A horcajadas en el Tiempo

El Universo Primigenio
A veces, como físico teórico, me detengo a reflexionar sobre los difíciles vericuetos que debe saltar la astrofísica para intentar
determinar con la más absoluta confianza las propiedades de las estrellas (cómo nacen, evolucionan, se apagan y estallan), pese a que
conocemos perfectamente las leyes básicas de la física. Ello, viene a ser como apelar a la biología que entregue una explicación sobre las
propiedades de una célula a partir de las leyes de la química cuántica, lo que implicaría una tarea tan compleja que resultaría, prácticamente,
inviable. Y esta complejidad es un problema básico, que se halla vinculado a la naturaleza misma del objeto de investigación.
Es, sin dudas, una materia compleja que se debe a una especie de «desagregación causal» entre los diferentes niveles organizativos
cuando se pasa del microcosmos al macrocosmos. Por ejemplo, para entender la química hay que entender las normas que obedecen la
valencia de los electrones en la parte externa de los átomos. Los detalles del núcleo atómico (los quarks, que están dentro de neutrones y
protones) están «causalmente desagregados» de las propiedades químicas del átomo. Otro ejemplo de esta « desagregación causal»
procedente de la biología molecular es el hecho de que las funciones biológicas de las proteínas estén desagregadas de su codificación en el
material genético. En la ciencia, abundan los ejemplos de esta «desagregación causal», una separación importante entre los niveles materiales
de la naturaleza que se refleja en la formación de disciplinas científicas separadas.
En consecuencia, podemos puntualizar que: una cosa es conocer las leyes físicas microscópicas básicas y otra, muy distinta, intuir las
consecuencias de esas leyes en el sistema macroscópico que se requiere investigar. Lo anterior se da, pese al stock de conocimientos sobre las
leyes de la física que generalmente comportan los astrofísicos, ya que la habilidad para formular las cuestiones precisas (por ejemplo, qué
procesos son importantes, cuáles pueden desecharse, cuáles son las características básicas de un sistema concreto) viene a ser casi como un
arte en donde aflora en propiedad un talento creador en sí.
Salvo unos pocos escépticos ritualizados, hoy existe casi pleno consenso que las leyes físicas, deducidas de experimentos terrestres,
nos proporcionarán las bases de una teoría estelar completa. Esta seguridad se avala, en gran medida, en la íntima relación que han alcanzado
la física y la astronomía durante las fases del desarrollo moderno de ambas. El motivo es que los astrónomos de observación están hoy
investigando los quásares, los núcleos de las galaxias y la gran explosión, que se caracterizan por procesos de tal intensidad que los
experimentos de la física terrestre no pueden igualarlos. Debido a ello, para poner a prueba las teorías de la alta energía, los físicos sólo pueden
guiarse por la observación astronómica. En consecuencia, el universo entero pasa a convertirse en campo de experimentación único para
comprobar las leyes de la física. No hay otro campo posible, porque lo que los físicos pretenden conocer es el universo en sus condiciones más
extremas y primitivas.
La necesaria mancomunidad que se fue dando entre la física y la astronomía se hace claramente visible al aflorar teorías, como la del
Big Bang, sobre el origen del universo. De acuerdo con la teoría del Big Bang si retrocediésemos en el tiempo, la temperatura del universo se
incrementaría a límites casi inconmensurables. La temperatura expresa la energía cinética de las partículas, en este caso partículas cuánticas.
¿Cuáles son, pues, las leyes físicas que rigen la interacción de las partículas cuánticas con esas energías elevadísimas?
Nadie puede contestar con seguridad a esta pregunta. Sería fantástico que los físicos pudiesen comprobar sus teorías creando durante
una fracción de segundo, en un laboratorio de aceleración de partículas, las condiciones que imperaban al iniciarse el Big Bang. Los
aceleradores de partículas más potentes que existen logran llevarnos hasta la época en que el universo tenía sólo una milmillonésima de
segundo de antigüedad, lo cual constituye, sin duda, un enorme triunfo. Pero las soluciones a los importantes problemas relacionados con el
universo que hoy formulan los físicos, dependen de las propiedades que comportaba el propio universo antes de que tuviese una milmillonésima
de segundo de vida. Es obvio que, por ahora, esos tiempos del inicio del cosmos quedan fuera del alcance de los experimentos prácticos con
aceleradores de partículas. En consecuencia, para estudiar el universo primigenio y resolver los enigmas que envuelven su origen, los físicos y
los demás investigadores han de adoptar una actitud distinta. En vez de buscar indicios con aceleradores de alta energía, el camino viable
disponible es estudiar el «gran acelerador del cielo»: el Big Bang y sus consecuencias. En la práctica, es el universo en su conjunto el que es
utilizado a la vez como «laboratorio y experimento» del que se pueden deducir las leyes básicas de la materia. Esta nueva disciplina de
investigación íntegra la ciencia de los objetos más pequeños conocidos (los cuantos) con la de la de los más grandes (el cosmos).
Ahora bien, para poder desarrollar esa monumental investigación que representa intentar desentrañar los más recónditos misterios del
universo primitivo, los cosmólogos y los físicos cuánticos empiezan por utilizar las teorías relativistas del campo cuántico aplicadas a las
partículas cuánticas, que explican los experimentos de alta energía que se realizan en los laboratorios de aceleración. Luego, proceden a
extrapolar, con cierta dosis de audacia, esos modelos teóricos a la elevadísima energía del universo primigenio. Utilizan luego estos modelos
para deducir ciertas características notables del universo, como por ejemplo, por qué está compuesto de materia y no de partes iguales de
materia y antimateria, o la existencia de pequeñas fluctuaciones cuánticas en la ardiente sopa primordial, que acabarían formando galaxias,
cúmulos de éstas y, también, supercúmulos galácticos.
Esta tarea de elaborar modelos matemáticos del universo primigenio no es una necesidad única de los científicos en sus investigaciones
sobre los misterios que encierra el cosmos. En efecto, existen otras que se iniciaron con anterioridad, como la de elaborar modelos del interior de
las estrellas basándose en la física nuclear, ya que parece más que obvio que nadie puede penetrar en el interior de una estrella par comprobar
directamente la exactitud de esos modelos, como nadie puede viajar por el pasado hasta la bola de fuego del Big Bang para comprobar la
autenticidad de los modelos de partículas cuánticas de alta energía. Pero esa analogía es lo único que equipara las dos tareas; las diferencias
son significativas. En primer lugar, hay muchísimas estrellas, cada una con propiedades distintas y en distintas etapas de evolución, que
proporcionan a los astrofísicos una multiplicidad de antecedentes que limitan enormemente los modelos matemáticos. En contraste con la
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