Implicaciones del límite de la velocidad de la luz

Out, out, brief candle!

Life's but a walking shadow, a poor player

That struts and frets his hour upon the stage

And then is heard no more: it is a tale

Told by an idiot, full of sound and fury,

Signifying nothing. (Macbeth. Act 5, scene 5)

Estos días estoy siguiendo el curso de cosmología que el profesor Leonard Susskind de la Universidad Stanford publicó de manera gratuita en internet:

Hay mil y una cosas que llaman la atención de estas clases que son amenas y fáciles de entender física y matemáticamente. Sin embargo hay un aspecto que se menciona y que ya me llamó la atención hace tiempo cuando leía un libro de divulgación, creo que de Nick Bostrom: la finitud en la velocidad máxima que puede alcanzar un objeto en relación a otro (entiéndase la velocidad de la luz en el vacío c).

La cuestión es hoy día sabemos que el tejido espacial se expande debido a la energía oscura de manera exponencial al mismo tiempo que sabemos que la velocidad máxima a la que puede moverse un objeto con respecto a otro está constantemente fijada en ~300.000 Km/s. Eso implica que más pronto que tarde (hablando a escalas de tiempo cósmicas), cada galaxia del Universo quedará completamente aislada del resto. En estos momentos, de hecho, ya existe una cantidad enorme de objetos celestes que han escapado por completo de nuestra capacidad particular presente y futura de observación empírica.

Si tomando por ejemplo nuestra posición relativa en el espacio como marco de referencia, existe en la práctica un horizonte de sucesos (muy similar al de un agujero negro) que determina lo que es o no es observable en modo alguno (sin importar la tecnología o el experimento que se idee), y que además va creciendo cada segundo que transcurre. Este horizonte es como un gran halo de oscuridad que va creciendo alrededor de nuestra galaxia, la Vía Láctea; y de nuestra vecina Andrómeda. Algún día futuro estas dos galaxias se "fusionarán" tras varias colisiones y sólo quedará para cualquier ser sintiente contemporáneo el conjunto de estrellas que reste del proceso...¡y nada más!

Estos hipotéticos futuros seres conscientes mirarán con ahínco usando sus enormes telescopios, pero la física subyacente limitará sus observaciones impidiéndoles estudiar experimentalmente nada que vaya más allá de ese cosmos "local". El resto del Universo que ahora se nos aparece como casi infinito habrá desaparecido tras un inescrutable linde de oscuridad, y lo máximo que podrán hacer es especular con hipótesis que jamás podrán contrastar. El rastro del fondo cósmico de microondas también se habrá desvanecido, e incluso la idea de un Big Bang será una "fantasía" que algunos cosmólogos (o filósofos) de la época tendrán pero que no podrán evidenciar de ninguna manera.

El mundo de estas criaturas parecerá así como algo estático, algo inmutable salido de la nada. No obstante a pesar de ésto todavía podrán evidenciar que su "cosmos" se muere. Porque es evidente que sólo verán y aceptarán su galaxia como la única estructura real del mundo (sin sospechar o poder evidenciar que en realidad hay mucho más), pero además constatarán que las estrellas de su mundo se mueren conforme consumen su combustible nuclear. Verán rastros aquí y allá de agujeros negros y de estrellas gigantes rojas; y dado que serán capaces de hallar (a pesar de su soledad cósmica) teorías físicas de partículas y termodinámicas tan exactas como las nuestras, podrán deducir sin problemas que el destino de su realidad completa es la de desaparecer en la nada.

Pero debemos dejar claro que este destino no depende del lugar de referencia seleccionado. Esto mismo le ocurrirá al resto de galaxias que pueblan hoy día el Universo. Conforme pase el tiempo, la expansión acelerada del espacio y la finitud de la velocidad máxima alcanzable por el fenómeno aseguran que todas y cada una de la estructuras galácticas actuales acabarán en esta especie de burbuja de soledad experimental. Así pues la historia de cualquier ente inteligente futuro, se encuentre en la galaxia en que se encuentre, estará capado empíricamente bajo este velo de maya (en este sentido nosotros somos afortunados de vivir en la temprana época universal en la que nos encontramos). No obstante, como ya mencionamos, todos estos seres del lejano futuro podrán descubrir de todas maneras que su mundo (térmicamente) se muere.

Así pues llegará un momento en que la rica realidad fenoménica de la que ahora disfrutamos se habrá reducido a un conjunto de cientos de millones de burbujas desconectadas entre sí, cada una de las cuales irá agotando su potencial energético local conforme el combustible de sus estrellas se agote. La finitud de la mayor velocidad alcanzable impedirá al mismo tiempo que ningún viajero (ni ninguna otra cosa en general) pueda literalmente pasar de una burbuja a otra, y la segunda ley de la termodinámica se encargará de acabar finalmente una por una con todas estas islas flotantes.

Llegado el momento, ni siquiera se podrá ya hablar de millones de burbujas o pompas galácticas, sino de moribundos islotes inertes. Y es que el hecho de que la aceleración exponencial del Universo vaya a desconectar totalmente al fenómeno supone que el cosmos finalmente llegará a constituir no ya un gran sistema con millones de subsistemas interconectados y abiertos como lo es actualmente, sino un sistema con millones de subsistemas aislados y cerrados (desconectados por completo), y eso supone, dada las leyes termodinámicas, una condena ineludible a terminar por fuerza en un estado de máximo equilibrio térmico (inerte).

Desde el momento en que se forman estos subsistemas aislados donde ninguna nueva energía libre entra o sale, el desenlace está escrito y es fácilmente reproducible en cualquier laboratorio actual en la Tierra. Las leyes termodinámicas son muy claras en estos casos: el equilibrio térmico siempre llega y no hay manera física de evitarlo.

Y no sueñen los optimistas con que alguna civilización super-avanzada será capaz de evitar el colapso térmico de su recluido y solitario cosmos local, porque eso sería tanto como lograr violar la segunda ley de la termodinámica. Yo personalmente no puedo imaginar que ningún ser, por muy avanzado tecnológicamente que sea vaya a lograr nunca actuar cual "Dios" alterando las leyes naturales subyacentes de este modo.

Pero es más aún; incluso aunque el lector optimista especule con agujeros de gusano y viajes a través del tejido espacio-temporal, el resultado no sería finalmente (y con mucha suerte) más que el de poder viajar rodando de isla moribunda en isla moribunda. Sin embargo el destino de todas estas ínsulas es el mismo, ya que todas están condenadas termodinámicamente. Finalmente incluso ese hipotético y fantástico viajero interesteral no tendrá lugar por donde vagar y perecerá junto con todo lo demás.

Conclusión.

Parece ser un hecho físico insoslayable que la futura muerte térmica del Universo está garantizada (por muy avanzada que sea cualquier civilización futura) si se cumplen estos tres hechos de bastante ortodoxia actualmente en la comunidad científica:

1º) La velocidad de la luz c constituye el valor máximo de cambio relativo (constante e inmutable) en el movimiento de cualquier objeto físico.

2º) Las leyes termodinámicas determinan siempre para sistemas cerrados y aislados acabar en un estado de absoluto equilibrio térmico (por muy inteligente que sea el ser, ente o aparato que pongamos dentro: recordemos que ni siquiera el imaginario demonio de Laplace puede evitar realmente ésto). Este completo equilibrio térmico supone además la "muerte" forzosa del sistema en sí, que aparecerá inerte y sin capacidad potencial para lograr ningún nuevo movimiento organizado. La energía libre ha desaparecido por completo y lo único que resta es un sistema con toda su energía degradada al máximo.

3º) Las observaciones astronómicas y las simulaciones por ordenador junto con toda nuestra compresión física teórica actual indican claramente que el tejido espacial del Universo está en estos momentos creciendo exponencialmente; lo cual supone la aparición de cada vez más energía oscura lo que acelera a su vez más y más esta propia expansión. Es decir, que hace ya tiempo que nos encontramos en una era cosmológica donde es la densidad de energía oscura la que domina el factor de escala a(t) el cual sigue una progresión exponencial (desde hace ya muchos millones de años). Esto supone que cada vez más espacio separa las estructuras cósmicas (imagina las galaxias pintadas en la superficie de un globo que se infla cada vez más rápido) hasta el punto en que "pronto" la máxima velocidad c no será suficiente para "escapar" de una de estas galaxias para ir a parar a la vecina (de manera similar a como nada que entre en el horizonte de sucesos de un agujero negro será jamás capaz de salir fuera dado este mismo límite de c). Otra forma de visualizar este hecho es como si la velocidad de "escape" de la galaxia fuese inalcanzable (ningún proyectil podría por ejemplo escapar de la Tierra si no fuese posible alcanzar la velocidad de escape de la misma).

Hoy por hoy no hay nadie que se atreva a negar estos tres postulados previos (y eso a pesar de la controversia sobre qué es en sí esta energía oscura), lo cual nos asegura con una alta probabilidad que lo dicho anteriormente sobre la historia futura del Universo llegará a ocurrir de tal manera.

El papel de la inteligencia en este proceso de "muerte" térmica.

Se podría pensar que la inteligencia tiene un papel de mero espectador ante este fatal destino cósmico, pero en realidad yo pienso que es al contrario: su papel es y será muy activo y consistirá en ayudar a consumir el potencial energético atrapado en cada burbuja local de la manera más rápida posible.

Ya lo vimos en profundidad en esta entrada anterior cuando hablamos sobre el vacío cuántico y el origen del Universo. La inteligencia y la complejidad estructural van de la mano, lo mismo que ambas se relacionan de manera directamente proporcional con una capacidad intrínseca para devorar gradientes energéticos.

La historia cósmica parece estar finamente engrasada y dispuesta para lograr por todos los medios su propia aniquilación "térmica" a un ritmo exponencial. Merece la pena mencionar en este sentido el trabajo del profesor Eric Chaisson, el cual explica muy claramente este 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 también en profundidad en esta otra entrada.

Desde el primer instante universal hasta su último suspiro "térmico" todo parece ir enfocado en una única meta natural térmica de "destrucción" potencial. Si esta meta u objetivo único atiende a cuestiones subyacentes meramente naturales (cuánticas) como parece ser el caso (y como expliqué aquí), o si esta meta tiene una base esencial más metafísica (como defendía por poner un ejemplo el bueno de Philipp Mainländer) quizás sea algo que se nos escape; no obstante podemos estar orgullosos de haber podido comprender hasta ahora gran parte de la trama que envuelve a la realidad de nuestro mundo, y más aún, comprender que es posible (e incluso probable) que tengamos un papel de importancia histórica dentro de esta tragicomedia existencial..."Out, out, brief candle!"