La realitat que ens envolta, allò que toquem, veiem i sentim, és el que realment existeix? O potser només estem captant una petita part, una mena de mirall distorsionat d’alguna cosa molt més gran i oculta? Aquesta pregunta, que sembla treta d’una pel·lícula de ciència-ficció, ha estat llançada al cor de la física contemporània per un Premi Nobel que ha sacsejat les nostres certeses més profundes.
Imagina que tot el que considerem sòlid i innegable és, en realitat, una il·lusió. El concepte és provocador, gairebé alarmista, i ens obliga a replantejar-ho tot. Qui ha posat aquesta idea tan imprescindible sobre la taula, generant un debat apassionant entre la comunitat científica global?
Estem parlant de David Gross, un nom que ressona amb autoritat en el món de la física. Aquest guardonat científic, que va rebre el Premi Nobel de Física l’any 2004, ha fet una declaració que ha deixat molts bocabadats: “El que veiem de la realitat són ombres”. (Sí, a nosaltres també ens va explotar el cap en escoltar-ho). Aquesta afirmació no és una simple metàfora, sinó una obertura a una nova manera d’entendre els límits del nostre coneixement i la veritable naturalesa del cosmos.
Abans d’arribar a aquesta conclusió tan radical, Gross ja havia revolucionat la nostra comprensió de l’invisible. La seva carrera és un testimoni que allò que no podem observar directament pot ser tan real com qualsevol objecte tangible. Aquest savi coneix com pocs el dilema de la realitat oculta, ja que la seva pròpia experiència va ajudar a demostrar l’existència d’unes partícules, els quarks, que ningú havia aconseguit aïllar.
El 1973, juntament amb els seus col·legues Frank Wilczek i H. David Politzer, va descobrir una propietat sorprenent de la força que manté units aquests quarks. Com més a prop estan, més feble és la seva interacció; com més se separen, més augmenta la força. Aquest comportament, que es va anomenar llibertat asimptòtica, anava gairebé en contra de la nostra intuïció quotidiana. Va ser un descobriment definitiu que els va valdre el Premi Nobel el 2004 i que és fonamental per a la cromodinàmica quàntica, la teoria que descriu la interacció forta.
El misteri dels quarks i la realitat oculta
El més curiós de tot és que Gross va iniciar part d’aquest treball buscant els límits de la teoria quàntica de camps, esperant trobar-hi errors. En comptes d’això, va descobrir un mecanisme que explicava per què els quarks podien comportar-se gairebé com partícules lliures a distàncies minúscules, però alhora romandre confinats dins dels protons i neutrons. Això sí, hi havia una dificultat filosòfica important: ningú podia extreure un quark d’un protó i posar-lo sobre una taula per senyalar-lo.
La seva existència havia de ser reconstruïda a través de les conseqüències observables de les col·lisions de partícules. Aquesta és la primera esquerda en la nostra idea intuïtiva de la realitat. La ciència no necessita veure directament alguna cosa per obtenir proves sòlides de la seva existència. Un objecte invisible pot revelar la seva presència mitjançant efectes mesurables, igual que un planeta llunyà es pot delatar per la pertorbació gravitatòria que exerceix sobre un altre. És un secret que la física moderna ha desvetllat.
Però, què passa quan una teoria descriu objectes que tampoc podem observar directament, i a més resulta extraordinàriament difícil trobar proves experimentals que la puguin distingir d’altres possibilitats? Aquí és on comença el vertader problema. I és aquí on Gross posa el dit a la llaga amb la seva visió de la realitat com a “ombres”.
El dilema de la teoria de cordes: infinits universos?
La teoria de cordes va néixer amb una promesa extraordinària: construir un marc capaç de reconciliar la mecànica quàntica amb la gravetat, dos pilars de la física que funcionen espectacularment per separat, però que encaixen amb enormes dificultats quan intentem unir-los en escenaris extrems. Gross, malgrat participar activament en el seu desenvolupament, no contempla totes les seves derivacions amb entusiasme. De fet, insisteix que seria més precís parlar d’un “marc” que d’una teoria física acabada.
Una de les dificultats apareix en el que els físics anomenen el “paisatge” de la teoria de cordes. Aquest marc admet una quantitat gegantina de possibles configuracions de l’univers. Gross, en una conversa amb Quanta Magazine, es va referir a la cèlebre estimació d’unes 10500 solucions possibles, una xifra que li resulta profundament insatisfactòria. (Sí, nosaltres també al·lucinem amb la magnitud d’aquest número).
El problema no és simplement que hi hagi moltes solucions matemàtiques. La dificultat és descobrir per què el nostre univers posseeix precisament les partícules, forces i constants que observem, i no alguna de les innombrables alternatives compatibles amb el marc. Durant un temps, va existir l’esperança que la teoria de cordes desembocaria en una descripció pràcticament inevitable de la natura. Però Gross admet que aquella expectativa d’obtenir una solució única sembla haver estat un miratge, un error de percepció inicial. D’aquí sorgeix una bona part de l’escepticisme que envolta aquesta disciplina.
Si una construcció permet massa universos possibles, quina observació podria demostrar que està equivocada? La pregunta segueix sent tan rellevant que el 2025, Matthew Baumgart i els seus col·legues van publicar un treball amb un títol deliberadament provocador: How to falsify string theory at a collider. Els investigadors van identificar determinats escenaris de nova física que no apareixen en les construccions de cordes conegudes i van plantejar que la seva detecció podria posar seriosament en dificultats aquest paisatge teòric.
Aquest és el secret. La realitat té capes que només podem intuir.
Això no significa que existeixi ja un experiment capaç de descartar tota la teoria de cordes. Però l’estudi revela una cosa imprescindible: fins i tot després de dècades de crítiques sobre la seva contrastabilitat, els físics continuen buscant observacions capaces de transformar aquelles matemàtiques en apostes experimentals. És un camí llarg, ple d’incerteses, però absolutament necessari.
Si veiem ombres, com distingim la realitat?
És en aquest punt on Gross abandona per un instant les partícules i entra de ple en la filosofia. En l’entrevista publicada per Quanta el 2013, va defensar que existeix una realitat objectiva independent de la nostra consciència, però va afegir una metàfora: el que veiem d’ella són “ombres”, els nostres models i les nostres teories. La frase, tot i semblar humil, és intel·lectualment explosiva. Una teoria científica no ha de ser la realitat mateixa. Pot ser una representació extremadament precisa que ens permeti predir què passarà sense mostrar-nos necessàriament quins són els components últims del món. És un truc de la naturalesa que hem de desxifrar.
L’espai-temps ens ofereix un exemple fascinant. Per a Gross, allò que experimentem com a espai i temps podria no ser fonamental, sinó un fenomen emergent nascut d’una estructura física més profunda. En aquest escenari, fins i tot conceptes que semblen formar l’escenari bàsic de l’univers serien només nivells aproximats d’una realitat més elemental. (Ens fa replantejar la totalitat de la nostra existència, veritat?).
Això no converteix la física en una col·lecció d’opinions. Tot el contrari. La força d’una teoria resideix precisament en allò que permet calcular, predir i confrontar amb observacions. El Model Estàndard, per exemple, pot semblar una construcció abstracta, però arriba a una precisió experimental extraordinària. Gross recorda també una cosa que sovint es perd quan es parla de ciència fora dels laboratoris: incertesa no significa ignorància ni una simple conjectura.
Els científics treballen contínuament amb probabilitats, marges d’error i diferents graus de confiança. La certesa absoluta no és el criteri que separa la ciència de l’especulació. L’autèntica frontera apareix quan falten dades capaces de decidir entre idees rivals. I potser per això la teoria de cordes resulta tan fascinant, fins i tot per als seus crítics. Ha obligat la física a enfrontar-se amb una pregunta que semblava reservada als filòsofs: quant podem afirmar sobre una realitat a la qual mai accedim de forma directa?
Aquesta és la gran pregunta que ens persegueix com a espècie, una solució que potser canviarà el rumb de la ciència per sempre. Estem a punt de comprendre que la realitat té capes, ombres i secrets ocults que esperen ser desvetllats. Preparats per veure el món amb uns altres ulls?
