Especulaciones sobre la era de Planck

¿Qué es lo que hubo antes? La gente no se abstrae de reflexionar sobre una cuestión que le es desconocida, llegando a ser, muchas veces, fuente de fantasmas. Detrás de la frontera de Planck, los teóricos han elaborado escenarios que harían palidecer de envidia a los novelistas de ciencia ficción. He aquí algunos ejemplos.

La física moderna, ha asumido casi como un dogma el adagio «nada se pierde; nada se crea». En cualesquiera de los espacios del cosmos, pares de partículas, de toda masa y de toda especie, emergen para aniquilarse rápidamente. Este aparecer y desaparecer se asemeja a el «zumbido» de los vientos en el vacío. Esta febril actividad cósmica lleva el nombre de «fluctuación del vacío», y se rige por los principios cuánticos.

¿Y si el universo entero resultara de una fluctuación de este tipo? ¿Y si del «vacío primordial» hubiese surgido, hace quince mil millones de años, un cosmos de gran formato en el que galaxias, estrellas y planetas habitados hubiesen podido aparecer? La idea de poder «explicar» la creación del cosmos apela a lo más profundo del ser humano.

La gente ha reflexionado durante muchos siglos sobre esa cuestión. Unos creen que la solución ha de estar fuera del campo de la ciencia; creen que la creación del universo fue un acto divino. Otros rechazan totalmente el planteamiento, sostienen que el universo no empezó nunca, que siempre ha existido: punto de vista expuesto por el modelo de estado estacionario del universo. Pero todos los datos astronómicos apoyan el hecho de que nuestro universo era muy distinto en el pasado remoto y de que tuvo un origen concreto. Es muy posible que el universo sea infinitamente periódico, que tenga un ciclo de expansión, uno de contracción, uno de nueva expansión…pero, según las observaciones actuales, tal periodicidad, si es cierta, no puede demostrarse. Si bien un universo reciclado es una posibilidad, nada nos obliga a aceptarlo y, en aras de la sencillez, suponemos que el origen de nuestro universo es un acontecimiento único.

Si estudiamos el universo ateniéndonos a los modelos cosmológicos habituales, vemos que la temperatura y la densidad de la materia sigue aumentando sin límites a medida que retrocedemos en el tiempo. Luego llegamos a la singularidad estaciotiempo y las leyes física pierden sentido. De ahí, que se pueden decir muchas cosas sobre cómo pudo haber surgido nuestro universo. Sin embargo, cualesquiera de las ideas que se pueden esgrimir como posibles deben guardar en consideración las desigualdades de Heisenberg que especifican las condiciones de los «préstamos» de energía. Mientras más importantes son las sumas, más rápido debe ser el reembolso. Para el universo observable, la duración permitida no se cifraría en mil millones de años, sino en una ínfima fracción de segundo…

Para a cometer con esa condición, los científicos han recurrido a su habitual astucia y para cumplir con ese requisito, han considerado todas las formas de energía. Las masas se contabilizan como energías positivas (E = mc²), pero la energía de gravitación tiene un signo negativo. En un universo que tendría exactamente la densidad crítica, la suma de energías positivas sería numéricamente igual a la energía de gravedad. La energía total sería nula. ¡El universo podría emerger del vacío sin ningún préstamo!

Ahora bien, si se quiere que las ideas que se elaboran sobre el origen del universo tengan un sentido científico, conviene no olvidad el «método de postulación de Einstein». Este método consiste en conjeturar intuitivamente un postulado físico (que no puede comprobarse de modo directo) y deducir luego lógicamente sus consecuencias y poner después esos resultados a prueba, cotejándolos con la experiencia. Si la prueba falla, ha de rechazarse el postulado.

Los científicos tendrán que conjeturar un modelo físico correcto del origen del universo, desde luego, y hasta las leyes físicas que lo rigen. Pero nuestro conocimiento de las leyes físicas y de las características observadas del universo limitan severamente nuestra libertad de elección.

Los esfuerzos científicos por resolver un problema en cosmología abren a menudo toda una caja de Pandora de otros. Por ejemplo, las especulaciones acerca del universo inmediatamente después del Big Bang condujeron casi inevitablemente a consideraciones acerca de lo que hubo antes. Una hipótesis particularmente fascinante es la que propugna que nuestro universo sería una «burbuja» en un gran universo que contendría un número siempre creciente de ellas. Nuestro «momento de Planck» correspondería al momento en que nuestro mundo nació de una fluctuación cuántica en otro mundo. Del mismo modo, nuestro propio cosmos podría a su vez dar a luz otros mundos completamente desconectados. La clave de todas estas afirmaciones reside en la naturaleza de la «nada» y los campos escalares de la física moderna juegan un papel fundamental en estas generaciones espontáneas de universos.

En nuestra comprensión actual, la nada es el vacío absoluto. Pero para la física cuántica, un vacío es también algo más, una condición inherentemente inestable, en la que no existen ni el espacio ni el tiempo en el sentido clásico.

Según algunos teóricos, la nada que precedió al espacio y al tiempo pudo ser muy bien el mismo tipo de espuma fluctuante, como la que vimos en nuestra anterior sección sobre la era de Planck. Quizás engendrada por las vibraciones de supercuerdas, estas fluctuaciones del vacío pueden ser visualizadas como diminutas burbujas, como las que se muestran en la fig.13.02.01.1. Algunas burbujas simplemente aparecieron y desaparecieron, pero otras pudieron expandirse repentinamente para convertirse en todo un cosmos. En teoría, pues, pueden existir innumerables universos alternativos, cada uno una burbuja separada en que nadie, salvo en los relatos de ciencia-ficción, puede viajar de uno a otro.

Como las muñecas rusas, las matriuskas, este gran universo se presenta como un conjunto de mundos, que engloba otros mundos, y otros, y otros y así ad infinitum. Todas las escalas se parecen. El universo se perpetúa indefinidamente. Aquí un mundo muere; allá otro nace… Este gran universo no tiene fin. ¿Se puede decir por eso que no tiene comienzo? La verdad es de que los que se adhieren a esta idea, no se pronuncian con firmeza.

¿Qué pensar de estos escenarios grandiosos? Algunos científicos están entusiasmados porque las nuevas ideas basadas en la física cuántica pueden utilizarse para elaborar modelos matemáticos del origen mismo del universo que evitan una auténtica singularidad física. Estos modelos, por ahora, carecen todos de un soporte experimental concreto. Pero en las primerísimas etapas de elaboración de esas ideas teóricas, a los físicos no les preocupa la falta de apoyo experimental. Porque lo notable de estos modelos no es tanto que al final se demuestre que son correctos o erróneos, sino que sean posibles. Parece que el universo, pese a su inmensidad y a su origen ignoto, acabará dominado por la razón, porque es una entidad física.

De todas maneras, siempre en la ciencia hay un verdadero test que alude a la fertilidad de sus esquemas. ¿Proponen nuevas observaciones astronómicas, nuevas experiencias de laboratorio? ¿Acarrean en sus huellas intuiciones originales? ¿Dan acceso a nuevos palmos de realidad? ¿Permiten, incluso indirectamente, comprender más y mejor? El interés que les otorgaremos dependerá de las respuestas a estas preguntas. Si no, se arriesgan a seguir siendo temas amenos para los discursos de los banquetes de clausura de los congresos de físicos y astrofísicos…

Texto extraído de Astrocosmo

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