Cosmovisión contemporánea

Introducción

La concepción mecanicista del cosmos estuvo vigente desde el siglo XVII hasta comienzos del siglo XX. Pero a comienzos del siglo XX diversos experimentos y problemas no resueltos pusieron en crisis el mecanicismo y desembocaron en la situación actual, en la que no existe una cosmovisión unificada de la realidad.

La razón de esta falta de unidad se debe a radicales diferencias entre las dos teorías que surgieron a comienzos del siglo XX:

• La teoría de relatividad

• La teoría cuántica

Además de estas dos teorías, que rompen radicalmente con las ideas centrales del mecanicismo cartesiano y newtoniano, en el siglo XX ha surgido la teoría del caos, que sin poner en duda esas ideas centrales del mecanicismo, sí pone en duda nuestra capacidad de predecir el futuro en sistemas físicos reales. Los sistemas reales son significativamente más complejos que las simplificaciones habitualmente consideradas en los libros de texto.

La teoría de relatividad

Albert Einstein inició sus investigaciones que le conducirían a formular primero su teoría especial de relatividad (1905) y luego su teoría general de relatividad (1915) motivado por diversas discrepancias entre las teorías entonces vigentes y algunos resultados experimentales:

• Dado que la luz se transmite en línea recta y a velocidad uniforme, su valor exacto debiera ser relativo al punto de vista del observador: para alguien alejándose rápidamente de un foco luminoso, la velocidad debiera ser menor que para alguien acercándose rápidamente a él. Y para un observador que viajase exactamente a la misma velocidad que la luz, un rayo de luz estaría en reposo respecto a él. Nuestra intuición nos dice que la luz debiera comportarse como cualquier otro objeto físico y su velocidad ser relativa a la de quien la observa. Sin embargo y sorprendentemente, los experimentos no encontraron ninguna diferencia de velocidad sino todo lo contrario: la velocidad de la luz era constante con independencia de la velocidad relativa del observador respecto al foco luminoso. Todas las velocidades son relativas menos la de la luz, que es absoluta, independiente de la velocidad de quien la mida.

• Las órbitas de los planetas (especialmente la de Mercurio) no coincidían exactamente con lo predicho por la ley de gravitación de Newton. Los repetidos intentos de reconciliar las observaciones con la teoría de Newton fracasaron.

• La propia transmisión de la fuerza de gravedad nunca había sido aclarada. Newton por una parte afirmó que el espacio interplanetario está vacío y que la gravedad se propaga instantáneamente a través de él. Por otra parte, reconoció que en un universo mecánico este tipo de acción a distancia a través del vacío era algo incomprensible. Pero fue incapaz de ofrecer una explicación física de cómo se transmite la fuerza de atracción.

• Los intentos de explicar la transmisión de la luz por medios mecánicos (mediante la transmisión de movimiento entre algún tipo de partículas materiales) también fracasaron.

La teoría especial de relatividad parte de dos principios básicos:

• Principio de relatividad: dos observadores situados en sistemas de referencia inerciales aplican las mismas leyes físicas. No hay ningún experimento, ni mecánico (como ya había afirmado Galileo) ni electromagnético (por ejemplo usando luz) que permita distinguir entre movimiento uniforme y reposo. No hay nada que distinguir. Ambos "estados" (movimiento, reposo) son atribuidos a unos u otros cuerpos por mera convención. Un mismo objeto puede estar en movimiento y en reposo según se tome uno u otro punto de referencia.

• Principio de constancia de la velocidad de la luz: la velocidad de la luz es la misma la mida quien la mida, tanto si quien la mide está en reposo con respecto al foco luminoso como si está en movimiento. Aunque nos acerquemos o nos alejemos muy deprisa de un foco de luz, su velocidad seguirá siendo la misma que si la medimos estando en reposo con respecto al foco luminoso. Este segundo principio viene exigido por el primero: puesto que la velocidad de la luz en reposo es conocida (299.792.458 m/s, c para abreviar), si la velocidad de un foco de luz fuese distinta de c, podríamos saber si realmente estamos en reposo o en movimiento respecto de dicho foco: si es mayor a c, nos estamos moviendo hacia él, si es menor a c, nos estamos alejando. El movimiento uniforme volvería a ser un movimiento físicamente real y no una convención como defendió Galileo y defenderá Einstein.

Partiendo de tan simples principios, las consecuencias deducidas por Einstein revolucionaron para siempre la cosmovisión moderna y dieron paso a la cosmovisión contemporánea:

• Las dimensiones de un objeto (su longitud o su volumen, por ejemplo) no son propiedades absolutas del objeto sino propiedades relativas al punto de vista. Dos observadores, uno en reposo respecto al objeto medido, otro moviéndose mientras hace la medición, obtendrán distintos resultados: el observador en movimiento medirá una longitud menor que el observador en reposo. Igual que no tiene sentido físico decir que un cuerpo tiene una velocidad de 20 km/h sin añadir con respecto a qué punto de referencia medimos la velocidad, tampoco tiene sentido decir que el coche mide 4 m. sin más, puede medir 4 m. para un observador en reposo junto al coche, pero medirá menos de 4 m. para otro que lo mida según pasa a su lado a gran velocidad. Preguntarnos ¿cuanto mide realmente el coche? no tiene mucho más sentido que preguntarnos ¿cuál es su velocidad? o ¿está a la derecha?. En todos los casos, es necesario añadir con respecto a qué punto de referencia, y en particular, qué velocidad relativa hay entre esa referencia y el coche.

• Los intervalos de tiempo (la duración de un suceso, por ejemplo) tampoco son propiedades absolutas de los sucesos, sino propiedades relativas al punto de vista. No tiene sentido decir que la película dura 2 h. sino que dura 2 h. para quienes la ven en reposo dentro del cine. Quienes la vean (con un telescopio) moviéndose con respecto al cine dirán que dura más de dos horas. La duración de la película es relativa a la situación de movimiento o reposo de quien la mira.

• Tampoco la masa de un cuerpo es una propiedad absoluta sino relativa: la masa es relativa a la velocidad de quien la mide, a mayor velocidad, mayor masa. Para que este efecto sea apreciable, la velocidad relativa debe ser una fracción sustancial de la velocidad de la luz (a partir de velocidades c/2 los efectos son significativos), pero siendo c tan alta en comparación con las velocidades cotidianas, tanto la relatividad de la masa como las de las dimensiones o los intervalos de tiempo no son detectables en situaciones cotidianas.

• Energía y masa no son dos propiedades distintas de los objetos físicos, sino equivalentes o transformables entre sí: E = m·c2

• Por último, la teoría general de relatividad elimina el problema de la transmisión de la fuerza gravitatoria. Sencillamente, la gravedad no es una fuerza, no es la acción a distancia de un cuerpo sobre otro a través del espacio vacío, sino que es la curvatura del espacio por efecto de la masa-energía contenida en él. Una intensa gravedad es lo mismo que decir una fuerte distorsión del espacio y del tiempo. Un espacio sin distorsión es un espacio sin gravedad. Estas fuertes distorsiones del espacio y del tiempo se observan como "alargamientos" y "encogimientos" en las medidas de los objetos, así como en duraciones más largas o más cortas de los procesos físicos. Y esa misma curvatura del espacio explica las trayectorias curvas de los planetas alrededor del Sol.

Estos resultados y muchos otros nos obligan a cambiar radicalmente nuestros conceptos de espacio, longitud, tiempo, duración, masa y energía. En la mecánica newtoniana, todos estos conceptos eran absolutos, es decir independientes de la situación de reposo o movimiento de quien los midiese con respecto del objeto medido. En la mecánica relativista son conceptos relativos, dependientes de la velocidad relativa entre quien mide y lo medido.

La mecánica cuántica

Los comienzos de la mecánica cuántica están ligados al descubrimiento de la estructura interna del átomo. Hasta comienzos del siglo XX, los átomos eran concebidos como pequeñísimas partículas sólidas. A partir del experimento de Rutherford (1911), se descubre que el átomo tiene una estructura formada por un núcleo y una nube de electrones que orbitan en torno a él. Aplicando las ecuaciones de Maxwell a esta estructura, el resultado es que los átomos serían inestables pues los electrones acabarían acercándose al núcleo hasta unirse a él.

Niels Bohr, el fundador de la mecánica cuántica, propuso que las ecuaciones de Maxwell no eran correctas en el interior del átomo y que los electrones se mantenían en órbitas estables entre las que podían "saltar" absorbiendo o emitiendo cantidades definidas (cuantos) de energía.

A partir de estas primeras ideas, el desarrollo de la mecánica cuántica ha ido explicando y haciendo predicciones acertadas sobre más y más fenómenos en el nivel atómico y sub-atómico. Las diferencias más importantes entre la mecánica clásica y la mecánica cuántica se resumen en la siguiente comparativa:

El hecho de que los elementos últimos que constituyen la materia (p.ej. electrones) se comporten en ciertos experimentos como partículas y en otros como ondas quedó patente en el famoso experimento de la doble ranura:

Al igual que los efectos de la teoría de relatividad son inapreciables en la vida cotidiana debido al elevado valor de la velocidad de la luz (c) con respecto a las velocidades que observamos todos los días, los efectos de la mecánica cuántica (p. ej. el dualismo onda-partícula) sólo son apreciables a escala atómica debido al pequeñísimo valor de la constante de Plank (h) comparada con las cantidades de energía empleadas cotidianamente.

Si bien muchos de los fenómenos estudiados por la mecánica cuántica no son observables en la vida diaria, pues suceden en el interior de los átomos y en las interacciones entre partículas sub-atómicas, algunos fenómenos cuánticos sí son claramente observables. Un ejemplo de fenómeno cuántico fácilmente observable es la radioactividad.

La desintegración radioactiva es un fenómeno que se produce en el núcleo de ciertos átomos: el núcleo expulsa parte de la materia que lo compone, que lo abandona a gran velocidad. Estas partículas expulsadas pueden romper gran cantidad de moléculas cercanas con las que interatuan antes de perder toda su energía. Si un ser vivo ingiere una cantidad apreciable de átomos radioactivos, puede morir por los daños que provocan esas partículas en sus tejidos según se van desintegrando los átomos radioactivos.

Desde que fue descubierta por Henri Becquerel en 1896, los físicos han estudiado la radioactividad intentando responder a preguntas como éstas:

• ¿Qué hace que un núcleo sea radioactivo?

• ¿Cuándo se desintegra un núcleo radioactivo?

• ¿Qué causas provocan su desintegración?

• ¿Puede retardarse o acelerarse la desintegración alterando esas causas?

La mecánica cuántica explica y predice con éxito la radioactividad. Por ejemplo, si tenemos 100 gramos de uranio (U-235) y esperamos aproximadamente 4.500.000.000 años (4.500 millones de años, aproximadamente la edad de la Tierra) tendremos sólo 50 gramos de uranio y los otros 50 serán de plomo (la desintegración de un átomo de uranio lo convierte en otro de plomo). La mecánica cuántica predice exactamente cuánto tiempo es necesario para que la mitad de un total de átomos radioactivos se desintegre (es el llamado periodo de semi-desintegración), pero no predice qué átomos exactamente serán los que se desintegren y cuáles quedarán intactos. En promedio, dos átomos de uranio pueden estar uno junto al otro, y pasados 4.500 millones de átomos, uno de ellos seguirá siendo uranio mientras que el otro será plomo. Pero es imposible saber cuál de ellos sufrirá la desintegración. Este es un conocimiento exacto pero incompleto: sabemos qué sucederá con un conjunto de átomos pero no sabemos qué sucederá con cada uno de ellos. 

Indeterminación

Esta falta de conocimiento está motivada porque los átomos no son una realidad determinista sino probabilista. Según la mecánica cuántica －en claro contraste con la concepción mecanicista clásica de un físico y astrónomo como Pierre-Simon Laplace (1749-1827)－ los átomos no siguen leyes que determinan completamente su futuro, sino que siguen leyes que permiten varios futuros (como desintegrarse o no desintegrarse) si bien según probabilidades (proporciones) exactas y calculables.

Los físicos del siglo XIX y de comienzos del siglo XX no estaban satisfechos con este conocimiento parcial y esta concepción estadística de sus leyes. Estos físicos supusieron que las causas que provocaban la desintegración serían descubiertas en algún momento y así podrían predecir exactamente el comportamiento de cada átomo. Asumían que la desintegración radioactiva era un fenómeno determinístico y que conocidas las causas exactas, podrían predecir con exactitud los efectos. Las probabilidades actuales dejarían paso a predicciones exactas tan pronto conociésemos los valores exactos de las magnitudes de las que dependía la desintegración. Einstein fue el más famoso oponente a la mecánica cuántica por creer que tenía que ser posible la predicción exacta del futuro. Como resumen de su punto de vista, afirmó "Dios no juega a los dados".

Sin embargo, el desarrollo de la mecánica cuántica durante el siglo XX y XXI ha producido unos resultados muy diferentes a los esperados por esos físicos: los átomos son sistemas cuánticos cuyas propiedades no tienen valores definidos hasta que no se produce una interacción. En el caso de la desintegración radioactiva, ésta depende de las energías de los protones y neutrones del núcleo. Estas energías fluctúan constantemente pues protones y neutrones chocan incesantemente entre sí, y no habiendo valores exactamente definidos para ellas, las predicciones tienen que ser forzosamente probabilísticas. Intentar conocer las energías definidas de los componentes del núcleo requiere aplicar a su vez considerables energías, lo que lleva a la destrucción del núcleo que queremos estudiar. Por tanto, ante un átomo de uranio, un físico afirmará la probabilidad de su desintegración, pero no podrá ir más allá.

El gato de Schrödinger

El físico Erwin Schrödinger (1887 - 1961) ideó un experimento mental para hacer patentes las consecuencias de la mecánica cuántica: en una estancia perfectamente cerrada (por ejemplo, en la cámara acorazada de un banco) se encuentra un gato y un mecanismo que liberará un gas letal dependiendo de que dicho mecanismo se dispare por la desintegración de un átomo radioactivo. Se ha colocado una mínima cantidad (un solo átomo) de una sustancia radioactiva que tiene la propiedad comprobada de que, en promedio, cada día la mitad de sus átomos se desintegra. El periodo de semi-desintegración medido en el laboratorio es de un día, pero como sucede con cualquier fenómeno probabilístico, pueden pasar varios días y no haber ninguna desintegración, y pueden suceder varias desintegraciones con pocas horas de diferencia. Es algo similar a decir que la probabilidad de escuchar una canción de Julio Iglesias en Radio Melodía es de una vez al día: puede haber días que no lo ponen, y otros que lo ponen varias veces. Después de escuchar Radio Melodía durante digamos 60 días, Julio Iglesias sonó 60 veces, de ahí el promedio de una vez al día.

La cámara acorazada con el mecanismo del gas letal y el átomo radioactivo se ha cerrado atrapando dentro a un gato. No se podrá abrir hasta pasadas 24 horas. Como el promedio de semi-desintegración es de un átomo cada día y hay un solo átomo radioactivo dentro del mecanismo, hay un 50% de probabilidades de que cuando abramos la cámara el gato siga vivo, y otro 50% de que ya esté muerto. Al abrir la cámara, encontraremos al gato vivo o muerto, según haya sucedido o no la desintegración. Pero mientras pasan las 24 horas, no podemos predecir el estado del gato, sólo podemos decir que está "entre la vida y la muerte", y ningún avance científico sobre la radioactividad nos va a despejar la duda.

Nuestra intuición nos dice que el gato o está vivo o está muerto en cada instante que pasa en la cámara. Quizá haya muerto al poco de cerrarse la cámara porque haya sucedido la desintegración nada más cerrarla. Quizá siga vivo cuando abramos la puerta si la desintegración aún no se ha producido. Nuestra intuición nos dice que con independencia de nuestro conocimiento de lo que pasa en la cámara, el gato está vivo o muerto en todo momento. Pero como el estado del animal depende del estado cuántico del átomo radioactivo, y éste no tiene un estado definido que pudiera predecir si se desintegrará en las próximas 24 horas, entonces tampoco el gato tiene un estado definido: si el átomo tiene una probabilidad del 50% de estar desintegrado o seguir íntegro, de igual modo el gato tiene el 50% de probabilidades de estar vivo o de estar muerto.

Para el sentido común clásico, este resultado es una paradoja: los gatos o están vivos o muertos, no están semi-vivos. Pero quizá nuestra intuición nos falla cuando tratamos de aplicarla a objetos del tamaño de un átomo.

Si la teoría física que consideramos correcta hoy (la mecánica cuántica) no nos permite ir más allá de predecir probabilidades, entonces decir que un gato está vivo (o muerto) sin tener datos es más una afirmación de fe (o un prejuicio heredado del sentido común) que una afirmación basada en hechos. Si fuese posible medir el estado del gato en todo momento sin perturbarlo, nuestra intuición sería correcta. Pero la cámara acorazada no deja extraer ninguna información. Sólo cuando la abrimos las probabilidades se concretan y podemos ver el resultado.

Si cada día repetimos el experimento en las mismas condiciones, aproximadamente la mitad de las veces nos encontraremos el gato vivo y la otra mitad muerto. La desintegración atómica es un fenómeno indeterminado (indeterminismo metafísico). Consecuentemente, nuestra capacidad de predecir el estado futuro del gato esta limitada (indeterminismo epistemológico).

Otro ejemplo que trata de hacernos entender el carácter indeterminado de la naturaleza es el lanzamiento de una moneda. ¿Es posible predecir si saldrá cara o cruz? Si conocemos todos los datos relevantes del lanzamiento, si además podemos seguir con una cámara de alta velocidad su vuelo, podremos en principio predecir el resultado. Podríamos incluso decir que la moneda pasa por distintos estados de cara y cruz según gira en el aire.

Pero si la moneda fuese de dimensiones atómicas, y sus magnitudes iniciales (aceleración, masa, etc.) sólo tuviesen valores aproximados y además al intentar seguirla en vuelo cambiásemos esos valores o incluso destruyéramos la moneda, entonces acaso nos convenceríamos de que la moneda durante el vuelo está en un estado intermedio: está parcialmente en cara y parcialmente en cruz, con una probabilidad del 50% para cada estado, y que sólo cuando interacciona con otro objeto (con el suelo, por ejemplo) la moneda toma finalmente uno de esos dos estados.

La mecánica cuántica modifica la cosmovisión clásica en uno de sus aspectos centrales: su determinismo. Para Descartes y Newton, la realidad está determinada (determinismo metafísico) y la ciencia permite a los hombres predecir el futuro (determinismo epistemológico). Pero para la física cuántica, los elementos últimos de la realidad (átomos y partículas sub-atómicas) siguen comportamientos indeterminados (indeterminismo metafísico) y la ciencia que los estudia (la mecánica cuántica) sólo puede predecirlos (conocerlos) hasta cierto grado (con cierta probabilidad): indeterminismo epistemológico.

La teoría del caos

Mientras que en la primera mitad del siglo XX la teoría de relatividad primero y la mecánica cuántica después pusieron en duda la imagen del universo heredada de Descartes y Newton, en la segunda mitad del siglo XX una tercera teoría (o grupo de teorías) ha venido a reforzar la crisis de la cosmovisión clásica. La llamada teoría del caos surge al intentar estudiar, desde la física clásica, sistemas ordinarios pero de cierta complejidad. No se trata de estudiar el comportamiento de la materia a velocidades cercanas a la de la luz ni de estudiar átomos y partículas sub-atómicas, sino de estudiar la evolución del tiempo atmosférico, el movimiento de un fluido en una tubería, las órbitas de sistemas planetarios complejos como los de Júpiter o Saturno (con decenas de satélites cada uno) la formación de atascos en las carreteras o las fluctuaciones de las bolsas de valores.

En estos casos y en muchos otros, las ecuaciones fundamentales son bien conocidas, las condiciones iniciales pueden también conocerse con razonable precisión, pero las predicciones son extraordinariamente difíciles de hacer. Apenas una ligerísima variación en las condiciones iniciales provoca drásticos cambios en los efectos resultantes. Un sistema físico donde esto puede observarse fácilmente es el péndulo.

Galileo encontró la ecuación que relaciona el tiempo de oscilación de un péndulo simple (lo que se llama su periodo, T) con la longitud del péndulo (L). Curiosamente, otros factores como la masa suspendida en el extremo o la fuerza del primer impulso no son relevantes para el periodo:

Conocida L, podemos conocer el tiempo (T) de cada oscilación, y pequeños cambios en L provocan pequeños cambios en T. Esta propiedad permite hacer con éxito experimentos como este que se hace en laboratorios escolares. No es necesario emplear una gran precisión: pequeños defectos de construcción o de ejecución no provocan cambios drásticos en los resultados.

Pero basta complicar ligeramente el péndulo simple y construir un péndulo doble para tener un sistema mecánico en el que muy pequeños cambios en las condiciones iniciales dan lugar a grandes cambios según avanza el tiempo.

Esta es la conclusión clave de la teoría del caos: en gran cantidad de sistemas físicos reales (y no idealizaciones o simplificaciones como las que frecuentemente encontramos en libros de texto), la evolución temporal del sistema es muy dependiente de las condiciones iniciales. Pequeñas variaciones al inicio dan como resultado grandes variaciones al final. Esta conclusión no es contraria a la visión determinista del universo: si las condiciones fuesen exactamente iguales, los efectos también lo serían. Es sólo que en la práctica (no en la teoría) es extraordinariamente difícil que las condiciones sean exactamente iguales.

La teoría del caos no niega el determinismo: el pasado determina el futuro y a iguales condiciones iniciales iguales efectos finales. Pero en la práctica, las condiciones nunca son exactamente iguales y cada caso difiere, aunque sea en aspectos minúsculos, del resto de casos. En la visión clásica, se consideraba que esas minúsculas diferencias no tendrían grandes consecuencias en los resultados finales, pero la experimentación ha demostrado que esto no es así. Minúsculas diferencias en las magnitudes iniciales provocan grandes variaciones en las magnitudes finales. En consecuencia, nuestra capacidad de predecir el futuro está gravemente limitada por nuestra incapacidad práctica de controlar esas pequeñas diferencias.

Conclusiones

Tanto la teoría de relatividad como la mecánica cuántica y la teoría del caos vienen a menoscabar la validez de la cosmovisión moderna fraguada en el siglo XVII y vigente hasta comienzos del siglo XX. Cada una de ellas pone en cuestión alguno de los pilares fundamentales de esa concepción del universo. Sin embargo, a diferencia de lo sucedido con la cosmovisión antigua, que fue sustituida por la moderna, no sucede lo mismo con la crisis de la visión moderna.

Cada una de estas tres teorías tiene una particular visión de la realidad, pero son concepciones distintas que no producen una única cosmovisión:

• La teoría de relatividad nos proporciona una visión del cosmos a gran escala y considerando velocidades cercanas a la de la luz. En esta teoría, espacio y tiempo no son absolutos como tampoco lo son magnitudes como la masa, la longitud o la duración. En la cosmovisión moderna, las magnitudes de los cuerpos son absolutas, independendientes del punto de vista de quien las mide. La teoría de relatividad nos enseña que esas magnitudes son relativas, dependientes de la velocidad de quien las mide con respecto a lo medido.

• La teoría cuántica nos proporciona una visión del cosmos a escala atómica. En ella los objetos no tienen propiedades definidas y los cambios no siguen leyes deterministas. En la cosmovisión moderna, los átomos tienen propiedades exactas y un ser inteligente puede en principio conocerlas con total precisión. La teoría cuántica nos enseña que átomos y partículas subatómicas no tienen propiedades exactas y que su comportamiento sigue leyes probabilísticas, no determinísticas.

• La teoría del caos se aplica a fenómenos y sistemas más cotidianos (a escala humana) y no rechaza las leyes clásicas de Newton y Maxwell como sí hacen las dos anteriores. Sin embargo, resalta que no es posible en la práctica hacer predicciones exactas, pues la complejidad de la mayoría de los fenómenos hacen imposible un conocimiento exacto de las condiciones iniciales; sin ese conocimiento la predicción sólo es posible a corto plazo. Además, pequeñas imprecisiones en los datos iniciales, en lugar de producir pequeñas variaciones en los resultados finales, producen muchas veces grandes variaciones en ellos.

¿Determinismo? ¿Predecibilidad?

Al revisar la cuestión del determinismo o indeterminismo de la realidad y también nuestra capacidad de predecirla, vemos como las distintas teorías contemporáneas ofrecen distintas respuestas: 

Fragmentación

La cosmovisión contemporánea es una cosmovisión fragmentada: tres visiones distintas según pensemos en estrellas y galaxias, en átomos y electrones (individualmente o en conjunto) o en sistemas complejos con muchos objetos interactuando entre sí no linealmente

Además, estas tres concepciones del universo se solapan e interfieren entre sí:

• Aunque la relatividad se aplica sobre todo a escalas astronómicas, también se aplica en condiciones cotidianas: el GPS no funcionaría si no tuviese en cuenta la teoría de relatividad.

• La mecánica cuántica es la única eficaz a escala atómica, pero también tiene efectos en la realidad macroscópica: el láser, la resonancia magnética o la electrónica miniaturizada no serían posibles sin ella.

• Y por supuesto, la teoría del caos está presente cuando entendemos que la predicción meteorológica no podrá nunca ir más allá de una docena de días o que no podemos predecir si habrá turbulencias en nuestro vuelo, si subirá o bajará la bolsa de aquí a final de año, o si el tráfico mañana será igual que hoy.

De forma que en la escala intermedia, en la escala de la vida cotidiana, las tres teorías son aplicables. Ello hace que no tengamos una cosmovisión única y que la física actual busque con ahínco la unificación de la teoría de relatividad con la mecánica cuántica.

Este carácter fragmentario de la cosmovisión contemporánea se refleja en la diversidad de respuestas a la pregunta metafísica original ¿qué existe como realidad fundamental y qué explica la naturaleza?

• En la teoría de relatividad, las realidades fundamentales son la materia-energía y el espacio-tiempo. La fuerza de la gravedad no es una realidad fundamental, pues pasa a ser a una distorsión (curvatura) del espacio-tiempo provocada por la materia.

• En la mecánica cuántica, las realidades fundamentales son por una parte las partículas elementales (p. ej. electrones) y por otro los campos de las fuerzas electromagnéticas y nucleares. Estas fuerzas se entienden como el intercambio de otro tipo de partículas, las que transmiten la energía del campo entre las partículas materiales. Por ejemplo, la fuerza eléctrica repulsiva entre dos electrones se explica como el intercambio de fotones, las partículas que transmiten la energía del campo electromagnético. El conjunto de partículas materiales y partículas de transmisión de fuerzas es lo que se denomina el modelo estándar de la física de partículas.