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.