Qué había antes del big bang
NUEVA YORK (The New York Times).
¿Qué hacía Dios antes de crear el mundo? En el siglo IV, el filósofo San Agustín formuló la pregunta en sus "Confesiones", para luego resolverla con una respuesta sorprendentemente moderna: antes de que Dios creara el mundo no había tiempo y, por lo tanto, no había un "antes". Parafraseando a Gertrude Stein, en aquel entonces no había "entonces".
Hasta hace poco, no se podía formular en una lección de astronomía una moderna versión de la pregunta de San Agustín -¿qué había antes del Big Bang?- sin recibir la misma respuesta frustrante que describe, en palabras de Einstein, cómo la materia y la energía curvan el espacio y el tiempo.
Si imaginamos el universo retrocediendo como una película yendo hacia atrás, la densidad de la materia y de la energía se elevan al infinito a medida que nos acercamos al momento del origen. El espacio y el tiempo mismos se disuelven en una "espuma" cuántica. "Nuestras reglas y nuestros relojes se quiebran -explica el doctor Andrei Linde, cosmólogo de la Universidad de Standford-. Preguntar qué hubo antes de este momento es una autocontradicción."
Pero en los últimos años, animados por el progreso de nuevas teorías que buscan unificar el reino de Einstein con las inmanejables reglas cuánticas que gobiernan la física subatómica, el doctor Linde y sus colegas han comenzado a llevar sus especulaciones cada vez más cerca del Big Bang y, en algunos casos, un paso más allá.
Algunos teóricos sugieren que el Big Bang no fue tanto un nacimiento como una transición, un "salto cuántico" desde una era sin forma de tiempo imaginario, o, incluso, desde la nada total.
LA TEORÍA INFLACIONARIA
Toda esta teorización ha recibido un amplio apoyo de recientes reportes de ondas halladas en un difuso espectro del cielo, que podrían ser los restos del Big Bang. Estas ondas son consistentes con una teoría bastante aceptada, conocida como inflación, que sostiene que el universo aceleró su expansión en un corto tiempo bajo la influencia de una violenta fuerza antigravitacional, cuando tenía tan sólo una fracción de una fracción de nanosegundo de vida.
Estas ondas proveen una prueba eficaz para la imaginación de los teóricos. Cualquier teoría sobre los orígenes del cosmos que no explique este fenómeno -coinciden los cosmólogos- tiene pocas posibilidades de ser correcta. Aun así, deja espacio para un montón de posibilidades.
"Si la inflación es la dinamita detrás del Big Bang, todavía estamos pensando cómo ocurrió", dijo Michael Turner, cosmólogo de la Universidad de Chicago. En lo único en que los expertos están de acuerdo es en que ninguna idea funciona. Incluso Turner compara a los cosmólogos con los músicos de jazz que recolectan melodías que suenan bien para sus trabajos en progreso: "Escuchas algo y dices: quiero eso en mi canción".
Una respuesta a la pregunta de qué ocurrió antes del Big Bang es que eso no importa porque no afecta al estado actual de nuestro universo. De acuerdo con una teoría conocida como inflación eterna, enunciada por Linde en 1986, lo que conocemos del Big Bang es sólo una de muchas reacciones encadenadas de big bangs por las que el universo se reproduce y se reinventa a sí mismo indefinidamente.
"Cualquier región particular del universo quizá muera, y probablemente morirá -dijo Linde-, pero el universo como un todo es inmortal."
La teoría de Linde es una modificación de la teoría inflacionaria propuesta, en 1980, por el físico Alan Guth. Guth especuló sobre lo que pudo pasar si, a medida que el universo se iba enfriando durante sus primeros momentos, un campo de energía conocido como campo de Higgs, que interactúa con las partículas para darles sus masas, hubiera, por un corto período, sido capaz de liberar su energía.
El espacio, concluyó, hubiera sido bañado con una clase de energía latente que violentamente habría expandido el universo. En un abrir y cerrar de ojos, éste se habría duplicado unas 60 veces, hasta que el campo de Higgs liberase su energía, llenando el universo en expansión con partículas calientes. Allí habría comenzado la historia del cosmos.
A los cosmólogos les gusta la teoría inflacionaria porque un inmenso estallido de este tipo podría haber alisado cualquier irregularidad presente en un cosmos primordial, dejándolo homogéneo y geométricamente plano. Cálculos subsecuentes descartaron el campo de Higgs como agente inflacionario, pero hay otros candidatos para ese puesto que podrían haber tenido el mismo efecto.
Desde una perspectiva pre Big Bang, Linde piensa que una burbuja inflacionaria habría hecho brotar otra burbuja, que, a su vez, habría hecho brotar otras más. En efecto, cada burbuja sería un nuevo Big Bang: un nuevo universo con características diferentes y quizá hasta con diferentes dimensiones. Nuestro universo sería tan sólo uno de ellos.
"Una vez que ha comenzado, este proceso puede seguir ocurriendo por siempre -explicó el doctor Linde-. Puede estar ocurriendo ahora, en alguna región del universo."
El universo más grande que ve la teoría de la inflación eterna es inimaginablemente extenso, caótico y diverso, de modo tal que la pregunta por el comienzo de todo el mundo se vuelve casi irrelevante.
"La inflación caótica nos lleva a explicar nuestro mundo sin hacer este tipo de suposiciones, como la creación simultánea de todo el universo a partir de la nada", escribió Linde.
UNA MIRADA CUÁNTICA
Muchos cosmólogos, incluyendo a los doctores Guth y Linder, coinciden en que el universo debe venir de alguna parte y que la nada es el principal candidato. Es por eso por lo que otra teoría a la que los cosmólogos suelen recurrir es la teoría cuántica.
De acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg, un espacio vacío no puede ser considerado nunca realmente vacío; las partículas subatómicas pueden deslizarse hacia adentro y hacia afuera de una existencia energética. Tan loco como suena, el efecto de esa fluctuación cuántica ha sido observado en los átomos, y se piensa que fluctuaciones similares durante la inflación habrían generado las semillas a partir de las cuales las galaxias actuales se han formado.
¿Puede todo el universo ser el resultado de una fluctuación cuántica en alguna suerte de primordial o eterna nada? Quizá, como lo plantea el doctor Turner, "la nada es inestable".
Los problemas filosóficos que plagan la ordinaria mecánica cuántica han sido amplificados por la así llamada cosmología cuántica. Como dice Linde, es el problema del huevo y la gallina. ¿Qué fue primero: el universo o las leyes que lo gobiernan? O, se pregunta: "Si no existieran leyes, ¿cómo surgió el universo?".
Uno de los primeros intentos de imaginar que la nada es la fuente del todo ocurrió en 1965, cuando los doctores John Wheeler y Bryce De Witt, ahora en la Universidad de Texas, escribieron una ecuación que combina la relatividad general con la teoría cuántica. Desde entonces, los físicos han estado discutiendo sobre eso.
La ecuación Wheeler-De Witt parece vivir en aquello que los físicos han apodado "superespacio": una suerte de ensamble matemático de todos los universos posibles: algunos llenos de vida y otros completamente desiertos; algunos en los que las constantes de la naturaleza y hasta el número de dimensiones son distintos del nuestro.
Enla mecánica cuántica ordinaria, un electrón es pensado desplegándose por todo el espacio hasta que es medido y observado en un lugar determinado. De modo similar, nuestro propio universo se despliega por todo el superespacio hasta que, de alguna manera, es observado con sus cualidades y leyes particulares. Esto suscita otra pregunta: si nadie puede salirse del universo, ¿quién es el observador?
Para Wheeler, una posible respuesta es que simplemente seamos nosotros, por medio de actos mecánicos cuánticos de observación, en un proceso llamado "génesis por observación". "El pasado es teoría -escribió Wheeler-. No tiene existencia salvo en los registros del presente. Somos participantes, en un nivel microscópico, en la creación del pasado, al igual que del presente y del futuro."
En efecto, la respuesta de Wheeler a San Agustín es que, colectivamente, somos Dios, y que estamos siempre creando el universo.
NUEVA YORK (The New York Times).
¿Qué hacía Dios antes de crear el mundo? En el siglo IV, el filósofo San Agustín formuló la pregunta en sus "Confesiones", para luego resolverla con una respuesta sorprendentemente moderna: antes de que Dios creara el mundo no había tiempo y, por lo tanto, no había un "antes". Parafraseando a Gertrude Stein, en aquel entonces no había "entonces".
Hasta hace poco, no se podía formular en una lección de astronomía una moderna versión de la pregunta de San Agustín -¿qué había antes del Big Bang?- sin recibir la misma respuesta frustrante que describe, en palabras de Einstein, cómo la materia y la energía curvan el espacio y el tiempo.
Si imaginamos el universo retrocediendo como una película yendo hacia atrás, la densidad de la materia y de la energía se elevan al infinito a medida que nos acercamos al momento del origen. El espacio y el tiempo mismos se disuelven en una "espuma" cuántica. "Nuestras reglas y nuestros relojes se quiebran -explica el doctor Andrei Linde, cosmólogo de la Universidad de Standford-. Preguntar qué hubo antes de este momento es una autocontradicción."
Pero en los últimos años, animados por el progreso de nuevas teorías que buscan unificar el reino de Einstein con las inmanejables reglas cuánticas que gobiernan la física subatómica, el doctor Linde y sus colegas han comenzado a llevar sus especulaciones cada vez más cerca del Big Bang y, en algunos casos, un paso más allá.
Algunos teóricos sugieren que el Big Bang no fue tanto un nacimiento como una transición, un "salto cuántico" desde una era sin forma de tiempo imaginario, o, incluso, desde la nada total.
LA TEORÍA INFLACIONARIA
Toda esta teorización ha recibido un amplio apoyo de recientes reportes de ondas halladas en un difuso espectro del cielo, que podrían ser los restos del Big Bang. Estas ondas son consistentes con una teoría bastante aceptada, conocida como inflación, que sostiene que el universo aceleró su expansión en un corto tiempo bajo la influencia de una violenta fuerza antigravitacional, cuando tenía tan sólo una fracción de una fracción de nanosegundo de vida.
Estas ondas proveen una prueba eficaz para la imaginación de los teóricos. Cualquier teoría sobre los orígenes del cosmos que no explique este fenómeno -coinciden los cosmólogos- tiene pocas posibilidades de ser correcta. Aun así, deja espacio para un montón de posibilidades.
"Si la inflación es la dinamita detrás del Big Bang, todavía estamos pensando cómo ocurrió", dijo Michael Turner, cosmólogo de la Universidad de Chicago. En lo único en que los expertos están de acuerdo es en que ninguna idea funciona. Incluso Turner compara a los cosmólogos con los músicos de jazz que recolectan melodías que suenan bien para sus trabajos en progreso: "Escuchas algo y dices: quiero eso en mi canción".
Una respuesta a la pregunta de qué ocurrió antes del Big Bang es que eso no importa porque no afecta al estado actual de nuestro universo. De acuerdo con una teoría conocida como inflación eterna, enunciada por Linde en 1986, lo que conocemos del Big Bang es sólo una de muchas reacciones encadenadas de big bangs por las que el universo se reproduce y se reinventa a sí mismo indefinidamente.
"Cualquier región particular del universo quizá muera, y probablemente morirá -dijo Linde-, pero el universo como un todo es inmortal."
La teoría de Linde es una modificación de la teoría inflacionaria propuesta, en 1980, por el físico Alan Guth. Guth especuló sobre lo que pudo pasar si, a medida que el universo se iba enfriando durante sus primeros momentos, un campo de energía conocido como campo de Higgs, que interactúa con las partículas para darles sus masas, hubiera, por un corto período, sido capaz de liberar su energía.
El espacio, concluyó, hubiera sido bañado con una clase de energía latente que violentamente habría expandido el universo. En un abrir y cerrar de ojos, éste se habría duplicado unas 60 veces, hasta que el campo de Higgs liberase su energía, llenando el universo en expansión con partículas calientes. Allí habría comenzado la historia del cosmos.
A los cosmólogos les gusta la teoría inflacionaria porque un inmenso estallido de este tipo podría haber alisado cualquier irregularidad presente en un cosmos primordial, dejándolo homogéneo y geométricamente plano. Cálculos subsecuentes descartaron el campo de Higgs como agente inflacionario, pero hay otros candidatos para ese puesto que podrían haber tenido el mismo efecto.
Desde una perspectiva pre Big Bang, Linde piensa que una burbuja inflacionaria habría hecho brotar otra burbuja, que, a su vez, habría hecho brotar otras más. En efecto, cada burbuja sería un nuevo Big Bang: un nuevo universo con características diferentes y quizá hasta con diferentes dimensiones. Nuestro universo sería tan sólo uno de ellos.
"Una vez que ha comenzado, este proceso puede seguir ocurriendo por siempre -explicó el doctor Linde-. Puede estar ocurriendo ahora, en alguna región del universo."
El universo más grande que ve la teoría de la inflación eterna es inimaginablemente extenso, caótico y diverso, de modo tal que la pregunta por el comienzo de todo el mundo se vuelve casi irrelevante.
"La inflación caótica nos lleva a explicar nuestro mundo sin hacer este tipo de suposiciones, como la creación simultánea de todo el universo a partir de la nada", escribió Linde.
UNA MIRADA CUÁNTICA
Muchos cosmólogos, incluyendo a los doctores Guth y Linder, coinciden en que el universo debe venir de alguna parte y que la nada es el principal candidato. Es por eso por lo que otra teoría a la que los cosmólogos suelen recurrir es la teoría cuántica.
De acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg, un espacio vacío no puede ser considerado nunca realmente vacío; las partículas subatómicas pueden deslizarse hacia adentro y hacia afuera de una existencia energética. Tan loco como suena, el efecto de esa fluctuación cuántica ha sido observado en los átomos, y se piensa que fluctuaciones similares durante la inflación habrían generado las semillas a partir de las cuales las galaxias actuales se han formado.
¿Puede todo el universo ser el resultado de una fluctuación cuántica en alguna suerte de primordial o eterna nada? Quizá, como lo plantea el doctor Turner, "la nada es inestable".
Los problemas filosóficos que plagan la ordinaria mecánica cuántica han sido amplificados por la así llamada cosmología cuántica. Como dice Linde, es el problema del huevo y la gallina. ¿Qué fue primero: el universo o las leyes que lo gobiernan? O, se pregunta: "Si no existieran leyes, ¿cómo surgió el universo?".
Uno de los primeros intentos de imaginar que la nada es la fuente del todo ocurrió en 1965, cuando los doctores John Wheeler y Bryce De Witt, ahora en la Universidad de Texas, escribieron una ecuación que combina la relatividad general con la teoría cuántica. Desde entonces, los físicos han estado discutiendo sobre eso.
La ecuación Wheeler-De Witt parece vivir en aquello que los físicos han apodado "superespacio": una suerte de ensamble matemático de todos los universos posibles: algunos llenos de vida y otros completamente desiertos; algunos en los que las constantes de la naturaleza y hasta el número de dimensiones son distintos del nuestro.
Enla mecánica cuántica ordinaria, un electrón es pensado desplegándose por todo el espacio hasta que es medido y observado en un lugar determinado. De modo similar, nuestro propio universo se despliega por todo el superespacio hasta que, de alguna manera, es observado con sus cualidades y leyes particulares. Esto suscita otra pregunta: si nadie puede salirse del universo, ¿quién es el observador?
Para Wheeler, una posible respuesta es que simplemente seamos nosotros, por medio de actos mecánicos cuánticos de observación, en un proceso llamado "génesis por observación". "El pasado es teoría -escribió Wheeler-. No tiene existencia salvo en los registros del presente. Somos participantes, en un nivel microscópico, en la creación del pasado, al igual que del presente y del futuro."
En efecto, la respuesta de Wheeler a San Agustín es que, colectivamente, somos Dios, y que estamos siempre creando el universo.
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