(Meta)física recreativa: Hawking y Penrose en el País de las Maravillas

Desde tiempo inmemorial, el ser humano necesita ver signos reveladores en las montañas, en las nubes, en las entrañas de sus víctimas o en las estrellas. Probablemente es una cualidad intrínseca de nuestro cerebro, que sólo la ciencia ha conseguido, a duras penas, mantener a raya. Desde la mirada protectora del Sagrado Corazón de Jesús presidiendo la cama de matrimonio hasta los arcanos del I Ching o el oráculo de Delfos, las 'revelaciones', religiosas o profanas, son para muchos un bálsamo que mitiga la dificultad de coexistir con dos misterios difícilmente soportables: el pasado, y el futuro.

Después de largos siglos de religión y de fantasías aristotélicas, Galileo, Newton y Maxwell asentaron por fin la física en tres sólidos pilares que nos aportaron una visión del mundo coherente y previsible. Hasta tal punto que, en los mismos días en que Max Planck publicaba sus observaciones sobre la radiación del cuerpo negro, los físicos más eminentes declaraban solemnemente que, en física, todo estaba ya descubierto. Después de Planck vino la mecánica cuántica, ese extraño mundo en el que una partícula elemental atraviesa de cuando en cuando la pared contra la que usted y yo rebotaríamos y, por si fuera poco, es capaz de desdoblarse, comportarse como una onda e interferir consigo misma. Al mismo tiempo, la teoría de la relatividad nos explicaba que en realidad las manzanas caen porque, a su alrededor, el espacio está curvado, y que, si uno viaja a una velocidad suficiente, puede sobrevivir a sus tataranietos sin necesidad de preocuparse por el colesterol.

Entusiasmados por todas aquellas innovaciones, los físicos se abandonaron a la tentación de extrapolar: ¿tiene un origen el Universo?, ¿terminará algún día? Hasta los años 20 del siglo XX, se pensaba que no. Un Universo eterno era filosóficamente conveniente, ya que descartaba la necesidad de un Creador, y es sabido que, desde Miguel Servet, la religión y la ciencia estaban a mal traer. Cuando, en 1929, Edwin Hubble descubrió que las galaxias se alejaban unas de otras y, por lo tanto, que el Universo se expande, una nueva teoría fue inevitable: si invertimos el sentido del tiempo, una expansión se convierte en una contracción, y las contracciones, idealmente, terminan en un punto: el origen del Universo era, pues, una explosión puntual. Fred Hoyle, que defendía tenazmente la teoría del Universo perpetuo, se refirió despectivamente a la nueva teoría como el "Big Bang" (el Gran Petardazo).

Sin embargo, el Big Bang se impuso y, con algunas modificaciones, se convirtió en la teoría imperante. Pero la curiosidad humana se crece ante las fronteras, y pronto algunos empezaron a preguntarse lo que había sucedido antes del Big Bang. Si entendemos el Big Bang como una 'singularidad' (en lenguaje matemático, una densidad infinita concentrada en un solo punto), la pregunta carece de sentido, porque las leyes de la física, al menos tal como las conocemos, comienzan con el Big Bang y, sea cual sea la información que pudiera llegar a él desde su pasado, tendría que comprimirse infinitamente para atravesar por un punto y quedaría destruida. ¿Se han arredrado los físicos ante esta consideración?

Más bien al contrario. Como en los aciagos tiempos de la Edad Media, las especulaciones florecen, propician polémicas y se disputan los favores del público en esta nueva era dominada por los mass-media. Stephen Hawking y Roger Penrose no se han quedado al margen de esta pirotecnia y, en sus dos recientes libros (The Grand Design, Bantam Press, 2010, y Cycles of Time, The Bodly Head, 2010), ponen también su granito de arena. En otras palabras: sí, especulan.

Si el Universo comenzó siendo un punto, para estudiar sus orígenes tendremos que basarnos en las leyes de lo infinitamente pequeño. Es decir, de la mecánica cuántica. En particular, tendremos que atribuir al naciente Universo la propiedad de evolucionar siguiendo múltiples caminos al mismo tiempo. ¿Cuantos caminos? Todos. Como parece evidente que nosotros habitamos en un solo Universo, los otros tendrán forzosamente que ser distintos del nuestro. Además, siguiendo los razonamientos de la mecánica cuántica, tendrán que ser infinitos y diferentes entre sí. Es decir, sus leyes físicas serán diferentes, lo cual implica que algunos no conseguirán sobrevivir mucho tiempo, y que en muchos de ellos las estrellas no conseguirán fabricar carbono y, por lo tanto, sus planetas no podrán albergar seres vivos, tal y como nosotros los conocemos. ¿Darwinismo cósmico? El propio Hawking utiliza esta expresión para referirse a este modelo teórico, que más propiamente se denomina 'multiverso'.

Penrose, en cambio, aborda el tema desde un punto de vista radicalmente distinto. En términos simplificados, la segunda ley de la termodinámica dicta que el orden terminará inexorablemente convirtiéndose en desorden (y definiendo, de ese modo, la dirección del tiempo). A pesar de lo que nos pueda parecer, no es absolutamente imposible que al frotar una vieja lámpara el polvo resultante adopte la forma de un genio y nos pida un deseo, pero sí es extremadamente improbable. Tanto que, si alguna vez nos sucede, será mucho más probable que estemos siendo víctimas de una alucinación.

El desorden del Universo tiende, pues, a aumentar irreversiblemente, lo cual tiene dos consecuencias lógicas: en sus comienzos, el orden en el Big Bang era total y, en su estado final, el Universo estará dominado por el desorden total. Pero, sin necesidad de llegar a fechas tan lejanas, hay un tipo de procesos que representa también, en cierta manera, el final de las leyes físicas: los agujeros negros. ¿Qué sucede en el interior de un agujero negro? Nadie que se aventure a averiguarlo podrá explicárnoslo, porque allí dentro la gravedad es tan intensa que las trayectorias rectilíneas son imposibles, y toda información emitida retornará indefectiblemente al punto de partida. Sin embargo, de los agujeros negros sabemos algunas cosas. Por ejemplo, que en su interior el desorden -los físicos lo llaman 'entropía'- es máximo. O que, según demostró Stephen Hawking en 1974, emiten radiación y, por consiguiente, al cabo de millones de años terminarán evaporándose.

Los agujeros negros son, en cierto sentido, todo lo contrario del Big Bang. En el origen del Universo, las condiciones eran, por así decirlo, angelicales: orden perfecto, y ausencia de masa. Los agujeros negros, en cambio, son acumulaciones infernales de masa, posiblemente infinitas, en las que el desorden es prácticamente total. Sin embargo, si los agujeros negros terminan evaporándose, el destino final del Universo será un inmenso océano frío cuya geometría podría ser compatible con el nacimiento de otro Universo. O, más bien, con el renacimiento del que ya conocemos. Dicho de otro modo: el eterno retorno.

Naturalmente, para que esa transición sea posible hay dos grandes escollos que habría que salvar. El desorden total tendría que convertirse en orden total, y la masa tendría que desaparecer. Mediante razonamientos geométricos y una fuerte dosis de especulación, Penrose se las arregla para sugerir que ambas cosas son posibles, e incluso cree advertir en la radiación cósmica de fondo ciertos indicios que confirmarían sus conjeturas. Desde luego, después de un largo siglo de descubrimientos provocativamente contrarios al sentido común, nadie se atreve ya a decir en física que algo es imposible, pero tanto los argumentos de Hawking como los de Penrose suenan demasiado a malabarismo científico.

Galileo, Newton y Maxwell asentaron los cimientos de la física en la observación y en la predicción, y en el momento actual hay muchas incertidumbres con respecto a la realidad observable y muy pocas predicciones verificables. Nadie tiene todavía la certeza absoluta de haber observado un agujero negro. No se ha podido establecer aún si el protón se desintegra, o si el neutrino tiene masa. El bosón de Higgs, que supuestamente confiere la masa a las partículas que la tienen, no ha sido identificado en ningún acelerador. Nadie sabe exactamente qué son, o dónde están, la materia oscura ni la energía oscura. Tampoco se ha detectado jamás ningún gravitón, y la unificación de la gravedad con las otras tres fuerzas conocidas está todavía en el aire. Desde el punto de vista de la predicción, la teoría de cuerdas, la supersimetría, la teoría M y la teoría de membranas (entre otras muchas y variopintas) no han inspirado aún experimento alguno que permita dilucidar su validez ni su superioridad frente a las teorías vigentes.

Esta efervescencia de conjeturas, intuiciones y tentativas es terreno fértil para la física, como para todas las ciencias, pero uno empieza ya a preguntarse si los físicos no están rebasando la frontera del método científico para adentrarse en el terreno de la metafísica. Un pasaje del libro de Penrose permite hacerse una idea del estado actual de cosas a día de hoy (la traducción es mía):

"Wheeler argumentó la posibilidad de que ciertos efectos cuánticos de la gravitación rizasen el espacio-tiempo a la escala de Planck creando complicaciones topológicas que él consideraba como 'espuma cuántica' o 'agujeros de gusano'. Otros han sugerido que podría manifestarse algún tipo de estructura discreta ('bucles' trabados y anudados, espumas de spin, estructura reticular, conjuntos causales, estructura poliédrica, etc.), o que podría intervenir una estructura matemática, modelizada en base a ideas de mecánica cuántica -la denominada 'geometría no conmutativa'-, o que tal geometría de mayor número de dimensiones pudiera desempeñar un papel, con algún tipo de ingredientes semejantes a cuerdas o membranas, o incluso que el propio espacio-tiempo pudiera desvanecerse completamente, de tal modo que nuestra imagen macroscópica normal del espacio-tiempo sería sólo una noción útil derivada de una estructura geométrica más primitiva (como sucede con las teorías de Mach y la teoría de 'twistors'). De esta multitud de sugerencias alternativas tan diferentes se desprende claramente que no hay acuerdo de ningún tipo acerca de lo que podría estar sucediendo en el 'espacio-tiempo' a la escala de Planck".

Como decía aquel paramecio imaginario al que en cierta ocasión citó Ricky Mango: "Dios era un ser todopoderoso que había creado aquella gota de agua que él llamaba Universo".