jueves, 14 de abril de 2016

El vacío cuántico y el origen del Universo

"Cualquiera que no esté impactado con la teoría cuántica no la ha entendido."
(Niels Bohr)

El vacío cuántico.

Heisenberg
Uno de los aspectos más contra-intuitivos del que nos habla la física cuántica, es el hecho de que es posible que de la "nada" (el vacío cuántico) puedan surgir cosas (partículas). Es un hecho físico bastante aceptado, y supone grosso modo que una existencia (algo) puede aparecer por las buenas a partir de la no existencia (de la nada). Es decir; que algo que no era, de repente puede ser, así sin más. Y si bien es cierto que el vació cuántico no es estrictamente una nada absoluta, realmente se le parece bastante.

Esta inmediata generación existencial cuesta sin duda trabajo de digerir, pero una vez aceptado el hecho como tal, cabe preguntarse lo siguiente: ¿hay alguna condición que se deba cumplir a priori para que la nada permita tal sorprendente suceso de creación espontánea? Pues sí que la hay, una muy simple y determinada: el paso al ser se condiciona a que la relación entre la masa creada (la cantidad de energía equivalente, en realidad) y el tiempo efectivo de existencia deben seguir una relación matemática muy concreta, la que nos enseña el principio de incertidumbre de Heisenberg:

 (1)

Esto viene a decir que el mundo cuántico (la realidad) posee una incertidumbre intrínseca a su ser, mediante la cual la precisión con la que se conoce la energía de una partícula multiplicada por la precisión con la que se conoce su tiempo de existencia, no puede ser menor (más preciso) de una cierta cantidad (un valor ħ constante muy pequeño relacionado con la constante de Plank).

Es posible, por lo tanto, que una partícula (un ser) aparezca en la realidad desde la nada (violando temporalmente la ley de conservación de la energía), con la única condición de que lo haga por un espacio de tiempo lo suficientemente pequeño como para que la incertidumbre en la energía supere la masa en reposo de dicha partícula. Es decir; que la precisión en el rango de tiempo en que esta partícula existe sea tan alta, que si pasamos a la derecha dividiendo en la inecuación (1) este valor, sea lo suficientemente pequeño como para que la incertidumbre en la energía aumente hasta alcanzar la masa de la partícula que entrará en el ser durante Δt segundos. Conforme la precisión en el tiempo se hace mayor  (i.e. conforme Δt tiende a cero), la ΔE (la incertidumbre en la energía) permite que partículas cada vez de mayor masa m = E / c2 aparezcan desde la nada, aunque sólo lo puedan hacer durante Δt segundos antes de volver al no-ser.

Otra forma de entender ésto, es como que es posible la creación espontánea de ser (masa), siempre y cuando la incertidumbre entre la masa (energía) y el tiempo sea lo suficientemente alta (mayor o igual a ħ/2) para que el mundo no se llegue a enterar de la violación ocurrida en las leyes de conservación: lo que no se puede detectar no es ilegal, y por tanto puede ser tal cual y sin problemas ;-).

En resumen:

1) Cuanto menos tiempo dure una existencia, más masa puede poseer eso que sale espontáneamente del vació.

2) Y también, cuanto más tiempo desee algo salido de la nada existir, menos masa (y por tanto energía) puede poseer.

El origen del Universo.

¿Y qué tiene que ver esto con el posible origen de nuestro Universo? Pues que muchos científicos afirman que un proceso similar al descrito para la aparición de partículas virtuales tuvo precisamente lugar en el Big Bang.

Nuestro Universo es cosmológicamente plano (o casi plano), y eso hace que la energía neta total contenida en el mismo sea cero (o casi cero). Y aunque ciertamente hay movimiento real, esto se debe simplemente a que existen zonas (posiciones) más densas energéticamente que otras, y eso produce gradientes que la termodinámica procede a abolir del modo más rápido posible; pero este movimiento no implica que la energía global sea muy grande. De hecho, cuando se procede a sumar y a restar la energía (cinética y potencial) de todo lo que el mundo contiene: ¡terminamos con una cantidad energética neta nula (o casi nula)!

Y volviendo a la inecuación (1), vemos que cuando la energía ΔE es muy pequeña (y se conoce, por tanto, con mucha precisión), el intervalo de tiempo permitido para que tal cantidad de energía exista salida de la nada es mayor o igual a:

Δt >= ħ / ΔE

Como  ħ es un valor muy pequeño pero constante, en el momento en que la E neta tiende a cero, el tiempo admisible de existencia tiende a infinito. En el caso límite, si resulta que la energía neta de nuestro Universo es exactamente cero, el mismo podría existir de modo estacionario eternamente sin violar las leyes de conservación. En cualquier caso, aún sin ser estrictamente cero, se estima que el valor energético global del mundo es tan cercano a cero que físicamente es viable su existencia una cantidad enorme de tiempo a pesar de haber salido literalmente del vacío (de la "nada"). Es decir, que:
El origen de nuestro mundo sería (podría ser) el resultado de una fluctuación cuántica que no colapsó y pudo continuar extendiéndose gracias al principio de incertidumbre dada la baja (o nula) energía total que éste contiene.
Implicaciones filosóficas.

1ª) Esta idea propuesta avala de algún modo la hipótesis del multiverso según la cual si este hecho de creación a partir de una fluctuación cuántica es físicamente posible, no es descartable que haya ocurrido (o vaya a ocurrir) en otras ocasiones; o que incluso ocurra de modo continuo en realidades (mundos) paralelos al nuestro. Lo que se hace con esta hipótesis de algún modo es "meta-inducir" el hecho físico contrastado de la aparición de partículas en el Universo a partir del vacío cuántico (siempre que se respete el principio de incertidumbre), haciéndolo extensivo al origen del propio Universo: en este sentido, el propio cosmos (y todo lo que contiene), se habría originado a partir de una de estas fluctuaciones a un nivel trascendente (es decir; en una especie de espuma cuántica global la cual comparte muchas propiedades con nuestra física: entre ellas el principio de incertidumbre).

2ª) Si todo lo postulado por la hipótesis del multiverso es cierto, la existencia sería eterna e infinita. Ya sea que los Universos convivan en paralelo (con múltiples fluctuaciones concurrentes); o que uno siga a otro fluctuación tras fluctuación ("esperándose" que un Universo acabe antes de dar a luz a otro), el hecho es que esta explicación supone que siempre ha habido Universos, y que siempre los habrá: y además, que el número de tales existencias es infinito.

3ª) De esta manera, y esto es importante: todo lo que puede ser, ya habrá sido y lo será de nuevo una infinidad de veces. El eterno retorno se confirmaría de este modo, puesto que cualquier cosa compatible con un Universo dinámico (i.e. que posea movimiento efectivo debido a una densidad energética dispersa) sencillamente va a ocurrir tarde o temprano, y además lo hará exactamente igual una infinidad de veces, y otra infinidad de veces lo hará con ligeras variaciones. Es decir; que de ser todo esto cierto, yo ya habría vivido (y viviré) este mismo momento en que me encuentro ahora mismo escribiendo una infinidad de veces. Del mismo modo, habré vivido y viviré situaciones muy similares a la actual, pero donde pequeñas fluctuaciones cuánticas habrán llevado a un curso de acontecimientos ligeramente distintos: en algunas de estas realidades escribiré alguna palabra distinta, por ejemplo; y en otras realidades varias fluctuaciones pueden conllevar a un cambio mayor: por ejemplo, produciéndome un trombo conforme escribo llevándome a la tumba (xDD).

Y quizás pueda alguien dudar si el "yo" de todas esas infinitas vivencias es el mismo "yo" de mi ser presente; pero si tenemos en cuenta que lo que se llama "yo" surge meramente de la computación neuronal eléctrica del cerebro, y puesto que dicha computación será idéntica en cada una de esas realidades repetidas, no cabe duda de que sí, seré yo el que repita mi ser por toda una eternidad. Este hecho es realmente inquietante, la verdad.

Conclusión.

Cuando se pone uno a especular con todo esto, no podemos más que echarnos las manos a la cabeza y preguntarnos si realmente todo puede ser y ocurrir de este modo tan extraño y paradójico (a pesar de todas las evidencias que los científicos nos dicen que existen a favor). Pero es que realmente da igual cuanto vaya todo contra nuestro sentido común evolutivo (macroscópico); los hechos son los hechos, y como diría Richard Feynman:
"Pienso que se puede afirmar tranquilamente que nadie entiende la mecánica cuántica... No te pongas a repetir, si puedes evitarlo '¿pero cómo puede ser así?' porque te irás por una coladera hacia un callejón sin salida del que nadie ha escapado. Nadie sabe cómo puede ser así."
Nadie sabe ni sabrá cómo puede ser así, pero así es sin duda; al menos en el caso cuántico de nuestro Universo. Y aunque la hipótesis del multiverso, aún con el respaldo cuántico, todavía tiene que ser confirmada o refutada (si es que es posible tal cosa), sus consecuencias son realmente asombrosas (aterradoras incluso, según como se mire).

Y es remarcable, por cierto, cómo las implicaciones filosóficas del multiverso cuadran bastante bien con la postura que el filósofo Friedrich Nietzsche defendió antes incluso del surgimiento de la propia teoría cuántica. En su obra "La gaya ciencia", escribe Nietzsche:
"¿Qué sucedería si un demonio... te dijese: Esta vida, tal como tú la vives actualmente, tal como la has vivido, tendrás que revivirla... una serie infinita de veces; nada nuevo habrá en ella; al contrario, es preciso que cada dolor y cada alegría, cada pensamiento y cada suspiro... vuelvas a pasarlo con la misma secuencia y orden... y también este instante y yo mismo... Si este pensamiento tomase fuerza en ti... te transformaría quizá, pero quizá te anonadaría también...¡Cuánto tendrías entonces que amar la vida y amarte a ti mismo para no desear otra cosa sino ésta suprema y eterna confirmación!"
En este sentido, la vida (nuestra vida) debería ser tan intensa y tan perfecta (dice el filósofo) que no deseásemos ningún cambio en sus infinitas sucesiones, puesto que todo cambio fuese ya necesariamente a peor.

Del mismo modo, la idea del multiverso también da apoyo a la propuesta budista en cuanto a su postulada eterna repetición vital. Según Buda, cada persona sufre tras la muerte infinitas reencarnaciones (algo como vemos asombrosamente de acuerdo con la hipótesis cuántica que hemos descrito), un eterno proceso vital del cual sólo se puede escapar mediante una constante meditación que te lleve a alcanzar el Nirvana; siendo este Nirvana simplemente el cese existencial de la persona: un estado de gracia equivalente a lograr detener por fin el sonsonete vital, alcanzar la deseable nada absoluta, esto es: el verdadero descanso que la simple muerte personal no nos permitiría conseguir.

Y puede que Buda tuviese razón respecto a nuestro eterno ciclo vital, pero mucho me temo que ninguna meditación o iluminación vaya a poder poner freno a la realidad cuántica. Realmente podríamos estar ¿condenados? a repetir una y otra vez nuestro ser por toda la eternidad. Sin embargo, aunque esta idea pueda parecer bastante angustiosa y desagradable, yo personalmente creo que no es para tanto, siempre y cuando no tengamos recuerdo alguno de esa infinidad existencial ya pasada...por cierto, ¿no habéis notado en ocasiones un fuerte sentimiento de Déjà vu? ¿quién sabe si...? (:-P)

El uróboros simboliza el esfuerzo eterno, 
la lucha eterna, o el esfuerzo inútil, la naturaleza cíclica 
de las cosas, el eterno retorno  y otros conceptos que vuelven a comenzar 
a pesar de las acciones para impedirlo.

Un saludo, eterno compañero de viaje. Quizás nos quede por delante encontrarnos en este camino una infinidad de ocasiones, aunque sólo sea a través de estas páginas...

7 comentarios:

  1. "Si cada uno de los instantes de nuestra vida se va a repetir infinitas veces, estamos clavados a la eternidad como Jesucristo a la cruz. La imagen es terrible. En el mundo del eterno retorno descansa sobre cada gesto el peso de una insoportable responsabilidad. Ese es el motivo por el cual Nietzsche llamó a la idea del eterno retorno la carga más pesada. Pero si el eterno retorno es la carga más pesada, entonces nuestras vidas pueden aparecer, sobre ese telón de fondo, en toda su maravillosa levedad."

    Milan Kundera: "La insoportable levedad del ser".

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  2. Es sorprendente el concepto de infinito. Un universo (de los infinitos que hay) se repetirá y se habrá repetido infinitas veces: ¡ergo ya he estado aquí escribiendo este comentario!

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  3. En mi opinión, lo sorprendente de verdad es que este concepto de infinito tenga una relación directa con la realidad. Porque podría simplemente haber sido un mero artificio racional matemático, pero es que resulta que no; que parece ser que la idea de infinito se puede (se debe, de hecho) aplicar al entendimiento del mundo. Eso es lo verdaderamente asombroso.

    Un saludo, y gracias por comentar a ambos ;-).

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    1. Pero si el infinito es verdad, entonces vivimos en la más absoluta predeterminacien. ¡No podemos cambiar nada! Una falsa creencia de elección.

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    2. Predeterminación*

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  4. Buen artículo Samu, como todos los tuyos!!!

    Eres filósofo e ingeniero????

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  5. Jajajajaja, sí Felix, yo le doy a todos los palos :P.

    Un saludo, y gracias por comentar.

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