jueves, 8 de mayo de 2008

El gran rebotón, o cómo mirar más allá del big bang

El modelo de la Gran Explosión del origen del universo explica un montón de cosas que observamos, pero al mismo tiempo pone a los físicos en aprietos: si echamos el tiempo en reversa el universo se va comprimiendo hasta que todo lo que contiene se concentra en un punto. Entonces las cantidades que los físicos saben esgrimir para explicar el mundo dejan de ser manejables. La densidad y la temperatura, por ejemplo, se vuelven infinitas y la física deja de funcionar, porque no sabemos qué hacer con esos infinitos. El momento mismo del Big Bang es intratable y por lo tanto invisible para la física, como si al llegar al punto inicial nos topáramos con un muro. ¿Cómo remediarlo?

Una solución posible es que no haya tal punto inicial; que el universo nunca haya estado concentrado en un punto, sino simplemente en un volumen extremadamente pequeño, sí, pero no igual a cero. Esto se consigue con una teoría física especial conocida como gravedad cuántica de lazos (loop quantum gravity). Esta teoría se creó para tratar de hacer empatar la teoría general de la relatividad de Einstein, que describe la fuerza de gravedad, con la teoría cuántica. La gravedad cuántica de lazos tiene un bastión en la Universidad Estatal de Pensilvania, donde se ha estado desarrollando a grandes pasos en los últimos años.

Una de las implicaciones más sorprendentes de la gravedad cuántica de lazos (a la que, en adelante, llamaremos GCL) es que el espacio tiene una estructura granular, como una foto digital en la que descubrimos, al ampliarla, que no podemos ampliar infinitamente por culpa de los pixeles. Los pixeles son elementos de imagen que ya no se pueden partir, una especie de átomos de imagen. Pues bien, en la GCL el espacio tiene pixeles, aunque de un tamaño billones de billones de veces más pequeño que un átomo. Esto es buena noticia para quien quiere saber qué pasó en el instante preciso de la Gran Explosión, porque, si la GCL es correcta, entonces el universo nunca tuvo un volumen igual a cero y las variables que usamos para describirlo no se vuelven intratables. Se abre así una ventana, o más bien un orificio, por el que podemos ver el Big Bang... y más allá.

En efecto, el universo podría ser como un calcetín que se da la vuelta (¿la teoría del calcetín del origen del universo?). En vez de crearse de la nada hace 13,500 millones de años, nuestro universo podría provenir de un universo previo, situado del otro lado del Big Bang, idea que han estado explorando los principales defensores de la GCL. Abhay Ashtekar es director del Instituto de Física Gravitacional y Geometría de la Universidad Estatal de Pensilvania y fundador de la GCL. Ashtekar y sus colaboradores explican que, si tienen razón, el otro universo se contrajo hasta que, por efectos cuánticos, la gravedad se volvió una fuerza de repulsión en vez de una fuerza de atracción y puso al universo en expansión. "Hemos mostrado que, en lugar de la Gran Explosión clásica, lo que ocurrió fue un rebote cuántico", dice Ashtekar. Los investigadores hicieron simulaciones por computadora variando distintas condiciones y se convencieron de que la GCL predice consistentemente el rebote cuántico y la existencia de un universo previo (falta que la GCL sea verdad). La idea no es nueva, pero nunca se había apuntalado tan sólidamente con vigas matemáticas. Ashtekar advierte que él y sus colaboradores usaron simplificaciones en sus cálculos, por lo que los resultados podrían no aplicarse al universo real. Habrá que ser prudentes, como siempre en ciencia, y no clamar a los cuatro vientos que el universo es un calcetín.

Entre tanto, en el mundo de la GCL sigue la actividad. ¿Qué se puede saber del universo anterior? Al darse la vuelta el calcetín universal las condiciones son tremendas: grandísimas densidades, altísimas temperaturas... ¿Qué queda del pasado después del rebotón? Detrás podría haber un universo irreconocible, donde el tiempo y el espacio no se parecen nada a los que conocemos, o bien un cosmos tan parecido al nuestro como dos calles de la misma colonia. Sea como sea, no podríamos saberlo, porque según los cálculos de Martin Bojowald, también de la Universidad Estatal de Pensilvania, la información se pierde durante la terrible transición, lo que Bojowald ha calificado de "amnesia cósmica".

Entran en escena Parmpreet Singh, colaborador de Ashtekar e investigador del Instituto Perimeter de Física Teórica, en Ontario, Canadá, y Alejandro Corichi, investigador del Instituto de Matemáticas, Unidad Morelia, de la Universidad Nacional Autónoma de México. En un artículo publicado en la revista Physical Review Letters el 25 de abril de 2008, Corichi y Singh aplican una modificación de la GCL para demostrar que las propiedades del universo anterior se conservan durante el rebote. No hay amnesia cósmica, sino memoria cósmica. Los universos mediados por el rebote cuántico se parecen como dos imágenes mediadas por un espejo, por lo menos en cuanto a estructura y funcionamiento (al parecer, no hay que pensar que del otro lado del espejo tenemos gemelos que viven nuestra vida igual que nosotros, lo que es una lástima).

Corichi y Singh no han demostrado que existió ese universo previo; únicamente han mostrado que, si la GCL es correcta, entonces un universo que cumpla con ciertas condiciones tendría gemelo del otro lado del Big Bang. La GCL es uno de varios intentos contendientes de volver cuántica la gravedad. Ni esta teoría, ni la de supercuerdas, su principal competidora, gozan aún del consenso de la comunidad científica. He aquí la ciencia en plena acción, ideas en flujo, no erigidas en dogma en un libro de texto aburrido. Los adeptos de la GCL tienen la difícil tarea de convencer a sus colegas. Para eso, además de afinar la teoría hasta que explique lo que ya sabemos acerca de la gravedad y la estructura del universo, tendrán que usarla para hacer predicciones que se puedan probar. Y si no pueden, los años dedicados a la teoría, ¿fueron tiempo perdido para sus creadores? De ninguna manera, el placer de la ciencia está en en trayecto, no en el destino.

10 comentarios:

Polin dijo...

Hola, hoy te escuche con Pedro Ferris cuando iba manejando a la escuela, me parecio muy interesante esta teoria.

Leere Planilandia =)jaja

Felicidades por tu seccion no me la pierdo.

Saludos, Polo

Sergio de Régules dijo...

Gracias, Polo. Esta vez me salió un poco enredado, ¿no? Por suerte, el comentario de Pedro me dio pie para hablar de Planilandia, tema más ligero (bueno, ligeramente...). Si hablas inglés, mejor lee el original, que se titula, naturalmente, "Flatland", de Edwin Abbott

Anónimo dijo...

hola sergio, gracias por seguir haciendo tan bien tu trabajo, soy benjamin el del libro del Sol muerto de risa en universum.

Anónimo dijo...

hola sergio, gracias por seguir haciendo tan bien tu trabajo, soy benjamin el del libro del Sol muerto de risa en universum.

Anónimo dijo...

Sergio, ahora si que no logro entender tanta ciencia. Te felicito por tus ganas y forma de explicar lo casi inexplicable.

Saludos

J. Felipe

Anónimo dijo...

¿Y la platica de hoy?.. Publicala por fa. Quiero pagar mis 10 dolares. Jeje.

Anónimo dijo...

DON SERGIO DE REGULES:

Ahora creo sí le entendí.
ATTE
EL TEACHER

Anónimo dijo...

Yo propongo hacer el club de fans de Sergio de Régules. ¿Por cierto, existe la señora de Régules?..

Anónimo dijo...

¡Hola Sergio!

Escucho tu participación cada viernes desde el taller donde trabajo. Te felicito por la tan puntual y grata colaboración en la divulgación científica, tarea nada fácil; lo digo porque me he rodeado de físicos y a veces siento que hablan en un extraño lenguaje, jejeje... gracias por hacernos más entendibles estos temas :)

Con respecto a la participación del viernes pasado, me hiciste recordar un episodio de Los Simpsons donde Homero tras reparar un tostador regresa al pasado y hace muchas modificaciones al presente. Creo que el asunto de volver al pasado así como lo que pasa con el minino de Schrödinger se presta para una sabrosa discusión filosófica-científica, como tú mismo lo apuntaste con Pedro.

En fin, que andes bien y espero seguir escuchándote y leyéndote por acá.

Saludos desde Victoria de mis calores, Tamaulipas :)

Cinthya

Sergio de Régules dijo...

Hola chicos,

Gracias a todos. No puse la plática de los diez dólares por falta de tiempo, pero trataré de ponerle remedio esta semana.
Lo del club de fans es buena idea, sobre todo si a cada fan le piden 10 dólares depositados en mi cuenta.
Sí existe la señora de Régules (que, estrictamente, es la señora de de Régules, ¡qué horror! Por suerte ya no está de moda usar el "nombre de casada"). También existe una de Regulitos de 9 años.
Gracias por los comentarios.