7En Busca de la Gran Unificacin en la Fsica ModernaJuan FloresCecilia PalaciosJuan TerronesEdwin ZamoraLa bsqueda de la unidad en la descripcin de los fenmenos fsicos ha resultado un reto monumental para el intelecto humano, desde los primeros albores de la ciencia fsica una serie de fenmenos aparentemente inconexos han resultado ser slo diferentes expresiones de un mismo fenmeno ms general y por tanto susceptibles de una descripcin unificada, as fruto de la investigacin cientfica se ha ido conformando un cuerpo terico para describir el todo; pero an estamos lejos de vislumbrar la luz al final del tnel?. Es en nuestro tiempo, cuando el intelecto humano se enfrenta a lo que tal vez sea la tarea ms colosal desde la aparicin del Hombre moderno y esta es la gran unificacin en la fsica moderna; precisamente clarificar en algo la respuesta a la anterior pregunta formulada es lo que se pretende en el presente ensayo.Pero es acaso posible explicar todos los fenmenos fsicos?, es posible siquiera explicar una porcin minscula de ellos?, Alema (2011) en su libro El desafo de Einstein. Vol. I, escribi, la humanidad siempre ha supuesto que la naturaleza obedece a unas pautas de comportamiento ordenadas y estables, y sobre todo ha credo que resulta posible descubrirlas (p. 11). Esto significa que la suposicin fundamental de la fsica es que existe una realidad independiente, susceptible de ser conceptualizada y descrita por nuestro intelecto; y la forma que hemos encontrado para hacerlo es a travs de las matemticas y es que la naturaleza habla el lenguaje de los nmeros.

En este sentido Davies (1984) afirm:Quiz el mayor descubrimiento cientfico de todos los tiempos sea que la naturaleza est escrita en clave matemtica. No sabemos cul es la razn, pero es el hecho ms importante que nos permite comprender, controlar y predecir el resultado de los procesos fsicos. Una vez hemos descubierto la clave de un sistema fsico, podemos leer la naturaleza como si fuera un libro. (p. 50).El surgimiento de grandes cientficos que han desarrollado nuevas ideas, extraas y asombrosas han venido irrumpiendo en la comunidad cientfica desde inicios del siglo pasado y han trado consigo la ms grande revolucin en la fsica y que slo era de conocimiento de un reducido grupo de fsicos y matemticos; tal es as que el ciudadano de a pi haba ignorado por completo estos apasionantes acontecimientos y no fue slo hasta la aparicin de otra gran revolucin: la globalizacin que comenz a darse a conocer, apenas al final del siglo XX, muchos de los avances y teoras fsicas; gracias a programas como Cosmos del cientfico Carl Sagan y la aparicin de la internet. No obstante la fsica sigui su avance y nuevos descubrimientos nos han llevado un paso adelante en la bsqueda del objetivo supremo, al respecto Davies (1986) asever Por primera vez una descripcin unificada de toda la creacin podra estar a nuestro alcance (p. VI).

Aristteles (384322 a. C.) tuvo una gran influencia en el pensamiento cientfico, la visin aristotlica planteaba que todo cuanto existe tiene su lugar determinado en la naturaleza, es decir exista un orden natural; los objetos pesados tienen su lugar, cuanto ms pesados eran, ms cerca al centro de la tierra se ubicaban. Asimismo, los objetos ligeros se ubican por encima de los pesados y mientras ms ligeros ms arriba se ubican. De otro lado los cuerpos celestes se consideraban inmutables y gobernados por sus propias leyes ajenas a los objetos terrenales. Esta forma de pensar tuvo una vigencia de poco menos de 2000 aos y no fue sino hasta la llegada de los descubrimientos de Galileo, Kepler, Coprnico y Newton entre los siglos XV y XVIII que tal visin sucumbi ante las nuevas evidencias. Es precisamente, Newton con su formulacin matemtica de la gravitacin universal que describe el movimiento de los objetos en la tierra as como el de los cuerpos celestes; quien consuma la primera gran unificacin al demostrar que tanto los cuerpos celestes como terrenales estn sujetos a las mismas leyes es decir las mismas reglas se cumplen en todos los mbitos del cosmos.El siglo XX marc el comienzo de dos grandes teoras de la fsica a saber la Teora de la Relatividad y la Teora Cuntica que sentaron las bases de la fsica moderna de nuestros das, fueron grandes intelectos los que ayudaron a erigir estos elegantes cuerpos tericos; sin embargo tambin ellos se basaron en los descubrimientos productos del genio de grandes fsicos como Newton y Maxwell en el siglo XIX. Al respecto Michael Faraday y otros ya en el siglo XVIII haban demostrado la relacin existente entre los fenmenos elctricos y magnticos, pero no fue hasta 1850 en que Maxwell utiliz estos resultados para unificar estos dos fenmenos que se manifestaban a travs de dos de las tres grandes fuerzas que se conocan hasta ese entonces, las fuerzas elctricas y magnticas (la tercera era la gravedad); las unific en un sistema de ecuaciones que ms tarde llevaran su nombre y que explicaban ambos fenmenos simultneamente. Es preciso resaltar como el genio y sentido de esttica y simetra de Maxwell jug un papel importante en este descubrimiento. Davies (1984) explica que Maxwell observo una falta de equilibrio y simetra en sus ecuaciones y en consecuencia agreg un trmino adicional con el fin de darles un aspecto ms agradable y simtrico. Lo sorprendente es que tena razn, Davies (1984) al respecto indic El nuevo trmino poda interpretarse como un efecto que se haba pasado por alto la creacin de magnetismo por un campo elctrico variable-, y result que exista realmente. La naturaleza estaba de acuerdo con el sentido esttico de Maxwell! (p. 60). Es decir se comprob experimentalmente que el trmino arbitrario introducido por Maxwell en sus ecuaciones representaba en la realidad parte del fenmeno que no se haba observado hasta entonces pero que exista realmente, se haba consumado as la segunda gran unificacin de la fsica.Este fue un paso importante hacia la gran unificacin, ahora una misma teora explicaba las fuerzas elctricas y magnticas; es decir ambos fenmenos eran expresiones de un fenmeno ms general que se denomin Electromagnetismo, las simtricas y elegantes ecuaciones que la describen se denominaron Ecuaciones de Maxwell y la fuerza que la transmita fuerza electromagntica.A raz de los nuevos descubrimientos revolucionarios de principios de siglo; cuando corra mediados del siglo XX, no haba ya dudas de la existencia de cuatro fuerzas fundamentales que gobernaban todos los fenmenos de la naturaleza; estas eran la fuerza electromagntica, la fuerza nuclear dbil, la fuerza nuclear fuerte y la gravedad. La fuerza electromagntica y la gravedad ya eran bastante conocidas por las ecuaciones de Maxwell y la teora de la relatividad de Einstein. Sin embargo haba ciertos fenmenos que no se podan explicar mediante las teoras antes mencionadas, los cuales se manifestaban a travs de dos nuevas fuerzas que operaban a escala microscpica y que haban sido detectadas, la primera en la desintegracin de elementos radiactivos y; la segunda entre los componentes dentro del ncleo del tomo; estas se denominaron fuerza nuclear dbil y fuerza nuclear fuerte respectivamente. Los cientficos entusiasmados por los xitos de las nuevas teoras fsicas se embarcaron en la bsqueda de una teora que unificara la fuerza electromagntica y la fuerza nuclear fuerte, no obstante esto no fue posible con el conocimiento que se tena en aquel entonces. Sin embargo, sin saberlo gracias a estos intentos se haban sentado las bases para la siguiente gran unificacin: La Teora Electrodebil, Alema (2011) en su libro El Desafo de Einstein. Vol. II, describi, tal circunstancia indicando que las semejanzas entre la fuerza electromagntica y la nuclear dbil se cimentara sobre el intento fallido de unificar el electromagnetismo y la fuerza nuclear fuerte (p. 211). En 1967 los cientficos descubrieron que despus de todo, las fuerzas que gobiernan la naturaleza no eran cuatro sino slo tres, esto fue gracias al esfuerzo de dos cientficos que de forma independiente uno del otro llegaron al mismo resultado; Steven Weinberg y Abdus Salam, quienes unificaron en una sola teora las fuerzas electromagntica y nuclear dbil recibiendo por ello el premio Nobel en 1979. Aos despus, en 1983 la teora electrodebil se comprobara experimentalmente, con lo cual se demostr que la fuerza electromagntica y la nuclear dbil eran dos aspectos de una nica fuerza electrodebil. El xito de la teora electrodebil inspir a muchos cientficos a extender este trabajo para incluir a la fuerza nuclear fuerte, al respecto Davies (1984) comento este hecho indicando que los cientficos comenzaron a preguntarse si era posible una mayor unificacin y que slo existiesen un par de fuerzas fundamentales, la primera sera la unificacin de la fuerza electrodebil con la fuerza nuclear fuerte y la segunda la gravedad; otros fueron an ms halla preguntndose si exista una nica fuerza (que tambin unificara a la gravedad) que lo gobernara todo y a la cual se denomin superfuerza. Davies (1984) seal que No paso mucho tiempo antes de que la fuerza fuerte fuera sometida a un intenso escrutinio (p. 130).Para el ao 1973 Sheldon Glashow y Howard Georgi presentaron una teora en la que se unificaba la fuerza electrodebil con la fuerza nuclear fuerte; sera la primera pero no la ltima de varias teoras que rivalizan entre s por su hegemona; a este tipo de teoras se las denomin Gran Teora de Unificacin (GTU); las cuales se basan en los mismos mecanismos utilizados para la unificacin electrodebil no obstante las caractersticas de la fuerza nuclear fuerte hacen que haya ms de una forma de unificarla con la fuerza electrodebil a ello se debe la proliferacin de las GTU. Desde entonces han surgido muchas teoras que aspiran a la gran unificacin de la fsica, ninguna de ellas hasta el momento ha podido ser confirmada, no obstante los nuevos descubrimiento experimentales permiten descartar algunas de ellas y depurar las ms prometedoras; sin embargo, se guarda la firme conviccin que existe una nica fuerza que gobierna a todas las fuerzas de la naturaleza, Hawking (1990) menciona al respecto En ltima instancia, se tiene la esperanza de encontrar una teora unificada, consistente, completa, que incluira a todas esa teoras parciales como aproximaciones (p. 201). Muchos cientficos han pasado su vida tratando de lograr la tan ansiada unificacin incluso, el propio Einstein pas los ltimos aos de su vida en infructuosos intentos.Las perspectivas de encontrar la teora ltima de la fsica han mejorado mucho con los nuevos conocimientos que se tiene sobre el funcionamiento del universo; ahora sabemos que primero debemos unificar las dos grandes teoras de la fsica, la teora de la relatividad y la mecnica cuntica; al respecto han surgido teoras exticas como la teora de las cuerdas pero cuya comprobacin experimental escapa a la capacidad tecnolgica del Hombre en la actualidad. La unificacin de la fsica sigue siendo un formidable reto para el intelecto humano, pero hemos aprendido mucho en los ltimos 300 aos de fsica y estamos ms preparados que nunca para lograr el objetivo ltimo, la teora del todo; no obstante el Hombre lograse dicho objetivo ser capaz esta teora de explicar al propio Hombre? o por qu existe el universo?; an estamos lejos de responder estas preguntas que por el momento caen en el mbito de la filosofa; no debemos perder la humildad y el sentido ltimo de humanidad que nos ha llevado tan lejos, como dijo Carl Sagan en Cosmos la Tierra es un planeta de tamao medio que gira alrededor de una estrella corriente en los suburbios exteriores de una galaxia espiral ordinaria, la cual, a su vez, es solamente una entre el billn de galaxias del universo observable.De lo expuesto en los prrafos precedentes se concluye que la suposicin fundamental de la fsica es que existe una realidad independiente del Hombre, un orden natural subyacente a todos los fenmenos observables el cual es susceptible de ser conceptualizado y descrito por el intelecto humano a travs de las teoras fsicas.En este sentido, la naturaleza puede ser descrita en trminos del lenguaje de las matemticas; esto ha resultado ser un importante descubrimiento puesto que permite disear modelos matemticos basados en la observacin de los fenmenos naturales para describir dichos fenmenos y predecir resultados futuros.Las grandes unificaciones de las teoras de la fsica han mostrado la incesante ambicin intelectual del Hombre frente al reto monumental de encontrar la teora del todo; en el camino han surgido grandes intelectos que han impulsado tal bsqueda mostrando a la humanidad como una fuente inagotable de talento e inteligencia.El Hombre ha avanzado mucho en base a su intelecto para construir teoras que explican los fenmenos naturales observables, no obstante estas teoras basadas en el lenguaje matemtico no son capaces de responder preguntas fundamentales sobre la propia existencia del Hombre o el porqu de la existencia del universo.An estamos lejos de responder las preguntas fundamentales de nuestra propia existencia que por el momento caen en el mbito de la filosofa; no debemos perder la humildad y el sentido ltimo de humanidad que nos ha llevado tan lejos.

ReferenciasAlema, R. A. (2011). El desafo de Einstein. Vol. I: En busca de la unificacin. Mosc, Rusia: Editorial URSS.Alema, R. A. (2011). El desafo de Einstein. Vol. II: Un empeo inacabado. Mosc, Rusia: Editorial URSS.Davies, P. (1984). Super-fuerza. Barcelona, Espaa: Salvat Editores.Davies, P. (1986). Dios y la nueva fsica. Barcelona, Espaa: Salvat Editores.Hawking, S. (1990). Historia del tiempo: Del big bang a los agujeros negros (12ma. Ed.). Barcelona, Espaa: Editorial Crtica.