Nietzsche, el eterno retorno y el misterio de la energía oscura: otra visión del universo
Aunque es un tema muy complejo –quizás “el más complejo”– todos tenemos una idea básica sobre el origen y desarrollo del universo. Existe una cosmología de consenso, en torno a la teoría del Big Bang que, pese a que sigue teniendo importantes lagunas, cuenta con un modelo teórico robusto y está ampliamente aceptada entre la comunidad científica.
Según esta teoría, el universo surgió de la nada. Por razones que se desconocen, tuvo lugar una gran explosión (el “Big Bang”, tal como lo bautizó el astrofísico inglés Fred Hoyle, paradójicamente, detractor de esta teoría), surgió la materia y la energía y, desde entonces –hace 15.000 millones de años (aunque esta cifra se sigue debatiendo)–, el universo no ha dejado de expandirse y enfriarse.
La teoría del Bing Bang no es la única que puede explicar cómo funciona el universo
La teoría del Bing Bang no sólo es aceptada por gran parte de la comunidad científica, además ha calado entre la ciudadanía, en su mayoría incapaz de entender nada de lo que investigan los físicos teóricos. En los últimos 50 años nos hemos acostumbrado a pensar que el universo tiene un principio, algo que, además, encaja (salvando las distancias) con la cosmología de las tres grandes religiones monoteistas, que insisten en que Dios creó el mundo. Pero lo cierto es que, como señala el físico teórico de la Princeton University, Paul Steinhardt, en el nuevo libro The Universe: Leading Scientists Explore the Origin, Mysteries, and Future of the Cosmos (Harper Perennial) –del que se ha publicado un extracto en Salon–, la teoría del Bing Bang no es la única que puede explicar cómo funciona el universo. Existe un paradigma alternativo que debemos plantearnos: puede que el universo sea interminable y su evolución cíclica.
Steindhart no cree que el modelo del Bing Bang deba abandonarse –de hecho, sus aportaciones sobre la inflación cósmica son claves para esta teoría–, pero lleva una década advirtiendo junto a su colega Neil Turok de la Universidad de Cambridge que, dados los recientes descubrimientos sobre el asunto, es necesario plantear una teoría cosmológica alternativa, que podría cambiar por completo lo que pensamos sobre el universo.
Paul Steindhart. (Natalie Wolchover/Quanta Magazine)
Una idea presente a lo largo de toda la historia
Como explica Steindhart, la idea de que el universo es cíclico no es nueva. La mayoría de las cosmologías orientales tradicionales se basan en este supuesto –el mundo se reencarna al igual que las almas–, y en occidente la idea del "eterno retorno" era defendida por los estoicos, que creían que el mundo extinguía para volver a crearse. Más tarde Friedrich Nietszche popularizó la idea de que el universo es cíclico y, aunque filósofos posteriores dudan si el pensador aleman se refería a éste como una verdad cosmológica o como un mero concepto intelectual, su concepción ha permanecido como un tópico literario y cultural hasta la fecha.
Volviendo al terreno de la ciencia (aunque en estos terrenos comienza a mezclarse con la filosofía), en los primeros días de la cosmología relativista hubo numerosos físicos que plantearon la posibilidad de que el universo no tuviera principio ni final. El propio Albert Einstein teorizó con la posibilidad de que el universo siguiera unos ciclos eternos que comenzaran con un Big Bang y acabaran con un Bing Crunch. La teoría planteada por Turok y Steindhart no deja de ser una versión de lo planteado por Einstein, pero adaptada a los últimos descubrimientos sobre el origen del universo (que no son pocos).
Puede que no vivamos en un sitio especial, pero sí vivimos en un tiempo especial, un tiempo de transición entre la deceleración y la aceleración del universo
Steidhart cree que la idea de un universo cíclico es muy atractiva por una razón: “Si tienes un universo con un principio tienes el desafío de explicar por qué empezó y las condiciones con las que empezó. Pero si tienes un universo cíclico, es eterno, por lo que no tienes que explicar cómo empezó”. Pero no es oro todo lo que reluce. En primer lugar, cada vez que el universo se contrae hasta que "cruje" la densidad y temperatura de éste se elevan hasta valores infinitos, y no está claro cómo puede explicar esto las leyes de la física. En segundo lugar, cada ciclo de expansión y contracción añade una entropía (según los procesos naturales de la termodinámica) al ciclo siguiente. Esto hace que cada ciclo dure más que el siguiente y, en sentido inverso, cada ciclo anterior es más corto, hasta llegar a cero. Por tanto, el problema de no tener que explicar el principio no está resuelto.
La teoría que plantean Turok y Steindhart trata de reintroducir la idea del universo cíclico, pero resolviendo estos dos problemas y, de paso, los escollos principales de la teoría del Big Bang.
Un descubrimiento que lo cambia todo
Según la teoría de consenso, tras el Big Bang la materia y la radiación dominaron el universo y, durante sus 15.000 millones de años de vida, la expansión del universo se fue decelerando, debido a que la materia y la radiación provocan fuerzas gravitacionales que frenan ésta.
Pero en 1998 se hizo un descubrimiento que cambió por completo lo que creíamos. Las observaciones de supernovas muy lejanas sugirieron que la expansión del Universo se estaba acelerando, una idea que se confirmó después gracias a varias fuentes independientes. Esto quiere decir que, a la fuerza, la mayor parte de la energía del universo no está compuesta por materia ni radiación, sino por otro tipo de energía que, en vez de atraer a los cuerpos, los repele (tiene lo que se conoce como una fuerza gravitacional repulsiva). A falta de un término mejor, fue bautizada por el físico Michael Turner como “energía oscura”.
Poco se sabe de lo que es en realidad esta energía oscura, más allá de que es muy homogénea, no muy densa y no interactúa con ninguna de las fuerzas fundamentales excepto la gravedad. Hay diversas teorías que tratan de explicar qué es en realidad pero si en algo coinciden los científicos es en que existe y, según los últimos estudios, debe representar el 73% de la masa del universo.
Steindhart cree que los físicos, y no digamos el público general, no son plenamente conscientes de las implicaciones que tiene este descubrimiento que, a su juicio, lo cambia todo. “Hemos descubierto algo muy extraño sobre la naturaleza del tiempo”, asegura el físico. “Puede que no vivamos en un sitio especial, pero sí vivimos en un tiempo especial, un tiempo de transición entre la deceleración y la aceleración; hemos pasado de un tiempo en que la materia y la radiación dominaban el universo a uno en que de forma muy rápida se están convirtiendo en componentes insignificantes”.
La energía oscura deja de ser un actor inesperado que los científicos no saben dónde colocar en la teoría del Big Bang a ser el centro mismo de la evolución del universo
En la teoría cíclica propuesta Turok y Steindhart la energía oscura cumple un papel protagonista. Los científicos proponen, en resumen y tratando de ser lo más simple posible, que los ciclos interminables del universo comienzan con un bang (al no ser único, prefieren quitarle el título de “grande”), cuando el universo alcanza su máxima densidad. Tras esto hay una fase dominada por la radiación, después, una fase dominada por la materia –en la que se forman los átomos y las galaxias– y, tras esto, una fase (en la que estaríamos ahora) dominada por la energía oscura.
Según esta idea, la energía oscura deja de ser un actor inesperado que los científicos no saben dónde colocar en la teoría del Big Bang a ser el centro mismo de la evolución del universo. La energía oscura es responsable de los ciclos pues, cuando domina el espacio, hace que la expansión del universo se acelere y, después de varios miles de años después, vuelva a contraerse hasta que el ciclo se resuelve en un crunch, que será seguido de inmediato de un nuevo bang. El resto de detalles, que no son pocos, están explicados gracias a las branas, entidades físicas conjeturadas por la Teoría M (la teoría universal que unifica todo lo que sabemos sobre las supercuerdas), que juegan un rol fundamental en la teoría de Turok y Steindhart, ya que, de su colisión, depende su particular bang.
(iStock)
Sabemos mucho, pero no tenemos certezas de nada
Aunque en la teoría del universo cíclico los procesos físicos y la escala temporal del universo son completamente distintos a la postulada por la teoría del Big Bang, la distribución de la energía y la temperatura es esencialmente la misma que en la inflación cósmica, pilar básico de la teoría de consenso y encaja con el resto de lo que sabemos hoy sobre el universo y la física.
La historia de nuestro universo, en cualquier caso, está muy lejos de completarse. Hay que recordar que el pasado marzo se anunció el descubrimiento de las ondas gravitacionales que recorrieron el universo primitivo, durante el período de inflación. Algo que, según reconoció el propio Steindhart en Nature daría al traste con su teoría. El hallazgo, no obstante, se ha puesto en entredicho, y es probable que no logre confirmarse. El propio Steindhart ha dirigido estudios que, asegura, desmienten los titulares que aparecieron en todos los medios antes de que la investigación fuera revisada.
Aún no sabemos si el universo tiene principio o final, pero de momento lo que no acaban son las teorías para explicar su formación y desarrollo.
