En la escuela todos aprendemos las famosas leyes de la conservación. La energía se conserva; no se crea ni se destruye, solo se transforma. La materia también se conserva. El movimiento (momento) también. La conservación de estas y otras propiedades son leyes elementales del universo que se observan tanto en las cosas de nuestro día a día, como en las estrellas brillando en los confines del cosmos. No hay explicación de por qué, simplemente es así.
O al menos eso creíamos...
Este año se cumplen 100 años de revelación de una idea extraordinaria. El 23 de julio de 1918 el mundo conoció un teorema que desbancó la idea de que las leyes de conservación simplemente existen. Gracias a ese descubrimiento ahora entendemos de dónde vienen y por qué están ahí. Este acontecimiento no solo es notable por su impacto científico, sino por la persona que lo postuló: Emmy Noether.
Amalie Emmy Noether nació en Bavaria en 1882 en una familia judía. Su padre era matemático y notó desde temprano que Emmy era un niña con un intelecto excepcional. Se animó a llevarla a estudiar matemáticas en la Universidad de Erlangen, donde él enseñaba, pero como Alemania no permitía que las mujeres tuvieran educación superior, entraba a las clases como oyente y solo cuando el profesor a cargo lo permitía. Al aprobar el examen de graduación con distinción, se le permitió finalmente enseñar, aunque por ser mujer no tenía derecho a un salario.
A pesar de que casi nadie ha escuchado de ella, su trabajo de graduación es hoy adulado con devoción en las más altas esferas de la física. Albert Einstein la consideraba una genio. Su descubrimiento ha sido como una estrella guiando el avance de la física en el siglo 20 y 21 y se puede resumir de la siguiente forma: “Por cada simetría continua en el universo, existe una cantidad asociada que se conserva”.
Para entender esta afirmación es importante saber que desde hacía tiempo los académicos habían notado que las ecuaciones que describen la naturaleza exhiben algunas simetrías. Por ejemplo, las ecuaciones de movimiento son simétricas con respecto al espacio, lo cual quiere decir que funcionan igual sin importar el lugar. También son simétricas con respecto el tiempo, es decir que funcionan igual si el experimento se hace hoy, mañana o en mil años.
Emmy Noether se detuvo a reflexionar sobre estas simetrías. ¿Que implican? En un tour-de-force matemático, utilizando las más avanzadas técnicas que incluyen lagrangianos, teoría de grupos, álgebra abstracta y cálculo, su privilegiada mente logró comprobar rigurosamente, en páginas y páginas de elegantes ecuaciones, que cada simetría del universo necesariamente implica que una cantidad debe permanecer constante.
La simetría de las ecuaciones en el espacio implica la conservación de movimiento (momento). La simetría con respecto al tiempo implica la conservación de la energía. La simetría con respecto a rotaciones implica la conservación del momento angular. Y así la conservación de la carga eléctrica, la presión, el color cuántico y otras propiedades tienen simetrías correspondientes de las cuales se originan. Es por esto que el Teorema de Noether es más fundamental que cualquier ley de conservación.
Emmy Noether debió haber ganado el Premio Nobel. Pero era una época donde el papel de la mujer aún no era reconocido con facilidad en la academia. Enfrentó con estoicismo y persistencia los obstáculos en su carrera y aún cuando finalmente la universidad decidió pagarle por su profesorado, era tan solo una fracción del salario de sus colegas hombres. Con la llegada de los Nazis fue expulsada y emigró a EE. UU. donde finalmente murió a los 53 años. Científicos alrededor del mundo que conocieron de su trabajo enviaron sus condolencias reconociendo sus contribuciones tan extraordinarias.
Los efectos del Teorema de Noether siguen siendo primordiales. Los nuevos experimentos en CERN, Suiza, valen más de 6 mil millones de euros y se dedican a una sola cosa: explorar las predicciones de todas estas simetrías. Una de ellas es el Bosón de Higgs, descubierto en 2012, cuya postulación puede trazarse a las ideas de esta heroína cuyo nombre merece muchísimo más reconocimiento en el ideario popular.
(El Teorema de Noether finalmente aclaró por qué con la Relatividad General ni el movimiento ni la energía se conservan. Para ver los detalles, visite el sitio web: http://52ecuaciones.xyz).
Ingeniero Aeroespacial salvadoreño,
radicado en Holanda.
cornejo@52ecuaciones.xyz