Prolegómenos de la Ciencia 11b

63 MATERIA Y ANTIMATERIA

73 LÍMITES DE LA COSMOLOGIA

74 FILOSOFIA COSMICA

En la naturaleza, las partículas atómicas y subatómicas muestran una completa simetría, al punto de que, para cada partícula cargada existe una partícula idéntica pero de carga eléctrica contraria, su antipartícula. Los electrones y los positrones, los protones y antiprotones por ejemplo. Desafortunadamente esta realidad solo comenzó a ser manifiesta bien entrado el siglo XX, cuando ya se había mas o menos configurada una visión de la cosmología, de modo que la pregunta acerca de si existe o no antimateria en el universo surgió mas tarde que los primeros modelos acerca de la evolución del Universo.

Por otro lado, la naturaleza del macro mundo, a nivel humano y también a nivel astronómico evidencia una asimetría, todo lo observable parece estar compuesto solo de materia. ¿Por qué? ¿En que instante de la evolución cósmica se rompió la simetría de las partículas?. El problema es mayor si se tiene en cuenta que la fuerza gravitacional no distingue entre materia y antimateria, así en principio la fuerza gravitacional entre astros de materia seria la misma que entre astros de antimateria y, en consecuencia, serian astronómicamente indiscernibles.

Pero tampoco la materia y la antimateria pueden coexistir ni mezclarse sin aniquilarse mutuamente. Cuando una partícula se “encuentra” con su respectiva antipartícula, ambas se convierten en cuantos de energía, mas específicamente en radiación muy energética (rayos gamma) tal como lo demuestran los experimentos realizados en laboratorios terrestres.

Si asumimos que inicialmente el universo tenia un pequeño exceso de materia respecto a la antimateria y luego, explicamos como creció la materia para formar todo lo existente, podemos no satisfacer la curiosidad de todos, pues en el fondo equivale a aceptar que la asimetría materia-antimateria existió siempre, y la explicación ulterior es cuando menos ociosa. Los intentos por dar cuenta de la asimetría sin recurrir a este hecho no han dado resultado, como no sea cambiar un problema por otro; me refiero a la supuesta transición de Fase del Universo temprano, según la cual la asimetría es el resultado de un cambio de fase; por analogía al cambio de la fase de agua liquida a la fase de hielo cuando disminuye la temperatura del agua. ¿Y porque hubo el cambio de fase? ¿Acaso eso No es equivalente a preguntar porque inicialmente hubo un pequeño exceso de materia?

Otra posibilidad es que el Universo en realidad sea simétrico, que existan antisoles, anti- galaxias y anti- hidrogeno (compuesto de un positrón orbitando alrededor de un antiprotón) pero confinados en regiones espaciales muy distantes, separadas y sin interacción del resto de las regiones con materia. Si fuera ese el caso, eventualmente algunas veces se producirían encuentros, raros pero probables de materia y antimateria, y debería observarse colosales explosiones de rayos gamma. Muy recientemente se han instalados varios telescopios gamma con base en Tierra, y se han detectado erupciones gamma. Falta probar, y no es sencillo, que corresponden a erupciones muy lejanas (no se espera encontrar antimateria libre en el Grupo Local de Galaxias) y que además son de la magnitud esperada. Otros procesos y fenómenos astrofísicos diferentes a la aniquilación materia- antimateria son capaces también de generar rayos gamma.

La Cosmología o tratado del cosmos, del orden inmanente del Universo, es una disciplina nonata, apenas tiene un siglo. Puede decirse que la cosmología científica surgió junto al descubrimiento de Hubble de la expansión del Universo, como resultado experimental, y a los Modelos de Friedmann-Robertson-Walker, como resultado teórico de aplicar las ecuaciones de la Teoría Einsteniana de la Relatividad General. Los modelos FRW son grosso modo de describir las galaxias como partículas que se mueven sometidas al campo gravitacional y a la “fuerza” de la expansión del espacio, bajo los supuestos de que el universo se ve igual en todas direcciones (isotropía) y que todas sus porciones grandes contienen la misma cantidad de partículas (homogeneidad). Los estudios acerca de la radiación cósmica del fondo de 2.7 Kelvin (en el rango de las microondas), junto a la composición mayoritaria de hidrogeno-helio del universo son evidencias adicionales de soporte del llamado Modelo estándar de la Cosmología o de la Gran Explosión (Big Bang).

Es cierto que el Modelo del Big Bang es una simplificación de la realidad física, pues la hipótesis de la homogeneidad parece ser parcialmente validad solo a escalar de los supercúmulos de galaxias. Pero también es cierto que el Big Bang no pretende describir el Origen del Universo, sino mas bien su evolución, de un pasado remoto; digamos 12-15 mil millones de años atrás, cuando el estadio del Universo era más caliente, compacto y compuesto solo de un plasma donde la radiación y la materia estaban en equilibrio permanente.

Es pertinente referir que la Teoría del Big Bang se basa en la hipótesis, pocas veces mencionada, del Principio Copernicano, que asume que la Tierra no ocupa ningún lugar privilegiado en el Universo. En consecuencia el dato observacional de que las galaxias parecen alejarse de nosotros a velocidades mayores según su distancia, es interpretado como que el espacio se expande uniformemente en todo punto. Pero ¿es necesariamente cierto? No lo es, pudiera ser que el Universo no fuera homogéneo, tuviera simetría esférica y nuestra galaxia estuviera ubicados cerca de su centro; ello no contradice las observaciones. Pero pocos científicos, incluyéndome, estaríamos dispuestos a aceptar este paradigma, por razones filosóficas, y eso ciertamente no prueba su inexactitud.

Los Modelos teóricos del Universo eterno y estático, tales como el pionero Modelo de Einstein y De Sitter o la Teoría de Hoyle sobre creación continua de materia, son contradictorios con las observaciones. Mención aparte son las llamadas Teorías del origen del Universo, como la Teoría de la Inflación, Gravedad Quántica y similares, que por su carácter pretenden extrapolar las leyes físicas a condiciones extremas, digamos de dudosa certidumbre y carentes en genera de evidencias observacionales que las sustenten. El carácter especulativo de estas Teorías recuerda al sabio San Agustín, quien ante la pregunta ¿Qué estaba haciendo Dios antes de crear el mundo (Universo)?, la sagaz respuesta que diera San Agustín fue “Creando el Infierno para quienes hicieran preguntas como esa”.

¿Agujeros Negros? ¿Universos paralelos? ¿Agujeros de Gusanos? ¿Arrugas en el tiempo?

Desde el punto de vista Físico, llamamos Universo a una entidad única compuesta por definición por todos los elementos que mantienen entre si alguna relación causal en la naturaleza. De lo que se desprende que solo hay un único Universo. Supongamos por un momento que existe otro “universo”. Si, de algún modo interactúa con nuestro Universo o lo hizo en algún pasado remoto, entonces no es más que otro elemento del Universo Físico y la distinción semántica, además de innecesaria es engañosa y confusa. Si, por el contrario, “existe” y no tiene ni tuvo relación alguna con el Universo Observable entonces es irrelevante para comprender el Universo Físico y más aun no podemos abordarlo con ninguna Teoría Científica.

Por su carácter único, el Universo no es comparable con ningún otro ente similar y en consecuencia se pierde el carácter de Ley tal y como se entiende en ciencias. ¿Qué significa una Ley para un objeto único? ¿Ley es igual a propiedad o igual a característica?.

La comprensión del Universo es siempre limitada porque solo podemos abordarlo parcialmente y en el momento actual, aquí y ahora. De lo que se sigue que la visón del Universo es y será incompleta, independientemente de los progresos teóricos o del desarrollo técnico de la civilizaron humana.

No podemos observar el universo desde ningún otro punto (aun en escalas geológicas de tiempo, digamos tres mil años adelante, apenas si habremos podido viajar optimistamente por nuestra Vía Láctea, pero nuestra galaxia es solo un punto del Universo) y en consecuencia cualquier intento de probar la isotropía y la homogeneidad supuesta en el Big-Bang está condenado al fracaso.

Aun cuando dispusiéramos de las ecuaciones que rigen la dinámica del Universo como un todo; pongamos por caso las ecuaciones Friedmann-Robertson-Walker del Modelo del Big Bang; estas son necesariamente expresiones matemáticas diferenciales y por lo tanto precisarían para su solución de las condiciones iniciales posibles (y de contorno). Las condiciones iniciales y de contorno, que posibilitan su resolución, son un conjunto infinito de posibilidades ¿Qué condiciones escoger?; aun escogiendo por azar las correctas ¿Cómo podemos estar seguros de que hemos acertado?

Intentar establecer una “Física de la Creación” es forzar más allá de lo razonable el sentido de la palabra Física.

¿Agujeros Negros? ¿Universos paralelos? ¿Agujeros de Gusanos? ¿Arrugas en el tiempo? …Jerigonza palabrería, más cercana a la Ciencia Ficción y la promoción Holliwoodense que al mundo físico, solo sirve para confundir a legos e incautos!.