¿Por qué existe "algo" en lugar de "nada"?

Con el advenimiento de la Inteligencia Artificial, se pusieron de moda hermosos videos donde distintas obras de arte y piezas de museo cobran vida cuando nadie las ve. Beben, se encuentran, hacen fiestas, dan rienda suelta a sus pasiones amorosas con otras obras de arte y, luego, vuelven a sus lugares y a sus posiciones estáticas antes de que el museo retome su rutina diaria; o apenas se acerca el cuidador. El mensaje podría ser "hay toda una vida inesperada cuando nadie la ve". Al mundo cuántico podría caberle la misma frase. La existencia de energía en el espacio vacío -el descubrimiento que sacudió la comprensión del universo cosmológico y parte de los cimientos de teoría de la inflación-, parece ilustrar este concepto.

La idea de "espacio vacío" es compleja y ahora comenzamos a entender que hay mucho más en el "vacío" de lo que nuestra mente es capaz de comprender. El espacio vacío rebosa de energía. Así, "vacío" y "nada" son palabras que, quizás, debamos redefinir ya que, en ese "espacio vacío" existe un caldo hirviente de "partículas virtuales" que aparecen -como producto de esa energía- y desaparecen en un lapso infinitesimal.

"En el núcleo de la mecánica cuántica funciona una norma que en ocasiones rige a los políticos o a los presidentes de corporaciones: «en tanto nadie mire, todo vale». Los sistemas continúan moviéndose, aunque sea solo momentáneamente, entre todos los estados posibles, incluidos estados que no se permitirían si el sistema estuviera siendo objeto de mediciones en ese momento. Las «fluctuaciones cuánticas» implican algo esencial sobre el mundo cuántico: la nada produce algo, aunque solo sea por un instante. Como un corredor de bolsa que quiera robar, si el estado al que fluctúa un sistema requiere escamotear cierta energía del espacio vacío, entonces el sistema tiene que devolver esa energía en un tiempo lo bastante breve como para que nadie que esté midiendo ese sistema pueda detectarlo"; explica Lawrence Krauss en "Un universo de la Nada. El origen sin Creador". Es complejo, pero vayamos por partes.

El espacio vacío no está vacío

El "Principio de Incertidumbre" enunciado por Heisenberg postula que la precisión en la medición de la localización y la velocidad de una partícula son inversamente proporcionales; si medimos la posición de una partícula con precisión, su velocidad permanecerá indeterminada, y viceversa. Este Principio vale también para la energía y el tiempo. Sí, por ejemplo, se midiera con mucha precisión la energía de una partícula, entonces el tiempo que llevó realizar la medición será en extremo largo. La implicación más importante es que no se puede conocer la energía exacta de una partícula en un momento dado.

Esto tiene consecuencias mayúsculas para algunos dogmas "sagrados" de la física clásica. La conservación de la energía es una de esas "vacas sagradas": la energía no desaparece ni surge de la nada. Sin embargo, el "Principio de Incertidumbre" permite violarla si el tiempo de medición es infinitesimal. Las partículas y sus antipartículas pueden surgir y volver a dejar de existir sin violar las leyes cuánticas. Algo puede surgir de la nada sólo durante un lapso inapreciable. A escala macroscópica la energía se conserva pero, a escala microscópica el mundo está inundado de una continua actividad de creación y aniquilación de "particulas virtuales". El espacio vacío no está vacío. La realidad última de las cosas propuesta por la física cuántica desafía todos los conceptos de sentido común e intuición. Partículas y antipartículas existen y dejan de existir como luciérnagas subatómicas, aniquilándose mutuamente y luego recreándose por el proceso inverso, a partir de la nada.

"Algo" de la "nada"

Cuando el astrónomo, físico y matemático francés Pierre-Simon Laplace regaló un ejemplar de su "Mécanique céleste" a Napoleón, éste le comentó: "Me han dicho que en este gran libro que habéis escrito sobre el sistema del mundo no se menciona a Dios, su creador". A lo que Laplace respondió: "No he necesitado de esa hipótesis". Hoy, la cosmología -como antes Laplace-, tampoco necesita a Dios para crear el Universo.

Hoy se puede suponer con bastante certeza que, en un primer momento, el universo temprano era una bola caliente y densa que se encontraba en equilibrio térmico; el «caldo primordial» estaba a igual temperatura en todas partes. En la primera milmillonésima de billonésima de billonésima de segundo después del Big Bang, el universo aumentó de tamaño en un billón de billones de veces.

Si ese «caldo primigenio» hubiera sido «perfectamente homogéneo», las partículas y anti-partículas contenidas en él se habrían destruido mutua y perfectamente unas con otras; y nada hubiera prosperado. Sin embargo, la naturaleza tenía un as bajo la manga; esa «fluctuaciones cósmicas» que mencionaba Krauss. Unas variaciones de temperatura tan infinitesimales dentro del caldo homogéneo -de tan sólo algo menos que una parte en 10.000- dan cuenta de las galaxias; del polvo estelar; los cúmulos y toda la maravilla que es el Universo.

Esas ínfimas e imperceptibles «fluctuaciones cósmicas» fue lo que evitó que las partículas y anti-partículas se aniquilaran entre sí y "que algo" surgiera de la "nada". De un "espacio vacío" lleno de energía.

"Se trata de algo tan extraordinario que quiero recalcarlo una vez más. Las «fluctuaciones cuánticas», que de otro modo habrían sido completamente invisibles, quedan congeladas por la inflación y emergen después como fluctuaciones de densidad que producen todo cuanto podemos ver. Si todos somos polvo de estrellas, también es cierto que todos nosotros, literalmente, salimos de una nada cuántica"; dice Krauss, con emoción.

Los límites del lenguaje

Para la física cuántica, la "nada" y el "vacío" rebosan de energía. Como muestra Michio Kaku en su libro "Supremacía Cuántica", todo el hidrógeno y el helio contenido en el universo conocido representa menos del 5% de la materia total; y los elementos pesados (como el Hierro y Carbono, la base de la vida en la Tierra), menos del 0,1%. Pero, existe algo llamado "materia oscura" (un conjunto de partículas elementales nuevas y desconocidas) que representan el 30% de la materia del universo; y la "energía oscura", esta energía contenida en el "vacío", representa el 70% de la energía del universo. Ni el "vacío" está vacío; ni la "nada" carece de energía. Carl Sagan dijo: "afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias". Y las pruebas comienzan a ser abrumadoras.

Lo sabemos por los datos que nos proporcionan los telescopios lanzados al espacio profundo; desde el Hubble (1990); el James Webb, lanzado en 2021; hasta ahora el SPHEREx, lanzado a principios de este año, diseñado para estudiar la expansión y la historia del Universo. Lo sabemos por la Radiación del Fondo Cósmico de Microondas (RFCM), el mapa más impresionante en la historia de la humanidad que muestra el residuo cósmico de microondas que dejó el Big Bang. Sobre ese mapa están impresas esas «fluctuaciones cósmicas» como si hubieran sido las huellas digitales del innecesario Dios de Laplace. Hoy podemos conocer la edad del universo hasta su cuarta cifra significativa -13,72 miles de millones de años-, y los efectos de la inflación se pueden encontrar en la distribución de la materia a gran escala en el universo actual.

¿Por qué hay algo en vez de nada? Wittgenstein escribió en el "Tractatus Logico-Philosophicus" que "lo místico no es cómo es el mundo, sino que el mundo sea", reconociendo que la pregunta de por qué hay algo en lugar de nada resulta, al menos, intrigante. Pero apenas unas líneas más abajo el filósofo concluye que "el enigma no existe". Para el Wittgenstein del Tractatus, esta cuestión no es más que un pseudoproblema: "hablar de por qué hay algo en lugar de nada no tiene sentido, es algo que excede los límites de nuestro lenguaje". Quizás nuestro lenguaje todavía no esté preparado para entender los mecanismos que se esconden en nuestro sub-universo cuántico; que no sólo surge de la nada, sino que, además, permite la posibilidad de "leyes universales" de la física distintas para cada uno de los infinitos sub-universos que podrían existir. La pregunta sigue creciendo; no acotándose.

El cosmos nos ignora

Imposible no sentir una pequeñez rayana en la nimiedad al mirar imágenes del Cosmos. Imposible no rendirse ante la magnificencia casi sobrenatural del universo. "El hombre mira al cosmos, pero este lo ignora. Paradoja de la existencia humana" dijo, con poesía, el doctor Ricardo Alonso en estas páginas. Sin consciencia de sí mismo, es natural que el universo nos ignore. Nosotros no podemos hacer lo mismo.

En lo personal, siempre me ha fascinado el mito de Sísifo. El conocimiento cosmológico se asemeja a empujar una roca colina arriba y ver cómo, una vez tras otra, vuelve a caer por la pendiente antes de llegar a la cima. Camus imaginó a Sísifo sonriendo. Quizás eso debamos hacer nosotros, también. En el viaje, en la interminable exploración intelectual -sea cual sea el resultado-; está contenida la propia recompensa. Intentar explicar al Cosmos es una forma de intentar explicarnos a nosotros.

Steven Weinberg, físico renombrado y premio Nobel, escribió: "El esfuerzo por comprender el universo es una de las pocas cosas que eleva la vida humana por sobre el nivel de la farsa y le imprime algo de la elevación de la tragedia". Desde la época de nuestros ancestros de las cavernas hasta hoy; todos hemos levantado nuestra mirada al cielo buscando una explicación. ¿Por qué existe el Universo? Quizás la pregunta sea ¿por qué no? ¿Por qué existe "algo" en lugar de "nada"? ¿Por qué no?