El vacío cuántico y el origen del Universo (II)

"There are no real one-particle systems in nature, not even few-particle

systems. The existence of virtual pairs and of pair fluctuations shows that

the days of fixed particle numbers are over."

(Viki Weisskopf)

Introducción.

Ayer finalicé el estudio del resto de cursos que el profesor Leonard Susskind impartió para la Universidad de Stanford hablando sobre una introducción a la teoría cuántica de campos (Quantum Field Theory - QFT), el modelo estándar de partículas, y sobre la Supersimetría y la teoría de la gran unificación (GUT). Es notable como este gran físico logra explicar de manera formal matemática todos estos asuntos, pero que a la vez lo haga utilizando la complicación justa y necesaria para transmitir la base esencial de lo que desea enseñar.  Podéis acceder a todas sus clases desde YouTube: https://www.youtube.com/channel/UCNPslw9h5x5OqEBUX65DEmg ("Dios" bendiga la era de internet).

Ahora sí, después de varios años de duro "esfuerzo" (que en realidad no ha sido tal porque me encanta la física y las matemáticas ;) ), puedo decir que comprendo y entiendo formalmente el estado actual del arte en física moderna. Y confieso que durante algunos momentos llegué a flaquear en este intento, especialmente cuando di los primeros pasos en QFT y me topé con esos monstruosos lagrangianos, pero lo importante es que lo logré y que ahora mismo difícilmente ningún físico titulado (medio) sabrá probablemente mucho más de que lo que yo sobre la materia (esta afirmación la hago a partir de los manuales y exámenes que la Universidad de la UNED tiene disponible en su web a disposición del público en general).

Pues bien; me gustaría en esta entrada realizar un comentario personal y filosófico sacado a partir de mis conclusiones una vez entendida la física más actual.

La esencia del Universo.

El profesor Susskind menciona en varias ocasiones que lo que determina que en el Universo exista el fenómeno como tal, es el hecho de que el vació cuántico posee en ciertas regiones lo que él denomina como "impurezas". Perturbaciones que son las causantes de que los campos cuánticos subyacentes interaccionen, se acoplen, se mezclen y cambien. De no haber alteraciones espacio-temporales en los campos no existiría eso que llamamos partículas y todo sería un gigantesco vacío cuántico "inerte".

Así pues, el fenómeno del mundo es en cierto modo causa de cierto tipo de impulso primigenio (algo que se suele denominar como Big Bang). Pero la cuestión es que esta causa primera se la suele entender normalmente como una especie de explosión, cuando en realidad se la debería de ver más como una analogía del efecto que tiene lanzar una piedra sobre la superficie de un estanque de agua en calma.

En una anterior entrada donde intenté dar cuenta de una especie de introducción la teoría cuántica de campos (http://quevidaesta2010.blogspot.com/2017/11/introduccion-la-teoria-cuantica-de.html), ya vimos que la física moderna explica el mundo como una especie de mar de campos cuánticos (cientos de ellos) cada uno de los cuales ondula aquí y allá literalmente ofreciendo distribuciones de probabilidad de osciladores armónicos simples. Cada uno de estos cientos de mares que conviven juntos en el mismo espacio-tiempo poseen cosas en común, pero también diferentes propiedades intrínsecas. Por ejemplo, el campo cuántico de electrones es similar pero no igual al campo cuántico de muones, etc. Cada uno vibra de manera distinta ante una misma perturbación, y esas discrepancias llevan a un oleaje particular y colectivo muy peculiar y caótico ante una única perturbación inicial.

Es decir; que si entendemos el Big Bang como el golpeo de una piedra sobre el mar de mares en estado de reposo que es el vacío cuántico, podemos entender el fenómeno pasado, presente y futuro como consecuencia de las interferencias y acoplamientos entre las distintas y diferentes olas de probabilidad levantadas por esta alteración inicial y primigenia. Así pues la dinámica posterior al inicio de lo que entendemos por nuestro Universo pudo estar determinado directamente por el tipo de impulso que alteró el estado de vació primordial. Si modificásemos alguna cualidad de esa hipotética perturbación inicial, nuestro Universo de hoy ya no sería el mismo.

A todo esto que os he contado algunos científicos lo denominan como la aparición del Universo a partir de una fluctuación cuántica, pero creo que del modo en que yo lo he descrito queda más claro de entender, al menos visualmente.

¿Por qué es el mundo como es?

Sobre nuestro mundo fenoménico todos los físicos concuerdan en que pudo haberse comportado de muy diversas maneras alternativas. Existen muchas constantes y aspectos en las leyes físicas que pudieron ser diferentes desde el mismo inicio del Universo. Sin embargo son como son, y además son tales que permiten la aparición de fenómenos tan complejos como la vida consciente (principio antrópico).

Podemos preguntarnos entonces lo siguiente: ¿es el principio antrópico la explicación final a la pregunta de por qué el mundo es como es en lugar de ser de otro modo (puesto que de ser de otro modo "incompatible" no podríamos estar aquí haciéndonos esta pregunta)? Personalmente yo creo que es ésta una respuesta parcial. Y opino que es una respuesta parcial porque no da cuenta de un hecho muy significativo: la vida inteligente tiene en principio cabida en muchos otros tipos de mundos imaginables a parte del nuestro (de hecho habría quizás una infinidad de alternativas imaginables). Es decir, que en principio otra serie de leyes y constantes físicas muy distintas a las nuestras también tendrían el potencial para generar consciencia, pero sin embargo nosotros nos encontramos en un mundo muy particular y determinado: ¿por qué no en otro? ¿Por qué nos encontramos en un mundo con leyes microscópicas (y microscópicas) tan "extrañas" y complicadas en lugar de encontrarnos en un mundo más "clásico" (en todas las escalas)?

Probablemente el hecho de que exista vida consciente y de que las leyes naturales sean las que son y no otras debe de tener alguna especie de correlación; una explicación esencial o trascendental que de momento se nos escapa. En otras palabras; que posiblemente el hecho de que nosotros (la vida consciente) estemos aquí en esta particular realidad física debe suponer que nuestra presencia (la de cualquier ente inteligente) debe ser de algún modo condición necesaria para la propia existencia particular del Universo.

Bien podría ser posible que, sin el potencial de la vida, nuestro Universo no hubiese podido siquiera emerger del vacío cuántico. La diferencia con el mero principio antrópico es sutil pero evidente: no se trata sólo de marcar el hecho de que el mundo sea como es constituye una condición suficiente para que existan seres capaces de preguntarse por las peculiaridades de su realidad, sino de que quizás el hecho de que existan este tipo de seres también podría ser condición necesaria para la propia existencia de este tipo de mundos.

¿Para qué podría ser necesaria la existencia de objetos inteligentes?

1. La causa de la inteligencia.

Preguntémonos primero sobre cual es la causa de que exista la inteligencia en el Universo (como poco en el planeta Tierra). La respuesta es simple (a pesar de que la dinámica implicada sea compleja): la vida es posible gracias a las leyes termodinámicas de la física. Si el mundo se comportara de otro modo a nivel termodinámico (principalmente en sistemas lejos del equilibrio térmico), la complejidad necesaria para que apareciese la vida primero y para que ésta evolucionara hacia entes inteligentes y conscientes luego no habría sido posible.

Una gran estirpe de físicos, empezando por el famoso Erwin Schrödinger y finalizando quizás con el actual Jeremy England, han trabajado fuertemente en esta línea: parece ser que la evolución biológica y las bases de la termodinámica van muy de la mano. También es de destacar el trabajo del profesor Eric Chaisson, el cual explica muy claramente el destacado hecho de la evolución cósmica hacia la complejidad desde su mismo origen. De su obra fundamental en este sentido "Evolución cósmica: El aumento de la complejidad en la naturaleza" (Cosmic Evolution: The Rise of Complexity in Nature) hablé en profundidad en esta otra entrada.

Según estos autores todo lo existente en el cosmos es pues un medio utilizado por el Universo para satisfacer un único "fin" natural (termodinámico): devorar tan pronto con sea posible toda la energía libre (capaz de generar trabajo) que la aparición de cualquier tipo de gradiente supone (diferencias entre ciertas propiedades fenoménicas). Es decir; que la física del mundo posee desde su mismo instante inicial un gran potencial para posibilitar el cambio fenoménico, pero al mismo tiempo también posee desde el principio una fuerte tendencia intrínseca esencial dirigida a abolir -mediante su auto-organización- tan pronto como sea posible cualquier diferencia fenoménica (potencial) acontecida.

Es esta auto-organización tendente a devorar de manera óptima la energía libre la fuente de toda la complejidad observada en el cosmos: desde la formación de los propios átomos y moléculas, pasando por las galaxias, las estrellas, los planteas, y por supuesto la vida. Toda complejidad no es así más que una reacción natural (termodinámica) espontánea tendente a mejorar el modo en que degradar y disipar eficientemente toda esta energía. Podemos entender por tanto cualquier complicación observada, y su propia dinámica, como un método natural mediante el cual el Universo responde y se organiza a sí mismo para mantener su teleológico (que no teológico) "deseo" de devorar energía libre al mayor ritmo posible. Así pues, de este modo y yendo al caso particular del hombre, vemos que éste sí que posee después de todo una clara función objetiva compartida por el resto de fenómenos complejos: leones, gacelas, plantas, algas, bacterias, virus, moléculas, átomos, huracanes, ríos, cristales, estrellas, galaxias, etc.

 No podemos hablar ya de irrelevancia direccional en el mundo de las leyes físicas. No es posible entender que todo cambio en el fenómeno sigue un curso intrascendente o contingente por lo general, sino que debemos aceptar que todo sigue un devenir bien "intencionado". Hay objetivo en las leyes físicas que gobiernan el mundo porque hay dirección y sentido, hay finalidad: ¡y todos (entes animados e inanimados) conformamos un gradual continuum de medios y "soluciones" mediante los cuales el Universo consigue su "propósito"!

Pero no confundamos los términos: a la Naturaleza no le "interesa" en concreto la existencia y permanencia del ser humano (del Homo Sapiens Sapiens) o de cualquier otra estructura o ser, más que de un modo temporal; mientras sea una estructura lo suficientemente eficaz a la hora de acaparar localmente energía libre. Y por supuesto no se está defendiendo que la Naturaleza busque algún tipo de progreso estético, ni mucho menos ético, ni tampoco ningún progreso que podamos relacionar ni remotamente con algún concepto relativo al hombre o a nuestra humanidad.  El mundo sólo "quiere" realmente abolir gradientes, y para ello hace uso siempre de los mejores medios a su alcance en cada momento y en cada circunstancia. Y es esta y no otra la verdadera causa ultima de toda la dinámica (y la conducta) observada en el mundo de la complejidad dentro de sistemas fuera del equilibrio térmico (como por ejemplo es el caso de la Tierra). El hombre pues sólo constituye una pequeña parte (temporal y prescindible) dentro de un enorme engranaje Universal.

2. La utilidad práctica de la inteligencia.

Si la causa de la aparición de la inteligencia es el "deseo" natural de consumir energía libre al máximo ritmo posible dada las circunstancias, la utilidad práctica de la misma vemos evidentemente que es la de favorecer y aportar eficientemente en favor de esta "necesidad" Universal.

La inteligencia pues es útil porque permite alcanzar cotas de degradación y consumo energéticos a un ritmo (exponencial) que no sería posible lograr sin ella. Es un paso natural y espontáneo más dentro de una autónoma escalada cósmica en pos de destruir tanta energía libre como se pueda conforme el Universo se desarrolla en el tiempo. Complejidad, inteligencia y cantidad de consumo por unidad de masa son conceptos íntimamente relacionados (aunque tal relación no sea evidente a primera vista).

Se podría concluir que la inteligencia en realidad es un fenómeno universal existente en cada tipo de estructura física del mundo, pero cuya cantidad va variando gradualmente según sea la capacidad neta por unidad de masa que cierto objeto posee para consumir energía. Cuanta más capacidad, más inteligencia y también más complejidad estructural. El hecho de que tradicionalmente sólo denominemos inteligencia al comportamiento dinámico de ciertos animales es una convención arbitraria y poco objetiva.

3. La utilidad esencial de la inteligencia.

La utilidad práctica de la inteligencia creo que quedó clara: explorar y explotar la información sensible del fenómeno para conseguir así mejorar la manera en la que continuar el aumento en el consumo energético al mayor ritmo posible. Como ya vimos, en este sentido más amplio y reformulado del término cualquier objeto del Universo posee cierta cantidad de inteligencia (por mínima que sea). Las gráficas de arriba, de hecho, son una buena ilustración de esto que decimos. El cosmos se estructura en el tiempo cada vez en estructuras más complejas y eficientes a la hora de consumir, lo cual es claro indicativo de que la inteligencia también sigue de la mano esa curva mostrada; siendo quizás complejidad e inteligencia de alguna manera casi distintas representaciones de un mismo hecho físico.

Por lo tanto, la pregunta original que nos hacíamos sobre por qué podría ser necesaria la inteligencia para la posibilidad en la existencia del Universo, podemos ahora retomarla del siguiente modo: ¿por qué podría necesitar el cosmos esa tendencia natural hacia lograr estructuras cada vez más complejas y eficientes a la hora de abolir gradientes? Así pues, la utilidad esencial de la inteligencia irá de la mano con cualquier posible necesidad natural en favor de este aumento constante en la complejidad estructural del cosmos.

¿Por qué podría necesitar nuestro Universo de esa constante tendencia teleológica mostrada en las leyes termodinámicas?

Dijimos al principio que la conjunción de la cosmología del Big Bang y la moderna física de partículas (el modelo estándar de campos cuánticos), hacen previsible que nuestro Universo sea la manifestación de algún tipo de perturbación o fluctuación en un vacío cuántico preexistente. Así pues, según la ciencia más actual parece ser que las leyes físicas cuánticas son anteriores o incluso que son el soporte previo o primigenio de todo el fenómeno observado a nuestro alrededor, lo cual no sería más que una "impureza" o alteración del estado fundamental del vacío.

Si esto es realmente así, no cabe duda de que la tendencia natural principal del fenómeno debería de ser entonces la de intentar en todo momento una "restauración" completa al estado básico de origen (el estado fundamental del vacío cuántico). Esta tendencia se observa claramente de hecho en cuanto que todo sistema tiende siempre al estado de mínima energía (energía fundamental). Si obligamos, por ejemplo; a un átomo a que posea algún electrón en un estado energético excitado, la tendencia espontánea natural será la del rápido decaimiento (restauración) del electrón al estado más fundamental posible. Y lo mismo podría ocurrir con nuestro Universo tomado como un todo teniendo en cuenta que este principio de energía mínima es esencialmente una repetición de la segunda ley de la termodinámica (la cual lleva como vimos antes bajo ciertas circunstancias al incremento en la complejidad estructural).

Restricciones cuánticas en el tiempo de restauración.

En mecánica cuántica tenemos el principio de indeterminación de Heisenberg, el cual impone claras reglas matemáticas sobre lo que es posible o no observar en el mundo. Una forma de interpretar este principio de indeterminación se relaciona directamente con una indeterminación tiempo-energía la cual viene a expresar matemáticamente la relación que determina de manera básica en el mundo cuántico los conceptos de energía (materia) y tiempo:

donde la h es la constante de Planck (para simplificar,  suele escribirse como ).

El valor conocido de la constante de Planck es:



Al respecto de lo que venimos aquí tratando, la inecuación anterior supone una clara restricción en el tiempo en que una cantidad de energía cualquiera puede "aparecer" desde el vacío cuántico en forma de fenómeno ("impureza") antes de desaparecer de nuevo (restauración). Esto supone por tanto que no es posible que cierta cantidad de energía E "aparezca" de la nada (cuántica) a menos de que el tiempo que "dure" esta existencia se ajuste a la inecuación anterior una vez se multiplique el valor aparecido de nueva energía (ΔE = E - 0) por el tiempo de su duración existencial (Δt = Tf - Ti).

En resumen: para que algo (energía-materia) surja del vacío cuántico (la "nada") se debe cumplir siempre la relación,

(E - 0) x Δt >= (h/2π)/2

Este hecho es utilizado principalmente en el modelo estándar de partículas al calcular las probabilidades observables en la interacción, decaimiento y disperción (scattering) de partículas teniendo en cuenta para ello las aportaciones de la infinidad de partículas "virtuales" que salen y vuelven a la "nada" en un tiempo tan pequeño que no se viola en ningún momento el principio de indeterminación que hemos examinado.

Merece la pena hacer hincapié en que estas partículas "virtuales" de las que habla la física de partículas son tan reales como las partículas observables, sólo que duran tan poco en la existencia (para no violar el principio de incertidumbre) que no hay manera práctica (ni teórica) de poder detectarlas experimentalmente. No obstante por lo demás son tan "normales y corrientes" como las demás.

Restaurando a todo el Universo.

Si como hemos supuesto, el origen de nuestro Universo particular se basa en un vacío cuántico preexistente, es bastante posible que todas las leyes cuánticas sean también previas e independientes de nuestra realidad local. En este sentido debería de aplicarse también el principio de indeterminación de Heisenberg al cosmos por entero.

El mundo supuso, con el Big Bang, la aparición desde el vacío cuántico de una cantidad de energía en forma de radiación (y posteriormente materia) muy similar al proceso que supone la aparición de varias partículas "virtuales" en un proceso microscópico cualquiera. Y del mismo modo en que dichas partículas deben "devolver" la energía tomada del vacío en un tiempo que esté de acuerdo a la inecuación de Heisenberg, lo mismo se podría de decir de nuestro Universo en su conjunto.

Imaginemos un génesis como el siguiente:

En el principio no había "nada" (a parte del "puro" vacío cuántico). Sin embargo este vacío no era estable y estaba sujeto a continuas fluctuaciones acordes siempre al principio de indeterminación. Durante eones una infinidad de fluctuaciones acontecieron en este vacío. La mayoría de tales fluctuaciones supondrían la aparición de cantidades de energía muy pequeñas (con fenómenos poco interesantes) o de cantidades de energía mayores pero con una duración casi nula (dada la relación anterior).

Y sin embargo nosotros vivimos en un rico y gran Universo que además es muy estable (capaz de permanecer durante millones de años sin "decaer"). ¿Cómo es posible?

La única manera imaginable en que pudo aparecer un rico y complejo Universo como el nuestro sería gracias a un fortuito y constante ajuste en la energía neta global de manera tal que su valor se encuentre siempre cercano a cero (al tenerse en cuenta la suma y resta de toda la materia, energía cinética y potencial). Esto permitiría que la cantidad de energía "prestada" fuese muy pequeña (permitiendo un Δt muy grande) al mismo tiempo que dicho mundo sería capaz de presentar una dinámica interesante y compleja. Por tanto, si la energía neta de la fluctuación inicial (al sumar y restar) fue lo suficientemente cercana a 0 (aunque no igual a cero puesto que a partir de una energía de valor igual a 0 el vacío no sería perturbado), la inecuación permitiría una duración casi ilimitada de existencia y aún así no se violaría el principio de incertidumbre.

Pongamos números con un ejemplo. Si una fluctuación en el vacío supone la aparición de una cantidad de energía ΔE = (E - 0) ~ 0.0000000.....1, entonces:

 (0.0000000.....1) x Δt >= (h/2π)/2, 

lo cual implica que (usando unidades naturalizadas):

Δt >= 1/(2*0.0000000.....1) ~ 1 / 0.00000......2 ~ millones de años.

Así pues, si por ejemplo la energía neta creada en nuestro "génesis" particular fue igual a 0,000000000000000001, la incertidumbre pondría una cota inferior al tiempo de vida del Universo en un valor Δt = T >= 500000000000000000 segundos ~ 15.854.895.990 años. Bastaría con poderse mantener (conservar) la energía neta en esos rangos de valores tan pequeños para asegurarse una buena estabilidad existencial.

Recapitulando:

Si la energía neta inicial creada tras el Big Bang fue de un valor igual a 0,000000000000000001; tendríamos que: 

(0,000000000000000001) x Δt >= (h/2π)/2, 

lo cual obliga a que la incertidumbre en el tiempo sea enorme de manera que se consigue una cota inferior (la que satura y convierte la desigualdad en una igualdad) en torno a Δt ~ 15 mil millones de años.

En resumen se puede concluir que si se desea lograr una buena estabilidad existencial en el tiempo (de millones de años como es el caso de nuestro mundo) mediante un proceso de fluctuación cuántica de vacío, es necesario que la energía neta global generada inicialmente posea y mantenga un valor muy cercano a cero (lo cual es precisamente lo observado empíricamente en nuestro Universo de estructura casi plana).

Pero, ¡ojo! Como ya dijimos no vale sólo con que la cantidad de energía-materia aparecida del vacío sea pequeña, sino que debe ser pequeña a la vez que permita una rica variedad de fenómenos complejos y una dinámica compleja. Necesitamos crear el potencial para generar miles de billones de partículas (para que una inteligencia como la nuestra tenga cabida y se pueda preguntar por el mundo) al mismo tiempo que necesitamos que el acoplamiento y la interacción de toda esa "impureza" sume un valor muy cercano a cero (energía neta). ¿Cómo conseguir tal cosa?

¿Cómo lograr complejidad fenoménica a partir de una cantidad de energía neta cercana cero?

En el Universo ciertamente observamos movimiento y cambio, y esto se debe simplemente a que existen ciertas zonas del mundo (posiciones locales) más densas energéticamente que otras, lo cual produce gradientes y potenciales que la termodinámica procede luego a abolir del modo más rápido posible. Pero insistamos en que todo este movimiento a nuestro alrededor no implica que la energía global sea muy grande. De hecho, cuando los astrofísicos proceden a sumar y restar la energía (cinética y potencial) de todo lo que el mundo contiene ¡terminamos con una cantidad energética neta casi nula (un mundo geométricamente casi plano)!

Al respecto, el profesor Eric Chaisson nos explica que fue la propia expansión del espacio originado tras el Big Bang lo que permitió, dadas las leyes naturales en su conjunto, la aparición de lo que se denomina como energía en potencia (energía potencial); pero que la aparición de este tipo de energía fue aparejada inmediatamente por una aversión a las diferencias en las propiedades físicas locales (gradientes) que ésta potencialidad no homogénea propiciaba. El Universo parece "buscar" así de alguna manera alcanzar siempre un complicado equilibrio energético en su conjunto: ¡necesitando de una continua lucha interna capaz de mantener la incertidumbre en la energía neta entorno a valores cercanos a cero!

El potencial de complejidad requerido por el principio antrópico fue originado por la expansión inicial del Universo, pero al mismo tiempo esta expansión tiende a desequilibrar (aumentar) la energía global del cosmos lo cual supone que dicha expansión deba ir acompañada de una restauración entrópica cada vez mayor: ¡y eso es justo lo que al inicio de este trabajo denominamos como  la "búsqueda" esencial del mundo en pos de cada vez mayores grados de complejidad estructural (inteligencia)!

Conclusión.

El mundo necesita para poder existir durante millones de años obedecer la inecuación de Heisenberg con valores netos en la incertidumbre en la energía muy cercanos a cero. Pero para que exista un movimiento fenoménico rico y abundante (capaz de albergar objetos y entes "interesantes"), dicha energía cercana a cero debe de conseguirse mediante un continuo equilibrio neto global (de sumas y restas). La única manera de obtener una rápida y abundante potencialidad existencial (una dinámica rica) es mediante la expansión acelerada en el espacio-tiempo de algún tipo de in-homogeneidad primigenia (alguna pequeña diferencia en la densidad originada tras la fluctuación cuántica de vacío debe crecer exponencialmente: lo que se conoce de hecho en cosmología como el proceso inflacionario). Pero esta expansión requerida para lograr una dinámica "interesante" supone al mismo tiempo un desequilibrio energético. Por lo tanto debe de existir un proceso alternativo capaz de contrarrestar este desequilibrio que cada vez va a más. Este proceso no es ni más ni menos que el constante aumento observado en la eficiencia de las estructuras naturales para abolir los nuevos gradientes energéticos que desde el Big Bang la expansión espacial de la in-homogeneidad original ha ido generando.

Y como el ritmo de expansión del Universo crece exponencialmente, así debe también crecer la capacidad en la estructura fenoménica para poder mantener este equilibrio necesario. La complejidad cósmica debe continuamente crecer y evolucionar para lograr mantener a raya la energía neta universal. Como resultado de esta continua evolución se obtienen cada vez organizaciones materiales más y más eficientes, lo cual como ya vimos es síntoma del un requerido aumento en la gradación de la inteligencia (reformulada de la manera en que lo hicimos).

La inteligencia (el aumento en la complejidad organizativa con fines de eficiencia térmica) es pues un hecho necesario para que un Universo tan rico y complejo como el nuestro sea capaz de "sobrevivir" durante miles de millones de años gracias a esa asombrosa lucha interna de equilibrios.

Si el Universo no fuese capaz de albergar vida consciente (debido a una incorrecta dinámica o a un mal ajuste de las constantes físicas iniciales) nosotros no estaríamos aquí (fallaría la condición suficiente de nuestra existencia), pero al mismo tiempo, si el Universo no poseyera la propiedad de poder refrenar (contrarrestar) la expansión potencial originada tras Big Bang gracias a una capacidad intrínseca para abolir gradientes a un ritmo cada vez mayor, su existencia fuera del vacío cuántico sería ridículamente breve. Es por lo tanto también una condición necesaria para la existencia de Universos como el nuestro (grandes y estables) que llegue un momento en que ese crecimiento en la complejidad estructural de paso a seres como nosotros y nuestra sociedad (complejos entes nacidos fruto de esa constante y continua evolución cósmica natural en favor de mantener el necesario y proporcional equilibrio energético).

Un enorme Universo nacido de una fluctuación cuántica no sería capaz de mantener su estabilidad temporal sin un complejo sistema de control energético. Y ese sistema requiere de un continuo proceso de ajuste cósmico (evolutivo). Esta evolución supone una continua escalada en la complejidad estructural capaz de alcanzar cada vez mayores cotas de eficiencia en el consumo de energía libre, y por lo tanto la gradación en la inteligencia debe tomar necesariamente un camino ascendente hasta llegar a la aparición de seres como nosotros.

Quizás ahora las gráficas y tablas que Eric Chaisson incluye en su libro os cobre más sentido:

Podríamos concluir por tanto que el principio de indeterminación de Heisenberg permite sólo tres escenarios posibles para cualquier Universos nacido a partir de una fluctuación en el vacío cuántico:

1) Universos muy estables y duraderos, de energía pequeña pero sin una dinámica rica. El fenómeno en tales mundos sería pobre e inerte, e incluso el cambio o el movimiento serían conceptos difícilmente aplicables en ellos.

2) Universos de gran energía pero con una duración efímera. No tiene aquí tampoco mucho sentido hablar de una dinámica "interesante", puesto que el tiempo de vida del conjunto no sería suficiente siquiera para lograr el más mínimo movimiento antes de su desaparición.

3) Universos estables y duraderos, de baja energía pero con una fenomenología rica capaz de dar sentido a los conceptos de cambio y movimiento.

Los tipo 1) y 2) aparecen y desaparecen del vacío cuántico sin más, pero el tipo 3) requiere como vimos de una condición necesaria ineludible: que posea un sistema de control energético intrínseco y autónomo que tienda a generar estructuras materiales cada vez más complejas y capaces de mantener en el tiempo el valor energético neto en un valor casi nulo. Ese aumento de complejidad va de la mano con un aumento en la inteligencia (cuyo concepto reformulamos), de tal manera que para que sea posible la existencia de estos Universos tipo 3) es obligatorio que tarde o temprano la gradación en la inteligencia acabe moldeando seres como nosotros.

La obsolescencia programada del ser humano.

A todos nos gusta creer que el Homo Sapiens Sapiens "reinará" (al menos aquí en la Tierra) hasta el fin de los tiempos, pero seamos realista: nuestra especie tiene los años contados. El necesario crecimiento en la gráfica de arriba no permite que ninguna estructure permanezca inalterada por mucho tiempo. Todo debe evolucionar sin cesar dando paso cada vez a nuevas configuraciones materiales capaces de llevar la cuenta en el equilibrio energético natural. Quizás estemos por aquí un par de milenios más, pero probablemente y de manera gradual nuestra esencia como especie irá cambiando. Posiblemente nuestro fin venga de la mano del origen de algún nuevo ente capaz de llevar la gráfica anterior más lejos en cuanto a eficiencia, y no cabe duda de que un firme candidato en este sentido se encuentra en los avances en las ciencias de la computación. Ya sea por "mestizaje" (cibernético) o por sustitución directa, es muy posible que dentro de varios cientos o miles de cientos de años nuestro planeta tenga un nuevo rey natural. Posiblemente algún objeto no biológico "catalizado" por la humanidad. Es imposible saber cómo será tal nueva "especie" metálica, pero no cabe duda de que serán nuestros "descendientes". Más inteligentes (según nuestra reformulación del concepto) y por ende mucho más eficientes en cuanto al consumo de energía libre. Serán autónomos en cuanto a auto-replicación y mejora continua, y serán ellos los que acaben llevando (de manera indirecta) al hombre a colonizar otros planetas (y con el tiempo a casi todo aquel sistema cósmico abarcable). Más pronto que tarde (a escalas de tiempo cosmológicas) sus enormes capacidades para abolir gradientes al máximo se extenderán por todas partes, y en otros puntos galácticos un proceso muy similar al acontecido aquí en la Tierra llevará a una expansión supra-biológica similar. El futuro del Universo por lo tanto está marcado desde su origen a terminar siendo un gigantesco conglomerado estructural de materia "super-inteligente" devorando cualquier potencial energético a un ritmo tan desorbitado que nuestro limitado cerebro es incapaz siquiera de imaginar qué aspecto llegará a poseer el mundo en ese instante de tiempo (lo mismo que no podemos imaginar tampoco como pudieron ser realmente sus primeros segundos de existencia).

Vuelta a la calma.

Dijimos al principio que se puede entender el Big Bang como una alteración o impulso acontecido sobre el vació cuántico. Entendimos como esa perturbación fue desplazándose por entre los distintos campos cuánticos produciendo el equivalente a grandes olas o turbulencias de probabilidad que produjeron la aparición y dinámica de eso que entendemos como partículas.

Pues bien, la futura "muerte" térmica que asegura la segunda ley de la termodinámica se puede entender como la vuelta a la calma de toda esa perturbación en los campos. La turbulencia poco a poco desaparece, y las ondas de probabilidad se van haciendo cada vez más planas hasta que en el límite (cuando el tiempo acabe con todo el potencial disponible), podremos decir que la inestabilidad cuántica que generó nuestro Universo se habrá restaurado por completo.

Atrás quedará en ese momento una completa y larga historia universal de la que nosotros habremos formado parte muy activa, no sólo como especie ("catalizando" con suerte una nueva generación estructural más eficiente), sino también como individuos (ya que cada uno de nuestros suspiros y actos habrán contribuido irreversiblemente a mantener este equilibrio térmico durante nuestra leve existencia personal -podéis leer al respecto esta otra entrada donde hablé de este legado entrópico). Somos títeres dentro de una compleja obra de teatro, pero también somos en parte la razón de ser de la propia obra. Un mundo como el nuestro, salido de la nada, necesita de la inteligencia para poder persistir; y desde luego cualquier inteligencia necesita de un mundo similar al nuestro para poder llegar a realizarse.

Todo está escrito.

Imagina que dos electrones se aproximan uno al otro hasta que interaccionan y se repelen. Durante el proceso, la esencia del mundo tiene en cuenta todas y cada una de las interacciones posibles entre estas dos partículas reales y otras tantas partículas "virtuales" con las que el campo cuántico del electrón se puede acoplar durante este proceso dinámico.

Gráficamente los primeros órdenes de interacción serían los siguiente:

Las líneas que entran y salen de cada diagrama son partículas reales (los dos electrones), mientras que las partículas intermedias son partículas "virtuales" (en el sentido de que duran tan poco en la existencia que su vuelta a la nada se produce sin que se viole el principio de indeterminación que ya discutimos antes). Pero la cuestión a recalcar es que el mundo conoce y permite a priori sólo aquellas interacciones que no van a violar el principio de incertidumbre. Aquellos procesos "virtuales" que podrían suceder pero que violarían en tal caso este principio básico sencillamente no acontecen ni aportan en absoluto al cálculo de la interacción. Se puede entender de este modo que el Universo en sí sabe en todo momento antes de que cualquier dinámica sea efectiva lo que puede o no suceder de acuerdo a sus propias reglas.

Y en este mismo sentido, si del vacío cuántico se permitió aparecer a un Universo como el nuestro...¡es porque la realidad cuántica esencial subyacente ya sabe (ya supo) a priori que se pagará (que pagaremos) el saldo energético a tiempo! La historia universal debe estar pues escrita desde de su mismo origen. Su historia ya fue predicha, y su final está determinado desde su primer instante: la "muerte" térmica llegará a tiempo, y el equilibrio energético se mantendrá hasta el final.

Esta por ver cuánto será finalmente nuestro grado de contribución particular como especie (mediante esa posible descendencia tecnológica nuestra), pero es innegable que todo estos hechos comentados otorgan a cada una de las personas, seres y objetos del Universo en general de una clara meta y sentido objetivo: ¡aportar y luchar en favor de la propia existencia cósmica!

Esta fluctuación cuántica en la que vivimos le debe a cada una de sus partes constituyentes su razón de ser, y la razón de ser de cada parte constituyente es la de ayudar al propio ser universal. Todo lo natural es manifestación de una única unidad esencial en favor del necesario ser y permanecer.