Paul Dirac y la belleza

por | Jul 30, 2022 | Física

Hay figuras artísticas precisas en el panorama de las físicas modernas en su forma más pura de arte: De comunicar un concepto genuino y puro con sinceridad y claridad. De la manera más armoniosa posible, estas alcanzan el corazón del espectador para iniciar un proceso de catarsis de pura y completa admiración.

Albert Einstein era una mente creativa fuera de cualquier truco, que buscaba la verdad en las calles más dispares, impulsado por pura intuición y vocación. Un artista apasionado, rodeado por las vivas imágenes de su mente que tomaron forma como las manchas de un canvas.

Un Klimt, a tiempos impresionistas, con un rápido y preciso trazo. Para el, la luz era la base para todo que junta la libertas: Si pudieramos describir la esencia de Enstein es la pintura, podriamos ilustrar el beso de Klimt como las bases del agujero negro, la que a su alrededor la luz gira, atrapada. Todo a su alrededor se distorsiona como si en entero cosmos fuese una catarata convirtiendo hacia las dos.

Para Pascal, la nobleza del hombre viene de la pasión y la ambición, para Einstein, es la luz y la libertad. De una luz vibrante y libre, casi como una pieza de violín de Mozart, uno lentamente llega a esta belleza pura en la galería sensorial de Dirac.

De acuerdo al físico, la belleza ilumina el camino vía trazar una línea al camino que seguir: Combinando mecánicas cuánticas y relatividad especial para obtener una ecuación del movimiento que no pierde su veracidad ante velocidades muy altas así como la de la luz.

La Física como una Galería de Arte

¿Qué significa la “belleza” en las físicas?

La ecuación que Dirac estaba buscando tenía que ser consistente con la teoría de la transformación y seguir los principios de la simetría. Su canvas en blanco tenía unas guías bien definidas. La perspectiva y anatomía representadas no eran armoniosas.

Para que la pintura tenga una buena fundación, era esencial resolver el gran problema, considerado por Heisenberg, uno de los peores en la física moderna: La teoría admitía soluciones a la energía negativa, algo que Dirac consideraba vacío de un sentido físico. Pero las discontinuas transiciones de positivo a negativo en las mecánicas cuánticas, era algo que él no podía dar la vista gorda.

Dirac fue contra la corriente e identificó este “mar” hecho de energías negativas como un conjunto de agujeros y electrones no observables. El matemático Weyl ayudó a la comunidad a pensar en la simetría de Dirac y el hecho de que estos agujeros no podrían ser considerados protones, debido a una cantidad no equitativa de masa, pero antielectrones (o positrones). Luego el antiprotón y la idea de un monopolo magnético podrían explicar la cuantización de la carga elemental.

Esta experiencia transformó Dirac de un teorista cauteloso a un promotor revolucionario de la belleza matemática: Esto lo hubiera convertido en el Trotsky de la física, el genio más extraño del mundo. Un valiente aventurero y un crítico severo del arte, que meticulosamente juzga la fealdad de la apariencia física.

Entre estas, las “normalizaciones” eran un pésimo trabajo para sus ojos, sin ninguna estética ni una base ética—algo que puso el campo cuántico teórico en una pésima condición, al que tendría que ser reembolsado.

Cuando la normalización demostró no sólo tener éxito pero casi en perfecto acuerdo con información experimenta, la respuesta de Dirac fue: «Podría estar correcta si no fuera tan mala.»

Debemos preguntarnos a nosotros mismos: «¿Qué significa la “belleza” en las físicas?.»

El matemático Hardy, un contemporáneo de Dirac, dijo:

«El modelo de un matemático, como el de un pintor o el de un poeta, debe ser bello. Atado armoniosamente, como lo harían los colores o las palabras. No hay lugar para malas matemáticas.»

Para Einstein era lo mismo, la teoría tenía que ser bella y elegante, justo como uno espera de las descripciones fundamentales de la Naturaleza. El resultado experimental no debería influenciar esta opinión. Si la teoría era bella y elegante, entonces debía ser correcta sin importar la cantidad de observaciones.

Dirac asintió: «Para caminar el paso del progreso, debemos empezar con el propósito de obtener ecuaciones bellas, unidas con una sólida intuición.»

Los datos experimentales de las primeras pruebas en el movimiento de los electrones estaban en desacuerdo con las predicciones de la relatividad especial, pero esto no detuvo a Einstein de afirmar la superioridad y validez de su teoría.

De acuerdo con Dirac (y otros muchos más), la belleza de esta teoría permite a cualquier físico pasar por alto el veredicto adverso de los resultados experimentales temporalmente. Sin embargo, hay una teoría fea pero con un resultado empírico positivo.

Estas ideas vienen de las conversaciones que Dirac mantenía con sus colegas:

  • Si la teoría elegante venía en acuerdo con los experimentos, no hay que preocuparse
  • Si está en desacuerdo con los experimentos, el experimento debe estar errado
  • Si la teoría inelegante está en desacuerdo con los experimentos, uno puede refinarla de acuerdo con los experimentos
  • Si una teoría grosera está de acuerdo con los experimentos; entonces no hay esperanza
En acuerdo con los experimentos, las teorías feas están sin duda alguna erradas en acuerdo con esta línea de pensamiento: El físico no debe estar de acuerdo con sólo aplicar fórmulas matemáticas con el simple fin de satisfacer el acuerdo predecido y empírico esperado.

La crítica de Dirac también tiene un mensaje claro, una invitación a la audacia.
Einstein había ganado porque creía completamente en la belleza de esa teoría y no se sintió derrotado como otros hicieron. Sin embargo el periodo histórico no fue el mejor para Einstein y las premisas de su carácter le mantenía lejos del éxito, su creencia en la belleza matemática lo guió hacia la más pura definición de la naturaleza.

Esta belleza es mostrada cuando el artista físico vive sin ningún prejuicio, inmediatamente admitiendo la superioridad del campo. Discriminacion era lo que le prevenía entender las mecánicas cuánticas y la relatividad relacionadas en términos prácticos.

Cuando tengamos el nuevo Einstein o el nuevo Heinserberg, Dirac continua, tendremos una belleza única de la Naturaleza. Esta última evolución prevé la duda ante algo que nunca antes ha sido preguntado, y guiará un camino hacia un conflicto entre la determinación y la indeterminación.

Para otorgarle tanta importancia a conceptos actuales es sin duda alguna un error. Sería probablemente necesario cambiar la imagen de conceptos como el espacio-tiempo, sin caer en el error de darles mucha fe al pensamiento de uno mismo, como es el caso del éter con las ondas electromagnéticas.

Si no hubiésemos seguido este camino nunca hubiéramos pasado de Bohr a Heinsenberg.
Dirac nos sugirió a nosotros, una vez más, que el ingrediente esencial es, sin duda alguna, la belleza.