Una noche de este pasado febrero, Luis Rull, catedrático de Física Teórica de la Universidad de Sevilla, me regaló un libro titulado El universo en 174 páginas, de Enrique F. Borja, que obtuvo el Premio Universidad de Sevilla a la divulgación científica. Cuando eché un vistazo al índice me atrapó el título de uno de sus capítulos, el quinto, precisamente el que aborda la descripción de actual modelo de la teoría inflacionaria del universo. Comienza: "Ni fue big ni hizo bang". Estas páginas que siguen son una invitación a comprarlo y disfrutarlo.
Casi todo el mundo habla hoy de la Teoría del Big Bang, las más de las veces en una reducida y reductora versión que viene precisamente a significar que, en un momento primero y determinado de la evolución del mundo en que vivimos, hubo una gran explosión o un enorme estallido, y que, desde entonces, se ha ido formando el universo que se expande en todas direcciones a velocidades crecientes. Esto es, podría asimilarse a una teoría de la creación por un Dios cartesiano que se limitara a pegar el papirotazo inicial desapareciendo en el silencio a partir de ese instante. Precisamente por esto Einstein no comulgaba con la denominación ni con la teoría, si bien finalmente la aceptó. Sugería demasiado la creación.
Hubo otras teorías sobre el origen del universo que trataban de alejarse lo más posible del "creacionismo" pero al final llegaban a defender la creación continua de materia a partir de la nada. La más curiosa de ellas es la que se conoce como teoría del "estado estacionario". Expuesta en 1948 por Hermann Bondi y Thomas Gold, y ampliada y popularizada por Fred Hoyle, niega que haya habido explosión original alguna por lo que no debería haber eco alguno de ningún big bang y defiende la uniformidad espacio-temporal de un universo eterno por lo que es "estacionario" y sin cambios. Los hechos demostrados la han arrinconado desde hace décadas.
El gran divulgador de la ciencia, Isaac Asimov, cuya Introducción a la ciencia y/o sus Guías servían de generalizaciones científica respetables a la enseñanza de la Filosofía de la Naturaleza en las Universidades españolas de principios de los años 80, describió cómo habría sido el desarrollo del universo gestado por el Big Bang tomando como medida temporal imaginaria el año natural terrestre.
El año del universo
El Big Bang – 1 de enero (00.00 horas)
Formación de las partículas subatómicas – 1 de enero (00.00:13 horas)
Formación de los átomos de hidrógeno y helio – 1 de enero (00.10 horas)
Los átomos forman nubes de gases en forma de galaxias – 3 de enero (10.00 horas)
Formación de la Vía Láctea – 18 de febrero
Formación del Sistema Solar – 9 de setiembre
Comienza la vida sobre la Tierra – 6 de octubre
Primera vida terrestre – 20 de diciembre
Aparecen los primeros homínidos – 31 de diciembre (21.40 horas)
Comienza la Historia – 31 de diciembre (23.59:50 horas)
En el principio de esta teoría, formulada en términos generales, estuvieron el sacerdote belga Georges Lemaître, que aludió a un átomo primigenio e incluso a un huevo cósmico, y el matemático ruso Alexadr Alexándrovich Friedmann. Era la década de los años 20 del siglo pasado. La teoría se fundamentaba en la separación de las galaxias mostrada por el corrimiento al rojo de sus fuentes de luz, también puesto de manifiesto después por Edwin Hubble. Exigía para su confirmación hallar y medir la radiación de fondo que debía haber dejado como rescoldo la gran estampida originaria en todo el universo, lo que se consiguió en 1965.
Nunca ha hecho falta ser Richard Feynman para preguntarse qué significa todo esto. Lo cierto es que muchos estudiantes de Filosofía de la época nos quedamos en aquella visión fugaz y poco segura del origen del universo que tiene repercusiones filosóficas trascendentales.
Desde Copérnico, la humanidad ha ido teniendo cada vez menos importancia cósmica y desde el surgimiento de la imagen, incluso tosca, del primer Big Bang, la humanidad en su conjunto, parece una insignificancia. Cada individuo apenas sobresale del vacío absoluto relacionado con el todo. Sin embargo, es esa insignificancia inteligente la que aporta una sorpresa mayúscula: es lo único, que se conozca, que puede dar sentido a todo y comprender y recrear su origen y su funcionamiento.
He de confesar que, desde el libro de Bill Bryson, Breve historia de casi todo, de hace ya unos años, apenas había reparado en nuevas divulgaciones de la física actual. Pero en esto que llegó a mis manos este libro, reeditado en 2016 y publicado un año antes.
Vademécum intuitivo
Lo primero que quiero destacar de este libro es el vademécum intuitivo, esto es, sin formulaciones matemáticas, que contiene los más modernos conceptos de las físicas cuántica y relativista. En la primera parte del libro, el profesor Borja confirma su vocación de divulgador de la física introduciendo a los profanos en "palabros" como fermiones y bosones (al de Higgs le dedica una explicación comprensible), cada uno de ellos con sus correspondientes singularidades y características de spin. Los primeros como quarks- que son de seis formas y forman partículas o hadrones (bariones o mesones) -, y leptones, a su vez electrones, esos viejos conocidos con los protones, muones o taus y más allá, neutrinos.
No diré que todo se entiende a la primera, pero sí es comprobable que puede intuirse la complejidad y la riqueza de la materia leyendo sencillamente el capítulo primero. Sabemos que no es todo, pero tampoco es nada. Y esto para quien no conocía o conocía muy poco, es bastante.
Luego, el profesor Borja nos provee de un "kit cosmológico básico" que atiende a algunos hechos incuestionablemente observados hasta el momento, entre otros:
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Que el universo aparece básicamente igual en todas direcciones y tiene las mismas propiedades, aunque no ha existido desde siempre.
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Que el universo se expande de manera acelerada y se enfría su materia usual, 4,9 del total.
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Que el giro de las galaxias exige la presencia de materia oscura, 26,8%.
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Que la expansión del universo implica la existencia de una energía oscura que tiene un efecto gravitatorio repulsivo, 68,3%.
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Que la inflación primera dejó una huella cósmica en la forma de radiación de fondo
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Que la geometría del universo es increíblemente plana
Tras describir temporalmente cómo habría sido la evolución general, sobre todo térmica, del universo a partir de la inflación o expansión original y desmenuzar que es y cómo ha sido probada experimentalmente la existencia de radiación de fondo que dejó el proceso inflacionario primitivo, el profesor Borja se faja con el toro del modelo vigente de explicación del origen del universo, la inflación cosmológica. No se recata en recomendar el clásico de George Gamow, La creación de universo.
No fue big ni tampoco hizo bang, entre otras cosas
El autor afronta las claves actuales de la teoría de la inflación cosmológica con una hostilidad manifiesta hacia la expresión Big Bang porque "la idea que actualmente maneja la física sobre el origen del cosmos tiene poco que ver con un punto que lo contenía todo y que 'explotó' generando toda la materia junto al espacio y al tiempo". (Capítulo V). Tal modelo intuitivo surge de la deducción de que, si el universo se expande, en algún momento tuvo que estará concentrado en un punto.
Sin embargo, la física, dado que la compresión de la materia origina un aumento de la temperatura y con él, un surgimiento de nuevas partículas y estados, no acepta la concentración en un punto de toda la materia. De haber sido así, tal punto singular tendría densidad infinita y temperatura infinita, algo que queda fuera del ámbito de la teoría física.
El profesor Borja procede a explicar cómo el modelo de inflación cosmológica supera los problemas detectados en la cosmología "estándar" sin necesidad de recurrir a un punto primordial y singular ni a la explicación divina o la acción inteligente de un demiurgo.
En lugar de ello, expone la "potente" teoría de la inflación que "establece que el universo en su origen estaba en un estado que generó una expansión brutal. Esta expansión se frenó y el remanente de energía se invirtió en generar las partículas y campos que han generado el universo que nos rodea". Curiosamente, en vez de empezar por un punto, el autor explica que "todo se ha generado del mismo vacío", expresión que no quiere decir salido de la nada porque el vacío cuántico no es algo pasivo sino que "del mismo pueden surgir cosas".
Inflatón
Naturalmente, dedica tiempo al desbroce de conceptos como vacío absoluto, vacío real y falso vacío para concluir que, en el origen, el universo se encontraba en un estado de falso vacío para el inflatón, un nuevo campo que no se conoce exactamente pero que debió existir porque la teoría da cuenta de todos los hechos observacionales sin error alguno. De manera enigmática, el inflatón forzó la expansión del espacio a un ritmo extraordinario y sale de su estado de falso vacío hasta su caída al vacío real, con liberación de energía que produce las partículas y los campos del universo que conocemos en su proceso de frenado.
Es entonces cuando expresa la teoría del modo más discutible: "Con esto se cierra el círculo, partiendo de la nada hemos alcanzado un universo". Y añade: "Es la grandeza del modelo inflacionario", que recuerda, cómo no, la creación desde la nada de materia del viejo modelo del estado estacionario y, por supuesto, la creación de la nada suministrada desde hace milenios por la Biblia y otros textos religiosos.
El último capítulo lo dedica el profesor Borja a explicar la intervención de los ordenadores en el proceso de investigación, proyección de hipótesis, comprobación y simulación, de los ordenadores actuales cada vez más potentes. Aunque no pueden reproducir su origen su evolución, "podemos simular un universo completo dentro de nuestros ordenadores", esto es, "comprobar que todo lo que hacemos tiene sentido". Para ello, menciona especialmente el proyecto Illustris, la más completa simulación del universo que se conoce actualmente.
De todas maneras, el libro reconoce que hay numerosos puntos aún no certificados de la inflación cosmológica. Por ejemplo, de la teoría puede deducirse la existencia del multiverso…o no. Y, naturalmente, el paso de la "nada" al ser, que dirían los clásicos, que representa el inflatón. "Aunque todo apunta a que dicho campo tiene que visos de existir, aún nos queda identificarlo y estudiar sus propiedades", nada menos.
Agradecía yo el regalo de este libro, altamente recomendable por su invitación al conocimiento y la reflexión, al profesor Luis Rull enviándole un texto de Werner Heisenberg, el autor de la famosa ecuación o relación de incertidumbre, escrito, fíjense, hace aproximadamente 70 años. Contaba el físico alemán en un artículo titulado "La verdad habita en las profundidades", incluido en su libro Cuestiones cuánticas que, en 1952, tuvo una conversación con otros dos famosos físicos, Niels Bohr y Wolfang Pauli, en Copenhague.
Debatían los colegas sobre las tesis positivistas radicales que se resumían en dividir el mundo en dos partes, aquello que puede decirse de él con toda claridad, y el resto, con respecto a lo cual lo mejor que podemos hacer es no decir nada. Esto es, callarse, como quería Wittgenstein. Bohr criticó claramente la lógica positivista de entonces por cuanto eliminaba la existencia de esas "profundidades en las que habita la verdad". Esto es, se negaba a penetrar más allá de la superficie en los fenómenos que componen el universo, limitación que no aceptaba.
¿Por qué cerrar la mente a los problemas planteados por la filosofía antigua, la metafísica e incluso las grandes religiones? En un momento de la conversación, ya sin Bohr presente, Pauli dijo a Heisenberg:
Todas las viejas religiones, en un último análisis, intentan expresar unos mismos contenidos, unas mismas relaciones, y que tanto éstas como aquéllos, en su totalidad, giran en tomo a cuestiones relativas a valores. Es posible que los positivistas tengan razón al pensar que hoy en día resulta difícil asignar un significado a tales parábolas. Sin embargo, no deberíamos escatimar ningún esfuerzo para tratar de captar su sentido, pues con toda evidencia se refieren a un aspecto crucial de la realidad.
Aun admitiendo, como es natural y necesario, las exigencias de una meticulosa atención al detalle y de claridad semántica que planteaban los pragmatistas y positivistas, los tres físicos no limitaban el ámbito de su reflexión. Al final del artículo, Heisenberg relata:
Cuando llevábamos un rato parados en el extremo del malecón, Wolfgang inesperadamente me espetó:
-¿Crees en un Dios personal? Ya, ya sé lo difícil que es darle un significado claro a esta pregunta, pero seguramente puedes entender en general a qué me refiero.
-¿Puedo formular tu pregunta de otra manera? -le pregunté-. Yo preferiría formularla así: ¿Podemos, o puede alguien, alcanzar la razón central de las cosas o de los sucesos, de cuya existencia no parece haber duda, de un modo tan directo como podemos alcanzar el alma de otro ser humano? Empleo el término «alma» deliberadamente, para que se entienda lo que quiero decir.
Así planteada la pregunta, mi respuesta seria "sí".
No es mala meditación para combinarla con la lectura de este libro.