HistoriaBig Bang | Aristóteles | Immanuel Kant | Albert Einstein | Teoría de la Relatividad | Aleksandr Fridman | Georges Lemaître | Stephen Hawking

El Comienzo

A lo largo de la historia no todos han estado satisfechos con la idea de que el universo ha tenido un comienzo.

Aristóteles, por ejemplo, creía que el universo tenía que haber existido siempre (“algo eterno es más perfecto que algo creado”). Más acá en el tiempo, en el siglo XVIII, Immanuel Kant planteaba la cuestión a su modo: si el universo ha tenido un comienzo, ¿por qué transcurrió un tiempo indefinido antes de que comenzara?, y si el universo existió siempre, ¿por qué tardó un tiempo infinito hasta llegar al estado actual? Estas preguntas iban unidas al hecho de que para Kant, como para todos, el tiempo era absoluto.

Por entonces, creer en un universo eterno evitaba invocar la intervención divina para crearlo y ponerlo en marcha. A la inversa, creer que el universo tuvo un comienzo implicaba aceptar la existencia de un creador como primera causa y motor del mismo. Pero claro, en ese caso aparecen las preguntas obvias: “¿Qué había antes?” “¿Qué estaba haciendo Dios antes de crear el universo?”

En 1915, Albert Einstein presentó su revolucionaria Teoría de la Relatividad general. En ella, el espacio y el tiempo no son absolutos; tampoco son una matriz fija en la cual se instalan o producen los acontecimientos, sino dimensiones dinámicas que dependen de la materia y la energía. Además, el tiempo tal como lo conocemos sólo está definido “dentro” del universo, por lo cual no tiene sentido hablar del tiempo “antes” de que el universo comenzara. En cuanto al espacio, no esperamos que el universo termine en una pared de ladrillos, aunque no hay forma de saberlo ni razón para que no sea así. Hoy sabemos que el universo no es constante en el tiempo, aunque sí parece serlo en el espacio. Si desde siempre las estrellas hubieran estado donde están, ¿por qué se iluminaron repentinamente hace unos cuantos miles de millones de años? Algo debe haber sucedido en el pasado para que las estrellas “se encendieran”.

En 1927, el ruso Aleksandr Fridman y el belga Georges Lemaître postularon que el universo tuvo que tener un inicio. En 1929, Edwin Hubble descubrió que las estrellas se están alejando. En otras palabras, eso significa que el universo se está expandiendo; las galaxias se están alejando unas de otras. Este descubrimiento cambió la discusión sobre el origen del universo: si las galaxias se están separando, entonces deben haber estado más juntas en el pasado; incluso muy muy cerca hace diez o quince mil millones de años (hoy se sostiene que la antigüedad del universo es de 13,7 mil millones de años). Así, se postuló que el universo podría haber comenzado, en aquel remotísimo momento, con todo su contenido en un mismo punto. En 1931, Lemaître propone en su “hypothese de l'atome primitif” (hipótesis del átomo primitivo) que el universo comenzó con la “explosión del átomo primigenio”, lo que más tarde fue llamado “Big Bang”. El planteo era este: una gran nada (nada de nada, ni espacio ni tiempo) contenía el potencial de todo lo que existe, ha existido o existirá.

El descubrimiento en 1965 de la radiación de fondo cósmico de microondas en el espacio y su interpretación concluyendo que se trata de una radiación remanente de un estado anterior mucho más caliente y denso volvió a hacer lógica la interpretación de que el universo tuvo un inicio y que, a medida que se fue expandiendo la radiación, se fue enfriando.

Estamos acostumbrados a la idea de que los sucesos están causados por sucesos anteriores y estos a su vez precedidos por eventos aún más anteriores; necesitamos una cadena de causalidades para organizar nuestros razonamientos. Si suponemos que hubo un primer suceso, ¿qué lo causó? Las respuestas a esa incómoda pregunta dadas por los defensores de la teoría del “estado estacionario” del universo (como el astrónomo británico Fred Hoyle) insisten en que el universo no tuvo un comienzo, y que si lo tuvo, en todo caso su origen no entra en el ámbito de la ciencia sino en el de la metafísica o la religión. Si se acepta esa respuesta y se acepta por lo tanto que las leyes de la ciencia quedan “en suspenso” en el comienzo del universo, entonces por qué no creer que también “fallen” en otros momentos... Una ley no es una ley si sólo se cumple “a veces”, y ningún científico debería aceptar esa postura.

En 1970, Stephen Hawking y Roger Penrose probaron por medio de teoremas geométricos y matemáticos que si se cumplen ciertas condiciones razonables y la Teoría de la Relatividad general de Einstein es correcta, el universo sí debe haber tenido un comienzo. Por supuesto que todo es mucho más complejo que esta casi pueril descripción, pero todo llevó a establecer que el universo comenzó en el Big Bang, un instante en el que todo el contenido del universo estaba comprimido en un único punto de densidad infinita donde el espacio-tiempo queda infinitamente distorsionado; esto se denomina una “singularidad”. La teoría ortodoxa del Big Bang explica la creación de la materia a partir de la energía que fue liberada en la explosión del Big Bang.

Para tratar de entender de qué se trata imaginemos que, apenas ocurrido el Big Bang, el universo no era otra cosa que un enorme caldero hirviendo a una temperatura inimaginablemente elevada en el que nada era estable y ni siquiera había átomos. Segundos después ya se formó en el caldero una sopa de quarks y partículas elementales; al minuto, los quarks se unían para formar protones y neutrones y consiguientemente núcleos de átomos. A medida que ese pastiche que era el universo crecía (más bien, que se expandía) se iba enfriando, y cuando el universo recién nacido se enfrió por debajo del límite de fusión se formaron núcleos de hidrógeno y helio y restos de deuterio, litio y berilio. Aunque los núcleos se formaron en los primeros minutos, los átomos tardaron cuatrocientos mil años en formarse, cuando los electrones de carga negativa se emparejaron con los núcleos de carga positiva. La liberación de partículas cargadas que dispersaban y bloqueaban la trayectoria de la luz fue aclarando la “niebla”, y así el universo se hizo “transparente”.

Hawking no quedó totalmente satisfecho con su teoría y si bien no la descartó siguió buscando completar sus conceptos. Hawking acepta, no sin una mueca de insatisfacción, que en la naturaleza hay un cierto nivel de aleatoriedad o incertidumbre que no se puede eliminar por muy buenas que sean las teorías; eso había quedado establecido en el Principio de Incertidumbre formulado en 1927 por el científico alemán Werner Heisenberg, que estudiaba cómo predecir con exactitud la posición y la velocidad de las partículas.

Einstein se oponía a la idea de un universo gobernado por el azar: “Dios no juega a los dados”, decía. Hawking toma esa frase y la lleva al extremo, afirmando que “el universo es como un casino gigante con dados y ruletas girando. El dueño del casino corre su riesgo de perder dinero en cada lanzamiento de dados o giro de ruleta, pero a la larga y en cantidad, las probabilidades se terminan promediando y el casino siempre termina ganando.” Del mismo modo, en un universo tan grande hay una gran cantidad de “lanzamientos de dados” y los resultados terminan promediando algo que podemos predecir con una “ley de probabilidades” acorde. Pero cuando el universo es pequeño, cerca del Big Bang, sólo hay una pequeña cantidad de lanzamientos de dados, y entonces el Principio de Incertidumbre resulta importante. Por lo tanto, para entender el origen del universo, es necesario incorporar el Principio de Incertidumbre de Heisenberg a la Teoría de la Relatividad general de Einstein. Este es el gran desafío de la física teórica.

Stephen Hawking y Jim Hartle instalaron además la idea de que el universo no tiene límite en el espacio ni en el tiempo. Esto parecería contradecir la teoría del Big Bang como comienzo, pero los científicos y matemáticos han desarrollado el concepto de “tiempo imaginario”, que tiene poco (más bien nada) que ver con el tiempo que experimentamos. Según esta propuesta de ausencia de límites o fronteras del universo, preguntar qué había “antes” del Big Bang no tiene sentido, porque no hay noción de tiempo a la cual referirse; el concepto del tiempo tal como lo conocemos sólo existe “en” el universo, y no antes ni fuera del mismo.

La teoría del Big Bang se sostiene, aunque muchos dicen que quizá más por la falta de teorías más razonables que por su propia contundencia. La teoría del Big Bang no responde satisfactoriamente algunas preguntas clave, por ejemplo: si en el universo existe una cantidad enorme de materia,¿dónde está la cantidad correspondiente de antimateria? Los conceptos de asimetría y del espacio multidimensional de once dimensiones (vivimos encerrados apenas entre las cuatro dimensiones conocidas) entran a tallar, pero mucho queda por ser explicado.

Así que bueno, esto es lo que hay: jugamos a los dados (en el mejor de los casos) o a la ruleta, en una mesa bastante alejada y con bastante poca gente (el planeta Tierra) que está en una sala menor y no muy bien atendida (nuestra galaxia, la Vía Láctea) de un enorme casino que tiene muchas atracciones que nunca conoceremos (el universo) y a cuyo dueño, en el caso de que exista, jamás le veremos la cara (lo más probable es que esté a nombre de un testaferro...). Lo que sí es seguro, como en todos los casinos, es que al final terminaremos perdiendo todo.

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