En el contexto de los planteamientos anteriores primero en 1971 ,junto a Jim Harttle, luego en 1983 y finalmente en 1988 inserta en su libro “ Bree Historia del Tempo” , han surgido las tesis del cosmólogo inglés S.W. Hawking , yque no han sufrido modificación hasta 1999 , que abre el camino para explicaciones novedosas a lo sucedido después del nacimiento (o creación?) del Universo, pero cierra la puerta para saber algo acerca del tiempo anterior a éste.
Debe aclararse que Hawking no es - necesariamente - el mejor cosmólogo, pero si el más conocido y peculiarmente representativo, por lo cual, aunque ha producido en realidad poco y tiene solo dos obras de divulgación pero se le toma como un cosmólogo representativo porque empeña en su labor estrictamente mental la fuerza de su intelecto. La divulgación de sus ideas ha sido tan amplia que es fácil seguir sus planteamientos - e incluso sus contradicciones teóricas y sus dudas metafísicas - ya que la fama le ha expuesto a la crítica periodística ( a veces no disimulada); si bien la crítica de la comunidad científica al menos parece ser más condescendiente(dentro de los parámetros en que puede hacerse esta afirmación)
Por ejemplo: la máxima cumbre como teórico la alcanza trabajando con el físico inglés Roger Penrose (inicios de los setenta) y al final de esa década y en los inicios de los ochenta con el cosmólogo norteamericano Beckenstein y en ambos casos el tema de los agujeros negros es su énfasis. Posteriormente extrapola sus teorizaciones al tema del inicio del Universo (década de los ochenta), porque homologa los acontecimientos detrás del “horizonte de los eventos” de un agujero negro a lo que sucedió en el Big Bang. También por esas fechas abraza la idea “antrópica” en la que creía su colega Brandon Carter; pero en la que no creía en la década de los sesenta cuando tiene una entrevista con el Papa Pablo VI. De esta época -precisamente- data su interés en el concepto del tiempo, porque postula una aparición del Universo sin tener que abordar el problema del inicio del espacio y del tiempo, lo que le sirve para extrapolar de esa idea la innecesaria presencia de un Creador.
Para la década de los setenta y hasta mediados de los ochenta Hawking se muestra contemporizador con algunos planteamientos de la filosofía de la ciencia, pero en todo momento ha sido refractario a los devaneos de los físicos con las ideas orientalistas (caso del físico norteamericano Fritjoh Capra); también en su oportunidad apoyó la especulación relativista acerca de las máquinas del tiempo, pero ya en 1992 en una conferencia en Huelva, España, defiende el criterio opuesto; y sin embargo en 1995 vuelve a cambiar de idea.
En su primer libro de divulgación escrito en 1984 plantea que el poder descifrar lo acontecido entes del Big Bang (en términos físico - matemáticos) es paralelo a conocer la mente de Dios - Creador; y además se muestra confiado en que antes del tercer milenio se habrá descifrado la ecuación de la cuantificación de la gravedad. Pero en su segunda obra de divulgación que data de 1992: una colección de pequeñas disertaciones de fechas diversas, unidas por unas pocas reflexiones, Hawking que no es nada contemporizador con ideas que no sean propias: ataca a los filósofos de la ciencia, al Principio antrópico, a sus colegas cosmólogos y hace desaparecer a Dios y señala que el acceder a una teoría completa nos haría “Amos del Universo” pero reitera una vieja idea de los años setenta que llama "Principio de Ignorancia" y es la imposibilidad del ser humano de alcanzar la omniscencia debido a las limitaciones propias de las leyes que rigen la física cuántica.
Desde el punto de vista cuántico representa una mente excelsa dedicada a una obra monumental; pero sus opiniones personales son tan contradictorias que el diario londinense The Independent le ha calificado de franco despotismo científico y - a sus libros - de “arrogantes y estrechos de miras”. Pero la verdad es que hay que admirar su tenacidad porque este físico, cosmólogo y divulgador de la ciencia cosmológica tiene severas limitaciones para movilizarse e incluso para permanecer vivo. Víctima de una amiotrofis bilateral ( conocida como la enfermedad de Lou Gehring ,quien también la padeció y sucumbió pronto a ella), ha logrado una supervivencia realmente épica . Y ha logrado-pese a la pérdida gradual y progresiva del habla y hasta de la movilización de músculos faciales ,poder comunicarse por medio de distintos artificios especialmente diseñados para el.
Su primera esposa, profesora de español con la cual tiene varios hijos le acompañaría casi hasta la década de los ochenta y luego a partir de esa época su segunda esposa ( la enfermera que le atendía) ,junto a los alumnos que el selecciona expresamente, le facilitan la capacidad de comunicarse por gestos difíciles de interpretar y guiños de ojos. Para quienes hemos tenido la oportunidad de seguir su vida azarosa y predestinada a la muerte temprana que ha ignorado a fuerza de voluntad, Hawking representa el espíritu del científico tozudo que gusta de hacer apuestas que suele perder ,pero que asume con franca ironía británica.
Sobre los problemas de las extrapolaciones a ideas, planteos y tesis físico - matemáticas de este cosmólogo se volverá en la segunda parte. Lo que interesa por ahora es situarlo como el más representativo ( a ojos del público interesado en el tema) de quienes hacen esfuerzos intelectuales por descifrar el misterio del Universo.
Los ingredientes del Universo de Hawking.- la Relatividad General expresa que el comienzo del tiempo al momento de la creación, se da por una singularidad que los estudiosos sitúan en un momento que se escribe 10-43 segundos, que es la expresión ya cuantificada de “tiempo cero” (t= 0).
Como aquí se quiebra la física clásica (y la relatividad es una ley de esa categoría) debe intervenir las explicaciones de la física cuántica, pero esa rama científica es omisa sobre la forma en que se da el paso preciso de A a B, sea para una partícula, una “semilla”, un “huevo” una estructura, una fluctuación o un sistema; pues cuando no observamos cualesquiera de todo los estados es posible, pero cuando el ser humano observa, ocasiona un colapso de la “función de onda” en uno de los posibles estados. Y nuevamente cuando se deja de observar, se dispersan los estados y todo queda congelado hasta que se le observe de nuevo. Esta nueva observaciones, lo más probable es que estará en otro estado distinto, simplemente por ley de las probabilidades.
También es posible entender fácilmente que la aplicación de este principio al comportamiento del mundo subatómico, si bien es difícil de digerir para el lego, más aún lo será cuando este mismo principio se aplica al mundo macroscópico y al Universo como un todo, dado que por definición el Universo incluye a cualquier observador y entonces no existe nadie fuera de éste para que pueda observarlo congelado en alguno de sus estados cuánticos posibles.
Es necesario entonces, recurrir a un artificio para salvar la paradoja. Y eso - precisamente - hace Hawking con el método que se explica de seguido:
Premisas Básicas: Como todo observador - por definición es un ser interesado en conocer lo que pasó, lo que pasa y lo que pasará en el Universo - es claro que encontrar una respuesta que lo incluya se convierte en un problema sin aparente salida. Pero la misma Física Cuántica tiene la solución al ofrecernos una salida mediante el concepto denominado “Pluralidad de Mundos”.
Pluralidad de Mundos: La Pluralidad de Mundos consiste en un artificio matemático mediante el cual se pueden calcular, en principio, los efectos de todas las funciones de vida posibles del sistema que es observado y sumarlas por medio de la integral de campo de Feynman (llamada “Suma de Historias”, que permite, entonces, describir matemáticamente tanto el sistema observado como el registro del tránsito de A a B. Según Hawking, la aplicación del concepto “suma de historias” al Universo se convierte literalmente en una suma de todas las formas posibles en que el Universo evoluciona.
Como obviamente no es posible calcular ni siquiera una de las historias del Universo, mucho menos todas, y como esto se convierte en una puerta cerrada al conocimiento, la solución es entonces elegir un conjunto de condiciones de partida para el Universo, (al menos las condiciones del entorno) y calcular una versión simplificada de su evolución con la intervención de dos variables. Así, este cosmólogo utiliza dos variables: gravedad y materia para calcular un “minisuperespacio” con el que espera deducir las características de su evolución, para luego extrapolar este conocimiento al Universo real.
Sobre simplicación: No es posible señalar a priori que la propuesta de Hawking sea la correcta - de hecho varios cosmólogos están en desacuerdo con sus sobre- simplificaciones y el manejo de las ecuaciones. Sin embargo su método es útil como una salida frente a la proliferación de estudios sincrónicos altamente especializados en que se ha sumido la cosmología de los noventa y ante la ausencia de un “modelo globalizador” al iniciarse el final del siglo. Sobre todo debe pensarse que los postulantes de la fase inflacionaria hasta ahora presentan ésta como un modelo no necesariamente ligado al Big Bang.
En esta última década se ha iniciado una disputa que cada vez se encenderá más entre explicaciones muy científicas del Universo basadas en la física cuántica o en la Física del Plasma que ha surgido como el único rival a estas alturas y otros conocimientos muy especializados que encontrarán un público cada vez menor que las pueda seguir hasta que estos especialistas sobre simplifiquen sus planteamientos, sus hallazgos y sus interpretaciones para ponerlas a tono con las clásicas explicaciones basadas en la geometría, en las formulaciones matemáticas y todavía más generales en la filosofía, todas las cuales tienen un público mayor.
La Verdad: Pero no se trata de que la verdad esté en donde haya más público que asienta o disienta o viceversa porque aún en el campo estrictamente científico la verdad puede teñirse de la interpretación y ésta es tan subjetiva como el hombre mismo.
Nos hallamos en un mundo desconcertante. Queremos darle sentido a lo que vemos a nuestro alrededor, y nos preguntamos: ¿cuál es la naturaleza del Universo? ¿Cuál es nuestro lugar en él, y de dónde surgimos él y nosotros? ¿Por qué es cómo es? Para tratar de responder a estas preguntas adoptamos una cierta “imagen del mundo”. Del mismo modo que una torre infinita de tortugas sosteniendo a una Tierra, como se solía visualizar en la antigüedad griega, ahora se plantea una imagen mental, de difícil comprensión como lo es ,por ejemplo , la teoría de las supercuerdas.
Ambas son teorías del Universo, aunque la última es mucho más matemática y precisa que la primera. A ambas teorías les falta comprobación experimental: nadie ha visto nunca una tortuga gigante con la Tierra sobre su espalda, pero tampoco nadie ha visto una supercuerda.
Singularidad: Los primeros intentos teóricos de describir y explicar el Universo involucraban la idea de que los sucesos y los fenómenos en forma análoga, si el Universo entero se colapsase de nuevo tendría que haber otro estado de densidad infinita en el futuro, el Big Crunch, que constituiría un final del tiempo. Incluso si no se colapsa de nuevo, habría singularidades en algunas regiones localizadas que se colapsarían para formar agujeros negros, que Hawking utiliza inicialmente para poblar su visión de Universo. Estas singularidades constituirían un final del tiempo para cualquiera que cayese en el agujero negro. En el Big Bang y en las otras singularidades todas las leyes habrían fallado, de modo que Dios aún habría tenido completa libertad para decidir lo que sucedió y cómo comenzó el Universo.
No singularidad alguna.- Pero cuando combinamos la mecánica cuántica con la relatividad general parece haber una nueva posibilidad que no surgió antes y es la peculiaridad del Universo de Hawking : el espacio y el tiempo juntos podrían formar un espacio de cuatro dimensiones finito, sin singularidades ni fronteras, como la superficie de la Tierra pero con más dimensiones, (esta idea podría explicar muchas de las características observadas del Universo, tales como su uniformidad a gran escala y también las desviaciones de la homogeneidad a más pequeña escala, como las galaxias, estrellas e incluso los seres humanos y la fecha del tiempo que observamos).Y ese espacio y ese tiempo autocontenidos, sin fronteras, sin singularidad alguna no tiene principio,afirma Hawking.
Universo Autocontenido: En consecuencia, si el Universo es totalmente autocontenido, sin singularidades ni fronteras, y es descrito completamente por una teoría unificada, todo ello tiene profundas implicaciones sobre el papel de Dios como Creador y es aquí ,precisamente, en donde Hawking planta su idea de Universo.
MÉTODO DE HAWKING PARA UN MODELO DE UNIVERSO: Esta propuesta -que no es un modelo sino un método- parte de una versión sobresimplificada de la realidad y se asienta en cuatro reflexiones claves que a manera de premisas se plantea el cosmólogo:
1) Hay una teoría unificada que explica el Universo y la conoceremos algún día (si somos suficientemente inteligentes).
2) No existe ninguna teoría del Universo; los acontecimientos no pueden predecirse más allá de cierto punto, pues ocurren aleatoria y arbitrariamente.
3) Si hubiese un conjunto de leyes para hacer una teoría, ello iría en contra de la voluntad de Dios para permitirle cambiar de opinión cuando desee intervenir en el Universo. Obviamente - según Hawking que de una vez plantea la respuesta esto es una falacia dado que parte del error de creer que Dios es un Ser existente en el tiempo, cuando lo que existe es un tiempo como una propiedad del Universo creado por El, quien sabía lo que quería cuando lo constituyó.
4) El Universo es totalmente auto contenido, sin singularidades espaciales o temporales ni fronteras y puede ser descrito completamente por una teoría unificada.
¿Singularidad Desnuda o no? La Relatividad General expresa que debe existir una singularidad desnuda en el comienzo del tiempo, denominado Tiempo de Plank, que se calcula en T = 10-43 segundos.
1) Una posible explicación para una singularidad en T = 10-43 puede ser un Estado Estacionario en que se presenta un Proto Universo en la forma de caos inicial que por un mecanismo tipo inflacionario se expande y a partir de aquí sufre todos los cambios conocidos.
2) Otra posible explicación es imaginar un Universo Auto contenido que no requiere de la explicación de la singularidad y por lo tanto no requiere de un T = 0 y por lo tanto no tiene sentido plantear nada respecto a antes de T = 0.
Matemática vs. Filosofía: Debe ser posible encontrar una formulación matemática para desarrollar esta segunda opción que si tiene fundamento científico y no requiere recurrir a ninguna explicación sobrenatural o filosófica para establecer como requisito “a priori” una “singularidad” inicial, puesto que esa singularidad no pertenece al dominio de la ciencia.
Opciones: Esta formulación puede darse en dos modalidades diferentes entre sí:
1) La interpretación en la física clásica establece un sistema dotado de una secuencia causa - efecto predecible y medible.
2) La interpretación en la física cuántica plantea a su vez dos posibilidades:
a) Cuando no lo consideramos un Sistema se encuentra en una especie de superposición de todos los estados posibles.
b) Si se le observa y se le mide, lo que ocurre es que se observa y se mide solo uno de sus posibles estados dado que ocurre un “colapso de la función de onda”.
Consecuencia: Cuando se deja de observar y de medir el sistema se dispersa - en sentido cuántico - y si se le observa y mide otra vez, o muchas veces, cada vez que ocurra en realidad lo que se observa y mide es una especie de “congelación”, en que cada “estado” no necesariamente son coincidentes nunca.
Complicación: El problema se hace más complicado cuando ese sistema hipotético planteado es el Universo, dado que - por definición el Universo incluye todo lo que podemos conocer - incluidos el o los observadores que van a ser parte de los observable y no es posible extrapolar una explicación de una persona “fuera” del Universo que lo mire y lo mida en uno de sus virtuales estados de congelación cuántica (Salvo que esa persona sea Dios).
Solución: Como la física cuántica no expresa nada acerca de cómo en un sistema dado A pasa a ser B; y ni siquiera como se pasa de A a B, la única salida posible es recurrir al artificio de la física cuántica conocida como Pluralidad de Mundos.
1) Esto permite calcular, en principio los efectos de todas las funciones de onda del sistema que sean dables y sumarlas por medio de la Integral de Campo de Feynman (o Suma de Historias).
2) Este sistema permite entonces pasar de A a B, porque es posible tener una descripción matemática del sistema como un todo y también registrar el paso de A a B.
a) Por supuesto que esto es en la teoría porque en la práctica no es posible tener una sola de las historias detalladas del Universo, mucho menos todas.
b) Por ello se debe elegir un conjunto de condiciones de partida para el Universo, como las básicas de contorno y con estos calcular la evolución de una versión simplificada (o Mini superespacio) y a partir de allí extrapolar las características de su evolución.
Propuesta inicial:
1) El punto de partida de contorno del Universo resulta entonces de combinar dos condiciones :
a) extrínseca, tomada de la Relatividad General y de la Física Cuántica, que expresa que al principio del Universo existe una singularidad cuyo tiempo se fija en T = 0;
b) intrínseca a la materia, en este caso el átomo, tomada de la Física Clásica que permite prever una quiebra de la regla (¿Especie de singularidad?) en que un electrón, en vez de orbitar el núcleo, cae en su centro.
c) En este caso hipotético, la Mecánica Cuántica permite que ese átomo exista normalmente e igualmente permite la posibilidad de eliminar el término cosmológico T = 0.
d) Desde la perspectiva física esto implica que el inicio del tiempo no está claro por la incertidumbre cuántica para tiempos T = - 43 segundos y así no hay por tanto un único momento para la creación.
e) Desde la perspectiva matemática esto se puede expresar mediante las cuatro dimensiones del espacio - tiempo y físicamente esto da una superficie cerrada esférica ( similar a la esfericidad terrestre).
f) Un modelo como este es un Universo auto contenido, sin fronteras, sin singularidades espaciales o temporales; resultado del cambio cuántico aplicado a las reglas de la relatividad.
Resultados Generales: De esta metodología resultan dos consecuencias:
1) Al aplicar a esta propuesta la Suma de las Historias tomada de la Física Cuántica, mediante las integrales de Feynman, con la condición de que cada una satisfaga la condición de contorno (todos los posibles Universos finitos en tamaño y sin fronteras) la gran mayoría de las historias se cancelan entre sí.
2) Solo subsisten - como viables - unas pocas historias que al reforzarse comienzan a tener probabilidades de ser ciertas, por cuanto comparten las mismas condiciones.
Resultado Final: La familia de historias que comparten varias propiedades importantes representan el probable Universo que formula Hawking, cuyas características, dada por la suma de historias de familias compatibles arroja este resultado:
Expansión uniforme en las tres directrices espaciales con estas características:
1) Expansión - hasta un tamaño definido, para contraerse luego - hasta un estado de altísima densidad (como el del Universo en el tiempo de Plank).
2) Nuevo proceso de expansión, en que cada ciclo de expansión y contracción, es idéntico al anterior y en cantidades siempre iguales.
3) La interacción de los dos campos ( Gravedad y Materia) produce una fase inicial de expansión inflacionaria, antes de que la materia domine el Universo y se inicie el cambio “suave y tranquilo” que se observa actualmente.
Primera conclusión: Se colige de este resultado que el Universo es cerrado, finito, con ciclos de colapso, expansión, colapso, con un mecanismo de inflación inicial al comenzar la expansión, lo que establece la planaridad que soluciona el desarrollo evolutivo suave posterior del Universo.
Segunda Conclusión: Esto significa - por deducción - que en el Superespacio hay altas probabilidades matemáticas que predicen la existencia de Universos paralelos al nuestro. ( )
REFLEXIONES SOBRE EL MÉTODO DE HAWKING: La utilización de este método tomado de la Física Cuántica, que es conocido por los físicos de partículas, les ha hecho tener como cosa común y corriente en su propio trabajo, que siempre que se observa y se mide se obtienen resultados de acuerdo con la “función de onda” que describe nuestro Universo, y por supuesto todo lo que hay en él, incluidos nosotros mismos.
Si este método se extrapola sucede lo mismo en razón de que “otros seres inteligentes” que ocupan el estado cuántico correspondiente a “otra función de onda”, del Universo que esté en la línea de alta probabilidad, pueden obtener respuestas apropiadas para esta función.
Para Hawking pese a la Pluralidad de Mundos que existe en el Superespacio, solo nos es dable conocer un Universo (el nuestro).
En cuanto al concepto T = 0, esta es solamente una referencia conveniente para medir el tiempo y no tiene otra significación ni otra función.
Este planteamiento fue efectuado por primera vez por Hawking en una conferencia sobre temas cosmológicos en el Vaticano y el Papa Juan Pablo II señaló la conveniencia acerca del “estudio de la evolución del Universo después del momento de la creación, a la vez que afirmó que el problema del origen del tiempo, en sí era un problema teológico, no científico pues representaba el Trabajo de Dios.
El modelo de Hawking elimina la singularidad del comienzo del Universo que nace tan pequeño que debe ser uniforme y la flecha del tiempo definida por la entropía (ir de un estado muy ordenado, o baja entropía, a uno altamente desordenado, o alta entropía) es la misma que la flecha del tiempo definida por el desarrollo y crecimiento del Universo.
En el Universo que decrece o se colapsa, cabe preguntarse: ¿Las flechas se mantiene o se invierten?, y la respuesta del cosmólogo es que no necesariamente están opuestas porque las etiquetas que distinguen a un Universo en expansión o a un Universo en contracción, son arbitrarias.
Si la entropía fluye hacia atrás, también lo harán los procesos que hacen inteligentes a las criaturas y todas aquellas que vivan en un Universo contrayéndose “hacia atrás” en relación a la forma de pensar, verán fluir el calor desde los cuerpos calientes a los fríos y deducirán que el Universo se expande, pero que luego invertirá el ciclo a uno de colapso (lo que hora denominamos expansión).
Así, el modelo de Hawking no sólo carece de fronteras sino que cada ciclo, de cada historia cuántica del Universo, no tiene fin sino dos comienzos.
Este modelo tiene importantes implicaciones filosóficas porque permite el desarrollo de un modelo matemático que, unido a las teorías de la Gran Unificación pueden describir el Universo apoyado en las leyes conocidas, sin invocar condiciones especiales y ni siquiera “el momento de Creación” con lo cual, sin complicaciones teológicas, la cosmología sería un dominio científico no solo respetable - como ya lo es - sino comprensible para el gran público - lo que todavía no es.
Pero esta paradoja lleva de inmediato a plantearse si la cosmología con su modelo B.B. es la respuesta a la pregunta ¿cómo se inició el Universo?
Afirma Hawking entonces: “Einstein una vez se hizo la pregunta:¿cuántas posibilidades de elección tenía Dios al construir el Universo?”. Si la propuesta de la no existencia de frontera es correcta, no tuvo ninguna libertad en absoluto para escoger las condiciones iniciales. Habría tenido todavía, por supuesto, la libertad de escoger las condiciones iniciales. Habría tenido todavía, por supuesto, la libertad de escoger las leyes que el Universo obedecería. Esto, sin embargo, pudo no haber sido realmente una verdadera elección; puede muy bien existir sólo una, o un pequeño número de teorías unificadas completas, tales como la teoría de las cuerdas heteróticas, que sean autoconsistentes y que permitan la existencia de estructura” .
Determinismo vs Indeterminismo: El determinismo de Laplace para explicar el Universo era incompleto en dos sentidos. No decía cómo deben elegirse las leyes y no especificaba la configuración inicial del Universo. Esto se lo dejaba a Dios. Dios elegiría cómo comenzó el Universo y qué leyes obedecería, pero no intervendría en el Universo una vez que éste se hubiese puesto en marcha.
El principio de incertidumbre de la mecánica implica que ciertas parejas de cantidades, como la posición y la velocidad de una partícula, no pueden predecirse con completa precisión.
La mecánica cuántica se ocupa de esta situación mediante un tipo de teorías cuánticas en las que las partículas no tienen posiciones ni velocidades bien definidas, sino que están representadas por una onda. Estas teorías cuánticas son deterministas en el sentido de que proporcionan leyes sobre la evolución de la onda en el tiempo. Así, si se conoce la onda en un instante, puede calcularse en cualquier otro instante. El elemento aleatorio, impredecible, entra en juego sólo cuando tratamos de interpretar la onda en términos de las posiciones y velocidades de partículas.
Quizás ése es nuestro error: tal vez no existan posiciones y velocidades de partículas, sino sólo ondas. Se trata simplemente de que intentamos ajustar las ondas a nuestras ideas preconcebidas de posiciones y velocidades. El mal emparejamiento que resulta es la causa de la aparente impredictibilidad.
Leyes: En realidad, hemos redefinido la tarea de la ciencia como el descubrimiento de leyes que nos permitan predecir acontecimientos hasta los límites impuestos por el principio de incertidumbre. ¿Cómo o por qué fueron escogidas las leyes y el estado inicial del Universo? Las leyes de la gravedad determinan la estructura del Universo a gran escala, pero eran incompatibles con la perspectiva mantenida hasta hace muy poco de que el Universo cambia con el tiempo.
El hecho de que la gravedad sea siempre atractiva implica que el Universo tiene que estar expandiéndose o contrayéndose. (De acuerdo con la teoría general de la relatividad, tuvo que haber habido un estado de densidad infinita en el pasado, el Big Bang, que habría constituido un verdadero principio del tiempo).
Si hay sólo una teoría unificada posible, se trata únicamente de un conjunto de reglas y de ecuaciones. ¿Qué es lo que insufla fuego en las ecuaciones y crea un Universo que puede ser descrito por ellas? El método usual de la ciencia de construir un modelo matemático no puede responder a las preguntas de por qué debe haber un Universo que sea descrito por el modelo.
¿ El Porqué ? ¿Por qué atraviesa el Universo por todas las dificultades de la existencia? ¿Es la teoría unificada tan convincente que ocasiona su propia existencia? O necesita un creador y, si es así, ¿tiene éste algún otro efecto sobre el Universo? ¿Y quién lo creó a él?
Hasta ahora, la mayoría de los científicos han estado demasiado ocupados con el desarrollo de nuevas teorías que describen cómo es el Universo para hacerse la pregunta de ¿Por qué? Los filósofos (cuya ocupación es preguntarse ¿Por qué?) no han podido avanzar al paso de la ciencia que se hizo demasiado técnica y matemática para ellos.
No obstante, y siguiendo los planteamientos de Hawking en su obra : “ Breve Historia del Tiempo” ( ) comprada por millones y entendida por escasos especialistas , resulta que :
“ si descubrimos una teoría completa, con el tiempo habrá de ser, en sus líneas maestras, comprensible para todos y no únicamente para unos pocos científicos. Entonces todos, filósofos, científicos y la gente corriente, seremos capaces de tomar parte en la discusión de por qué existe el Universo y por qué existimos nosotros. Si encontrásemos una respuesta a esto, sería el triunfo definitivo de la razón humana, porque entonces conoceríamos el pensamiento de Dios”. Y conste que Hawking es agnóstico.
INTERROGANTES SOBRE EL MODELO BIG BANG
HIPÓTESIS: La cosmología asume que el modelo Big Bang (B. B.) ( que se da con muchas variantes distintas ) es el que explica la aparición del Universo conocido. Sin embargo, a finales de 1999 quedan sin explicación, o se encuentran en debate estos puntos cruciales que corresponden a diversas fases del proceso. (Para abreviar R = Respuesta y N = Notas):
1A FASE: ANTES DEL B. B. ( T = < 0 )
A) ¿ QUÉ HABÍA ANTES DEL B. B. ?
R.: Especulando se supone que materia primordial en forma de partículas inidentificables y no medibles (“exóticas”), porque el “Muro de Plank”, impide la respuesta científica; y el tiempo en unidades discretas (no continuas).
Hay cosmólogos que sostienen que el Muro de Plank es el resultado artificial de la imposibilidad de encontrar la solución a la teoría de campo planteado por Einstein.
B) ¿CÓMO ERA EL TIEMPO ANTES DEL B. B. ?
R.: Especulando se supone que no existía en la forma continua en que lo percibe el ser humano sino en especie de “quantos” discretos, aislados, sin linealidad secuencial, particularidad que adquiere precisamente al iniciarse el B. B.
Todos los cosmólogos admiten que T debe medirse a partir del inicio del B. B., que entonces ocurre cuando T = 0
C) ¿ QUÉ INICIÓ EL MECANISMO DEL B. B. ?
R.: Especulando se dan varias versiones:
a) La ruptura de la Supersimetría por la acumulación de energía latente, originando un Universo se simetría perfecta quebrada
b) El apareamiento de partículas virtuales en la nada circundante y su expulsión fuera del horizonte del Universo que nace así.
c) La formación de una (y única vez) de una singularidad desnuda
d) La aparición aleatoria de una burbuja en la espuma cuántica del super o hiperespacio.
e) La inflación, exponencialmente alta, junto del espacio - tiempo infinito y eterno
f) La ruptura de la unidad de la fuerza primordial (unión de las cuatro fuerzas conocidas) como resultado de un desequilibrio gravitacional (o fuerza antigravitacional)
g) El desenrrollamiento de la fuerza primordial, de la cual son conocidas y medibles cuatro. Las otras siete aún están enrolladas
h) El paso de la fase de “falso vacío” (inestable) a “vacío verdadero”, más estable (algunos físicos opinan que no es totalmente estable)
i) Por mecanismos de rebote a un Big Crunch previo
j) Tal vez no hay en realidad principio y el espacio - tiempo forma una superficie sin bordes limitantes ni en el espacio, ni en el tiempo
k) El B.B. es un inicio de un proceso de creación que permite al Universo irse agrupando en el tiempo, mediante otros B.B.
Todas estas respuestas son difundidas por diversos grupos de cosmólogos: algunos prefieren unas; otros se inclinan según sea su especialidad (relativismo o cuántica) por soluciones obtenidas desde sus puntos de vista previos. Cada una de estas explicaciones han generado en su momento diversos grados de aceptación, duda o rechazo. Por ejemplo:
Caso a): El B.B. como singularidad viola el concepto de singularidad dentro de un Black Hole. Por eso se le denomina “desnuda”, porque nosotros vemos lo que sucedió adentro del supuesto Black Hole inicial.
Caso b): Esta es la teoría arraigada en muchas culturas - de un Universo cíclico, pero que Tolman (1934) y Tippler (1994) demuestran es imposible de sostener seriamente.
Caso c): Esta es una idea que evita manejar el concepto tiempo (S. Hawking)
Caso d): Esta es una variante muy reciente (1992) que trata de unir el concepto de creación continua (F.Hoyle) con el modelo del B.B.
D) ¿ CUÁNDO SE INICIÓ EL MECANISMO DEL B. B. ?
R.: Por cálculo hacia atrás en el tiempo se estiman estas posibilidades:
a) Según mediciones derivadas de la expansión el proceso se inició hace 20000 billones de años (para unos); o hace 10000 billones de años para otros.
b) Por conversión internacional se hace un promedio (comúnmente aceptado) de 15000 billones de años
c) Las nuevas mediciones (por confirmarse) cambian los parámetros a 10000 y 5000 billones de años, por lo que el promedio es de unos 7.5 billones de años, lo que a su vez plantea serios problemas a toda la cosmología posterior
La medición se hace observando el corrimiento al rojo que predice la medición de radiaciones de galaxias en proceso de expansión, pero hay discrepancias sobre si tal corrimiento es de origen cosmológico o derivado de otras condiciones; también se debe de estimar el denominado “cansancio de la luz”, la desviación de los rayos luminosos por lentes gravitacionales y la luminosidad real de estrellas utilizadas como “candelas invariables” Por tal razón el coeficiente de Hubble sufre modificaciones conforme la observación afina.
E) ¿POR QUÉ EXISTIÓ EL B. B.?
R.: Sobre esta interrogante hay varias respuestas que se pueden resumir en estas categorías:
• cosmólogos cristianos: la respuesta no concierne a la ciencia. Lo que hay detrás y más allá de T = 0 compete a la teología.
• cosmólogos Tipo X: la ciencia sólo considera lo que es objeto de medición. La respuesta es metafísica y la cosmología es ciencia.
• cosmólogos Tipo Y: lo maravilloso del Universo es que puede ser comprendido y debe haber una respuesta a esas preguntas, hay que seguir trabajando para lograrlas
• cosmólogos Tipo W: lo incomprensible es la futilidad del Universo, no el que sea comprensible, sea qué esté destinado a ser eterno o a desaparecer
• cosmólogos Tipo Z: no es posible dar respuesta definitivas, sino tan sólo aproximaciones a esa o cualquier otra pregunta que se relaciona con el tema.
Obviamente la pregunta es metafísica y no puede abordarse desde el ángulo de la ciencia.
El que un cosmólogo dé una respuesta entra en el rango de la libertad de expresar opiniones personales; pero no más.
Por lo contrario, desde el ángulo de la Teología y otras opiniones quienes opinan (con extrema reserva o exceso de libertad para dar respuesta) lo hacen sobre la base de intuiciones o de fe y no de razones, mucho menos de razonamientos que requieren comprobación como en la ciencia.
F) ¿ POR QUÉ EXISTIÓ EL B. B. ?
Esta interrogante es igual que la anterior prácticamente imposible de responder por estas razones:
a) Si el cosmólogo asume la existencia de un ser creador implica penetrar su mente. Imposible dirán algunos.
b) Si el cosmólogo asume la existencia de un ser creador al que pueda acceder el ser creado en un futuro, la respuesta deberá aguardar ese lapso.
c) Si el cosmólogo asume que el B. B. es obra de mecanismos ciegos casuales y accidentales, la pregunta no tendrá nunca respuesta alguna.
2A FASE:INICIO/TRANSCURSO DEL B. B. ( A partir 0.001 segundos de T = 0, hasta la formación de grandes masas de materia)
A) ¿ POR QUÉ HAY MÁS MATERIA QUE ANTIMATERIA ?
R.: Los cosmólogos sólo pueden hacer especulaciones de tres clases:
• CLASE 1: A) Porque así lo determinó el proceso de pasar de partículas a materia y es debido a la casualidad y estadísticamente pudo haber sido todo lo contrario, es decir haber un exceso de antimateria; B) Da lo mismo, si por ejemplo hubiese un Universo de antimateria, esa sería la materia y ésta, a su vez, sería la antimateria de ese hipotético Universo; C) Pueden existir regiones del Universo conformadas por antimateria sometidas a procesos desconocidos
• CLASE 2: La responsabilidad descansa en un mecanismo previo a la era de las partículas aún no descubierto, pero comprobable que debe buscarse.
• CLASE 3: El Universo está ajustado, desde el inicio, para permitir el albergue de la inteligencia que explica el Universo
N.: Pueden haber estas observaciones:
• CLASE 1: Los cosmólogos que prefieren las respuestas 1-A y 1-B (la mayoría) en realidad no tienen ninguna respuesta y consideran éste uno de los misterios del Universo. Los cosmólogos que aceptan la respuesta 1-C (Alfen / Lermer) proponen que hay regiones claramente deslindadas por barreras de rayo gamma y X (capa de Leindepost), aún no descubiertos.
• CLASE 2: Esta respuesta puede o no implicar la existencia de una intencionalidad y lleva a la postulación del principio antrópico débil.
• CLASE 3: Esta respuesta implica claramente la existencia de una intencionalidad que lleva, junto a otras condiciones que no son claramente obras del azar, por su altísima imposibilidad de haberse generado así, a la postulación del principio antrópico fuerte.
B) ¿ POR QUÉ EL UNIVERSO SI SE EXPANDIÓ ES TAN UNIFORME ?
R.: Aquí el problema consiste en poder explicar un equilibrio térmico que debió haber existido antes de la era de las partículas, porque después las distantes regiones del Universo no estarían en contacto. Comentario : Esta respuesta viola las leyes físicas.
Salida A; La única que satisface parcialmente la interrogante proviene del modelo inflacionista que parte del supuesto que el Universo pasa de un estado de falso vacío a uno de vacío verdadero en un instante ( 1 * 10 EXP - 40 segundos ).
Dentro de esta explicación hay dos interpretaciones:
a) El estado actual del Universo es estable y permite una evolución normal.
b) El estado actual del Universo es metaestable (transitorio) y llevará a un cataclismo cósmico cuando pase a uno de vacío verdadero (Linde).
Salida B; Otra solución planteada en 1994 (Tippler) parte de la idea de
La respuesta que proviene de las dos teorías inflacionistas (Guth y Linde, por separado) resuelven ciertamente desde el punto de vista científico el problema, pero plantean el retorno a las preocupaciones antrópicas:
a) Si la interpretación 1 es verdadera evidencia la intervención inteligente no al azar.
b) Si la interpretación 2 es la verdadera además evidencia que el destino del Universo al igual que su inicio está predeterminado.
C) ¿POR QUÉ EN UN UNIVERSO TAN UNIFORME HAY TANTA ESTRUCTURACIÓN?
R.: El problema que plantea esta pregunta tiene una variante ya que los cosmólogos aún debaten si las galaxias se formarán antes de las estrellas (modelo X ) o si fue al contrario (modelo Y) sin entrar a ese tema y asumiendo que el problema es válido tanto para el modelo X, como para el modelo Y, las respuestas que ofrecen los cosmólogos se pueden clasificar en líneas:
Línea 1: Aunque hay uniformidad la materia ya estaba agrupada en agregados que llegan a formar las galaxias X o bien las estrellas, para dar luego a las galaxias.
Comentario: Esta respuesta viola principios físicos básicos.
Línea 2: Algún proceso al azar, formó tales agregados antes de la formación de los núcleos galácticos ( o estelares )
Comentario: El azar es un mecanismo tan improbable desde el punto de vista estadístico, que nuevamente debe recurrirse al mecanismo de la inteligencia.
Línea 3: La formación de “semillas” o “núcleos” que forman las galaxias, son el resultado de pequeñas variaciones en la temperatura de la radiación de fondo remanente de la explosión primogenia (B.B.)
Respecto a la línea 2, aunque el modelo del estado estacionario está en desuso prácticamente desde 1965, sin embargo después se han lanzado varias teorías que en la práctica reviven el mecanismo de creación continua para dar respuesta al problema que plantea la formación de galaxias en el modelo estandard B.B. surgen entonces propuestas como las siguientes:
Las galaxias se forman no de una vez, sino que su aparición es el resultado de proceso de B.B. en pequeño que se va produciendo en diversas épocas, conforme se ensancha el “horizonte” de la superficie de singularidades dispersas en el Universo.
Respecto a la línea 3: Esta es la explicación que resulta de la interpretación de los hallazgos de COBE y falta por determinar los mecanismos que hacen pasar de variaciones infinitesimales en la temperatura a formación tan extensa y masivas. También falta por determinar por qué las galaxias presentan cuatro características dinámicas tan diferentes (80% espirales, 17% elípticas, 3% irregulares)
D) ¿ POR QUÉ EL UNIVERSO ES TAN PLANO ?
R.: Esta pregunta obliga , a su vez, a encontrar respuesta al problema de por qué existe apenas la masa crítica para cerrarlo. O planteado desde otro ángulo, porque no es un Universo ya determinado para ser cerrado (destino X) o para ser abierto (destino Y).
La búsqueda de los cosmólogos para encontrar la materia faltante y cuyos cálculos varían entre un 2% a un 10%, se centra en la materia oscura (no radiante y por lo tanto no detectable)
La respuesta a la planaridad no se centra en los efectos topológicos, sino en el problema de encontrar la materia perdida, para lo cual se postulan, en diversas teorías estas posibilidades: a)Antimateria; b)Neutrinos; c)Partículas exóticas tipo “WIMP”; d) formaciones tipo “MACHO”
Este problema lleva a plantear los comentarios siguientes:
Primero: La constante cosmológica que introdujo artificialmente Einstein en su primer modelo y que luego desechó al conocer las revelaciones de Hubble sobre la expansión, ahora nuevamente puede considerarse como un mecanismo necesario
Segundo: Si la materia perdida o faltante se encuentra toda o parcialmente, permitirá conocer si el Universo es cerrado o abierto. Por el momento la tendencia es a favorecer la segunda posibilidad lo que, a su vez, determina el destino del Universo
3A FASE: DE LAS GALAXIAS A LOS PLANETAS
A) ¿CÓMO EVOLUCIONA LA MATERIA A NIVELES MACRO?
R.: De todo el modelo B.B. el paso de galaxias a estrellas, la formación de sistemas (tipo sistema solar) y la de planetas para permitir albergar vida inteligente es el trabajo astronómico que compromete a la inmensa mayoría de la comunidad científica (teorías astrofísicas, astronomía observacional, físicos experimentalistas, planetólogos, así como especialistas en diversas ramas.)
A la fecha los modelos que expresan diversas fases envueltas en el proceso trabajan bien, aunque continuamente surgen nuevos hallazgos que ayudan a aclarar y a modificar teorías parciales.
Hasta donde es posible observar los cálculos indican estos datos:
Astronomía extragaláctica:
galaxia promedio = 100000 años luz de extremo a extremo; el campo de visión del telescopio del Monte Palomar muestra entre 4 a 6 millones de galaxias; el cálculo total se piensa en centenares de miles de millones de galaxias en el Universo. Las galaxias se agrupan en cúmulos, éstos en supercúmulos de entre 50 a 500 millones de años luz de extensión. Los supercúmulos están rodeados de estructuras tipo filamento y entre uno y otro hay “bolsas de vacío”.
Astronomía Vía Láctea:
El cúmulo local(20 galaxias) que incluye la vía láctea tiene diámetro de 3 millones de años luz; en la vía láctea 100000 años luz de diámetro, se encuentra el Sistema Solar
Entre las galaxias se ha comprobado la existencia en el plano estelar de: agua, carbono y materia orgánica básica necesaria para mecanismos que permiten o “disparan” la aparición de vida.
B) ¿CÓMO SURGE LA VIDA EN LA TIERRA?
R.: De manera muy sintética se ha postulado este proceso:
La materia evoluciona del Helio primitivo del B.B. a los átomos más pesados, mediante procesos de nucleosíntesis (al interior de estrellas) que al ser expulsadas de galaxias y al estallar enriquecen el medio interestelar. Al formarse los planetas con materia cada vez más evolucionada permite la aparición de vida. Esto último puede desencadenarse por procesos:
a) Los núcleos básicos de materia altamente evolucionada llegan a la Tierra y otros planetas desde el exterior (vía asteroides y cometas)
b) Los núcleos básicos se originan en la Tierra y en otros planetas.
La teoría actualmente más aceptada es la primera, lo que permite extrapolar la aparición de vida (incluyendo vida inteligente) a otros planetas de otros sistemas tanto de otros cúmulos extra Vía Láctea.
C) ¿SÓLO EXISTE VIDA INTELIGENTE EN LA TIERRA?
R.: Las condiciones para que un planeta albergue vida, y vida inteligente, no se restringe a la Tierra (los cálculos varían de un teórico a otro) pero las probabilidades son más altas. Sin embargo, con la tecnología actual, las posibilidades de contactos con eventuales seres inteligentes de otros planetas pertenece al ámbito de la especulación pura. La vida no necesariamente se debe originar con base en el carbono. Hay otras posibilidades y es el desarrollo de la vida con base en otros sustratos diferentes al carbono y con otras estructuras que dependerían de las condiciones ecológicas para un desarrollo biótico ajustado a presiones y temperaturas muy diferentes a las de la Tierra.
A la fecha todos los programas de búsqueda de señales originadas en eventuales intentos de radiocomunicación interplanetaria han sido infructuosos no sólo por las dificultades técnicas de selección del espectro en que se debe hacer la búsqueda, sino porque tales contactos implican miles y aún millones de años entre mensaje de ida y mensaje de vuelta, Y la biosfera apenas tiene pocos años de haber iniciado el proceso de escucha y envío de señales.
D) ¿ CÓMO TERMINARÁ LA VIDA EN LA TIERRA ?
R.: La respuesta a esta pregunta depende de cinco factores, uno de ellos de orden intrínseco y cuatro de orden cosmológico. Puede terminar por:
1) Problemas causados por el hombre mismo.
2) Por la desintegración del Uranio terrestre que hará que el relieve terrestre se modifique drásticamente.
3) La colisión con un cometa, asteroide, agujero negro, estrella neutrónica.
4) La expansión del Sol, cuando acabe su vida en un proceso que le convertirá en una estrella gigante roja (5.000 millones de años).
5) Si aun subsistiera vida inteligente proveniente de la Tierra (trasladada a otros planetas aptos) puede terminar por “muerte térmica” derivada de la expansión infinita del Universo (frío) o de su contracción (calor)
6) Puede terminar por el paso de una situación cuántica de vacío falso a una de vacío verdadero.
¿ES EL MODELO DEL B. B. CORRECTO?
Plantear esta crucial pregunta al acercarnos al Tercer Milenio es pertinente, porque lo que comienza en 1927 el abate Georges Lemaitre con su idea de un “Huevo Cosmico Primigenio ,que luego se transformaría en la Hipotesis del Big Bang ,asi bautizada por Hoyle, y más tarde en el Modelo del Big Bang , al adquirir respetabilidad científica, ha pasado por muchas peripecias de índole teórico y observacional . No ha estado exento el modelo de ataques y coberturas de orden metafísico e incluso teológico y religioso, porque en ello va implícita nuestra concepción de la vida y junto a esta nuestra idea acerca del sentido de ella.
Si le preguntamos a un científico y a un metafísico tendríamos estas respuestas ( R )
R .Científico:
a) Las pruebas apuntan a que sí, aunque hay partes del modelo global que aún no calzan bien entre sí, pero al margen de las especulaciones de toda naturaleza que han aflorado alrededor del modelo, la ciencia cosmológica avanza con buenos pasos
b) Si es cierto que la densidad crítica del Universo no permite aún determinar su futuro y si es cierto que a nivel cuántico nada está - tampoco determinado - , esa libertad parece señalar un camino.
c) Debido a que el Principio Antrópico que es la conjunción de factores para que estemos aquí reflexionando sobre el Universo nos deja un papel que puede ser de únicamente observadores y en determinado punto de creadores.
R. Metafísico:
a) Para que la vida tenga sentido, esta no puede ser obra del azar, sino de una inteligencia superior.
b) Para que la intención del ser superior se cumpla está a su libre decisión que el Universo (si existe uno) o los Universos (si existen muchos más) tengan su propio destino.
c) Nuestro papel, sin embargo no es de simple expectación, pues como señaló Theilhard participamos de la creación y por lo tanto de su destino .
R. Científico:
La primera pregunta recibió como respuesta indirecta la aparición de gran variedad de modelos de Universo y cuál de ellos sea el verdadero sería únicamente el resultado de la aplicación justa de la observación corroboradora de las teorías; porque ninguna de estas teorías o modelos apriorísticos tiene - por lógica la verdad - porque sería una “petición de principio”.
Desde esta perspectiva, la cosmología sería un “banco de taller” de “testeo” de ideas en que las “herramientas” son las leyes físicas conocidas en la Tierra extrapoladas al Todo. De hecho desde los años veinte esa es la pauta seguida en la Cosmología y por lo tanto la que ha marcado el ritmo de las investigaciones acumulativas.
R. Metafísico:
La segunda pregunta no permitía - con la facilidad que si daba la primera - dar una respuesta en la observación, sino que por encontrarse en un terreno que física y filosofía comparten conjuntamente, ni siquiera recibió contestación por parte de los cosmólogos.
Pero esto crea una trampa, porque según una escuela de pensamiento, al trabajar con los supuestos fundamentales de la física, estos deben hacerse con referencia a ciertas propiedades del espacio y del tiempo, lo que equivale a extrapolar planteamientos de posiciones “apriorísticas”, esto es, se sale del campo de la física y es necesario fundamentarse en el campo de la filosofía. Así, indirectamente las leyes fundamentales de las cosmología se enraízan en axiomas y estos - como construcciones “a priori” son salidos del campo de la filosofía.
Conclusiones:
En las dos modalidades utilizadas para encontrar las respuestas buscadas, hay un oculto pero firme y persistente deseo de conocimiento, que parte de la idea de que la complejidad - por tanto la dificultad - de encontrar respuestas se debe a los problemas de pretender conocer a nuestra escala y basta aumentar la escala de conocimiento para - automáticamente - ir simplificando el método porque las respuestas son simples y sencillas.
Si se utiliza el camino de la extrapolación - más apegado a la modalidad científica o el de la deducción - más cercano a la modalidad filosófica - se ha obligado a no encarar la realidad misma del problema y por tal razón los cosmólogos han recurrido - con mucho facilidad a caminar en el “filo de la navaja” con los pies en un lado y otro, según estimen necesario a sus puntos de vista.
Esta particularidad ha creado muchos roces en la elaboración de teorías - y aún más de los modelos consecuentes con éstas - pues de la extrapolación es fácil saltar a la generalización amplia y es fácil caer en la tentación de una “lógica per - se” globalizante. De esto se deriva-precisamente-la tendencia de los científicos a hacer filosofía, lo que irrita a los metafísicos, mientras que los metafísicos irritan a los científicos pues “parten pelos en el aire” sin comprobación experimental.
Como salir de esas prisiones es asunto difícil pues asunto consustancial a los métodos de trabajo de dos disciplinas que aunque complementarias son ciertamente distantes entre sí, no obstante que el objeto de sus experimentaciones (ciencia) y sus propuestas (metafísica) sean el mismo Universo que Usted y yo lector compartimos.
Debe aclararse que Hawking no es - necesariamente - el mejor cosmólogo, pero si el más conocido y peculiarmente representativo, por lo cual, aunque ha producido en realidad poco y tiene solo dos obras de divulgación pero se le toma como un cosmólogo representativo porque empeña en su labor estrictamente mental la fuerza de su intelecto. La divulgación de sus ideas ha sido tan amplia que es fácil seguir sus planteamientos - e incluso sus contradicciones teóricas y sus dudas metafísicas - ya que la fama le ha expuesto a la crítica periodística ( a veces no disimulada); si bien la crítica de la comunidad científica al menos parece ser más condescendiente(dentro de los parámetros en que puede hacerse esta afirmación)
Por ejemplo: la máxima cumbre como teórico la alcanza trabajando con el físico inglés Roger Penrose (inicios de los setenta) y al final de esa década y en los inicios de los ochenta con el cosmólogo norteamericano Beckenstein y en ambos casos el tema de los agujeros negros es su énfasis. Posteriormente extrapola sus teorizaciones al tema del inicio del Universo (década de los ochenta), porque homologa los acontecimientos detrás del “horizonte de los eventos” de un agujero negro a lo que sucedió en el Big Bang. También por esas fechas abraza la idea “antrópica” en la que creía su colega Brandon Carter; pero en la que no creía en la década de los sesenta cuando tiene una entrevista con el Papa Pablo VI. De esta época -precisamente- data su interés en el concepto del tiempo, porque postula una aparición del Universo sin tener que abordar el problema del inicio del espacio y del tiempo, lo que le sirve para extrapolar de esa idea la innecesaria presencia de un Creador.
Para la década de los setenta y hasta mediados de los ochenta Hawking se muestra contemporizador con algunos planteamientos de la filosofía de la ciencia, pero en todo momento ha sido refractario a los devaneos de los físicos con las ideas orientalistas (caso del físico norteamericano Fritjoh Capra); también en su oportunidad apoyó la especulación relativista acerca de las máquinas del tiempo, pero ya en 1992 en una conferencia en Huelva, España, defiende el criterio opuesto; y sin embargo en 1995 vuelve a cambiar de idea.
En su primer libro de divulgación escrito en 1984 plantea que el poder descifrar lo acontecido entes del Big Bang (en términos físico - matemáticos) es paralelo a conocer la mente de Dios - Creador; y además se muestra confiado en que antes del tercer milenio se habrá descifrado la ecuación de la cuantificación de la gravedad. Pero en su segunda obra de divulgación que data de 1992: una colección de pequeñas disertaciones de fechas diversas, unidas por unas pocas reflexiones, Hawking que no es nada contemporizador con ideas que no sean propias: ataca a los filósofos de la ciencia, al Principio antrópico, a sus colegas cosmólogos y hace desaparecer a Dios y señala que el acceder a una teoría completa nos haría “Amos del Universo” pero reitera una vieja idea de los años setenta que llama "Principio de Ignorancia" y es la imposibilidad del ser humano de alcanzar la omniscencia debido a las limitaciones propias de las leyes que rigen la física cuántica.
Desde el punto de vista cuántico representa una mente excelsa dedicada a una obra monumental; pero sus opiniones personales son tan contradictorias que el diario londinense The Independent le ha calificado de franco despotismo científico y - a sus libros - de “arrogantes y estrechos de miras”. Pero la verdad es que hay que admirar su tenacidad porque este físico, cosmólogo y divulgador de la ciencia cosmológica tiene severas limitaciones para movilizarse e incluso para permanecer vivo. Víctima de una amiotrofis bilateral ( conocida como la enfermedad de Lou Gehring ,quien también la padeció y sucumbió pronto a ella), ha logrado una supervivencia realmente épica . Y ha logrado-pese a la pérdida gradual y progresiva del habla y hasta de la movilización de músculos faciales ,poder comunicarse por medio de distintos artificios especialmente diseñados para el.
Su primera esposa, profesora de español con la cual tiene varios hijos le acompañaría casi hasta la década de los ochenta y luego a partir de esa época su segunda esposa ( la enfermera que le atendía) ,junto a los alumnos que el selecciona expresamente, le facilitan la capacidad de comunicarse por gestos difíciles de interpretar y guiños de ojos. Para quienes hemos tenido la oportunidad de seguir su vida azarosa y predestinada a la muerte temprana que ha ignorado a fuerza de voluntad, Hawking representa el espíritu del científico tozudo que gusta de hacer apuestas que suele perder ,pero que asume con franca ironía británica.
Sobre los problemas de las extrapolaciones a ideas, planteos y tesis físico - matemáticas de este cosmólogo se volverá en la segunda parte. Lo que interesa por ahora es situarlo como el más representativo ( a ojos del público interesado en el tema) de quienes hacen esfuerzos intelectuales por descifrar el misterio del Universo.
Los ingredientes del Universo de Hawking.- la Relatividad General expresa que el comienzo del tiempo al momento de la creación, se da por una singularidad que los estudiosos sitúan en un momento que se escribe 10-43 segundos, que es la expresión ya cuantificada de “tiempo cero” (t= 0).
Como aquí se quiebra la física clásica (y la relatividad es una ley de esa categoría) debe intervenir las explicaciones de la física cuántica, pero esa rama científica es omisa sobre la forma en que se da el paso preciso de A a B, sea para una partícula, una “semilla”, un “huevo” una estructura, una fluctuación o un sistema; pues cuando no observamos cualesquiera de todo los estados es posible, pero cuando el ser humano observa, ocasiona un colapso de la “función de onda” en uno de los posibles estados. Y nuevamente cuando se deja de observar, se dispersan los estados y todo queda congelado hasta que se le observe de nuevo. Esta nueva observaciones, lo más probable es que estará en otro estado distinto, simplemente por ley de las probabilidades.
También es posible entender fácilmente que la aplicación de este principio al comportamiento del mundo subatómico, si bien es difícil de digerir para el lego, más aún lo será cuando este mismo principio se aplica al mundo macroscópico y al Universo como un todo, dado que por definición el Universo incluye a cualquier observador y entonces no existe nadie fuera de éste para que pueda observarlo congelado en alguno de sus estados cuánticos posibles.
Es necesario entonces, recurrir a un artificio para salvar la paradoja. Y eso - precisamente - hace Hawking con el método que se explica de seguido:
Premisas Básicas: Como todo observador - por definición es un ser interesado en conocer lo que pasó, lo que pasa y lo que pasará en el Universo - es claro que encontrar una respuesta que lo incluya se convierte en un problema sin aparente salida. Pero la misma Física Cuántica tiene la solución al ofrecernos una salida mediante el concepto denominado “Pluralidad de Mundos”.
Pluralidad de Mundos: La Pluralidad de Mundos consiste en un artificio matemático mediante el cual se pueden calcular, en principio, los efectos de todas las funciones de vida posibles del sistema que es observado y sumarlas por medio de la integral de campo de Feynman (llamada “Suma de Historias”, que permite, entonces, describir matemáticamente tanto el sistema observado como el registro del tránsito de A a B. Según Hawking, la aplicación del concepto “suma de historias” al Universo se convierte literalmente en una suma de todas las formas posibles en que el Universo evoluciona.
Como obviamente no es posible calcular ni siquiera una de las historias del Universo, mucho menos todas, y como esto se convierte en una puerta cerrada al conocimiento, la solución es entonces elegir un conjunto de condiciones de partida para el Universo, (al menos las condiciones del entorno) y calcular una versión simplificada de su evolución con la intervención de dos variables. Así, este cosmólogo utiliza dos variables: gravedad y materia para calcular un “minisuperespacio” con el que espera deducir las características de su evolución, para luego extrapolar este conocimiento al Universo real.
Sobre simplicación: No es posible señalar a priori que la propuesta de Hawking sea la correcta - de hecho varios cosmólogos están en desacuerdo con sus sobre- simplificaciones y el manejo de las ecuaciones. Sin embargo su método es útil como una salida frente a la proliferación de estudios sincrónicos altamente especializados en que se ha sumido la cosmología de los noventa y ante la ausencia de un “modelo globalizador” al iniciarse el final del siglo. Sobre todo debe pensarse que los postulantes de la fase inflacionaria hasta ahora presentan ésta como un modelo no necesariamente ligado al Big Bang.
En esta última década se ha iniciado una disputa que cada vez se encenderá más entre explicaciones muy científicas del Universo basadas en la física cuántica o en la Física del Plasma que ha surgido como el único rival a estas alturas y otros conocimientos muy especializados que encontrarán un público cada vez menor que las pueda seguir hasta que estos especialistas sobre simplifiquen sus planteamientos, sus hallazgos y sus interpretaciones para ponerlas a tono con las clásicas explicaciones basadas en la geometría, en las formulaciones matemáticas y todavía más generales en la filosofía, todas las cuales tienen un público mayor.
La Verdad: Pero no se trata de que la verdad esté en donde haya más público que asienta o disienta o viceversa porque aún en el campo estrictamente científico la verdad puede teñirse de la interpretación y ésta es tan subjetiva como el hombre mismo.
Nos hallamos en un mundo desconcertante. Queremos darle sentido a lo que vemos a nuestro alrededor, y nos preguntamos: ¿cuál es la naturaleza del Universo? ¿Cuál es nuestro lugar en él, y de dónde surgimos él y nosotros? ¿Por qué es cómo es? Para tratar de responder a estas preguntas adoptamos una cierta “imagen del mundo”. Del mismo modo que una torre infinita de tortugas sosteniendo a una Tierra, como se solía visualizar en la antigüedad griega, ahora se plantea una imagen mental, de difícil comprensión como lo es ,por ejemplo , la teoría de las supercuerdas.
Ambas son teorías del Universo, aunque la última es mucho más matemática y precisa que la primera. A ambas teorías les falta comprobación experimental: nadie ha visto nunca una tortuga gigante con la Tierra sobre su espalda, pero tampoco nadie ha visto una supercuerda.
Singularidad: Los primeros intentos teóricos de describir y explicar el Universo involucraban la idea de que los sucesos y los fenómenos en forma análoga, si el Universo entero se colapsase de nuevo tendría que haber otro estado de densidad infinita en el futuro, el Big Crunch, que constituiría un final del tiempo. Incluso si no se colapsa de nuevo, habría singularidades en algunas regiones localizadas que se colapsarían para formar agujeros negros, que Hawking utiliza inicialmente para poblar su visión de Universo. Estas singularidades constituirían un final del tiempo para cualquiera que cayese en el agujero negro. En el Big Bang y en las otras singularidades todas las leyes habrían fallado, de modo que Dios aún habría tenido completa libertad para decidir lo que sucedió y cómo comenzó el Universo.
No singularidad alguna.- Pero cuando combinamos la mecánica cuántica con la relatividad general parece haber una nueva posibilidad que no surgió antes y es la peculiaridad del Universo de Hawking : el espacio y el tiempo juntos podrían formar un espacio de cuatro dimensiones finito, sin singularidades ni fronteras, como la superficie de la Tierra pero con más dimensiones, (esta idea podría explicar muchas de las características observadas del Universo, tales como su uniformidad a gran escala y también las desviaciones de la homogeneidad a más pequeña escala, como las galaxias, estrellas e incluso los seres humanos y la fecha del tiempo que observamos).Y ese espacio y ese tiempo autocontenidos, sin fronteras, sin singularidad alguna no tiene principio,afirma Hawking.
Universo Autocontenido: En consecuencia, si el Universo es totalmente autocontenido, sin singularidades ni fronteras, y es descrito completamente por una teoría unificada, todo ello tiene profundas implicaciones sobre el papel de Dios como Creador y es aquí ,precisamente, en donde Hawking planta su idea de Universo.
MÉTODO DE HAWKING PARA UN MODELO DE UNIVERSO: Esta propuesta -que no es un modelo sino un método- parte de una versión sobresimplificada de la realidad y se asienta en cuatro reflexiones claves que a manera de premisas se plantea el cosmólogo:
1) Hay una teoría unificada que explica el Universo y la conoceremos algún día (si somos suficientemente inteligentes).
2) No existe ninguna teoría del Universo; los acontecimientos no pueden predecirse más allá de cierto punto, pues ocurren aleatoria y arbitrariamente.
3) Si hubiese un conjunto de leyes para hacer una teoría, ello iría en contra de la voluntad de Dios para permitirle cambiar de opinión cuando desee intervenir en el Universo. Obviamente - según Hawking que de una vez plantea la respuesta esto es una falacia dado que parte del error de creer que Dios es un Ser existente en el tiempo, cuando lo que existe es un tiempo como una propiedad del Universo creado por El, quien sabía lo que quería cuando lo constituyó.
4) El Universo es totalmente auto contenido, sin singularidades espaciales o temporales ni fronteras y puede ser descrito completamente por una teoría unificada.
¿Singularidad Desnuda o no? La Relatividad General expresa que debe existir una singularidad desnuda en el comienzo del tiempo, denominado Tiempo de Plank, que se calcula en T = 10-43 segundos.
1) Una posible explicación para una singularidad en T = 10-43 puede ser un Estado Estacionario en que se presenta un Proto Universo en la forma de caos inicial que por un mecanismo tipo inflacionario se expande y a partir de aquí sufre todos los cambios conocidos.
2) Otra posible explicación es imaginar un Universo Auto contenido que no requiere de la explicación de la singularidad y por lo tanto no requiere de un T = 0 y por lo tanto no tiene sentido plantear nada respecto a antes de T = 0.
Matemática vs. Filosofía: Debe ser posible encontrar una formulación matemática para desarrollar esta segunda opción que si tiene fundamento científico y no requiere recurrir a ninguna explicación sobrenatural o filosófica para establecer como requisito “a priori” una “singularidad” inicial, puesto que esa singularidad no pertenece al dominio de la ciencia.
Opciones: Esta formulación puede darse en dos modalidades diferentes entre sí:
1) La interpretación en la física clásica establece un sistema dotado de una secuencia causa - efecto predecible y medible.
2) La interpretación en la física cuántica plantea a su vez dos posibilidades:
a) Cuando no lo consideramos un Sistema se encuentra en una especie de superposición de todos los estados posibles.
b) Si se le observa y se le mide, lo que ocurre es que se observa y se mide solo uno de sus posibles estados dado que ocurre un “colapso de la función de onda”.
Consecuencia: Cuando se deja de observar y de medir el sistema se dispersa - en sentido cuántico - y si se le observa y mide otra vez, o muchas veces, cada vez que ocurra en realidad lo que se observa y mide es una especie de “congelación”, en que cada “estado” no necesariamente son coincidentes nunca.
Complicación: El problema se hace más complicado cuando ese sistema hipotético planteado es el Universo, dado que - por definición el Universo incluye todo lo que podemos conocer - incluidos el o los observadores que van a ser parte de los observable y no es posible extrapolar una explicación de una persona “fuera” del Universo que lo mire y lo mida en uno de sus virtuales estados de congelación cuántica (Salvo que esa persona sea Dios).
Solución: Como la física cuántica no expresa nada acerca de cómo en un sistema dado A pasa a ser B; y ni siquiera como se pasa de A a B, la única salida posible es recurrir al artificio de la física cuántica conocida como Pluralidad de Mundos.
1) Esto permite calcular, en principio los efectos de todas las funciones de onda del sistema que sean dables y sumarlas por medio de la Integral de Campo de Feynman (o Suma de Historias).
2) Este sistema permite entonces pasar de A a B, porque es posible tener una descripción matemática del sistema como un todo y también registrar el paso de A a B.
a) Por supuesto que esto es en la teoría porque en la práctica no es posible tener una sola de las historias detalladas del Universo, mucho menos todas.
b) Por ello se debe elegir un conjunto de condiciones de partida para el Universo, como las básicas de contorno y con estos calcular la evolución de una versión simplificada (o Mini superespacio) y a partir de allí extrapolar las características de su evolución.
Propuesta inicial:
1) El punto de partida de contorno del Universo resulta entonces de combinar dos condiciones :
a) extrínseca, tomada de la Relatividad General y de la Física Cuántica, que expresa que al principio del Universo existe una singularidad cuyo tiempo se fija en T = 0;
b) intrínseca a la materia, en este caso el átomo, tomada de la Física Clásica que permite prever una quiebra de la regla (¿Especie de singularidad?) en que un electrón, en vez de orbitar el núcleo, cae en su centro.
c) En este caso hipotético, la Mecánica Cuántica permite que ese átomo exista normalmente e igualmente permite la posibilidad de eliminar el término cosmológico T = 0.
d) Desde la perspectiva física esto implica que el inicio del tiempo no está claro por la incertidumbre cuántica para tiempos T = - 43 segundos y así no hay por tanto un único momento para la creación.
e) Desde la perspectiva matemática esto se puede expresar mediante las cuatro dimensiones del espacio - tiempo y físicamente esto da una superficie cerrada esférica ( similar a la esfericidad terrestre).
f) Un modelo como este es un Universo auto contenido, sin fronteras, sin singularidades espaciales o temporales; resultado del cambio cuántico aplicado a las reglas de la relatividad.
Resultados Generales: De esta metodología resultan dos consecuencias:
1) Al aplicar a esta propuesta la Suma de las Historias tomada de la Física Cuántica, mediante las integrales de Feynman, con la condición de que cada una satisfaga la condición de contorno (todos los posibles Universos finitos en tamaño y sin fronteras) la gran mayoría de las historias se cancelan entre sí.
2) Solo subsisten - como viables - unas pocas historias que al reforzarse comienzan a tener probabilidades de ser ciertas, por cuanto comparten las mismas condiciones.
Resultado Final: La familia de historias que comparten varias propiedades importantes representan el probable Universo que formula Hawking, cuyas características, dada por la suma de historias de familias compatibles arroja este resultado:
Expansión uniforme en las tres directrices espaciales con estas características:
1) Expansión - hasta un tamaño definido, para contraerse luego - hasta un estado de altísima densidad (como el del Universo en el tiempo de Plank).
2) Nuevo proceso de expansión, en que cada ciclo de expansión y contracción, es idéntico al anterior y en cantidades siempre iguales.
3) La interacción de los dos campos ( Gravedad y Materia) produce una fase inicial de expansión inflacionaria, antes de que la materia domine el Universo y se inicie el cambio “suave y tranquilo” que se observa actualmente.
Primera conclusión: Se colige de este resultado que el Universo es cerrado, finito, con ciclos de colapso, expansión, colapso, con un mecanismo de inflación inicial al comenzar la expansión, lo que establece la planaridad que soluciona el desarrollo evolutivo suave posterior del Universo.
Segunda Conclusión: Esto significa - por deducción - que en el Superespacio hay altas probabilidades matemáticas que predicen la existencia de Universos paralelos al nuestro. ( )
REFLEXIONES SOBRE EL MÉTODO DE HAWKING: La utilización de este método tomado de la Física Cuántica, que es conocido por los físicos de partículas, les ha hecho tener como cosa común y corriente en su propio trabajo, que siempre que se observa y se mide se obtienen resultados de acuerdo con la “función de onda” que describe nuestro Universo, y por supuesto todo lo que hay en él, incluidos nosotros mismos.
Si este método se extrapola sucede lo mismo en razón de que “otros seres inteligentes” que ocupan el estado cuántico correspondiente a “otra función de onda”, del Universo que esté en la línea de alta probabilidad, pueden obtener respuestas apropiadas para esta función.
Para Hawking pese a la Pluralidad de Mundos que existe en el Superespacio, solo nos es dable conocer un Universo (el nuestro).
En cuanto al concepto T = 0, esta es solamente una referencia conveniente para medir el tiempo y no tiene otra significación ni otra función.
Este planteamiento fue efectuado por primera vez por Hawking en una conferencia sobre temas cosmológicos en el Vaticano y el Papa Juan Pablo II señaló la conveniencia acerca del “estudio de la evolución del Universo después del momento de la creación, a la vez que afirmó que el problema del origen del tiempo, en sí era un problema teológico, no científico pues representaba el Trabajo de Dios.
El modelo de Hawking elimina la singularidad del comienzo del Universo que nace tan pequeño que debe ser uniforme y la flecha del tiempo definida por la entropía (ir de un estado muy ordenado, o baja entropía, a uno altamente desordenado, o alta entropía) es la misma que la flecha del tiempo definida por el desarrollo y crecimiento del Universo.
En el Universo que decrece o se colapsa, cabe preguntarse: ¿Las flechas se mantiene o se invierten?, y la respuesta del cosmólogo es que no necesariamente están opuestas porque las etiquetas que distinguen a un Universo en expansión o a un Universo en contracción, son arbitrarias.
Si la entropía fluye hacia atrás, también lo harán los procesos que hacen inteligentes a las criaturas y todas aquellas que vivan en un Universo contrayéndose “hacia atrás” en relación a la forma de pensar, verán fluir el calor desde los cuerpos calientes a los fríos y deducirán que el Universo se expande, pero que luego invertirá el ciclo a uno de colapso (lo que hora denominamos expansión).
Así, el modelo de Hawking no sólo carece de fronteras sino que cada ciclo, de cada historia cuántica del Universo, no tiene fin sino dos comienzos.
Este modelo tiene importantes implicaciones filosóficas porque permite el desarrollo de un modelo matemático que, unido a las teorías de la Gran Unificación pueden describir el Universo apoyado en las leyes conocidas, sin invocar condiciones especiales y ni siquiera “el momento de Creación” con lo cual, sin complicaciones teológicas, la cosmología sería un dominio científico no solo respetable - como ya lo es - sino comprensible para el gran público - lo que todavía no es.
Pero esta paradoja lleva de inmediato a plantearse si la cosmología con su modelo B.B. es la respuesta a la pregunta ¿cómo se inició el Universo?
Afirma Hawking entonces: “Einstein una vez se hizo la pregunta:¿cuántas posibilidades de elección tenía Dios al construir el Universo?”. Si la propuesta de la no existencia de frontera es correcta, no tuvo ninguna libertad en absoluto para escoger las condiciones iniciales. Habría tenido todavía, por supuesto, la libertad de escoger las condiciones iniciales. Habría tenido todavía, por supuesto, la libertad de escoger las leyes que el Universo obedecería. Esto, sin embargo, pudo no haber sido realmente una verdadera elección; puede muy bien existir sólo una, o un pequeño número de teorías unificadas completas, tales como la teoría de las cuerdas heteróticas, que sean autoconsistentes y que permitan la existencia de estructura” .
Determinismo vs Indeterminismo: El determinismo de Laplace para explicar el Universo era incompleto en dos sentidos. No decía cómo deben elegirse las leyes y no especificaba la configuración inicial del Universo. Esto se lo dejaba a Dios. Dios elegiría cómo comenzó el Universo y qué leyes obedecería, pero no intervendría en el Universo una vez que éste se hubiese puesto en marcha.
El principio de incertidumbre de la mecánica implica que ciertas parejas de cantidades, como la posición y la velocidad de una partícula, no pueden predecirse con completa precisión.
La mecánica cuántica se ocupa de esta situación mediante un tipo de teorías cuánticas en las que las partículas no tienen posiciones ni velocidades bien definidas, sino que están representadas por una onda. Estas teorías cuánticas son deterministas en el sentido de que proporcionan leyes sobre la evolución de la onda en el tiempo. Así, si se conoce la onda en un instante, puede calcularse en cualquier otro instante. El elemento aleatorio, impredecible, entra en juego sólo cuando tratamos de interpretar la onda en términos de las posiciones y velocidades de partículas.
Quizás ése es nuestro error: tal vez no existan posiciones y velocidades de partículas, sino sólo ondas. Se trata simplemente de que intentamos ajustar las ondas a nuestras ideas preconcebidas de posiciones y velocidades. El mal emparejamiento que resulta es la causa de la aparente impredictibilidad.
Leyes: En realidad, hemos redefinido la tarea de la ciencia como el descubrimiento de leyes que nos permitan predecir acontecimientos hasta los límites impuestos por el principio de incertidumbre. ¿Cómo o por qué fueron escogidas las leyes y el estado inicial del Universo? Las leyes de la gravedad determinan la estructura del Universo a gran escala, pero eran incompatibles con la perspectiva mantenida hasta hace muy poco de que el Universo cambia con el tiempo.
El hecho de que la gravedad sea siempre atractiva implica que el Universo tiene que estar expandiéndose o contrayéndose. (De acuerdo con la teoría general de la relatividad, tuvo que haber habido un estado de densidad infinita en el pasado, el Big Bang, que habría constituido un verdadero principio del tiempo).
Si hay sólo una teoría unificada posible, se trata únicamente de un conjunto de reglas y de ecuaciones. ¿Qué es lo que insufla fuego en las ecuaciones y crea un Universo que puede ser descrito por ellas? El método usual de la ciencia de construir un modelo matemático no puede responder a las preguntas de por qué debe haber un Universo que sea descrito por el modelo.
¿ El Porqué ? ¿Por qué atraviesa el Universo por todas las dificultades de la existencia? ¿Es la teoría unificada tan convincente que ocasiona su propia existencia? O necesita un creador y, si es así, ¿tiene éste algún otro efecto sobre el Universo? ¿Y quién lo creó a él?
Hasta ahora, la mayoría de los científicos han estado demasiado ocupados con el desarrollo de nuevas teorías que describen cómo es el Universo para hacerse la pregunta de ¿Por qué? Los filósofos (cuya ocupación es preguntarse ¿Por qué?) no han podido avanzar al paso de la ciencia que se hizo demasiado técnica y matemática para ellos.
No obstante, y siguiendo los planteamientos de Hawking en su obra : “ Breve Historia del Tiempo” ( ) comprada por millones y entendida por escasos especialistas , resulta que :
“ si descubrimos una teoría completa, con el tiempo habrá de ser, en sus líneas maestras, comprensible para todos y no únicamente para unos pocos científicos. Entonces todos, filósofos, científicos y la gente corriente, seremos capaces de tomar parte en la discusión de por qué existe el Universo y por qué existimos nosotros. Si encontrásemos una respuesta a esto, sería el triunfo definitivo de la razón humana, porque entonces conoceríamos el pensamiento de Dios”. Y conste que Hawking es agnóstico.
INTERROGANTES SOBRE EL MODELO BIG BANG
HIPÓTESIS: La cosmología asume que el modelo Big Bang (B. B.) ( que se da con muchas variantes distintas ) es el que explica la aparición del Universo conocido. Sin embargo, a finales de 1999 quedan sin explicación, o se encuentran en debate estos puntos cruciales que corresponden a diversas fases del proceso. (Para abreviar R = Respuesta y N = Notas):
1A FASE: ANTES DEL B. B. ( T = < 0 )
A) ¿ QUÉ HABÍA ANTES DEL B. B. ?
R.: Especulando se supone que materia primordial en forma de partículas inidentificables y no medibles (“exóticas”), porque el “Muro de Plank”, impide la respuesta científica; y el tiempo en unidades discretas (no continuas).
Hay cosmólogos que sostienen que el Muro de Plank es el resultado artificial de la imposibilidad de encontrar la solución a la teoría de campo planteado por Einstein.
B) ¿CÓMO ERA EL TIEMPO ANTES DEL B. B. ?
R.: Especulando se supone que no existía en la forma continua en que lo percibe el ser humano sino en especie de “quantos” discretos, aislados, sin linealidad secuencial, particularidad que adquiere precisamente al iniciarse el B. B.
Todos los cosmólogos admiten que T debe medirse a partir del inicio del B. B., que entonces ocurre cuando T = 0
C) ¿ QUÉ INICIÓ EL MECANISMO DEL B. B. ?
R.: Especulando se dan varias versiones:
a) La ruptura de la Supersimetría por la acumulación de energía latente, originando un Universo se simetría perfecta quebrada
b) El apareamiento de partículas virtuales en la nada circundante y su expulsión fuera del horizonte del Universo que nace así.
c) La formación de una (y única vez) de una singularidad desnuda
d) La aparición aleatoria de una burbuja en la espuma cuántica del super o hiperespacio.
e) La inflación, exponencialmente alta, junto del espacio - tiempo infinito y eterno
f) La ruptura de la unidad de la fuerza primordial (unión de las cuatro fuerzas conocidas) como resultado de un desequilibrio gravitacional (o fuerza antigravitacional)
g) El desenrrollamiento de la fuerza primordial, de la cual son conocidas y medibles cuatro. Las otras siete aún están enrolladas
h) El paso de la fase de “falso vacío” (inestable) a “vacío verdadero”, más estable (algunos físicos opinan que no es totalmente estable)
i) Por mecanismos de rebote a un Big Crunch previo
j) Tal vez no hay en realidad principio y el espacio - tiempo forma una superficie sin bordes limitantes ni en el espacio, ni en el tiempo
k) El B.B. es un inicio de un proceso de creación que permite al Universo irse agrupando en el tiempo, mediante otros B.B.
Todas estas respuestas son difundidas por diversos grupos de cosmólogos: algunos prefieren unas; otros se inclinan según sea su especialidad (relativismo o cuántica) por soluciones obtenidas desde sus puntos de vista previos. Cada una de estas explicaciones han generado en su momento diversos grados de aceptación, duda o rechazo. Por ejemplo:
Caso a): El B.B. como singularidad viola el concepto de singularidad dentro de un Black Hole. Por eso se le denomina “desnuda”, porque nosotros vemos lo que sucedió adentro del supuesto Black Hole inicial.
Caso b): Esta es la teoría arraigada en muchas culturas - de un Universo cíclico, pero que Tolman (1934) y Tippler (1994) demuestran es imposible de sostener seriamente.
Caso c): Esta es una idea que evita manejar el concepto tiempo (S. Hawking)
Caso d): Esta es una variante muy reciente (1992) que trata de unir el concepto de creación continua (F.Hoyle) con el modelo del B.B.
D) ¿ CUÁNDO SE INICIÓ EL MECANISMO DEL B. B. ?
R.: Por cálculo hacia atrás en el tiempo se estiman estas posibilidades:
a) Según mediciones derivadas de la expansión el proceso se inició hace 20000 billones de años (para unos); o hace 10000 billones de años para otros.
b) Por conversión internacional se hace un promedio (comúnmente aceptado) de 15000 billones de años
c) Las nuevas mediciones (por confirmarse) cambian los parámetros a 10000 y 5000 billones de años, por lo que el promedio es de unos 7.5 billones de años, lo que a su vez plantea serios problemas a toda la cosmología posterior
La medición se hace observando el corrimiento al rojo que predice la medición de radiaciones de galaxias en proceso de expansión, pero hay discrepancias sobre si tal corrimiento es de origen cosmológico o derivado de otras condiciones; también se debe de estimar el denominado “cansancio de la luz”, la desviación de los rayos luminosos por lentes gravitacionales y la luminosidad real de estrellas utilizadas como “candelas invariables” Por tal razón el coeficiente de Hubble sufre modificaciones conforme la observación afina.
E) ¿POR QUÉ EXISTIÓ EL B. B.?
R.: Sobre esta interrogante hay varias respuestas que se pueden resumir en estas categorías:
• cosmólogos cristianos: la respuesta no concierne a la ciencia. Lo que hay detrás y más allá de T = 0 compete a la teología.
• cosmólogos Tipo X: la ciencia sólo considera lo que es objeto de medición. La respuesta es metafísica y la cosmología es ciencia.
• cosmólogos Tipo Y: lo maravilloso del Universo es que puede ser comprendido y debe haber una respuesta a esas preguntas, hay que seguir trabajando para lograrlas
• cosmólogos Tipo W: lo incomprensible es la futilidad del Universo, no el que sea comprensible, sea qué esté destinado a ser eterno o a desaparecer
• cosmólogos Tipo Z: no es posible dar respuesta definitivas, sino tan sólo aproximaciones a esa o cualquier otra pregunta que se relaciona con el tema.
Obviamente la pregunta es metafísica y no puede abordarse desde el ángulo de la ciencia.
El que un cosmólogo dé una respuesta entra en el rango de la libertad de expresar opiniones personales; pero no más.
Por lo contrario, desde el ángulo de la Teología y otras opiniones quienes opinan (con extrema reserva o exceso de libertad para dar respuesta) lo hacen sobre la base de intuiciones o de fe y no de razones, mucho menos de razonamientos que requieren comprobación como en la ciencia.
F) ¿ POR QUÉ EXISTIÓ EL B. B. ?
Esta interrogante es igual que la anterior prácticamente imposible de responder por estas razones:
a) Si el cosmólogo asume la existencia de un ser creador implica penetrar su mente. Imposible dirán algunos.
b) Si el cosmólogo asume la existencia de un ser creador al que pueda acceder el ser creado en un futuro, la respuesta deberá aguardar ese lapso.
c) Si el cosmólogo asume que el B. B. es obra de mecanismos ciegos casuales y accidentales, la pregunta no tendrá nunca respuesta alguna.
2A FASE:INICIO/TRANSCURSO DEL B. B. ( A partir 0.001 segundos de T = 0, hasta la formación de grandes masas de materia)
A) ¿ POR QUÉ HAY MÁS MATERIA QUE ANTIMATERIA ?
R.: Los cosmólogos sólo pueden hacer especulaciones de tres clases:
• CLASE 1: A) Porque así lo determinó el proceso de pasar de partículas a materia y es debido a la casualidad y estadísticamente pudo haber sido todo lo contrario, es decir haber un exceso de antimateria; B) Da lo mismo, si por ejemplo hubiese un Universo de antimateria, esa sería la materia y ésta, a su vez, sería la antimateria de ese hipotético Universo; C) Pueden existir regiones del Universo conformadas por antimateria sometidas a procesos desconocidos
• CLASE 2: La responsabilidad descansa en un mecanismo previo a la era de las partículas aún no descubierto, pero comprobable que debe buscarse.
• CLASE 3: El Universo está ajustado, desde el inicio, para permitir el albergue de la inteligencia que explica el Universo
N.: Pueden haber estas observaciones:
• CLASE 1: Los cosmólogos que prefieren las respuestas 1-A y 1-B (la mayoría) en realidad no tienen ninguna respuesta y consideran éste uno de los misterios del Universo. Los cosmólogos que aceptan la respuesta 1-C (Alfen / Lermer) proponen que hay regiones claramente deslindadas por barreras de rayo gamma y X (capa de Leindepost), aún no descubiertos.
• CLASE 2: Esta respuesta puede o no implicar la existencia de una intencionalidad y lleva a la postulación del principio antrópico débil.
• CLASE 3: Esta respuesta implica claramente la existencia de una intencionalidad que lleva, junto a otras condiciones que no son claramente obras del azar, por su altísima imposibilidad de haberse generado así, a la postulación del principio antrópico fuerte.
B) ¿ POR QUÉ EL UNIVERSO SI SE EXPANDIÓ ES TAN UNIFORME ?
R.: Aquí el problema consiste en poder explicar un equilibrio térmico que debió haber existido antes de la era de las partículas, porque después las distantes regiones del Universo no estarían en contacto. Comentario : Esta respuesta viola las leyes físicas.
Salida A; La única que satisface parcialmente la interrogante proviene del modelo inflacionista que parte del supuesto que el Universo pasa de un estado de falso vacío a uno de vacío verdadero en un instante ( 1 * 10 EXP - 40 segundos ).
Dentro de esta explicación hay dos interpretaciones:
a) El estado actual del Universo es estable y permite una evolución normal.
b) El estado actual del Universo es metaestable (transitorio) y llevará a un cataclismo cósmico cuando pase a uno de vacío verdadero (Linde).
Salida B; Otra solución planteada en 1994 (Tippler) parte de la idea de
La respuesta que proviene de las dos teorías inflacionistas (Guth y Linde, por separado) resuelven ciertamente desde el punto de vista científico el problema, pero plantean el retorno a las preocupaciones antrópicas:
a) Si la interpretación 1 es verdadera evidencia la intervención inteligente no al azar.
b) Si la interpretación 2 es la verdadera además evidencia que el destino del Universo al igual que su inicio está predeterminado.
C) ¿POR QUÉ EN UN UNIVERSO TAN UNIFORME HAY TANTA ESTRUCTURACIÓN?
R.: El problema que plantea esta pregunta tiene una variante ya que los cosmólogos aún debaten si las galaxias se formarán antes de las estrellas (modelo X ) o si fue al contrario (modelo Y) sin entrar a ese tema y asumiendo que el problema es válido tanto para el modelo X, como para el modelo Y, las respuestas que ofrecen los cosmólogos se pueden clasificar en líneas:
Línea 1: Aunque hay uniformidad la materia ya estaba agrupada en agregados que llegan a formar las galaxias X o bien las estrellas, para dar luego a las galaxias.
Comentario: Esta respuesta viola principios físicos básicos.
Línea 2: Algún proceso al azar, formó tales agregados antes de la formación de los núcleos galácticos ( o estelares )
Comentario: El azar es un mecanismo tan improbable desde el punto de vista estadístico, que nuevamente debe recurrirse al mecanismo de la inteligencia.
Línea 3: La formación de “semillas” o “núcleos” que forman las galaxias, son el resultado de pequeñas variaciones en la temperatura de la radiación de fondo remanente de la explosión primogenia (B.B.)
Respecto a la línea 2, aunque el modelo del estado estacionario está en desuso prácticamente desde 1965, sin embargo después se han lanzado varias teorías que en la práctica reviven el mecanismo de creación continua para dar respuesta al problema que plantea la formación de galaxias en el modelo estandard B.B. surgen entonces propuestas como las siguientes:
Las galaxias se forman no de una vez, sino que su aparición es el resultado de proceso de B.B. en pequeño que se va produciendo en diversas épocas, conforme se ensancha el “horizonte” de la superficie de singularidades dispersas en el Universo.
Respecto a la línea 3: Esta es la explicación que resulta de la interpretación de los hallazgos de COBE y falta por determinar los mecanismos que hacen pasar de variaciones infinitesimales en la temperatura a formación tan extensa y masivas. También falta por determinar por qué las galaxias presentan cuatro características dinámicas tan diferentes (80% espirales, 17% elípticas, 3% irregulares)
D) ¿ POR QUÉ EL UNIVERSO ES TAN PLANO ?
R.: Esta pregunta obliga , a su vez, a encontrar respuesta al problema de por qué existe apenas la masa crítica para cerrarlo. O planteado desde otro ángulo, porque no es un Universo ya determinado para ser cerrado (destino X) o para ser abierto (destino Y).
La búsqueda de los cosmólogos para encontrar la materia faltante y cuyos cálculos varían entre un 2% a un 10%, se centra en la materia oscura (no radiante y por lo tanto no detectable)
La respuesta a la planaridad no se centra en los efectos topológicos, sino en el problema de encontrar la materia perdida, para lo cual se postulan, en diversas teorías estas posibilidades: a)Antimateria; b)Neutrinos; c)Partículas exóticas tipo “WIMP”; d) formaciones tipo “MACHO”
Este problema lleva a plantear los comentarios siguientes:
Primero: La constante cosmológica que introdujo artificialmente Einstein en su primer modelo y que luego desechó al conocer las revelaciones de Hubble sobre la expansión, ahora nuevamente puede considerarse como un mecanismo necesario
Segundo: Si la materia perdida o faltante se encuentra toda o parcialmente, permitirá conocer si el Universo es cerrado o abierto. Por el momento la tendencia es a favorecer la segunda posibilidad lo que, a su vez, determina el destino del Universo
3A FASE: DE LAS GALAXIAS A LOS PLANETAS
A) ¿CÓMO EVOLUCIONA LA MATERIA A NIVELES MACRO?
R.: De todo el modelo B.B. el paso de galaxias a estrellas, la formación de sistemas (tipo sistema solar) y la de planetas para permitir albergar vida inteligente es el trabajo astronómico que compromete a la inmensa mayoría de la comunidad científica (teorías astrofísicas, astronomía observacional, físicos experimentalistas, planetólogos, así como especialistas en diversas ramas.)
A la fecha los modelos que expresan diversas fases envueltas en el proceso trabajan bien, aunque continuamente surgen nuevos hallazgos que ayudan a aclarar y a modificar teorías parciales.
Hasta donde es posible observar los cálculos indican estos datos:
Astronomía extragaláctica:
galaxia promedio = 100000 años luz de extremo a extremo; el campo de visión del telescopio del Monte Palomar muestra entre 4 a 6 millones de galaxias; el cálculo total se piensa en centenares de miles de millones de galaxias en el Universo. Las galaxias se agrupan en cúmulos, éstos en supercúmulos de entre 50 a 500 millones de años luz de extensión. Los supercúmulos están rodeados de estructuras tipo filamento y entre uno y otro hay “bolsas de vacío”.
Astronomía Vía Láctea:
El cúmulo local(20 galaxias) que incluye la vía láctea tiene diámetro de 3 millones de años luz; en la vía láctea 100000 años luz de diámetro, se encuentra el Sistema Solar
Entre las galaxias se ha comprobado la existencia en el plano estelar de: agua, carbono y materia orgánica básica necesaria para mecanismos que permiten o “disparan” la aparición de vida.
B) ¿CÓMO SURGE LA VIDA EN LA TIERRA?
R.: De manera muy sintética se ha postulado este proceso:
La materia evoluciona del Helio primitivo del B.B. a los átomos más pesados, mediante procesos de nucleosíntesis (al interior de estrellas) que al ser expulsadas de galaxias y al estallar enriquecen el medio interestelar. Al formarse los planetas con materia cada vez más evolucionada permite la aparición de vida. Esto último puede desencadenarse por procesos:
a) Los núcleos básicos de materia altamente evolucionada llegan a la Tierra y otros planetas desde el exterior (vía asteroides y cometas)
b) Los núcleos básicos se originan en la Tierra y en otros planetas.
La teoría actualmente más aceptada es la primera, lo que permite extrapolar la aparición de vida (incluyendo vida inteligente) a otros planetas de otros sistemas tanto de otros cúmulos extra Vía Láctea.
C) ¿SÓLO EXISTE VIDA INTELIGENTE EN LA TIERRA?
R.: Las condiciones para que un planeta albergue vida, y vida inteligente, no se restringe a la Tierra (los cálculos varían de un teórico a otro) pero las probabilidades son más altas. Sin embargo, con la tecnología actual, las posibilidades de contactos con eventuales seres inteligentes de otros planetas pertenece al ámbito de la especulación pura. La vida no necesariamente se debe originar con base en el carbono. Hay otras posibilidades y es el desarrollo de la vida con base en otros sustratos diferentes al carbono y con otras estructuras que dependerían de las condiciones ecológicas para un desarrollo biótico ajustado a presiones y temperaturas muy diferentes a las de la Tierra.
A la fecha todos los programas de búsqueda de señales originadas en eventuales intentos de radiocomunicación interplanetaria han sido infructuosos no sólo por las dificultades técnicas de selección del espectro en que se debe hacer la búsqueda, sino porque tales contactos implican miles y aún millones de años entre mensaje de ida y mensaje de vuelta, Y la biosfera apenas tiene pocos años de haber iniciado el proceso de escucha y envío de señales.
D) ¿ CÓMO TERMINARÁ LA VIDA EN LA TIERRA ?
R.: La respuesta a esta pregunta depende de cinco factores, uno de ellos de orden intrínseco y cuatro de orden cosmológico. Puede terminar por:
1) Problemas causados por el hombre mismo.
2) Por la desintegración del Uranio terrestre que hará que el relieve terrestre se modifique drásticamente.
3) La colisión con un cometa, asteroide, agujero negro, estrella neutrónica.
4) La expansión del Sol, cuando acabe su vida en un proceso que le convertirá en una estrella gigante roja (5.000 millones de años).
5) Si aun subsistiera vida inteligente proveniente de la Tierra (trasladada a otros planetas aptos) puede terminar por “muerte térmica” derivada de la expansión infinita del Universo (frío) o de su contracción (calor)
6) Puede terminar por el paso de una situación cuántica de vacío falso a una de vacío verdadero.
¿ES EL MODELO DEL B. B. CORRECTO?
Plantear esta crucial pregunta al acercarnos al Tercer Milenio es pertinente, porque lo que comienza en 1927 el abate Georges Lemaitre con su idea de un “Huevo Cosmico Primigenio ,que luego se transformaría en la Hipotesis del Big Bang ,asi bautizada por Hoyle, y más tarde en el Modelo del Big Bang , al adquirir respetabilidad científica, ha pasado por muchas peripecias de índole teórico y observacional . No ha estado exento el modelo de ataques y coberturas de orden metafísico e incluso teológico y religioso, porque en ello va implícita nuestra concepción de la vida y junto a esta nuestra idea acerca del sentido de ella.
Si le preguntamos a un científico y a un metafísico tendríamos estas respuestas ( R )
R .Científico:
a) Las pruebas apuntan a que sí, aunque hay partes del modelo global que aún no calzan bien entre sí, pero al margen de las especulaciones de toda naturaleza que han aflorado alrededor del modelo, la ciencia cosmológica avanza con buenos pasos
b) Si es cierto que la densidad crítica del Universo no permite aún determinar su futuro y si es cierto que a nivel cuántico nada está - tampoco determinado - , esa libertad parece señalar un camino.
c) Debido a que el Principio Antrópico que es la conjunción de factores para que estemos aquí reflexionando sobre el Universo nos deja un papel que puede ser de únicamente observadores y en determinado punto de creadores.
R. Metafísico:
a) Para que la vida tenga sentido, esta no puede ser obra del azar, sino de una inteligencia superior.
b) Para que la intención del ser superior se cumpla está a su libre decisión que el Universo (si existe uno) o los Universos (si existen muchos más) tengan su propio destino.
c) Nuestro papel, sin embargo no es de simple expectación, pues como señaló Theilhard participamos de la creación y por lo tanto de su destino .
R. Científico:
La primera pregunta recibió como respuesta indirecta la aparición de gran variedad de modelos de Universo y cuál de ellos sea el verdadero sería únicamente el resultado de la aplicación justa de la observación corroboradora de las teorías; porque ninguna de estas teorías o modelos apriorísticos tiene - por lógica la verdad - porque sería una “petición de principio”.
Desde esta perspectiva, la cosmología sería un “banco de taller” de “testeo” de ideas en que las “herramientas” son las leyes físicas conocidas en la Tierra extrapoladas al Todo. De hecho desde los años veinte esa es la pauta seguida en la Cosmología y por lo tanto la que ha marcado el ritmo de las investigaciones acumulativas.
R. Metafísico:
La segunda pregunta no permitía - con la facilidad que si daba la primera - dar una respuesta en la observación, sino que por encontrarse en un terreno que física y filosofía comparten conjuntamente, ni siquiera recibió contestación por parte de los cosmólogos.
Pero esto crea una trampa, porque según una escuela de pensamiento, al trabajar con los supuestos fundamentales de la física, estos deben hacerse con referencia a ciertas propiedades del espacio y del tiempo, lo que equivale a extrapolar planteamientos de posiciones “apriorísticas”, esto es, se sale del campo de la física y es necesario fundamentarse en el campo de la filosofía. Así, indirectamente las leyes fundamentales de las cosmología se enraízan en axiomas y estos - como construcciones “a priori” son salidos del campo de la filosofía.
Conclusiones:
En las dos modalidades utilizadas para encontrar las respuestas buscadas, hay un oculto pero firme y persistente deseo de conocimiento, que parte de la idea de que la complejidad - por tanto la dificultad - de encontrar respuestas se debe a los problemas de pretender conocer a nuestra escala y basta aumentar la escala de conocimiento para - automáticamente - ir simplificando el método porque las respuestas son simples y sencillas.
Si se utiliza el camino de la extrapolación - más apegado a la modalidad científica o el de la deducción - más cercano a la modalidad filosófica - se ha obligado a no encarar la realidad misma del problema y por tal razón los cosmólogos han recurrido - con mucho facilidad a caminar en el “filo de la navaja” con los pies en un lado y otro, según estimen necesario a sus puntos de vista.
Esta particularidad ha creado muchos roces en la elaboración de teorías - y aún más de los modelos consecuentes con éstas - pues de la extrapolación es fácil saltar a la generalización amplia y es fácil caer en la tentación de una “lógica per - se” globalizante. De esto se deriva-precisamente-la tendencia de los científicos a hacer filosofía, lo que irrita a los metafísicos, mientras que los metafísicos irritan a los científicos pues “parten pelos en el aire” sin comprobación experimental.
Como salir de esas prisiones es asunto difícil pues asunto consustancial a los métodos de trabajo de dos disciplinas que aunque complementarias son ciertamente distantes entre sí, no obstante que el objeto de sus experimentaciones (ciencia) y sus propuestas (metafísica) sean el mismo Universo que Usted y yo lector compartimos.
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