Investigar f´ısica: una búsqueda de Dios

Investigar fı́sica: una búsqueda de Dios *
Timothy E. Toohig, S.J.**
Una eufórica experiencia
La tesis básica que quisiera explorar aquı́ es que la búsqueda de la Fı́sica es, en su
fondo, una búsqueda espiritual. Visto a partir de la tradición cristiana investigar fı́sica es,
como quiero afirmar, un intuitivo buscar a Dios en el sentido del que Karl Rahner escribe
sobre un conocimiento anónimo de Dios 1 . Esta afirmación se basa en mi experiencia de
más de treinta años como fı́sico de altas energı́as involucrado en investigación en el área
mientras ejerzo una carrera paralela en espiritualidad dentro de la tradición jesuita. Mi
investigación ha sido alimentada por la interacción con mis colegas en la fı́sica, ası́ como
por un duradero interés en la historia de la misma.
Cuando era estudiante universitario en la Johns Hopkins University, mi tesis doctoral
involucró el descubrimiento de una nueva partı́cula fundamental de la materia, el mesón η.
2
En aquellos dı́as previos a los quark, se pensaba que aquél serı́a una partı́cula elemental,
uno de los componentes esenciales de la materia. La euforia que sentı́ en aquel momento
de descubrimiento fue similar a lo que uno experimenta en momentos de consolación en
un retiro. En un sentido, lo que sigue es una aplicación del ignaciano “discernimiento de
espı́ritus” a aquél momento y a momentos similares en mi experiencia personal y en las
experiencias documentadas de otros involucrados en la misma búsqueda. En ocasión del
sexagésimo cumpleaños de Max Planck, Albert Einstein señaló que aquellas experiencias
son una parte esencial de la investigación en fı́sica:
El deseo de percibir... la armonı́a preestablecida constituye la fuente de
la inagotable persistencia y paciencia con que vemos a Planck dedicarse a los
problemas de nuestra ciencia, sin permitirse una desviación hacia objetivos
más beneficiosos y más fáciles de lograr. A menudo he oı́do a colegas atribuir
*
Traducción de “Physics Research, a Search for God”, de T. Toohig en “Studies in the Spirituality of
Jesuits”, Marzo 1999, 31/2. The Seminar on Jesuit Spirituality, St. Louis, por Felipe Bañados
**
Timothy Toohig fue un sacerdote jesuita. Fallecido en septiembre del 2001, trabajó como Fı́sico
de Partı́culas en diferentes laboratorios de Universidades e Instituciones en los Estados Unidos. Hoy,
el Programa Estadounidense de Investigación para el Gran Colisionador de Hadrones del CERN en
Ginebra (http://www.uslarp.org) otorga una beca postdoctoral con su nombre, la Toohig Fellowship
(http://www.interactions.org/toohig/index.html).
1
Kart Rahner, Foundations of Christian Faith (New York: Crossroad, 1993), 21. N. del T.: El libro es
una traducción del alemán de “Grundkurs des Glaubens”. Existe una Traducción al español de la editorial
Herder titulada “Curso Fundamental sobre la Fe, Introducción al concepto de cristianismo”
2
Mesón: Una partı́cula subnuclear constituı́da por un quark (ver más abajo) y un antiquark (por
ejemplo, π = quark “up” (arriba) [u] + antiquark “down” (abajo) [d barra]. π = udbarra).
1
esta actitud a una excepcional fuerza de voluntad y disciplina. Creo que es
un completo error. El estado emocional que permite esos logros es similar al
de una persona religiosa o al de una persona enamorada; el diario esfuerzo no
surge de un designio o un programa, sino de una directa necesidad 3
En mi experiencia, los fı́sicos reconocidos como lı́deres en su área se caracterizan por
una curiosidad, cercana a lo obsesivo, que los impulsa a un conocimiento más profundo
del misterio de nuestro universo. Junto a esta búsqueda de una comprensión del universo
hay un sentimiento de excitación y de asombro, de consolación en momentos de descubrimiento. Victor Weisskopf del MIT captura esta experiencia en los tı́tulos de varios
de sus libros: Knowledge and Wonder (Conocimiento y asombro), The Privilege of Being
a Physicist (El privilegio de ser un Fı́sico), y The Joy of Insight (La alegrı́a de percibir),
su autobiografı́a. En ellos escucho un eco del recuento sobre la experiencia de San Ignacio
en Manresa:“Una vez se le representó en el entendimiento con grande alegrı́a espiritual el
modo con que Dios habı́a criado el mundo” 4 .
Probablemente no por coincidencia, los fı́sicos lideres como Weisskopf son también
conocidos por dedicarse a los derechos humanos, a las relaciones pacı́ficas entre pueblos
y, particularmente durante la Guerra Frı́a, al desarme nuclear. Los ejemplos que vienen
a mi mente son del activismo por los derechos humanos de Andrei Sakharov en la Unión
Soviética, la formación de la Federación de Cientificos Americanos 5 por los fı́sicos de Los
Alamos después de Hiroshima y Nagasaki, y la participación de muchos fı́sicos lı́deres en
las Conferencias Pugwash en Pugwash, Nueva Escocia, que proveyó de un foro para el
diálogo Oriente-Occidente durante el perı́odo de la Guerra Frı́a.
Mis tarjetas de presentación
Desde 1947, cuando ingresé al Boston College, nuestro entendimiento de los constituyentes esenciales de la materia y el armazón conceptual con el que vemos el universo material han cambiado completamente. Empezamos aquél perı́odo con protones, neutrones,
electrones (y sus homólogos de antimateria, los positrones), además de unas pocas partı́culas extrañas encontradas en los rayos cósmicos 6 . Ellos constituı́an nuestro conocimiento
de los componentes fundamentales de la naturaleza. El armazón conceptual para investigar en la fı́sica de partı́culas era hacer un sondaje microscópico por los constituyentes
más pequeños de la materia y analizar las fuerzas que los mantenı́an unidos. El universo
probablemente era de “Estado Estacionario”, eternamente sin cambiar.
Hoy conocemos que la mayor parte de lo que pensábamos eran partı́culas elementales
son estructuras compuestas constituidas de tres familias de partı́culas puntuales, cada una
3
Abraham Pais, “El Señor es Sutil... La ciencia y la vida de Albert Einstein”,(Traducción de Fidel
Alsina, Editorial Ariel, Barcelona, 1984), 41.
4
Autobiografı́a de San Ignacio de Loyola, Capı́tulo 3, 29.
5
N. del T.: Traducción de Federation of American Scientists, FAS.
6
Protón: Una partı́cula subnuclear cargada positivamente y constituı́da por tres quarks, dos “up”
(arriba) y uno “abajo” (uud). Es el más liviano de los bariones.
Neutrón: Un barión neutro (sin carga) que, unido al protón, constituye el núcleo de un elemento
quı́mico. El neutrón consta de un quark arriba y dos quark abajo (udd).
2
consistiendo de dos quarks y dos leptones 7 . Tenemos una teorı́a exhaustiva, el Modelo
Estándar, que da cuenta de sus interacciones y explica cómo ellas se combinan para formar
toda la familia de partı́culas subnucleares, del núcleo atómico, y de los átomos y moléculas.
8
Desde 1965, la fı́sica de partı́culas ha dirigido su mirada hacia fuera para transformarse
en una teorı́a de todo el universo, donde estas familias de partı́culas elementales puedan
ser relacionadas por una teorı́a que comprenda el origen y la evolución del universo en el
“Big Bang”.
A fines de los cincuenta y principios de los sesenta en Johns Hopkins, en Berkeley
a principios y mediados de los sesenta, en el Laboratorio Nacional Brookhaven a fines
de los sesentas, en el Fermilab en los setentas y a principios de los ochenta, y en el
Superconducting Supercollider (SSC) desde mediados de los ochenta y durante principios
de los noventa, tuve el privilegio de ser participante y espectador involucrado en este
notable desarrollo 9 . Berkeley, Brookhaven, Fermilab y el SSC (si hubiera sido completado)
tuvieron los aceleradores de partı́culas con mayores energı́as en los perı́odos señalados y
por lo mismo fueron sucesivamente las instalaciones de frontera para la fı́sica de partı́culas
10
.
En el mismo espacio de tiempo, la sociedad, y con ella la Iglesia, fue atravesando
por cambios fundamentales de orientación y comprensión. En la Iglesia este cambio se
manifestó, dentro de otras maneras, en una nueva apertura a la Escritura y en una renovación en el entendimiento y práctica de la liturgia. Estos acontecimientos, a su vez,
condujeron a una renovada apreciación y comprensión de la oración y la espiritualidad,
que acompañaron una evolución de la teologı́a. La Compañı́a de Jesús respondió a estos
desarrollos, junto a otras actividades, con una renovación de la teorı́a y práctica de los
Ejercicios Espirituales de San Ignacio de Loyola, quien fue fundador de la Compañı́a 11 .
7
Quark: Partı́cula subnuclear fraccionalmente cargada que es la fuente de la fuerza nuclear fuerte
(Strong force). Hay tres pares de quarks: arriba-abajo, encantado-extraño, cima-fondo. Junto a tres pares
de leptones – electrón/electrón neutrino, muón/muón neutrino, tau/tau neutrino – constituyen toda la
materia del universo. Toda la materia ordinaria está compuesta de quarks arriba/abajo, electrones, y
electrón neutrinos. Los otros dos pares de quarks y leptones sólo se encuentran en colisiones de muy altas
energı́as o en el “Big Bang” al inicio del universo. Los quarks nunca se encuentran libres en la naturaleza.
Siempre se encuentran unidos para formar hadrones – ya sean bariones (quarks) o mesones (quark y
antiquark).
Leptón: Partı́cula subnuclear ı́ntegramente cargada que es la fuente de la fuerza electrodébil (electroweak) (Electromagnética mas la débil). Hay tres pares de leptones (ver quark, más arriba).
8
Modelo Estándar: Un modelo para las particulas elementales y sus interacciones que unifica la
fuerza fuerte, débil y electromagnética, pero no la gravedad. De acuerdo al Modelo Estándar, los componentes fundamentales de la materia consisten de tres familias de quarks y leptones. Los quarks y
los leptones interactúan mediante la fuerza electrodébil (electricidad más magnetismo y radioactividad),
mientras que sólo los quarks sienten la fuerza fuerte (nuclear).
9
SSC (Superconducting SuperCollider, Super Colisionador Superconductor): Un acelerador de partı́culas (sincrotrón), de una circunferencia de 54 millas (86,9 km), que estaba siendo construido
cerca de Waxahachie, Texas, hasta su cancelación de fondos en 1994. El acelerador estaba diseñado con
una energı́a de rayo (beam energy) de 20 TeV para investigar la región de energı́as de colisión donde la
teorı́a indica que un nuevo entendimiento fundamental del universo serı́a revelado.
10
Acelerador de partı́culas: Un dispositivo para acelerar partı́culas elementales, usualmente protones
o electrones, a altas energı́as para experimentación o para aplicaciones médicas o industriales. Los más
familiares de estos son los ciclotrones y aceleradores lineales.
11
George E. Ganss, S.J., The Spiritual Exercises of Saint Ignatius (St. Louis: The Institute of Jesuit Sources, 1992). (N. del T.: en español, San Ignacio de Loyola, Ejercicios Espirituales. Ediciones
3
Luego de completar mi grado académico en fı́sica en Johns Hopkins en 1962, retomé mi preparación para el sacerdocio y
comencé los cuatro años requeridos de estudios en teologı́a en el Woodstock College
cerca de Baltimore, Maryland. La proximidad de Woodstock a Baltimore me permitió continuar involucrándome en la fı́sica
en Johns Hopkins durante mis años de entrenamiento teológico. Unos veintidós estudiantes de teologı́a en Woodstock poseı́an
grados avanzados en matemáticas y ciencias naturales. Para mantenernos cientı́ficamente vivos, formamos un instituto de
investigación en Woodstock (RINS) con
apoyo de la Nacional Aeronautics and
Space Administration (NASA) y la Nacional Science Foundation (NSF). Aquel
continuo involucrarse en el área de la fı́sica
en el contexto de estudios teológicos nos
animó a ponderar la dimensión espiritual
de aquella ciencia.
Woodstock en aquel tiempo, el perı́odo
del Concilio Vaticano II, tenı́a notables
profesores, algunos de los cuales estaban a Figura 1: Exercitia spiritualia (1548).
la vanguardia de la evolución en la Iglesia y Primera edición de Antonio Bladio, Roma
la Sociedad. Muchos de ellos, hombres como John Courtney Murria y Gustave Weigel, participaron en el concilio como peritos
u observadores. Otros, como Walter Burghardt y Joseph Fitzmyer, fueron lı́deres en la
renovación de la teologı́a, homilética, e interpretación de las Sagradas Escrituras. William
Peters, uno de los principales impulsores de la recuperación de los Ejercicios Espirituales,
dirigió un retiro incorporando sus nuevas ideas 12 . Entre nuestros profesores también estuvo David Stanley, uno de los pioneros en recuperar el uso de las Escrituras con los
Ejercicios Espirituales. 13
Durante un año pastoral luego de completar los estudios teológicos,refrescado y rejuvenecidopor la experiencia de los Ejercicios Espirituales completos de 30 dı́as, empecé a
dar retiros dirigidos basados en el renovado entendimiento de los Ejercicios. Desde estos
inicios y durante toda mi carrera, gracias a las Hermanas de la Caridad de Halifax y
las Religiosas del Cenáculo, pude mantenerme involucrado en la dirección espiritual y
el trabajo de retiros mientras continuaba en paralelo mi carrera como fı́sico. En 1993 el
Congreso Estadounidense canceló el proyecto del SSC. Por la primavera de 1994 habı́a
Ignacianas, 2004.)
12
William A. M. Peters, The Spiritual Exercises of St. Ignatius: Exposition and Interpretation (Jersey
City: The Program to Adapt the Spiritual Exercises, 1968).
13
David M. Stanley, A Modern Scriptural Approach to the Spiritual Exercises (St. Louis: The Institute
of Jesuit Sources, 1971)
4
completado mis obligaciones con el proyecto y terminado mi conexión con él. Mediante la
generosidad del Jesuit Institute en el Boston College, obtuve el tiempo y la oportunidad
de reflexionar más profundamente sobre la conexión entre estas dos búsquedas mı́as, la
investigación de la fı́sica y la espiritualidad.
Fı́sica en otra dimensión
Quisiera presentar este tema en dos etapas. Primero, quisiera explorar el desarrollo de
la fı́sica: Cómo esta procede, y cuáles son las motivaciones y recompensas de aquellos que
dedican su tiempo a ella. ¿Qué han hecho los fı́sicos y porqué lo hacen? En la segunda
etapa, quisiera relacionar los resultados de la primera con la espiritualidad como es entendida por un cristiano comprometido hoy. En un sentido, este es un estudio intramuros;
no pretendo estar fuera de mi compromiso como un cristiano creyente, sino más bien
busco entender cómo el ejercicio de la fı́sica se relaciona con mi compromiso cristiano.
En otro sentido, se trata de extramuros en que estoy, al mismo tiempo, dando cuenta de
mi compromiso con la fı́sica incluso a aquellos que pueden no compartir mi compromiso
cristiano.
Una pregunta podrı́a plantearse: “¿Porqué la fı́sica?” En otras palabras, respecto a su
relación con la espiritualidad, ¿Es la fı́sica diferente de la matemática, de otras ciencias,
o de las artes? Si la fı́sica es una búsqueda espiritual, como yo creo e intentaré dilucidar, entonces ¿porqué no son todas estas áreas de trabajo búsquedas espirituales? Mi
primera respuesta es “No lo sé.” Mi experiencia personal es de la fı́sica. Dicho esto, creo
que hay algo diferente sobre la fı́sica, al menos en sus fronteras. Los lı́mites de la fı́sica
actual serı́an por ejemplo la fı́sica de partı́culas, el área de la fı́sica que busca entender la
estructura fundamental de la materia, sus elementos constitutivos, y las fuerzas que los
unen 14 . El fı́sico de partı́culas enfrentado a las preguntas más fundamentales respecto
a la materia probablemente tiene una probabilidad mayor de enfrentarse a las preguntas
trascendentales de la existencia. Esta impresión de que la fı́sica es diferente de otras áreas
es reforzada por los desarrollos obtenidos a raı́z de la aceptación generalizada, después de
1965, de la teorı́a del “Big Bang” como origen del universo. Con posterioridad a aquél
desarrollo, llegamos a darnos cuenta que investigar la fı́sica de altas energı́as es equivalente a explorar los estados de la materia en los momentos primerı́simos de la evolución
del universo. Los experimentos con los grandes aceleradores de partı́culas que son las
principales herramientas de los fı́sicos de altas energı́as equivalen a una reconstrucción de
los estados de la materia cercanos al momento del Big Bang. Este descubrimiento llevó a
unir la fı́sica de partı́culas con la cosmologı́a. Junto a la cosmologı́a, intenta entender
los origenes y el destino final del universo. De una manera que otras áreas no lo hacen,
busca una comprensión trascendental. En palabras de Stephen Hawking, “[N]uestra meta
es una completa comprensión de lo que sucede a nuestro alrededor, y de nuestra propia
existencia.” 15
14
Por ejemplo, “Los fı́sicos de partı́culas compartimos con todos los fı́sicos el objetivo de explicar el
mundo. Diferimos solo por hacer preguntas aún más básicas. Como los niños pequeños que insisten sin
tregua preguntando ¿Por qué?, los fı́sicos de partı́culas preguntan, ¿Porqué hay luz? ¿Porqué los electrones
son livianos y los protones pesados? Y de todos modos, ¿Porqué hay electrones o protones? (R.N. Cahn
en Physics Today 51, No. 11 [Noviembre 1998]: 57).
15
Stephen W. Hawking, A Brief History of Time: From the Big Bang to Dark Holes. Final del Capı́tulo
5
La Ilustración complica la situación
Un desafortunado legado de la Ilustración, hoy aparentemente incrustado en nuestra
cultura occidental, es la creencia de que el proceso de descubrimiento en la fı́sica procede de
una manera puramente racionalista. Vista de esta manera, la fı́sica supuestamente procede
por deducción desde primeros principios o por inducción lógica de datos experimentales.
Las raı́ces de esta creencia pueden encontrarse en los trabajos de René Descartes (15961650) y de Sir Isaac Newton (1642-1727). La forma de ver la fı́sica de ambos hombres
estaba alterada, de maneras contrarias, por consideraciones teológicas, por una búsqueda
de certezas, por un deseo de validar la existencia de Dios frente a un notado ateı́smo. 16
Descartes utilizó una Matemática Universal para validar la existencia del mundo material
por deducción desde la intuida existencia de Dios. 17 Newton comenzó con el mundo
real y, utilizando una Mecánica Universal, trató de validar la existencia de Dios por
inducción lógica. Para ambos, la certeza sobre la existencia de Dios estaba vinculada con
la certeza sobre la existencia del mundo real. Paradójicamente, sus grandes contribuciones
cientı́ficas no fueron hechas por inferencia lógica desde la ciencia de sus épocas, sino por
cambiar el enfoque de la ciencia, por ideas creativas que la modificaron fundamentalmente.
Para Descartes, un ejemplo de una idea creativa podrı́a ser el concepto de una ley de
conservación, sobre lo que mucho de la fı́sica moderna está construida; 18 para Newton,
un ejemplo podrı́a ser el concepto de una fuerza, sin el cual no existirı́a la fı́sica moderna.
La matemática suministró a Descartes un método por el cual la certeza podı́a lograrse.
Ya que, para Descartes, toda la ciencia debe ser cierta y ya que la única ciencia que estaba
a la altura de este riguroso requerimiento es la matemática, entonces era crı́ticamente necesario abstraer y universalizar el método matemático. Era necesario crear una Matemática
Universal por la cual investigar cualquier cosa que un ser humano pueda llegar a saber. La
Matemática Universal se preocuparı́a de objetos que son simples y que pueden ser entendidos por intuición. Entonces se moverı́a desde estas simplicidades hacia sus implicancias
por una cuidadosamente enlazada serie de deducciones. Éste es el “método Cartesiano”.
Richard Feynman está mucho más cerca de la realidad de cómo procede la fı́sica
cuando dice, “[P]ara resolver cualquier problema que nunca ha sido resuelto antes, tienes
que dejar la puerta abierta a lo desconocido. Tienes que permitir la posibilidad de que no
lo tengas completamente correcto.” 19 La incertidumbre, de acuerdo a Feynman, debe ser
bienvenida como la posibilidad de un nuevo potencial para los seres humanos. La historia
de la fı́sica corrobora la tesis de Feynman. Es precisamente en estas áreas de incertidumbre
que los progresos en fı́sica ocurren. El enorme esfuerzo y gasto involucrado en diseñar,
construir y explotar una sucesión de cada vez más poderosos aceleradores de partı́culas se
justifica por la necesidad de explorar estas áreas de incertidumbre si queremos entender
11. (Toronto and New York: Bantam Books, 1988), 169.
16
Michael J. Buckley, At the Origins of Modern Atheism (New Haven and London: Yale University
Press, 1987) Caps. 1 y 2
17
Stephen Gaukroger, Descartes: An Intellectual Biography (Oxford: Clarendon Press, 1995), 244.
18
Ley de conservación: Declaración de que una cantidad dada se mantiene invariante independientemente de los detalles de un evento: por ejemplo, por la ley de conservación de la energı́a, la energı́a total,
incluyendo la energı́a de masa (E = mc2 ), de los productos de la desintegración de un núcleo radiactivo
debe sumarse a la energı́a del núcleo original.
19
Richard P. Feynman The Meaning of It All: Thoughts of a Citizen Scientist (Reading, Mass.: AddisonWesley, 1998), 27.
6
nuestro universo. Con el debido respeto a Descartes y Newton, nosotros no procedemos
ni podemos proceder sólo por deducción o inducción desde lo que ya conocemos.
Como una ilustración, recuerdo trabajar en Berkeley a mediados de los sesenta en lo
que entonces se llamaba “El proyecto de los 200BeV”, que finalmente condujo a la creación
del Laboratorio Nacional Fermi (Fermilab) (Posteriormente, la nomenclatura ha cambiado
BeV por GeV, para un billón de electrón-voltios.) La energı́a planificada para la máquina
se basaba en la necesidad percibida de ir más allá de la energı́a de los más poderosos
aceleradores de partı́culas existentes, que estaban operando de 25 a 30 GeV, para poder
realizar avances en la comprensión de la estructura de la materia. Siguiendo que más o
menos diez veces más que las energı́as disponibles serı́a lo necesario para encontrar cosas
nuevas, la energı́a de la nueva instalación tenı́a que estar entre los 200 y los 300 GeV.
Esta dependencia de la fe en el “ojı́metro” no era una postura cómoda para los fı́sicos,
por lo que un grupo de trabajo de fı́sicos teóricos lı́deres fue convocado para darnos una
razón más substancial para construir la máquina. Luego de un riguroso examen, estos
expertos dieron como opinión que la máquina no era necesaria, ya que sólo verificarı́a sus
teorı́as; ellos ya se sentı́an cómodos con sus conclusiones y con las deducciones e inferencias
que habı́an alcanzado usando los datos de las máquinas existentes. No obstante, habı́an
demasiadas preguntas sin responder que estaban fuera de la capacidad de las instalaciones
del momento para que aceptáramos esta conclusión. Ası́ que hicimos caso omiso de sus
consejos y seguimos construyendo el Fermilab, que hoy opera a 1TeV(Trillón de electrónvoltios). Las teorı́as que entonces prevalecı́an han sido descartadas hace tiempo, y una
más rica y más simple comprensión del universo ha emergido.
Una nueva visión del mundo y nuevos mundos de la
fı́sica
Convenientemente podemos dividir el progreso de la fı́sica entre un perı́odo temprano,
aproximadamente del siglo dieciséis al dieciocho, cuando los asuntos teológicos dominaban
las discusiones, y un perı́odo moderno, comenzando a fines del siglo diecinueve, cuando
la fı́sica se desligó en gran medida de las consideraciones teológicas. El perı́odo temprano
gruesamente coincidió con el gran perı́odo de exploración y expansión geográfica, ası́ como
de agitaciones religiosas en Occidente y una expansión misionera en las nuevas áreas
abiertas del mundo. El perı́odo moderno gruesamente comienza con el descubrimiento de
los rayos X y las consecuencias de los debates sobre la evolución Darwiniana.
Los comienzos de la Fı́sica Moderna
Podrı́amos elegir a Galileo Galilei (1564-1642) como un apropiado punto de partida en
nuestra revisión del progreso de la fı́sica y la relación entre éste progreso y la espiritualidad.
En la vida de Galileo, y en gran parte gracias a su trabajo, comenzó una nueva era en la
ciencia. Previo a Galileo, los principios generales que guiaban la fı́sica eran filosóficos: en
el predominante acercamiento aristotélico, la naturaleza era vista de arriba hacia abajo.
Desde el punto de vista de la filosofı́a, la humanidad era el centro del universo, por lo que
se desprende que los dominios de la humanidad, la tierra, deben ser el centro del universo
7
fı́sico. En el Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo, Galileo tomó excepción
a la segunda afirmación afirmando que la tierra no es el centro del universo fı́sico; 20
mejor dicho, la tierra se mueve en una órbita alrededor del sol. Al afirmar esto estaba
negando, por implicancia, que la humanidad es el centro del universo. Paradójicamente,
el trabajo en el que derrocó los cimientos de la fı́sica pre-Copernicana prevaleciente,
sus Discursos y Pruebas Matemáticas sobre Dos Nuevas Ciencias, no provocó ninguna
conmoción. 21 La inspiración de Galileo en Dos Nuevas Ciencias fue doble. Él basó su
fı́sica en observar cómo las cosas se comportan bajo condiciones controladas, y luego
expresó aquel comportamiento con una descripción matemática que era susceptible de ser
probada con aquellas observaciones. Este fecundo trabajo fue publicado cuando estaba
en sus setentas, retenido bajo una forma de arresto domiciliario. Su exitosa descripción
del movimiento de proyectiles, incluyendo el movimiento acelerado debido a la gravedad,
ganó la batalla entre su nuevo acercamiento y la fı́sica Aristotélica imperante, la que sólo
podı́a considerar el movimiento acelerado como un enigma.
El imperante enfoque Aristotélico a
la fı́sica dependı́a de la observación.
Aristóteles llenó cuadernos enteros con observaciones de la naturaleza. Lo que difiere
en el enfoque de Galileo es el rol del observador. Para Galileo, el observador era
un participante activo; él ejecuta sus observaciones bajo condiciones controladas que
le permitı́an aislar los principios esenciales
del fenómeno en estudio. Fiel a sus raı́ces
Aristotélicas, Galileo dependı́a de las observaciones; su contribución fue un cambio radical en el enfoque conceptual para
enfrentarse a aquellas observaciones. Mediante un salto de intuición, Galileo pudo
llegar a una simplificación que entregó una Figura 2: Frontispicio (por Stefan Della Belmayor idea del fenómeno involucrado y le la) y página de tı́tulo del libro Diálogo sopermitió ser analizado y reducido a una ex- bre los dos máximos sistemas del mundo de
presión matemática. ¿Cómo llegó a aquel Galileo Galilei, publicado por Giovanni Batradical cambio conceptual? No lo sabemos. tista Landini en 1632 en Florencia.
¿Qué lo llevó a dedicarse a estos estudios,
ası́ como a los estudios del movimiento planetario? Parecerı́a que lo movı́a una ardiente
curiosidad, un deseo absorbente de descifrar el misterio del universo.
Descartes construyó sobre el trabajo de Galileo para efectuar una mayor simplificación
en la comprensión del movimiento de los cuerpos. En Dos Ciencias, Galileo se ocupó del
movimiento de objetos individuales, de proyectiles. Descartes introdujo un nuevo concepto, la noción de cantidad de movimiento, lo que conocemos como momento lineal o momentum, como el concepto fundamental para analizar las interacciones de objetos mecánicos.
20
Galileo Galilei, Dialogue concerning the Two Chief World Systems (Berkeley and Los Angeles: University of California Press, 1970).
21
Galileo Galilei, Discourses and Mathematical Proofs concerning Two New Sciences, traducc. Henry
Crey y Alfonso de Salvio, introd. Antonio Favaro (New York: Dover Publications, 1914).
8
Utilizando éste concepto, Descartes introdujo la noción de una ley de conservación, en
este caso la conservación del momento lineal. Aplicado a una situación complicada en que
las cosas están cambiando constantemente, una ley de conservación afirma que algunas
cantidades sencillas se mantienen iguales. Hoy las leyes de conservación están en el corazón
de nuestra comprensión de la fı́sica.
Descartes no tenı́a manera de predecir la transferencia de movimiento de un
cuerpo a otro. Newton corrigió esta falta tratando la transferencia como un flujo
constante de un cuerpo al otro. Hizo esto formalizando el concepto de fuerza. Usando este concepto, fue entonces capaz de
describir la transferencia de momento lineal entre cuerpos como un fluyo continuo
y ası́ fue capaz de predecir ésta transferencia matemáticamente. La contribución
de Newton está encarnada en la Primera,
Segunda y Tercera leyes del movimiento,
que se encuentran en la Philophiæ naturalis
principia matemática, comúnmente conoci- Figura 3: Copia personal de Sir Isaac Newda como los Principia 22 . Una vez que una ton de la primera edición de los Philosophiæ
ley de las fuerzas es conocida, cada detalle Naturalis Principia Mathematica, con anotadel movimiento puede ser predicho en la ciones manuscritas para la segunda edición.
mecánica Newtoniana; todo puede ser calculado desde primeros principios. El movimiento de los planetas pudo no sólo ser descrito
sino también predicho y sus masas determinadas desde las leyes de las fuerzas. Las leyes
que Newton formuló condujeron a una conexión, por primera vez, de los cuerpos terrestres
y extraterrestres; la luna obedecı́a la misma gravedad que llevaba a la manzana a caer. El
cosmos ya no era más algo misterioso, sino que obedecı́a las mismas leyes que los cuerpos
terrestres. El universo es sólo un gran sistema mecánico y determinista. Para Newton este
gran sistema condujo inexorablemente de regreso al autor del sistema, a Dios.
La mecánica de Newton no explicó la forma en que la fuerza de gravedad podı́a
transmitirse desde un cuerpo a otro. Éste era el elemento faltante de la teorı́a clásica. No
habı́a ningún mecanismo subyacente para explicar la acción a una distancia que parecı́a
ser requerida. La solución a esto vino no de la mecánica sino de la electricidad y el
magnetismo. El Jesuita Croata Roger Boscovich (1711-87) habı́a postulado, extrapolando
el concepto Newtoniano de fuerza, que las fuerzas eran las realidades fı́sicas básicas 23 .
Él sostuvo, predictivamente, que los cuerpos podrı́an no estar compuestos de materia
continua, sino de incontables estructuras “puntuales”. Los elementos fundamentales de la
materia son puntos indivisibles, que son centros de fuerza, una fuerza que varı́a según la
distancia a otros puntos. Esta es la primera descripción coherente de una teorı́a atómica.
Michael Faraday (1791-1867), partiendo de esta noción, postuló que las fuerzas actúan
22
Sir Isaac Newton, Philophiæ principia matematica, 2 vols. (Berkeley, Los Angeles, London: University
of California Press, 1962).
23
Joseph MacDonnel, S.J. Jesuit Geometers: A Study of Fifty-Six Prominent Jesuit Geometers. . . (St.
Louis: Institute of Jesuit Sources, 1989).
9
llenando el espacio alrededor de los objetos con lo que él llamo un campo, el que visualizó como lı́neas de fuerza. Ya no hay necesidad para una acción a distancia; los cuerpos
actúan sobre otros mediante los campos de fuerza que los rodean. Él continuó hasta demostrar que un campo eléctrico variable genera un campo magnético y viceversa, por
lo que ambos podrı́an sensatamente ser considerados como formas diferentes de un solo
campo, el campo electromagnético. James Clerck Maxwell (1831-79), siguiendo a Faraday,
desarrolló las ecuaciones del campo electromagnético que llevan su nombre, las ecuaciones
de Maxwell. En su Tratado sobre Electricidad y Magnetismo (1873), él demostró que la
electricidad, el magnetismo y la luz son manifestaciones diferentes del mismo fenómeno.
24
Él incluso demostró a partir de las leyes de conservación de la energı́a y el momento
lineal que el campo electromagnético es real y no una convención matemática. Los campos poseen energı́a y momento lineal y pueden existir independientemente de sus fuentes.
Éstos desarrollos condujeron a cerrar el desarrollo de la fı́sica clásica y abrieron el camino
para una nueva visión del mundo.
El prefacio de Einstein a la edición de 1931 de la Óptica de Newton nos da una idea de
la motivación de los arquitectos de esta nueva visión del mundo y probablemente revela
tanto sobre la motivación de Einstein en la fı́sica como de Newton.
¡Afortunado Newton, feliz infancia de la ciencia! . . . las concepciones que él
usaba para reducir el material de la experiencia a un orden parecı́an fluir
espontáneamente de la mismı́sima experiencia, de los hermosos experimentos
que clasificó en orden como juguetes y describe con una afectuosa abundancia de detalles . . . su regocijo en la creación y su precisión milimétrica son
evidentes en cada palabra y en cada figura. 25
Descartes y Newton, mientras trazaban los fundamentos para la fı́sica,la tenı́an enmarañada con la teologı́a. Los teólogos habı́an abandonado la pregunta de la existencia de
Dios, relegándola a los filósofos. La fı́sica emergente tomó la tarea de la filosofı́a. Descartes
habı́a comenzado con ideas y establecido a Dios como el garante de la naturaleza. Newton habı́a comenzado con los fenómenos de la naturaleza y establecido a Dios como una
fuerza por la cual los fenómenos se estructuraban para que pudieran interactuar. Por
un inexorable proceso de deducción (Descartes) o inducción (Newton) racionalista, la
fı́sica sirvió de teologı́a natural. En el proceso de intentar establecer la existencia de Dios
mediante la fı́sica, ellos distorsionaron la fı́sica eliminado el rol de la intuición y el descubrimiento de la comprensión de la fı́sica. Irónicamente, la base de ambos enfoques era la
intuición. Al finalizar el siglo dieciocho, la Ilustración habı́a tomado en sus cabezas estas
disputas y eliminado la pregunta de Dios de la fı́sica.
La idea que la teologı́a y la fı́sica son dos ramas diferentes del conocimiento
tomó ası́, desde su primera germinación en Copérnico hasta su promulgación
final por Lagrange, casi dos siglos para alcanzar claridad en las mentes de los
investigadores. Sea que en primer lugar corresponda a Laplace o a Lagrange,
no habı́a duda de que los fı́sicos estaban crecientemente fatigados del conflicto
teológico y la fı́sicoteologı́a. Después del trabajo de Diderot y d’Holbach, la
24
James Clerk Maxwell, A Treatise on Electricity and Magnetism, 2 vols. (New York: Dover Publications, 1954).
25
Sir Isaac Newton, Opticks (New Cork: Dover Publications, 1979)
10
explicación teológica se transformó en una hipótesis y no una muy útil en ello.
Fue preferible descartar las cuestiones que le dieron a luz; preferible para la
fı́sica, preocupada de su propia integridad, desprenderse de ellas. 26
El Perı́odo Moderno
Hacia el final del siglo diecinueve, problemas crı́ticos habı́an emergido respecto a la
pulcra imagen determinı́stica del mundo provista por la fı́sica clásica Newtoniana – el
problema del movimiento relativo y la simultaneidad, del espectro de la radiación de
cuerpo negro, del efecto fotoeléctrico, de la estructura atómica de la materia. 27 La fı́sica
estaba ahora libre para investigar estos problemas sin el impedimento de la teologı́a. La
mecánica newtoniana cedió ante la mecánica relativı́stica, la teorı́a ondulatoria de la luz
cedió ante la dualidad onda partı́cula, la teorı́a cuántica nació, y el determinismo de la
fisica clásica cedió ante el principio de incertidumbre de Heisenberg. Una nueva era habı́a
nacido. En vez de dedicarme a todos estos desarrollos en detalle, quisiera examinar los
logros y motivaciones de dos de los principales protagonistas en estos desarrollos: Albert
Einstein (1879-1955) y Niels Bohr (1885-1962).
¿Por qué los fı́sicos. . . ?
Einstein y Bohr son interesantes en nuestro contexto por sus aparentemente contrastantes posiciones hacia la realidad espiritual, hacia la religión, hacia Dios. Einstein
era un Judı́o que era muy consciente de y “poseı́a” su judaı́smo y era categórico con
respecto a la religión. Abraham Pais, un ı́ntimo de Einstein, en un pasaje introductorio
a su biografı́a de Einstein, cita al fı́sico diciendo que “la [c]iencia sin religión es coja, la
religión sin ciencia es ciega.” 28 . Pais avanza para notar el credo personal de Einstein:
“Una persona religiosa es devota en el sentido de que no duda de la importancia de esos
objetos y metas superpersonales que ni requieren ni admiten fundamentación racional”
(323). Escribe además que Einstein
No fue la suya una vida de plegaria y adoración, pero vivió con profunda
fe - una fe que no admite fundamentación racional - de que hay leyes de la
Naturaleza por descubrir; el empeño de toda su vida fue descubrirlas. Su realismo y su optimismo se evidencian en su observación: .El Señor es sutil, pero no
artero”(Raffiniert ist der Herrgott aber boshaft ist er nicht”). Cuando un colega le preguntó qué querı́a decir con eso, contestó: ”La Naturaleza esconde su
secreto porque es sublime, no por astucia”(”Die Natur verbirgt ihr Geheimnis
durch die Erhabenheit ihres Wesens, aber nicht durch List”). 29
26
Buckley, At the Origins, 326.
Radiación de cuerpo negro: El espectro de radiación emitido por un cuerpo perfectamente negro
cuando es calentado. Este espectro es una función de la temperatura del cuerpo negro, siendo dominantemente roja a bajas temperaturas, como un carbón ardiendo, y haciéndose dominantemente azul a
temperaturas más altas.
28
Pais, “El Señor es sutil,” 324.
29
Ibid, 8.
27
11
Bohr, por otro lado, se profesaba a
sı́ mismo completamente indiferente a la
religión. Antes de su matrimonio formalmente renunció a su calidad de miembro en
la iglesia Luterana, la iglesia estatal de Dinamarca. Pais, biógrafo también de Bohr,
nos ha dado los recuerdos de Margrethe
Bohr, la esposa de Niels, sobre las respuestas de Bohr a la religión durante su juventud:
Hubo un perı́odo de alrededor de un año . . . [tenı́a] 14 o
15 o algo por allı́ . . . cuando
la tomó muy en serio; ella lo
movı́a mucho. Luego de repente
se fue [sic] todo terminando.
Ya no era nada para él. Entonces fue donde su padre, que
lo habı́a dejado bastante solo
por lo que a esto se refiere, y le
dijo, “no puedo entender cómo
pude estar tan tomado por todo esto; no significa nada de
nada para mi.” Y entonces su
padre no dijo nada, sólo sonrió.
Y entonces Niels dijo, “[Y] esta
sonrisa me ha enseñado tanto
que nunca olvidé.” Ası́ que ellos nunca ejercieron influencia alguna
Y desde entonces ella no tuvo ningún
Figura 4: Albert Einstein y Niels Bohr. Fotografı́a de Ehrenfest
pero le dejaron hacer lo que él quiso. . .
interés para él. 30
Estamos fascinados por este contraste en la orientación hacia la realidad espiritual
en dos individuos brillantes que son absorbidos en la misma búsqueda de la comprensión
fundamental de la realidad. Pais, describiendo un episodio con Bohr mucho después de la
muerte de Einstein, describe la notable sinergia entre los dos:
Bohr volverı́a a vivir las luchas que tomó antes que el contenido de la mecánica
cuantica fue entendido aceptado. . . Esto, estoy convencido, era la inagotable
fuente de identidad de Bohr. Einstein apareció por siempre como su principal
socio espiritual – incluso luego de la muerte de este discutirı́a con él como si
Einstein aún estuviera vivo. 31
¿Cuál es la motivación, la visión común que los mueve? Claramente no es la religión,
o la falta de religión.
30
31
Pais, Niels Bohr’s Times, 134.
Ibid., 8.
12
Einstein
Einstein irrumpió en la escena de la fı́sica en 1905 con tres amplias contribuciones
teóricas –sobre la naturaleza cuántica de la luz, sobre la relatividad especial, y sobre el
movimiento browniano. 32 Cada uno de estos tres amplios adelantos tenı́a antecedentes
en el trabajo de otros investigadores –la naturaleza cuántica de la luz en el trabajo de
Plack sobre radiación de cuerpo negro, el movimiento relativo de sistemas inerciales en el
de Lorenz y Michelson, y el movimiento browniano en el trabajo de Stokes y otros en el
número de Avogadro. 33 En las manos de Einstein el movimiento browniano dio evidencia
directa de la realidad de las moléculas, de la estructura atómica de la materia. En cada
caso Einstein introdujo nuevas ideas conceptuales fundamentales al problema. Pais nota,
en relación a la publicación sobre movimiento browniano, que
[e]stá poblado de nuevas ideas: las partı́culas en suspensión se comportan como moléculas en solución; hay una relación entre difusión y viscosidad, el
primer teorema fluctuación-disipación que apareció; el desplazamiento medio
cuadrático de las partı́culas se puede relacionar con el coeficiente de difusión.
La conclusión final, de que el número de Avogadro puede en esencia determinarse a partir de observaciones hechas con un microscopio corriente, nunca
deja de provocar un momento de sorpresa, aun si uno ya ha leı́do el trabajo
antes y por lo tanto conoce la lı́nea de efecto. 34
¿Qué era lo que Einstein estaba buscando? ¿Qué lo condujo a una vida de tan singular
dedicación y productividad? Obtenemos una idea a partir su propio testimonio como
está atestiguado en sus escritos propios y en la biografı́a de Pais. A fines de sus sesenta
distinguió una experiencia particular del primer perı́odo de su vida y describió cómo esta
fijó su rumbo:
“Observé un milagro... cuando siendo un niño de cuatro o cinco años mi padre
me regaló una brújula”. El muchacho se excitó tanto que ”temblaba y se puso
frı́o”. ”Tiene que haber algo detrás de los objetos que yace profundamente
oculto... el desarrollo de nuestro mundo del pensamiento es en cierta medida
una huida de lo milagroso”. (52)
Una idea posterior aparece en su discurso a Planck, citado anteriormente, en ocasión del
sexagésimo cumpleaños de Planck; “El estado emocional que permite esos logros es similar
al de una persona religiosa o al de una persona enamorada; el diario esfuerzo no surge de
un designio o un programa, sino de una directa necesidad” (41).
En su nota autobiográfica definitiva, Einstein trata cómo él llegó a la revelación fundamental de la relatividad especial, una de las verdaderas revelaciones seminales de la fı́sica
y una que también ha tenido profundas consecuencias filosóficas. Él fue conducido a la
teorı́a especial mayoritariamente por argumentos estéticos, esto es, argumentos de simplicidad. Alguna vez entre Octubre de 1895 y el otoño temprano de 1896, la pregunta llegó a
él: “Si uno corre tras de una onda luminosa con velocidad [igual a la] de la luz, debiera
32
Movimiento browniano: El movimiento aleatorio de partı́culas suspendidas en una solución.
Número de Avogadro: El número de moléculas en un mol de una sustancia.
34
Pais, “El Señor es sutil,“ 70.
33
13
hallar un campo de ondas independiente del tiempo. Sin embargo, ¡una cosa ası́ no parece
existir!” (131). Einstein dice que éste fue el infantil primer experimento pensado que tiene
que ver con la teorı́a especial de la relatividad. Agrega: “la invención no es producto del
pensamiento lógico, aunque el producto final esté ligado a una estructura lógica”. (131,
énfasis agregado)
En otra parte fue más explicito en afirmar, con el debido respeto a Newton, la naturaleza creativa del proceso cientı́fico.
Sabemos ahora que la ciencia no puede surgir únicamente de lo empı́rico, que
en las construcciones de la ciencia necesitamos usar de una libre invención que
sólo a posteriori puede confrontarse con la experiencia en cuanto a su utilidad.
Este hecho pudo escapar a las generaciones anteriores, para las que la creación
teórica parecı́a crecer inductivamente de lo empı́rico, sin la influencia creadora
de una libre construcción de conceptos. Cuanto más primitivo es el estado
de una ciencia, tanto más fácilmente puede el cientı́fico vivir en la ilusión de
que es un puro empı́rico. Todavı́a en el siglo XIX muchos creı́an que la regla
fundamental de Newton, “Hypotheses non fingo” 35 , debı́a constituir la base
de toda la ciencia natural efectiva. 36
Continuando con el mismo estilo,revela
su visión de la labor misma.
Perdóname, Newton; seguiste
el único camino que en tu época
era posible para un hombre
con los máximos poderes de
pensamiento y creatividad. Los
conceptos que creaste guı́an todavı́a hoy nuestro pensamiento
en fı́sica, aunque ahora sabemos que habrán de ser reemplazados por otros más distantes de la esfera de la experiencia inmediata, si aspiramos
a una comprensión más profunda de las vinculaciones. (30)
Figura 5: Uno de los artı́culos publicados por
Einstein, sobre la relatividad.
Él expresa la profunda consolación que experimenta desde ésta búsqueda de principios universales. “Produce un sentimiento maravilloso reconocer caracterı́sticas unificadoras
en un conjunto de fenómenos que se presentan a la experiencia directa de nuestros sentidos
como completamente desconectados” (71).
La descripción de Einstein de su experiencia de descubrimiento en fı́sica es notablemente similar a aquella de San Ignacio describiendo su visión de la creación junto al rı́o
Cardoner y su respuesta a aquella visión.
35
36
N. del T.: latı́n, “No hago hipótesis”
Ibid., 30, énfasis agregado.
14
Y estando allı́ sentado se le empezaron abrir los ojos del entendimiento; y no
que viese alguna visión, sino entendiendo y conociendo muchas cosas, tanto de
cosas espirituales, como de cosas de la fe y de letras; y esto con una ilustración
tan grande, que le parecı́an todas las cosas nuevas. Y no se puede declarar los
particulares que entendió entonces, aunque fueron muchos, sino que recibió una
grande claridad en el entendimiento. 37
Entonces, ¿Qué tenemos? Tenemos a Einstein impulsado por un deseo de entender aún
más profundamente el interior del misterio de la estructura del universo, procediendo por
reflexión e intuición para develar los principios universales que subyacen a los fenómenos,
buscando simplicidad bajo la complejidad y experimentando un profundo entusiasmo y
alegrı́a cuando aquellos principios se revelan a si mı́smos. Y tenemos a Ignacio buscando
“encontrar a Dios en todas las cosas.” Ignacio habla de “consolación” como una experiencia guı́a en su búsqueda; Einstein habla de “profundo entusiasmo y alegrı́a” en su
búsqueda. La visión de Ignacio en el Cardoner fue decisiva en su vida y lo condujo a un
servicio de la Iglesia y la humanidad que duró hasta el fin de sus dı́as. La vida de Einstein
exhibe un parecido servicio de toda la vida a la ciencia con una notable dedicación a la
humanidad, un profundo compromiso con la sociedad, con la paz y la justicia. 38
Bohr
El interés de Bohr en la fı́sica fue provocado por su padre, Christian Bohr, también
cientı́fico. La descripción de Christian Bohr del rol de la ciencia en su vida es probablemente una buena descripción también para Niels, quien fue tan fuertemente influenciado
por su padre.
Cuando hablo de aquel perı́odo de mi primerı́sima infancia que puedo claramente recordar, entonces, como toda mi vida posterior, estaba caracterizado
al máximo nivel por un solo regalo, si puedo llamarlo ası́, que se remonta tan
lejos como puedo recordar, y que nunca estuvo fuera de mi mente por una sola
semana, me parece probable que difı́cilmente por un solo dia. . . el amor de la
ciencia natural . . . él aún domina mi vida. 39
Fue Bohr quien concibió la natural imagen del átomo como un núcleo rodeado de
electrones girando. Pais resume los logros de Bohr en 1913.
La mismı́sima existencia de los espectros lineales (y de bandas) sugiere, él
notó, que los electrones se mueven en orbitas estacionarias discretas dentro de
los átomos y moléculas. El Espectro (incluyendo el Espectro de Rayos X) surge
a causa de los saltos cuánticos entre éstos estados. (Tomarı́a hasta los ochenta
antes que aquellos saltos individuales fueran observados directamente.) La
confirmación cuantitativa de éstas ideas por su tratamiento del hidrógeno y
el helio ionizado marcan [sic] un punto de giro en la fı́sica del siglo veinte y
el punto máximo en la carrera creativa de Bohr. La insistencia en el rol del
37
Autobiografı́a de San Ignacio de Loyola, Capı́tulo 3, 30.
Albert Einstein, Out of My Later Years (New York: Wings Books, 1993).
39
Pais, Niels Bohr’s Times, 98.
38
15
anillo más externo de electrones como el asiento para la mayor cantidad de las
propiedades quı́micas de los elementos, en particular sus valencias, constituye
el primer paso hacia la quı́mica cuántica. . . él podrı́a ser considerado el padre
del átomo. (152)
Bohr continuarı́a jugando un rol significativo en la fı́sica nuclear, incluyendo el modelo
de la gota lı́quida, que suministró la base para entender la fisión. La aguda distinción entre
la fı́sica nuclear y la atómica/molecular comienza con su comprensión de que los rayos β,
electrones de muy altas energı́as observados en la desintegración radiactiva, deben emanar
del núcleo, y no se deben a los electrones orbitando el núcleo cuyas transiciones dan lugar
al espectro visible.
Cuando observamos el método de hacer fı́sica de Bohr, vemos que es muy diferente del
de Einstein. El método de Bohr era cualitativo, imaginativo, hecho en un escenario público,
por ası́ decirlo, el famoso instituto en Copenhagen que él fundó y condujo. De cualquier
forma, se parecen en su acercamiento intuitivo a los problemas fı́sicos. Probablemente el
destacado ejemplo de este salto de intuición en el caso de Bohr es su modelo del átomo,
que preparó la escena para la teorı́a cuántica.
Rutherford habı́a demostrado que el átomo consistı́a de un núcleo cargado positivamente, donde esencialmente estaba concentrada toda la masa del átomo, rodeada por una
nube de electrones cargados negativamente y equilibrando la carga del núcleo. De acuerdo
a la fı́sica clásica, los electrones moviéndose en un cı́rculo perderı́an energı́a irradiando
energı́a electromagnética. Mientras pierden energı́a, deberı́an rápidamente caer en espiral hacia dentro, atraı́dos por la carga positiva del núcleo. En una fracción de segundo,
debieran ser absorbidos por el núcleo; el átomo como fue revelado por los experimentos
de Rutherford no deberı́a existir. Pais caracteriza la solución de Bohr a este enigma de
la estabilidad de las orbitas de los electrones en el átomo de hidrógeno: “Bohr evitó este
desastre, introduciendo uno de los más audaces postulados nunca vistos en la fı́sica. Simplemente asumió que el electrón no cae en espiral, ¡contraviniendo por medio de eso todos
los conocimientos sobre la radiación hasta entonces!” 40
Otra visión sobre el enfoque de Bohr lo entrega Heisenberg, informando sobre una
serie de conferencias de avanzada hechas por Bohr:
Cada una de sus cuidadosamente formuladas oraciones revelaban una larga cadena de pensamientos subyacentes, de reflexiones filosóficas, insinuadas pero
nunca completamente expresadas. Encontré este enfoque altamente emocionante; lo que dijo parecı́a nuevo y no tan nuevo al mismo tiempo. Podrı́amos
claramente sentir que él habı́a alcanzado sus resultados no tanto por calculos y
demostraciones asi como por intuición e inspiración y que él encontraba difı́cil
justificar sus descubrimientos antes de la famosa escuela de matemáticas de
Göttingen. (205)
Krarners recordaba de estas conferencias: “[L]a verdad era que Bohr, con visión divina, habı́a creado y profundizado una sı́ntesis entre los resultados espectroscópicos y los
quı́micos” (205).
Como Einstein, Bohr exhibe un servicio de la ciencia durante toda su vida con una notable dedicación a la humanidad. Él era la fuerza impulsora en medio de los esfuerzos para
40
Ibid., 147 (énfasis agregado).
16
internacionalizar el control de la energı́a nuclear a fin de eliminar la carrera armamentista
nuclear.
Fı́sica Desencadenada
En el perı́odo moderno, la búsqueda de la fı́sica es liberada de la teologı́a (y de la
ateologı́a) que la habı́a agobiado desde Newton y Descartes hasta Diderot y d’Holbach.
Perseguida por su propio bien, se experimenta a sı́ misma como un esfuerzo humano
legı́timo y autónomo. En los testimonios de y sobre Bohr y Einstein, nos adentramos en
lo que mueve este esfuerzo. Bohr y Einstein se parecen al ser absorbidos por la búsqueda
de un entendimiento más profundo de las más básicas estructuras del universo. Ambos
proceden con una profunda fe en la existencia de una simplicidad subyacente en la estructura de la materia. Están comprometidos con la comunidad fı́sica pero son capaces de
percibir las preguntas verdaderamente cruciales y moverse intuitivamente más allá de las
soluciones convencionales a formas fundamentalmente nuevas de abordar soluciones. Hacen esto con una profunda y serena confianza en sus percibidas visiones. Ambos exhiben
una orientación hacia una experiencia original e intuitiva que está siempre presente, que
precede y es más fundamental que cualquier noción a la que puedan llegar por reflexión
o por persuasión.
De mi propia vida podrı́a describir qué es lo que el fı́sico experimenta, qué motiva
y caracteriza ésta búsqueda, como una experiencia de profunda alegrı́a interior junto a
una sensación de libertad y de responsabilidad por esa libertad. Existe una experiencia
de apertura a posibilidades ilimitadas, de trascendencia.
¿Cómo podemos entender éste fenómeno de profunda fe en una experiencia original e
intuitiva? ¿Puede éste impulso intuitivo relacionarse a otras búsquedas que involucran todo el ser de una persona? ¿Puede apuntar a una espiritualidad subyacente? He encontrado
útil por lo que a esto se refiere reflexionar sobre mi experiencia a la luz de la teologı́a de
Karl Rahner, uno de los teólogos sobresalientes de nuestro siglo. La teologı́a de Rahner
es particularmente atractiva para un fı́sico ya que Rahner, como el fı́sico, comienza con
información, la información de la experiencia, y es cuidadoso de no ir más allá de lo que
puede ser justificado por aquella información. La suya es una teologı́a encarnatoria, una
teologı́a que trata del mundo como real, como el lugar de actividad de Dios con respecto
a nosotros.
En su Curso Fundamental sobre la Fe, Rahner examina la estructura del conocimiento
y llega a la relación de la persona humana con Dios (20). El fı́sico en investigaciones de
frontera examina el mundo fı́sico y llega al conocimiento de su estructura fundamental.
¿Están estas dos búsquedas relacionadas? Yo creo que lo están. La noción de trascendencia,
que provee un punto de partida para la investigación de Rahner, puede también ser la
motivación implı́cita de la búsqueda del fı́sico.
La Búsqueda Más Profunda del Fı́sico
¿Qué podemos extraer de los testimonios y experiencias de los fı́sicos? ¿Cómo los fı́sicos
experimentan el proceso de descubrimiento que es la investigación fı́sica? ¿Qué revela el
17
progreso histórico del área? ¿Qué aprendemos de los testimonios de (y sobre) Einstein,
Bohr y otros destacados practicantes de la fı́sica relatados previamente? Existe conciencia
de la naturaleza limitada de cada respuesta tentativa. Feynman lo expresa ası́: “[T]ienes
que dejar la puerta abierta a lo desconocido.” 41 Einstein habla de “algo detrás de los
objetos que yace profundamente oculto” 42 . Bohr luchó con lo que yace en la base de la
mecánica cuántica. Einstein hasta su último suspiro aspiró a una teorı́a unificada de todas
las fuerzas de la naturaleza, una sı́ntesis que siempre permaneció simplemente fuera de
alcance. Hoy la comunidad de los fı́sicos de altas energı́as continúa la lucha para construir
un modelo de la realidad más allá del Modelo Estándar, uno que incluya la gravedad
y proceda de primeros principios sin la necesidad del Modelo Estándar de constantes
determinadas experimentalmente.
Posiblemente, esta experiencia en la
fı́sica de una conciencia de un entendimiento de la realidad que está siempre más
allá de nuestro entendimiento actual corresponde a lo que Karl Rahner llama “experiencia trascendental”. “Experiencia trascendental es la experiencia de
la trascendencia, en la cual la experiencia de la esctructura del sujeto y por
lo tanto también la estructura última de
cada objeto concebible de conocimiento
están presentes juntos y en identidad” 43 .
Pero, ¿qué relevancia habrı́a en igualar
la experencia de los fı́sicos, y verdaderamente del campo de la fı́sica, con la
“experiencia trascendental”? A partir del
análisis de la “experiencia trascendental,”
concluye Rahner, “[H]ay presente en esta experiencia trascendental un anónimo y
atemático conocimiento de Dios” (21). Entonces la identificación de la experiencia de
los fı́sicos con la experiencia trascendental,
si es creı́ble, dirı́a que la experencia de los
Figura 6: Karl Rahner, S.J.
fı́sicos y la del área de la fı́sica en promover
el entendimiento de la materia es, aunque
anónimamente, una experiencia de Dios (57).
¿Cómo verificarı́a uno aquella identificación? ¿Cuáles, de acuerdo a Rahner, son las
caracterı́sticas que identifican a esta “experiencia trascendental”? Rahner afirma que la
fı́sica es un lugar creı́ble para aquella experiencia cuando declara que “toda experiencia
trascendental es mediada por un encuentro categórico con la realidad concreta en nuestro
mundo” (52). Pero ¿qué elementos debieran estar presentes en la experiencia de los fı́sicos,
41
Feynman, Meaning of It, 27.
Pais, “El Señor es sutil,” 52.
43
Rahner, Foundations, 20
42
18
en el encuentro con la realidad concreta que es la investigación fı́sica, para hacer plausible
una identificación de su experiencia con la experiencia trascendental de Rahner?
Rahner distingue cuatro propiedades en la experiencia trascendental: subjetividad,
personización, responsabilidad y libertad (28). Qué quiere decir con la primera de éstas,
subjetividad, se hace más claro, de acuerdo a Rahner, cuando decimos que las personas
humanas son seres trascendentes. ¿Qué significa eso y es esta declaración consistente con
los testimonios de los fı́sicos? En un pasaje que resuena con la visión de Hawking, como
veremos más adelante, Rahner describe qué quiere decir cuando declara que una persona
humana es un ser trascendente.
[El hombre] puede poner todo en cuestión. En su apertura a todo y a cualquier
cosa, todo lo que pueda ser expresado puede ser al menos una pregunta para él
. . . El hombre se experimenta a sı́ mismo como una posibilidad infinita porque
en la práctica y en la teorı́a él necesariamente pone todo resultado buscado
en duda. Siempre se situa a sı́ mismo en un horizonte más amplio que surge
frente a él en su inmensidad. (31)
Permı́tanme comparar aquella noción de trascendencia con la experiencia de los fı́sicos
descrita previamente, ya sea la búsqueda de Galileo, Newton y Maxwell en el perı́odo
clásico o de Einstein y Bohr en el perı́odo posterior. Stephen Hawking declara aquella experiencia sucintamente: “La fı́sica y la astronomı́a brindaban la esperanza de comprender
de donde venı́amos y por que estábamos aquı́ y yo deseaba sondear las remotas profundidades del universo. Tal vez lo he conseguido en una pequeña medida, pero aún es mucho
lo que deseo conocer.” 44 O miramos en el comentario de Pais sobre Einstein hacia el fin
de su vida de búsqueda:
La fı́sica continuó siendo el centro del ser de Einstein en la década final, durante la cual, como ya he narrado, se concentró exclusivamente en la teorı́a del
campo unificado, y en cuestiones de principio vinculadas a la teorı́a cuántica.
Su trabajo publicado durante ese perı́odo incluye ocho comunicaciones sobre
la teorı́a del campo unificado; una contribución a Dialectica, escrita por instigación de Pauli, en la que expresó sus puntos de vista sobre la mecánica
cuántica; y, como él decı́a, su necrologı́a, el importante ensayo denominado
“Autobiographisches”(autobiográfico). 45
Todos estos trabajos expresan una convición de que hay “algo más allá”, una unificación general de todas las fuerzas de la naturaleza en el caso de la teorı́a del campo
unificado, una realidad más profunda, más allá de la indeterminación de Heisenberg en el
caso de la teorı́a cuántica.
Cómo esto se relaciona con la subjetividad? Rahner continúa ası́:
En la medida en que el hombre es un ser trascendente, es confrontado por
sı́ mismo, es responsable de sı́ mismo, y ası́ es persona y sujeto. . . Algo finito
puede experimentarse ası́ mismo como finito solo si, como este sujeto consciente, proviene de algo más que no es él mismo. Este algo más no es solo
44
45
Stephen Hawking, Black Holes and Baby Universes (New York: Bantam Books, 1994), 11.
Pais, “El Señor es sutil,” 473.
19
otro individuo, sino es la unidad original que anticipa y es la completitud de
cada sistema concebible y de cada individuo y sujeto distinto.” 46
En los ejemplos citados, Hawking y Einstein son ambos confrontados por el misterio del
universo extendiéndose sin limite ante ellos. Ellos también se saben a si mismos como
sujetos distintos dentro del universo que ellos luchan por entender, manifestando la segunda de las caracterı́sticas de la experiencia de trascendencia de Rahner, a saber, la
personización.
¿Qué hay de las otras dos caracterı́sticas, responsabilidad y libertad? Einstein provee
una ilustración sucinta de estas. Entonces viene a la mente su respuesta a un estudiante
en el momento en que recibió un cablegrama informándole que la curvatura de la luz
debida al sol estaba de acuerdo con su predicción en la relatividad general. El estudiante
preguntó qué habrı́a dicho él si no hubiera habido confirmación. La respuesta de Einstein
es una expresión clásica de confianza en sı́ mismo, esto es, de un espı́ritu libre haciéndose
responsable de los regalos propios: “Hubiera tenido que compadecer al buen Dios. La
teorı́a es de todos modos correcta.” 47
¿A dónde conduce esta noción de trascendencia, esta noción de una experiencia primordial que atrae ilimitadamente a la libertad? ¿Cómo esta se relaciona con lo que se
hace en fı́sica?
Esta autocomunicación a la persona humana como un ser libre que existe
con la posibilidad de un absoluto “si” o “no” a Dios puede estar presente, o
puede ser entendida, de dos maneras diferentes. Puede ser entendida como la
situacion antecedente de una oferta y una llamada a la libertad de una persona
por una parte y, por otra, en la nuevamente doble manera de la respuesta a
esta oferta de la autocomunicación de Dios como una permanencia existencial
del hombre. Esto es, esta autocomunicación puede estar presente como una
aceptación o un rechazo de la autocomunicación de Dios por la libertad del
hombre. Esto trascendentalmente está más allá de las palabras. 48
¿Es esto lo que sucede en fı́sica? ¿Es la siempre más profunda penetración personal en
el misterio de la creación que vemos en Newton, Maxwell, Einstein, Bohr, y contribuidores
más recientes como Hawking o Weinberg una manifestación de la autocomunicación de
Dios? Si es ası́, ¿Por qué no son todos ellos Cristianos? Rahner tiene esto que decir:
“En principio, la experiencia original de Dios aún en su autocomunicación puede ser
tan universal, tan atemática y tan ’areligiosa’ que ocurre, sin nombre pero realmente,
dondequiera que estamos viviendo nuestra existencia” (131). El avanza hasta hacer una
observación que es particularmente relevante para este examen de la noción de la fı́sica
como espiritualidad.
Aún si por simple instrospección, y por hacer sus experiencias trascendentales
y originales temáticas, una persona podrı́a no descubrir individualmente tal
experiencia trascendental de la autocomunicación de Dios en gracia, o podrı́a
no expresarla por si mismo con una certeza inequı́voca, no obstante, si esta
46
Rahner, Foundations, 34 (énfasis agregado).
Pais, “El Señor es sutil,” 45.
48
Rahner,Foundations, 126.
47
20
interpretación teológica y dogmática de su experiencia trascendental le es ofrecida por la historia de la revelación y por la cristiandad, el puede reconocer
su propia experiencia en ella. (131).
Además,
[E]sta oferta del absolutamente incomprensible, sin nombre e infinito Dios a
la libertad del hombre puede ser aceptada en la concreta y atemática actualización de la existencia del hombre como su justificación y salvación. Esto
es cierto incluso cuando en su condicionamiento histórico esta persona interpreta su existencia, sin culpa, de una manera diferente o de una manera no
cristiana, quizás inclusive de una manera atea. Pues dondequiera que una persona acepta su existencia última e incondicinalmente... está aceptando a Dios.
Él esta aceptando no un mero Dios de la naturaleza, ni la mera naturaleza del
espı́ritu; sino más bien está aceptando al Dios que se entrega a sı́ mismo en
toda su incomprensibilidad en el centro y las profundidades de su existencia.
(401, énfasis agregado).
La visión cristiana
La cristiandad dirı́a que esta experiencia de trascendencia es una experiencia de una
libre, inmerecida, y perdonadora autocomunicación de Dios. Esta autocomunicación de
Dios como misterio personal y absoluto a una persona humana como un ser de trascendencia significa desde el comienzo una comunicación a aquella persona como un ser espiritual
y personal. “Autocomunicación de Dios” significa que lo que es comunicado es realmente
Dios en su propio ser, y de esta manera es una comunicación en pos de conocer y poseer
a Dios en inmediata vision y amor. Para el católico y el cristiano éste es un momento
de gracia. Y en esta gracia está incluı́do un momento de revelación en sentido, si bien
trascendental, estricto.
Un fı́sico dedica su vida entera a desentrañar los misterios del universo, y confı́a en sus
intuiciones aún cuando ellas involucren cambios fundamentales en los conceptos aceptados
que gobiernan el universo, por ejemplo, el concepto de relatividad. Si esto es aceptar a
Dios, como Rahner sugiere, entonces, de forma totalmente anónima, la investigación fı́sica
es una búsqueda de Dios. “[P]or esta razón un Cristiano se ubica más allá de toda la
pluralista confusión y espera que, más allá, en esto se esconda un definitivo “si” en todos
quienes son de buena voluntad” (401).
Entonces, ¿A dónde me lleva esto?
Este ensayo comenzó como una búsqueda personal de comprensión. Es justo preguntarse, “¿Qué impacto ha tenido esta comprensión en mi vida, en mi espiritualidad?” La
respuesta a esto es multifacética. Primero, elimina la ambigüedad vocacional implicada
en el termino “cura-algo” (“sacerdote-algo”), fuente de tanta ansiedad en los sesentas y
setentas. Aunque yo nunca experimenté esta ambigüedad en mi propia vida, es útil tener
una base teológica articulada para la unidad de mi vocación como un sacerdote que es
21
un fı́sico. Segundo, ésta identifica la investigación fı́sica, el trabajo de toda la vida de mis
colegas y mı́o, como alabanza de Dios – al centro de nuestra razón para existir: “para
alabar, reverenciar y servir a Dios, y de esta manera entrar en la vida eterna” 49 Esta
dilucidación es profundamete satisfactoria. Le agrega una dimensión espiritual más profunda a la colegialidad experimentada en la comunidad de investigadores de fı́sica. Más
allá de cada veta de fe e incredulidad, el lazo que experimentamos es, en profundidad, una
hermandad en el Señor. Hay una hermosa completitud y una profunda alegrı́a espiritual
de esta comprensión.
Una pregunta algo diferente es cómo esta percibible unidad de la búsqueda del fı́sico
y la búsqueda de Dios fluye en mi vida espiritual, en mi relación explı́cita con Dios.
La unidad percibida que me permite encontrar el misterio de Dios en la investigación
en fı́sica me lleva a abordar el misterio de la redención con el mismo rigor y la misma
reverencia que caracterizan a la búsqueda de la fı́sica. Dos palabras que caracterizan la
búsqueda fı́sica son honestidad y autenticidad: una implacable honestidad en confrontar
la información, aún cuando ésta pueda contradecir mi experiencia previa y expectativas,
y una autenticidad, una integridad que reconoce el misterio, la incierta calidad de nuestro
conocimiento y de nuestra ignorancia. El fı́sico es capaz de decir con toda sencillez, “No
lo sé”, o “No lo entiendo.” El no saber o no entender se transforma en una apertura
al misterio, un incentivo y lugar para buscar más profundamente. Y esta honestidad y
autenticidad iluminan su vida entera, no solo su fı́sica. Entonces, para mı́, al punto de
que soy auténticamente un fı́sico, estas caracterı́sticas también iluminan mi búsqueda
espiritual.
¿A dónde conduce esto? Internalizando la teologı́a de Rahner como está coherentemente expresada en su Curso Fundamental, adquiero una base coherente y explı́cita para
mi espiritualidad (21). En primera instancia, en la oración y especialmente en la Eucaristı́a, el rezo y la celebración deben ser consistentes con la realidad que profeso – que
ella es un encuentro con el Dios vivo, con un Dios que es una persona. Aquel encuentro
se transforma en una experiencia, un diálogo con el Dios que está presente. Celebrar la
eucaristı́a es ser consciente de estar en presencia de y dirigiéndose al Padre, de reunir a la
asamblea en aquella oración y junto a ellos ofrecer al Padre el ofrecimiento del Hijo. En
la celebración experimento un profundo sentido de presencia para la asamblea – de una
común presencia al Padre y del Padre presente para nosotros, y una experiencia del amor
del Hijo por el Padre y su ofrecimiento en amor por mı́ y por cada miembro de la asamblea. Un fı́sico toma seriamente y lucha con la realidad del mundo material. Encuentro
que la misma seriedad y compromiso fluyen en la realidad del mundo del espı́ritu.
De forma similar, esta apertura a la presencia de Dios y el sentido del misterio conducen
a un renovado acercamiento a los Ejercicios Espirituales de San Ignacio. Aquella búsqueda
que caracteriza mi vida como fı́sico, una sed de una siempre más profunda penetración
del misterio sin dudar la realidad presente, lleva a la siguiente página en la experiencia
del misterio cristiano. En vez que los Ejercicios Espirituales sean un examinar las grandes
verdades de la historia de la salvación, he hallado que son una experiencia de ser alcanzado
por Cristo en su gran trabajo de salvación. He experimentado la redención a un siempre
más profundo nivel como una realidad en mi vida. Y he encontrádome a mi mismo amando
49
N. del T.:Principio y Fundamento, Ejercicios Espirituales de San Ignacio [23]. El texto original en
español es “para alabar, hacer reverencia y servir a Dios nuestro Señor, y mediante esto salvar su alma”
22
con el corazón de Cristo y anhelando la redención, la completitud y la vida eterna con el
Señor para todos mis hermanos y hermanas. “Todas las cosas fueron creadas por él, y sin
él nada ha llegado a existir”.
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