La historia del tiempo-cap8

El Origen y El Destino del Universo

La teoría de la relatividad general de Einstein, por sí sola, predijo que el espacio tiempo comenzó en la singularidad del big bang y que iría hacia un final, bien en la singularidad del big crunch [“gran crujido”, “implosión”] (si el universo entero se colapsase de nuevo) o bien en una singularidad dentro de un agujero negro (si una región local, como unaestrella, fuese a colapsarse). Cualquier materia que cayese en el agujero sería destruida en la singularidad, y solamente el efecto gravitatorio de su masa continuaría sintiéndose afuera. Por otra parte, teniendo en cuenta los efectos cuánticos parece que la masa o energía de la materia tendría que ser devuelta finalmente al resto del universo, y que el agujero negro, junto con cualquiersingularidad dentro de él, se evaporaría y por último desaparecería. ¿Podría la mecánica cuántica tener un efecto igualmente espectacular sobre las singularidades del big bang y del big crunch? ¿Qué ocurre realmente durante las etapas muy tempranas o muy tardías del universo, cuando los campos gravitatorios son tan fuertes que los efectos cuánticos no pueden ser ignorados? ¿Tiene de hecho el universo unprincipio y un final? Y si es así, ¿cómo son? Durante la década de los setenta me dediqué principalmente a estudiar los agujeros negros, pero en 1981 mi interés por cuestiones acerca del origen y el destino del universo se despertó de nuevo cuando asistí a una conferencia sobre cosmología, organizada por los jesuitas en el Vaticano. La Iglesia católica había cometido un grave error con Galileo,cuando trató de sentar cátedra en una cuestión de ciencia, al declarar que el Sol se movía alrededor de la Tierra. Ahora, siglos después, había decidido invitar a un grupo de expertos para que la asesorasen sobre cosmología.
Al final de la conferencia, a los participantes se nos concedió una audiencia con el Papa. Nos dijo que estaba bien estudiar la evolución del universo después del big bang, peroque no debíamos indagar en el big bang mismo, porque se trataba del momento de la Creación y por lo tanto de la obra de Dios. Me alegré entonces que no conociese el tema de la charla que yo acababa de dar en la conferencia: la posibilidad que el espacio-tiempo fuese finito pero no tuviese ninguna frontera, lo que significaría que no hubo ningún principio, ningún momento de Creación. ¡Yo no teníaningún deseo de compartir el destino de Galileo, con quien me siento fuertemente identificado en parte por la coincidencia de haber nacido exactamente 300 años después de su muerte!
Para explicar las ideas que yo y otras personas hemos tenido acerca de cómo la mecánica cuántica puede afectar al origen y al destino del universo, es necesario entender primero la historia generalmente aceptada deluniverso, de acuerdo con lo se conoce como «modelo del big bang caliente». Este modelo supone que el universo se describe mediante un modelo de Friedmann, justo desde el mismo big bang. En tales modelos se demuestra que, conforme el universo se expande, toda materia o radiación existente en él se enfría. (Cuando el universo duplica su tamaño, su temperatura se reduce a la mitad). Puesto que latemperatura es simplemente una medida de la energía, o de la velocidad promedio de las partículas, ese enfriamiento del universo tendría un efecto de la mayor importancia sobre la materia existente dentro de él. A temperaturas muy altas, las partículas se estarían moviendo tan deprisa que podrían vencer cualquier atracción entre ellas debida a fuerzas nucleares o electromagnéticas, pero a medida quese produjese el enfriamiento se esperaría que las partículas se atrajesen unas a otras hasta comenzar a agruparse juntas. Además, incluso los tipos de partículas que existiesen en el universo dependerían de la temperatura. A temperaturas suficientemente altas, las partículas tendrían tanta energía que cada vez que colisionasen se producirían muchos pares partícula/antipartícula diferentes, y...