Los nacimientos del mundo

Pierre Le Vigan

Dentro del campo teórico de la astrofísica actual, la hipótesis del big-bang reposa principalmente sobre tres observaciones. Una: la huida de las galaxias se produce a una velocidad proporcional a su alejamiento, con un grado de crecimiento de las distancias en función del tiempo (constante de Hubble). Dos: en la luz emitida por los astros "en fuga" se observa un desplazamiento hacia el rojo (efecto Doppler). Tres: existe una radiación difusa de ondas radio que sería el "eco" del big bang, radiación fósil que pusieron de manifiesto Penzias y Wilson en 1965, y que ya había sido imaginada desde 1948 por Georges Gamow. Estas observaciones constituirían otros tantos indicios de que el universo conoció un "tiempo cero" que inauguró su expansión.

En el punto de partida de la teoría del big bang se sitúa la Teoría de la Relatividad de Einstein. Esta teoría ha conocido dos formas. La "teoría de la relatividad restringida" (1905) describe el movimiento de los objetos y demuestra que un desplazamiento en el tiempo es simultáneamente un desplazamiento en el espacio. El tiempo es correlativo al espacio. El paso del tiempo se hace desde el pasado hacia el futuro, pero a velocidades variables. La segunda forma, cuando Einstein completa su reflexión, es la "teoría de la relatividad general" (1915). Esta teoría describe el movimiento de los objetos en un espacio-tiempo; el espacio-tiempo puede ser definido como el conjunto de los acontecimientos caracterizados por sus posiciones en el espacio (tres parámetros: altura, anchura, profundidad) y por su posición en el tiempo (un parámetro). Este espacio-tiempo conoce distorsiones, irregularidades, y puede permitir el desplazamiento en lo que se llama "pasado".

El papel de la gravedad en este esquema es decisivo, porque cumple la función de elemento de distorsión del espacio-tiempo. Cuando la distorsión es positiva, convexa, la gravedad es atractiva. En el sistema teórico de Einstein, la contrapartida de esta gravedad atractiva es una constante cosmológica que hace que el estado del Universo sea estacionario.

La aportación de Edwin Hubble, según el cual las galaxias se alejan unas de otras, ha llevado a discutir esta idea de una "constante cosmológica". Así, el punto esencial de la teoría de la relatividad general que se mantiene es, según la expresión de Stephen W. Hawking, que "la materia hace que el espacio-tiempo se curve sobre sí mismo" (en el caso de la gravitación positiva). En consecuencia, cuanto más intenso es un campo gravitacional, más fuerte es la curvatura del espacio-tiempo. Evidentemente, la pregunta entonces es la siguiente: Hasta dónde? Una de las respuestas posibles es que más allá de una cierta densidad aparece el llamado "agujero negro", una especie de estadio supremo de la incomprensibilidad. Esta respuesta es tanto más interesante desde el momento en que el agujero negro presenta una singularidad común con el big bang: un estado de densidad infinita.

Según este esquema, en el nacimiento del mundo, hace diez o quince mil millones de años, las partículas elementales habrían sido los quarks, los leptones y los bosones. Los quarks habrían dado nacimiento enseguida a los protones y a los neutrones. La recombinación de los electrones, variantes del leptón, habrían dado lugar a medida que bajaba la temperatura a la formación de átomos. Sólo a partir de ese momento le habría sido posible a la luz filtrarse a través del universo. Ahora bien, el agujero negro se caracteriza por imposibilitar la filtración de la luz. Esta situación es común en las condiciones iniciales del big bang. Así, aunque todavía estamos lejos de haber definido qué es un agujero negro, no es posible negar su función estimulante. Como escribe Jean Audouze, el agujero negro un concepto joven: 1967 funciona como "una especie de telescopio teórico de aumento variable", desde lo infinitamente pequeño hasta lo infinitamente grande.

En estas condiciones, la cuestión de la naturaleza de la luz es capital. Parece que la luz como las otras ondas electromagnéticas sólo se difunde a partir de una cierta cantidad, por paquetes o valga la imagen por granos. Esas aglomeraciones de partículas son los "quantas" (de quantum, cantidad). El estudio de las formas de desplazamiento de esos paquetes es lo que se llama mecánica cuántica.

Una de sus principales enseñanzas es la siguiente: una cantidad de luz, proyectada sobre una partícula para determinar su posición, modifica la velocidad de ésta y, en consecuencia, hace indeterminable precisamente su posición. Es el Principio de Incertidumbre de Heisenberg (1927). Hawking lo resume así: "No es posible medir precisamente y al mismo tiempo la posición y la velocidad de una partícula" (1). Este principio está tanto más verificado cuanto más fuerte es la curvatura del espacio-tiempo. Ahí la incertidumbre es mayor. Ahora bien, el espacio-tiempo sólo es muy curvo, a pequeña escala, en el caso de un estado extremadamente elevado de densidad. Por tanto, el principio de incertidumbre es esencial cuando nos encontramos con un agujero negro. Lo que falta es definirlo.

Jean-Pierre Luminet da la definición siguiente: "Una región del espacio-tiempo en cuyo interior el campo gravitacional es tan intenso que impide que escapen toda materia y toda radiación". El agujero negro sería una prisión de partículas, una "prisión cósmica", "de donde no se escapa", un lugar del fin del tiempo (2). Tal es al menos la concepción primaria del agujero negro. Pero a partir de 1973, Roger Penrose y Stephen W. Hawking demuestran que las partículas y la radiación pueden escaparse de un agujero negro, especialmente si es pequeño. Cómo? Viajando más rápido que la velocidad de la luz. El descubrimiento es capital. De la idea de que las partículas pueden escapar de un agujero negro, Hawking extrae la hipótesis siguiente: el agujero negro no sería el "lugar" del fin del tiempo, ni siquiera el del "fin de un tiempo". A partir de un agujero negro es decir, de un hundimiento gravitacional algo puede renacer. Y si no hay lugar (espacio) del fin del tiempo, sería legítimo concluir que el tiempo no tiene final alguno. Y sin fin, no hay comienzo. "Quizá la mecánica cuántica significaría (...) que se puede evitar que las historias tengan un comienzo en el tiempo, un punto de creación, en el big bang" (3). En suma, un agujero negro sería principalmente una fuerte singularidad del espacio-tiempo, y no su negación. En el interior de esta frontera, los agujeros negros se abrirían sobre una multitud de posibles historias del universo. Ése es el punto de vista que desarrolla Feynman: el universo no puede ser más que la suma de todas sus posibles historias, es decir la suma de todos los espacios-tiempos curvos.

Los agujeros negros, lejos de ser cámaras mortuorias, serían, por el contrario, maternidades. En esos lugares de intensa gravedad, la luz sólo escapa muy lentamente y mediante un proceso llamado "evaporación". Ésta produce el efecto de aumentar la temperatura y disminuir la masa del agujero negro. Cuanto más pequeño es el agujero negro, más partículas pueden huir en gran cantidad. A partir de un estadio de disminución crítica de la masa (la medida de un grano de arena o masa de Planck), la evaporación se transforma en explosión de una luminosidad extrema y de una duración de 10 ⁴³ segundos (tiempo de Planck). Un big bang. Ese sería el momento del nacimiento de los universos bebés: las partículas contenidas en agujeros negros, tras la desaparición de éstos, partirían en "pequeños universos autónomos" (Hawking). A menos que los agujeros negros comuniquen con "agujeros blancos", objetos de los que (casi) todo podría salir, pero dónde (casi) nada podría entrar, "una especie de salto gravitacional fuera de una región oculta bajo un horizonte" (Luminet). La inversa de los agujeros negros (4).

Ambos, estado de nacimiento del universo (big bang) y agujero negro, constituyen una singularidad marcada por la inaplicabilidad de la gravitación, por el hecho de la aparición de efectos cuánticos en un grado que la teoría general de la relatividad ya no puede desdeñar. En otros términos, el modelo clásico de la gravitación no puede aplicarse a partir de ciertas escalas. De ahí que quepa discutir el esquema de la absoluta singularidad del estado de nacimiento del universo, es decir, la concepción clásica del big bang. El físico Gilles Cohen-Tannoudji escribe a ese respecto: "El modelo del big bang sólo puede aplicarse después del big bang". Lo cual no es un inconveniente pequeño. De ahí data la aparición de una nueva problemática: si el universo es fruto de múltiples nacimientos, dónde se sitúan esos nacimientos, en el pasado o en ese momento mismo?

La singularidad del big-bang como momento único ha sido contestada, entre otros, por Ilya Prigogine e Isabelle Stengers. Para ellos, el big bang no sería un momento singular, sino una "inestabilidad cuántica del espacio-tiempo". El universo no habría conocido nacimiento y, por tanto, no tendría edad. El hombre no ocuparía en el universo ninguna posición de observador privilegiado, porque el hombre no ha existido siempre y, por el contrario, sí ha tenido una fecha de nacimiento. Así queda puesto en entredicho un principio básico de la cosmología, el principio antrópico, que hace del hombre la única forma de vida inteligente y el producto del estadio más avanzado de la evolución del universo.

Franck Dyson, del Instituto de Princeton, da la siguiente formulación del principio antrópico: "La notable armonía que existe entre la estructura del universo y las necesidades de la vida y de la inteligencia es una manifestación de la importancia del espíritu en el orden de los días" (5). Más precisamente, podemos decir que existen dos versiones del principio antrópico. "El principio antrópico débil, indica Stephen Hawking, plantea que en un universo que es grande e infinito (...), las condiciones necesarias para el desarrollo de la vida inteligente sólo se encuentran en ciertas regiones limitadas en el espacio y en el tiempo" (6). En cuanto al principio antrópico fuerte, consiste en decir: "Sólo en universos como el nuestro han podido desarrollarse seres inteligentes y formular la pregunta: Por qué el universo es tal y como lo vemos? . La respuesta es simple: si hubiera sido diferente, no estaríamos aquí". Hawking resume: "El principio antrópico fuerte plantearía que el conjunto de esta gran construcción (el universo) sólo existe para nosotros".

Así, el principio antrópico constituye una bifurcación de la modernidad científica respecto al espíritu copernicano. Éste había "expulsado al hombre de su posición auto-afirmada en el centro de la Naturaleza" (7). El hombre, según Copérnico, no gozaba de una situación de observador privilegiado. El principio antrópico, por el contrario, reafirma contra Copérnico una posición central del hombre.

A la idea de la centralidad del hombre, los partidarios del principio antrópico añaden la intencionalidad en el mundo. El estado de fragilidad del universo, de extrema incertidumbre entre la apertura y el cierre, llevaría a la conclusión de que el hombre está predestinado. Un azar tan curioso la existencia de un mundo sin embargo improbable no podría dejar de presentar alguna intención exterior al hombre. Esta concepción antropocéntrica de la creación se sitúa directamente en la línea de Leibniz: "Dios hace el mundo en tanto que lo calcula". Y por eso el físico Michel Paty ha podido caracterizar el postulado antrópico como "un avatar del principio leibniziano de razón suficiente" destinado, según Florence Viot, a "hacer aparecer como necesarias ciertas coincidencias que hasta entonces sólo eran contingentes" (8). El postulado antrópico aparece, así, en los antípodas de todo principio de co-pertenencia entre el hombre y el mundo.

La singularidad del big bang es discutida también por el físico ruso Andrei Linde. Según éste, el universo conoce periódicamente fases de expansión exponencial durante las cuales nacen "mini-universos" que se reproducen hasta el infinito. Es la teoría del "big bang caótico", que explicaría la "planitud" del universo, es decir, su ausencia de curvatura aparente. Sería una solución interesante a un difícil enigma. La "planitud" del universo, en efecto, implica la formulación de una hipótesis como la de que la velocidad de expansión de las galaxias sería muy semejante a su velocidad de fuga. En el pasado, esas velocidades habrían sido aún más semejantes que hoy (9). Lo cual quiere decir que la densidad del universo estaba extremadamente próxima a la densidad crítica (la densidad de materia del "tiempo de Planck") a partir de la cual el universo se retracta. Si el universo estaba demasiado en expansión, la materia era llevada a dispersarse sin condensarse; si estaba poco en expansión, se producía un hundimiento gravitacional antes incluso de la formación de los átomos. De donde se concluye que el universo es arriesgado e incluso improbable. Por naturaleza.

Queda por saber si la improbabilidad del mundo tal y como quedaría revelada por la "planitud" del universo no es un falso punto de partida. Christian Magnam demuestra que la idea de un universo "plano" consiste en abordar la cuestión del universo bajo el ángulo de medidas y no bajo el ángulo de principios físicos (10). Ahora bien, las medidas sólo tienen validez en el campo del universo visible. Por tanto, no rigen en lo que se puede suponer del universo "completo" sobre todo gracias a las hipótesis sobre la naturaleza del vacío como las de Michel Cassé.

En efecto, según las nuevas teorías astrofísicas, el universo estaría lleno de materia no nuclear que constituiría el "vacío". Esta materia parejas partícula anti-partícula sería virtual, en el sentido de que las parejas se aniquilarían desde su aparición. Salvo en un caso: cuando un campo gravitacional muy intenso, como el creado en el acceso de un agujero negro, provocara la absorción de las anti-partículas y, rechazando las partículas por el fenómeno llamado "evaporación", hiciera advenir a la realidad esos objetos hasta entonces virtuales.

Así, el "vacío" no significaría la muerte, no sería lo que había antes de la vida, ni tampoco después. El vacío sería, dice Michel Cassé, "padre de la luz y de la materia" (11). Contrariamente al vacío de la teoría clásica, que es ausencia total de materia, el vacío cuántico, lleno de partículas virtuales, sería el estado latente de la realidad, mientras que la materia sería su estado ordinario. El nacimiento es decir, el paso de lo latente a la efectividad sería el estado normal del universo (12).

Hawking evalua una hipótesis de este orden. En un primer tiempo desarrolla, con Jim Hartle, la idea de un tiempo "imaginario". Tal tiempo podría curvarse sobre sí mismo, a imagen de la superficie de la tierra cerrada sobre sí misma. Del mismo modo que ocurre con la superficie de la tierra, el tiempo imaginario sería cognoscible; y sería la clave del tiempo real. Según Hawking, esta idea de un tiempo imaginario replegado sobre sí mismo está destinada a ser tan común como lo es hoy la idea de que nuestro planeta es redondo.

Es interesante señalar que en la distinción entre tiempo real y tiempo imaginario se puede percibir una reactivación de la oposición entre el mundo de los fenómenos lo que se da a ver y el mundo del ser lo que perdura más allá o más acá de las apariencias . En esta perspectiva, el objeto no es un ser en sí y el mundo no es una colección de fenómenos. La oposición del mundo del ser y del mundo de los fenómenos implica una genealogía. Así, para Tomás de Aquino, el ser es la causa del mundo. En consecuencia, los fenómenos constituyen simples apariencias. La posición de los modernos es otra: las cosas, los fenómenos constituyen la textura misma del mundo, el cual no tiene necesidad de causa, de "acto puro" para existir. Es la posición dominante desde Galileo. Así, a los herederos del punto de vista tradicional, no-moderno, se les plantea la cuestión del grado posible de conocimiento del mundo en sí, en tanto que realidad distinta a la de los fenómenos; conocimiento inaccesible para Kant, velado para Bernard d Espagnat. Pero a los científicos más identificados con el punto de vista "moderno", se les plantea también la cuestión de cómo captar la textura del mundo, irreductible a lo que se deja ver. Ése es el sentido de la teoría del tiempo imaginario como clave del tiempo real para Hawking.

A este respecto, Bernard d Espagnat se singulariza adoptando una tercera posición: ni el ser como causa del mundo, ni el mundo sin ser, sino el ser y el mundo, esto es, lo pensado y lo extenso, engendrándose mutuamente. Esta posición va mucho más allá de la simple coexistencia que entrevió Spinoza. La reflexión de B. d Espagnat ha abierto un campo donde se han enfrascado diversos físicos, con frecuencia familiares a Stephane Lupasco (así Basarab Nicolescu) o marcados por el espíritu del Coloquio de Córdoba (Costa de Beauregard). En esta corriente se sitúa también Trinh Xuan Thuan, para quien el ser del mundo son las fuerzas que permiten efectuar la partición de los fenómenos (13).

El concepto de tiempo imaginario como tiempo real del espacio-tiempo lleva a Hawking a concebir "la hipótesis de un universo que no tiene bordes". No habría tiempo cero; el origen del universo no estaría antes del tiempo, sino en el tiempo. En la concepción de un espacio-tiempo esférico, la singularidad del big bang se convierte en algo bastante aleatorio. Si el big bang se caracteriza por un estado de densidad infinita, esto es, de curvatura infinita, cómo no objetar que el espacio-tiempo esférico está siempre caracterizado por una curvatura infinita? (14). Así, el big bang ya no puede ser considerado como el "principio" del universo, del mismo modo que el polo norte no es el "principio" de la tierra ni el polo sur su "fin" (aunque ambos sean, sin embargo, lugares singulares). Hawking lo resume con la siguiente fórmula: "El universo es como es ahora porque es como era antes". En ese sentido, se impondría una revolución intelectual: expansión y contracción del universo ya no deben ser identificados con el nacimiento, por una parte, y con el camino hacia la muerte, por otra. El universo, ciertamente, no sería inmóvil; pero sí sería eterno.

En consecuencia, la extrema sensibilidad que presenta este universo "sin bordes" hacia lo que le afecta en el origen sería un fenómeno siempre actual, porque el universo seguiría naciendo hoy. Lo que los científicos llaman la "dependencia sensitiva del sistema hacia las condiciones inciales" (15) tendría por consecuencia que no hay acontecimientos locales. Podríamos así aplicar a esta cosmología "holista" aquéllo que escribía Paul Claudel: "Incluso para el vuelo de una mariposa, todo el cielo entero es necesario". Todo repercute en todo.

En definitiva, la apuesta que planteaba Einstein sigue siendo actual: cómo pensar la realidad física, y no simplemente describirla, "independientemente del acto de medir" (16). Para responder a este objetivo indica G. Cohen-Tannoudji es necesario "no considerarnos nunca en situación privilegiada". En el caso contrario, podremos constatar la finitud de lo observable, pero no podremos concluir nada respecto a la infinitud de lo inobservable, porque nada puede asegurar que lo inobservado no oculte una finitud.

En suma, la tesis de los físicos "no-antrópicos" es la siguiente: el universo no seria un "gran relato". No sería un sistema de lectura, sino un sistema de escritura. "El mundo real prosigue Tannoudji no nos es accesible en su totalidad (lo que está más allá del horizonte no es visible); pero podemos pensar el mundo real como el lugar donde se dan cita todas las líneas de horizonte posibles" (17).

(1) Hawking, Stephen: Trous noirs et bébés univers, Odile Jacob, París, 1993, p. 63.

(2) La creación de un agujero negro estaría condicionada por el encerramiento de una masa en un cierto volumen crítico definido por el rayo de Schwarzschild. Cf. J.-P. Luminet: Les trous noirs, Belfond, París, 1992, pp. 161-167.

(3) Hawking, S.: op. cit., p. 77.

(4) En el caso de los agujeros negros primordiales sería más razonable suponerlos unidos a agujeros blancos simétricos. En efecto, se supone que "algunos agujeros negros no han nacido por hundimiento gravitacional, sino que existen desde el principio del universo, estando de algún modo inscritos en las condiciones inciales de éste" (Luminet, J.-P.: op. cit., p. 227).

(5) Cit. en Schatzman, Evry: L expansion de l univers, Hachette, París, 1989, p. 97. Este punto de vista es característico de la escuela de la "gnosis de Princeton", popularizada, entre otros, por Raymond Ruyer.

(6) Hawking, S.: Une breve histoire du temps, J ai lu, París, 1992, p. 153.

(7) Barrow, John D. y TIPPLER, Franck J., cit. por Cohen-Tannoudji, G.: "Vous avez dit principe anthropique?", en revista La Pensée, n 292, 1993. Cf. también las juiciosas apreciaciones de Christian Magnam: "Notre univers est-il exceptionnellement plat ?", en La Pensée, 291, 1993, p. 39.

(8) "Le principe anthropique, symptome de crise epistemologique", en La Pensée, op. cit.

(9) Cf. Reeves, Hubert: L heure de s enivrer. L univers a t-il un sens?, Seuil, París, 1992. V. también, del mismo autor: Patience dans l azur, Points-Seuil, París, 1988 y Poussieres d etoiles, Points-Seuil, París, 1994.

(10) Magnam, Ch.: "Notre univers...", art. cit., pp. 41-42.

(11) Cf. Cassé, Michel: Du vide et de la création, Odile Jacob, París, 1993; Nostalgie de la lumière, Belfond, París, 1987.

(12) Así, nuestro universo estaría en constante estado de big bang, lo cual puede también formularse del siguiente modo: nuestro universo es un agujero negro. Tal perspectiva es, en el fondo, gozosa: "Si habitamos en un relámpago, ahí está el corazón de la eternidad" (René Char, El poema pulverizado). El perpetuo paso de lo latente a lo efectivo lleva a evocar la frase Heidegger: "Por encima de la efectividad, flota la posibilidad".

(13) Xuan Thuan, Trinh: La mélodie secrète, Folio-Gallimard, París, 1991.

(14) Densidad infinita? La cuestión ha sido discutida por los rusos Lifchitz y Jalatnikov, que no creen que el universo, en su estado inicial, haya conocido realmente un estado de densidad infinita por ser más "caliente". En todo caso, esa noción de densidad infinita no tiene un sentido unívoco.

(15) Los periodistas expresan ésto como "efecto mariposa". Dominique Leglu lo resume así: "Que una mariposa bata las alas en Pekín y una tempestad se levante sobre Nueva York algunos días más tarde" (Liberation, 7 de julio de 1993, p. 33). V. también Leglu, D.: Supernova, Plon, París, 1989. Su inversa, por otra parte, es igualmente exacta: " Cuántos potenciales huracanes terminan en batir de alas de mariposa ?" (Jean Baudrillard).

(16) Cf. Paty, Michel: "Sur les variables cachées de la mécanique quantique", en La Pensée, n 292, 1993.

(17) "Vous avez dit principe anthropique?", art. cit. Cf. también Spiro, Michel y Cohen-Tannoudji, G.: La matière-espace-temps, Gallimard, París, 1990.

Publicado en Hespérides, 12, Invierno de 1997, pp. 1010-1019