Es precisamente lo contrario. La naturalidad es más más significativa, más fiable y menos subjetiva cuanto menos fundamental sea la teoría. Los argumentos de naturalidad como los utilizados en la masa de Higgs son tan comunes en la física de la materia condensada que la gente ni siquiera se molesta en mencionar cuándo los utiliza.
Permítanme resumir lo que ya se ha dicho.
- La forma cuantitativa de expresar la naturalidad es mediante la estadística bayesiana. Una teoría es natural si puede explicar las observaciones con parámetros que son probables dadas nuestras preconcepciones sobre la distribución de los parámetros. Esto está en la respuesta de innisfree.
- Uno podría quejarse de que esto depende de lo que sea nuestro previo, por lo que la naturalidad es una idea subjetiva. Eso significa que la objeción de que algo es improbable carece de sentido, siempre y cuando sea posible no hay ningún problema. Esta es la idea principal de Hossenfelder y el contenido de la respuesta de Pablo.
Es cierto que lo que pensamos que es natural depende de lo que creemos sobre la física en general. Pero eso no es un argumento de derribo, es sólo una descripción de cómo funciona toda la ciencia.
Naturalidad $=$ Ciencia
Supón que te encuentras con un viejo árbol en el parque a mediados de otoño. Todas las hojas se han caído, excepto una rama. Todas las hojas de esa rama siguen siendo llamativas. Se te ocurren dos teorías para explicar estas observaciones.
- "Así son las cosas". Por pura coincidencia, todas las hojas de esa rama se han mantenido, mientras que las otras se han caído. Otra persona podría considerar esto improbable, especialmente si piensa que cada hoja es tan buena como cualquier otra, pero ciertamente es una posible explicación.
- Se nota que esa rama ha sido injertada. Tal vez las hojas de las especies injertadas sean más resistentes y generalmente se caen más tarde.
Si se opta por la teoría (1), básicamente se ha desechado toda la ciencia, porque "improbable pero no literalmente imposible" es un listón extremadamente bajo para que una teoría pase. Si te quedas con la teoría (2), habrás avanzado aunque no tengas una respuesta completa. Al menos has identificado algo diferente sobre esa rama. (Esto es análogo a lo que ocurre cuando los teóricos muestran la "naturalidad técnica". El problema no se resuelve, pero al establecer una simetría, podemos conseguir un punto de apoyo que facilite su solución en una futura teoría).
Supón que estás en el casino jugando a la ruleta. Siempre apuestas al rojo. La primera vuelta es negra, así que pierdes. La segunda vuelta es negra, así que pierdes de nuevo. Pierdes $30$ veces seguidas sin interrupción. En ese momento empiezas a quejarte de que el juego está arreglado, pero el director del casino te informa de que no hay ninguna base sólida para pensar eso. Tantas pérdidas seguidas es poco probable, pero no imposible. E incluso si sospecharas que el juego es injusto, la probabilidad previa que asignas a esa posibilidad es subjetiva. ¿Y no es el futuro fundamentalmente impredecible de todos modos, debido a la problema de la inducción ? No hay ninguna razón lógica para no seguir jugando siempre.
Naturalidad en el Modelo Estándar
Suponga que es un físico experimental que mide los parámetros del Modelo Estándar. Resulta que hay dos ángulos que determinan la cantidad de violación del CP. En radianes y en binario, son $$\theta_1 = 1.01, \quad \theta_2 = 0.000000000000000000000000000000000000\ldots.$$ Estos son números medidos reales, $\theta_2$ es el término theta de la QCD. Hay más de $30$ ceros cuando se expresa en binario, y estamos encontrando nuevos ceros cada pocos años. La construcción de modelos es el acto de encontrar hipótesis que expliquen esto.
Incluso la gente que dice estar "por encima" del sucio acto de construir modelos lo sigue haciendo. Para inventar un ejemplo, tal vez un teórico de las cuerdas podría decir que el paisaje de las cuerdas resulta genéricamente en algunos ángulos extremadamente pequeños, por lo que no es tan extraño que $\theta_2$ es pequeño. Esto sigue siendo la construcción de un modelo, porque (1) la teoría de cuerdas no es más que un modelo extremadamente complicado, y (2) el modelo está siendo evaluado en su probabilidad dada una prioridad. (Por cierto, la masa de Higgs es aún más difícil de explicar, porque no se trata de números pequeños, sino de muchos números grandes que suman casi exactamente cero. No se puede arreglar simplemente tomando una prioridad que favorezca los valores pequeños de los parámetros. Esta distinción se suele eludir en la literatura popular).
O podría decirse que no hay necesidad de postular un mecanismo específico, simplemente hay algo diferente en $\theta_2$ que hace la comparación con $\theta_1$ irrazonable. En ese caso, sigues estando fundamentalmente de acuerdo con los constructores de modelos, porque, de nuevo, estás haciendo una afirmación basada en un previo inherentemente subjetivo. La única diferencia entre esta hipótesis y un modelo es que un modelo da una razón específica $\theta_2$ puede ser diferente.
La única forma de principio para evitar los argumentos de naturalidad es decir que no hay absolutamente ninguna explicación, ni ahora ni nunca, de por qué $\theta_2$ es pequeño; simplemente lo es. Pero esta es una posición difícil de adoptar para muchos. Si la toman, vamos al casino.
Naturalidad en la materia condensada
Los argumentos de naturalidad funcionan mejor cuanto más se sabe sobre un tema, porque las ideas previas son más precisas. Y sabemos mucho sobre la materia condensada a nivel fundamental, porque la teoría fundamental es simplemente la QED, la teoría física más precisamente probada de la historia. En algunas situaciones, casi podemos calcular las priores de forma semi-objetiva.
La naturalidad se utiliza constantemente en la física de la materia condensada de forma implícita. Por ejemplo, las cuasipartículas pueden venir con una "brecha", la energía que tienen en el momento cero. Los fonones se miden sin brecha, dentro del error experimental. Esto se explica diciendo que son los modos Goldstone asociados a la ruptura de la simetría traslacional. También se podría decir que los numerosos parámetros microscópicos que describen un sólido conspiran para que la brecha sea casualmente demasiado pequeña para detectarla, pero esa hipótesis es tan descabellada que los libros de texto ni siquiera se molestan en enunciarla. La motivación para explicar el pequeño "hueco" del bosón de Higgs es exactamente la misma.
El verdadero argumento en contra de la naturalidad, tal y como se utiliza en la física de partículas, es que podríamos saber demasiado poco sobre la física fundamental para que nuestras predicciones sean precisas. El problema no es que los modelos no resuelvan un problema real, sino que es tan improbable que estén en el camino correcto que intentarlo es una pérdida de tiempo. La confianza en nuestros conocimientos es una cuestión profundamente personal con una variación extrema entre las personas. En un extremo, algunos están convencidos de que todos los problemas del Modelo Estándar ya han sido resueltos: son sólo neutrinos estériles, axiones, el MSSM, un WIMP SUSY, más una GUT. En el otro extremo, algunos están convencidos de que pensar en $\theta_2$ no tiene sentido porque ni siquiera sabemos si la mecánica cuántica se mantendrá en el próximo experimento que hagamos. (Se podría ir más lejos, a la gente que piensa que ni siquiera sabemos si existe un mundo externo, pero en ese punto estarías en el departamento de filosofía).
El libro de Hossenfelder es una afirmación de que nuestros antecedentes pueden no ser tan precisos como se creía. En ese sentido, casi todo el mundo está de acuerdo con ella. Esto se oye constantemente en las charlas y en las reseñas más bien morosas en arXiv. Uno de los defensores originales de SUSY GUTs tiene ahora una descarada placa fuera de su oficina que declara que ha "abandonado la búsqueda de la verdad". Pero personalmente soy optimista: creo que todavía tiene algún valor pensar en la física fundamental durante el siglo XXI. Al igual que todas las opiniones previas son subjetivas, esta actitud también lo es.
