Razón y revolución
Filosofía marxista y ciencia moderna

Cosmología

Para mucha gente, no acostumbrada al pensamiento dialéctico, la noción de infinito es un concepto difícil de aceptar. Está tan lejos del mundo cotidiano de objetos finitos, en el que todas las cosas tienen un principio y un final, que parece extraño e incomprensible. Además, está muy alejado de las enseñanzas de las principales religiones del mundo. La mayoría de las religiones antiguas tienen su Mito de la Creación. Los estudiosos judíos en la edad media colocaron la fecha de la creación en el 3760 a. de J. C., y de hecho el calendario judío empieza a contar a partir de ese punto. En 1658, el obispo Ussher llegó a la conclusión de que el universo había sido creado en el 4004 a. de J. C. Durante todo el siglo XVIII se consideraba que el universo tenía, a lo sumo, seis o siete mil años de existencia.

Pero, podría decir alguien, la ciencia del siglo XX no tiene nada que ver con todos estos mitos de la creación. Con los métodos modernos podemos tener una idea exacta del tamaño y los orígenes del universo. Desgraciadamente las cosas no son tan sencillas. En primer lugar, a pesar de los enormes avances nuestro conocimiento del universo observable está limitado por la potencia de los telescopios, radio señales y sondas espaciales que nos proveen la información. En segundo lugar y más seriamente, estos resultados y observaciones se interpretan de manera altamente especulativa, bordeando frecuentemente el mero misticismo. Muy a menudo uno tiene la impresión de haber regresado, en realidad, al mundo del mito de la creación (el "big bang" o gran explosión), junto con su compañero inseparable, el día del juicio final (el "big crunch" o gran crujido).

Gradualmente, empezando por la invención del telescopio, el avance de la tecnología ha ido desplazando los límites del universo cada vez más allá. Las esferas de cristal que habían restringido las mentes de los hombres desde los tiempos de Aristóteles y Ptolomeo fueron finalmente destruidas, junto con las demás barreras que los prejuicios religiosos de la Edad Media habían levantado en el camino del progreso.

En 1775, Kant postuló la existencia de colecciones de estrellas distantes, a las que llamó "islas universos". Tan tarde como en 1924 se pensaba que el universo sólo tenía 200.000 años luz de diámetro y estaba formado solamente por tres galaxias ó la nuestra y dos vecinas. Entonces el astrónomo norteamericano, Edwin Powell Hubble, utilizando el nuevo telescopio de 100 pulgadas del monte Wilson, demostró que la nebulosa de Andrómeda estaba muy alejada de nuestra propia galaxia. Más adelante se descubrieron otras galaxias todavía mucho más lejos. La hipótesis de Kant de "islas universos" demostró ser correcta. Así, el universo se "expandió" ¾ en las mentes de hombres y mujeres¾ muy rápidamente, y ha seguido expandiéndose desde entonces en la medida en que se han ido descubriendo objetos más y más lejanos. En lugar de 200.000 años luz, ahora se piensa que mide decenas de miles de millones de años luz, y el tiempo demostrará que los cálculos actuales se quedan bastante cortos. Porque el universo, como ya pensaron Nicolás de Cusa y otros, es infinito. Antes de la Segunda Guerra Mundial se pensaba que la edad de universo era de sólo dos mil millones de años. Ligeramente mejor que los cálculos del obispo Ussher. Pero totalmente equivocado. Actualmente hay una polémica enorme entre los seguidores de la teoría del big bang sobre la supuesta edad del universo. Volveremos a esto más adelante.

La teoría del big bang realmente, es un mito de la creación (al igual que el primer libro del Génesis). Plantea que el universo apareció hace 15 mil millones de años. Antes de eso, según esta teoría, no existía universo, ni materia, ni espacio, ni, con vuestro permiso, tiempo. En ese momento, toda la materia del universo supuestamente estaba concentrada en un solo punto. Entonces, este punto invisible, conocido por los aficionados al big bang como singularidad, explotó, con tal fuerza que instantáneamente llenó todo el universo, que como resultado se sigue expandiendo. Ah, por cierto, este fue el momento en que "empezó el tiempo". En el caso de que os estéis preguntando si esto es algún tipo de broma, olvidadlo. Esto es precisamente lo que plantea la teoría del big bang. Esto es lo que la inmensa mayoría de profesores universitarios con largos títulos delante de sus nombres creen. Esta es la muestra más clara de la deriva hacia el misticismo en los escritos de un sector de la comunidad científica. En los últimos años hemos visto un auténtico aluvión de libros sobre ciencia, que, bajo el disfraz de popularizaciones de las últimas teorías del universo, intentan pasar de contrabando nociones religiosas de todo tipo, especialmente en relación a la llamada teoría del big bang.

El The New Scientist (7 de mayo de 1994) publicó un artículo llamado In the Beginning Was the Big Bang (En un principio fue el big bang). El autor, Colin Price, se educó y trabajó como científico, pero ahora es un capellán congregacionista. Empieza preguntándose: "¿No es la teoría del big bang desconcertantemente bíblica? ÀO, para decirlo en otras palabras, es la historia del Génesis desconcertantemente científica?" Y acaba con la afirmación confiada: "Nadie habría apreciado más la historia del big bang que los autores de los dos primeros capítulos del libro del Génesis". Esto es bastante típico de la filosofía mística que está detrás de historia del big bang.

En 1915, Albert Einstein planteó su teoría general de la relatividad. Antes de eso, la visión general del universo partía del modelo mecanicista clásico elaborado en el siglo XVIII por Sir Isaac Newton. Para Newton, el universo era como un enorme mecanismo de relojería, que se regía por un número fijo de leyes de la moción. Era infinito en extensión, pero esencialmente inmutable. Esta visión del universo tenía el defecto de todas las teorías mecánicas y no dialécticas. Era estática.

En 1929, Edwin Hubble, utilizando un nuevo y potente telescopio, demostró que el universo era mucho mayor de lo que se había pensado hasta el momento. Es más, se dio cuenta de un fenómeno que no había sido observado anteriormente. Cuando la luz llega a nuestros ojos desde una fuente en movimiento, crea un cambio en la frecuencia. Esto se puede expresar en términos de los colores del espectro. Cuando una fuente de luz viaja hacia nosotros, su luz se percibe desplazándose hacia la parte de alta frecuencia del espectro (violeta). Cuando la fuente de luz se aleja de nosotros se percibe un desplazamiento hacia la parte de baja frecuencia del espectro (rojo). Esta teoría, elaborada en primer lugar por el austriaco Christian Doppler, y llamada "efecto Doppler" en su honor, tiene implicaciones muy importantes para la astronomía. Las estrellas aparecen a los observadores como puntos de luz contra un fondo oscuro. En la medida en que la mayoría de las estrellas mostraban un desplazamiento hacia el rojo del espectro, las observaciones de Hubble dieron lugar a la idea de que las galaxias se están alejando de nosotros a una velocidad proporcional a la distancia que nos separa de ellas. Esto se denominó la Ley de Hubble, aun que el propio Hubble no creía que el universo se estuviese expandiendo.

Hubble observó que existía un correlación entre el desplazamiento al rojo y la distancia, medida por la luminosidad aparente de las galaxias. Con la aparición del telescopio de 200 pulgadas en los 60, se detectaron objetos todavía más lejanos, alejándose a 150.000 millas por segundo. Sobre estas observaciones se elaboró la teoría del "universo en expansión". Además la "ecuación de campo" de la teoría de la relatividad general de Einstein se podía interpretar de tal manera que encajase con esta idea. Por extensión, se argumentó, si el universo se estaba expandiendo, tenía que haber sido más pequeño en el pasado que ahora. La consecuencia de esto fue la hipótesis de que el universo tenía que haber empezado como una única concentración densa de materia. Esta no era la idea original de Hubble. Ya había sido planteada en 1922 por el matemático ruso Alexander Friedmann. Después, en 1927, George Lematre fue el primero en plantear la idea del "huevo cósmico". Desde el punto de vista del materialismo dialéctico, la idea de un universo cerrado y eternamente inmutable, en un estado de equilibrio permanente es claramente incorrecta. Por lo tanto, el abandono de este punto de vista fue indudablemente un paso adelante.

Las teorías de Friedmann fueron respaldadas de manera muy importante por las observaciones Hubble y Wirtz. Estas observaciones, parecían indicar que el universo, o por lo menos la parte que podemos observar se estaba expandiendo. George Lematre, un cura belga, se aprovechó de esta idea e intentó demostrar que, si el universo era finito en el espacio, también tenía que ser finito en el tiempo ¾ tenía que haber tenido un principio¾ . La utilidad de una teoría de este tipo para la Iglesia Católica es evidente. Deja la puerta abierta a la idea del Creador, que después de haber sido ignominiosamente expulsado del universo por la ciencia, ahora prepara su regreso triunfal como el Gran Manitú Cósmico. "En ese momento tuve la impresión", dijo Hannes Alfvén años después, "que la motivación para su teoría fue la necesidad de Lematre de reconciliar su física con la doctrina de la Iglesia de la creación ex nihilo".54 Lematre fue posteriormente recompensado con el cargo de director de la Academia Pontificia de la Ciencia.

No es totalmente correcto referirse a la "teoría del big bang". De hecho, ha habido por lo menos cinco teorías diferentes, todas ellas han tenido problemas. La primera, como hemos visto, fue planteada en 1927 por Lematre. Rápidamente fue refutada en toda una serie de terrenos, deducciones incorrectas de la relatividad general y la termodinámica, una teoría falsa de los rayos cósmicos y la evolución estelar, etc. Después de la Segunda Guerra Mundial, la desacreditada teoría fue revivida por George Gamow y otros bajo una nueva forma. Plantearon una serie de cálculos (por cierto, no sin una cierta cantidad de "contabilidad creativa") para explicar los diferentes fenómenos que se deducirían del big bang, densidad de la materia, temperatura, niveles de radiación, etc. El brillante estilo de escritura de George Gamow hizo que el big bang capturase la imaginación popular. Pero de nuevo la teoría topó con serias dificultades.

Se encontraron toda una serie de discrepancias, no sólo en el modelo de Gamow, sino también en la teoría del "universo oscilante" planteada posteriormente por Robert Dicke y otros, en un intento de resolver el problema de qué pasó antes del big bang, haciendo que el universo oscilase en un ciclo sin fin. Pero Gamow había hecho una predicción muy importante ¾ que una enorme explosión de esas características habría dejado detrás suyo pruebas en forma de "radiación de fondo", una especie de eco del big bang en el espacio¾ . Esto fue utilizado para revivir la teoría años más tarde.

Desde el principio existió una oposición a esta idea. En 1928, Thomas Gold y Hermann Bondi plantearon el "estado estacionario" como alternativa, más adelante popularizada por Fred Hoyle. Aceptando un universo en expansión, se intentaba explicar este fenómeno por la "creación continua de la materia a partir de la nada". Esto supuestamente estaba sucediendo en todo momento, pero a una tasa demasiado pequeña como para ser detectada con la tecnología de aquel momento. Esto significa que el universo sigue siendo esencialmente el mismo para siempre, de aquí la teoría del "estado estacionario". Las cosas iban de mal en peor. ¡Del "huevo cósmico" a la materia creada de la nada! Las dos teorías rivales se estuvieron peleando a lo largo de una década.

El hecho de que tantos científicos serios estuviesen dispuestos a aceptar la noción fantástica de Hoyle de que la materia se estaba creando a partir de la nada, es en sí mismo absolutamente asombroso. Más tarde se demostró que esta teoría era falsa. La teoría del estado estacionario daba por supuesto que el universo era homogéneo en el tiempo y en el espacio. Si el universo estaba en un "estado estacionario" todo el tiempo, la densidad de un objeto emisor de radio tendría que ser constante, en la medida en que cuanto más lejos miramos en el espacio, lo que vemos es anterior en el tiempo. Sin embargo las observaciones demostraron que este no era el caso; cuanto más allá se observaba en el espacio, mayor era la intensidad de las radio ondas. Esto demostró de manera concluyente que el universo estaba en un estado de cambio constante y evolución. No había sido siempre el mismo. La teoría del estado estacionario era incorrecta.

En 1964, la teoría del estado estacionario recibió el golpe de gracia con el descubrimiento por parte de dos jóvenes astrónomos en los Estados Unidos, Arnas Pensáis y Robert Wilson, de la radiación de fondo en el espacio. Inmediatamente se consideró que esto era el "eco" del big bang predicho por Gamow. Pero seguía habiendo inconsistencias. Se observó que la temperatura de la radiación era de 3,5¡K, no los 20¡K predichos por Gamow, o los 30¡K predichos por su sucesor, P. J. E. Puebles. Este resultado es incluso peor de lo que parece, ya que la cantidad de energía en un campo es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura, la energía observada en la radiación era en realidad varios miles de veces menor que la predicha.

Robert Dicke y P. J. E. Puebles tomaron la teoría allí donde la había dejado Gamow. Dicke se dio cuenta de que habría una manera sencilla de solventar la pregunta peliaguda de qué había pasado antes del big bang, si se pudiese volver a la idea de Einstein de un universo cerrado. Entonces se podría argumentar que el universo se expandiría en el tiempo, y entonces colapsaría en un sólo punto (una "singularidad"), o algo parecido, y entonces empezaría a expandirse de nuevo, en una especie de juego de ping pong cósmico sin fin. El problema era que Gamow había calculado la energía y la densidad del universo a niveles menores de los necesarios para cerrarlo. La densidad era de unos dos átomos por metro cúbico de espacio; y la densidad de energía, expresada como la temperatura prevista para la radiación de fondo, que supuestamente representaba los restos del big bang, era de 20¡K, es decir, 20¡ por encima del cero absoluto. De hecho, Gamow había fijado estas cifras para demostrar que el big bang producía elementos pesados, algo que hoy en día nadie defiende. Por lo tanto, sin más contemplaciones, Dicke simplemente tiró estas cifras a la papelera y escogió otras igualmente arbitrarias, que encajase en su teoría de un universo cerrado.

Dicke y Puebles predijeron que el universo estaría lleno de radiación, principalmente radio ondas, con una temperatura de 30¡K. Más adelante, Dicke planteó que su grupo había predicho una temperatura de 10¡K, a pesar de que esta temperatura no aparecía en ninguna parte en sus notas publicadas, y de que en cualquier caso es 100 veces mayor que los resultados observados. Esto demostró que el universo estaba más difuminado de lo que Gamow había pensado, con una gravedad menor, lo que agravaba el problema básico de dónde había salido toda la energía para el big bang. Como Eric Lerner señala:

"Lejos de confirmar el modelo Puebles-Dicke, los descubrimientos de Pensáis-Wilson descartaban claramente el modelo oscilante cerrado". 55 De esta manera surgió una tercera versión del big bang - que se conoció como el modelo estándar- un universo abierto en un estado de expansión permanente.

Fred Hoyle realizó algunos cálculos detallados, y anunció que el big bang sólo habría producido elementos ligeros, helio, deuterio y litio (estos dos últimos de hecho son bastantes escasos)ó. Calculó que si la densidad del universo era aproximadamente de un átomo por cada ocho metros cúbicos, la cantidad de estos tres elementos se acercaría bastante a las cantidades observadas. De esta manera, se planteó una nueva versión de la teoría que no tenía nada que ver con las viejas teorías. Ya no se mencionaban más los rayos cósmicos de Lematre, o los elementos pesados de Gamow. En lugar de eso las pruebas que se presentaban eran las micro ondas de fondo y tres elementos ligeros. Pero ninguna de estas constituye una prueba concluyente del big bang. Un problema adicional era la extrema uniformidad de la radiación de micro ondas de fondo. Las llamadas irregularidades en el fondo son tan pequeñas que estas fluctuaciones no hubieran tenido tiempo de crecer y convertirse en galaxias- a menos de que hubiese mucha más materia (y por lo tanto más gravedad) de la que parece haber- .

También había otros problemas. ¿Cómo se entiende que pedazos de materia viajando en dirección contraria alcanzasen la misma temperatura todos al mismo tiempo (el problema del "horizonte")? Los partidarios de la teoría presentan los supuestos orígenes del universo como un modelo de perfección matemática, todo perfectamente regular, tan regular "como la simetría del Edén cuyas características se conforman a la razón pura", como plantea Lerner. Pero el universo actual está lejos de ser perfectamente simétrico. Es irregular, contradictorio, "abollado". ¡No se parece en nada a esas ecuaciones tan bonitas que hacen en Cambridge! Uno de los problemas es ¿por qué el big bang no produjo un universo uniforme? ¿Por qué el material y la energía originales y simples no se extendieron uniformemente por el espacio en una nube inmensa de polvo y gas? ¿Por qué el universo actual es tan "abollado"? ¿De dónde salen todas estas galaxias y estrellas? ¿Cómo pasamos de A a B? ¿Cómo la simetría pura original del universo dio paso al universo irregular que vemos delante de nuestros ojos?

Para solucionar este y otros problemas, Alan Guth, el físico americano, planteó su teoría del "universo inflacionario". (¡No debe ser por casualidad que esta idea se planteó en los años 70, cuando el mundo capitalista estaba pasando por una crisis inflacionaria!) Según esta teoría, la temperatura cayó tan rápidamente que no hubo tiempo a que los diferentes campos se separasen o para que se formasen las diferentes partículas. La diferenciación se produjo más tarde, cuando el universo era mucho más grande. Por lo tanto esta es la versión más reciente del big bang. Plantea que, en el momento del big bang, el universo experimentó una expansión exponencial, en la que duplicó su tamaño cada 10ñ35 segundos (de ahí la "inflación"). Mientras que las versiones anteriores del "modelo estándar" consideraban todo el universo comprimido en el tamaño de una uva, Guth fue más allá. Calculó que el universo no empezó como una uva, sino que habría sido mil millones de veces más pequeño que el átomo de hidrogeno. Entonces se habría expandido a una velocidad increíble -muchas veces la velocidad de la luz, que es de 300.000 kilómetros por segundo- hasta que alcanzó un tamaño 10⁹⁰ veces su volumen inicial, es decir, ¡un 1 seguido de 90 ceros!

Examinemos las implicaciones de esta teoría. Como todas las otras teorías del big bang, parte de la hipótesis de que toda la materia del universo estaba concentrada en un solo punto. El error fundamental aquí es imaginar que el universo es igual al universo observable, y que es posible reconstruir toda la historia del universo como un proceso lineal, sin tomar en cuenta las diferentes fases, transiciones, y diferentes estados a través de los que pasa la materia.

El materialismo dialéctico concibe el universo como infinito, pero no estático o en un estado de "equilibrio" permanente como hicieron Einstein y Newton. La materia y la energía no se pueden crear ni destruir, sino que están en un proceso continuo de cambio y movimiento, que implica explosiones periódicas, expansión y contracción, atracción y repulsión, vida y muerte. No hay nada intrínsecamente improbable en la idea de una, o muchas, grandes explosiones. Aquí el problema es otro -una interpretación mística de un determinado fenómeno observado, como el desplazamiento al rojo de Hubble, y un intento de pasar de contrabando la idea religiosa de la creación del universo por la puerta trasera-

Para empezar, es impensable que toda la materia en el universo estuviese concentrada en un solo punto "de densidad infinita". Que quede claro lo que esto significa. En primer lugar, es imposible colocar una cantidad infinita de materia y energía en un espacio finito. Simplemente plantear la cuestión es suficiente para contestarla. "¡Ah!" dirán los partidarios del big bang, "pero el universo no es infinito, sino finito, según la teoría de la relatividad general de Einstein". En su libro El big bang nunca sucedió, Eric Lerner explica que las ecuaciones de Einstein admiten un número infinito de universos diferentes. Friedmann y Lematre demostraron que muchas ecuaciones apuntan a una expansión universal. No obstante, no todas ellas implican un estado de "singularidad". Sin embargo Ésta es la única variante dogmáticamente defendida por Guth y cía.

Incluso si aceptásemos la idea de que el universo es finito, la noción de "singularidad" nos lleva a conclusiones claramente fantásticas. Si consideramos la pequeña esquina del universo que somos capaces de observar como la totalidad del universo -una suposición sin ninguna base científica o lógica de ningún tipo- entonces estamos hablando de 100.000 millones de galaxias, cada una con unos 100.000 millones de estrellas secuenciales principales (como nuestro propio sol). Según Guth, toda esta materia estaba concentrada en un espacio más pequeño que un protón. Cuando había existido durante un millón de billones de billones de billones de segundo con una temperatura de billones de billones de billones de grados, había un sólo campo y un sólo tipo de interacción de partículas. En la medida en que el universo se expandió y la temperatura disminuyó, los diferentes campos supuestamente se "condensaron" a partir del estado inicial de simplicidad.

Se plantea la cuestión de dónde salió toda la energía para impulsar una expansión sin precedentes de ese tipo. Para resolver este acertijo, Guth recurrió al hipotéticamente omnipresente campo de fuerza (un "campo de Higgs"), cuya existencia ha sido predicha por algunos físicos teóricos, pero de la que no hay la más mínima evidencia empírica. "En la teoría de Guth", comenta Eric Lerner, "el campo de Higgs que existe en un vacío genera toda la energía necesaria a partir de la nada -ex nihilo- . El universo, como Él lo plantea, es una gran ‘comida gratis', cortesía del campo de Higgs".56