14 may. 2017

¿Por qué hay algo en lugar de nada?

A partir de los datos recopilados a lo largo de las investigaciones físicas estaríamos en condiciones de responder a esta pregunta:
¿Por qué hay algo en vez de no haber nada? ¿Por qué existe algo en el Universo?

Estas cuestiones han rondado la mente de las personas desde hace mucho tiempo, seguramente incluso desde el momento en que comenzaron a hacerse preguntas del mundo que las rodea. Por supuesto que desde la filosofía ha habido muchas respuestas a esta cuestión de por qué hay algo en lugar de nada.
Pero los científicos no se preguntan el “por qué” dado que ésta no es una buena pregunta en este Universo. La ciencia en lugar de “por qué” dice “cómo”.
Esto es así dado que el “por qué” estaría implicando un propósito y es muy probable que el Universo no tenga un propósito. Incluso, a partir de deducciones de las leyes que actualmente se conocen, el Universo no necesita de un propósito para existir. No hay evidencia alguna que indique un propósito de existencia.
De manera que cuando se dice “¿por qué sucede esto o aquello?” en realidad lo que se propone preguntar es “¿cómo sucede esto o aquello?”. Entonces, volviendo a la pregunta original, lo que se pretende responder es “¿cómo puede algo surgir de la nada?”. Esta pregunta parece en principio violar las leyes de la física en particular la ley de conservación de la energía que postula que la energía en un sistema cerrado se conserva, no se crea ni se destruye.
La respuesta es sumamente interesante porque resulta en gran medida simple: Lo que llamamos nada es inestable, siempre se produce algo en ella.



Si combinamos la Mecánica Cuántica con la Relatividad General, en lo que se dan en llamar Teorías de la Gravedad Cuántica, el espacio vacío, que en apariencia es nada, está repleto de entidades cuánticas virtuales.


El espacio vacío es realmente un hervidero de entidades cuánticas virtuales. Estas entidades cuánticas virtuales entran y salen de la existencia un tiempos característicos a los permitidos por el principio de incertidumbre de W. Heisenberg. Es decir, no violan la ley de conservación de la energía pues el producto de su energía por el tiempo es siempre mayor o igual a la constante de Planck. El tiempo de aparición y desaparición de estas entidades en general es muy breve y nada, ni siquiera el Universo, puede detectarlas salvo en algunos casos extremos como en el horizonte de sucesos de un agujero negro, por ejemplo.

Creando universos

A partir de esto, si esperamos lo suficiente, y le permitimos operar a la gravedad, el espacio vacío comienza a generar partículas (recordemos que las partículas son duales, onda y partícula, por lo que se les llama así para simplificar pero antes de que su función de onda colapse existen en una superposición de estados incluyendo los dos mencionados).
Esto realmente responde a la pregunta de por qué hay algo en lugar de nada. Como se vio, la nada es inestable. Si se espera el tiempo suficiente habrá una probabilidad alta de que se obtenga algo de la nada. Siempre habrá algo en algún lugar.
El vacío puede producir suficiente cantidad de entidades como para formar las cientos de miles de millones de galaxias que existen. Sólo hace falta tiempo para que las probabilidades estén a nuestro favor.



Si el espacio vacío es nada, con la aplicación de la mecánica cuántica y la gravedad tanto el tiempo como el espacio se convierten en un hervidero de partículas. Esto es así porque el espacio y el tiempo son variables mecánico cuánticas.
De esta manera, universos completos pueden crearse, cada uno con sus leyes particulares, con sus espacio–tiempos y con su materia y su energía. Lo importante es destacar que estos universos pueden crearse sin violar las leyes de la física.

La energía del Universo es igual a cero

En realidad, la energía total del Universo puede valer cero. De hecho, cuando los científicos buscan y deducen la distribución de la materia en el Universo parece ser efectivamente que la energía total equivale a cero.
Esto da una evidencia clara de que el Universo surgió de la nada al todo. Dado que si originalmente no había energía, y al final la energía volverá a ser cero. Es decir, la energía positiva asociada a las entidades cuánticas elementales se contrarresta exactamente con la energía negativa asociada a la gravedad.

¿Qué pasó antes de la existencia del Universo?

Finalmente podemos plantearnos la cuestión de qué pasó antes de la existencia del Universo. ¿Había algo en lugar de nada? Para estas cuestiones la respuesta es que no se sabe. La respuesta simple a la pregunta sobre lo que ocurrió antes de la existencia de este Universo es que dicha pregunta no es compatible con las leyes internas de Universo. El tiempo y el espacio están unidos a la materia. Por lo cual, cuando el tiempo y el espacio comenzaron a existir el tiempo mismo comenzó a existir. No hubo un tiemo anterior. No hubo un antes ni habrá un después dado que al final del Universo el tiempo dejará de existir nuevamente. Por lo que la pregunta de qué existió antes no es buena pues antes no existía el tiempo. Puede que no tenga sentido preguntar eso.
Los físicos sugieren, por otra parte, que quizás nuestro Universo pueda tener una cantidad ilimitada de universos que comienzan su existencia en diferentes momentos. Estos multiversos se crean y se destruyen constantemente.

Si esto es así, es muy probable que las características de nuestro universo son precisamente las que nos permiteron evolucionar, las que permitiern la existencia de la vida. De manera que cuando nos preguntamos por qué el Universo tiene las propiedades que tiene, la respuesta es que si no las tuviera no estaríamos aquí para preguntarnos tal cosa.

En estas respuestas parece surgir la posibilidad obligatoria de que siempre el universo que se cree contendrá algo en lugar de nada. Pero en un futuro muy distante, todas las galaxias visibles dejarán de serlo por el corrimiento al rojo infinito. El universo observable desaparecerá en ese futuro cuando la expansión del universo supere a la velocidad de la luz. 
Entonces, en un futuro muy distante podría haber sólo una galaxia en la que viviremos, formada por la fusión de las galaxias del grupo local, con estrellas envejeciendo y muriendo.
El Universo se volverá frío, oscuro y vacío a medida que el agujero negro supermasivo presente en en núcleo de esa galaxia crezca y finalmente se evapore por radiación Hawking.
La respuesta a la pregunta de por qué hay algo en lugar de nada puede realmente tener una solución definitiva y es que en un tiempo habrá nada en lugar de algo.

Pf. Mariano Miguel Lanzi
Adaptado de:
“A Universe From Nothing” de Lawrence Krauss

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