Antrópico Fuerte y Débil

¿Se encontrará un verdadero planeta del tipo terrestre alrededor de una estrella? ¿Se encontraran aminoácidos en el espacio interestelar, o adenina en Titán, o incluso bacterias congeladas en Marte? ¿Llegará a captarse una señal artificial extraterrestre? ¿Qué melodía llegará entonces hasta nosotros? La odisea cósmica que ha sido, y sigue siendo la nuestra, ¿tiene equivalente en otros lugares, en otros tiempos? ¿Contribuirán otros seres a iluminar nuestros conocimientos del cosmos, haciéndolo más profundo y nítido, más preciso en cuanto a nuestro porvenir?

El alcance metafísico de las investigaciones es tan evidente como apasionante. Nadie se asombrará, en consecuencia, de que en los últimos años se hayan desarrollado sobre este asunto discusiones filosóficas encendidas. Una expresión, acuñada a propósito, concentra en sí misma toda la carga intelectual y afectiva de estos debates: el principio "antrópico". Se trata de un principio especulativo o filosófico que descansa en una interpretación de los hechos en los que se apoya nuestro programa de observaciones, sin estar verdaderamente ligado a las mismas.Se han producido muchas confusiones, muchas extrapolaciones, desde que fuera enunciado por Brandon Carter, el astrofísico inglés del observatorio Meudon. Tal enunciado decía que "el Universo debe ser de tal manera que admita en su seno la creación de observadores en alguna de sus etapas". Y añadía, para subrayar el hecho fundamental que le sirvió de punto de partida: "La existencia de cualquier organismo que pueda ser descrito como observador sólo será posible para ciertas combinaciones restringidas de parámetros".

De ahí proviene la formulación llamada "débil" de dicho principio: "Lo que debemos esperar de la observación debe estar restringido por las condiciones necesarias para nuestra presencia como observadores". Dicho de otra manera: puesto que observamos el cosmos, éste ha debido necesariamente ser favorable a nuestra aparición.

Pero esta versión "débil", que registra solamente el hecho incontestable de que para que nosotros, seres humanos dotados de inteligencia, estemos aquí preguntándonos acerca del origen del Universo, ha sido necesaria una sucesión verdaderamente vertiginosa de casualidades favorables, ha dado paso rápidamente, a veces sin la debida cautela, a una versión llamada "fuerte" del principio antrópico. Del lenguaje del "azar", sobre todo cuando el azar es favorable, es fácil pasar del lenguaje de la Providencia Así, J. A. Wheeler, un importante teórico de la relatividad general, y otros con él, han llegado a decir que nuestra existencia es responsable de la estructura espacial del Universo. La aparición del hombre aparece así como la finalidad, el punto de llegada o, si se quiere, el destino del Universo. Si, a pesar de su finalismo exagerado, la versión "fuerte" del principio antrópico ha ganado multitud de adeptos en estos últimos años es porque ha resultado concordante con una interpretación bastante extendida a su vez de la teoría del Big Bang. Los años 80 han visto aparecer nuevas concepciones, muy profundas y muy estimulantes, acerca de lo que pudieron ser los primerísimos instantes del Big Bang.

Esas concepciones arrojan una luz inesperada sobre los sucesos que marcaron un instante primordial del que nuestro destino depende aún, 15.000 millones de años más tarde; aclaran de manera decisiva una zona oscura del escenario que hasta esa fecha había aceptado la cosmología. Hay que decirlo, esas visiones permanecen en la fase especulativa aún en muchos puntos, pero están sostenidas por una armadura teórica impresionante, prestada por las dos grandes teorías físicas de nuestro siglo: la teoría general de la relatividad y la mecánica cuántica. De hecho aparecen como el fruto magnífico de una intensa colaboración entre astrónomos preocupados por la cosmología y físicos de partículas. Sus razonamientos son muy técnicos, y reposan sobre una matemática a menudo muy ardua. Me contentaré, por consiguiente, con ofrecer aquí una visión general; más adelante veremos cómo pueden llegar a relacionarse con el "principio antrópico".

Es sabido que los físicos han demostrado la existencia de cuatro fuerzas de interacción fundamentales en la naturaleza: la interacción fuerte, que liga con prodigiosa intensidad a los elementos constituyentes de los núcleos atómicos, asegurando su cohesión; la interacción débil, de muy corto alcance y de intensidad mínima, que se manifiesta en la colisión de algunas partículas (los neutrinos, por ejemplo) y en ciertas reacciones o desintegraciones nucleares; la interacción electromagnética, que representa a las fuerzas que se ejercen a través de campos eléctricos y magnéticos, entre dos cuerpos cargados eléctricamente; y la gravitación. El problema de la unificación de esas fuerzas está a la orden del día desde hace varios decenios. Desde esta perspectiva, se obtuvo en principio un éxito espectacular atribuible a la electrodinámica cuantica, cuando se consiguió la unificación de las interacciones débiles y electromagnéticas. Ese éxito teórico tuvo su culminación experimental en el CERN, en Ginebra, con el descubrimiento de los bosones W y Z, partículas cuya existencia había sido prevista por la teoría. Los físicos han proseguido su trabajo en esa misma direccion y han conseguido la unificación de esas dos interacciones con la interacción fuerte. Así han construido el esquema de la "Gran Unificación". Esta teoría predice masas enormes para los nuevos bosones previstos, los bosones X, 106 veces mas masivos que los protones, mientras que la masa de los bosones Z y W no es más que cien veces mayor. Está fuera de cuestión la producción de esas partículas en los aceleradores. ¿Dónde encontrarlas por tanto? Llegados a este punto, resulta conveniente volverse hacia la astrofísica.

Justo después del Big Bang, el Universo estaba tan caliente que los bosones X pudieron hacer acto de presencia. La temperatura se elevó hasta 1027 K, y la teoría estándar indica que una temperatura tal pudo establecerse 10^-35 segundos después del Big Bang.

Las consecuencias de la presencia eventual de esos bosones X en este instante deberían poderse detectar todavía hoy en el cosmos.

El estado actual de las investigaciones permite presentar el siguiente bosquejo de ese período ultrabreve, pero absolutamente decisivo, de la historia del cosmos. Las tres interacciones se unificaron por encima de 1027 K y se separaron por debajo de esa temperatura. Lo cual implica, por razones que no puedo detallar aquí, que en ese cosmos minúsculo y superdenso haya reinado una simetría perfecta antes de los 10^-35 segundos. Y que esa simetría se haya roto a continuación. Lo que llamamos "vacío cuantico" habrá sido simétrico hasta ese instante, y disimétrico posteriormente. El vacío, se dice, habría sufrido entonces una "transición de fase". Inútil decir que el vacío en mecánica cuántica no debe ser identificado con la nada. Dicho vacío según la teoría, tiene propiedades específicas que, en ese punto, le aparta completamente del sentido común. Uno de los ejemplos conocidos más antiguos de esas propiedades del vacío lo constituye la aparición repentina en su seno de un par constituido por una partícula y una antipartícula, sin aporte alguno dc energía, por simple fluctuación estadística al azar, con la única restricción de respetar escrupulosamente el principio de incertidumbre de Heisenberg.

Este "vacío" cuántico se presenta en la teoría de la Gran Unificación de modo tal que en su estado simétrico dispone de mayor cantidad de energía que cuando se rompe la simetría. Se piensa también que la fase de transición puede hacerse esperar antes de desencadenarse. Podemos dar una analogía simple, utilizando el ejemplo de otra "transición de fase", conocida por todos. Cuando el agua líquida, que es simétrica, se hiela (por debajo de 0ºC), puede intervenir una fase de transición: el agua se transformará en hielo (con la simetría rota). Ahora bien, sucede que en la transición del estado líquido al cristalino, el agua pasa de un estado de alta energía a un estado de energía más baja. Prueba de la diferencia de energía entre ambas fases del agua: para transformar el hielo en agua líquida hay que calentarlo. Es el principio de las neveras: el hielo que rodea los alimentos absorbe el calor proveniente del exterior, lo utiliza para fundirse e impide así que el calor alcance su objetivo. A la inversa, para transformar el agua líquida en hielo hay que extraer energía de la misma. Es el caso, esta vez, de los refrigeradores que hacen cubitos de hielo. Esta diferencia de energía entre los dos estados del agua procede del hecho de que las moléculas de agua, inmovilizadas en el ordenamiento regular de la red cristalina, interactúan entre sí de manera más fuerte que cuando resbalan unas sobre otras en el estado líquido desordenado.

Así podría ser el "vacío cuántico". Por debajo de la temperatura crítica de 1027 K, ese vacío podría conocer una transición de fase entre un estado de simetría con un alto nivel de energía, y un estado de simetría con un nivel de energía menor. Por lo tanto, cuando el vacío pasa del primer estado al segundo, liberará una energía correspondiente a la diferencia entre ambos estados.

Más sutil aún: también sabemos que, en ciertas condiciones, se puede enfriar el agua por debajo de 0 ºC sin que el hielo se forme; se obtiene entonces agua "sobreenfriada", que se transforma en hielo al menor choque. Tenemos aquí por tanto una "transición de fase" retardada en la que el agua es líquida, pero cargada de una energía latente presta a liberarse. Hoy nos inclinamos a pensar que un fenómeno de ese género pudo haberse producido en la escena inflacionaria del cosmos. A los 10^-35 segundos el vacío debió ver rota su simetría, por razones que no procede decir aquí. Sin embargo, esto no sucedió. Y cada metro cúbico del Universo en expansión habría quedado cargado de la energía latente de la fase de transición. Llamemos a esta energía la "dinamita del vacío", para abreviar.

Se ve que sería necesario modificar la teoría estándar del Big Bang: habría que ponerse a considerar un proceso de expansión mucho más rápido, con una tasa exponencial tan elevada que cobraría un aspecto catastrófico. Esto hasta el fin del "sobreenfriamiento" que, según se estima, se produjo a los 10^-32 segundos. En ese intervalo de tiempo, inimaginablemente corto, entre 10^-35 y 10^-32 segundos, el espacio se habría hecho 1050 veces más extenso. No parece abusivo hablar de período "inflacionario".

Nueva etapa, nueva consecuencia de esas condiciones iniciales. La transición violentísima a una simetría rota liberó instantáneamente la "dinamita del vacío". Energía colosal, que calienta de pronto el Universo hasta 1010 K. Y asistimos entonces a la "segunda detonación" dcl cosmos. En ese momento se produce una plétora de partículas y antipartículas de todo tipo.

Como el Universo se enfrió de nuevo enseguida, bajo el efecto de la expansión (tal como explica actualmente la teoría estándar), la mayor parte de esas partículas y antipartículas resultaron aniquiladas por pares, produciendo energía, y se estima que esa "limpieza" universal terminó al cabo de un segundo, cuando la temperatura cayó a su valor crítico de 1010 K. Esto se explica por razones de equilibrio estadístico. Ahora bien, nada habría podido subsistir a consecuencia de los sucesos acaecidos, toda la materia y la antimateria debería haber desaparecido si, por un prodigioso azar, no hubiera existido en ese momento preciso un ligerísimo exceso de materia con respecto a la antimateria. Debido a ese leve exceso, cuando toda la antimateria fue aniquilada con la parte de materia correspondiente, quedó un poco de materia al término de lo que se ha podido llamar "el segundo más largo" de la historia.

Por tanto, debemos la materia de la que nuestro mundo y nosotros mismos estamos hechos a esa segunda detonación; en ese momento es cuando, en sentido estricto, comienza el grandioso fresco que he resumido con anterioridad. Todo lo que antecede permanece en el plano de lo teórico, como ya he dicho, pero se presenta como una hipótesis prometedora para futuras investigaciones. Este esquema inflacionario, ¿refuerza, como algunos creen, la versión "fuerte" del principio antrópico? El mínimo exceso de materia que permitió a la segunda detonación inaugurar la odisea cósmica, ¿señala la intervención de alguna providencia?

Volvamos al término del impresionante período "inflacionario": el Universo no es entonces mayor que una manzana, mientras que al principio no medía más de 10^-49 centímetros. Retomemos nuestra analogía con la transición de fase del agua líquida hacia su estado cristalino (hielo). Cuando un litro de agua "sobreenfriada" se transforma en hielo, sabemos que no se forma un solo cristal homogéneo, sino más bien millares de pequeños cristales, cada uno de ellos homogéneo, pero orientados aleatoriamente. Bien podría haber sucedido lo mismo en el vacío: el vacío se enfrió en una colección de "cristales" homogéneos, cada una de ellos con una "orientación" diferente de la simetría rota.

El cálculo teórico nos indica, por lo demás, que el "cristal" en el que nos encontramos tiene un tamaño 1024 veces mayor que nuestro Universo observable, de 15.000 millones de años-luz.

Vemos la primera consecuencia: siendo nuestro Universo observable una minúscula parte de un cristal homogéneo sensiblemente más vasto, debe ser a su vez homogéneo. Ahora bien, eso es exactamente lo que se ha observado a lo largo de los decenios, sin que encontrara una explicación en la teoría del Big Bang. Segunda consecuencia: en el caso de que el espacio fuera curvo antes de la inflación, tras su formidable estiramiento debería presentar un radio de curvatura inmenso; la curvatura, por tanto, debería ser prácticamente nula. Otro dato que ha sido observado, sin encontrarle explicación.

Lleguemos hasta el final de esta argumentación. Si el esquema es exacto, resulta claro que debemos considerar que el espacio está dividido en compartimentos: nuestro Universo no es sino un minúsculo cristal entre los otros Universos. Hay que suponer universos innumerables. Esos universos podrían tener propiedades diferentes a las del nuestro. Por ejemplo, el valor e de la carga del electrón podría tener allí otros valores. Ello nos conduce a imaginar universos distintos, constituidos de tal suerte que no hayan podido originar una evolución que desembocara en la aparición de seres como nosotros.

Entre ese número indefinido de universos se da el caso, por azar, que en uno de ellos el electrón contiene una carga tal que la excitación del átomo de carbono ha podido iniciar efectivamente los procesas de química orgánica de las que ya he hablado. Y muchos otros "milagros". Pero si los universos existentes son así innumerables, ¿cómo rechazar que entre ellos puedan existir otros que se hayan beneficiado de casualidades comparables? Como puede verse, si la impresionante cascada de azares, subrayada por la versión "débil" del "principio antrópico", gana en credibilidad en el esquema inflacionario, la antropocéntrica versión "fuerte" del mismo principio no se beneficia de esos progresos.

Para conocer el Universo, para emocionarse con su grandeza y embargarse de su belleza, sería preciso arrojar par la borda los tabúes, el sentido común y los prejuicios. Visto así, el hombre no aparece ya como la cima de la odisea cósmica, el ser cuya existencia desvelaría su sentido, sino como el fruto infinitamente precario y frágil de una grandiosa aventura de destino fantástico, como un delgado arabesco trazado sobre un cristal cubierto de escarcha, un trazo débil a merced de fuerzas inmensas que le sobrepasan y que disponen de él, una leve espuma sobre aguas turbulentas.