Los resultados anunciados este lunes en el Harvard-Smithsonian Center de Astrofísica en Massachusetts (a partir de la información recogida por el telescopio de microondas BICEP2 instalado en el Polo Sur) representan, a decir de los entendidos en Física y Cosmología, un gran hito en la historia de la ciencia. De confirmarse en unos meses -lo que parece bastante probable*-, darían un sólido respaldo empírico a la teoría de la inflación cósmica, a la existencia de las ondas gravitacionales predichas por Einstein en su teoría de la relatividad general y también a la naturaleza cuántica de la gravedad (como el resto de las fuerzas conocidas de la Naturaleza: la electromagnética, la nuclear fuerte y la nuclear débil responsable de la radiactividad).
Empecemos por las ondas gravitacionales, que son olas o rizos en el tejido del espacio-tiempo que se propagan como consecuencia del movimiento acelerado de cuerpos con mucha masa. Al igual que las ondas electromagnéticas, que transportan la luz en todo su espectro (desde las ondas de radio hasta los rayos gamma pasando por las microondas, la radiación infrarroja, la luz visible, la radiación ultravioleta y los rayos X, fotones todos ellos de distinta frecuencia y longitud de onda), las gravitacionales también se desplazan a una velocidad de casi 300.000 kilómetros por segundo.
Supongamos que de repente algún desaprensivo sacara al Sol de su ubicación y lo colocara en otra galaxia. Al cabo de ocho minutos, la Tierra no solo dejaría de recibir su luz (con lo que ya siempre sería de noche) sino que saldría disparada de su órbita al dejar de experimentar el campo gravitacional generado por la estrella, que es lo que comba el espacio-tiempo en su entorno y hace que giremos en su derredor. Por supuesto, ambos sucesos serían catastróficos para la vida en el planeta azul. O sea, que durante ocho minutos estaríamos observando el Sol y sintiendo su influjo gravitatorio aunque el astro ya no existiese (de igual modo que por las noches vemos estrellas que pueden haber desaparecido hace cientos de millones de años).
El telescopio BICEP2 ha detectado ondas gravitacionales primordiales (provenientes del Big Bang), manifestadas en muy sutiles distorsiones en el fondo cósmico de microondas que baña todo el Universo. Unos 380.000 años después del Big Bang, el Universo se hizo transparente al juntarse protones (partículas de carga positiva) y electrones (partículas de carga negativa) para formar los primeros átomos: los fotones dejaron de ser rebotados una y otra vez por las partículas cargadas (ahora integradas en átomos neutros) y ya pudieron viajar sin impedimentos a través del espacio. Este es el verdadero Fiat lux ("¡Hágase la luz!") atribuido por el Génesis a Dios, y lo más antiguo del Universo que hasta ahora podíamos observar (¡con las señales detectadas por el BICEP2 nos hemos acercado al mismísimo comienzo, en el que todas las fuerzas estaban unificadas!). Esos fotones ya envejecidos, cuya temperatura ronda ahora los -273º C (el 0 absoluto), de una onda larguísima, una frecuencia muy corta y una energía muy exigua (lo contrario de los rayos gamma, que son superenergéticos, de una onda pequeñisima y una frecuencia elevadísima), son los que componen el fondo cósmico de microondas: una parte de la nieve que se observaba en la pantalla de los antiguos televisores analógicos cuando no había un canal sintonizado es precisamente eso.
El hallazgo de estas ondas gravitacionales primordiales atestiguaría la existencia de fluctuaciones cuánticas al poco tiempo (¡10 elevado a menos 35 segundos!) del nacimiento del Universo, o sea del surgimiento del propio espacio-tiempo. Estas fluctuaciones se producen de manera constante en el mal llamado vacío, que es un auténtico hervidero siempre en ebullición del que brotan partículas de signo contrario que por lo general se aniquilan mutuamente. Hasta ahora, por su carácter tan especial (por ser una expresión de la geometría del espacio-tiempo, solo relevante para objetos muy masivos), la gravedad es la única fuerza que no ha podido ser abordada satisfactoriamente por la mecánica cuántica. Los rizos primordiales en el espacio-tiempo evidenciarían su naturaleza cuántica, por lo que debería existir un bosón o partícula transmisora de la gravedad: el hipotético y fantasmal gravitón, que sería el homólogo del fotón en la fuerza electromagnética.
Pese a las apariencias, la gravedad es la fuerza más débil del Universo: cada vez que un pequeño imán atrae (mediante la fuerza electromagnética) unas llaves del suelo le está ganando un pulso a todo el influjo gravitatorio de la Tierra. Hay quienes, dentro de la teoría de cuerdas, atribuyen esta relativa debilidad a la fuga de gravitones a dimensiones extra no desplegadas en nuestro Universo (que se sumarían a las tres dimensiones espaciales y una temporal sí desplegadas, con las que estamos tan familiarizados). El habernos acercado tanto con el BICEP2 al Big Bang promete futuros avances espectaculares en el estudio de la gravedad. Una teoría cuántica de la gravedad nos permitiría conocer el aspecto del espacio-tiempo (¿espumoso?) a la escala de Planck (en torno a los 0,00000000000000000000000000000000001 metros y los 0,00000000000000000000000000000000000000000001 segundos), por debajo de la cual el espacio y el tiempo dejan de tener significado.
La confirmación de la expansión superlumínica
Cuando la expansión superlumínica (el límite de 300.000 km/s es para todo lo que se mueve dentro del espacio, no para el propio espacio) se detuvo, la energía que se liberó fue la que creó toda la materia del Universo: es lo que se llama el Big Bang caliente, posterior a la detonación que desató -a causa de una fuerza repulsiva cualitativamente similar a la desconocida energía oscura- la expansión acelerada. Desde entonces, el Universo ha seguido expandiéndose, pero de una manera muchísimo más pausada (aunque con una aceleración creciente).
 |
| Representación gráfica del fondo cósmico de microondas |
Las ondas gravitacionales primordiales presuntamente detectadas en el Polo Sur confirman el modelo de la inflación cósmica, que explica por qué el Universo es plano y tan homogéneo a gran escala. Suele ponerse el símil de un globo sin inflar con sus pequeñas arrugas (semejantes a las inhomogeneidades a escala microscópica producto de la agitación cuántica): al inflar el globo, las arrugas se van alisando hasta el punto de hacer difícil su apreciación. Las pequeñas diferencias de temperatura (expresadas gráficamente en diferentes colores) en el fondo cósmico de microondas reflejan precisamente esas pequeñas inhomogeneidades iniciales. Por cierto, sin ellas (y sin una pequeñísima discrepancia entre las cantidades originales de materia y antimateria, que al tener signo contrario se autodestruyen) no se hubieran formado las galaxias, las estrellas y la vida: todo lo que vemos, incluidos nosotros mismos, debe su existencia a una minúscula asimetría de partida.
El poder asombroso de las Matemáticas
El físico y magnífico divulgador Brian Greene, especialista en teoría de cuerdas que dice que las galaxias son "pinceladas en el firmamento de la incertidumbre cuántica", señala que los resultados ofrecidos por el equipo investigador de Harvard afirman el "poder asombroso" de las Matemáticas para acceder hasta los más remotos rincones del espacio y el tiempo. Desde luego, que las Matemáticas sean un guante para la comprensión del Universo es un fuerte indicio de que éste podría ser una estructura matemática. Es lo que creen grandes físicos como Roger Penrose o Max Tegmark (¡y lo que ya creía Pitágoras hace 2.500 años!).
El también físico y cosmólogo Lawrence Krauss considera que para algunas personas sería "terrorífica" la posibilidad de que las leyes de la física pudiesen llegar a alumbrar la creación de nuestro Universo sin necesidad de apelar a una intervención sobrenatural o a algún propósito. Para Krauss, el anuncio del lunes 17 de marzo puede haber abierto una nueva era en la que incluso podrían ser accesibles a la experimentación cuestiones que hasta ahora quedaban dentro del dominio de la metafísica. ¿La propia existencia de Dios, por ejemplo?...
Probablemente Krauss se pase de optimista, ya que el misterio de la conciencia (de la que no sabemos prácticamente nada) quizá sea mucho más profundo que el del origen del Universo. La Física y la Biología apuntan a que la conciencia es un fruto de la evolución del Universo; al contrario que las cosmogonías orientales, que sostienen que es ella (la conciencia) la creadora del Universo. Si lo cierto fuera lo primero, a la luz de la mecánica cuántica cabría preguntarse por la realidad del Universo anterior a la aparición de sus primeros observadores conscientes. Conforme a la interpretación de Copenhague, la realidad solo se alumbra cuando es observada, permaneciendo en una especie de limbo cuántico (en el que coexisten misteriosamente todas las posibilidades) en caso contrario.
No sería pues disparatado pensar que, antes de ser percibido, el Universo tuviese una existencia meramente virtual. Lo que nos impediría descartar que se tratase de una gigantesca computación (como sugería John A. Wheeler), acaso de un holograma (como sostienen algunos desarrollos de la teoría de cuerdas a partir de una idea de Gerard't Hooft). Sin olvidarnos de la hipótesis del Multiverso, que ha ganado verosimilitud tras el gran descubrimiento anunciado en Harvard.
*Por desgracia, este descubrimiento no superó la revisión científica -el excesivo polvo galáctico contaminó los resultados- y quedó en suspenso en febrero de 2015.
No hay comentarios:
Publicar un comentario