A hombros de gigantes

October 9, 2018

Domingo, sentado en un Uber rumbo a mi departamento luego de un vuelo desde la CDMX… Ese fue el momento en el cual creí haber descubierto cómo acabaría el universo (sí, literalmente). Pero… Antes de eso, mejor vamos a dar un par de pasos atrás.

Para que la famosa teoría de cuerdas “funcione”, hay muchas condiciones que se deben cumplir y que científicos se han encargado a lo largo de las últimas décadas de resolver, tanto lógica como matemáticamente; entre ellas, por ejemplo, que existan 10 dimensiones (además del tiempo) o que un instante antes del Big Bang tendría que haber existido un estado mínimo de entropía (es justo de esta última condición de la cual me colgué para comenzar a mal viajar mi mente).

Wikipedia describe la entropía de la siguiente manera: “En termodinámica, la entropía es una magnitud física para un sistema termodinámico en equilibrio. Mide el número de microestados compatibles con el macroestado de equilibrio, también se puede decir que mide el grado de organización del sistema, o que es la razón de un incremento entre energía interna frente a un incremento de temperatura del sistema”.

No… No me queda claro cómo esta definición nos pueda aportar algo para predecir el final del universo. Sin embargo, investigando más a fondo en internet y leyendo textos de física de profesores como Brian Greene, Stephen Hawking o Lawrence Krauss, comienzas a ver que la entropía no es cualquier cosa trivial para los físicos y que hasta en algunas ocasiones recibe capítulos completos en los libros.

Una explicación distinta, y menos de libro de texto de preparatoria, es la siguiente (también en Wikipedia, obvio): “Cuando la energía es degradada […], se debe a que los átomos asumen un estado más desordenado. Y la entropía es un parámetro del desorden; […] es la probabilidad de un estado particular, definido aquí como el número de formas en que se puede armar a partir de sus átomos. Coloquialmente, suele considerarse que la entropía es el desorden de un sistema”. Un poco más entendible, aunque no queda tan claro como estas lineas explican el final del universo.

El ejemplo clásico de la entropía en el universo es el siguiente: si avientas una taza de cristal al suelo tenderá a romperse y esparcirse en pedazos, pero nunca será posible que avientes muchos pedazos de cristal y terminen formando una taza. Ahora… ¿Y qué pasa si tomas esos pedazos ya rotos de la taza y los vuelves a aventar? Claro, se romperán en pedazos aún más pequeños ¿Y si repetimos este ejercicio una y otra y otra y otra vez? Justo ese fue mi tren de pensamiento aquel domingo por la tarde.

Para dar un poco de contexto de hacia dónde quiero llegar: Imaginemos un montón de átomos de carbono, si los ordenamos de una cierta manera obtendríamos un simple pedazo de carbón, la maravilla reside en que si ordenamos los mismos átomos de carbono de una manera distinta, podríamos obtener un diamante, pero… Si volvemos un poco más compleja la estructura y agregamos más átomos en cierto orden ¡podríamos obtener una manzana! Todo el universo funciona de esta manera.

Entonces ¿qué pasaría si continuamos aventando los pedazos de la taza una y otra y otra vez (desde luego, teóricamente)? Llegaríamos a un punto en el que estaríamos aventando estructuras mínimas de átomos hasta eventualmente separar todos los átomos, uno por uno, de lo que en algún momento fue una taza. Si la entropía del universo hace que las partículas tiendan a repetir este proceso naturalmente, podríamos imaginar entonces que en un futuro muy, muy lejano, todo tendería a desordenarse de tal manera que lo único que tendríamos es una infinidad de partículas elementales separadas entre sí sin posibilidad de volver a interactuar entre ellas para crear siquiera el más mínimo pedazo de carbón ¡et voilà! El universo técnicamente no terminará pero nunca volverá a formarse nada en éste por el resto de la eternidad.

Por un momento tuve un mind blown de aquellos…

Me apresuré a investigar si alguien más había tenido la misma teoría del fin del universo y pregunté rápidamente a Google: “Es posible un estado máximo de entropía en el universo?” Primer link… Prácticamente la misma pregunta en un foro de Quora.

¿De verdad creía que nadie más habría tenido la misma teoría? Una de las respuestas en el foro hacía mención a una teoría prácticamente igual que la mía: “Heat Death of the Universe (Muerte Térmica del Universo): es un destino plausible en el que el universo ha disminuido a un estado sin energía termodinámica libre y, por lo tanto, ya no puede sostener procesos que aumenten la entropía”.

En el fondo no es que creyera que había descubierto el fin del universo, es más, probablemente investigué en Google para encontrar alguna falla en mi razonamiento. De hecho, las hay. La más aceptada que contradice este aterrador final explica que debido a que el universo está en expansión acelerada, si bien sí existe una tendencia para llegar a un estado de máxima entropía, este estado probablemente nunca se alcance ya que la expansión incrementa a su vez la máxima entropía posible en el universo.

¿Cuántos libros de física habré leído en el último par de años? ¿Cuatro, seis? ¿Cuántos artículos o publicaciones que hablen de temas como la entropía, energía, mecánica cuántica? Son múltiples lecturas y podcasts a las que les he dedicado muchas horas de mi tiempo para lograr entender al menos la mínima superficie de lo que representan estos temas. Más aún, mi propia personalidad de cuestionarme cosas que a primera vista quizás no parecerían tener mayor importancia ni guiar a respuestas concretas (por ejemplo, preguntarme que pasaría si vuelvo a aventar esos pedazos de cristal rotos de la taza una y otra vez). Probablemente para un estudiante de física estos temas sean del diario y no representen mayor complejidad pero para un aficionado como yo no son temas precisamente intuitivos y el haber llegado a una conclusión muy similar a la que ofrece la teoría del Heath Death of the Universe, la neta, me alegró bastante.

Investigando un poco más encontré que la primera vez que se propuso esta teoría del fin del universo fue hace casi dos siglos. En 1851, Sir William Thomson, un físico matemático Irlandés formuló esta idea basado en muchas discusiones acerca de la aplicación de las primeras dos leyes de la termodinámica aplicadas a procesos universales ¿Cómo es que algo que se ha discutido por casi 200 años no es más aparente para la gente hoy en día? Claro, no todos debemos de saberlo todo, la especialización nos ha llevado cada vez más y más a tener una dependencia total de la sociedad. Afortunadamente no tenemos que ser granjeros, matemáticos y constructores al mismo tiempo, pero no olvidemos que hoy una persona promedio tiene muchos más conocimientos en prácticamente cualquier tema que una persona promedio de hace algunos pocos siglos. No nos vayamos lejos, la gente sabe leer y escribir, sabe matemáticas básicas, algo que hace un tiempo era impensable. Pero de acuerdo, hablando de temas más técnicos definitivamente se requiere de un nivel de especialización superior. Y justo aquí es donde veo un tema muy peculiar.

Para que cualquier persona pueda generar un conocimiento nuevo para la sociedad es necesario aprender, si no todo, al menos si una parte robusta y considerable de lo ya conocido y desarrollado hasta la generación anterior dentro de ese tema ¿A qué me refiero con esto? Para que un científico cree una nueva medicina para contrarrestar cualquier enfermedad fue necesario que aprendiera desde cero lo que es una célula; para que un economista desarrolle un nuevo modelo de distribución de riqueza tuvo que aprender desde cero lo que es el concepto de oferta y demanda. Para cualquier actividad que involucre números en nuestras vidas tuvimos que aprender desde cero a sumar y a restar.

A nivel individual, prácticamente el 99.99% de las cosas que aprendemos es probable que alguien más ya las sepa (o alguien en algún momento las supo, más adelante sobre esto). Tuve que aprender muchos temas diferentes para lograr generar por mi “propia cuenta” una teoría de como terminará el universo sin haber sabido antes que esta teoría ya había sido ideada no por una sino probablemente por cientos de personas y más aún, que ya había sido refutada en diferentes oportunidades. A nivel generacional no es muy distinto. Construimos incrementalmente sobre el conocimiento de las generaciones anteriores.

Esto lo imagino algo más o menos así:

Aunque a nivel generacional no tengamos que aprender todos y cada uno de los conceptos gracias a las ventajas de la especialización y distribución de recursos, si nos toca trabajar sobre el tope de conocimientos que alcanzó la generación anterior. Afortunadamente, esto no se ve totalmente de manera lineal; el conocimiento nuevo es cada vez mayor, tenemos más herramientas, más facilidades y mayor especialización para producir mayor (y mejor) conocimiento. La barra roja va creciendo con el tiempo.

Pero al final, los descubrimientos los hacen las personas a nivel individual (quizás a nivel colectivo en grupos significativamente pequeños) por lo que así me imagino como se vería la gráfica del conocimiento acumulado a través de varias personas que dedicaron su profesión al descubrimiento de la cura de una enfermedad:

Todos y cada uno de las y los científicos involucrados en la creación de esta cura tuvieron que aprender a hablar, a escribir, cursaron 12 años desde la primaria hasta la preparatoria, entraron a una facultad de medicina, aprendieron los conceptos básicos de la medicina y del cuerpo humano, se especializaron en una misma rama de la medicina, analizaron y estudiaron detenidamente los patrones de la enfermedad y propusieron teorías para la cura… Hasta que una persona, sobre toda esa acumulación de conocimiento previo, logró encontrar la cura para la enfermedad.

Y todo esto suponiendo que tenían acceso a la información y al conocimiento y que este no se había borrado de la historia…

Viajando bruscamente al pasado, hace más de 2,600 años, tuvo lugar el nacimiento de una de las mayores explosiones de conocimiento registrado a la fecha: la Ilustración de Jonia. Lo que ahora conocemos como la Antigua Grecia era en aquel momento el epicentro del conocimiento y la sabiduría. Liderados por figuras como Thales de Mileto, a quien Aristóteles denominó como el “Padre de la Filosofía Natural”, o Anaximandro quien teorizó hace más de 26 siglos acerca de la distancia al Sol y la Luna y del desarrollo y evolución de la vida en la Tierra, esta corriente basó sus avances en el pensamiento científico y el descubrimiento de las causas racionales de la naturaleza. Además, este movimiento, que se cree inició a partir de que Thales predijera correctamente un eclipse Solar, veía el mundo como algo ordenado, con una historia que tenía un camino explicable, con causas y efectos y que formaba parte de un sistema comprensible. No suena nada mal.

Después de abarcar durante un par de siglos antiguas ciudades como Samos, Mileto y Halicarnaso, el movimiento llegó a la gran ciudad de Alejandría, donde se levantaría una de las mayores catedrales del conocimiento que la humanidad ha podido crear: La Biblioteca de Alejandría.

Construida a inicios del siglo III a.c., se estima que llegó a contener más de 900,000 manuscritos además de contar con diferentes jardines, múltiples salas de conferencia, laboratorios y hasta un pequeño zoológico. Fue fundada por Ptolomeo I para luego ser expandida por su hijo Ptolomeo II. Contenía obras de diferentes partes del mundo aunque predominaban los conocimientos de Grecia, Persia, India, Palestina y África del norte.

Toda esta acumulación de conocimiento, desde Jonia hasta la Biblioteca, dio pie para que científicos, físicos y médicos crearan todo tipo de invenciones y teorías en temas como la astronomía, anatomía y matemáticas.

Sin embargo, como probablemente todos lo hemos escuchado alguna vez, la Biblioteca no duraría para siempre. Se cree que ocurrieron cuatro momentos puntuales a largo de varios siglos donde la Biblioteca sufrió grandes daños. Primero, el incendio provocado por Julio César en el año 48 a.c., el cual se estima que destruyó cerca de 400,000 pergaminos; segundo, el ataque del emperador Aureliano en el año 270 d.c.; tercero, durante el conflicto entre cristianos y paganos en el 391; y cuarto, la conquista musulmana de Egipto dando la estocada final a partir del 642.

Ok, bueno, pero esto ya está sonando a clase de historia de tercero de secundaria ¿A dónde quiero llegar con esto? Leyendo acerca de esta biblioteca encontré diferentes teorías que me llamaron la atención, sobre todo en materia de astronomía, que comúnmente le atribuimos a personajes que vivieron en una época mucho más cercana a nuestros tiempos que a los de la Antigua Grecia o Egipto.

Por ejemplo, se cree que Aristarco de Samos, alrededor del año 300 a.c., fue la primer persona en proponer un modelo heliocéntrico del universo conocido y no Nicolás Copérnico quién revolucionaría el mundo hasta el siglo XVI. Y claro, no estoy diciendo que le quiten la medalla a Copérnico y se la den a Aristarco, es más, hasta donde se sabe, Copérnico nunca estudió los trabajos de Aristarco. Precisamente esto es lo que me intriga y me hace pensar ¿Qué hubiera sucedido si los conocimientos de la Biblioteca no se hubieran “perdido” y Copérnico hubiera tenido acceso desde los inicios de su carrera científica a las obras de Aristarco y demás astrónomos antiguos? Quizás no hubiera sido Copérnico en 1543 sino alguna otra persona en el siglo VIII quien sostuviera una pelea ideológica con la iglesia.

Y no solo Aristarco. Se cree que Apolonio de Perga fue la primera persona en proponer los movimientos elípticos de los planetas, sin embargo, es Johannes Kepler quien popularizó esta teoría un siglo después de las obras de Copérnico. Hiparco de Nicea mapeó las constelaciones y estimó la luminosidad de las estrellas. Herófilo de Calcedonia propuso que la inteligencia residía en el cerebro y no en el corazón como se creía en esos tiempos. Herón de Alejandría inventó la primer máquina de vapor y fue autor del primer libro conocido de robótica: Automata. Todos ellos como miembros activos de este centro del conocimiento.

No me queda duda que la destrucción de la Biblioteca de Alejandría, sumada a otros eventos igual (o más) impactantes, como la caída de Roma y el oscurantismo de la edad media, han detenido con un freno de mano durísimo el desarrollo de la civilización humana.

Quizás hoy no nos damos cuenta de lo que significa la pérdida de información, pues claro, tenemos el maravilloso internet. Todo está ahí, guardado, almacenado aunque no lo querramos. Nuestros amigos en Google guardan nuestra información en al menos tres centros de datos diferentes como mínimo. Tendría que suceder una verdadera catástrofe a nivel mundial para que la información y el desarrollo de la civilización se viera perdido por completo, aunque es probable que si sucediera algo de esta magnitud, quizás no habría ni electricidad para siquiera intentar acceder a esta información perdida, deja tú, personas vivas.

Pero bueno, regresando a mi historia inicial en la que intentaba descubrir como terminaría el universo, no fue precisamente eficiente que toda la información estuviera en internet, al fin y al cabo, fueron meses y meses de lecturas y videos los que me llevaron a ese intento fallido de idear por mi “propia cuenta” aquella teoría catastrófica para el fin de la existencia. Quizás pude haber leído los libros incorrectos o tal vez no dar click en los videos que tenían el enfoque específico que necesitaba para entender de mejor manera estas propiedades físicas del universo; la información podría haber estado ahí pero sería virtualmente inaccesible para mi. No solo se trata de tener la información a la mano (al final todos tenemos acceso a wikipedia), sino de tener métodos eficientes de acceso y recuperación de esta información. El cerebro humano es una excelente fuente de almacenamiento de memoria, es en la extracción y recuperación de esta información donde la evolución nos limitó gravemente.

Si de verdad queremos dar un salto como civilización, tal vez no deberíamos de estar invirtiendo tanto en A.I. (friendly reminder: A.I. ≠ machine learning ≠ regresiones estadísticas ≠ base de datos en excel) sino en el estudio del cerebro humano ¿Por qué esperar a que una computadora con Inteligencia Artificial General nos resuelva la vida cuando nosotros mismos podríamos convertirnos en super computadoras? Y no estoy hablando de cyborgs mecánicos (aunque no estamos tan lejos de serlo), sino de conectar nuestros cerebros a las computadoras. No pienso entrar en detalles técnicos de lo que esto podría significar (porque la verdad me tardaría meses investigando y entendiendo a mucho mayor detalle acerca del tema… Qué lástima que no puedo extraer instantáneamente la información), pero para nuestra buena fortuna Tim Urban se encargó de subir una joya a internet en su magnífico post acerca de la startup que fundó -obviamente- Elon Musk: Neuralink and the Brain’s Magical Future.

Donde si me interesa generar preguntas (y no tantas respuestas) es en cómo se vería el mundo si realmente pudiéramos conectar nuestras mentes a las computadoras.

El cerebro no es un músculo ¿Existen pruebas que demuestren que lo importante en el proceso del aprendizaje es justamente el proceso en sí, o podríamos replicar simplemente las conexiones neuronales para conseguir la información que queremos “aprender”? ¿Existe un límite en la información que puede almacenar nuestro cerebro? Ciertamente el número de neuronas que tenemos es limitado, gigantesco, si, pero al final, limitado ¿Implicaría esto un limite en la capacidad de información que podemos almacenar? ¿O quizás el almacenamiento quedaría (físicamente) fuera de nosotros y la potencia de nuestro cerebro se utilizaría para crear nuevos conocimientos? Solo necesitaríamos acceder de manera instantánea a la información que requiramos en el momento que lo necesitemos.

Si esto fuera cierto ¡cualquier aprendizaje sería nuevo! Recordemos el ejemplo de los doctores creando una nueva medicina. Todos los doctores tuvieron que cursar la misma carrera, la misma especialidad y estudiar los mismos patrones de la enfermedad ¿Qué sucedería si tuviéramos acceso a esa información sin necesidad de leer y releer los mismos libros una y otra vez? ¿Nos volveríamos locos? Definitivamente no hubiera tenido que pasar horas investigando acerca de la Biblioteca de Alejandría para exponer mi caso. Todos sabríamos lo que sucedió en ese entonces y este blogpost no haría sentido alguno ¿Qué sucedería con la individualidad del ser humano? ¿Cómo sería la comunicación entre personas? ¿Seguiríamos hablando entre nosotros (literalmente) o nos transmitiríamos conceptos abstractos sin necesidad de utilizar el lenguaje ineficiente que nos limita al momento de querer expresar lo que pensamos o sentimos?

Imaginemos la explosión de conocimiento que tendríamos como civilización, no sería siquiera exponencial, sería prácticamente una línea recta hacia el cielo.

Suena inimaginable la cantidad de conocimiento que podríamos amasar generación tras generación, quizás he visto demasiado ciencia ficción últimamente. O quizás todo esto sea posible, solo estamos muy, muy, pero muy lejos de conseguirlo. Pero lo que si me queda claro es que mientras no existan pruebas de que esto no sea lograble, sin lugar a dudas sería el mayor salto evolutivo desde la primera vez que se dividió una célula hace millones y millones de años.

“If I have seen a little further it is by standing on the shoulders of giants” – Isaac Newton

“Hey, there is some guy standing on our shoulders” – Giants