nihil alienum

Acabo de leer en menéame (fuente: The Telegraph) una noticia interesante que es a la vez una historia curiosa: Garrett Lisi, que se doctoró en física en 1999 en la Universidad de California y que desde entonces parece que combina la investigación sobre física en plan free-lance con la práctica del surf en Hawai y del snowsurf en Nevada, ha propuesto en un artículo publicado en arxiv.org (el mismo sitio donde Perelman publicó su artículo) una nueva teoría del todo, es decir, una nueva manera de encajar el modelo estándar de la física cuántica y la teoría general de la relatividad a partir de las coincidencias detectadas entre las familias de partículas y el E8, un grupo de simetrías de 57 dimensiones con una estructura matemática bastante complicada (un grupo de Lie) cuya estructura fue cartografiada por primera vez a principios de este año. Y todo esto manteniendo las cuatro dimensiones (3 espaciales + el tiempo) a las que estamos acostumbrados.

En la física actual existen dos teorías que son consistentes en su propio ámbito (mini o maxi) pero que no son consistentes entre ellas: el modelo estándar y la teoría general de la relatividad. La piedra en el zapato es que el modelo estándar no consigue integrar la gravedad, las ecuaciones se vuelven locas, y hasta ahora solo había dos teorías que intentaban integrar la gravedad en el modelo estándar: una más conocida, la teoría de las supercuerdas (que por lo que explica Michio Kaku lo resuelve añadiendo más dimensiones, más sitio, al tensor de Riemann, pero que se mantiene como un modelo matemático y no consigue validarse empíricamente) y otra, menos famosa, la gravedad cuántica de bucles de Lee Smolin (que expliqué un poco en otro post). Las dos compiten, y la propuesta de Lisi es definitivamente crítica con la teoría de las supercuerdas y tiene más aire de familia con la de Smolin (claro que con el E8 por medio), al que agradece la ayuda en su artículo. Copio un trozo del principio:

We exist in a universe described by mathematics. But which math? Although it is interesting to consider that the universe may be the physical instantiation of all mathematics, there is a classic principle for restricting the possibilities: The mathematics of the universe should be beautiful. A successful description of nature should be a concise, elegant, unified mathematical structure consistent with experience.
Hundreds of years of theoretical and experimental work have produced an extremely
successful pair of mathematical theories describing our world. The standard model of particles and interactions described by quantum field theory is a paragon of predictive excellence.

General relativity, a theory of gravity built from pure geometry, is exceedingly elegant and efective in its domain of applicability. Any attempt to describe nature at the foundational level must reproduce these successful theories, and the most sensible course towards unification is to extend them with as little new mathematical machinery as necessary. The further we drift from these experimentally verified foundations, the less likely our mathematics is to correspond with reality. In the absence of new experimental data, we should be very careful, accepting sophisticated mathematical constructions only when they provide a clear simplification. And we should pare and unite existing structures whenever possible.

En el resto del artículo me pierdo miserablemente (riesgos de no saber suficientes matemáticas), pero en un momento determinado Lisi introduce (en D4) un conjunto de simetrías que llama "triality" y que me parece que despliegan (igual me equivoco) los bucles que Smolin supone en el hipotético preón en una topología más amplia y no necesariamente doblada sobre si misma. Pongo dos imágenes del artículo de Lisi, la primera con los "triality partners" en D4 y la otra con el espectáculo completo de las conexiones.

A diferencia de la teoría delas supercuerdas, cuya validación empírica resulta problemática de momento porque no disponemos de la energía suficiente para realizar los experimentos que confirmarían lo que la teoría predice, la propuesta de Lisi, aunque incompleta, parece que puede resultar más fácil de validar, pues hay 20 posiciones en la estructura simétrica que podrían corresponder a 20 partículas por descubrir. Este es el paso tradicional de las matemáticas a la física, y es el paso que la teoría de las supercuerdas o bien puede alcanzar por medios indirectos o bien tiene que cuestionar y buscar otro acceso.

Pero bueno, despues de la noticia interesante (que ya se verá), vuelvo con la historia curiosa. Garrett Lisi es un surfista, que pasa su vida entre Hawai y Nevada, por lo que parece un poco al salto de la mata (aunque ha tenido una beca para desarrollar todo esto). No trabaja en una universidad ni cumple el ritual académico. Según explica en su blog, es un fan de Wikipedia, y su trabajo es "open source physics":

My long term goal is to construct a concise and beautiful theoretical description of reality unifying General Relativity, Quantum Field Theory, and the Standard Model using the foundations and language of basic differential geometry. Such a theory may not exist, but that's what I'm after. And here you can watch me walk down every dark alleyway looking for it - until I find it, or at least some interesting stuff along the way. This evolving search tree will grow and be pruned in ways I can't now predict. But I expect the information contained to be equivalent to a book and several overlapping research papers, wikified and presented as they are written. It's open source physics.

En una entrevista en backreaction explica:

B: Okay, so among all the possibilities to show off why physics and surfing?

G: Because they're the hardest? No, actually, physics and surfing aren't about showing off. I've always been intrigued by the relationship between mathematics and nature. In school, we learn the math first, then later we learn some physics and see that the math relates to what happens in the world. Then we learn more complicated math -- calculus, group theory, differential geometry, and so on -- and see how this all connects up and describes how the universe works; it's quite wonderful. I got hooked. And the surfing... surfing really nice waves is simply the most fun one can have on this planet.

We have these big brains, and a limited amount of time. So what to do? A lot of people spend their time making money, sometimes with the hope that they'll be able to do what they want after they make it. But you never get that time back. Theoretical physics is the most abstractly beautiful and challenging pursuit there is. It's what I want to spend my time thinking about, so that's what I do.

But all thinking and no action would make for a dull life. So I surf.
A lot.

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