“Toda la materia más toda la gravedad en el
universo observable, es igual a cero. Por eso, el
universo puro surgir de la nada, porque es,
básicamente, nada.”
Alan Guth padre de la teoría de la Inflación
¿Es posible que todo el universo sea gratis?
Para empezar Guth, nos pide que imaginemos la nada, el vacío puro. Pero, no te imagines el espacio exterior sin materia. Imagínate que no hay ni siquiera espacio ni materia en absoluto.
¿Complicado no es cierto?
Nuestro sentido común nos dice que en la nada no puede ocurrir nada, pero en la mecánica cuántica la nada, de hecho, es algo. La teoría cuántica sostiene que la probabilidad —y no lo absoluto— rige en cualquier sistema físico. Es imposible, aun en principio, predecir el comportamiento definido una simple partícula. Todo lo que se puede hacer es predecir las propiedades, de forma estadística, de una gran cantidad de átomos. La teoría cuántica también sostiene que el vacío, al igual que los átomos, esta sujeto a las incertidumbres cuánticas. Esto significa que las cosas pueden materializarse a partir del vacío, aunque tienden a desaparecer de nuevo en el rápidamente. Aunque este fenómeno aún no ha sido observado directamente, las mediciones de la fuerza magnética del electrón implican que es real y que ocurre en el vacío del espacio, incluso en este instante, a tu alrededor.
En teoría, cualquier cosa, una casa, un planeta, puede surgir a la existencia mediante esta extravagancia cuántica, a la cual los físicos llaman fluctuación del vacío. La probabilidad, sin embargo, dicta que si se crean estas partículas subatómicas, no se violen las leyes de la conservación de la energía y que por ello tengan una “vida” extremadamente breve, típicamente solo de 10-21 segundos. La creación espontánea y persistente de algo aun tan grande como una molécula es muy improbable. No obstante, en 1973, un profesor auxiliar de la Universidad de Columbia, llamado
Edward Tyron, sugirió que el universo por entero pudo haber llegado a existir de esa forma tan peculiar. En un articulo titulado "¿Es el universo una fluctuación del vacío?", él aclaraba: "Mi proposición es que nuestro universo es una de esas cosas que ocurren de vez en cuando". Otros físicos se burlaron de la idea. Si una molécula de fugaz existencia surgiendo de la nada es absurdamente improbable, razonaban los físicos, un universo de 15 mil millones de años es mucho menos probable aún.
Y entonces Guth desarrollo la teoría infacionaria, con un universo inicial expandiéndose exponencialmente, (lo cual explicaba la planitud y homogeneidad del mismo). Pero volvamos al vacío primordial, un caldo hirviente del cual se escapan pares de partículas subatómicas positivas y negativas, existiendo durante el mas breve de los instantes. En la teoría inflacionaria se sugiere que lo que nació fue un
"falso vacío", con una forma peculiar de la materia, (cuya existencia ha sido predicha por muchos teóricos de las partículas, aunque nunca ha se ha observado en la realidad). Este falso vacío se caracteriza por tener un campo gravitatorio repelente, tan fuerte que puede “explotar” y convertirse en un universo. Otra peculiaridad de este falso vacío es que no se diluye al expandirse como, digamos, lo hace un gas. La densidad de la energía que contiene permanece constante, aun cuando crece. Por eso la expansión del falso vacío, acelerándose exponencialmente, por la acción de su propia fuerza de repulsión, creo realmente grandes cantidades de energía siempre exponencialmente, la cual se descompuso formando ya un plasma hirviente de partículas, tales como electrones, positrones y neutrinos.
A medida que el universo inicial continuó duplicándose cada microsegundo, la materia que contenía también se duplicó, a partir de la nada. Los electrones, positrones y neutrinos se convirtieron en una especie de sopa caliente, la cual 300.000 años mas tarde se neutralizó formando átomos simples. Estos átomos simples, hidrogeno, helio y litio, fueron destruidos y exprimidos entre si para formar átomos mas complejos y mas pesados, dentro de las estrellas. Al explotar hacia el espacio por las supernovas, se convirtieron en la materia que vemos y somos actualmente. El pedacito inicial de falso vacío que requieren los cálculos de Guth es increíblemente pequeño: una mil millonésima parte de un
protón. El periodo requerido de crecimiento exponencial fue muy corto. En, quizás, de tan solo 10-34 segundos, y en ese tiempo el universo se expandió en 25 ordenes de magnitud, hasta aproximadamente el tamaño de una canica, un aumento equivalente a una judia creciendo hasta el tamaño de la Vía Láctea.
El proceso inflacionario, descubrió Guth, impulsaría el valor de omega hacia 1 (planitud del espacio) con increíble suavidad. La razón se expresa mejor por analogía. El universo aparenta ser virtualmente plano por la misma razón que la superficie de la Tierra aparenta ser
virtualmente plana para una persona parada sobre esa superficie. El material del espacio se "estira" relativamente, de manera que al duplicarse tan poco como 100 veces la curvatura se cancela.
¿Y que acerca hay de la conservación de la energía? De acuerdo con la teoría de la relatividad de Einstein, la energía de un campo gravitatorio es negativa. La energía de la materia, sin embargo, es positiva. Por eso el conjunto universo-creación pudo desdoblarse sin romper las leyes de conservación de la energía. La energía positiva de toda la materia del universo se pudo balancear con exactitud por la energía negativa
de toda la gravedad del universo. Esto es algo mas que teoría. Las observaciones son consistentes con la idea y los cálculos que determinan el total de la materia y la energía en el universo observable, indican que los dos valores parecen estar
balanceados. Toda la materia mas la gravedad es igual a cero. Por eso el universo pudo surgir de la nada, porque es básicamente, nada.
"Es realmente fantástico darse cuenta de que las leyes de la física pueden describir como todo se creo en una fluctuación cuántica aleatoria a partir de la nada y como durante 15 mil millones de años la materia ha podido organizarse en formas tan complejas como las que tenemos aquí y ahora, algo como los seres humanos" "Lo que quiero decir es que nos estamos acercando a argumentos sobre la creación del universo que son compatibles con las leyes de la física”.
Extracto de artículo de Brad Lemley ILUSTRACIÓN WNMAP
