La existencia de energía en el espacio vacío —el descubrimiento que sacudió nuestro universo cosmológico y la idea que forma los cimientos de la inflación— solo refuerza un aspecto del mundo cuántico que, en el contexto de la clase de experimentos de laboratorio ya se conocía bien. El espacio vacío es complicado. Es un caldo hirviente de partículas virtuales que existen y dejan de existir en un lapso de tiempo tan breve que no las podemos ver directamente. Las partículas virtuales ponen de manifiesto una propiedad básica de los sistemas cuánticos. En el núcleo de la mecánica cuántica funciona una norma que en ocasiones rige a los políticos o a los presidentes de corporaciones: en tanto nadie mire, todo vale. Los sistemas continúan moviéndose, aunque sea solo momentáneamente, entre todos los estados posibles, incluidos estados que no se permitirían si el sistema estuviera siendo objeto de mediciones en ese momento. Estas «fluctuaciones cuánticas» implican algo esencial sobre el mundo cuántico: nada siempre produce algo, aunque solo sea por un instante.

Como un corredor de bolsa que quiera robar, si el estado al que fluctúa un sistema requiere escamotear cierta energía del espacio vacío, entonces el sistema tiene que devolver esa energía en un tiempo lo bastante breve como para que nadie que esté midiendo ese sistema pueda detectarlo. En consecuencia, cabría suponer que es seguro afirmar que este «algo» que engendran las fluctuaciones cuánticas es efímero; no es mensurable, a diferencia de usted, de mí, o de la Tierra en la que vivimos. Pero también esta creación efímera está sujeta a las circunstancias asociadas con nuestras mediciones. Por ejemplo, pensemos en el campo eléctrico que emana de un objeto cargado. Es, sin lugar a dudas, real. La fuerza de la electricidad estática se puede notar en el pelo o en un globo que se queda pegado a una pared. Sin embargo, la teoría cuántica del electromagnetismo sugiere que el campo estático se debe al hecho de que las partículas cargadas que intervienen en la producción del campo emiten fotones virtuales que, en lo esencial, tienen una energía total de cero.

Estas partículas virtuales, como tienen energía cero, pueden propagarse por todo el universo sin desaparecer, y el campo que se debe a la superposición de muchas de ellas es tan real que lo podemos sentir. A veces, las condiciones son tales que en efecto pueden surgir del espacio vacío, con impunidad, partículas masivas reales. En un ejemplo, situamos muy cerca dos placas cargadas y, cuando el campo eléctrico entre ellas adquiere la fuerza suficiente, se torna energéticamente favorable a que una pareja real de partícula-antipartícula puede «surgir» del vacío, con la carga negativa orientada hacia la placa positiva y la carga positiva orientada a la negativa. Al hacerlo así, cabe la posibilidad de que la reducción de energía derivada de reducir la carga neta sobre cada una de las placas (y en consecuencia, el campo eléctrico intermedio) sea mayor que la energía asociada con la energía de la masa en reposo requerida para producir dos partículas reales. Por descontado, para que estas condiciones sean posibles, la fuerza del campo tiene que ser descomunal.

Existe de hecho un lugar en el que campos fuertes de otra clase podrían permitir que ocurriera un fenómeno similar al descrito arriba; pero, en este caso, debido a la gravedad. Este descubrimiento es el que valió a Stephen Hawking la fama entre los físicos, en 1974, cuando mostró que podría ser que los agujeros negros —de los cuales, al menos en ausencia de los supuestos de la mecánica cuántica, no puede escapar nada en ningún momento— irradiaran partículas físicas. Hay muchas formas diversas de intentar comprender este fenómeno, pero una de ellas es asombrosamente parecida a la situación que he descrito arriba para los campos eléctricos. Fuera del núcleo de los agujeros negros hay un radio denominado «horizonte de sucesos». Dentro de un horizonte de sucesos, en la concepción clásica, ningún objeto puede escapar porque la velocidad de escape supera la de la luz. Así pues, ni siquiera la luz emitida dentro de esta región podrá salir fuera del horizonte de sucesos.

Ahora imaginemos que una pareja partícula-antipartícula forma un núcleo fuera del espacio vacío, en el límite exterior mismo del horizonte de sucesos, debido a las fluctuaciones cuánticas en esa región. Es posible que, si una de las partículas llega a caer dentro del horizonte de sucesos, pierda tanta energía gravitacional al caer dentro del agujero negro que esta energía duplique la masa en reposo de cualquiera de las dos partículas. Esto significa que la partícula asociada puede salir despedida al infinito y ser observable sin ninguna violación de la conservación de la energía. La energía positiva total relativa a la partícula irradiada la compensa de sobras la pérdida de energía experimentada por la partícula asociada al caer en el agujero negro. Por lo tanto, el agujero negro puede irradiar partículas.

Esta situación es aún más interesante, sin embargo, precisamente porque la energía perdida por la partícula que cae al interior es mayor que la energía positiva relacionada con su masa en reposo. De resultas, cuando cae al agujero negro, el sistema neto del agujero negro más la partícula, de hecho, ¡suma menos energía de la que sumaba antes de que la partícula cayera al interior! El agujero negro, en consecuencia, se vuelve más ligero después de la caída de la partícula, por una cantidad equivalente a la energía transportada por la partícula irradiada que escapa. A la postre, el agujero negro puede irradiarse por completo al exterior. En este punto, no sabemos más, porque en los estadios finales de la evaporación de un agujero negro interviene la física en escalas de tan pequeña distancia que la relatividad general, por sí sola, no puede darnos la respuesta última. En estas escalas, la gravedad debe tratarse como una teoría de plena mecánica cuántica, y nuestra comprensión actual de la relatividad general aún no nos permite determinar con precisión qué pasará. No obstante, todos estos fenómenos comportan que, en las circunstancias adecuadas, no solo nada puede convertirse en algo, sino que es preciso que ocurra.

En cosmología, uno de los primeros ejemplos del hecho de que la «nada» pueda ser inestable y formar algo procede de los intentos de comprender por qué vivimos en un universo de materia. El lector, probablemente, no se despertará cada mañana preguntándose por esto, pero el hecho de que nuestro universo contenga materia es excepcional. El rasgo particularmente excepcional al respecto es que, hasta donde podemos saber, nuestro universo no contiene grandes cantidades de antimateria que, como se recordará, existe por requisito de la relatividad y la mecánica cuántica, de modo que, para toda partícula de la que tengamos constancia en la naturaleza, puede existir una antipartícula equivalente con la carga contraria y la misma masa. Cabría pensar que, en su inicio, todo universo razonable contendrá cantidades iguales de ambas. A fin de cuentas, las antipartículas de las partículas normales tienen la misma masa y otras propiedades similares, por lo que si las partículas se crearon en los primeros tiempos, habría sido igual de fácil crear antipartículas.

Alternativamente, podríamos imaginar asimismo un universo de antimateria en el que todas las partículas que conforman las estrellas y galaxias hubieran sido sustituidas por sus antipartículas. Tal universo parecería ser casi idéntico al universo en el que vivimos. Los observadores de tal universo (compuestos ellos mismos de antimateria) no dudarían en llamar «materia» lo que nosotros llamamos «antimateria». El nombre es arbitrario.

Ahora bien, si nuestro universo hubiera empezado siendo así de razonable, con cantidades iguales de materia y antimateria, y hubiera continuado así, nosotros no estaríamos aquí para preguntar por qué ni cómo. Esto se debe a que todas las partículas de materia se habrían aniquilado con todas las partículas de antimateria, en el universo inicial, y no habrían dejado tras de sí más que pura radiación. No habría quedado materia ni antimateria que formara estrellas, o galaxias, o amantes o antiamantes que, de otro modo, el uno en brazos del otro, pudieran echar la vista arriba y sentirse emocionados por el espectáculo del cielo nocturno. Sin dramas. La historia consistiría en un vacío, un baño de radiación que se iría enfriando lentamente hasta generar, a la postre, un universo frío, oscuro e inhóspito. La nada sería la reina suprema.

Sin embargo, en la década de 1970 los científicos empezaron a comprender que se puede empezar con cantidades iguales de materia y antimateria en un Big Bang inicial denso y caliente y, mediante procesos cuánticos plausibles, «crear algo de nada» al establecer una pequeña asimetría, con un ligero excedente de materia, frente a la antimateria, en el universo temprano. En este caso, en lugar de una aniquilación completa de materia y antimateria, que habría dado en la actualidad nada más que una pura radiación, toda la antimateria disponible en el universo temprano se habría aniquilado con la materia, pero el pequeño excedente de materia habría carecido de una cantidad similar de antimateria con la que aniquilarse y, por lo tanto, habría pervivido. Esto habría generado toda la materia que integra las estrellas y galaxias que vemos en el universo actual.

Como resultado, lo que de otro modo parecería un logro pequeño (establecer una pequeña asimetría en los primeros tiempos) quizá debería considerarse en su lugar casi como el momento de la creación. Porque desde el momento en que se crea una asimetría entre materia y antimateria, ya nada podrá quebrantarla nunca. En este punto, ya se había escrito la historia futura de un universo repleto de estrellas y galaxias. Las partículas de antimateria se aniquilarían con las de materia en el universo temprano y el resto de las partículas de materia sobreviviría hasta nuestros días, lo que determinó el carácter del universo que conocemos, a en el universo actual. De hecho, se habría necesitado precisamente una asimetría similar, de cerca de una parte por millar de millones, porque en el fondo cósmico de microondas hay hoy, aproximadamente, 1.000 millones de fotones por cada protón del universo. Los fotones de la radiación del FCM son los restos, en este escenario, de la temprana aniquilación de materia y antimateria, cerca del principio del tiempo.

Aún no tenemos una descripción definitiva de cómo podría haber ocurrido este proceso en el universo temprano, porque aún no hemos establecido, de forma completa y empírica, la naturaleza detallada del mundo microfísico en las escalas en las que es probable que esta asimetría se hubiera generado. No obstante, se ha explorado toda una serie de diversos escenarios plausibles, a partir de las mejores ideas actuales sobre la física a esas escalas. Aunque difieren en los detalles, todos poseen las mismas características generales. Los procesos cuánticos asociados con las partículas elementales en el baño de calor primordial pueden ir transformando un universo vacío (o, de forma equivalente, a un universo inicialmente simétrico en su relación de materia y antimateria), inexorable y casi imperceptiblemente, en un universo que estará dominado por la materia o la antimateria.

Si pudiera haber ocurrido por igual de uno y otro modo, ¿fue acaso un simple accidente circunstancial que nuestro universo acabara dominado por la materia? Imaginemos que estamos en lo alto de una montaña elevada y tropezamos. La dirección en la que caemos no estaba ordenada de antemano, sino que es más bien accidental, según la dirección a la que estuviéramos mirando o el punto del paso en el que tropezáramos. Quizá el caso de nuestro universo sea similar y, aunque las leyes de la física son fijas, la dirección última de la asimetría entre materia y antimateria se eligió según alguna condición inicial azarosa (igual que, en el caso del tropezón que nos envía montaña abajo, la ley de la gravedad es fija y determina que caeremos, pero en qué dirección ocurra puede ser accidental). Una vez más, nuestra propia existencia, en este caso, habría sido un accidente ambiental. Ahora bien, independientemente de esta incertidumbre está el hecho llamativo de que un rasgo de las leyes físicas subyacentes puede permitir que los procesos cuánticos alejen al universo de un estado indiferenciado.

«Cabe conjeturar que el universo comenzó en el estado más simétrico posible y que, en ese estado, no existía ninguna materia: el universo era un vacío. Existió un segundo estado y, en él, existió la materia. Este segundo estado era ligeramente menos simétrico, pero también poseía una energía menor. Con el tiempo, apareció una zona de fase menos simétrica, que creció con rapidez. La energía liberada por la transición halló forma en la creación de partículas. Este suceso quizá podría identificarse con el Big Bang… La respuesta a la antigua pregunta: «¿Por qué hay algo en vez de nada?», sería, pues, que esa «nada» es inestable.» ¿qué proceso físico específico, en la historia temprana de la Tierra, podría haber llevado a la creación de las primeras biomoléculas replicantes y de su metabolismo? Igual que, en el campo de la Física, la década de 1970 fue testigo de un increíble progreso, la última década lo ha visto en el campo de la biología molecular. Hemos tenido noticia, por ejemplo, de vías orgánicas naturales que podrían producir, en condiciones plausibles, ácidos ribonucleicos, que durante mucho tiempo se ha pensado eran los precursores de nuestro mundo moderno, basado en el ADN. Hasta fecha reciente, se ha creído que esta clase de vías directas era imposible y que, por lo tanto, alguna otra clase de forma intermedia debía haber interpretado un papel clave.

Ahora son pocos los bioquímicos y biólogos moleculares que dudan de que la vida pueda surgir naturalmente de la ausencia de vida, pese a que los detalles aún no se han descubierto: la primera vida que se formó en la Tierra, ¿tenía que tener la química que tuvo o hay muchas posibilidades distintas e igualmente viables? En cierta ocasión, Einstein formuló una pregunta que, según dijo, era la única cosa que de veras ansiaba saber sobre la naturaleza. Admito que es la pregunta más profunda y fundamental que muchos de nosotros quisiéramos ver respuesta. En sus palabras: «Lo que quiero saber es si Dios [sic] tuvo alguna elección en la creación del universo».

He anotado estas palabras porque el Dios de Einstein no era el Dios de la Biblia. Para Einstein, la existencia de orden en el universo proporcionaba una sensación de maravilla tan honda que se sentía espiritualmente próximo a tal orden, que denominó, a partir de Spinoza, con el apodo «Dios». En cualquier caso, lo que de verdad quería decir Einstein con esta pregunta es la misma cuestión que acabo de describir en el contexto de varios ejemplos distintos: ¿Son únicas las leyes de la naturaleza? Y el universo que habitamos, que es fruto de esas leyes, ¿es único? Si cambiamos una de sus facetas, una constante, una fuerza, por menor que sea el cambio, ¿se derrumbaría todo el edificio? En un sentido biológico, ¿la biología de la vida es única? ¿Somos únicos en el universo? Retomaré esta cuestión, de la mayor importancia, más adelante.

Aunque un debate de este estilo hará que sigamos definiendo y generalizando nociones de «nada» y «algo», quiero volver a dar un paso intermedio que justifique que la creación de algo es inevitable. Según la he definido hasta el momento, la «nada» relevante de la que emerge nuestro «algo» observado es el «espacio vacío». Sin embargo, toda vez que permitimos la fusión de la mecánica cuántica y la relatividad general, podemos hacer extensivo el argumento al caso en el que el propio espacio se ve obligado a existir. La relatividad general como teoría de la gravedad es, en el núcleo, una teoría del espacio y el tiempo. Según indiqué, esto significa que fue la primera teoría que pudo ocuparse de la dinámica no solo de los objetos que se mueven a través del espacio, sino también de cómo evoluciona el espacio en sí. Disponer de una teoría cuántica de la gravedad, por lo tanto, supondría que las reglas de la mecánica cuántica se aplicarían a las propiedades del espacio, y no solo a las propiedades de los objetos queexisten en el espacio, como en la mecánica cuántica convencional.

Ampliar la mecánica cuántica para incluir esta clase de posibilidad es peliagudo, pero el formalismo que desarrolló Richard Feynman, que llevó a una comprensión moderna del origen de las antipartículas, es idóneo para esta labor. Los métodos de Feynman se centran en el hecho clave: los sistemas mecánico-cuánticos exploran todas las trayectorias posibles, incluso las que clásicamente están prohibidas, mientras evolucionan en el tiempo. Para poder estudiarlo, Feynman desarrolló un «formalismo de suma sobre historias» que realiza predicciones. Con este método, sopesamostodas las posibles trayectorias que una partícula podría adoptar entre dos puntos. Entonces asignamos una probabilidad ponderada para cada trayectoria, basándonos en principios bien definidos de la mecánica cuántica, y luego realizamos una suma de todas las historias para poder determinar las predicciones últimas (probabilísticas) del movimiento de partículas.

Stephen Hawking fue uno de los primeros científicos que aprovechó al máximo esta idea para la posible mecánica cuántica del espacio-tiempo (la unión de nuestro espacio tridimensional con una dimensión de tiempo para formar un sistema de espacio-tiempo cuatridimensional unificado, según requiere la teoría de la relatividad especial de Einstein). La ventaja del método de Feynman era que centrarse en todas las historias posibles acaba significando que se puede mostrar que los resultados son independientes de las etiquetas específicas de espacio y tiempo que uno aplica a cada punto en cada historia. Como la relatividad nos dice que diferentes observadores en movimiento relativo medirán distintamente la distancia y el tiempo y, por lo tanto, asignarán valores diferentes a cada punto del espacio y el tiempo, resulta particularmente útil disponer de un formalismo independiente de las distintas etiquetas que distintos observadores pudieran asignar a cada uno de esos puntos del espacio y el tiempo.

Y tiene su mayor utilidad, quizá, en las consideraciones de la relatividad general, donde el etiquetado específico de puntos del espacio y el tiempo se vuelve del todo arbitrario, de manera que distintos observadores situados en distintos puntos de un campo gravitacional miden desigualmente las distancias y los tiempos; y todo lo que a la postre determina el comportamiento de los sistemas son cantidades geométricas como la curvatura, que resultan ser independientes de todos estos esquemas de etiquetado. Según he indicado ya en varias ocasiones, la relatividad general no tiene una consistencia plena con la mecánica cuántica, al menos hasta donde sabemos; y, por lo tanto, no hay ningún método completamente inequívoco para definir la técnica de la suma de historias de Feynman en la relatividad general. En consecuencia, hay que hacer algunas conjeturas adelantadas, basadas en la plausibilidad, y verificar si los resultados tienen sentido.

Si queremos considerar la dinámica cuántica del espacio y el tiempo, entonces hay que imaginar que en las «sumas» de Feynman, uno debe sopesar todas las posibles configuraciones distintas que puedan describir las distintas geometrías que el espacio puede adoptar durante los estadios intermedios de cualquier proceso, cuando impera la indeterminación cuántica. Esto significa que debemos considerar espacios que están muy curvados, arbitrariamente, en distancias cortas y tiempos breves (tan cortas y tan breves que no podemos medirlos, de forma que la extrañeza cuántica puede reinar libremente). Estas configuraciones extrañas, entonces, no las observarían los grandes observadores clásicos, como nosotros, cuando intentamos medir las propiedades del espacio a lo largo de grandes distancias y tiempos. Pero sopesemos posibilidades aún más extrañas. Recuérdese que, en la teoría cuántica del electromagnetismo, pueden surgir del espacio vacío partículas a discreción, a condición de que desaparezcan de nuevo dentro de un marco temporal determinado por el principio de incertidumbre. Por analogía, entonces, en la feynmaniana sumacuántica de las posibles configuraciones espacio-temporales, ¿deberíamos sopesar la posibilidad de espacios pequeños, posiblemente compactos, que por sí solos pasan a existir y dejan de hacerlo? Más en general, ¿qué podemos decir de los espacios que puedan contener «agujeros» o «asas» (como rosquillas bañadas en el espacio-tiempo)?

Son preguntas abiertas. Sin embargo, salvo que uno pueda ofrecer una buena razón para excluir tales configuraciones de la suma mecánico-cuántica que determina las propiedades del universo en evolución —y hasta la fecha, tal razón no existe, que yo sepa—, entonces bajo el principio general que se aplica a todo lo demás de lo que uno pueda tener constancia en la naturaleza —es decir, que cualquier cosa que no está prohibida por las leyes de la física tiene que pasar de hecho—, parece sumamente razonable sopesar estas posibilidades. Segúna destacó Stephen Hawking, una teoría cuántica de la gravedad permite la creación —aunque solo sea momentáneamente—de espacio en sí allí donde antes no existía. Aunque en su obra científica él no intentaba resolver el enigma del «algo de la nada», defacto es de esto de lo que podría tratar, en última instancia, la gravedad cuántica. Los universos «virtuales» —es decir, los posibles pequeños espacios compactos que pueden pasar a existir y dejar de hacerlo en una escala temporal tan breve que no los podemos medir directamente— son construcciones teóricas fascinantes, pero no parecen explicar cómo algo puede surgir de la nada, a largo plazo; no más que las partículas virtuales que, de otro modo, pueblan el espacio vacío.

Sin embargo, recuérdese que un campo eléctrico real distinto de cero, observable a gran distancia de una partícula cargada, puede ser resultado de la emisión coherente, por parte de la carga, de muchos fotones de energía virtual cero. Esto se debe a que los fotones virtuales que llevan energía cero no violan la conservación de la energía cuando se los emite. El principio de incertidumbre de Heisenberg, por lo tanto, no les obliga a existir durante períodos de tiempo exclusivamente breves, antes de que deban ser reabsorbidos y desaparecer de nuevo en la nada. (Una vez más, recuérdese que el principio de incertidumbre de Heisenberg afirma que la indeterminación con la que medimos la energía de una partícula, y con ello la posibilidad de que esta energía pueda variar ligeramente por la emisión y absorción de partículas virtuales, resulta inversamente proporcional a la extensión de tiempo durante la cual la observamos. En consecuencia, las partículas virtuales que transportan energía cero pueden hacerlo, esencialmente, con impunidad; es decir, pueden existir durante períodos de tiempo arbitrariamente largos, y viajar arbitrariamente lejos, antes de ser absorbidas… lo que nos lleva a la posible existencia de interacciones de largo alcance entre partículas cargadas. Si el fotón no careciera de masa, de forma que los fotones siempre transportaran una energía distinta de cero debido a una masa en reposo, el principio de incertidumbre de Heisenberg implicaría que el campo eléctrico sería de corto alcance, porque los fotones solo se podrían propagar durante tiempos breves, antes de ser reabsorbidos de nuevo). Un argumento similar sugiere que cabe imaginar un tipo de universo específico que podría aparecer espontáneamente y no sería necesario que desapareciera casi de inmediato debido a las exigencias del principio de incertidumbre y la conservación de la energía: sería un universo compacto con una energía total de cero.

Bien, nada me gustaría más que apuntar que esta es precisamente la clase de universo en la que vivimos. Esta sería la salida más fácil… Pero aquí me interesa más ser leal a nuestra comprensión actual del universo que plantear una defensa de apariencia fácil y convincente conforme este se ha creado de la nada. Ya he argumentado —espero que convincentemente— que el promedio de la energía gravitacional newtoniana de todo objeto de nuestro universo plano es cero. Y en efecto, lo es. Pero la historia no termina aquí, pues la energía gravitacional no representa la energía total de los objetos. A la gravitacional debemos añadir la energía en reposo, asociada con su masa en reposo. Dicho de otro modo, según mi descripción anterior, la energía gravitacional de un objeto en reposo aislado de todos los demás objetos por una distancia infinita es cero, porque si está en reposo, no tiene la energía cinética del movimiento, y si se encuentra infinitamente lejos de todas las demás partículas, la fuerza gravitacional —que otras partículas ejercen sobre ella y podría proporcionarle energía potencial con la que realizar un trabajo—también es esencialmente cero. Ahora bien, según nos ha dicho Einstein, su energía total no se debe solo a la gravedad, sino que también incluye la energía asociada con su masa, por lo cual —según la fórmula famosa —, E = mc².

Parte del problema es que la energía, según la concebimos normalmente en los demás ámbitos de la física, no es un concepto especialmente bien definido en las grandes escalas de un universo curvo. Las distintas formas de definir sistemas de coordenadas para describir las distintas etiquetas que distintos observadores pueden asignar a puntos en el espacio y el tiempo (que se denominan distintos «marcos de referencia») pueden llevar, en las escalas grandes, a distintas determinaciones de la energía total del sistema. Con miras a acomodar este efecto, tenemos que generalizar el concepto de energía y, además, si queremos definir la energía total contenida en cualquier universo, debemos sopesar cómo sumar la energía en universos que pueden ser infinitos en cuanto a su extensión espacial.

Se ha debatido mucho acerca de cómo precisamente debe hacerse esto.

Una cosa está clara, sin embargo: hay un universo en el que la energía total es, definitiva y precisamente, cero. Pero no es un universo plano, que es por principio espacialmente infinito, y por lo tanto resulta problemático calcular la energía total. Es un universo cerrado, uno en el que la densidad de materia y energía es suficiente para hacer que el espacio se cierre sobre sí mismo. Según he descrito anteriormente, en un universo cerrado, si uno mira lo suficientemente lejos en una dirección, ¡acabará viendo la parte de atrás de su propia cabeza! La razón de que la energía de un universo cerrado sea cero, en realidad, es relativamente simple. Para captarlo más fácilmente, consideremos el resultado por analogía con el hecho de que, en un universo cerrado, la carga eléctrica total también tiene que ser cero.

Desde los tiempos de Michael Faraday, entendemos que la carga eléctrica es la fuente de un campo eléctrico (debido, en la moderna jerga cuántica, a la emisión de los fotones virtuales, de la que ya he hablado). Visualmente, imaginamos «líneas de campo» que emanan radialmente desde la carga; el número de estas líneas de campo sería proporcional a la carga, y en cuanto a su dirección, irían hacia el exterior, para las cargas positivas, y hacia el interior, para las negativas. Imaginamos que estas líneas de campo siguen hacia el infinito y, a medida que se dispersan, se van alejando unas de otras. Esto supone que la fuerza del campo eléctrico se va debilitando cada vez más. No obstante, en un universo cerrado, las líneas de campo asociadas con una carga positiva, por ejemplo, pueden empezar separándose, pero a la postre —igual que las líneas que marcan la longitud en un mapa de la Tierra convergen en los polos Norte y Sur—, las líneas de campo de la carga positiva se reunirán de nuevo en el otro confín del universo. Cuando converjan, el campo volverá a ser cada vez más fuerte, hasta que haya la suficiente energía para crear una carga negativa capaz de «comerse» las líneas de campo en este punto antipodal del universo.

Resulta que un argumento muy similar —en este caso, asociado no con el «flujo» de las líneas de campo, sino con el «flujo» de energía en un universo cerrado— nos dice que la energía positiva total, incluida la asociada con las masas en reposo de las partículas, debe ser compensada exactamente por una energía gravitacional negativa de forma que la energía total sea precisamente cero. Así pues, si la energía total de un universo cerrado es cero, y si el formalismo de suma de historias es apropiado, entonces, desde el punto de vista mecánico-cuántico, tales universos pueden aparecer de forma espontánea con impunidad, sin portar energía neta. Quiero hacer hincapié en que estos universos serían espacio-tiempos completamente autónomos en sí mismos, desconectados del nuestro.

Pero surge una complicación. Un universo cerrado en expansión y lleno de materia, por lo general, se expandirá hasta una dimensión máxima y luego, con la misma rapidez, se colapsará de nuevo, para terminar siendo una singularidad del espacio-tiempo en la que la «tierra de nadie» de lo que sabemos hoy de la gravedad cuántica no puede indicarnos cuál será su destino último. El período de vida característico de los universos cerrados minúsculos, por lo tanto, será microscópico, quizá del orden del «tiempo de Planck», la escala típica en la que deberían funcionar los procesos gravitacionales cuánticos, de unos 10^~44 segundos aproximadamente. Hay una forma de salir de este dilema, no obstante. Si, antes de que un universo como este pueda colapsarse, la configuración de los campos de su interior produce un período de inflación, entonces incluso un universo cerrado inicialmente minúsculo puede expandirse rápida y exponencialmente, acercándose cada vez más, durante este período, a un universo plano infinitamente grande. Transcurridos cerca de un centenar de tiempos de duplicación de tal inflación, el universo estará tan próximo a ser plano que podría durar sin colapsarse, fácilmente, mucho más que la edad actual de nuestro universo.

En realidad también existe otra posibilidad más, el denominado «instantón» se parecía mucho a un universo en inflación, si uno trasladaba su formalismo al caso de la gravedad. Pero ¡se parecía a un universo inflacionario que empezara de la nada! Alex Vilenkin, el cosmólogo ruso, acababa de completar un artículo que describía exactamente de esta manera cómo la gravedad cuántica podía en efecto crear un universo inflacionario de la misma nada, mientras que Stephen Hawking y su colaborador Jim Hartle propusieron un plan muy distinto para intentar determinar las «condiciones de contorno» para universos que podrían surgir de la misma nada, los hechos importantes son los siguientes:

1. En la gravedad cuántica, los universos pueden aparecer espontáneamente de la nada; más aún, siempre lo hacen. No es preciso que tales universos estén vacíos, sino que pueden contener materia y radiación, siempre que la energía total, incluida la energía negativa asociada con la gravedad, sea cero.

2. Para que los universos cerrados que podrían crearse por medio de tales mecanismos duren períodos de tiempo más largos que lo infinitesimal, a veces se necesita algo similar a la inflación. En consecuencia, el único universo de larga vida en el que cabría esperar que uno viviera como resultado de tal escenario es uno que hoy parece ser plano, igual que parece serlo el universo en el que vivimos.

La conclusión es evidente: la gravedad cuántica no solo parece permitir que se creen universos a partir de nada —en referencia, en este caso, insisto, a la ausencia de espacio y tiempo—, sino que puede requerirlo así. Así, la «Nada» —en este caso, la ausencia de espacio, de tiempo, de todo: la «nada de nada»— es inestable. Es más: cabe esperar que las características generales de tal universo, si dura mucho tiempo, sean las que observamos hoy en nuestro universo. ¿Demuestra esto que nuestro universo surgió de la nada? Desde luego que no. Pero sí nos acerca un paso más —y un paso bastante largo — a la plausibilidad de tal escenario. Y elimina otra de las objeciones que podrían haberse planteado contra el argumento de la creación de la nada descrito anteriormente. Allí, «nada» significaba un espacio vacío, pero preexistente, combinado con leyes de la física fijas y bien conocidas. Ahora se ha eliminado el requisito del espacio.

Pero, sorprendentemente, tampoco es posible que se necesiten o requieran ni siquiera las leyes de la física.

El problema central del concepto de la creación es que parece requerir que algo exterior, algo situado fuera del sistema en sí, preexista con miras a poder generar las condiciones necesarias para que el sistema llegue a existir. Es aquí donde suele aparecer el concepto de Dios —alguna clase de agente externo que existe aparte del espacio, el tiempo y, de hecho, la propia realidad física— porque parece que alguien o algo tuvo que empezar a «pasar la pelota». Pero en este sentido Dios me parece una solución semántica demasiado facilona para la profunda pregunta sobre la creación. Creo que se explica mejor en el marco de otro ejemplo, ligeramente distinto: el origen de la moralidad. La moralidad ¿es externa y absoluta o se da exclusivamente en el contexto de nuestra biología y nuestro entorno, de modo que puede estar determinada por la ciencia? En un debate sobre esta cuestión organizado en la Universidad Estatal de Arizona, Pinker propuso el siguiente interrogante. Si uno sostiene, como hacen tantas personas profundamente religiosas, que sin Dios no pueden existir ni el bien ni el mal supremos —es decir, que Dios decide por nosotros lo que es bueno y malo—, uno puede formularse estas preguntas: ¿Qué pasaría si Dios decretase que la violación y el asesinato son moralmente aceptables? ¿Lo serían entonces?

Aunque algunos podrían responder que sí, creo que la mayoría de creyentes diría que no, que Dios no decretaría algo semejante. Pero ¿por qué no? Imagino que porque Dios tendrá alguna razón para no decretar algo así. Y otra vez imagino que es así porque la razón indica que la violación y el asesinato no son moralmente aceptables. Pero, si Dios tiene que acabar apelando a la razón, entonces ¿por qué no eliminar del todo al intermediario? Quizá queramos aplicar un razonamiento similar a la creación de nuestro universo. Todos los ejemplos que he aportado hasta ahora implican realmente la creación de algo a partir de lo que uno tendría la tentación de contemplar como nada, pero las reglas de esa creación —esto es, las leyes de la física— estaban predeterminadas. ¿De dónde provienen las reglas? Hay dos posibilidades. O Dios o un ser divino que no está sometido a las reglas, que vive fuera de ellas, las determina —a capricho o con premeditación y alevosía—, o bien surgen por medio de un mecanismo menos sobrenatural.

El problema de que Dios determine las reglas es que, cuando menos, podemos preguntarnos qué o quién determinó las reglas de Dios. La respuesta tradicional es decir que Dios disfruta, de entre los muchos otros espectaculares atributos del Creador, de la condición de causa de todas las causas (en el lenguaje de la Iglesia Católica Romana) o Causa Primera (para Tomás de Aquino); en el lenguaje aristotélico, Dios hizo moverse al primer motor. Es interesante que ya Aristóteles reconociera el problema de una Causa Primera y decidiera que, por esta razón, el universo debía ser eterno. Además, el propio Dios —a quien él identificaba como puro pensamiento absorto en sí mismo y cuyo amor motivó el movimiento del primer motor— tenía que ser eterno y no causar el movimiento creándolo, sino más bien estableciendo el propósito final de dicho movimiento, que el propio Aristóteles consideraba que debía ser eterno. Aristóteles sintió que equiparar la Causa Primera a Dios era insatisfactorio; de hecho, creía que el concepto platónico de Causa Primera era deficiente, en concreto porque Aristóteles sentía que cada causa tenía que tener un precursor y de ahí el requisito de que el universo fuera eterno. Por otra parte, si alguien cree en Dios como causa de todas las causas y, por tanto, eterno aunque nuestro universo no lo sea, la absurda e infinita secuencia de «porqués» se termina, efectivamente, pero tal como he recalcado, solo a expensas de introducir una entidad extraordinaria y omnipotente acerca de la cual, sencillamente, carecemos de otras pruebas.

A este respecto, hay otro punto importante que resaltar aquí. La aparente necesidad lógica de una Causa Primera es un problema real para cualquier universo con un principio. Por lo tanto, basándonos solo en la lógica no podemos descartar esa visión deísta de la naturaleza. Pero incluso en este caso, es vital darse cuenta de que esta deidad no sostiene ninguna conexión lógica con las divinidades personales de las grandes religiones del mundo, pese al hecho de que suela utilizarse para justificarlas. Un deísta que se ve empujado a buscar alguna inteligencia global que establezca el orden en la naturaleza, en general, no se acercará al Dios personal de las escrituras por la misma lógica.

Hace miles de años que estas cuestiones son objeto de debate y discusión, por parte de mentes brillantes… y de otras no tan brillantes, muchas de las cuales se ganan la vida con estas controversias. Hoy podemos revisar estas cuestiones simplemente porque estamos mejor informados, gracias a nuestro conocimiento de la naturaleza de la realidad física. Ni Aristóteles ni Tomás de Aquino sabían de la existencia de nuestra galaxia, mucho menos del Big Bang o de la mecánica cuántica. Por tanto, las cuestiones con las que ellos y otros filósofos medievales lidiaron deben interpretarse y comprenderse a la luz de un nuevo conocimiento. Pensemos, a la luz de nuestra concepción moderna de la cosmología, por ejemplo, en la sugerencia aristotélica de que no hay causas primeras, o quizá mejor, que esas causas realmente se remontan (y proyectan) infinitamente en todas direcciones. No hay principio, no hay creación, no hay fin.

Cuando hasta ahora he descrito cómo, casi siempre, algo puede obtenerse de «nada», me he centrado ya sea en la creación de algo a partir del espacio vacío preexistente o en la creación del espacio vacío a partir de ningún espacio en absoluto. Ambas condiciones iniciales me funcionan cuando pienso en la «ausencia de ser» y, por lo tanto, son posibles candidatas para la nada. Sin embargo, no he abordado directamente las cuestiones de lo que podría haber existido, si algo hubo, antes de esa creación, qué leyes gobernaron la creación o, desde un punto de vista más general, no he debatido lo que algunos quizá entiendan como la cuestión de la Causa Primera. Una respuesta sencilla es, por supuesto, que ya sea el espacio vacío o la nada (más fundamental) de la que podría haber surgido el espacio vacío, lo que fuera preexistía y es eterno. No obstante, para ser justos, esto elude en efecto la posible pregunta que, por supuesto, podría no tener respuesta, de qué —si es que hubo algo— fijó las reglas que gobernaron esa creación.

Una cosa sí es cierta, sin embargo. La «regla» metafísica, que sostienen con férrea convicción aquellos con quienes he debatido el problema de la creación —esto es, «de la nada, nada se crea»— carece de fundamento en la ciencia. Aducir que es obvia, inquebrantable e irrefutable es como argumentar —como hizo Darwin falsamente cuando sugirió que el origen de la vida escapaba al dominio de la ciencia—recurriendo a una analogía basada en la incorrecta afirmación de que la materia no puede ser creada o destruida. Esto no es más que negarse a reconocer el simple hecho de que la naturaleza pueda ser más inteligente que los filósofos o los teólogos. Además, aquellos que aducen que de la nada nada se crea parecen estar perfectamente satisfechos con la ingenua idea de que de algún modo Dios se libra de este principio. Pero una vez más, si uno exige que el concepto de «auténtica nada» requiera que no haya siquiera potencial de existencia, es seguro entonces que Dios no puede obrar sus maravillas porque, si realmente causa existencia a partir de la no-existencia, sí tiene que haber habido potencial de existencia. Aducir, simplemente, que Dios puede hacer lo que la naturaleza no puede es defender que el potencial de existencia sobrenatural es, en algún modo, distinto al potencial de existencia propio de la naturaleza. Sin embargo, esto parece una distinción semántica arbitraria diseñada por aquellos que han decidido por adelantado (como es costumbre entre los teólogos) que lo sobrenatural (esto es, Dios) debe existir para que ellos definan sus ideas filosóficas (una vez más, completamente divorciadas de cualquier base empírica) con el objetivo de excluir todo cuanto no sea la posibilidad de un dios.

En cualquier caso, a menudo se afirma que postular un dios que pueda dar respuesta a este interrogante, como he recalcado muchas veces hasta ahora, exige que Dios exista fuera del universo y sea o bien atemporal o bien eterno. Sin embargo, nuestra comprensión moderna del universo nos ofrece otra solución plausible y, añadiría yo, mucho más física del problema que comparte algunos rasgos con un creador externo; y además es más coherente desde el punto de vista lógico.

Me refiero al multiverso. La posibilidad de que nuestro universo sea solo uno entre toda una serie numerosa, o posiblemente incluso infinita, de universos distintos y causalmente separados —en cada uno de los cuales los aspectos fundamentales de la realidad física, en cualquier cantidad, podrían ser distintos— representa una vía nueva y muy prometedora para comprender mejor nuestra existencia.

Como he dicho antes, una de las implicaciones más desagradables pero potencialmente ciertas de estas ideas es que la física, en cierto nivel fundamental, sea meramente una ciencia ambiental. (Lo encuentro desagradable porque crecí con la idea de que el objetivo de la ciencia era explicar por qué el universo tenía que ser de la forma que es y cómo llegó a ser así. Si en lugar de leyes de la física, según las conocemos, se trata de meros accidentes relacionados con nuestra existencia, entonces este objetivo fundamental estaba equivocado. Ahora bien, si la idea resulta ser cierta, superaré mi prejuicio). En este caso, las constantes y fuerzas fundamentales de la naturaleza propias de esta concepción ya no son más fundamentales que la distancia entre la Tierra y el Sol. Vivimos en la Tierra y no en Marte no porque haya algo profundo y fundamental en la distancia Tierra-Sol, sino simplemente porque si la Tierra estuviera situada a otra distancia, entonces la vida tal y como la conocemos no podría haber evolucionado en nuestro planeta.

Estos argumentos antrópicos son notoriamente resbaladizos y es casi imposible hacer predicciones específicas basándonos en ellos sin conocer explícitamente tanto la distribución de probabilidades entre todos los universos posibles de las distintas fuerzas y constantes fundamentales —a saber, cuáles pueden variar y cuáles no y qué formas y valores podrían tomar— como sin saber también exactamente hasta qué punto somos «típicos» en nuestro universo. Si no somos formas de vida «típicas», entonces la selección antrópica —si es que se produce en alguna medida— podría basarse en factores distintos a los que de otro modo le atribuiríamos. No obstante, un multiverso —ya sea en la forma de paisaje de universos existentes en una gran cantidad de dimensiones adicionales o en la forma de una serie de universos replicados posiblemente hasta el infinito, en un espacio tridimensional como en el caso de la inflación eterna— transforma el campo de juego cuando pensamos en la creación de nuestro propio universo y en las condiciones que podrían necesitarse para que sucediera.

En primer lugar, la pregunta de qué determinó las leyes de la naturaleza que permitieron la formación y evolución de nuestro universo ahora pierde importancia. Si las leyes de la naturaleza son en sí mismas estocásticas y aleatorias, entonces no hay «causa» prescrita para nuestro universo. Según el principio general de que todo lo que no está prohibido está permitido, deberíamos tener garantizado entonces, en un panorama tal, que surgirá algún universo con las leyes que hemos descubierto. No se necesita ningún mecanismo ni entidad para hacer que las leyes de la naturaleza sean lo que son. Podrían ser casi cualquier cosa. Puesto que en la actualidad no disponemos de una teoría fundamental que explique el carácter detallado del paisaje de un multiverso, no podemos precisar más. (Aunque, para ser justos, con el objetivo de progresar científicamente en el cálculo de posibilidades, solemos suponer que ciertas propiedades, como la mecánica cuántica, permean todas las posibilidades. No tengo la menor idea de si podría ser provechoso prescindir de este concepto; o, al menos, no sé de ningún trabajo productivo a este respecto).

De hecho, quizá no haya ninguna clase de teoría fundamental. Me consta la declaración de Richard Feynman, que antes cité resumida pero que ahora quiero presentar completa: La gente me pregunta: «¿Busca usted las leyes últimas de la física?». No, no las busco. Solo trato de descubrir más cosas sobre el mundo, y si resulta que existe una ley última y simple que lo explica todo, que así sea. Sería muy bonito descubrirla. Si resulta que es como una cebolla con millones de capas, y nos cansamos y aburrimos de estudiar las capas, es como es… Mi interés por la ciencia solo pretende descubrir más cosas sobre el mundo, y cuanto más descubra, mejor. Me gusta descubrir. Podemos desarrollar más el razonamiento y llevarlo en otra dirección, lo cual también revertirá en los razonamientos básicos de este libro. En un multiverso de cualquier tipo de los que hemos visto antes podría existir un número infinito de regiones, que a su vez pueden ser infinitamente grandes o infinitesimalmente pequeñas, en las que simplemente no haya «nada» y podría haber regiones donde haya «algo». En este caso, la respuesta a por qué hay algo en vez de nada roza la perogrullada: sencillamente, hay algo porque si no hubiera nada, ¡no estaríamos aquí!

Reconozco la frustración inherente a una respuesta tan trivial para lo que ha parecido una pregunta tan profunda a lo largo de los siglos. Pero la ciencia nos ha dicho que cualquier cosa, profunda o trivial, puede ser radicalmente distinta de lo que pudiéramos creer en una primera ojeada. El universo es mucho más extraño y mucho más rico —más maravillosamente extraño— de lo que nuestras exiguas imaginaciones humanas pueden anticipar. La cosmología moderna nos ha llevado a considerar ideas que ni siquiera se podrían haber formulado hace un siglo. Los grandes descubrimientos de los siglos XX y XXI no solo han cambiado el mundo en el que nos movemos, sino que han revolucionado nuestra comprensión del mundo —o los mundos—que existen, o pueden existir, delante de nuestras narices: la realidad que permanece oculta hasta que seamos lo suficientemente valerosos para ir en su busca.

Esta es la razón por la que la teología y la filosofía son incapaces, en último término, de encarar por sí mismas las cuestiones verdaderamente fundamentales que nos desconciertan sobre nuestra existencia. Hasta que abramos los ojos y dejemos que la naturaleza lleve la voz cantante, estamos condenados a dar bandazos miopes. ¿Por qué hay algo en vez de nada? En último término, esta pregunta puede no ser más importante o profunda que preguntar por qué algunas flores son rojas y otras azules. Quizá siempre surja «algo» de «nada». Quizá sea necesario independientemente de la naturaleza subyacente de la realidad. O quizá «algo» no sea muy especial, ni siquiera muy corriente, en el multiverso. Sea como sea, lo verdaderamente útil no es reflexionar sobre esta pregunta sino participar en el emocionante viaje de descubrimiento que puede revelarnos, específicamente, cómo evolucionó y evoluciona el universo en que vivimos y los procesos que en último término gobiernan nuestra existencia a nivel funcional. Para eso tenemos la ciencia. Esta comprensión la podemos complementar con la reflexión, y a eso lo llamaremos filosofía. Pero solo por la vía de continuar investigando cada rincón del universo al que podamos acceder, nos formaremos de verdad una idea útil de nuestro propio lugar en el cosmos.

Antes de concluir, quiero plantear un aspecto más de esta cuestión, sobre el que aún no me he detenido, pero que considero que vale la pena señalar, para terminar. Implícita en la pregunta de por qué hay algo en vez de nada está la expectativa solipsista de que «algo» persistirá; que, de algún modo, el universo ha «progresado» hasta llegar a nuestra existencia, como si nosotros fuésemos el pináculo de la creación. Mucho más probable, basándonos en todo lo que sabemos del universo, es la posibilidad de que en el futuro, quizá en el futuro infinito, vuelva a reinar otra vez la nada.

Si vivimos en un universo cuya energía está dominada por la energía de la nada, como he descrito, el futuro es verdaderamente funesto. El cielo se tornará gélido, vacío y oscuro. Aunque, en verdad, la situación es peor. Un universo dominado por la energía del espacio vacío es el peor de todos los universos para el futuro de la vida. Cualquier civilización tiene garantizada la desaparición final en un universo de estas características, privado de energía para sobrevivir. Transcurrído un tiempo inconmensurablemente prolongado, alguna fluctuación cuántica o alguna agitación térmica podría producir una región local donde, una vez más, la vida pudiera evolucionar y desarrollarse. Pero eso también será efímero. El futuro estará dominado por un universo sin nada en él que aprecie su inmenso misterio.

Por otra parte, si la materia que nos conforma fue creada al principio de los tiempos por algunos procesos cuánticos, como he descrito antes, tenemos prácticamente garantizado que también esta volverá a desaparecer. La física es una carretera de doble dirección y los comienzos están ligados a los finales. En un futuro muy, muy lejano, los protones y los neutrones se desintegrarán, la materia desaparecerá y el universo se acercará a un estado de simetría y simplicidad máximas. Bello quizá desde el punto de vista matemático, pero carente de sustancia. Tal como escribió Heráclito de Éfeso en un contexto ligeramente distinto, «Homero se equivocaba al decir: “¡Así desaparezcan de los dioses y de las gentes la disputa y la ira!”. No vio que pedía la destrucción del universo; porque si sus plegarias hubieran sido atendidas, todo habría desaparecido». O, en la versión de Christopher Hitchens: «El Nirvana es la nada».

Otra versión más extrema de esta retirada final hacia la nada podría ser inevitable. Algunos especialistas en la teoría de cuerdas han aducido, basándose en una matemática muy compleja, que un universo como el nuestro, con una energía positiva en el espacio vacío, no puede ser estable. Al final, debe caer en un estado en el que la energía asociada con el espacio será negativa. Entonces nuestro universo volverá a colapsarse hacia el interior, hasta un punto, regresando a la bruma cuántica en la que podría haber empezado nuestra propia existencia. Si estos argumentos son correctos, nuestro universo desaparecerá tan abruptamente como, probablemente, empezó. En este caso, la respuesta a la pregunta «¿Por qué hay algo en vez de nada?», sería, simplemente: «No lo habrá por mucho tiempo».