El almuerzo gratis que creó nuestro universo

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Dos veces durante la semana pasada me he enfrentado en debates con la pregunta que Tomás de Aquino y otros han usado en un contexto teológico: “¿Por qué hay algo en lugar de nada?”

No quiero entrar en si esto justifica la existencia de Dios, en lugar de esto, me gustaría apuntar que la física ha contestado a esta pregunta en su mayor parte, al menos se ha cambiado el marco a “cómo” en lugar de “por qué”.

Un espacio tridimensional puede ser geométricamente abierto, cerrado, o “plano”, y mi carrera científica se inició en gran parte mediante una búsqueda para demostrar si el universo en el que habitamos es el último de estos tres. En ese momento, eso significaba calcular cuánta matería oscura hay, debido a que la Teoría de la Relatividad General de Einstein nos dice que la geometría del universo depende de la masa y energía que contenga. Pensamos que muy poca materia oscura produciría un universo abierto, el cual se expandiría para siempre. Demasiado poco daría un universo cerrado, destinado a colapsar. Un universo plano estaría justo entre ambos: si expansión se frenaría hasta detenerse. Los astrónomos aún tenían que demostrar que existía suficiente materia oscura para detener la expansión del universo para siempre, pero los teóricos confiamos en que nuestro universo era plano.

Algo clave para esto era la idea de inflación, introducida por el físico Alan Guth para explicar varios misterios cosmológicos, incluyendo que el universo pareciera casi plano tras 14 mil millones de años de expansión. Un universo plano es como la cima de una colina. Si estás un poco alejado del mismo – un poco abierto o cerrado – la expansión del universo pronto te lleva lejos de este valor, al igual que una pelota a una corta distancia de la cima de una colina rodará hacia abajo. La inflación, por otra parte, conduce al universo hacia la planicie – al igual que un globo inflado reduce la curvatura de su superficie.

Pero como Guth enfatizó, existe otra razón para favorecer un universo plano: es básicamente maravilloso. En un universo plano, la energía gravitatoria total es exactamente cero.

Un universo de energía cero puede sonar extraño, pero se relaciona con una idea que se enseña en la física de instituto. Una pelota arrojada al aire tiene dos formas de energía: cinética y potencial. Si el sentido de la energía cinética se toma como positivo, la energía potencial, debido al tirón gravitatorio de la Tierra, es negativo. Si la porción positiva de la energía supera a la negativa, la pelota escapará de la Tierra. Si la energía negativa es mayor, volverá. Si la energía total es exactamente cero la pelota apenas escapará – frenando hasta detenerse cuando esté infinitamente lejos.

En términos de la relatividad general, la curvatura de nuestro universo en expansión se relaciona con la energía total gravitatoria de los objetos que es transportada junto con su expansión. En un universo plano, la energía total es cero. Por lo que un universo plano podría surgir de la nada. Se puede traspasar la energía positiva de las partículas a cambio de la energía negativa de la gravedad y moverse de una situación en la que no hay partículas a una en las que hay muchas. Tal y como lo expresó Guth: “¡Es como un almuerzo gratis!”

En los últimos años los astrónomos han descubierto que parece que vivimos en un universo plano, aunque estábamos equivocados sobre cómo sucedió esto. La energía oscura, no la materia oscura, parece ser la predominante, y resulta que la extraña naturaleza de la misma significa que la geometría del universo no determina por más tiempo su futuro.

El punto clave, no obstante, es que con una energía total cero, el misterio de Aquino puede resolverse. Y una vez que se echan a la mezcla las fluctuaciones de energía de la mecánica cuántica, la idea de algo surgiendo de la nada no sólo puede hacerse posible, sino necesario.

Los puristas argumentará que esto propone la cuestión de cómo surgieron las leyes físicas que hacen esto posible. Sin embargo, la ciencia ha alterado una vez más el campo de juego de tales especulaciones metafísicas de una forma hermosa y drástica.


Autor: Lawrence Krauss
Fecha Original: 25 de noviembre de 2008
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