Sucede que las transformaciones inducidas por la física en este siglo fueron absolutamente revolucionarias, desde todos los puntos de vista (filosófico, científico, industrial, social, etc.). Lo mismo prometen las del siglo XXI, aunque sean de distinta naturaleza. La revolución científica comenzó en el año 1905, con la relatividad especial, que acabó con la noción de tiempo absoluto. En 1917, la relatividad general terminó con el concepto del espacio-tiempo plano. En 1925 llego la mecánica cuántica y con ella, el gran impacto en la filosofía, ya que la física deterministica, que afectó a todas las otras ciencias, había sido la base de la filosofía positivista. La mecánica cuántica también planteó, en otros términos, la cuestión de nuestro conocimiento de la realidad objetiva, independiente del observador. Tal supuesta realidad objetiva escapa a nuestra observación directa, debido a que lo que vemos y medimos es, siempre, la realidad objetiva más la influencia de nuestro aparato de observación. Esta fue una contribución fundamental a la teoría del conocimiento.

Pero la repercusión de la mecánica cuántica no fue solamente filosófica. Gracias a ella pudimos entender la tabla periódica de los elementos. También comprendimos las 'rayitas' con que se simbolizan las valencias químicas. Pudimos entender y predecir el comportamiento microscópico de los materiales. Recordemos que los átomos y moléculas tienen dimensiones del orden de 10-⁸cm. Casi todas las propiedades de los materiales que usamos están asociadas con esta distancia, lo mismo que la materia biológica. Es bueno recordar esta distancia, pues volveremos después a ella.

Es claro que la curiosidad del hombre no se detuvo ahí (tabla 1). Quiso saber qué había en el centro de los átomos, en los núcleos. Las dimensiones asociadas con los núcleos atómicos son de:orden de 101 ²cm (diez mil veces menores que las de los átomos): las energías asociadas son diez mil veces mayores, ya que la energía crece con la inversa de la distancia. El hombre exploró esas distancias y aprendió que los núcleos tienen protones y neutrones. Estudió la dinámica de los núcleos y vio que podía obtener energía en forma explosiva (como en las Dombas) o controlada (como en las centrales nucleares). Las primeras bombas de Hiroshima y Nagasaki fueron una pálida imagen de las posteriores de hidrógeno. Cada una de estas últimas tiene un poder destructor igual a treinta veces el de todas las arrojadas durante la segunda guerra mundial. Siempre es útil recordar que, al finalizar la guerra fría, las grandes potencias tenían almacenadas alrededor de 30.000 bombas del segundo tipo. Es para sentir escalofríos.

Estamos llegando al final del siglo XX. Es difícil resistir a la tentación de echar una mirada retrospectiva, a vuelo de pájaro, a lo que fue la física en este siglo y a su trascendencia en la vida de la sociedad humana. Tampoco es fácil evitar realizar predicciones para el siglo XXI, aun siendo conscientes de que ninguno de los grandes físicos de fines del siglo pasado hubiera acertado haciendo predicciones para el presente siglo basadas en la física del XIX. Pero como personalmente no soy uno de los grandes físicos de este siglo, pido la buena voluntad de los lectores de aquí a cien años, cuando llegue el momento de la verdad.

Sucede que las transformaciones inducidas por la física en este siglo fueron absolutamente revolucionarias, desde todos los puntos de vista (filosófico, científico, industrial, social, etc.). Lo mismo prometen las del siglo XXI, aunque sean de distinta natruraleza. La revolución científica comenzó en el año 1905, con la relatividad especial, que acabó con la noción de tiempo absoluto. En 1917, la relatividad general terminó con el concepto del espacio-tiempo plano. En 1925 llego la mecánica cuántica y, con ella, el gran impacto en la filosofía, ya que la física deterministica, que afectó a todas las otras ciencias, había sido la base de la filosofía positivista. La mecánica cuántica también planteó, en otros términos, la cuestión de nuestro conocimiento de la realidad objetiva, independiente del observador Tal supuesta realidad objetiva escapa a nuestra observación directa, debido a que lo que vemos y medimos es, siempre, la realidad objetiva más la influencia de nuestro aparato de observación. Esta fue una contribución fundamental a la teoría del conocimiento.

La pregunta ¿energía nuclear si o no? continúa sin respuesta firme. La teoría de los reactores nucleares es satisfactoria para los primeros veinte años de funcionamiento, pero después esas máquinas se comportan en forma diferente de la prevista: las constantes dejan de ser tales y cambian con el tiempo, por lo general en forma imprevisible. Es necesario un esfuerzo conjunto de físicos e ingenieros para resolver este importante problema, la necesidad de cuya solución se puede tornar cada vez más aguda en los próximos cincuenta años, a menos que se tenga éxito en las obtención de energía a partir de la fusión de elementos livianos.

Volvamos ahora a las distancias subatómicas. Es claro que la curiosidad del hombre tampoco se detuvo en los 10-¹²cm. Hoy sabemos que los protones y neutrones están formados por tres quarks cada uno. Un protón consta de dos quarks U (up) y uno D (down), mientras que un neutrón esta constituido por la configuración DDU. Las dimensiones de un quark son del orden de 10-¹⁶cm. En la actualidad pensamos que los constituyentes elementales de la materia son los quarks, los cuales, paradójicamente, no pueden ser observados libres sin romper la consistencia de la teoría. Aparecen siempre combinados de a dos o tres, como muestra la tabla 2, y dan así origen a protones, neutrones, mesones y a todas las partículas hadrónicas (aquellas que sufren interacciones nucleares fuertes) observadas hasta ahora. Pero este avance permanente hacia distancias cada vez más pequeñas tropieza con ingentes problemas de todo tipo. Cada progreso importante, cada salto, ha implicado energías del orden de 10.000 veces mayores. El principal acelerador actualmente en uso produce protones de 1TeV (un millón de millones de electrón-voltios de energía -1eV es la energía ganada por un electrón cuando es acelerado en un campo eléctrico de un voltio-). El Congreso de los Estados Unidos acaba de rechazar un proyecto para construir en Texas un nuevo acelerador de partículas, que hubiera costado arriba de diez mil millones de dólares, después de una discusión que duró varios ahos. Aprobó, en cambio, una partida de seiscientos millones de dólares para cerrar todos los laboratorios que se ocupaban del proyecto e indemnizar a los perjudicados. Me refiero al famoso SSC (superconducting supercolliderer). Vemos, entonces, que la curiosidad tiene un precio cada vez mayor cuanto menores son las distancias en cuestión. Podríamos pensar en la existencia de una escala humana, la de las distancias moleculares, de la que dependen las propiedades microscópicas de la materia y las de la materia biológica. Distancias millones de veces menores, como las características de los quarks, escapan a la escala humana. El ejemplo del SSC es muy interesante e ilustrativo de la problemática de la política científica en el primer (primerisimo) mundo. No es obvio que pasar de 1TeV a 2OTeV nos hubiera llevado a una nueva teoría, o a la teoría de todo (TOE, por theory of everything), como se la designa actualmente. Sus detractores la llaman TON (theory of nothing). Los alquimistas querían hacer transformaciones nucleares con energías químicas, miles de veces menores que las necesarias para lograr ese objetivo. ¿Por qué, ahora, un factor 20 nos llevaría a teorías revolucionarias acerca de la estructura de la materia?

Tabla 1
LA FISICA DEL SIGLO XX

En la ultima parte del siglo hubo varios descubrimientos trascendentales, tanto por sus consecuencias teóricas como por sus aplicaciones. Cabe señalar al efecto Hall cuántico; en determinada experiencia en que los físicos esperaban encontrar una línea recta, hallaron, en cambio, una escalera con saltos bien definidos, tanto que llevaron a las mejores mediciones de la constante de estructura fina, mucho mejores que las hechas sobre sistemas simples. Parece paradójico que sistemas complejos, con millones de átomos completamente diferentes, con impurezas, etc., tengan valores determinados con una precisión hasta ahora desconocida. Para explicarlo, este fenómeno requiere de nuevas estructuras matemáticas aplicadas a la descripción de los fenómenos físicos. La topología irrumpió en la física por la vía de experimentos concretos en materia condensada, campo en el que tiene mucho más vigor que en el de partículas elementales, donde comenzó.

Tabla 2
Estructura de la Materia

Siguiendo con la enumeración de descubrimientos importantes de los últimos años, debemos mencionar los cuasicristales, sobre los que vale la pena detenerse para hacer algunas observaciones. El hombre aceptó siempre, como una realidad objetiva del mundo exterior que el espacio-tiempo tiene cuatro dimensiones (tres del espacio y una del tiempo). Sin embargo, las modernas teorías de cuerdas encuentran que cuatro no es un valor adecuado para los fenómenos subnucleares. Hay también aquí algunos resultados experimentales que es interesante recordar. Haciendo difracción de rayos X se encontraron estructuras pentagonales, pero como no hay ninguna estructura cristalina pentagonal, se las llamó cuasicristales (de AI-Mn-Si). Sin embargo, estudiando grupos cristalográficos en cuatro y cinco dimensiones, se encontró que los cuasicristales son proyecciones de cristales de cuatro y cinco dimensiones. No es aventurado decir pues, que tenemos indicaciones de la existencia de dimensiones por encima de cuatro. Es probable que la cuarta dimensión sea un prejuicio heredado de los siglos XIX y XX.

También creo que las técnicas de la ingeniería nanométrica tendrán grandes consecuencias para la sociedad. Es necesario tener presente que las universidades y, en ellas, la investigación básica, serán los instrumentos fundamentales de la transformación de nuestras sociedades modernas. Modernidad, hoy, significa capacidad de realizar investigación científica del más alto nivel.