Entre todas las constantes, la velocidad de la luz es la más famosa. No importa lo rápido que vayas, nunca superarás a un rayo de luz. ¿Por qué no? Ningún experimento jamás realizado ha dado a conocer un objeto de cualquier forma que alcance la velocidad de la luz. Las leyes de la física probadas predicen y explican este hecho. Sé que estas declaraciones suenan intolerantes, algunas de las proclamaciones más tontas del pasado, basadas en la ciencia, han subestimado el ingenio de inventores e ingenieros: “Nunca volaremos”, “Volar nunca será comercialmente viable”, “Nunca dividiremos al átomo”, “Nunca romperemos la barrera del sonido”, “Nunca iremos a la luna”. Lo que tienen en común es que ninguna ley reconocida de la física se interpuso en su camino.
La afirmación “Nunca aventajaremos a un haz de luz” es una predicción cualitativamente diferente. Surge de principios físicos básicos comprobados. En las señales de tráfico de los viajeros interestelares del futuro justificadamente se leerá:
“La velocidad de la luz:”
No es sólo una buena idea.
Es la ley.
A diferencia de ser detenido por ir a exceso de velocidad en las autopistas de la Tierra, lo bueno de las leyes de la física es que no necesitan de las fuerzas del orden para que se obedezcan, aunque alguna vez sí tuve una camiseta ñoña que decía: “Obedece a la gravedad”.
Todas las mediciones sugieren que las constantes fundamentales conocidas y las leyes físicas que hacen referencia a ellas no dependen del tiempo ni de la ubicación. Son verdaderamente constantes universales.
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Muchos fenómenos naturales manifiestan múltiples leyes físicas que operan al mismo tiempo. Este hecho a menudo complica el análisis y, en la mayoría de los casos, requiere computación de alto rendimiento para calcular lo que está sucediendo, y para dar seguimiento a parámetros importantes. Cuando el cometa Shoemaker-Levy 9 se sumergió en la atmósfera rica en gas de Júpiter en julio de 1994, y luego explotó, el modelo de computación más preciso combinó las leyes de la mecánica de fluidos, termodinámica, cinemática y gravitación. El clima y el tiempo atmosférico representan otros importantes ejemplos de fenómenos complicados (y difíciles de predecir). Pero las leyes básicas que los rigen aún operan. La Gran Mancha Roja de Júpiter, un furioso anticiclón que ha estado soplando por al menos 350 años, es impulsado por procesos físicos idénticos a los que generan tormentas en la Tierra y en otras partes del sistema solar.
Otro tipo de verdades universales son las leyes de conservación, en las que la cantidad de una magnitud medida permanece sin cambios pase lo que pase. Las tres más importantes son la conservación de la masa y la energía, la conservación del momento lineal angular, y la conservación de la carga eléctrica. Estas leyes son evidentes en la Tierra y en todas partes en que hemos decidido revisar, desde el campo de la física de partículas hasta la estructura a gran escala del Universo.
A pesar del alardeo, no todo en el paraíso es perfecto. Sucede que no podemos ver, tocar o probar la fuente de 80 por ciento de la gravedad que medimos en el universo. Esta misteriosa materia oscura, que permanece desapercibida excepto por su atracción gravitacional en la materia que vemos, puede estar compuesta de partículas exóticas que todavía tenemos que descubrir o identificar. Una minoría de astrofísicos, sin embargo, no está convencida y ha sugerido que no hay materia oscura, solo tenemos que modificar la ley de gravedad de Newton. Solo añade unos cuantos componentes a las ecuaciones y todo estará bien.
Tal vez algún día descubramos que la gravedad de Newton ciertamente requiere un ajuste. No habría problema. Ya ocurrió una vez. La teoría general de la relatividad de Einstein de 1916 expandió los principios de gravedad de Newton de una manera que también aplicaba a los objetos de masa extremadamente grande. La ley de la gravedad de Newton se viene abajo en este campo expandido que era desconocido para él. La lección es que nuestra confianza fluye a través de la gama de condiciones sobre las que una ley ha sido probada y verificada. Entre más amplio sea ese rango, más poderosa se vuelve la ley para describir al cosmos. Para la gravedad ordinaria, la ley de Newton funciona muy bien. Nos llevó a la luna y nos trajo de vuelta a la Tierra sanos y salvos en 1969. Para los agujeros negros y la estructura a gran escala del universo, necesitamos la relatividad general. Y si usas poca masa y velocidades bajas en las ecuaciones de Einstein, literalmente (o más bien, matemáticamente) se convierten en las ecuaciones de Newton, todas buenas razones para tener confianza en nuestro entendimiento de todo lo que aseguramos a entender.
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Para el científico, la universalidad de las leyes físicas hace del cosmos un lugar increíblemente sencillo. En comparación, la naturaleza humana —dominio de los psicólogos— es infinitamente más intimidante. El poder y la belleza de las leyes físicas es que se aplican en todas partes, independientemente de si eliges creer en ellas o no.
En otras palabras, después de las leyes de la física, lo demás es una opinión.
No es que los científicos no discutan. Lo hacemos. Mucho. Pero cuando lo hacemos, solemos expresar opiniones sobre la interpretación de datos insuficientes o descuidados en la vanguardia de nuestro conocimiento. Dondequiera y siempre que una ley física pueda citarse en una discusión, el debate será breve: No, tu idea de una máquina de movimiento perpetuo nunca funcionará; viola leyes probadas de la termodinámica. No, no puedes construir una máquina del tiempo que te permita regresar y matar a tu madre antes de que nazcas; viola las leyes de causalidad. Y sin violar las leyes de momentum, no puedes levitar y flotar sobre el suelo, independientemente de si estás sentado o no en posición de loto (podrías, en teoría, realizar este truco si lograras dejar salir una poderosa y sostenida flatulencia).
El conocimiento de las leyes físicas puede, en algunos casos, darte la confianza para confrontar gente grosera. Hace unos años estaba tomando un chocolate caliente en un restaurante de postres en Pasadena, California. Lo ordené con crema batida, por supuesto. Cuando llegó a la mesa, no vi rastro alguno de ella. Después de decirle al mesero que mi chocolate no tenía crema batida, dijo que no podía verla porque se había hundido hasta el fondo. Pero la crema batida es de baja densidad y flota en todos los líquidos que los humanos consumen. Así que ofrecí al mesero dos posibles explicaciones: o alguien olvidó agregar la crema batida a mi chocolate caliente o las leyes universales de la física eran diferentes en su restaurante.
Poco convencido y desafiante, trajo una cucharada de crema batida para demostrar su afirmación. Tras moverse de arriba abajo, una, dos veces, la crema batida ascendió a la parte superior, manteniéndose a flote.
¿Qué mejor prueba de la universalidad de las leyes físicas?
** Tyson, Neil DeGrasse. (2017). Astrofísica para gente con prisa. Barcelona: Paidós.
