Hemos visto que hay simetrías formales (aparentes) y matemáticas (invariancia de leyes, fuerzas, ecuaciones, fórmulas, etc.); simetrías discretas (finitas) y continuas (infinitas); simetrías simples de una sola variable y combinadas de varias variables. Entre las simples destacan las básicas (fundamentales): traslación (espacial y temporal), rotación (espacial) y respecto al movimiento (la relatividad galileana) que dio lugar a la simetría combinada de la gravitación Newtoniana. Corregida por Einstein con la relatividad einsteniana que incluyó la invarianza de la velocidad de la luz y dio lugar a una nueva teoría combinada de la gravitación. Hasta aquí la simetría espacio-temporal de las leyes físicas. Entramos ahora en unas simetrías que ni en su apariencia, ni en sus fórmulas o ecuaciones son aparentes: las simetrías ocultas. La idea es que estas simetrías eran simetrías aparentes durante los primeros pasos del big bang (en el proceso de formación del universo) pero durante el enfriamiento posterior se rompieron, de modo que ahora son indetectables por la percepción y solo deducibles por la razón científica. A este proceso se le llama “ruptura espontánea de simetría” y tiene que ver con el azar.

Aquí los conceptos de orden y de simetría van a colisionar. Los estados de gas o líquidos tienen más simetría que los estados sólidos (incluso cristalinos), en contra de toda intuición. Tal como nos enseña la segunda ley de la termodinámica, la entropía de los estados de gas o líquidos, son más desordenados que los sólidos cristalinos, y sin embargo, son más simétricos. La simetría mide la posibilidad, y el orden es la certeza. Antes de tirar los dados todas las caras tienen la misma posibilidad de salir, todas las caras son simétricas respecto a la rotación; tras la tirada una cara nos da la certeza y las posibilidades de las otras desaparecen. Se ha roto la simetría de la mano del azar. El conocimiento busca las certezas (que facilitan la decisión y la supervivencia). La naturaleza “busca” la posibilidad (que la hace más libre y más adaptativa). La mecánica cuántica es estructuralmente probabilística, quizás porque las certezas son cuestión de los humanos y no de la naturaleza. Como dicen Lederman/Hill en su libro: a la naturaleza le traen sin cuidado los intereses de los humanos.

Las simetrías que vamos a abordar a continuación son ocultas, combinadas, continuas y cuánticas -cuando no hipotéticas como la supersimetría o la teoría de cuerdas. La primera es la simetría de las partículas elementales cuya diferencia depende de las circunstancias pero no de la esencia de la partícula (concepto metafísico al que llegaremos luego). Cada una de las partículas elementales, en su género, son exactamente iguales, simétricas e invariantes, lo que vuelve a involucrar conceptos metafísicos. No olvidemos que estamos hablando de física y no de metafísica. Nos esperan las cuatro simetrías que afectan a las cuatro fuerzas de la física: gravedad, electromagnetismo, nuclear fuerte (la que unen a los protones y neutrones en el núcleo y la que mantienen unidos a lo quark , dentro de neutrones y protones, a un nivel inferior) y la nuclear débil (relativa a la desintegración beta).  Son las simetrías gauge, cuyo concepto es difícil pero que -a base de simplificaciones- trataremos de explicar.

De la teoría gauge de la gravitación, (a la que se llama gauge geométrica por la equivalencia que propone la relatividad entre la curvatura del espacio y la métrica -por un lado- y la materia y la energía -por otro-) debemos decir que no existe… experimentalmente. Ni se ha encontrado el gravitón (el cuanto o partícula que se debe intercambiar para que se manifieste la fuerza, ni se ha establecido una teoría gauge de la gravitación, al modo de los casos de la otras fuerzas que se agrupan por ello en la teoría estándar. A esta imposibilidad actual se le ha llamado la falta de armonización entre la relatividad y la cuántica. Lo que no quiere decir que no exista, sino que las energías que necesitan los aceleradores de partículas -debido a su baja intensidad- no serán alcanzables en (muchas) décadas. La comprobación experimental resulta hoy imposible. La teoría estándar, nos habla de dos simetrías: las gauge particulares de cada fuerza y la posibilidad de una simetría que unificara todas las fuerza en una simetría que hoy no se puede establecer. Esa unificación se ha conseguido en la llamada teoría electro-débil que unifica la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil… con la ayuda del campo de Higgs que convierte la masa de una partícula en una interacción (de la partícula con dicho campo de Higgs) destronándola de ser una esencia  (algo intrínseco) tal como la metafísica entiende la sustancia. Pero sobre metafísica (filosofía) y ciencia hablaremos más adelante.

Y no os caliento más la cabeza. Nos esperan las simetrías gauge que son un reto para la comprensión.

El desgarrado. Noviembre 2021.