Carlos Porto Blanco
Preguntarse qué había antes del big bang es como preguntarse qué hay al norte del polo norte. Stephen Hawking
Hoy traigo a la columna un libro sobre un tema apasionante y sobre el que no está dicho la última palabra, el Big Bang y que había antes de ese momento. En él se aborda una revolucionaria teoría sobre el origen del Universo y qué pasó antes de la Gran Explosión. Se trata de Antes del Big Bang: Una historia completa del Universo, del físico alemán Martin Bojowald, publicado en el 2011.
Este es un libro de ciencia escrito por una estrella de la física que tiene la capacidad de llegar al gran público. Una versión joven de Roger Penrose, con la fuerza del razonamiento y la sencillez de las explicaciones. Una teoría fascinante y revolucionaria, con implicaciones de amplio alcance tanto en la ciencia como en la filosofía.
¿Cómo explicar la fascinación que algunos –no pocos- sienten por el cosmos? ¿cómo justificar ante otros que muchas personas queden anonadadas mirando la Luna o las estrellas en una noche clara, e incluso el Sol? ¿cómo asegurar a otros que el gusto por la ciencia ficción incluye un interés divulgativo? ¿cómo transmitir lo que se siente al leer libros como este?
Muchas veces se ha buscado la respuesta a preguntas como ¿Por qué estamos aquí y no en otro lugar? ¿cuánto tiempo resistiremos, arropados por nuestro escudo electromagnético, las increíbles y destructoras fuerzas que se desatan a nuestro alrededor? ¿cómo nos influye el resto del Cosmos? ¿cómo son el resto de cuerpos celestes que podemos ver desde nuestro planeta, hay vida de algún tipo en ellos, podremos viajar algún día y posar nuestras naves allí? ¿cuál es el origen y el destino del Universo?
Martin Bojowald nació en 1973 y estudió en el prestigioso Instituto Max Planck de Potsdam, Alemania. En 2005 entró en el Instituto para la Gravitación y el Cosmos de la Universidad de Pennsilvania, Estados Unidos, uno de los centros punteros en cosmología. Su trabajo sobre gravedad cuántica y física cósmica le ha llevado a ser considerado una de las mayores promesas de la física, y sus artículos han aparecido en las mejores revistas científicas.
A partir de un nuevo modelo matemático que combina los logros de la teoría general de la relatividad con los de la física cuántica, el autor ha rastreado el Universo antes del Big Bang, un Universo con un volumen mínimo que no es cero y una energía máxima que no es infinita. Un recorrido fascinante y apto para todos los públicos por los límites de la física tradicional, de la teoría de la Gran Explosión y de los confines del Universo.
En su conocida obra Historia del tiempo, Stephen Hawking afirmaba que preguntar qué había antes del origen del universo es tan absurdo como preguntar qué hay al norte del polo Norte. Desde Einstein, el Big Bang era la última frontera que ningún físico se atrevía a cruzar. Incluso para la teoría general de la relatividad ese punto ha sido considerado una singularidad que no se puede calcular y cuyas reglas físicas no están definidas. Es el punto en que comienza para muchos el universo.
Pese a todo ello, infinidad de personas continúan haciéndose las mismas preguntas: ¿Qué había antes del Big Bang? ¿Cómo nació el universo? Martin Bojowald y trata de dar respuesta gráficamente y sin fórmulas a esa interrogante. Sus asombrosos descubrimientos sobre un mundo
Se está ante un volumen que despeja, incluso a ojos de mentes no especializadas, muchas dudas acerca del Cosmos, y plantea soluciones a algunos enigmas básicos para entender el entorno espacial. Desde los principios básicos de la física y las matemáticas que rigen el Universo, pasando por las últimas teorías que se han considerado y la cosmología observacional, Bojowald dibuja un mundo auténtico con toda la precisión que es posible hoy día, tanto en el espacio como en el tiempo.
El autor, analiza de forma breve el devenir de la física hasta Newton, para dar el salto a Einstein y sus teorías de la Relatividad Especial y General, ya ampliamente aceptadas y comprobadas en muchos aspectos, salvo en las singularidades como el Big Bang y los agujeros negros, donde pierden toda validez.
Einstein consiguió unificar la mecánica newtoniana y el electromagnetismo, y establecer que la percepción del espacio-tiempo depende del movimiento del observador que analiza esa dupla, es decir, es relativa al observador. Postuló que el espacio-tiempo es plano, salvo que haya materia presente, que lo deformaría y las relaciones gravitacionales entre los distintos objetos que la conforman. El espacio-tiempo, en definitiva, puede curvarse por la materia (que incluye la energía), y percibimos esa modificación a través de campos gravitatorios. Esas curvaturas son originadas por cuerpos móviles como estrellas y planetas, y por partículas energéticas, como la luz, y todos son afectados por ellas. Einstein, por tanto, conformó la Gravitación Universal tal y como se conoce ahora, y el tiempo pasado desde 1905, año en que inició sus publicaciones al respecto, no ha hecho sino darle la razón. Poco a poco, a través de mediciones precisas, los físicos contemporáneos al genial alemán y los que les sucedieron, no hallaron grietas en sus postulados.
La edad estimada del Universo es de 13 700 millones de años, al menos es el tiempo que se cree ha transcurrido desde el Big Bang, que la mayoría de científicos identifica como su origen. El Universo se expande, con una aceleración que se ha visto incrementada hace relativamente poco tiempo (sin causas conocidas), y aleja a las galaxias unas de otras, en un enfriamiento gradual que comenzó justo tras la gran explosión inicial. Por supuesto, la temperatura del Universo no es constante, ya que no se está ante un fluido de densidad homogénea, y los cuerpos que emiten calor y luz suelen estar en su mayoría concentrados por la acción de la gravedad, que coexisten con grandes espacios supuestamente vacíos o rellenos en parte de la supuesta materia oscura.
Tras el Big Bang, que desparramó grandes cantidades de energía y materia concentradas en un punto muy pequeño, pero de altísima densidad, presión y temperatura, todo ese contenido primigenio fue condensándose en cúmulos, debido a la acción de la gravedad, y poco a poco fueron creándose las nubes de gas, después las estrellas y más tarde los planetas. Hoy día, el proceso de creación y destrucción continúa, y mientras la materia aún se condensa en forma de estrellas y planetas, también se disipa con ayuda de grandes explosiones, como en el caso de las supernovas, y se reparte por el Universo, creando elementos que terminan combinándose, a veces para producir, por ejemplo, vida. Se considera que el ser humano, y toda la vida conocida, proviene de las estrellas en última instancia. Somos polvo de estrellas (una frase manida, pero que es la verdad, verdadera).
Sin embargo, gracias a esa expansión del Universo y a la radiación de fondo de microondas, se ha podido datar su edad, teniendo en cuenta que el modelo físico sea correcto, por supuesto, como todo parece indicar. Sin embargo, ese modelo actual no dice qué ocurrió justo en el momento del Big Bang, pero sí qué pasó varios segundos después… para la Teoria de la Relatividad, la Gran Explosión antes de expandirse tenía un volumen de cero, una singularidad matemática que Einstein no consiguió soslayar ni explicar.
La Teoría de la Relatividad supuso un avance tremendo sobre la interpretación del Universo, pero, más de un siglo después, los físicos necesitan extender y pavimentar nuevos caminos que surjan de la gran autopista que legó Einstein y lleven más allá. La Física Cuántica, un camino que aún está pendiente de pavimento, podría llevar mucho más allá, y a la vez explicar cómo surgió el Big Bang. Como cada avance significativo de esa ciencia, añade nuevos conocimientos, explicaciones y, por supuesto, enigmas, que han de ser solucionados.
La Gravedad Cuántica de Bucles y la Teoría de Cuerdas pugnan por ofrecer una explicación plausible a los nuevos fenómenos que se observan, y a los caminos a los que lleva la física actual. Ambas contienen, de momento, problemas de concepto y de usabilidad que hacen imposible calificarlas como comprobables y ciertas tal y como están, pero se deben sopesar como precursoras del auténtico conocimiento que podría venir de ellas en el futuro.
La Teoría de Cuerdas, que goza de mayor número de adeptos que la primera mencionada, postula que las partículas materiales son estados de vibración de un objeto extendido y unidimensional que las define, llamado “cuerda”. Es decir, a nivel microscópico, las partículas elementales como los electrones, no son puntos, sino cuerdas de múltiple vibración, que además de moverse de forma usual, son capaces de oscilar, y dar distintas posiciones orientativas según el estímulo externo que reciben. El espacio-tiempo en el que se mueven esas cuerdas estaría compuesto de 11 dimensiones: tres espaciales, una temporal y seis compactificadas e inobservables. Esas últimas seis dimensiones serían irrelevantes a escalas tan pequeñas como la longitud de Planck. Hay muchas dificultades para demostrar la validez de esa teoría, ya que los físicos no logran utilizarla para dar validez a datos experimentales observados. Es decir, no son capaces hoy por hoy de predecir fenómenos… las matemáticas que la describen son tan recientes y resistentes al cálculo que aún no se ha logrado avanzar demasiado en ellas. Algunos creen que simplemente postula 11 dimensiones para asegurarse consistencia matemática, pero son inobservables (a la vez que sus efectos), y por tanto, resistentes al método empírico.
La Gravedad Cuántica de Bucles mezcla las teorías de la mecánica cuántica y la relatividad general, y actualmente tiene menos adeptos que la anteriormente descrita, pero va ganando en defensores y credibilidad, gracias a su mayor compatibilidad con el método empírico que la Teoría de Cuerdas. Al contrario que aquella, esa teoría no aumenta las dimensiones que describen el Universo, y describe el espacio-tiempo no como un continuo, sino como una sucesión de volúmenes –de magnitud igual a la longitud de Planck: 10-35 metros cuadrados)- conectados por bucles. Esa teoría intenta conciliar la mecánica de los cuerpos grandes con la de los microscópicos, al valorar esos volúmenes de forma que sean manejables, por su magnitud, por las dos teorías que se pretenden unificar. De esa forma, los efectos sufridos en esos volúmenes a niveles gravitatorios y cuánticos serían compatibles y no entrarían en contradicción.
De esa forma, ya no existiría la “distancia cero” en el Universo, la mínima vendría dada por el mínimo volumen, de la longitud de Planck, con lo cual jamás se llegaría al volumen cero que preconiza hasta ahora el Big Bang. Según la Gravedad Cuántica de Bucles, el espacio no podrá expandirse indefinidamente, sino que, llegados a un punto, la fuerza generada por la inercia llevará al Universo a contraerse nuevamente, el Big Crunch.
Otra ventaja de esa última teoría es que permite soportar pruebas empíricas a medio plazo. Predice que los fotones con más energía deberían viajar algo más rápido –casi imperceptiblemente- que los que tienen menos. La luz que nos llega desde las explosiones de rayos gamma desde galaxias vecinas debería revelar un desplazamiento espectral variable en el tiempo, como consecuencia de esa diferencia de velocidad. Deberían ser más azuladas al iniciarse y más rojizas al terminar.
Bojowald explica todo eso, a la vez que repasa una por una todas las teorías (incluso alguna simple especulación) de forma didáctica, amena y entendible. Precisamente la fusión de la Teoría de la Relatividad con la Física Cuántica, especialmente la Gravedad Cuántica de Bucles, permite especular con que el Big Bang no tenía un volumen de cero, sino cercano a esa cifra, y que su energía no era infinita, lo que elimina la singularidad que hacía imposible calcular matemáticamente qué había antes de la Gran Explosión.
En este libro lo importante no es el final, saber ¿Qué había antes del Big Bang?, lo importante es la trama, el recorrido completo del Universo en tiempo inverso, desde los tiempos actuales hasta la Gran Explosión que lo originó. Bojowald postula que el Universo actual proviene de otro que se contrajo hasta un volumen cercano al cero y más tarde, debido a su alta presión y temperatura, que ocasionó que la gravedad se volviese repulsiva, con lo que rebotó en expansión en el llamado Big Crunch, generando el Universo actual, con variaciones del anterior. En el cambio, se pierde cierta información, se produce cierto “olvido”, pero lo esencial se conserva. Esa teoría, derivada del modelo cíclico, no es nueva en su fórmula más básica, pero Bojowald la fundamenta en la medida de lo posible, a la vez que gracias a él completamos un recorrido por la física actual de lo más didáctico, ameno y fascinante.
Tal y como el propio autor aclara, esos postulados están aún en su fase especulativa, y serán necesarias más aportaciones de científicos a lo largo del tiempo para completarla y fundamentarla aún más. En algunas partes de este ensayo, Bojowald no tiene más remedio que profundizar en demasía en algunos conceptos, lo que lleva al lector lego a relecturas parciales que, aunque lastran en ocasiones el ritmo, no se hacen demasiado pesadas ni frecuentes. Martin, además, no cree estar en posesión de la verdad, sino que se permite ser crítico con las teorías imperantes y consigo mismo, y transmite sus dudas razonadas al lector de forma clara.
Martin, a la vez que ofrece toda la física clásica, explica todo el abanico de leyes, teorías y especulaciones en torno al origen del Universo, y quizá de otros hipotéticos universos aún sin comprobar, al mismo tiempo que transmite lo que se conoce (y lo que se cree) sobre las singularidades más poderosamente imaginativas de nuestro tiempo: el Big Bang, los agujeros negros y los agujeros de gusano, y las visiones cosmogónicas emparentadas de las diferentes religiones y corrientes filosóficas desde el inicio de nuestra historia.
En fin, si no usted no tiene una gran curiosidad sobre el Universo, también podrá disfrutar de este libro, aunque sea para entender de forma plena algunos capítulos de la serie de televisión “The Big Bang Theory”, y comprender qué hacen con su tiempo Sheldon Cooper, Leonard Hofstadter y Leslie Winkle, entre otros…
Acá les dejo el enlace para que puedan descargar esta obra.
https://books.google.com.uy/books?id=hKfcrrG2UBwC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false