Presentamos la tercera y última parte de esta magnífica entrevista a José Edelstein, en la que bajamos al barro de la Física teórica para aprender aspectos más técnicos relacionados con la investigación que José ha desarrollado en su carrera: Gravedad Cuántica y Redes Neuronales en Física Teórica.


Uno de los problemas más importantes de la Física moderna consiste en encontrar la teoría cuántica que describa la Gravedad. Muchos creen firmemente en que esta teoría nos brindaría respuestas a preguntas tan fundamentales como el origen del universo, o que despiertan tanto nuestra curiosidad como saber qué hay en el centro de un agujero negro. Sin embargo, todavía no se ha conseguido resolver dicha cuestión, y existe cierta sensación de estancamiento en esta dirección. En esta entrevista, preguntamos a José Edelstein, que ha trabajado durante gran parte de su carrera alrededor de este problema, la razón detrás de esta dificultad tan grande, regalándonos una gran reflexión acerca de ello.

Por otro lado, así como la Inteligencia Artificial ha revolucionado nuestras vidas, también es posible que provoque una gran revolución en la forma en la que se investiga en Física en general y en Física teórica en particular. José es uno de los investigadores que se está adentrando en este mundo y en esta parte de la entrevista nos contará más en detalle cómo cree que cambiará la investigación en Física teórica gracias a la IA. Sin duda se vienen años muy apasionantes.

Sin más dilación, sigamos con la entrevista.


¿Por qué es tan difícil cuantizar la gravedad? ¿Qué es lo que lo hace tan complicado?

No es fácil la respuesta a esa pregunta. Yo diría que, en Mecánica Cuántica, e incluso Teoría de Campos, el tiempo es un parámetro; mientras que en Gravedad [Relatividad General] el tiempo es parte de la estructura que uno quiere cuantizar. Ese cambio de rol del tiempo es muy complejo conceptualmente.

Gracias a los teoremas de Hawking y Penrose, que llevan a las singularidades, sabemos que es necesaria la Gravedad Cuántica. Lidiar con estas singularidades, sin embargo, no es nada obvio.

La gente que trabaja en gravedad cuántica de lazos, u otras aproximaciones a la gravedad cuántica, son mucho más conservadores. Ellos dicen: “yo tengo una teoría de campos clásica y la quiero cuantizar. Tengo problemas como que no es renormalizable, pero, okay, le busco la vuelta para cuantizarla sin apartarme mucho de ese lenguaje.” La teoría de cuerdas, por otro lado, lo que dice es: “olvídate de los campos y de la excitación puntual, y considera ahora una cuerda de espesor nulo: es eso lo que tienes que tratar”. Y luego, cómo de ahí te reaparece la métrica (los campos clásicos de la gravedad) es de una manera muy sorprendente, que, en el fondo, fue encontrada de casualidad.

Recordemos que la teoría de cuerdas nace desde la Física de partículas por Veneziano, y luego el estudio fue llevando a la identificación de que hay una partícula de spin 2 y masa nula: el gravitón. La gente fue encontrando dentro de la teoría de cuerdas a la Relatividad General. Hay un poco de providencia en ese encuentro, porque no fue buscado.

Podría dar más argumentos; pero si no fuera un problema complicado, ya habría sido resuelto. Es difícil poner el reloj en cero de cuando la gente empezó a pensar en esto. Pueden haber sido perfectamente 80 años o más, seguramente haya habido físicos que lo hayan pesado antes. Teniendo en cuenta esto, y que, además, el número de científicos ha crecido medio exponencialmente, nos da una sensación de la complejidad del tema.

Todo lo que descubrió Hawking sobre agujeros negros y su comportamiento cuántico es súperinteresante y profundo, y al mismo tiempo te da una pauta de que es difícil entender cómo responder a las paradojas de información y este tipo de problemas. Son preguntas que se formularon hace 50 años y todavía seguimos peleándonos con ellas; de tanto en tanto con la sensación de haber hecho un progreso, pero también con la duda de si de verdad hemos hecho un progreso no nos estamos autoengañando.

¿Crees que se llegará a cuantizar la gravedad eventualmente?

Sí, yo creo que alguna descripción cuántica de la gravedad tiene que haber, pero no en el sentido de una teoría cerrada que unifica la gravedad y el resto de interacciones.

Es difícil incluso responder a la pregunta de si algún día va a haber algún resultado experimental que requiera de la gravedad cuántica para ser entendido.

Es muy difícil de saber. Si algún día uno puede meterle más el diente a la inflación cosmológica, yo diría que es seguro que uno lo necesite para entender realmente bien qué paso en ese periodo. Sin embargo, el tipo de mediciones que podemos hacer para ver qué pasó en inflación, es relativamente finito y un número pequeño.

No digo que vaya a ser así, pero es factible que pueda darse una especie de degeneración física. En el cual un millón de teorías te den los mismos tres o cuatro observables que midas, y que no se pueda avanzar más.

Recientemente he aprendido, gracias a mi faceta divulgadora, que, como diría mi amigo Gastón Giribet, el medir con más precisión y este anhelo que tenemos siempre la comunidad científica de no conformarnos con una explicación que funciona solo más o menos, permite ir encontrando cositas que estaban ocultas.

Pongo un ejemplo poco conocido para la Física de la carrera. Uno siempre escuchó que el CMB es la luz primigenia: no podemos ver nada que esté más atrás. Y eso no es cierto.

El CMB es, efectivamente, la superficie de fotones de ese pasado; pero, al igual que el interior del sol está oculto por la superficie del Sol y podemos saber de qué está hecho mirando detalles del espectro de la luz que viene de su superficie, acá pasa algo parecido siendo “el interior” del CMB todo aquello que ocurrió antes.

Está esta famosa frase que dice que el CMB es el mejor cuerpo negro de la naturaleza. Es cierto que, aparentemente, el CMB funciona como curva de cuerpo negro casi perfecto con una precisión de 1 en \(10^4\). Pero hay predicciones de que si en 1 en \(10^5\) o \(10^6\) sigue funcionando también, entonces están mal las teorías que tenemos. A esa precisión debería verse detalles del CMB, como por ejemplo la recombinación del Helio (que ocurrió antes que la del Hidrógeno); debería de haber líneas faltantes en el espectro igual que ocurre en el Sol.

Si uno mira el espectro del Sol medido desde fuera de la atmósfera, verá que le faltan un montón de líneas. Es como un cuerpo negro intervenido, con mordiscos por todas partes que te hablan en detalle de la composición atmosférica del Sol o incluso de su interior.

Con el CMB pasa algo parecido. La cuestión está en hasta qué precisión puede uno llegar. Pero la precisión de 1 en \(10^6\) es hoy posible. Hay que tener en cuenta que la única medición del CMB como cuerpo negro fue hecha por COBE el siglo pasado. Si tenemos en cuenta que cuando se lanza un satélite, la tecnología en el momento del lanzamiento ya es antigua porque hay que lanzarlo con la tecnología con la que fue diseñado, vale la pena hacer esa medición nuevamente.

Uno puede hacer este ejercicio, que yo creo que es interesante para ser más cauto con este tipo de cosas.

Imaginemos que dentro de, pongámonos, 20 000 millones de años vuelve a surgir vida inteligente en alguna parte y vuelven a surgir astrónomos y cosmólogos. La radiación del CMB ya va a estar tan fría que la posibilidad de que sea descubierta, si se perdió la información de lo que se descubrió por nuestra especie, va a ser casi nula. Nosotros tuvimos la enorme fortuna de que la longitud onda del CMB era compatible con antenas de telecomunicaciones, y Penzias y Wilson la encontraron inesperadamente. Pero cuando siga enfriándose el universo, para detectar el CMB vas a necesitar antenas más y más y más grandes. Entonces, la probabilidad de que alguien haya desarrollado tecnología con antenas de 5 km de tamaño tienda a cero, es decir, no se me ocurre por qué motivo lo iba a hacer.

Además, imaginemos que en ese tiempo se formó esta mezcla entre Andrómeda y la Vía Láctea, y tenemos una galaxia grandota y todas las demás están fuera del horizonte cosmológico. Viviríamos en un universo con una única galaxia rotante en el medio de la nada.

Entonces, en ese futuro, va a haber una especie de borrado de pruebas del pasado del universo. Por supuesto, uno siempre puede, sabiendo lo que sabemos hoy, dejarle una carta escrita a los astrónomos y cosmólogos del futuro para que se aviven de que ya casi no tienen pistas, pero que, si miran bien, las pueden encontrar. Pero también puede ser que se borren las pistas.

Entonces, eso inmediatamente nos lleva a decir: “oye ¿y no estaremos nosotros ya en una etapa en la cual se han borrado pistas de lo anterior?” Puede ser, sobre todo con esto que mencioné antes de la enorme degeneración de teorías que te pueden dar lo mismo. Quizás nunca podamos en ese sentido cuantizar la gravedad completamente. Cuando los “cuerdistas” decimos “cuantizar la gravedad”, estamos pensando en cuantizar la gravedad y todas las interacciones; todo unificado en un único paquete. Cuantizar la gravedad aparte de la teoría cuántica de campos tiene un problema: fantástico, ahora ponlas juntas. En algún momento tienes que poner todo junto y eso es complicado.

Ahora, tenemos el LHC, que llega hasta 13,6 TeV. No sé si el presupuesto, la paciencia de la gente y la estupidez de nuestra especie van a permitir que se hagan muchos más experimentos en el futuro en Física partículas; pero claramente nos queda un enorme terreno hasta la escala de Planck para investigar. Y ojalá que la especie siga investigando en el futuro, aunque sea más lento y aunque uno pueda hacer solo un acelerador por siglo. Mala suerte para nosotros que queremos saber respuestas que no conoceremos, pero la especie las irá conociendo a medida que lo pueda hacer.

¿En qué estás investigando ahora actualmente? ¿Cuál es tu proyecto de investigación?

Ahora me estoy metiendo a trabajar el uso de redes neuronales en Física Teórica. Así que este último par de años ha sido de mucho aprendizaje.

Básicamente, mi idea es tratar de llevar estas técnicas en 2 direcciones. Aunque estoy muy muy abierto a sorpresas, porque obviamente es una técnica nueva; por tanto, si uno quería desatornillar tornillos, pero uno compra un martillo, pues terminará mejor viendo para qué sirve el martillo, ¿no? Entonces todavía está por verse qué tipo de problemas para los cuales esto es más eficiente.

Al margen de ver cómo se pueden utilizar estas técnicas para los problemas en los que yo siempre trabajé, me interesa jugar un poquitito con la fenomenología de la Astrofísica y la Cosmología; tratando de buscar algún indicio de desviación con la Relatividad General.

Las redes neuronales son, en particular, una manera diferente de hacer ciencia, tanto en el análisis de datos (hoy en día tenemos en ambas disciplinas una proliferación de datos), como en la resolución de ecuaciones diferenciales, donde representan un método ortogonal a todo lo que hemos visto hasta ahora.

Estoy ya trabajando desde hace un tiempito con gente joven con las que, de momento, lo que hemos hecho es replicar resultados de otros viendo cómo los saca la red neuronal. El potencial está claramente ahí. La red neuronal quizás puede tardar un poco más que los métodos numéricos para algunas ecuaciones, pero aprende. Entonces, la puedes entrenar con algo y luego le vas diciendo: “ahora pónmelo a rotar” o algo así, y va y lo hace, es impresionante.

Así que estoy ahora metiéndome en ese terreno. Futuro incierto.

¿Cómo crees que afectará la inteligencia artificial en investigación en Física?

Yo creo que el futuro es muy incierto, e interesante y escalofriante a partes iguales. Las redes neuronales son una especie de caja negra. Entonces, en paralelo, hay que ir tratando de entender nuestro diálogo con ellas.

La red neuronal tiene la posibilidad de entender un fenómeno físico encontrando correlaciones muy raras que a uno jamás se le ocurrirían. Y uno puede constatar que han entendido. Por ejemplo, la entrenas con un conjunto de datos y, luego, cuando le das datos nuevos, te das cuenta de que claramente entiende, pero no necesariamente te lo dice. Tú puedes darte cuenta de que entiende, pero no saber por qué entiende y que no te lo pueda transmitir.

Cecilia, argentina amiga mía que dirige el centro de inteligencia artificial para la Astrofísica en Harvard, está en la frontera de este tema, y está tratando de adaptar modelos de lenguaje de forma que haya un diálogo; que tú seas capaz de preguntarle como si fuera un colega y que te responda en el mismo lenguaje que hablas tú; con las mismas referencias bibliográficas, etc.

La inteligencia artificial es un tema fascinante y no sé muy bien a dónde nos va a llevar. En ciencia, desde luego, es una herramienta muy poderosa y ya nos está llevando alegrías.

Por otro lado, me parece bastante interesante lo que dice Geoffrey Hinton, premio Nobel de Física en 2024, y que es muy anglosajón en su forma de razonar. Estoy bastante de acuerdo con muchas cosas que él dice. Cuando uno ve cómo funciona una red neuronal (llámala inteligencia o no, da un poco igual), lo que está claro es que es algo que no es un algoritmo; es algo que tiene capacidad de modificarse a sí mismo. Creaste un conjunto de leyes, le das a enter y ya no sabes qué va a pasar.

Él lo compara con la evolución. Incluso si uno conoce al detalle la teoría de la evolución, eso no quiere decir que tú puedas predecir nada. Ponte que en el momento en el que surgieron los primeros seres en la Tierra, hubiera habido un árbitro ahí y te dice: “mira, estas son las leyes de la evolución, ¿qué va a pasar dentro de 3000 millones de años?” ¿Vas a poder predecir la ballena azul, el elefante, el piojo y la cucaracha? No. Las mismas leyes sometidas a la presión del entorno generan, en el caso de la evolución, centenares de millones de individuos totalmente diferentes, ¿no? Entonces, la IA tiene mucho de eso.

Es un conjunto de leyes que, según lo que le ponga afuera, va en una dirección o en otra y, como uno no controla del todo lo que lo pone afuera… Tú puedes creer que lo controlas y entrenarla con un set de datos, pero luego no puedes evitar que alguien la entrene con otros datos o que acceda a cosas que tú no sabías desde el principio y no sabes qué va a pasar cuando lo haga.

Así que veremos cómo evoluciona esto. Ustedes son más jóvenes, tienen más motivos para preocuparse que yo.

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Aquí concluye esta entrevista, la cual esperamos que os haya resultado tan enriquecedora leerla como fue para nosotros realizarla. Hemos podido conocer cómo fue el camino de José hasta convertirse en lo que es, navegando entre las olas de la incertidumbre tan inevitables de la carrera investigadora; hemos descubierto que es posible compaginar más proyectos profesionales mientras uno investiga, así el ejemplo de José; hemos escuchado sus reflexiones acerca de cuestiones filosóficas profundas: Dios, teoría del todo, gravedad cuántica, e inteligencia artificial; y hemos podido aprender un poco más sobre los problemas que hoy se abordan en la vanguardia de la investigación.

Sin duda, una entrevista muy completa, y estamos muy agradecido a José Edelstein por concederla y compartir ese rato con nosotros. Desde el Blog le deseamos mucha felicidad y mucha suerte en los fascinantes proyectos que está llevando a cabo. ¡Muchas gracias, José!


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