De entre las muchas teorías sobre la formación del Universo a partir de un punto de inicio creativo la del ‘Big Bounce’ (“Gran Rebote”) es quizás de las más peculiares: el actual Universo es un “rebrote” casual de un antiguo Universo en contracción. Como si fuera un chicle que se hincha y deshincha.
Intentar concebir el Universo como un proceso es algo que los científicos asumen como un reto, no sólo porque pueden contrastar hasta cierto punto sus teorías mediante el cálculo y las pruebas que encuentran, sino porque ser capaces de saber qué es el Universo y por qué existe en su estado actual es el mayor reto de la Humanidad. Es una visión cambiante, flexible, que se reconstruye sin cesar y nunca da nada por sentado. Eso implica que lo que hoy parece verosímil igual no lo es tanto y que limpiar la mesa de pensar y volver a empezar otra vez. Al otro lado están las religiones, que prefieren un relato estático, acartonado, sin pruebas ni evidencias más allá de la Fe que tengan en unos textos escritos hace miles de años por personas que concebían la Tierra como un ente plano alrededor del cual giraba todo. Basta revisar los textos de las grandes religiones para darse cuenta de hasta qué punto el desfase entre lo que sostienen las creencias y lo que podría ser y haber sido crece por momentos. Y el “Big Bounce” es quizás todavía más desafiante a la tradición, porque de ser cierto no haría falta un creador. Es decir, el Dios de las religiones.
Hasta ahora damos por válida la teoría del Big Bang: una concentración inimaginable de gases y partículas en un punto diminuto, por los motivos que sean, preparó las condiciones para una gran explosión de energía que, en su desarrollo, creó las condiciones para que se produjeran las reacciones físicas y químicas necesarias para crear la materia, empezando por el hidrógeno y luego todo lo demás. La existencia, la materia, sería lo que es gracias a esas condiciones y a esa explosión que creó todo lo que es, el Universo, y que sigue expandiéndose por alguna razón. Los motivos por los que una explosión, de dimensiones inabarcables para la mente humana y que empezó hace más de 13.500 millones de años, sigue en expansión creadora son todavía algo desconocido. Quizás sea la interrelación entre la materia oscura y la que no lo es, que se repelen y empujen esa expansión por reacción. O puede que simplemente sea “un rebrote”, como si el Universo fuera un chicle que se hincha y deshincha cíclicamente. Podríamos entonces estar viviendo en el primero de los Universos posibles, o en el número mil millones, ya que no sabríamos cuándo empezó el ciclo.
Esa visión “elástica” del Universo es la teoría del Big Bounce, que postula que en realidad el nuestro es uno más de la larga sucesión de ciclos de expansión creativa y contracción destructiva que se suceden más allá del tiempo y el espacio. Y no es una teoría necesariamente contraria al Big Bang, en realidad la completa y le da otro sentido. Lejos de la idea de que el Universo seguirá en expansión eterna o temporal hasta que se paralice y simplemente se estanque, existe esta que considera que todo tiene principio y final. El Big Bang se explica como una ruptura total de las leyes de la Física, ya que antes de la explosión creativa éstas no eran operativa porque, literalmente, no existían. Y esa ruptura no sienta muy bien en la concepción humana. Por eso apareció la teoría del Big Bounce: en realidad las leyes de la Física ya existían antes de la explosión inicial, lo que pasa es que el Universo (al margen de esas mismas leyes) sería un ciclo de expansión y contracción.
Hace poco, concretamente este pasado mes de agosto, apareció otro estudio que se suma a los muchos que debaten las múltiples vías por las que el Universo es como es. Se trata de una investigación de Steffen Gielen (Imperial College – Londres) y Neil Turok (Instituto Perimeter de Física Teórica – Canadá), publicada en Physical Review Letters y que aporta bases de interés al Big Bounce. A partir de observaciones cosmológicas interpretaron que el Universo, en su fase temprana, bien pudo existir y crecer a partir de unas escalas similares, es decir, que las leyes físicas aplicadas en el Universo a gran escala bien pudieron trabajar también a la escala de lo muy pequeño (mundo subatómico). Este paralelismo es conocido como “simetría conforme”, y es totalmente diferente a lo que ocurre hoy, donde las leyes aplicables a lo muy grande (galaxias, nubes de gas, estrellas, planetas, el espacio-tiempo, etc) no lo son en lo muy pequeño (el mundo del átomo y subatómico, que funciona a partir de la Mecánica Cuántica). Es decir, no hay simetría. Entonces, ¿qué ocurrió para que se rompiera?
Esquema de la Teoría del Big Bounce
Y sobre todo, ¿por qué? La pregunta no es una tontería: en sus inicios, durante las primeras décimas de segundo decisivas, el Universo era muy pequeño, por lo que es lógico pensar que su comportamiento debería explicarse mediante la Mecánica Cuántica, esto es, todas las leyes del Universo eran esas, pero durante la expansión siguiente algo cambió y aparecieron leyes nuevas, las de la Física a gran escala. En la investigación, Gielen y Turok sugieren que el Universo pasaría de un estado de expansión a otro de contracción y nueva expansión a partir de un punto crítico, pero sin colapsar por completo. Es decir, que las leyes de la Mecánica Cuántica estarían presentes en todo momento para evitar que el Universo colapsara sin remedio. Según Gielen, el papel de las leyes de lo muy pequeño, esa mecánica, “nos salva cuando las cosas se descomponen. Evita que los electrones caigan y se destruyan en los átomos y, tal vez pudo salvar al universo de violentos inicios y finales como el Big Bang y Big Crunch (fase de contracción y colapso)”. Es decir, habría algo parecido a un “puente” entre ambos universos que conservaría un núcleo de leyes que serían inmutables en apariencia.
Es decir, que en realidad la Física de las grandes cosas (más allá del átomo) sería una realidad temporal entre dos fases donde la Mecánica Cuántica rige el destino del Universo, que pasaría de muy grande a muy pequeño cíclicamente. Para poder demostrarlo ambos construyeron un modelo matemática de evolución del Universo. Lo hicieron más cercano al comportamiento posible del mismo durante sus primeras etapas, cuando estaba lleno de radiación y sin casi materia. Su modelo permite establecer de manera fiable ese comportamiento por el cual la Mecánica Cuántica permitiría pasar de esa fase contraída a otra, y regresar al punto inicial. De todas formas, como indicábamos al principio, ésta es la última aportación a un marco siempre cambiante, por lo que hasta ahora sólo podemos establecer tres cosas: que lo muy grande tiene unas leyes, lo muy pequeño otras, y que hubo un momento inicial de expansión. Lo que ocurriera antes y después es el desafío, sea el Universo algo con principio y final (porque colapse o simplemente se expanda hasta congelarse y paralizarse, la Teoría del Big Freeze) o directamente una realidad elástica.
Big Bang y Big Crunch: el Universo reversible
La idea de un acto creador supremo o Big Bang le viene muy bien a los patrones de pensamiento de los humanos. Hasta el teólogo o religioso más ferviente puede sentirse a gusto con esa idea de una Creación explosiva que necesitó apenas un par de segundos para sentar las bases de todo lo que es. Pero quizás no sea tan sencillo. Hace algún tiempo la serie de animación ‘Futurama’, creada por Matt Groening, hizo un capítulo en el que los personajes viajaban en el tiempo de forma indefinida hasta el Big Crunch, que luego daba a un Big Bang a continuación. Es, hasta ahora, la explicación metafórica más perfecta de lo que es el Gran Rebote, una secuencia aparentemente infinita de creaciones y contracciones que darían quizás diferentes realidades físicas en cada ciclo, o bien la misma repitiéndose una y otra vez. Por decirlo de una manera contundente: el espacio-tiempo como lo entendemos y percibimos sería sólo un efecto de una fase entre dos puntos de compresión y expansión.
El problema viene cuando consideramos las leyes de la Física en el momento de la contracción, cuando todo cambia y ni siquiera la luz se comporta como debe. Sobre todo, en teoría, durante ese punto de inflexión entre contracción y expansión, que dura una millonésima de segundo (o menos): es como si todo lo que es dejara de comportarse como lo que debe ser. De ser así, el Universo concebible por el ser humano sería una realidad mutable y temporal entre un Big Bang y un Big Crunch, seríamos, por así decirlo, un espejismo elástico. El Universo clásico en el que vivimos sería pues una fase temporal más.
Mecánica Cuántica, el mundo de lo muy pequeño
Ya hemos visto que el Universo parece tener dos escalas: lo muy grande (que nos incluiría a nosotros) y lo muy pequeño. Y cada una funciona según unas leyes diferentes, si bien combinadas. Ambos niveles están interconectados pero hace falta una Teoría del Todo o Teoría Unificada que nadie, ni siquiera Einstein, fue capaz de formular. El problema de esa diferencia de escala es que las partículas más pequeñas que un átomo (es decir, protones, neutrones, electrones y demás) se comportan de una manera muy diferente, explicada a través de la Mecánica Cuántica, que produce diferentes reglas físicas en lo muy pequeño respecto a lo muy grande.
Para empezar esta mecánica explica por qué existen los átomos como unidad básica de la conformación de la materia (aunque hay más niveles inferiores), ya que por el comportamiento de sus partes no deberían existir: los electrones, que giran alrededor del núcleo de protones y neutrones, perderían energía y terminarían por colapsar en el centro, lo que conllevaría la destrucción del átomo. Pero esto no sucede, por lo que existen unas leyes que permanencia que explica la Mecánica Cuántica. Siguiendo este punto, quizás sus leyes sean las que explican, proyectándose a gran escala, por qué el Universo no colapsa ni se autodestruiría en caso de Big Crunch. La Mecánica Cuántica se sustenta en la dualidad onda/partícula de todo tipo de materia, y describe todo por la multiplicidad de estados (llamados “estados cuánticos”) que permiten explicar la estructura atómica actual.
Este gráfico explica cómo la materia tiene una dualidad, onda y partícula, que genera múltiples estados que deben ser considerados: no es una cosa u otra, es ambas a la vez.
Esquema básico del Big-Bounce