Razón y revolución
Filosofía marxista y ciencia moderna


Autores Alan Woods y Ted Grant

..Fundación Federico Engels


 

Parte Dos: Tiempo, espacio y moción

9. El big bang (3)

 

Einstein y el big bang

En las últimas décadas se ha enraizado el prejuicio de que la ciencia "pura", especialmente la física teórica es el producto solamente del pensamiento abstracto y la deducción teórica. Como plantea Eric Lerner, Einstein es parcialmente responsable de esta tendencia. A diferencia de teorías anteriores, como las leyes del electromagnetismo de Maxwell, o la ley de la gravedad de Newton, que se basaban sólidamente en el experimento, y fueron rápidamente confirmadas por cientos de miles de observaciones independientes, las teorías de Einstein se confirmaron en un primer momento solamente sobre la base de dos observaciones -la deflección de la luz de las estrellas por el campo gravitatorio del sol y una ligera desviación de la órbita de Mercurio-

El hecho de que más adelante se demostrase que la teoría de relatividad era correcta ha llevado a otros, posiblemente sin el nivel de genialidad de Einstein, a creer que esta es la manera de actuar. ¿Por que preocuparse perdiendo el tiempo en experimentos y observaciones tediosas? De hecho, ¿por qué depender de la evidencia de los sentidos, si podemos ir directamente a la verdad a través del método de la deducción pura?

Podemos ver una tendencia creciente hacia un tratamiento puramente abstracto de la cosmología, basado exclusivamente en cálculos matemáticos y la teoría de la relatividad. "El número de comunicaciones cosmológicas publicadas anualmente aumentó astronómicamente de sesenta en 1965 a más de quinientas en 1980, pero este crecimiento se ha dado casi únicamente en trabajo puramente teórico: en 1980 casi el 95% de estas comunicaciones se dedicaban a varios modelos matemáticos, como el ‘universo de Bianchi tipo XI'. A mediados de la década de 1970, la confianza de los cosmólogos era tal que se sentían capaces de describir con gran detalle acontecimientos de las primeras centésimas de segundo del tiempo, hace varios miles de millones de años. Cada vez más, la teoría tomó las características de un mito, conocimiento exacto, absoluto sobre acontecimientos en el pasado distante pero un conocimiento cada vez menos claro de cómo llevaron al universo que vemos ahora, y un rechazo creciente de la observación".

El talón de Aquiles del universo cerrado y estático de Einstein es que colapsaría sobre sí mismo inevitablemente debido a la fuerza de la gravedad. Para solventar este problema Él planteó la hipótesis de la "constante cosmológico", una fuerza de repulsión que contrarrestaría la fuerza de la gravedad, impidiendo de esta manera el colapso del universo. Durante un tiempo, la idea de un universo estático, que las fuerzas gemelas de la gravedad y la "constante cosmológica" mantendrían para siempre en un estado de equilibrio fue apoyada -por lo menos por el pequeño número de científicos que decían entender las teorías extremadamente abstractas y complicadas de Einstein- .

En 1970, en un artículo en Science, Gerard de Vaucouleur demostró que, en la medida en que los objetos del universo son más grandes, su densidad es menor. Por ejemplo un objeto diez veces más grande sería 100 veces menos denso. Esto tiene serias implicaciones para los intentos de establecer la densidad media del universo, que es necesaria para saber si hay suficiente gravedad para detener la expansión de Hubble. Si la densidad media disminuye con el aumento de tamaño, será imposible definir la densidad media del universo en su conjunto. Si De Vaucouleur tiene razón, la densidad del universo observado sería mucho menor de lo que se pensaba, y el valor de omega podría ser tan pequeño como 0,0002. En un universo con tan poca materia, los efectos de la gravedad serían tan débiles que la diferencia entre la relatividad general y la gravedad newtoniana sería insignificante y por lo tanto, "a efectos prácticos, la relatividad general, el fundamento de la cosmología convencional, puede ¡ser ignorada!". Lerner continua: "El descubrimiento de De Vaucouleur demuestra que en ninguna parte del universo ¾ quizás con la excepción de cerca de una estrella de neutrones ultra densa¾ la relatividad general no es más que una corrección sutil".63

Las dificultades a la hora de comprender lo que Einstein "realmente quería decir" ya son legendarias. Hay una historia según la cual cuando un periodista preguntó al científico inglés Eddington si era cierto que sólo había tres personas en el mundo que entendiesen la relatividad, este contestó: "¿Ah sí? Y quiÉn es el tercero?" Sin embargo el matemático ruso Alexander Friedmann, a principios de los 20 demostró que el modelo de universo de Einstein era sólo una de entre un número infinito de cosmologías posibles, algunas en expansión, otras en contracción dependiendo del valor de la constante cosmológica, y de las "condiciones iniciales" del universo. Este era un resultado puramente matemático, deducido de las ecuaciones de Einstein. El auténtico significado del trabajo de Friedmann fue que puso en duda la idea de un universo cerrado y estático, y demostró que había otros modelos posibles.

Estrellas de neutrones

Contrariamente a la idea de la antigüedad de que las estrellas eran eternas e inmutables, la astronomía moderna ha demostrado que las estrellas y otros cuerpos celestes tienen una historia, un nacimiento, una vida y una muerte, gigantes y rarificadas en su juventud; azules, calientes y radiantes en la mitad de la vida; contraídas, densas y rojas de nuevo en su vejez. Las observaciones astronómicas con potentes telescopios nos han permitido acumular gran cantidad de información. Sólo en Harvard ya se habían clasificado un cuarto de millón de estrellas en cuarenta tipos diferentes, antes de la Segunda Guerra Mundial, gracias al trabajo de Annie J. Cannon. Ahora se conocen muchas más gracias a los radiotelescopios y la exploración espacial.

El astrónomo inglés Fred Hoyle ha realizado una investigación detallada de la vida y la muerte de las estrellas. El combustible de las estrellas es la fusión de hidrógeno en helio en su núcleo. Una estrella en su estadio inicial cambia poco de temperatura o de tamaño. Esta es la etapa actual de nuestro sol. Sin embargo, más pronto o más tarde el hidrógeno que se consume en el centro a gran temperatura se convierte en helio. Este se acumula en el núcleo hasta que, cuando alcanza cierto tamaño, la cantidad se transforma en calidad. Se produce un cambio dramático, provocando un salto repentino de tamaño y temperatura. La estrella se expande enormemente, mientras que su superficie pierde calor. Se convierte en una gigante roja.

Según esta teoría, el helio del núcleo se contrae, elevando la temperatura hasta el punto en que el núcleo de helio se funde creando carbón y liberando más energía. Según se calienta se contrae todavía más. En este momento, la vida de la estrella llega rápidamente a su final, ya que la energía producida por la fusión del helio es mucho menor que la producida por la fusión del hidrógeno. En un momento dado el nivel de energía empieza a caer por debajo del necesario para mantener la expansión de la estrella contra su propio campo gravitatorio. La estrella se contrae rápidamente, colapsando sobre sí misma para convertirse en una enana roja, rodeada por un halo de gas, los restos de las demás capas fundidas por el calor de la contracción. Estas son las bases de las nebulosas planetarias. La estrella puede permanecer en este estado durante largo tiempo, enfriándose lentamente, hasta que ya no tiene suficiente energía como para brillar. Acaba siendo una enana blanca.

Sin embargo estos procesos parecen bastante tranquilos en comparación al escenario planteado por Hoyle para las estrellas más grandes. Cuando una estrella grande llega a un estadio tardío de desarrollo, en el que su temperatura interna llega a 3-4.000 millones de grados, se empieza a formar hierro en su núcleo. Llegados a cierto punto la temperatura alcanza tal grado que los átomos de hierro se escinden para formar helio. En este momento la estrella colapsa sobre sí misma en más o menos un segundo. Un colapso de este tipo provoca una violenta explosión que hace salir despedido todo el material externo al centro de la estrella. Esto es lo que se conoce como supernova, como la que asombró a los astrónomos chinos en el siglo XI.

Surge la cuestión de qué sucede si una estrella grande sigue colapsando bajo la presión de su propia gravedad. Fuerzas gravitatorias inimaginables exprimirían los electrones en el espacio ya ocupado por los protones. Según una ley de la mecánica cuántica conocida como el principio de exclusión de Pauli, dos electrones no pueden ocupar el mismo estado de energía en un átomo. Es este principio el que, actuando sobre los neutrones evita un colapso mayor. En este estadio, la estrella se compone principalmente de neutrones, y de ahí su nombre. Una estrella de este tipo tiene un radio muy pequeño, quizás de 10 km., o 1/700 parte del radio de una enana roja, y con una densidad más de cien millones de veces mayor que la de esta, ya de por sí bastante alta. Una sola caja de cerillas llena de este material pesaría tanto como un asteroide de un kilómetro de diámetro.

Con tal concentración de masa, la atracción gravitatoria de una estrella de neutrones absorbería todo lo que estuviese a su alrededor. La existencia de este tipo de estrellas fue predicha teóricamente en 1932 por el físico soviético Lev Landau, y posteriormente estudiada en detalle por J. R. Oppenheimer y otros, Durante algún tiempo se dudó si estas estrellas podían existir. Sin embargo, en 1967 el descubrimiento de pulsares dentro de los restos de una supernova como la Nebulosa del Cangrejo dio lugar a la teoría de que los pulsares eran realmente estrellas de neutrones. En esto no hay nada que sea inconsistente con los principios del materialismo.

Los pulsares son estrellas pulsantes, es decir que liberan rápidas explosiones de energía a intervalos regulares. Se estima que sólo en nuestra galaxia puede haber 100.000 pulsares, de los cuales ya se han localizado cientos. Se pensó que la fuente de estas potentes ondas de radio eran estrellas de neutrones. Según la teoría tendría que tener un inmenso campo magnético. Ante la atracción del campo gravitatorio de una estrella de neutrones, los electrones sólo podrían escaparse en los polos magnéticos, perdiendo energía en forma de ondas de radio en el proceso. Las cortas emisiones de ondas de radio se podrían explicar por el hecho de que la estrella de neutrones estuviese rotando. En 1969 se descubrió que la luz de una estrella tenue en la Nebulosa del Cangrejo emitía luz de forma intermitente en línea con las pulsaciones de microondas. Esta fue la primera observación de una estrella de neutrones. Después, en 1982 se descubrió un pulsar rápido, con pulsaciones 20 veces más rápidas que las de la Nebulosa del Cangrejo -642 veces por segundo-

En los años 60 se descubrieron nuevos objetos con los radiotelescopios, los quasares. A finales de la década se habían descubierto 150, algunos de ellos a unos 9.000 millones de años luz, asumiendo que el desplazamiento al rojo sea correcto. Para que podamos observar objetos a esta distancia tienen que ser entre 30 y 100 veces más luminosos que una galaxia normal. Y sin embargo parecían ser pequeños. Esto planteaba dificultades, lo que llevó a algunos astrónomos a negarse a aceptar que pudiesen estar tan lejos.

El descubrimiento de los quasares dio un apoyo inesperado a la teoría del big bang. La existencia de estrellas colapsadas con un enorme campo gravitatorio planteaba problemas que no se podían resolver con la observación directa. Este hecho abrió la puerta a una avalancha de especulaciones, incluyendo las interpretaciones más peculiares de la teoría general de la relatividad de Einstein. Como plantea Eric Lerner:

"El glamour de los misteriosos quasares atrajo rápidamente jóvenes investigadores a los cálculos de arcano de la relatividad general y de esta manera a problemas cosmológicos, especialmente aquellos de carácter matemático. Después de 1964 el número de comunicaciones publicadas en cosmología dio un salto hacia arriba, pero el crecimiento fue prácticamente todo en trabajos puramente teóricos, examinaciones matemáticas de algunos problemas de la relatividad general, que no se hacían ningún esfuerzo por comparar los resultados con las observaciones. Ya en 1964, quizás cuatro de cada cinco comunicaciones cosmológicas eran teóricas, cuando una década antes sólo lo eran un tercio".64


Es necesario distinguir claramente entre agujeros negros, cuya existencia se ha deducido de una interpretación particular de la teoría de la relatividad general, y estrellas de neutrones, que han sido observadas. La idea de agujeros negros ha capturado la imaginación de millones de personas a través de los escritos de autores como Stephen Hawking. Sin embargo la existencia de agujeros negros no está universalmente aceptada, ni tampoco ha sido demostrada definitivamente. Roger Penrose, en un ensayo basado en una conferencia de la BBC Radio de 1973, describe de esta manera la teoría de los agujeros negros:

"¿Qué es un agujero negro? A efectos astronómicos se comporta como un ‘cuerpo' pequeño, altamente condensado y oscuro. Pero no es realmente un cuerpo material en el sentido normal de la palabra. No tiene superficie ponderable. Un agujero negro es una región de espacio vacío (aunque extrañamente distorsionado) que actúa como centro de atracción gravitatoria. Hubo un tiempo en el que el cuerpo material estuvo allí. Pero el cuerpo colapsó hacia adentro bajo la presión de su propia gravedad. Cuanto más se concentraba el cuerpo sobre su centro más fuerte se hacia su campo gravitatorio y el cuerpo era más incapaz de impedir que colapsase todavía más. En un momento dado se alcanzó un punto de no retorno, el cuerpo desapareció dentro de su ‘horizonte absoluto de acontecimiento'.

"Más tarde diré más acerca de esto, pero para nuestro propósito actual, es el horizonte absoluto de acontecimiento el que actúa como frontera superficial del agujero negro. Esta superficie no es material. Es simplemente una línea de demarcación trazada en el espacio separando una región interior de una exterior. La región interior -en la que el cuerpo ha caído- se define por el hecho de que ninguna materia, luz o señal de ningún tipo puede escapar de ella, mientras que la región exterior es dónde señales o partículas materiales todavía pueden escapar al mundo exterior. La materia que colapsó formando el agujero negro ha caído profundamente hacia adentro para alcanzar densidades increíbles, aparentemente incluso ha sido aplastada hasta dejar de existir alcanzando lo que se conoce como una ‘singularidad espacio-tiempo' -un lugar en el que las leyes físicas, tal y como las entendemos actualmente, deben dejar de aplicarse- ".65

Stephen Hawking

En 1970, Stephen Hawking planteó la idea de que el contenido de energía de un agujero negro podría producir ocasionalmente un par de partículas subatómicas, una de las cuales podría escapar. Esto implica que un agujero negro podría evaporarse, aunque esto llevaría un período de tiempo inimaginablemente largo. Al final, según este planteamiento, explotaría, produciendo una gran cantidad de rayos gamma. Las teorías de Hawking han atraído mucha atención. Su libro Historia del tiempo. Del big bang a los agujeros negros, fue quizás el libro que llamó la atención del público en general sobre las nuevas teorías cosmológicas. El lúcido estilo del autor hace que ideas complicadas parezcan simples y atractivas. Es de buen leer, pero también lo son muchas obras de ciencia ficción. Desgraciadamente parece haberse puesto de moda entre los autores de obras populares sobre cosmología aparecer cuanto más místicos mejor, y plantear las teorías más descabelladas, basadas en la máxima cantidad de especulación y la mínima cantidad de hechos posible. Los modelos matemáticos han desplazado casi por completo a la observación. La filosofía central de esta escuela de pensamiento se resume en el aforismo de Stephen Hawking "no se puede discutir realmente con un teorema matemático".

Hawking afirma que Él y Roger Penrose demostraron (matemáticamente) que la teoría general de la relatividad "implicaba que el universo tenía que tener un principio y, posiblemente, un final". La base de todo esto es que se toma la teoría de la relatividad como una verdad absoluta. Sin embargo, paradójicamente, en el momento del big bang la teoría de la relatividad de golpe y porrazo se hace irrelevante. Deja de aplicarse, como todas las demás leyes de la física, de tal manera que no se puede decir nada en absoluto sobre el caso. Nada, es decir, excepto especulación metafísica de la peor especie. Pero volveremos al tema más adelante.

Según esta teoría, el tiempo y el espacio no existían antes del big bang, cuando toda la materia del universo estaba supuestamente concentrada en un solo punto infinitesimal, conocido por los matemáticos como singularidad. El propio Hawking señala las dimensiones implicadas en esta insólita transacción cosmológica:

"En la actualidad sabemos que nuestra galaxia es sólo una de entre los varios cientos de miles de millones de galaxias que pueden verse con los modernos telescopio, y que cada una de ellas contiene cientos de miles de millones de estrellas. Vivimos en una galaxia que tiene un diámetro aproximado de cien mil años luz, y que está girando lentamente. Las estrellas en los brazos de la espiral giran alrededor del centro con un período de varios cientos de millones de años. Nuestro Sol no es más que una estrella amarilla ordinaria, de tamaño medio, situada cerca del centro de uno de los brazos de la espiral. ¡Ciertamente, hemos recorrido un largo camino desde los tiempos de Aristóteles y Ptolomeo, cuando creíamos que la Tierra era el centro del universo!"66

De hecho, las enormes cantidades de materia aquí mencionadas no nos dan una idea real de la cantidad de materia del universo. A cada momento se están descubriendo nuevas galaxias y super-cúmulos, en un proceso que no tiene final. Podemos haber adelantado mucho desde Aristóteles en algunos aspectos. Pero en otros parece que estamos muy, muy por detrás suyo. Aristóteles nunca hubiera cometido el error de hablar de un tiempo antes de la existencia del tiempo, o plantear que todo el universo ha sido en la práctica, creado a partir de la nada. Para encontrar ideas de este tipo tendríamos que retroceder algunos miles de años al mundo del mito de la Creación Judeo-Babilónico.

Cuando alguien intenta protestar contra estos procedimientos, inmediatamente se le lleva ante el gran Einstein, de la misma manera que a un estudiante travieso se le envía al despacho del director y se le da una severa reprimenda sobre la necesidad de mostrar mayor respeto por la relatividad general, y se le informa que no se puede discutir con teoremas matemáticos, y se le envía a casa debidamente castigado. La principal diferencia es que la mayoría de los directores están vivos y Einstein está muerto, y por lo tanto es incapaz de hacer ningún comentario sobre esta particular interpretación de sus teorías. De hecho, no hay ni una sola referencia en los escritos de Einstein al big bang, los agujeros negros y demás. El propio Einstein, aunque inicialmente tendía hacia el idealismo filosófico, se opuso implacablemente al misticismo en la ciencia. Se pasó las últimas décadas de su vida luchando contra el idealismo subjetivo de Heisenberg y Bohr, y, de hecho, se acercó bastante a una posición materialista. Ciertamente estaría bastante horrorizado de las conclusiones místicas que se han sacado de sus teorías. He aquí un buen ejemplo:

"Todas las soluciones de Friedmann comparten el hecho de que en algún tiempo pasado (entre diez y veinte mil millones de años) la distancia entre galaxias vecinas debe haber sido cero. En aquel instante, que llamamos big bang, la densidad del universo y la curvatura del espacio-tiempo habrían sido infinitas. Dado que las matemáticas no pueden manejar realmente números infinitos, esto significa que la teoría de la relatividad general (en la que se basan las soluciones de Friedmann) predice que hay un punto en el universo en donde la teoría en sí colapsa. Tal punto es un ejemplo de lo que los matemáticos llaman una singularidad. En realidad, todas nuestras teorías científicas están formuladas bajo la suposición de que el espacio-tiempo es uniforme y casi plano, de manera que ellas dejan de ser aplicables en la singularidad del big bang, en donde la curvatura del espacio-tiempo es infinita. Ello significa que aunque hubiera acontecimientos anteriores al big bang, no se podrían utilizar para determinar lo que sucedería después, ya que toda capacidad de predicción fallaría en el big bang. Igualmente, si, como es el caso, sólo sabemos lo que ha sucedido después del big bang, no podremos determinar lo que sucedió antes. Desde nuestro punto de vista, los sucesos anteriores al big bang no pueden tener consecuencias, por lo que no deberían formar parte de los modelos científicos del universo. Así pues, deberíamos extraerlos de cualquier modelo y decir que el tiempo tiene su principio en el big bang".

Pasajes de este tipo nos recuerda la acrobacia intelectual de los escolásticos medievales discutiendo sobre el número de ángeles que podrían bailar en la punta de un alfiler. Esto no hay que tomarlo como un insulto. Si la validez del argumento se determina por su consistencia interna, los argumentos de los escolásticos eran tan válidos como este. No eran tontos, sino lógicos y matemáticos altamente cualificados, que erigieron construcciones teóricas tan elaboradas y perfectas a su manera como las catedrales medievales. Todo lo que había que hacer era aceptar sus premisas y todo encajaba. El problema es si la premisa inicial es correcta o no. Este es el problema general de toda la matemática, y su debilidad central. Y toda esta teoría se basa principalmente en la matemática:

"En el tiempo que llamamos big bang" Pero si no había tiempo, ¿cómo nos podemos referir a Él como "el tiempo"? Se plantea que el tiempo empezó en ese punto. ¿Entonces, qué había antes del tiempo? ¡Un tiempo en el que no había tiempo! El carácter auto contradictorio de esta idea es evidente. Tiempo y espacio son el modo de existencia de la materia. Si no había tiempo, ni espacio, ni materia, ¿entonces qué había? ¿Energía? Pero la energía, como explica Einstein, es sólo otra manifestación de la materia. ¿Un campo de fuerza? Pero un campo de fuerza también es energía con lo cual no resolvemos nada. La única manera en que podemos librarnos del tiempo es si antes del big bang no había nada.

El problema es: ¿cómo es posible pasar de nada a algo? Si uno es religioso no hay problema: Dios creo el universo a partir de la nada. Esta es la doctrina de la Iglesia Católica, la Creación ex nihilo. Hawking se da cuenta de este hecho, que le resulta bastante incómodo, como queda evidente en la siguiente línea de su libro:

"A mucha gente no le gusta la idea de que el tiempo tenga un principio, probablemente porque suena a intervención divina. (La Iglesia católica, por el contrario, se apropió del modelo del big bang y en 1951 proclamó oficialmente que estaba de acuerdo con la Biblia)".

El propio Hawking no quiere aceptar esta conclusión. Pero es inevitable. Todo este lío parte de un concepto del tiempo filosóficamente incorrecto. Einstein es en parte responsable de esto, en la medida en que parece que introdujo un elemento subjetivo confundiendo la medición del tiempo con el propio tiempo. Una vez más vemos como la reacción contra la vieja mecánica newtoniana se lleva a un extremo. La cuestión no es si el tiempo es "relativo" o "absoluto". La cuestión principal que hay que responder es si el tiempo es objetivo o subjetivo, si el tiempo es el modo de existencia de la materia o un concepto totalmente subjetivo existente en la mente y determinado por el observador. Hawking claramente adopta una visión subjetiva del tiempo cuando plantea:

"Las leyes de Newton del movimiento acabaron con la idea de una posición absoluta en el espacio. La teoría de la relatividad elimina el concepto de un tiempo absoluto. Consideremos un par de gemelos. Supongamos que uno de ellos se va a vivir a la cima de una montaña, mientras que el otro permanece al nivel del mar. El primer gemelo envejecerá más rápidamente que el segundo. Así, si volvieran a encontrarse, uno sería más viejo que el otro. En este caso, la diferencia de edad sería muy pequeña, pero sería mucho mayor si uno de los gemelos se fuera de viaje en una nave espacial a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando volviera, sería mucho más joven que el que se quedó en la Tierra Esto se conoce como la paradoja de los gemelos, pero es sólo una paradoja si uno tiene siempre metida en la cabeza la idea de un tiempo absoluto. En la teoría de la relatividad no existe un tiempo absoluto único, sino que cada individuo posee su propia medida personal del tiempo, medida que depende de dónde está y de cómo se mueve".67

No está en discusión el hecho de que hay un elemento subjetivo en la medición del tiempo. Medimos el tiempo según un marco de referencia determinado, que puede variar, y de hecho varía, de un sitio a otro. La hora en Londres es diferente de la hora en México o en Madrid. Pero esto no significa que el tiempo sea puramente subjetivo. Los procesos objetivos en el universo tienen lugar seamos capaces de medirlos o no. Tiempo, espacio y moción son objetivos a la materia, y no tienen principio ni fin.

Aquí es interesante ver lo que Engels planteaba sobre el tema:

"El ‘ser atemporalmente sido' de Hegel y el ‘ser inmemorial' neoschellingiano son incluso nociones racionales, comparados con este ser fuera del tiempo. Por eso el señor Dühring procede, en efecto, muy cautelosamente: se trata realmente de un tiempo, pero de un tiempo al que en el fondo no debe llamarse tal, pues naturalmente que el tiempo en sí no consta de partes reales, sino que en nuestro entendimiento el que lo divide arbitrariamente; sólo un conjunto de cosas distintas que ocupen el tiempo pertenece a lo enumerable, y no se sabe qué puede significar la acumulación de una duración vacía. No es aquí del todo indiferente, en efecto, lo que puede significar esa acumulación; lo que se pregunta es si el mundo en el estado presupuesto por el señor Dühring dura, recorre un lapso de tiempo. Sabemos hace mucho tiempo que no puede obtenerse ningún resultado midiendo una duración sin contenido, como tampoco se conseguirá nada haciendo mediciones sin finalidad y sin objetivo en un espacio vacío; precisamente por eso, por esa ociosidad del procedimiento, Hegel llamaba mala a esa infinitud".68

¿Existen las singularidades?

Un agujero negro y una singularidad no son lo mismo. No hay nada en principio que excluya la existencia de agujeros negros estelares, en el sentido de estrellas masivas colapsadas en las que la fuerza de la gravedad es tan enorme que ni siquiera la luz puede escapar de su superficie. Incluso la idea no es nueva. Fue predicha en el siglo XVIII por John Mitchell que planteó que una estrella suficientemente grande atraparía la luz. Llegó a esta conclusión basándose en la teoría clásica de la gravedad. La relatividad general no entraba aquí para nada.

Sin embargo, la teoría planteada por Hawking y Penrose va más allá de los hechos observados, y, como hemos visto, saca conclusiones que tienden a todo tipo de misticismo, incluso si esa no era su intención. Eric Lerner considera el que los argumentos a favor de agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias es débil. Junto con Anthony Peratt ha demostrado que todas las características asociadas con estos agujeros negros supermasivos, quasares, etc. se pueden explicar mejor a través de fenómenos electromagnéticos. Sin embargo piensa que la evidencia es mucho más fuerte para la existencia de agujeros negros de tamaño estelar en la medida en que esto se basa en la detección de fuerzas de rayos X muy intensas demasiado grandes para ser estrellas de neutrones. Pero incluso en este caso las observaciones están lejos de demostrar el caso.

Las abstracciones matemáticas son herramientas muy útiles para comprender el universo, con una condición; que no se pierda de vista el hecho de que incluso la mejor abstracción matemática es sólo un aproximación a la realidad. El problema empieza cuando se empieza a confundir el modelo con la cosa en sí. El propio Hawking revela la debilidad de su método en el pasaje citado. ƒl supone que la densidad del universo en el punto del big bang era infinita, sin darnos las razones para ello, y después añade, en una línea de argumentación bastante peculiar que "debido a que las matemáticas no pueden realmente tratar con números infinitos" la teoría de la relatividad se rompe en este punto. A esto, es necesario añadir, "y todas las leyes conocidas de la física", puesto que no es sólo la relatividad general lo que se rompe con el big bang sino toda la ciencia. No es sólo que no sabemos que ocurrió antes. Es que no podemos saberlo.

Esto es una vuelta a la teoría de Kant de la Cosa-en-Sí incognoscible. En el pasado, correspondía a la religión y a ciertos filósofos idealistas, como Hume y Kant, poner límites al conocimiento humano. La ciencia podía llegar hasta aquí pero no más lejos. En el momento en que no se permite avanzar la inteligencia humana empieza el misticismo y la religión y la irracionalidad. Sin embargo la historia de la ciencia es la historia de cómo se derribó una barrera tras otra. Lo que era supuestamente incognoscible para una generación se convertía en un libro abierto para la siguiente. Toda la ciencia se basa en la noción de que podemos conocer el universo. Ahora, por primera vez, los científicos están poniendo límites al conocimiento, una cosa totalmente extraordinaria y bastante triste en relación a la situación actual de la física teórica y la cosmología.

Consideremos las implicaciones del pasaje anterior: a) puesto que las leyes de la ciencia, incluyendo la relatividad general (que se supone que es la base de toda la teoría) dejan de aplicarse en el big bang, es imposible saber qué sucedió antes, si es que sucedió algo, b) incluso si hubiese habido acontecimientos antes del big bang, no tienen efecto sobre lo que pasó después, c) no podemos conocer nada sobre ello, y por lo tanto, d) simplemente "lo sacaremos del modelo y diremos que el tiempo empezó en el big bang".

La aire de autosuficencia con que se hacen estas afirmaciones realmente nos deja con la boca abierta. Se nos pide que aceptemos un límite absoluto a nuestra capacidad de comprender los problemas más fundamentales de la cosmología, de hecho, que no hagamos preguntas (porque todas las preguntas sobre el tiempo antes del tiempo no tienen sentido) y que deberíamos aceptar sin más que el tiempo empezó con el big bang. De esta manera, Stephen Hawking simplemente presupone lo que hay que demostrar. De la misma manera los teólogos aseguran que Dios creó el universo, y cuando se les pregunta que quiÉn creó a Dios, simplemente responden que estas cuestiones están más allá de las mentes de los mortales. Sin embargo en una cosa sí podemos estar de acuerdo; toda la cosa "huele a intervención divina". Más que eso, lo implica necesariamente.

En su polémica contra Dühring, Engels plantea que es imposible que la moción pueda surgir de la inmovilidad, que algo, surgía de la nada: "Sin acto de creación no podemos pasar de nada a algo, aunque el algo sea tan pequeño como un infinitésimo matemático".69 La principal defensa de Hawking parece ser que la teoría alternativa al big bang, planteada por Fred Hoyle, Thomas Gould y Hermann Bondi -la llamada teoría del estado estacionario- se demostró que era falsa. Desde el punto de vista del materialismo dialéctico, nunca hubo mucho que elegir entre estas dos teorías. De hecho la teoría del estado estacionario, que sugería que la materia se estaba creando continuamente en el espacio a partir de la nada, era, si es posible, más mística que su rival. El propio hecho de que esa idea pudiese ser tomada en serio por científicos es una condena de la confusión filosófica que ha hechizado la ciencia durante tanto tiempo.

Los antiguos ya comprendía que "de la nada no surge nada". Este hecho se expresa en una de las leyes más fundamentales de la física, la ley de la conservación de la energía. El planteamiento de Hoyle de que sólo se planteaba respecto a una pequeña cantidad no mejora la cuestión. Es un poco como la ingenua jovencita que para aplacar la ira de su padre que se enteró de que iba a tener un hijo, le aseguró que sólo era "uno pequeño". Ni la más mínima partícula de materia (o energía que es lo mismo) se puede crear ni destruir, y por lo tanto la teoría del estado estacionario estaba condenada desde el principio.

La teoría de la "singularidad" de Penrose, en un principio no tenía nada que ver con el origen del universo. Simplemente planteaba que una estrella que colapsase sobre su propia gravedad quedaría atrapada en una región cuya superficie en un momento dado se contraía hasta un tamaño cero. Sin embargo, en 1970, Él y Hawking publicaron una comunicación conjunta en la que pretendían haber demostrado que el propio big bang era una "singularidad" de este tipo, partiendo de la base que "la relatividad general es correcta y el universo contiene tanta materia como la que observamos".

"Hubo una fuerte oposición a nuestro trabajo, por parte de los rusos, debido a su creencia marxista en el determinismo científico, y por parte de la gente que creía que la idea en sí de las singularidades era repugnante y estropeaba la belleza de la teoría de Einstein. No obstante, uno no puede discutir en contra de un teorema matemático. Así, al final, nuestro trabajo llegó a ser generalmente aceptado y, hoy en día, casi todo el mundo supone que el universo comenzó con una singularidad como la del big bang".

La relatividad general ha demostrado ser una herramienta muy potente, pero toda teoría tiene sus límites, y nos da la sensación de que esta ha sido llevada más allá de los suyos. Es imposible decir cuanto tiempo más puede durar antes de ser sustituida por un conjunto de ideas más amplio y comprensivo, pero lo que está claro es que esta aplicación en concreto ha llevado a un callejón sin salida. Por lo que se refiere a la cantidad de materia en el universo, nunca sabremos la cantidad total, porque no tiene límite. Están tan enredados en ecuaciones matemáticas que se olvidan de la realidad. En la práctica, las ecuaciones han sustituido la realidad.

Habiendo logrado convencer a mucha gente sobre la base de que "uno no puede discutir en contra de un teorema matemático", a la postre Hawking cambió de opinión: "Resulta por eso irónico que, al haber cambiado mis ideas, esté tratando ahora de convencer a los otros físicos de que no hubo en realidad singularidad al principio del universo. Como veremos más adelante, Ésta puede desaparecer una vez que los efectos cuánticos se tienen en cuenta". El carácter arbitrario de todo el método se demuestra por el extraordinario cambio de opinión de Hawking. Ahora afirma que no hay singularidad en el big bang. ¿Por qué? ¿Qué ha cambiado? No hay más evidencia real que antes. Todos estos giros y cambios tienen lugar dentro del mundo de las abstracciones matemáticas.

La teoría de los agujeros negros de Hawking representa una extensión de la idea de la singularidad de partes concretas del universo. Está llena de los elementos más contradictorios y místicos. Tomemos el siguiente pasaje, que describe el extraordinario escenario de un astronauta que cayera en un agujero negro:

"El trabajo que Roger Penrose y yo hicimos entre 1965 y 1970 demostró que, de acuerdo con la relatividad general, debe haber una singularidad de densidad y curvatura del espacio-tiempo infinitas dentro de un agujero negro. La situación es parecida al big bang al principio del tiempo, sólo que sería el final, en vez del principio del tiempo, para el cuerpo que se colapsa y para el astronauta. En esta singularidad, tanto las leyes de la ciencia como nuestra capacidad de predecir el futuro fallarían totalmente. No obstante, cualquier observador que permaneciera fuera del agujero negro no estaría afectado por este fallo de capacidad de predicción, porque ni la luz ni cualquier otra señal podrían alcanzarle desde la singularidad. Este hecho notable llevó a Roger Penrose a proponer la hipótesis de la censura cósmica, que podría parafrasearse como ‘Dios detesta una singularidad desnuda'. En otras palabras, las singularidades producidas por un colapso gravitatorio sólo ocurren en sitios, como los agujeros negros, en donde están decentemente ocultas por medio de un horizonte de sucesos, para no ser vistas desde fuera. Estrictamente, esto es lo que se conoce como la hipótesis débil de la censura cósmica: protege a los observadores que se quedan fuera del agujero negro de las consecuencias de la crisis de predicción que ocurre en la singularidad, pero no hace nada por el pobre desafortunado astronauta que cae en el agujero".70

El que lo entienda que nos lo explique. No contentos con el principio (y el final) del tiempo en su conjunto, ahora Penrose y Hawking descubren numerosas partes del universo en las que ¡el tiempo ya ha terminado! A pesar de que la evidencia de la existencia de los agujeros negros es muy débil, parece bastante probable que exista algún fenómeno de este tipo, en forma de estrellas colapsadas con tremendas concentraciones de materia y gravedad. Pero parece bastante dudoso que este colapso gravitatorio pueda nunca llegar al punto de una singularidad, y mucho menos quedarse en este estado para siempre. Mucho antes de que se llegase a este punto tal enorme concentración de energía provocaría una explosión masiva .

Todo el universo es una prueba de que el proceso de cambio no tiene fin a todos los niveles. Zonas enormes del universo pueden estar en expansión, mientras que otras se están contrayendo. Largos períodos de equilibrio aparente interrumpidos por violentas explosiones, como supernovas, que a su vez proporcionan la materia prima para la formación de nuevas galaxias, que es un proceso continuo. No hay desaparición ni creación de la materia , sino el continuo e incesante cambio de un estado a otro. Por lo tanto no se puede plantear el "fin del tiempo" ni en un agujero negro ni en ninguna otra parte.

Parte Dos: Tiempo, espacio y moción
9. El big bang (y 4)