Causalidad y Origen del Universo

 Voy a usar este blog para guardar notas de un libro que estoy terminando de escribir para mi curso de Cosmología y Origen del Universo. Si alguien lee esto y quiere dar "feedback" y sugerencias en los comentarios se le agradecerá infinitamente. Asñí usaremos la "sabiduría del rebaño" en la Internet para mejorar la educación de nuestros estudiantes universitarios, que son el futuro de esta nacioón gobernada por el miedo y la incompetencia de una generación egoísta que no estudió mucho, al parecer.

Introducción al Problema de los Orígenes

1.1 ¿Cómo Empezó Todo Esto?

Saber de dónde venimos y cuál es nuestro origen ha sido una de las inquietudes fundamentales de la humanidad. Todo tiene un inicio y todo tiene un final. Nuestro universo, tan enorme y asombroso, no ha existido por siempre. Tuvo que salir de algo o de alguien que lo causó. Al menos esta parece ser la lógica que rige las cosas que vemos en el mundo.

¿Por qué todo debe tener una causa? Esta es una de las preguntas centrales cuando hablamos sobre el origen del universo, de la vida, e incluso de la realidad misma. La noción de causalidad, la idea de que cada evento o fenómeno debe tener una causa previa, es una suposición que hemos heredado y aceptado casi sin cuestionar. Pero ¿es realmente una ley fundamental del universo? ¿O es una limitación de nuestra mente humana, que necesita conectar los eventos en una cadena lógica de causa y efecto para entender el mundo?

Muchos filósofos, científicos y teólogos han discutido estas cuestiones a lo largo de la historia. Uno de los pensadores más influyentes sobre el tema fue Immanuel Kant, quien en su Crítica de la razón pura analizó cómo nuestra mente estructura la realidad a través de conceptos como el tiempo, el espacio y la causalidad. Para Kant, la causalidad no es necesariamente una propiedad del mundo “en sí mismo,” sino una característica de cómo nuestra mente interpreta el mundo. Esto implica que la necesidad de una causa para todo podría ser más una exigencia de nuestro pensamiento que una propiedad del universo.

En contraste, en la tradición científica y en las religiones, la causalidad ha sido fundamental. Las religiones a menudo plantean un ser o causa primera que da inicio a la existencia. En la filosofía cristiana, por ejemplo, Tomás de Aquino argumentó en sus “Cinco Vías” que debe existir una “causa incausada,” algo que pueda ser responsable de la creación del universo sin necesitar una causa previa. Esta “causa primera” fue identificada con Dios, un ser necesario y eterno que trasciende las limitaciones de nuestra realidad física.

En el siglo XX, el avance de la ciencia nos llevó a teorías más complejas sobre el origen del universo, como el Big Bang, que plantea un punto de inicio definido en el tiempo. Esta teoría, defendida por científicos como Georges Lemaître y luego expandida por Stephen Hawking, nos sugiere que el universo, el tiempo y el espacio surgieron de una singularidad hace aproximadamente 13.8 mil millones de años. Pero este inicio ¿implica necesariamente una causa?

Aquí, el físico teórico Stephen Hawking desafió la necesidad de una causa previa. En su libro El gran diseño, Hawking propuso que el universo pudo surgir de acuerdo con las leyes de la física cuántica sin necesidad de una causa externa. Según las leyes cuánticas, los eventos pueden suceder sin una causa clara en el sentido clásico, lo que plantea la posibilidad de que el universo sea una “fluctuación cuántica” espontánea. Para Hawking, esta visión elimina la necesidad de un creador, ya que el universo podría “crearse a sí mismo” a partir de la nada física, pero siguiendo leyes matemáticas.

Otro enfoque fascinante viene de Bertrand Russell, quien en un debate con el filósofo cristiano Frederick Copleston argumentó que el universo simplemente “es” y que la búsqueda de una causa para el universo es innecesaria. Según Russell, preguntar por una causa del universo es similar a preguntar “¿qué hay al norte del Polo Norte?” La pregunta en sí misma no tiene sentido, ya que el universo podría no necesitar una causa en el sentido en que lo entendemos.

Entonces, ¿es posible que el universo no tenga una causa? ¿Podría haber surgido sin ninguna razón? Estas preguntas siguen sin respuesta definitiva. Sin embargo, plantearlas nos ayuda a examinar nuestras propias limitaciones y la estructura de nuestro pensamiento. ¿Estamos atados a la idea de la causalidad porque es una ley del universo, o porque es una necesidad de nuestra mente humana? ¿Cuál es el origen del espacio y el tiempo? ¿Puede haber una causa sin tiempo si el tiempo también tuvo un comienzo? ¿Por qué nuestro universo es tan estructurado y complejo con una jerarquía de componentes tan variada? Al mirar el universo vemos galaxias, estrellas, planetas, climas. continentes y organismos vivos como los humanos hechos de billones de células, cada una siendo una máquina de asombrosa complejidad y aparente propósito. ¿Fue esto producto del azar y de leyes matemáticas ciegas operando a lo largo de billones de años? ¿O hay un propósito detrás de la forma en que está configurado nuestro universo que requiere de razones inteligibles y causalidad para entenderse? Este curso no pretende resolver este dilema, pero al estudiarlo, aprenderemos a cuestionar profundamente nuestras propias suposiciones sobre la naturaleza de la realidad. 

El Big Bang, la Inflación y la naturaleza de la ciencia

Había una canción de salsa muy famosa de Héctor Lavoe que decía “Todo tiene su final. Nada dura para siempre…”. Y es cierto. Pero como toda coordenada lineal el tiempo tiene dos direcciones: una hacia el futuro y otra hacia el pasado. Así que la contraparte temporal de ese aforismo es “Todo tiene su principio. Nada ha existido desde siempre.”

En la ciencia y en la lógica básica existe un principio fundamental que es la causalidad. Si algo existe es porque otra cosa que existía antes de eso lo causó o hizo posible que existiera. Yo existo porque mi mamá me hizo nacer. Mi mamá porque la causó mi abuela. Y así seguimos para atrás en el tiempo. Y tendríamos que preguntarnos de donde vino el primer ser humano. Aquí la religión y la ciencia difieren en su contestación a esa pregunta. Según las religiones los humanos vinieron ya formados y diseñados por un acto mágico de Dios. Según la ciencia y la teoría de la evolución la cadena hacia el pasado es mucho mucho más larga. Venimos de una lenta evolución que por billones de años nos dio forma desde la primera célula viva alterando lenta pero consistentemente su DNA por mutaciones y procesos químicos naturales sin la intervención de ningún diseñador. Y la primera célula viva se formó luego de una larga competencia bioquímica entre varias moléculas orgánicas en los mares de la Tierra primitiva. Y la Tierra se formó de lentos y persistentes choques de varios asteroides en la materia pesada que sobró alrededor del Sol cuando éste se formó. Y la materia del Sol y los asteroides originales se formó dentro de estrellas anteriores al Sol por medio de reacciones nucleares en su interior. Y las primeras estrellas se formaron por gravedad atrayendo inmensas nubes de hidrógeno primordial. Y el hidrógeno primordial se formó de protones y electrones en un plasma bien caliente cuando este se enfrió mientras el universo se expandía. Y esos protones y electrones se produjeron originalmente de la inmensa densidad de energía que había cuando el universo era bien pequeñito y toda la materia-energía que existe hoy estaba empacada en un espacio bien reducido. Y esa energía vino del Big Bang, el evento que según la ciencia moderna originó todas las cosas que hoy existen en el universo.

Por muchos años la ciencia y la religión han batallado defendiendo cada una su versión de como se originó todo. El cuento de la ciencia, (horrendamente simplificado y resumido ahí), generalmente parece increíble a primera vista pues requiere de procesos fantásticos que desafían el sentido común y escalas de tiempo gigantescas que están fuera de la experiencia cotidiana de la persona promedio. Nadie puede concebir fácilmente procesos que duran billones de años y que requieren de leyes naturales extrañas y anti-intuitivas como las que postulan la Mecánica Cuántica o la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Las descripciones científicas del origen del universo requieren de un conocimiento especializado en genética, bioquímica, relatividad, física nuclear, partículas elementales y gravedad cuántica. Mientras que en las explicaciones religiosas debemos creer en un Dios omnipotente, eterno y mágico capaz de existir fuera del tiempo y el espacio. Ambas opciones tienen problemas conceptuales y filosóficos serios, y desafían nuestra experiencia y nuestro sentido común al acercarse al momento inicial de la creación de todo lo que existe.

El argumento cosmológico de la religión, (originalmente esbozado por San Agustín, un teólogo medieval muy inteligente y que contribuyó mucho a la filosofía), dice lo que indicamos al principio de este artículo. Todo tiene un principio en el tiempo y no aparece a lo loco o por azar. Aparece porque es causado por otra cosa. Y como las causas siempre ocurren antes que lo causado se necesita que exista un tiempo adicional en el pasado de eso que empieza a existir en ese momento. Pero está lógica tan sensata y obvia para las cosas materiales que vemos y que están DENTRO del universo no funciona muy bien cuando nos referimos al universo en su totalidad. Según San Agustín, Dios debe de existir aunque no lo veamos porque nada en el universo comienza a existir sin una causa, y cuando llegamos al principio del universo que habitamos pues éste también debe haber tenido una causa. Y esa “primera causa” de todo debe ser Dios. Claro, esa lógica de que todo debe tener una causa previa no le debe aplicar a Dios. Debe haber una primera cosa que no es causada por nada o terminaremos en una regresión infinita.

El primer intento de la ciencia para refutar tan poderoso argumento era decir que el universo era estático y había existido así como lo vemos en un tiempo que se extiende infinitamente hacia el pasado, y por tanto no habría necesidad de una causa primera. Porque la ciencia se distingue de la religión esencialmente porque no cree nada por fe y fomenta la duda hacia todas sus teorías y explicaciones. Este tipo de argumentos puramente lógicos y filosóficos sin evidencia como el de San Agustín les parecen de mal gusto a los científicos, y ellos prefieren argumentar basados en evidencia que podamos ver en telescopios o laboratorios, y que al ser reproducible y confiable todos podemos estar de acuerdo sobre ella. Así evitaremos disputas estériles e insolubles donde para aceptar o rechazar el argumento de una de las partes tenemos que aceptar unas premisas por fe o por alguna consideración estética o filosófica que puede o no ser cierta, y sobre la cual no hay manera de establecer un consenso por medios empíricos y racionales. No hay manera de convencer racionalmente a un oponente si éste decide no aceptar la premisa original del argumento, pues aceptar o no esta premisa es una creencia no racional.

Desgraciadamente los descubrimientos empíricos de Edwin Hubble y el éxito de la Teoría de la Relatividad General en explicar todos los fenómenos gravitacionales en el universo acabaron con esa suposición inicial de los científicos de que el universo era estático y había existido por siempre sin ningún principio. Es claro que el universo que habitamos se expande y no puede permanecer en un mismo estado de forma estática por un período de tiempo indefinidamente largo. Y todo lo que se expande es porque era más pequeño antes de expandirse. Así que la única conclusión lógica válida en la ciencia es que el universo tiene que haber tenido un comienzo. No ha existido por siempre. Y al tener un principio le debe aplicar el argumento cosmológico de San Agustín. Debe haber sido causado por algo anterior al universo.

Pero aquí es que vamos a encontrar un serio problema conceptual con aplicar la idea de causalidad al universo en su totalidad. Porque para la ciencia moderna el tiempo y el universo no son cosas separadas y distintas. El tiempo es PARTE DEL UNIVERSO. Es uno de sus componentes principales y se afecta por lo que le pasa a la materia que está dentro del universo. Y en un universo que es bien pequeño y con una densidad de energía enorme y casi infinita el tiempo se “rompe” y deja de existir. Es decir, que SIN UNIVERSO NO PUEDE HABER TIEMPO. El tiempo según lo describe la Relatividad General no tiene sentido y no puede existir “antes” del Big Bang. Es una consecuencia matemática ineludible de la teoría.

Volvemos al debate original entre la ciencia y la religión en la cuestión del origen del universo. Según la religión si el universo tuvo un principio y no ha existido eternamente tiene que tener una causa. Y esa causa debe existir FUERA DEL TIEMPO. Dios debe ser atemporal. Debe poder existir sin necesidad de que exista el tiempo. Pero esto no tiene sentido lógico alguno si nos dejamos llevar por la experiencia. Un ser inteligente y que diseñe el universo debe tener una mente que piense y procese información. Esto es imposible sin tiempo ni causalidad. Hay que creer la proposición absurda de un Dios atemporal no por lógica o evidencia de nuestra experiencia en este universo, sino por fe.

Según la ciencia ( o al menos la mayoría de los científicos que conozco, y que hacen cosmología y teoría del Big Bang) la suposición original de San Agustín en su argumento cosmológico NO ES CIERTA. No todo lo que existe debe tener una causa anterior. Existen cosas en nuestro universo que empezaron a existir de forma arbitraria y al azar SIN NINGUNA CAUSA ANTERIOR. Esto es posible en la teoría de la materia que conocemos como Mecánica Cuántica. En la teoría de campos cuánticos existen operadores de creación y aniquilación de partículas que crean todas las partículas elementales del modelo estándar de la “nada”. A nivel subatómico y cuántico esto ocurre de forma caótica y sin ninguna causa. Por eso en la mecánica cuántica no existe el vacío. Cualquier volumen de espacio estará poblado de “partículas virtuales” que aparecen y desaparecen en fracciones pequeñísimas de segundo gracias al Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Y esto no es pura teoría desconectada de la realidad. Se puede medir la presión creada por estas partículas virtuales en un espacio vacío. A ese fenómeno cuántico se le conoce como el efecto Casimir, y ha sido probado experimentalmente por los físicos.

Este formalismo cuántico unido a todas las evidencias que prueban la teoría del Big Bang (el movimiento de las galaxias observado por Hubble, el fondo cósmico de microondas y la nucleosíntesis observada en nubes primordiales) hacen que esta explicación del origen del universo sea preferible para los científicos por sobre la explicación creacionista religiosa de un ser inteligente mágico y atemporal que creó el universo pero que existía sin tiempo fuera de éste. La Teoría del Big Bang, a diferencia de la historia creacionista, tiene muchísima evidencia experimental a su favor lo que para una persona racional y científica la hace mucho más creíble que el creacionismo.

Pero había varios problemas con la Teoría del Big Bang que hacían que a ésta hubiera que añadirle ciertas hipótesis bastante raras y arriesgadas que había que creer por fe (como pasa en la religión con la idea del creador) pues no había evidencia alguna de que fuesen ciertas. Estas hipótesis adicionales eran necesarias para explicar ciertas observaciones astrofísicas que  resultaban incomprensibles en la teoría del Big Bang como fue originalmente concebida.

Los problemas con la teoría original del Big Bang eran:

1. Aunque era posible crear pares de partículas de la nada en la mecánica cuántica y gracias a la famosa relación E = mc² de Einstein, esto siempre debía obedecer ciertas leyes de conservación. Por eso siempre se producen en nuestros experimentos pares de partículas y sus correspondientes antipartículas. Pero en el universo primitivo del Big Bang esto no podía haber pasado porque la materia y la antimateria se aniquilan al entrar en contacto, y el universo hubiera terminado rápidamente vacío y sin materia alguna. Claramente por alguna razón desconocida eso no pasó. Así que un misterio en la teoría del Big Bang era ¿Porque vemos solo materia pero no ninguna antimateria?

2. El fondo de microondas que uno ve llenar todo el universo después del Big Bang es tremendamente uniforme y casi igual en todas direcciones. Las diferencias en temperatura no pasan de 1 parte en 100,000. Como el fondo de microondas está a 2.7K pues en todos lados no hay menos de 2.69999K ni más de 2.70001K. Si nada puede ir más rápido que la velocidad de la luz esto no debiera de ser así. Regiones del cielo y sus galaxias más lejanas en un lado estarían como a 26 billones de años-luz de distancia de las galaxias más lejanas en el lado opuesto. Pero el universo solo tiene 14 billones de años de edad. Por tanto estas regiones jamás habrían estado en contacto en toda la historia del universo y no tendrían por qué tener la misma temperatura. Que todo el universo se haya puesto de acuerdo con tanta exactitud era un misterio que se denominaba “el problema del horizonte”.

3. Otro misterio adicional era que un análisis detallado de ese fondo de microondas revela que nuestro universo debe tener una geometría plana, o estar muy cerca de ello.

Como hemos explicado en artículos anteriores de este blog en Relatividad General se admiten 3 tipos de soluciones para un universo en expansión. Si el universo tiene muy poca materia la gravedad de ésta no podría detener nunca la expansión y el universo seguiría creciendo eternamente. Eso sería un universo abierto. Si hay demasiada de mucha materia la gravedad frenaría cada vez más la expansión hasta que el universo no pueda crecer más y entonces empezaría a contraerse hasta terminar en un Big Crunch (como el Big Bang pero en reversa). Eso sería un universo cerrado. Pero habría un punto intermedio en donde si la densidad de materia fuera justamente la de un valor crítico ambos procesos se equilibrarían y el universo duraría eternamente pero con una velocidad de expansión cada vez menor y llegando asintóticamente a cero un un futuro infinitamente lejano. Esto es un universo plano porque se parecería cada vez más a un espacio ideal de Minkowski en Relatividad Especial que no tiene ninguna curvatura.

Cuál de estas 3 opciones es la que actualmente tiene nuestro universo se puede determinar de los tamaños de las fluctuaciones en temperatura en el fondo cósmico de microondas. Y todo parece indicar que nuestro universo efectivamente o es plano o está bien cerca de serlo. Pero de nuevo, si la explosión del Big Bang ocurrió sin causa y al azar, ¿por qué habríamos de tener ese balance justo entre gravedad y la velocidad de expansión que es tan horrendamente raro e improbable?

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Para intentar explicar estos 3 misterios de un universo sin antimateria, con una uniformidad en temperatura y una geometría del espaciotiempo inexplicablemente raras e improbables el físico Alan Guth en 1980 propone una hipótesis cuántica para un mecanismo microscópico que ocurre en las primeras fracciones de segundo luego del momento inicial del Big Bang, y que se conoce como la hipótesis de la inflación. En la teoría original se supone que el universo ha ido creciendo durante toda su historia más o menos con la misma velocidad lenta de expansión que vemos que tiene ahora. Pero según la hipótesis de la inflación hubo dos períodos en la historia del universo con velocidades de expansión enormemente diferentes. Un período inicial que dura fracciones de segundo, y en donde el universo se expande muchísimo más rápido que lo que vemos ahora (a velocidades aún más rápidas que la velocidad de la luz) y que es el período de inflación hipotético que postula Guth. Y luego de ese pequeño intervalo de inflación exponencial hay una súbita desaceleración y caemos en el período bien largo de expansión con la velocidad lenta que vemos hoy en día.

No quiero entrar en demasiados detalles técnicos del mecanismo cuántico de la inflación. Solo diré que postula un campo escalar parecido al del bosón de Higgs que se descubrió recientemente en CERN y que usa un mecanismo de efecto túnel en mecánica cuántica para justificar una inyección de energía a un universo cuyo espaciotiempo es bien bien pequeñito. Esto hace que entre de cantazo una enorme densidad de energía que actua igual que la energía oscura creando una enorme fuerza de repulsión en el universo recién nacido y que en ese momento es de un tamaño similar al largo de Planck (10^-35 metros). Esto es lo que hace que se infle a unas velocidades superluminales salvajemente rápidas creciendo casi instantáneamente de un tamaño submicroscópico a un tamaño astronómico.

Este mecanismo de inflación inicial podría afectar la simetría inicial entre materia y antimateria haciendo a la primera levemente más abundante y explicaría porque el universo es plano y con una temperatura uniforme. Esencialmente porque el universo que vemos sería una pequeñísima fracción de todo lo que se formó en el Big Bang. Y por eso sí estuvo en contacto termal al principio y se hizo plano al estirarse tan violentamente y ser solo una pequeña parte de un todo mucho más grande. Es como la Tierra que es redonda pero a simple vista nos parece plana porque nuestros ojos no pueden ver muy lejos y solo aprecian una pequeña fracción de toda la extensión territorial del globo.

La idea de la inflación era muy linda, elegante matemáticamente y resolvía los 3 problemas conceptuales del Big Bang de una sentada. A los cosmólogos le encantaba la inflación. Pero filosóficamente nos preocupaba el hecho de que era un mecanismo hipotético QUE HABÍA QUE CREER POR FE porque no había ninguna evidencia empírica que apoyara la inflación y su corolario del multiverso (el set de regiones del espaciotiempo fuera de nuestro universo observable). Había que admitir que ese mecanismo necesario para tener una teoría del Big Bang satisfactoria y completa tenía tanta justificación empírica como la idea de un Creador mágico, todopoderoso y atemporal.

Pero todo esto cambió hace unas semanas cuando el telescopio BICEP2 encontró EVIDENCIA EXPERIMENTAL CONVINCENTE de que la inflación SÍ OCURRIÓ y no es solo una hipótesis que hay que creer por fe. Así que los cosmólogos estamos muy contentos no solo porque esto valida otra vez la teoría del Big Bang, sino porque ahora convincentemente LA CIENCIA LE GANA A LA RELIGIÓN al tener una teoría evidenciada completamente en todos sus pasos, totalmente lógica y elegante sin suposiciones que haya que creer por fe, que es a nuestro entender el gran defecto de la explicación religiosa creacionista.

En el próximo artículo de esta serie explicaremos en más detalle los resultados del BICEP2 y sus consecuencias para nuestro entendimiento del origen del universo y de las leyes de la física que lo hacen posible.

El Big Bang no necesita de un Dios para ocurrir

Los científicos admitimos cuando no sabemos algo. Y hay muchas cosas que no sabemos todavía. Esto hace a la ciencia una aventura fascinante, pues mejor que saber algo porque te lo dijeron es averiguar la verdad por nosotros mismos investigando la realidad. Mucha gente dice que la ciencia y la religión son compatibles porque la ciencia no niega a Dios. Y Dios puede ser el Creador, arquitecto y legislador cósmico que hace las leyes que los científicos descubrimos. Pero varios científicos no funcionamos de esa manera. Para nosotros algo existe solo si hay evidencia de que exista, no porque sea posible que exista. Lo que NO HAY por ningún sitio es evidencia que apunte a un Creador. Ninguna evidencia apunta ineludiblemente a un creador. Toda evidencia que aun no se entienda se le pueden hacer hipótesis explicativas SIN CREADOR. Y históricamente tales hipótesis casi siempre resultan ser correctas cuando se estudia ese "misterio" en más detalle.

No se sabe que generó el Big Bang, pero hay muy buenas teorías. Todas las teorías sobre el Big Bang se basan en Relatividad General y Mecánica Cuántica. Ambas teorías madre del Big Bang no requieren de fe. Están validadas por millones de experimentos precisos y hechos con la más alta tecnología existente. Y todas las teorías de los cosmólogos sobre porqué empezó el Big Bang o que había "antes" (si es que la palabra "antes" tiene algún sentido lógico y matemático en relación al Big Bang. Habría que definirlo bien en la teoría que lo use.) NO REQUIEREN DE NINGÚN DIOS MÁGICO, INTELIGENTE, ETERNO Y QUE EXISTA FUERA DEL ESPACIO Y EL TIEMPO. Los científicos no lo sabemos todo. Pero sabemos lo suficiente para eliminar alternativas mitológicas inútiles e improductivas para las que no hay ninguna evidencia.

Para los físicos que hacemos Cosmología y Teoría del Big Bang la probabilidad de que exista algún ser inteligente creador del universo es sumamente bajita. Casi cero. Y no necesitamos de Dios para nada en nuestras teorías, y éstas funcionan de lo más bien explicando el mundo. Y de la parte que no teníamos evidencia, que era la hipótesis cuántica de inflación, YA LA ACABAMOS DE ENCONTRAR. Validando otra vez lo correcto de nuestras teorías SIN DIOS. Y en un artículo que pondré aquí muy pronto explicaremos la hipótesis de la inflación y la naturaleza de este nuevo descubrimiento digno de un Premio Nobel en Física porque revoluciona nuestro entendimiento científico del universo.

El PROBLEMA de las religiones es que mucha gente cree porque quieren creer. Porque les satisface una necesidad psicológica de inseguridad ante lo desconocido. Pero el universo no está ahí para hacernos sentir bien a los monitos que vivimos en esta tercera bola chiquitita de tierra alrededor de una estrella insignificante y del montón en un universo tan grande que contiene trillones de esas estrellas, y en el cual nosotros somos menos que nada. En la ciencia uno no cree en algo porque le gusta y quiere creer eso. Uno cree en algo cuando hay evidencia concreta, contundente y reproducible, y no hay ninguna otra manera sensata de explicar eso.

Como explicar porque el universo se acelera sin usar energía oscura

Uno de los descubrimientos más importantes de la Física moderna fue el darse cuenta que la expansión del universo hace billones de años atrás era más lenta que la que vemos ahora en las galaxias que están relativamente “cerca” a la nuestra. Eso implica que nuestro universo se expande cada vez más y más rápido. Eso fue una sorpresa porque NADIE esperaba esto. Todos los modelos para el Big Bang basados en la gravedad que describe la exitosa Teoría de la Relatividad General de Einstein coincidían en que como la gravedad es atractiva la expansión debía frenarse, ya fuese mucho o apenas un poquito casi indetectable. Pero no debía acelerarse y que las galaxias se movieran cada vez más rápido alejándose unas de otras, que es lo que uno ve que ha pasado.

Esto tiene una de dos implicaciones. La más aceptable y que forma el llamado Modelo Estandar ΛCDM de Cosmología es que el espacio vacío debe contener algún tipo de energía invisible con presión negativa que actua como una anti-gravedad repulsiva. A esto se le conoce como la constante cosmológica Λ ( el símbolo es de la letra griega lambda) o “energía oscura”. Pero para poder lograr la aceleración que vemos tendría que ser como un 75% de todo lo que existe en el universo y no hay todavía una explicación satisfactoria de qué es y de donde viene esta misteriosa energía que no se ve.

La otra opción, (de la que he escrito antes y que es la que estudio en mi actual proyecto de investigación en la UPR), es que no hay la tal energía oscura sino que esta aceleración se debe a que tenemos la teoría de gravedad incorrecta y que se debe modificar las ecuaciones de Einstein para lograr el efecto observado en las galaxias más lejanas que podemos ver.

Como tuve que hacer un reporte para justificar mi investigación y no tiene matemáticas avanzadas y es para que gente de otros campos lo lea, pues decidí publicarlo en el blog para los interesados en tan interesante tema. Es un poco técnico y algunos conceptos que aquí se tocan bien rápidamente prometo explicarlos con más detalle en artículos futuros del blog.

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“Este semestre se trabajó en desarrollar algoritmos y estructuras matemáticas y conceptuales para los modelos teóricos específicos que estaremos investigando para tratar de hacer sentido del fenómeno de expansión acelerada del universo que revelan los datos provenientes del estudio de las Supernovas 1-A. Este es el problema más interesante y apremiante en la cosmología y la física fundamental ahora mismo.

Se han producido una avalancha de modelos teóricos que postulan ideas como la constante cosmológica original de Einstein, campos cuánticos de “quintaesencia”, modelos de cancelación de la energía del punto cero en el vacío de la mecánica cuántica, y diferentes modificaciones a la gravedad de la Teoría de la Relatividad General.

La motivación de nuestra línea de investigación es tratar de explicar fenómenos observables como los que dan origen a curvas de rotación de galaxias o la expansión acelerada del universo a altos corrimientos al rojo y que ahora requieren de “materia oscura” y/o “energía oscura” para poder ser explicados. Como estos componentes hipotéticos no han sido observados directamente, ni hay un consenso en la comunidad científica de cual debe ser su origen y naturaleza es deseable explorar la alternativa teórica de postular modificaciones a la Relatividad General que sean indistinguibles de la formulación de Einstein a las escalas en que se ha probado con éxito empíricamente esta teoría pero que pueda dar cuenta de forma económica y natural de los fenómenos a escala cosmológica que ahora requieren componentes extraños y poco naturales.

Una de las ideas básicas para extender la Teoría de Relatividad General es la de postular nuevos campos escalares o tensoriales adicionales que se acoplarían matemáticamente a la métrica del espaciotiempo pero introduciendo fuerzas efectivas a escalas intergalácticas que expliquen y sean empíricamente idénticas a los efectos observados en la aceleración atribuida a la “energía oscura”.

Hay básicamente tres tipos de modelos teóricos actuales para lograr esto.

o Scalar-tensor theories (MOG & TeVeS) – estas son en las que estoy especializando mi investigación. Se basan en diseñar a nivel de la acción y el Lagrangiano de la teoría la forma que deben tener los campos adicionales postulados para diferenciarse cosmológicamente de la Relatividad General.

o Modelo DGP basado en teoría de supercuerdas – esta propuesta (cuyas iniciales vienen de sus proponentes Dvali, Gabadadze & Porrati) intenta modificar la fuerza de gravedad a escalas cosmológicas postulando su transmisión a las dimensiones adicionales requeridas por las supercuerdas.

o Modelos f(R) – Un set de varios modelos fenomenológicos basados en añadir componentes extra a las ecuaciones de Einstein similares a fuerzas físicas adicionales que provienen de términos adicionales que son función de la curvatura del espaciotiempo, y que respetan las simetrías y limitaciones empíricas que constriñen la Relatividad General.

Nuestra aportación a este proyecto de investigación en cosmología teórica ha estado en implementar algoritmos para calcular el efecto que tendrían las desviaciones introducidas por estas teorías alternas de gravedad en la distribución estadística de lentes gravitacionales débiles.

Las diferencias observables en la distribución de distorciones observadas en galaxias a altos corrimientos al rojo debido a como la materia que hay entre medio dobla la luz proveniente de estas galaxias se pueden parametrizar en un set de cifras (conocidas como parámetros post-Einsteinianos) que miden los efectos de cada propuesta teórica específica. Esto permite comparar y guiar las búsquedas de experimentos futuros como la misión EUCLID para medir en detalle el espectro de potencias por masa (“mass power spectrum”) que detalla como se distribuyen las desviaciones en luminosidad y forma que introduce los lentes gravitacionales débiles.

La idea que estamos trabajando en implementar matemáticamente es utilizar la forma específica de la teoría de gravedad alterna TeVeS de J. Bekenstein para explotar simetrías galileanas (en un “slice” de tiempo constante definido convenientemente a escalas extragalácticas) en la acción gravitacional que afecta los lentes gravitacionales a altos redshifts z pero que desaparece por interacciones no-lineales cerca de masas grandes para hacer la teoría indistinguible de la Relatividad General a escalas del Sistema Solar y entre estrellas cercanas, que es donde único tenemos data experimental confiable de la interacción gravitacional.

Actualmente estamos derivando las ecuaciones específicas de cómo calcular las simetrías galileanas dada una parametrización única en los campos tensoriales de TeVeS. El próximo paso sería codificar en FORTRAN estas ecuaciones para empezar a hacer tablas publicables de cómo serían los indicadores estadísticos en la data de los lentes gravitaciones débiles observados vis a vis la parametrización teórica usada para cuantificar la desviación de la teoría alterna de gravedad estudiada (TeVeS).”

BIBLIOGRAFÍA

1. “The Tensor-Vector-Scalar theory and its cosmology” – C. Skordis; Class.Quant.Grav. 26:143001, [2009]

2. “Brane-World Gravity” -- R. Maartens & K. Koyama; Living Rev. Relativity 13:5, (2010)

3. “Fundamental Theoretical Bias in Gravitational Wave Astrophysics and the Parameterized Post-Einsteinian Framework” -- N. Yunes and F. Pretorius, Phys. Rev. D 80:122003 (Dec. 2009)

4. “Galilean-invariant scalar fields can strengthen gravitational lensing” – M. Wyman, arXiv:1001.1295v1 [astro-ph.CO] (2010)

5. “EUCLID Imaging Consortium Science Book” – A. Refregier et al, arXiv:1001.0061v1 [astro-ph.IM] (2010)

6. “Modified gravity models of dark energy” – S. Tsujikawa, Lect. Notes Phys. 800: 99 (2010)

Dios no hace falta en este universo

Ya los científicos habían sospechado esto desde el Siglo XVII cuando las Leyes del Movimiento de Sir Isaac Newton describían un mecanismo perfecto como un reloj en los cielos que no necesitaba de entes mágicos o invisibles para funcionar. Y con su ley de la Gravitación Universal científicos brillantes como Kant y Laplace ya intuían que con solo gas y gravedad uno podía formar el Sol, la Tierra y los demás planetas por mecanismos físicos automáticos que no requerían ningún Creador ni ninguna magia. La ciencia, que con Copérnico y Galileo le había tumbado el cheque de la supremacía cultural a las Iglesias y al misticismo de las religiones, se perfilaba como el único ingrediente necesario para formar un universo de acuerdo a leyes mecánicas, matemáticas, ciegas y predecibles en detalle.

Darwin le dio otro estacazo fulminante a la necesidad de un Dios mágico que supuestamente era imprescindible para imbuirnos de vida e inteligencia a los seres humanos. Si Dios no manejaba ya los cielos y éstos funcionaban felizmente sin su ayuda o traqueteo divino, al menos nadie podía explicar cómo habían surgido los seres humanos, y por qué pensaban y sentían como lo hacían. Solo el reconfortante mito de que éramos seres especiales llenos de un alma mágica fantasmal e inmaterial que Dios diseñó a su imagen y semejanza. Pero con la teoría de la evolución y el mecanismo de selección natural por competencia genética se ve que eso es filfa. Solo somos monos con un cerebro grande que es una computadora mecánica que se autoprograma mediante un mecanismo de imitación y evolución memética. No hace falta magia ni manejos sobrenaturales externos. Ya se entiende bien como tener humanos y demás seres vivos sin intervención de Dioses.

Las iglesias fundamentalistas todavía intentan pelear como gato boca arriba contra el revolucionario descubrimiento de Darwin y los biólogos, pero todo mundo ya ve que son una minoría ridícula que eventualmente va a perder esa pelea cultural. Ya la mayoría del mundo civilizado acepta la realidad de la evolución darwiniana, y entre los científicos esto es una mayoría abrumadora. Según una encuesta Gallup reciente en los EE.UU. de entre todos los científicos un 95% creía en la evolución (aunque muchos todavía creían en Dios y algún tipo de manejo mágico de este personaje invisible sobre los genes de los organismos para “dirigir” la evolución). Entre los científicos de las ciencias biológicas y de la tierra, (los expertos en los temas de los que trata la evolución), es un 99.86%. Darwin no tiene nada que temer en la comunidad científica, y entre las iglesias y políticos derechistas que lo detestan y se fajan tratando de que lo eliminen de las escuelas, ya se ve que su estridencia y su generalmente bajo IQ los hace verse cada vez más ridículos y van inevitablemente a perder su cruzada medieval. Es solo cuestión de tiempo.

El último refugio de Dios era el “Big Bang”. Alguien tiene que haber prendido la mecha de esa explosión. Alguien tiene que ser responsable de la causa primera del universo. Nada se crea solo de la nada. Todo tiene una causa. O al menos eso creen fervientemente los religiosos, y lo repiten una y otra vez como un mantra para alejar la tentación diabólica de un ateísmo racional que quiere comerse nuestra tradicional y valiosa sociedad cristiana. ¿Qué nos haremos sin Dios? ¿De dónde saldrán las leyes de la moral y el bien? ¿Y no se enojará el gran y celoso Papá invisible si descubrimos con nuestra ciencia que no hace falta y es una entidad superflua? Algo malo nos hará Papá Dios, el mago todopoderoso, si dejamos de creer por fe ciega en Él porque no hay ninguna evidencia de su existencia.

Pero en estos días se ha vuelto a formar un gran bochinche en la prensa científica estadounidense y británica porque en un reciente libro del famoso físico Stephen Hawking titulado “El Gran Diseño” se reitera lo que ya los cosmólogos sabemos desde los años 1970s: DIOS NO HACE FALTA PARA CREAR EL UNIVERSO NÁ…

Como he reiterado ya en otras entradas anteriores sobre este tema, es perfectamente posible, y hasta matemáticamente demostrable, la creación ex nihilo, o sea, creación de la nada. Sí se puede hacer brotar la energía necesaria para formar todo en este universo de la nada absoluta. Hay no uno, sino decenas de modelos matemáticos de como se puede generar un Big Bang de la nada sin necesidad de ningún Dios. Gracias a la Mecánica Cuántica, la Relatividad General y las Teorías de Supercuerdas y gravedad cuántica. En mecánica cuántica la creación de partículas apareciendo de la nada es un evento normal y nada sorpresivo. La introducción de operadores de creación y destrucción en la teoría de campos cuánticos explica muchas cosas sobre las simetrías, partículas y propiedades de este universo.

Claro, siempre queda el argumento de la ubicuidad. Si Dios es tan inútil como concepto y explicación del mundo, ¿por qué la inmensa mayoría de la gente en todas las culturas y a través de todas las épocas cree en uno o más de estos dioses mágicos? Es imposible que haya tanta gente equivocada y que creen en cosas que no existen, ¿verdad? Desgraciadamente para la autoestima de la raza humana, pues SÍ. Es muy posible que la gran mayoría de la humanidad esté equivocada. Es más, ese es y ha sido el estado normal de la humanidad. Creer en cosas que no son ciertas.

La gran mayoría cree en cuentos de hadas religiosos y en seres invisibles con superpoderes mágicos, (que se interesan por los seres humanos, pero les gusta jugar al esconder y no dejarse ver nunca prefiriendo que crean solo por fe irracional sin la más mínima evidencia decente). Y la gran mayoría que no ha estudiado nada de ciencia cree que los científicos son unos pobres bobos que viven ciegos a la magnificencia del Dios de su preferencia, y que si tan solo abrieran su corazón a la irracionalidad en la que ellos viven pues Dios los haría tan crédulos como ellos, y se dejarían de esas idioteces de estar buscando explicaciones racionales para todo y andar con la mala costumbre de pedir pruebas para creer en algo.

Es increíble que la gran mayoría no solo tolera sino que prefiere mantener la disonancia cognoscitiva de actuar racionalmente en sus vidas diarias, pero creer en el Señor poderoso e invisible que vive en el cielo, no te quiere dar pruebas de que existe, se molesta contigo si no le crees porque otra persona te lo dijo y ya, que te mandará a torturar eternamente si no le das dinero a sus representantes y haces lo que ellos te digan, pero que te ama mucho aunque se comporte como un tirano indiferente. Y que si lo alabas continuamente, y le repites lo grande y poderoso que es, a lo mejor use sus poderes mágicos para complacerte en tus peticiones sánganas de que no llueva en el juego de pelota, te vengan chavos inesperados, o te salve de ese cáncer que te diagnosticaron por vivir fumando toda la vida.

La única razón por la cual la gente cree en Dios es porque los hace sentir bien. Los hace sentir seguros. Los hace sentir que son buenos y que son parte de un plan divino que terminará siempre bien, y con un final justo y feliz como en las películas. Les da la falsa seguridad que alguien con poder los está velando, quizás les oiga y les haga caso, les diga qué hacer y como portarse, castigue a sus enemigos y se asegure que el bien, la justicia y nuestro grupo triunfen al final sobre los otros que no son como nosotros. Si no en este mundo, pues en otro donde nos recompensarán por lo que sufrimos aquí y por soportar las cosas malas que nos pasaron.

Como han dicho muchos: Dios no creó al hombre. El hombre creó a Dios para satisfacer sus ansias de bondad, justicia y que las cosas pasen como uno desearía que pasaran. Es una necesidad psicológica. Una frisita para sentirnos calientitos y seguros cuando el mundo es frío, desolado y hostil. Y la ciencia nos quita esa red de seguridad psicológica estudiando cómo funciona de verdad el universo, y descubriendo que la frisita no existe. Que el Señor al que le rezas no te oye. Que las cosas pasan, y muchas están fuera de nuestro control. Que los buenos no ganan siempre, y que si queremos que ganen nos va a costar. Que solo habrá un chance a veces si nos unimos a los buenos y nos fajamos sacrificando tiempo, dinero y trabajo para que esto pase de una manera humana y racional. No sentaditos de lejos por solo pensarlo bien fuerte, y esperando a que el mago invisible al que le dimos el diezmo, y lo alabamos el Domingo repitiéndole lo grande y poderoso que era, lo haga por nosotros.

Si tan solo supieras el poder del Lado Oscuro

Tal parece que el negro oscuro es el color favorito de los cosmólogos y astrofísicos modernos. Sus objetos de estudio favoritos en estos días son los huecos negros (regiones misteriosas donde la gravedad se chupa hasta a la luz y donde el contínuo del espaciotiempo se destruye), la materia oscura, (la pega que hace que las galaxias no se desbaraten al girar tan rápidamente como las vemos hacerlo), y la energía oscura, (una energía escondida en el espacio vacío que empuja al universo a crecer cada vez más y más rápido).

Claro, esto es así porque hemos descubierto otra consecuencia más del Principio Copernicano. La idea de que el universo no está hecho para nosotros, y poco le importa que unos monitos hayan nacido en un planeta trililí donde su estrella produce mayormente luz en el rango “visible” y hayan evolucionado ojos que sean sensitivos solo a ese rango de frecuencias electromagnéticas. Parece haber muchas cosas en el universo que no emiten luz, y por tanto son negras y oscuras. No las podemos ver sino es con instrumentos avanzados y por inferencias de efectos indirectos sobre cosas que sí emitan luz.

Esto es un problema para los científicos que se rigen por la Regla de Oro de “Hasta no ver, no creer”. Casi todo el conocimiento certero que tenemos de nuestro universo viene de la luz que podemos ver. En astronomía no podemos oír, ni tocar, ni oler, ni probar a que saben los objetos interestelares. El único sentido disponible para recoger información de lo que hay allá afuera en el espacio es la vista, y por ahora solo sabemos lo que la luz nos deje conocer.

Usando su maravillosa ingenuidad tecnológica los astrofísicos parecen haber descubierto otra cosa oscura y fascinante en el universo de la cual no teníamos ni idea de que existiera. Usando datos de uno de los últimos satélites de NASA, el Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), creado para estudiar el fondo de microondas espacial que llena todo el universo, pues un grupo de científicos alega haber descubierto un misterioso “flujo oscuro” de cúmulos de galaxias que se extiende por todo el universo y que pudiera probar que existen cosas fuera de nuestro universo, justificando así una de las ideas más controversiales de la física moderna, la existencia de un multiverso.

Investigadores de España, California y Hawaii han usado el detallado mapa de microondas del WMAP para correlacionarlo con data de sobre 700 cúmulos de galaxias en Rayos X, y por medio de estadísticas detectar que todos estos cúmulos, (que cubren distancias inimaginables de hasta 6 billones de años-luz de nosotros), tienen un componente de velocidad que indica que por todo el universo hay una corriente intergaláctica que fluye a un punto que debiera de estar fuera del universo visible, en dirección a una región del cielo entre las constelaciones de Centaurus y Vela.

En una entrada anterior les expliqué como es que los cosmólogos definen qué es y hasta donde llega nuestro universo, según la Teoría del Big Bang. La teoría de la inflación sugiere que por unas infinitesimales fracciones de segundo luego del Big Bang, todo lo que salió de esa explosión se infló de manera casi inmediata por varios órdenes de magnitud. Así que indica que pueden haber cosas que al expandirse se “salieron” de nuestro universo. Es más, la inflación sugiere que este “Big Bang” nuestro no ha sido ni será la única explosión productora de universos.

Hasta ahora estas ideas eran solo teorías interesantes. Esta parece ser la primera indicación empírica de que son ciertas. Como con todo descubrimiento científico recién hecho, esto es aún un resultado tentativo, y hay muchos expertos dudosos que todavía no creen que sea cierto esto que se alega haber encontrado en la data. Máxime cuando son efectos pequeñísimos que solo se ven por medio de complicados análisis estadísticos. Nada, que es otra de las grandes sorpresas y debates que se encuentran en esa fascinante aventura que es la ciencia.

El determinismo y la naturaleza del tiempo (Parte 2)

Hace unas semanas escribí un artículo sobre el determinismo en las teorías actuales de la Física. Llegué a la conclusión de que si definimos como una teoría determinista a aquella donde los estados futuros del universo están completamente determinados por los estados pasados, pues entonces tanto la Mecánica Cuántica como la Teoría General de la Relatividad son teorías deterministas.

En las versiones más populares, (pero no por ello tienen que ser las correctas), de la Teoría de Campos Cuánticos hay un componente aleatorio y probabilístico inherente a la predicción de las localizaciones, movimientos e interacciones de partículas individuales. Pero eso no afecta a los estados matemáticos que describen completamente esas partículas, ni a los estados que describen sistemas macroscópicos de grandes agregados de esas partículas fundamentales, (como por ejemplo, un ser humano). La Mecánica Cuántica es determinista porque con la especificación matemática de un estado de muchas partículas se llega a un estado futuro único y que está obligado que tiene que ser ese estado, y no otro, por la forma que tuvo el estado anterior que lo determinó.

Como he comentado varias veces antes, casi ningún físico hoy en día cree que ni la Mecánica Cuántica ni la Relatividad son la teoría fundamental que verdaderamente describe todo nuestro universo. Una de las dos teorías, (y muy probablemente las dos), tiene que estar incorrecta porque las dos son incompatibles entre sí.

Por lo que el Santo Grial de la Física Teórica es encontrar una teoría de gravedad cuántica. Una teoría que a gran escala sea indistinguible de la Relatividad, a escala subatómica sea indistinguible de la Mecánica Cuántica, y que en los estados intermedios (como el Big Bang o la singularidad de un hueco negro) una consistentemente ambas teorías sin predicciones absurdas o resultados infinitos.

Los dos candidatos más fuertes hasta el momento para una teoría de gravedad cuántica lo son las Teorías M de Supercuerdas, y un set de interesantes pero complejos modelos matemáticos basado en cálculos espinoriales conocido como Loop Quantum Gravity, (que en español creo que sería Gravedad Cuántica de Gomitas, en referencia a las gomitas [rubber bands] que se usan para asegurar rollos o paquetes).

El punto de interés aquí es que ambas teorías de gravedad cuántica son deterministas también, pero aquí sale el problema del tiempo. Para que haya determinismo tiene que haber un antes y un después. El determinismo se basa en la causalidad. Y la causalidad necesita que las causas ocurran antes en el tiempo que los efectos que vienen de ellas. Pero como apunta certeramente Lee Smolin, si hay varios universos además del nuestro entonces el tiempo como lo conocemos debe ser algo que no funciona igual en todos los universos. Solo nuestro universo tiene nuestro tiempo. Es insensato y hasta sin sentido tratar de entender que ha pasado antes en otro universo o que pasará después. Pues los conceptos “antes” y “después” solo tienen sentido en nuestro universo con nuestro tiempo.

Pero ambas teorías de gravedad cuántica, (y muy particularmente la más popular y desarrollada de las dos, la de supercuerdas), sugieren la existencia de un multiverso. Y es altamente extraño, cuando no una incompatibilidad lógica, tener una teoría determinista del multiverso sin un tiempo en el que se determinen los eventos físicos. Y además en ambas teorías de gravedad cuántica es un misterio eso de la naturaleza especial del tiempo.

¿Qué es eso de la “naturaleza” del tiempo? ¿Qué es el tiempo en la física? ¿De qué está hecho? ¿Por qué es “one way” y solo se puede mover uno del pasado hacia el futuro, y no a la inversa? ¿Existe en algún sitio el universo del pasado, o ya lo pasado dejó de existir? ¿Y el futuro? ¿Existe ya en algún lugar o se crea en el instante en que el presente llegue allí?

Según la Teoría de la Relatividad (y sus hijas, las teorías de gravedad cuántica) el tiempo es una de las 4 dimensiones de esa gran caja maleable donde vive y se desenvuelve la materia. Si las partículas que componen la materia y la energía son los actores, el espaciotiempo de 4 dimensiones es el escenario donde se lleva a cabo esa gran obra de teatro que es el universo. Pero en la descripción matemática relativista de ese espaciotiempo, (el tensor conocido como la métrica del espaciotiempo), el tiempo tiene un signo diferente al de las 3 dimensiones espaciales. Eso le da su cualidad particular de ser una calle donde el tránsito solo fluye en una dirección (del pasado al futuro), mientras que el espacio es una calle de dos vías (se puede uno mover hacia adelante o hacia atrás en cualquier dirección espacial).

Sin embargo, a pesar de esa diferencia esencial, en Relatividad el espacio y el tiempo son fundamentalmente lo mismo. Y se pueden intercambiar en diferentes marcos de referencia. Lo que para mí puede ser tiempo, para otro observador moviéndose relativo a mí esa dimensión es una de espacio. El espacio se puede convertir en tiempo, y viceversa. Por lo que el problema del tiempo en gravedad cuántica es el de averiguar como una vez el universo sale del Big Bang y adquiere 4 dimensiones porqué una de ellas se vuelve diferente a las otras 3, y como se selecciona cual de las 4 es a la que le toca ser el tiempo en ese universo. El problema es aún peor en la teoría de las supercuerdas pues en vez de 4 hay 11 dimensiones. Así que también hay que averiguar porque vemos 4 y las otras 7 nos parecen invisibles. Y como se selecciona a cuantas les pasa eso, y cuales serán dimensiones visibles y cuales no.

Hace falta desarrollar mucho más las teorías que sustituirán a la Relatividad y a la Mecánica Cuántica, pero este asunto del determinismo y que es en verdad el tiempo parece ser una pista importantísima para entender como y de donde salió este universo en que nos ha tocado vivir. Y ese entendimiento científico debe ser natural y lógico. Sin Dioses, ni magia, ni milagros sobrenaturales.

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¿En cuantos universos diferentes puede haber vida?

La pregunta parece ser algo estúpida de primera intención. Antes se definía el "universo" como "todo lo que existe". Por lo tanto la idea de otros "universos" no era ni contemplada ni hacía sentido. Pero es muy difícil establecer conclusiones racionales sobre todo lo que existe. En la ciencia moderna se habla solo de lo que se puede deducir mediante observaciones y data empírica. Por eso muchos físicos fundamentales decidimos que en cosmología más vale ser humilde, y hablar solo de lo que vemos o podemos inferir lógicamente de lo que vemos. Así que definimos el universo como todo lo que concebiblemente esté a nuestro alcance y pudiésemos ver, (aunque puede ser que ahora mismo no lo hayamos visto todavía).

Como nada puede ir más rápido que la velocidad de la luz, no hay nada que podamos ver que esté a una mayor distancia de 13.7 billones de años-luz. Porque todo lo que vemos comenzó en una explosión hace 13.7 billones de años. Así que no ha habido suficiente tiempo desde que comenzó todo para que si existe algo más lejos lo podamos ver. Y si no lo podemos ver nunca no debiéramos hablar de ello como si existiese. Pero hay la posibilidad de que puedan existir otras cosas que nunca podremos ver. Por eso surge la idea moderna de que puede haber otros "universos" además del nuestro, (que aún no conocemos bien, pues parece haber muchísimas cosas que tampoco hemos visto dentro de este universo que habitamos aunque estén a nuestro alcance. Pero al menos esas tenemos una buena oportunidad de verlas en un futuro con la tecnología adecuada. Las que estén en otros universos son imposibles de ver, no importa lo que hagamos o inventemos).

Para un físico realista a la Mach la idea de otros universos que nunca podremos ver es pura metafísica. Por lo tanto aunque se pueden concebir, no se puede decir nada de esos otros universos y se acabó la historia. No se deben ni de mencionar más. Pero el problema es que hay muchos misterios e inconsistencias en las teorías actuales que tenemos para explicar el universo que vemos. Muchos de esos misterios se resolverían nítidamente en teorías unificadoras de la Mecánica Cuántica y la Relatividad que postulan otros universos y otras dimensiones. Esto no prueba que existen esos otros universos, pero hace a la idea una más atractiva y aceptable. Al menos entre la mayoría de los cosmólogos y teóricos de gravedad cuántica. Todos aceptamos que técnicamente hablar de "otros universos" es una especulación sin prueba alguna, pero es una especulación que si funciona como esperamos puede resolver muchos problemas en las explicaciones del universo que sí podemos ver ahora.

Habiendo justificado lógicamente el concepto de un "multiverso" donde coexisten muchos universos diferentes en el cual el nuestro es solo un miembro particular de un grupo más grande, nos viene la pregunta de ¿cuán diferentes al nuestro pueden ser esos otros universos?

La pregunta también parece algo estúpida al principio. Si nunca podremos ver esos otros universos, ¿cómo vamos a contestar esta pregunta? ¿Qué posible sentido puede tener el querer comparar cosas que no se pueden comparar? Pero si uno mira las teorías de la física moderna podrá comprender mejor el significado numérico y preciso de "comparar" un universo hipotético que a lo mejor existe con el universo que podemos ver con nuestros ojos, satélites y telescopios.

La primera premisa filosófica que hay que aceptar antes de proceder en esta línea de argumentación es que todos estos universos son lógicos y racionales. Son universos que se guían por leyes matemáticas, ya no universales, sino multi-universales. Las leyes matemáticas que rigen la forma, estructura y evolución de todos esos universos son las "mismas".

Puede que en otro universo la fuerza de gravedad sea mayor o menor que aquí. Puede haber universos con electrones más pesados o más livianos que los de aquí. Puede haber universos con una atracción nuclear más débil que la de aquí. Puede haber universos donde haya más tipos de quarks que los que hay aquí. Pero en todos hay leyes matemáticas que dictan cuantas partículas fundamentales hay, que fuerzas e interacciones las relacionan, y como estas fuerzas hacen que se muevan en el espaciotiempo de ese universo. Si no aceptamos esto entonces la pregunta de "¿cuan diferente al nuestro es un posible universo donde no haya leyes matemáticas así?" es verdaderamente incontestable y sin sentido alguno.

Establecido este importante punto podemos entonces empezar a inventar universos en donde cambiamos algunos de los parámetros de las teorías de la física fundamental y ver cuan diferente resultaría un universo que se comportara así. Estos son universos ficticios pero no hay ninguna razón lógica ni prohibición que conozcamos que diga que no puede haber universos así. Esto es así porque hay muchas cantidades en la física de partículas subatómicas que sabemos que número tienen porque los hemos medido experimentalmente, pero no sabemos de ninguna razón o causa de porque tienen ese particular número y no otro. Sabemos que hay tres generaciones de leptones y quarks que solo se diferencian en sus masas, pero no sabemos porque son tres y no una, o dos, o cuatro. Sabemos la masa de un electrón, pero no sabemos porque tiene esa masa y no otra. Sabemos la constante de acoplamiento entre partículas cargadas eléctricamente, pero no sabemos porque esa constante tiene ese valor y no otro. No hay nada en las teorías de la física fundamental que conocemos que prohíba que esas entidades tengan otros valores. Solo sabemos que hemos visto solo las que tienen ese valor y nunca hemos visto otras con otros valores diferentes.

Pero como no hay justificación alguna para estas cantidades parecería ser que en nuestro universo estos valores nos tocaron por azar una vez nuestro universo comenzó en el Big Bang. Por lo tanto si hay otros universos que provinieron de otras explosiones similares es posible que les hayan tocado otros números diferentes. La idea que motiva la pregunta del título de este artículo es ver si pudiera haber universos habitados y con vida inteligente pero con una física diferente a la que estamos viviendo nosotros en este universo.

Muchos han usado la idea del principio antrópico para tratar de sacar conclusiones sobre la física de nuestro universo basados en el dato importante de que este universo tiene formas de vida inteligente como nosotros. Y eso requiere de la gravedad correcta, de tener carbono y agua en bastante abundancia, de estrellas que brillen establemente durante billones de años y estén bien lejos unas de otras, y de muchas otras condiciones físicas que promuevan un proceso tan lento como la evolución biológica que nos permite existir hoy aquí. La premisa asume que esto es bien raro. Que si tuviéramos una gravedad muy fuerte las estrellas se quemarían muy rápido. Si las cargas del protón y el electrón no son exactamente iguales no habría átomos ni elementos. Y que en esencia en universos con otros parámetros sería muy difícil formar estrellas. Y sin estrellas no hay átomos más pesados que el helio. Y sin esos átomos no hay planetas sólidos. Y sin planetas no hay vida.

Pero recientemente un físico llamado Fred Adams, de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, decidió meterle mano a probar esta suposición de manera matemática. Y tratar de variar todos los parámetros de la física de partículas y ver en cuantos universos con un set diferente de estos parámetros se podían formar estrellas. En un artículo de la revista New Scientist, (gracias a Escéptico del blog "Ciencia y/o Religión" por pasarme este artículo), dicen que Adams concluye de sus estudios que como en una cuarta parte de todos los posibles universos que él ha examinado se "pueden formar estrellas". Por lo tanto parecería que no es tan raro nada tener universos con vida, y nosotros no somos tan especiales, ni aún en el agrandado set del multiverso.

Aunque esta conclusión hay que tomarla con pinzas, y por tanto lo que uno lógicamente puede deducir de ella no es todavía muy importante, filosóficamente hablando. Es la cuarta parte de un subset reducido de posibles universos, del cual no se sabe si es verdaderamente representativo o no. También está el problema de que no sabemos bien como interaccionan los cambios en más de una cantidad a la vez. Cosas como las delicadas resonancias nucleares que permiten una reacción de múltiples pasos que lleve a la formación de átomos de carbono en el interior de las estrellas en nuestro universo no sabemos si sobrevivirían al cambiar varios parámetros de la física de partículas a la misma vez. Muchas de las reacciones nucleares dentro de una estrella que permiten su longevidad son afectadas de diversas maneras al cambiar las ecuaciones de la física de partículas. Por lo que no sabemos con certeza cuanto durarían esas estrellas en esos otros universos. Y quizás en otro universo para cuando evolucione algo similar a un humano ya todas se hayan apagado y convertido en huecos negros.

Pero aunque la conclusión de Adams no es muy sólida aún, parece apoyar preliminarmente el principio copernicano en cosmología y echarle un balde de agua fría a muchos argumentos antrópicos que estaban poniéndose de moda entre los teóricos de supercuerdas. La aventura de la exploración de nuestro universo (y los demás, si existen) aún continúa.

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Los teóricos de supercuerdas se rehúsan a morir

"Physics is like sex: sure, it may give some practical results, but that's not why we do it." -- Richard Feynman

Leyendo los montones de resúmenes de artículos que tenía atrasados en el repositorio electrónico de trabajos en Internet que están sometidos para publicación en revistas científicas en las áreas de relatividad, cosmología y teoría de supercuerdas me encontré con un artículo muy interesante, y más o menos entendible sin muchas matemáticas que quiero compartir con los lectores del blog.

He comentado anteriormente en el blog sobre la controversia que existe actualmente entre los teóricos de supercuerdas y sus competidores en otras áreas de gravedad cuántica y física fundamental. Un campo cree que la teoría de supercuerdas es nuestra mejor apuesta en este momento para lograr una "Teoría de TODO" que explique todas las partículas y fuerzas subatómicas conocidas en un marco matemático único y simple. El otro campo cree que esta teoría de supercuerdas es pura filosofía sin contenido empírico posible y que dejó de ser ciencia hace años por lo que no merece que se invierta más dinero en ella.

La actual teoría de supercuerdas en realidad dejó de ser efectivamente de "cuerdas" de una dimensión en un espacio de 10 dimensiones para convertirse en una teoría de objetos uni, bi-, tri- y multidimensionales conocidos como "branas", (palabra corta derivada del término membrana por la imagen visual de una superficie bidimensional empotrada en el espacio tridimensional que todos podemos ver) en un espacio de 11 dimensiones donde todas las posibles teorías de supercuerdas son duales y transformables unas a otras.

La versión actual conocida como Teoría-M postula que todas las partículas fundamentales de las que están hechas las galaxias y el gas interestelar que constituye la materia visible del universo, así como las que median las fuerzas e interacciones cuánticas entre estas partículas materiales, están todas constituidas de estas branas multidimensionales vibrando de diferentes maneras y a diferentes frecuencias. Que hace a una brana vibrar como un electrón, un quark "up", un neutrino, un fotón o un gravitón depende de las simetrías matemáticas que gobiernen la sección de espacio y tiempo de cuatro dimensiones en la que vivimos atrapados los integrantes de este universo. Y a su vez esta lasca ("slice") de cuatro dimensiones que es nuestro universo es una gran brana inflada que coexiste con vaya usted a saber cuantos otros universos en las otras siete dimensiones invisibles que no podemos ver, y cuya existencia solo se podría inferir matemáticamente si la teoría resultase ser cierta. Al set de modelos que dicen que nuestro universo es una brana gigante empotrada en un espacio de dimensiones invisibles adicionales aún más grande (al que nos referiremos como el "cuerpo" ["the bulk"]), se conocen como modelos de Braneworld.

La teoría de supercuerdas es indudablemente hermosa. Y para los que hemos hecho física teórica por muchos años y conocemos las historias de éxito de Newton, Maxwell, Einstein, Feynman y varios otros que crearon teorías exitosas como la Mecánica Newtoniana, la Unificación Electromagnética, la Relatividad General y la Teoría de Campos Cuánticos la teoría de supercuerdas "huele" bien. Es decir, usando solo los postulados más generales de simetría se han encontrado resultados matemáticos que resuelven un montón de problemas en la Teoría de Campos Cuánticos, elimina varios cálculos problemáticos que daban resultados infinitos y absurdos, produce una acción idéntica a la de la Relatividad de Einstein que es finita y consistente en todos los términos de una expansión perturbativa, etc. Aunque estos éxitos solo son logros matemáticos sin contenido empírico apuntan a que esta teoría tiene futuro, resuelve muchos problemas de forma natural aún cuando uno no estaba buscando la solución, y apunta hacia un gran potencial si tan solo uno lograra dar con las ecuaciones exactas de la teoría y un set de estados de "ground state" sobre los cuales montar cálculos que predigan cosas concretas. Pero su multidimensionalidad, y las infinitas maneras de empaquetar y hacer invisibles las 7 dimensiones adicionales que necesita la teoría (pero que no vemos), es lo que hace de esta tarea como buscar una aguja en una galaxia con billones de planetas llenos de pajares. El armazón de la teoría es exquisitamente bello y sus simetrías poseen un gran potencial para unificar todas las fuerzas y partículas en un mismo paquete, pero como no tenemos absolutamente ninguna pista experimental en la que basarnos eso la hace una teoría "no falsable". A los seguidores de la filosofía de la ciencia según Karl Popper eso la hace ser un embeleco no científico sin nada más que decir, pero muchos físicos (incluyéndome a mí) tenemos serias dudas epistemológicas de que el criterio de falsabilidad de Popper sea universalmente válido para toda la ciencia, y que quizás esta controversia de las supercuerdas sea una situación novel para la cual este criterio no estaba diseñado.

En este interesante artículo que salió el 15 de Mayo en el archivo electrónico hep-th ("High Energy Physics – Theory") escrito por Mauricio Gasperini del Istituto Nazionale di Fisica Nucleare de Italia se usa un modelo genérico de Braneworld para descubrir otra de esas coincidencias asombrosas que produce la teoría de supercuerdas y que quizás pueda explicar el gran problema de la constante cosmológica de una manera empíricamente accesible.

El misterio de la constante cosmológica es el siguiente: Se supone que en Relatividad General toda forma de energía o materia tenga efectos gravitacionales. Si solo existiera la materia que vemos el universo no sería plano sino abierto (expandiéndose lentamente por siempre). Pero vemos de la data precisa del fondo de microondas de WMAP que tenemos un universo plano. Y peor aún, de la data de lejanas supernovas 1A podemos inferir que la expansión está acelerándose según pasa el tiempo. Eso requiere que la constante cosmológica no sea cero y el universo esté lleno de algún tipo de "energía oscura". Hemos discutido estos descubrimientos de la cosmología moderna en artículos anteriores del blog. Pero como hemos explicado antes se supone que según la Mecánica Cuántica el universo estuviese lleno de partículas virtuales que harían que el espacio vacío tuviese una energía no cero con efectos gravitacionales. Parecería que esto es lo que necesitamos pero hay un problema. La energía que predice la Teoría de Campos Cuánticos es 10¹²⁰ veces mayor que la observada. Esto es un error tan y tan y tan grande que implica que hay algo mal con alguna de las 2 teorías, sino las dos. Ese número es tan grande que es casi infinito. En Mecánica Cuántica se ha encontrado este problema antes. La cura generalmente estaba en usar simetrías matemáticas para renormalizar el resultado. Es decir, buscar otro cálculo simétrico que produzca un resultado infinito en la dirección contraria y que al sumarse cancele las dos cantidades infinitas dejando solo términos finitos que encajan muy bien con los datos experimentales observados. Pero aquí este truco no va a funcionar. Si cancelamos la energía del punto cero con simetrías nos quedaríamos con una constante cosmológica igual a cero, pero la data experimental dice QUE NO ES CERO sino un valor muy pequeño.

Aquí es donde las teorías del Braneworld vienen al rescate según el artículo de Gasperini. Supongamos que existiera supersimetría, tal y como predicen las teorías de supercuerdas, pero que esté rota y postulamos que se restablece a energías de Teraelectronvoltios (TeV) (según los modelos más simples compatibles con la evidencia moderna de aceleradores de partículas que aun no han visto ninguna de las super-contrapartes que predice la supersimetría). Si eso fuese así la existencia de supersimetría a esas energías permitiría cancelar parte de la energía del vacío reduciéndola a solo 10⁶⁰ de lo observado. Todavía es una energía gigantescamente grande, pero por lo menos reducimos el problema a la mitad. Para un optimista esto es progreso.

El próximo paso del trabajo de Gasperini es mucho más bonito y sorprendente. En las teorías de Braneworld la gravedad, al ser un campo de spin 2 y acoplarse a todo el espaciotiempo, puede salir fuera de la brana que es nuestro universo. Eso quiere decir que a distancias de escalas bien pequeñas en donde la gravedad pueda propagarse a las dimensiones adicionales se reduciría la fuerza de gravedad grandemente ya que decaería como 1/rⁿ en vez de decaer como 1/r² que vemos en la gravedad Newtoniana en nuestra brana de espacio tridimensional. Si quedara en nuestra brana solo la constante cosmológica de 10^-120 M_P⁴ que vemos eso requeriría una curvatura en las dimensiones adicionales que al romper la supersimetría de la teoría RESULTARÍA JUSTAMENTE en la escala de TeV que necesitamos postular al principio.

Esta coincidencia matemática no solo es hermosa y increíblemente asombrosa, sino que mejor aún predice que debiéramos ver super-contrapartes de las partículas materiales de nuestro universo en el Large Hadron Collider (LHC). O sea, que hace una predicción experimental (bueno, a medias). Si vemos estas partículas en el LHC la reputación de los modelos de supercuerdas crecería inmensamente. Pero como argumentan los críticos la teoría es "no falsable" porque si no se viesen hay montones de parámetros extradimensionales que harían que la teoría siguiese vigente. Es decir, podemos tener evidencia confirmatoria y eso sería excelente. Pero si no la tenemos no demostramos con eso que la teoría sea falsa.

Pero algo es algo, ¿no? Al menos Gasperini tiene un pequeño chance de ser el próximo Einstein.

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¿Hace falta Dios para que comience el universo?

En su blog católico "Vivificat!" mi buen amigo Teófilo de Jesús puso recientemente un set de 3 artículos donde intenta contestar la pregunta filosófica-científica de si la cosmología moderna ha podido "desprobar" la existencia de Dios. Desde la perspectiva religiosa, él y muchos de los autores que él cita (incluyendo varios científicos de renombre mundial) contestan en la negativa. No importa cuanto conocimiento sobre el universo acumulemos, no importa cuan lejos esté la visión moderna del científico de la visión mitológica, geocéntrica y pastoral que inspiró a los primeros religiosos, no importa cuan grande sea el universo conocido comparado con este planetita donde vivimos los humanos, siempre podemos decir que "Dios creó el universo" (sin pruebas, claro está) si se permite definir a "Dios" de formas extrañas, místicas y transcendentales. El Dios de los filósofos católicos y cristianos modernos no es el gran viejo inmortal de barba blanca que todo lo ve, todo lo sabe, y todo lo puede que un día por capricho y aburrimiento después de estar solo una eternidad decidió usar sus mágicos poderes para crear la Tierra y los humanos de la nada porque le dio la gana. Y que luego de crearnos decidió hacer el resto del universo solo para adornar y que el cielo se viera bonito.

No. El Dios de los religiosos de hoy en día, (donde a regañadientes ya han aceptado que la Tierra es un planeta pequeño y de reciente formación en un universo muchísimo más viejo con un tamaño estimado de al menos 14 mil millones de años-luz en todas direcciones, si no más grande), es un ente sumamente misterioso. Dios es el tiempo pero estaba antes del tiempo y posibilita el tiempo. Dios es la causa primera. Dios es el universo y su principio rector. Dios es el orden. Dios es el espacio. Dios es la razón. Dios son las leyes matemáticas que rigen el universo físico. Dios es un espíritu inmaterial que hace que lo material exista, pero sin tocarlo ni cambiarle sus leyes. Es un ser que es pero no es, y que hace que lo que es sea.

Claramente es difícil "desprobar" la existencia de un ente tan vaga y contradictoriamente definido. Y como muchos científicos antiguos y modernos creen y han creído en Dios (sin pruebas ni evidencias) debe ser porque es posible que este tipo de Dios sí exista. Y claro, todo es posible si se define de la manera correcta. Los atributos humanos y la inteligibilidad de Dios siempre han sido inversamente proporcionales al conocimiento científico y racional. Mientras más conocemos del universo y sus leyes, más lejano, grande, extraño y amorfo se vuelve Dios para poder ser "compatible" con este conocimiento.

El problema es que en la ciencia, el mejor método inventado por la especie humana para intentar llegar a la verdad objetiva sobre el mundo, uno no "desprueba" hipótesis. Uno propone hipótesis que son dudosas y falsas "por default" HASTA QUE SE PRUEBE CON EVIDENCIAS que hay bastante probabilidad de que sean ciertas. Es la evidencia empírica la que determina que ideas y entes pueden ser reales, y los distingue de los que no lo son. Podemos decir que existen unicornios verdes que se vuelven invisibles e inmateriales tan pronto se acerca un ser humano (o alguna de sus máquinas) y por tanto jamás podrán ser vistos. Es imposible desprobar tal hipótesis, y el que quiera creer en ella está en libertad de hacerlo. Pero no podrá convencer a ningún ser racional de que tal hipótesis es cierta.

El argumento de los creacionistas modernos es que la forma compleja del universo y sus leyes TIENE que haber sido diseñada por un ser inteligente. Argumentan que es imposible creer que algo tan complejo como un ser humano o el universo en su totalidad se haya formado así como lo vemos por los procesos al azar y sin propósito que revelan las leyes científicas de la naturaleza. Si no son religiosos derechistas fundamentalistas aceptarán a regañadientes que sí hubo un "Big Bang", que el universo tiene 14 billones de años y la Tierra 4.5 billones de años, y que las leyes de la Relatividad General y la Mecánica Cuántica funcionan en todos los casos vistos hasta ahora y por tanto sus explicaciones de la física, astronomía, química y biología son esencialmente correctas. Pero ALGUIEN INTELIGENTE tuvo que usar esas leyes para diseñarnos y diseñar el universo. Un reloj necesita un relojero. No se puede formar solo.

Este argumento fatulo de la INEVITABILIDAD LÓGICA de un diseñador tiene su primer problema (que veremos repetido muchas veces en varios otros argumentos filosóficos usados para tratar de probar la existencia de Dios) en la simple pregunta de "Si todo lo complejo necesita un diseñador, ¿quién entonces diseñó al diseñador?". Esto siempre pone en relieve el problema con la idea de un Dios creador. ¿Quién lo creó a él? ¿Quién es el meta-Dios de Dios? ¿Y quien es el meta-meta-Dios del meta-Dios? Y caemos en la paradoja insoluble de la regresión infinita. La solución más lógica y científica a este problema es eliminar los seres inobservables y parar de inventar explicaciones cuando dejemos de ver las causas de lo que vemos. El universo y sus leyes se ven. Esas sí existen. Dios no se ve. Por tanto no hace falta que exista para terminar con la regresión. Debemos aceptarlo solo cuando lo veamos o sea lógicamente imprescindible.

¿Es Dios lógicamente imprescindible para explicar la complejidad de los humanos, la vida y el universo? NO. Charles Darwin dio con un mecanismo natural, que usa las leyes de la física y la probabilidad para diseñar sistemas complejos sin necesidad de diseñador alguno. Ese mecanismo lo es la competencia por reproducirse y la selección natural. Tan pronto uno tenga sistemas que se copian en competencia por recursos limitados para copiarse ganarán tarde o temprano los que se copien más rápido y con más eficiencia. Esto promueve que poco a poco durante billones de años se creen sistemas complejos como el ser humano, que no apareció al azar así ya formado sino que se le han ido añadiendo poco a poco millones de piececitas y funciones una a una desde el primer virus auto-replicable. Mientras más tiempo pase más complicado tendrá que ser el organismo si quiere sobrevivir a la competencia por recursos finitos.

Y esta idea de evolución se puede aplicar al universo en su totalidad si no es el único universo y se puede "reproducir" en un ecosistema de múltiples universos. Claro, esto es hoy en día una especulación no-científica y puede ser negada con autoridad y validez por cualquiera que quiera aferrarse al Dios diseñador ignorando el problema filosófico de la regresión infinita de Dioses que se diseñan unos a otros. Por eso es imposible desprobar la existencia de Dios. Pero este artículo no pretende desprobar a Dios. Pretende solo justificar el comentario de Laplace a Napoleón cuando le preguntó porque en su famoso libro de física explicando como funcionaba y se formó el mundo no mencionaba ni una vez a Dios.

Laplace contestó sabia y lógicamente: "No me hizo falta esa hipótesis".

Dios en la cosmología moderna es un concepto LÓGICAMENTE INNECESARIO. No se puede demostrar que no existe. Pero se tienen muy buenas explicaciones que funcionan, son simples y se adecuan a toda la data SIN NECESIDAD de postularlo como principio o parte del sistema del universo que vemos. El "Big Bang" se puede autogenerar solito sin Dios. El universo corre en automático solito y sin Dios. La Relatividad y la Mecánica Cuántica funcionan siempre solitas sin Dios. Los seres humanos pueden evolucionar solitos sin Dios. No hay ninguna contradicción lógica en estas aserciones.

No estamos 100% seguros de esto y no tenemos evidencia que pruebe sin lugar a dudas que estas aserciones son ciertas. Pero toda la data de la física, la química, la astronomía y la biología así parecen indicarlo. Y no hay los problemas lógicos, ni hay que recurrir a definiciones esotéricas y casi ininteligibles de postular un ser que no se ha visto, no se entiende que es ni de que está hecho, y que no hace falta para completar el rompecabezas de la existencia.

El otro argumento filosófico (ya refutado varias veces por filósofos del calibre de Kant, Bertrand Russell y Daniel Dennett, entre otros) es el argumento cosmológico de la causalidad de Santo Tomás de Aquino. Esencialmente dice que todo tiene que tener una causa y si el universo no ha existido siempre (algo que bien podría pasar si nuestro "Big Bang" proviene de un manifold multidimensional previo como en varios modelos matemáticos denominados de "pre-Big Bang") pues empezó en algún momento y algo anterior lo tuvo que causar. Y esa causa primera es Dios.

Otra vez el problema más obvio es que si todo necesita una causa, pues Dios necesita una causa también. ¿Y quien causó que Dios existiera? Y si Dios no necesita causa pues la premisa inicial del argumento se niega, y como no todo necesita causa podríamos tener un universo (que sí vemos) sin un Dios que lo cause (que nunca vimos).

La física del Big Bang dice que es fácil construir modelos matemáticos autoconsistentes donde el universo empiece sin causas. También se puede postular la causa en otro universo "anterior" al nuestro. Quizás si aprendemos bastante física relativista de huecos negros nosotros mismos podremos en un futuro causar copias del universo y no hace falta entonces ningún ente mágico omnisciente, omnipotente y eterno.

En conclusión que el que quiera creer en un Dios creador bien raro que no es humano ni material pero piensa, ama y se comporta como un humano puede hacerlo, y jamás la ciencia le podrá probar que tal hipótesis es falsa. Pero esa hipótesis del creador inteligente y mágico es INNECESARIA. No hace falta. La ciencia moderna puede explicar todo lo que se ve en el universo sin recurrir a tal hipótesis. Y es precisamente esto lo que los creacionistas y derechistas fundamentalistas no quieren que se enseñe en las escuelas públicas de los Estados Unidos. Que los científicos corrieron la cortina del Mago de Oz en la Ciudad Esmeralda y vieron que toda la magia eran trucos de humo y espejos.

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