma de Madrid, miembro de la Cátedra Francisco José Ayala de Ciencia, Tecnología y Religión, en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad Pontificia Comillas, Madrid.

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1 comentario en “La materia: un conocimiento en vías de formación”

  1. En mi modesta opinión, lo que hay que empezar diciendo de este artículo es que es un excelente ejemplo de pedagogía, que, a su vez, evidencia un dominio de la materia. La importancia de hacerse cargo racionalmente del contenido del mismo implica comprender el alcance de lo que dice el autor en una frase en CONCLUSIÓN: “Pero, en todo caso, la teoría física de la materia es importantísima porque es fundamento de nuestra explicación del universo, de la vida, de la neurología y del hombre”. La clave está en ir subiendo escalones en la investigación científica para acceder, si es posible, a ese tiempo más allá de la Era de Planck y poder obtener evidencias empíricas que, como dice el Dr. Monserrat, permitan CONJETURAR (es cauteloso D. Javier!!), a que ontología respondía y que propiedades poseía la materia en ese período de radiación desde el big bang hasta la aparición de las primeras partículas, porque esa teoría de las “supercuerdas” es compleja y conjetural, aunque parece que no deja de ser útil por los horizontes de abrió y las vías que se van descartando.
    Esperemos que este esfuerzo de los investigadores nos ayude a resolver una serie de problemas neurológicos que siguen en la penumbra y fundamente el estado de ánimo que alimenta nuestra esperanza, pues la “coherencia” y “de-coherencia cuánticas” es de esperar que tengan un fundamento más profundo que aporte instrumentos conceptuales nuestra creencia en un Dios, que, ya hoy, se ofrece como muy probable solución, en una reflexión serena sobre el sentido de nuestras vidas, no sólo como más razonable, sino también como más racional, porque se ve como único recurso para difuminar los nubarrones de las incertidumbres que nos ocultan la verdadera realidad.

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