El principio

Javier Padilla

¿De dónde viene el universo? ¿Cómo empezó? ¿Tendrá fin? Y, en caso afirmativo: ¿cómo será? Éstas son cuestiones de interés para quienes vivimos en el planeta. Pero la ciencia moderna se ha hecho tan técnica que sólo algunos especialistas son capaces de dominar las matemáticas utilizadas en su descripción. A pesar de ello, las ideas básicas acerca del origen y destino del universo creo que puedo enunciarlas sin las matemáticas, de tal manera que las personas sin una educación científica lo puedan entender. Así que aquí vamos.

Dice la teoría cosmográfica de Neil Bohr que cuando nació el Universo el silencio era absoluto; ni siquiera la luz se podía desplazar. Hoy los científicos se abocan a exponer diferentes teorías acerca del principio de todo el Universo, y tenemos un nuevo modelo de física, basado en la teoría cuántica, que puede cambiar la cosmología.

El recorrido comienza en marzo de 2014. En esas fechas científicos norteamericanos publicaron los resultados obtenidos en las observaciones del telescopio BICEP2, situado en el polo sur.

Habían detectado las ondas gravitacionales creadas en el Big-Bang, el primer eco de la explosión que dio lugar al universo hace muchos millones de años. Su hallazgo confirmaba las teorías sobre lo sucedido en esos primeros instantes. Validó la hipótesis de cómo la expansión cósmica dio crecimiento ultrarrápido del espacio en su inicio.

El hecho de haber captado esas ondas gravitacionales, que se crearon por fluctuaciones cuánticas de la gravedad intrínseca de los átomos de hidrógeno, implicó una nueva teoría cuántica. Sin embargo, el análisis conjunto de los datos del BICEP2 y del telescopio espacial europeo PLANCK, demostró que estas mediciones de onda habían sido creadas por la radiación y polvo que formó a la vía láctea.

Varios miembros de la comunidad científica mundial se preguntan: ¿para qué es importante tener una prueba de la gravedad cuántica? Ella nos acercaría a la unión de las dos físicas del siglo XX: la relatividad general de Einstein y la mecánica cuántica.

En cualquier caso, los físicos ahora ven a su alcance esta unificación, que se persiguió desde los años cuarenta. Se trata de poner todas las fuerzas y partículas bajo una misma formulación cuántica. En los ochenta, la única fuerza de la naturaleza que se resistía a que la relatividad fuera perfecta era la gravedad.

Esto hacia que la teoría cuántica no encajara con la relatividad, lo cual tiene profundas consecuencias en la astrofísica y la cosmogonía. La primera describe perfectamente el movimiento de planetas y estrellas y nos ha ayudado a descubrir la materia negra y la expansión del universo; sin esta primera teoría sería imposible entender la estructura a gran escala.

La segunda es el modelo más completo y fundamental que se ha desarrollado. Nos permite comprender el funcionamiento esencial de la naturaleza universal. En su inicio, la vía láctea no llegaba al tamaño de un átomo de hidrógeno, la densidad de materia y energía comprimida eran inimaginablemente altas.

Ahí las consideraciones cuánticas son decisivas para entender lo que pasó en este nivel de espacio-tiempo, el paso de importantes fluctuaciones energéticas que aún no comprendemos.

Según Einstein en su postulado, dijo que en ese punto de infinita densidad donde se concentraba toda la masa y energía del universo antes de expandirse; ése es el lugar en donde la física convencional se rompe y la cuántica toma las riendas. En ese ámbito aún inexplicable, entra en juego la gravedad cuántica, y explica: el espacio-tiempo existe en diferentes facetas y a distintas temperaturas, como sucede con el agua que se presenta líquida, sólida o gaseosa en función de su termogenicidad o frío extremo.

Lo mismo sucede con la geometría del universo. En el momento de su alumbramiento poseía una elevadísima temperatura, además cada punto del éter, cada átomo cargado, vivían su propia vida, nada podía pasar de un átomo a otro. Steven Carlip, de la Universidad de California, ha calculado el tiempo en que sucedió esto: fue en 10 a la menos 45 potencia en segundos antes del Big-Bang. Es el llamado tiempo de Planck, considerando el menor intervalo temporal que podemos medir, el instante más pequeño en el que las leyes de la física sirven para estudiar el universo y su evolución.

Hubo una colisión entre dos de estos primigenios y cargados átomos, en el choque de las partículas hubo una gran explosión que colapsó todo. Fue una inmensa fisión atómica, generando millones de grados de calor, liberando en diezmillonésimas de segundo una expansión acelerada. Tal liberación de energía dio lugar a las nebulosas y estrellas: se inició el universo, dando lugar a la gravedad cuántica, la energía oscura y los neutrinos haciendo nacer a más nebulosas y multiplicación de nubes cósmicas con más estrellas.

Desde este inicio cuántico se crearon los neutrinos, que son los que hicieron que la expansión del universo se llevara de manera acelerada y uniforme dando lugar a incandescentes nubes de gases que con sus altísimas temperaturas crearon muchísimos nuevos elementos, entre ellos quizá el más importante de todos, el hidrógeno, elemento fundamental para la creación de estrellas y soles y también de la materia negra u oscura, como la denominan hoy en día los científicos.

Así comentamos este breve esbozo del nacimiento del universo hace aproximadamente 550 mil millones de años, basado en las pruebas de espectrofotometría de absorción atómica del Laboratorio de Astrofísica del Tecnológico de Massachusetts y de la investigación espacial realizada por la NASA en la Estación Espacial Internacional.

Creo en lo personal, no como hombre de ciencia sino como un ser humano normal, que saber estas teorías nos acerca más a nuestro planeta, nos hace sentir que debemos de cuidarlo porque apenas es un niño en el tiempo-espacio, y que es el único que tenemos y si lo enfermamos y destruimos irremediablemente sufriremos una extinción masiva.

Y, ahora una brevísima explicación: la mecánica cuántica, también conocida como física cuántica, es una de las ramas de la física que estudia el comportamiento de la materia a escala atómica, aunque su aplicación pretende ser universal. Surge en 1900 con la primera formulación cuántica divulgada por Max Planck. A partir de entonces se descubre que el mundo atómico no se comporta como se esperaba, por lo que su nacimiento rompe con todos los paradigmas de la física clásica. Ahora su fuerza radica en que, a pesar de su carácter probabilístico, es la materia que ha proporcionado los datos más exactos.