De dónde vienen las leyes de la física? Creo que he encontrado la respuesta
- Alice Meraviglia
- 1 day ago
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Por João Magueijo
11 Mayo 2026
Lanza una piedrita a un lago y, obedientemente, se hunde. Haz chocar partículas y se desintegran siguiendo ciertos patrones. Enciende un interruptor y aparece la luz. La realidad, con toda su gloria y drama cósmico, parece operar de una manera consistente y predecible.
Los físicos como yo solemos atribuir este hecho tan conveniente a lo que llamamos las leyes de la naturaleza. Estas leyes se aplican igual en todas partes: la misma fuerza de gravedad que curva la luz de estrellas lejanas también mantiene tus pies sobre el suelo. Además, no cambian: son válidas desde el big bang hasta el fin de los tiempos. Todo esto se asume tanto en física que casi nadie se detiene a cuestionarlo.
Y, siendo justos, hay buenas razones para eso. Preguntar directamente “¿De dónde vienen las leyes de la física?” puede sentirse como meter filosofía a escondidas dentro del laboratorio. También puede llevarnos a terrenos peligrosos: podríamos terminar esperando que las estrellas quemen distinto o que los átomos se desmoronen.
Pero yo creo que el origen de las leyes de la naturaleza es una pregunta imposible de ignorar, una en la que he pensado durante los últimos años. Muchos intentos anteriores de explicar cómo surgieron estas leyes terminaron fracasando porque acababan introduciendo “meta-leyes” aún más profundas en el proceso.
Finalmente, creo que tengo algo mejor: un marco teórico que explica cómo las reglas de la ciencia variaban salvajemente al inicio del universo antes de estabilizarse en lo que vemos hoy. Si tengo razón, entonces las “leyes de la naturaleza” quizá no sean fundamentales en absoluto.
¿A qué me refiero con leyes de la naturaleza? Hablo de las ecuaciones clave de la física, como las leyes de gravedad de Isaac Newton; las ecuaciones de James Clerk Maxwell, que gobiernan la electricidad y el magnetismo; y las ecuaciones de campo de Albert Einstein, que explican el funcionamiento del espacio-tiempo.
Estas vienen acompañadas de lo que llamamos constantes fundamentales, números incrustados dentro de las ecuaciones que describen propiedades del universo que hemos observado: cosas como la intensidad de la gravedad o la carga de un electrón. Las ecuaciones y las constantes no son solo resúmenes convenientes de la realidad; son las vigas maestras que sostienen todo el edificio teórico de la física.
Sin embargo, si vamos a preguntarnos de dónde vienen las leyes de la naturaleza, debemos considerar una posibilidad más inquietante: que alguna vez no existieron leyes en absoluto. Hubo un período antes de las partículas, antes de la geometría, antes incluso de la noción del tiempo. La realidad habría sido un caos total.
El visionario físico John Wheeler llamó a ese estado de anarquía del Viejo Oeste “higgledy-piggledy”. No era una frase lanzada al aire. Cuando me topé por primera vez con el comentario de Wheeler, mi inglés todavía no daba para entender “higgledy-piggledy”, así que lo busqué. Uno de los sinónimos era “helter-skelter”, que yo asociaba con la canción de los Beatles. Y se sentía apropiado: un universo cacofónico, guitarras completamente desafinadas, sin acuerdo alguno sobre el ritmo o la tonalidad.
En ese tiempo, yo era un cosmólogo rodeado de corrientes conformistas: inflación, materia oscura y energía oscura, que los teóricos agrupan dentro del llamado modelo lambda-CDM de nuestro universo. Este modelo no intenta explicar por qué tenemos las leyes que tenemos; simplemente dice que existen y que siempre han existido.
Quizá como reacción a eso, yo trataba de desarrollar alternativas, como teorías cosmológicas donde la velocidad de la luz podía variar en los primeros instantes del universo. Mientras más salvaje fuera la idea, mejor.
La idea “higgledy-piggledy” de Wheeler me parecía intoxicante y alarmante al mismo tiempo. Si las propias leyes de la física pueden cambiar, incluso de manera caótica, entonces ¿qué sostiene la realidad? ¿Es siquiera una pregunta que la física pueda responder o es solo filosofía disfrazada con bata de laboratorio?
La mayoría de los físicos prefieren no preguntar. Pero hay un sentido en el que no tenemos ese lujo. La física, en esencia, es el intento de explicar por qué el universo es como es y no de otra manera. Y ese proyecto se siente incompleto si simplemente damos las leyes por sentadas. Si llevas esta línea de pensamiento suficientemente lejos, terminas llegando a algo más radical: un tiempo en el que no existían leyes en absoluto.
LAS LEYES FUNDAMENTALES DE LA NATURALEZA
Muchos físicos sienten una especie de descarga pavloviana cuando se enfrentan a la idea de un universo sin leyes. Pero hay buenas razones para eso. Parte del asunto, como ya dije, es que estas leyes son fundamentales para toda la estructura de la física moderna.
De ahí nace el instinto de verlas como eternas, perfectas e inmutables. También sospecho que parte de esto viene de épocas en que la ciencia y la religión estaban profundamente entrelazadas, y las ideas sobre leyes naturales reflejaban leyes divinas: eternas, universales y no negociables. Incluso después de que la ciencia se secularizó, esa reverencia permaneció.
Pero hay algo más en juego, y probablemente aún más importante: la simetría. En geometría, una figura tiene simetría si puedes hacerle alguna operación, como rotarla, y sigue viéndose igual. La física tiene un tipo de simetría parecido. Haz un experimento aquí o allá, hoy o mañana, viendo al norte o al sur, y el resultado es el mismo… o al menos asumimos que lo es.
Las implicaciones de esa suposición son enormes. Fueron reveladas por primera vez en 1918 por Emmy Noether, una matemática cuyo trabajo reconfiguró permanentemente la física teórica, a pesar de que su carrera fue obstaculizada durante años por el sexismo institucional. Noether mostró que toda simetría continua —una simetría que se mantiene bajo un cambio suave, como moverse a través del espacio o del tiempo— viene acompañada de una cantidad conservada.
Demostró matemáticamente que si las leyes de la física son iguales en todas partes, entonces el momentum debe conservarse; es decir, la cantidad total de momentum compartida entre todos los objetos (tal como las bolas en una mesa de pool) no cambia. Estas cantidades conservadas pueden intercambiarse entre objetos, como en una colisión, pero la suma total de ellas siempre permanece fija.
Sin embargo, hay una simetría que juega un papel especial. Si las leyes de la física son iguales de un momento al siguiente, obedecen lo que llamamos invariancia por traslación temporal, entonces eso implica que la energía no puede crearse ni destruirse.
Por sí solo, eso está bien. El problema es que lo contrario también es cierto. Si crees que las leyes de la física pueden cambiar con el tiempo, entonces la conservación de la energía se viola. Rompes una y la otra empieza a sangrar. Para muchos de mis colegas, esto es un problema enorme porque, entre los principios de la física, la conservación de la energía es prácticamente sagrada.
DOMANDO UN UNIVERSO SIN LEYES
Aun así, algunos físicos no se intimidaron. El pionero de esta rebelión fue Paul Dirac, famoso por unificar la mecánica cuántica con la relatividad especial. Dirac era excéntrico incluso para estándares de físicos, y fiel a su estilo escribió uno de los artículos más radicales de su carrera mientras estaba de luna de miel en Brighton, Reino Unido, en 1937.
En ese artículo, Dirac propuso algo audaz: que las constantes de la naturaleza, esos números importantes que aparecen en nuestras leyes fundamentales, en realidad lo que reflejan es la edad del universo. Si eso fuera cierto, entonces las constantes no serían “constantes” en absoluto, sino que evolucionarían con el tiempo. Las leyes de la física, desde esta perspectiva, dejarían de ser eternas.
Décadas después, mi amigo Lee Smolin llevó mucho más lejos la idea de leyes evolutivas. Su propuesta, conocida como selección natural cosmológica, empieza con una herejía sencilla: los agujeros negros quizá no sean callejones sin salida cósmicos.
En cambio, cada agujero negro podría dar origen a un nuevo universo en expansión al otro lado de su horizonte, una especie de descendencia cósmica. Y esto no es pura fantasía. La relatividad general permite reorganizaciones extremas del espacio-tiempo dentro de agujeros negros, y algunas soluciones matemáticas pueden interpretarse como puentes hacia nuevas regiones.
Lo crucial es que Smolin sugirió que las leyes y constantes no se copian perfectamente en el proceso. Cada nuevo universo hereda constantes ligeramente mutadas: pequeños cambios en masas de partículas o intensidades de fuerzas. Algunos universos son mejores que otros produciendo agujeros negros y, por tanto, mejores transmitiendo sus constantes.
Tras muchísimas generaciones, los universos con constantes “exitosas” terminan dominando. Aunque suene extraño, esta idea todavía se queda corta comparada con el “higgledy-piggledy” total de Wheeler. En la visión de Wheeler no solo evolucionan las constantes dentro de las ecuaciones: las propias ecuaciones también están en flujo constante, si es que todavía tiene sentido hablar de ecuaciones.
Pero entonces aparece el gran obstáculo que nos perseguía desde los tiempos de Noether: si permites que las leyes de la naturaleza cambien, renuncias a la conservación de la energía. Durante mucho tiempo eso se tomó como razón suficiente para abandonar la idea de leyes evolutivas. Pero hace un par de años me di cuenta de algo: en realidad era exactamente lo contrario. Ahí había una enorme oportunidad.
CÓMO CREAR UN UNIVERSO
La cuestión es esta: en ciertas circunstancias, el hecho de que la energía no pueda crearse ni destruirse resulta problemático. Pensemos en el propio big bang. Actualmente, los físicos se ven obligados a creer que toda la materia y energía que vemos hoy debía estar presente desde el inicio del universo, lo cual obliga al universo a empezar como un punto de densidad infinita.
Pero no sabemos cómo interpretar realmente eso, y los infinitos destruyen nuestras ecuaciones. Si relajamos esa condición, entonces la creación de materia en el universo puede convertirse no en un evento instantáneo, sino en un proceso: algo extendido, contingente y falible.
En principio, eso resuelve un gran problema. Pero hay otra cara de la historia. Si la materia y la energía pueden crearse, también pueden destruirse. El mismo mecanismo que da, también quita. Entonces necesitamos alguna forma de explicar cómo ese proceso termina dejándonos con algo —el universo que vemos a nuestro alrededor— en lugar de nada.
En un artículo publicado el año pasado, mi estudiante de doctorado Paolo Bassani y yo tomamos herramientas de la biología evolutiva y de las matemáticas financieras, disciplinas que estudian sistemas que nunca permanecen quietos y que permiten verdadero azar dentro de leyes cambiantes. En nuestro modelo, nada es confiable en la fase más temprana del universo, antes de que surgieran leyes estables.
Las constantes fluctúan salvajemente. Las leyes de conservación fallan sin ceremonia. La materia se crea, pero también se destruye, al azar. La energía positiva es tan probable como la negativa; la creación tan probable como la aniquilación. Cualquier materia que ganes en una tirada de dados puede perderse en la siguiente.
El universo está apostando constantemente, tal vez acumulando un excedente durante una buena racha, para luego perderlo igual de rápido. Mientras las leyes sigan mutando, cualquier ganancia lograda en forma de materia nunca está asegurada. Una sola fluctuación desfavorable puede borrar todo. Para obtener algo duradero, necesitas una forma de detener el proceso y fijar cualquier ganancia conseguida.
Afortunadamente, sistemas aleatorios como nuestro universo caótico —pero también muchos modelos de mutación genética, mercados financieros o reacciones químicas— tienen una característica integrada: pueden tropezar con configuraciones de las que ya no pueden escapar, conocidas como estados absorbentes.
Piensa en una mutación que se propagó por toda una población, una empresa que quebró y desapareció del mercado o una reacción química que llegó a completarse. En cada caso, el sistema alcanza un estado desde el cual la dinámica ya no ofrece más movimientos posibles, así que el proceso aleatorio de cambio se detiene.
En nuestro caso, el estado absorbente es el punto integrado dentro de la evolución caótica donde las leyes se ven obligadas a cristalizarse y su mutación aleatoria efectivamente se apaga. Con eso también se desactiva la doble mano de creación y destrucción. Algunos universos llegan ahí sin nada o profundamente endeudados. Otros llegan después de una racha afortunada. Y como el mecanismo de creación y destrucción ya se apagó, pueden conservar sus ganancias. Nosotros somos esas ganancias.
En esta visión, el orden no es seleccionado porque sea bello o verdadero, sino porque perdura y logra conservar lo que ha construido. Visto así, varios enigmas antiguos —como por qué nuestras constantes tienen los valores que poseen— dejan de parecer tan místicos. Los valores de las constantes no necesitan ser únicos; solo necesitan ser compatibles con la supervivencia a largo plazo.
Probar todo esto será difícil, pero no absurdo. El lugar más limpio para buscar evidencia está en las mediciones ultraprecisas del tiempo. Los relojes atómicos —dispositivos increíblemente confiables que usan la vibración de los átomos para medir el tiempo— son ahora tan estables que pueden detectar desviaciones extraordinariamente pequeñas en las constantes fundamentales.
Como diferentes relojes dependen de esas constantes de distintas maneras, cualquier variación haría que lentamente se desincronicen entre sí: una señal reveladora de que las propias leyes están cambiando. Hasta ahora, las mediciones son tan precisas que cualquier efecto actual tendría que ser diminuto. Pero justamente eso vuelve prometedora esta prueba. Con relojes tan precisos, incluso una minúscula vibración residual en las leyes no tendría dónde esconderse.
Todo este trabajo me lleva de vuelta a una lección más amplia que aprendí en 2003, cuando compartí casa durante un par de años con Lee Smolin. En aquel momento ambos éramos investigadores en el entonces naciente Perimeter Institute for Theoretical Physics en Waterloo, Canadá. Lee tenía una biblioteca extraordinaria, llena de clásicos filosóficos y otros no tan clásicos apilados por todas partes.
Antes de conocerlo, yo era bastante ignorante en asuntos filosóficos. Creía que los físicos no tenían nada que hacer metiéndose en metafísica; que preocuparse por la naturaleza de las leyes o de las explicaciones era problema de otros.
Pero fue en la biblioteca de Lee donde conocí, entre muchas otras cosas, el trabajo del filósofo Paul Feyerabend. Él defendía la demolición de la ciencia dogmática y promovía un pluralismo no solo en la cultura humana, sino también en los métodos y teorías científicas.
Ese espíritu influyó mis discusiones científicas con Lee, donde frecuentemente cambiábamos de postura al azar solo para ver adónde nos llevaba el razonamiento. Eso no es una debilidad; es una fortaleza. Proponer teorías científicas no es como apoyar a un equipo de fútbol: la poligamia intelectual desordenada está permitida.
Visto de esta manera, el propio universo podría seguir un pluralismo similar al de Feyerabend, probando caóticamente todas las teorías, apoyando aleatoriamente a todos los equipos de fútbol, hasta que algunas demuestran ser lo suficientemente estables para perdurar. En el proceso, descubre qué funciona, no porque sea elegante o predestinado, sino porque sobrevive el tiempo suficiente como para ser confundido con el destino.
Visto de esta manera, el propio universo podría seguir un pluralismo similar al de Feyerabend, probando caóticamente todas las teorías, apoyando aleatoriamente a todos los equipos de fútbol, hasta que algunas demuestran ser lo suficientemente estables para perdurar. En el proceso, descubre qué funciona, no porque sea elegante o predestinado, sino porque sobrevive el tiempo suficiente como para ser confundido con el destino.
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