En resumen: no lo sabemos, pero parece poco probable que alguna vez tengamos una teoría que explique todo en perfecto detalle porque parece probable que la complejidad de todo sea infinita. Sin embargo, hay muchas cosas que decir.
El sueño de Einstein
En primer lugar, Einstein no estaba buscando una “teoría de todo”. De hecho, el término fue introducido después de su muerte (y probablemente motivado por su trabajo). Su objetivo era reducir el electromagnetismo a la geometría, al igual que lo hizo con la gravedad, por lo que estaba tratando de obtener una teoría unificada de la gravedad y el electromagnetismo. Eso es muy diferente de reducir toda la complejidad de la realidad a una sola teoría (incluso durante su vida se supo que existen otras fuerzas, las fuerzas nucleares fuertes y débiles).
Falacia de una sola ecuación
En sus Lectures on Physics, Feynman señaló que es muy fácil escribir toda la física en una sola ecuación:
[matemáticas] \ Cuadro U = 0 \ ,. [/ matemáticas]
El problema es definir qué es [math] U [/ math] y qué significa [math] \ Box [/ math].
Si toda la realidad puede ser descrita o no por una sola ecuación es algo irrelevante. El modelo estándar o la física de partículas se pueden escribir en unas pocas líneas y, junto con las ecuaciones de la relatividad general (que se pueden resumir en menos de una línea: [matemáticas] G _ {\ mu \ nu} = \ mathrm {const.} \ cdot T _ {\ mu \ nu} [/ math]), describe el 99% de todo lo que sucede a nuestro alrededor con un 99% de precisión. Sin embargo, comprender lo que significan esas ecuaciones requiere una o dos décadas de aprendizaje, y definir todo “desde cero” requiere libros completos. Entonces, tal vez la pregunta debería ser si toda la complejidad de la realidad se puede condensar en una forma comprensible, donde por “comprensible” queremos decir algo que se puede aprender de manera factible durante toda la vida.
Explicando todo
Yendo más al grano: ¿hay alguna manera de crear una teoría que describa todas las leyes del universo? Hay dos cuestiones importantes aquí. Una de ellas es ¿en qué circunstancias y con cuántos detalles? Mira, la mecánica clásica es una gran descripción del universo si no te acercas demasiado y no te mueves demasiado rápido. Si te acercas mucho, la mecánica cuántica es tu amiga. El punto es que cada teoría científica conocida tiene un cierto régimen (finito) en el que es aplicable, y dentro de ese régimen hace predicciones que son precisas dentro de algunos límites. Incluso si una teoría que conocemos no tuviera limitaciones conocidas (aunque no existen tales teorías), aún no podríamos decir con confianza que las limitaciones no existen, porque nuestros experimentos tienen una precisión finita.
Esto es probablemente lo más importante a tener en cuenta: la única forma de saber si una teoría es correcta o incorrecta es salir y verificarla, compararla con las observaciones realizadas en el mundo real. Dado que en cualquier punto dado solo hay un número finito de observaciones que hemos hecho, no está claro cómo podríamos estar seguros de que nuestra teoría lo explica todo. Quizás las personas que nos siguen encontrarán una manera de hacer infinitas observaciones en un tiempo finito; pero por ahora eso es inimaginable, y si encontramos una teoría perfecta de todo, no tendríamos forma de saberlo.
Más es diferente
Phil Anderson escribió este gran ensayo llamado Más es diferente . Cada vez que surgen preguntas sobre una ‘teoría de todo’, esto generalmente se ve a través del prisma de la física fundamental. La idea es que quizás podamos seguir dividiendo las partículas elementales conocidas hasta que alcancemos algunas “fundamentales” que obedezcan algunas leyes “fundamentales” de la física, y una vez que conozcamos esas leyes, todo lo demás se deriva de ellas. Esto puede ser cierto, y el modelo estándar se acerca bastante a lograrlo (aunque la gravedad aún plantea algunos problemas). Sin embargo, conocer las leyes fundamentales de la física no significará que de repente se comprenda toda la complejidad de la realidad. Como ejemplo, nadie duda realmente de que la química se desprenda de las leyes ya conocidas de la física cuántica (las correcciones necesarias debido a la gravedad es muy probable que sean irrelevantes). Sin embargo, es imposible predecir reacciones químicas complicadas a partir de principios básicos simplemente porque no tenemos el poder computacional. Un ejemplo simple es el del plegamiento de proteínas, un proceso cuya base física fundamental se entiende bien. No podemos predecir la forma plegada de una proteína, excepto en casos muy especiales. Escale a algo como la psicología, y verá que comprender las leyes de la física, si bien es útil, ni siquiera es suficiente para comprender una serie de preguntas importantes, como por qué ocurre el Alzheimer y cómo resolverlo.
El punto aquí es que la realidad parece tener una estructura jerárquica. Comprender los detalles microscópicos de un sistema no equivale a comprender los detalles macroscópicos y, de hecho, a veces los detalles microscópicos precisos ni siquiera importan para el comportamiento macroscópico. Este último punto es tanto una bendición como una maldición. Significa que podemos trabajar en nuestra biología sin preocuparnos de que aún no hayamos entendido cómo interactúan los quarks con los gravitones, pero también significa que debemos realizar cada vez más experimentos incómodos para conocer el comportamiento de las partículas fundamentales, porque nuestro mundo macroscópico simplemente no es muy sensible a ese comportamiento preciso.
Entonces, si a alguien se le ocurre una teoría microscópica de todo, no hará absolutamente nada para ayudarnos a comprender las escalas mesoscópicas que cubren todo, desde la química hasta la biología y la psicología. Incluirlos en una ‘teoría de todo’ aún más grande es tan descabellado en este punto que realmente no vale la pena pensarlo. Estaríamos lo suficientemente felices de entenderlos de forma aislada; Una vez que hacemos eso, podemos preocuparnos por unificar esa comprensión.
EDITAR: Me di cuenta de que lo que escribí suena a sugerir que el problema es la potencia computacional limitada. Eso no es lo que quiero decir. Como ejemplo, si alguna vez construimos una computadora lo suficientemente grande y potente como para simular cada neurona en el cerebro de un mouse, hasta el punto en que podamos conectarla a un mouse animatrónico y se comporte como si fuera real, todavía no funcionaría. significa que entendemos el cerebro del ratón! Por el contrario, aunque no podemos simular cada una de las moléculas [matemáticas] \ sim 10 ^ {23} [/ matemáticas] en una habitación llena de aire (eso es muchos muchos órdenes de magnitud más que la cantidad de neuronas en un cerebro ), entendemos cómo se comporta el aire bastante bien si lo pensamos en términos termodinámicos. Este tipo de comprensión reemplaza los conceptos microscópicos por los macroscópicos bien elegidos, de tal manera que las leyes que rigen los movimientos macroscópicos son relativamente simples, fáciles de entender y fáciles de simular. Esto no nos permite predecir el movimiento de cada molécula independiente en el aire, pero ni siquiera estamos interesados en eso. Del mismo modo, en el caso de un cerebro, no estamos particularmente interesados en saber qué neurona exacta se dispara en qué momento exacto; Para entender el cerebro, necesitamos definir nuevos conceptos que lo describan en términos macroscópicos.
