«El vacío cuántico es lo contrario
a la nada; lejos de ser pasivo e inerte, contiene en potencia todas las partículas
posibles» (I. Prigogine).
Uno de los conceptos más sutiles
de la Física, aparte del tiempo o el espacio, es el vacío. Aparentemente,
es simple: ausencia de cualquier cosa. Y en esa misma
definición habita la trampa. Lo que supuestamente es un
concepto que apenas ofrece discusión, puede llevarnos a largas
tardes de entretenida tertulia. Acerquémonos a una breve
historia del vacío.
Aristóteles fue una de las primeras
personas que argumentó en relación con la existencia del
vacío. Él era contrario a su presencia arguyendo sobre la
imposibilidad de que algún espacio estuviera vacío. Dicha
disertación aparece en el libro IV de su Física. Así,
algunos fenómenos como la dificultad en despegar una ventosa,
o separar las partes de un fuelle del que se ha expulsado el
aire, se interpretaban como la tendencia que presentaba la
naturaleza a no quedarse sin aire en ningún lugar: principio
del horror vacui o natura abhorret vacuum, la
naturaleza aborrece el vacío.
Pero en 1643, Evangelista
Torricelli realizó un experimento que tiró por tierra el
pensamiento predominante hasta la fecha. Torricelli llenó
totalmente un tubo de vidrio con mercurio tapando su orificio.
Posteriormente lo volcó sobre una cubeta también repleta de
mercurio. Observó entonces óomo el mercurio del tubo
descendía una cierta altura. Esto le permitió tres cosas: por
un lado pudo calcular la presión atmosférica, por otro
demostró la facilidad para generar el vacío y por último le
consintió explicar que los efectos atribuidos al horror
vacui eran debidos en realidad a la presión del aire. Poco
a poco la tesis de Torricelli fue ganando adeptos y se impuso,
realizándose multitud de experimentos que se diseñaron para
confirmar la existencia del vacío.
Así, es famosa la
exhibición fechada en 1654 de las esferas de Magdeburgo,
realizada por Otto von Guerike quien, tras construir la
primera bomba de vacío, extrajo el aire contenido entre dos
hemisferios de cobre y mostró cómo la fuerza de 16 caballos de
tiro era insuficiente para separarlas. Durante los años
posteriores, se fue experimentando con el vacío para estudiar
sus propiedades tales como la incapacidad para transmitir las
ondas longitudinales sonoras.
Llegado el siglo XIX el
concepto de vacío adquirió nuevos y sutiles matices. Para
ilustrarlo hagamos un experimento imaginario. Supongamos que
disponemos de un cilindro hueco en cuyo interior podemos
desplazar un émbolo que se ajusta a él herméticamente. Si
inicialmente éste estuviera situado adosado a la base del
cilindro y estiráramos de él, dejaría tras de sí un hueco en
el que evidentemente existiría el vacío. Al soltar el émbolo,
de nuevo se adheriría a la base del cilindro por efecto de la
presión atmosférica. Pero curiosamente, si no lo soltáramos
muy rápidamente, sino que esperáramos unos instantes,
comprobaríamos cómo el émbolo se retiraría hacia la base
dejando un hueco entre esta y él. Por tanto, algo habría
entrado en el interior del cilindro. Según los físicos del
siglo XIX, dicho espacio estaría ocupado por radiación térmica
procedente de las paredes del cilindro. Dicha radiación es
isótropa y homogénea, y se desenvuelve frente a la compresión
como lo hacen los gases, es decir, aumentando su presión y
temperatura.
En el último cuarto del siglo pasado, se
desarrolló la conocida ley de Stefan-Boltzman que nos decía
que la intensidad de radiación térmica (o dicho en otras
palabras, la energía por unidad de volumen) es proporcional a
la cuarta potencia de la temperatura absoluta. De este modo,
si la temperatura absoluta se hacía nula, la intensidad de
radiación térmica también valdría cero. Se concluía de aquí
que, en el hipotético caso de alcanzar el cero absoluto,
tampoco existiría radiación térmica, con lo que el vacío a
esta temperatura no sólo se encontraría exento de materia,
sino también de radiación térmica.
A mediados del siglo
XX, un investigador de la compañía Philips, llamado Hendrik
Casimir propuso un experimento para averiguar la fuerza conque se atraerían dos placas conductoras descargadas en el
vacío. Su experimento se basaba en el hecho de que en ausencia
de fuerzas electrostáticas, en el espacio vacío solamente
habría ondas electromagnéticas, las cuales transmitirían parte
de su momento a las placas. Dado que estas ondas chocarían en
ambos lados de las placas, las fuerzas ejercida por ellas
tenderían a anularse, quedando una fuerza residual que sería
proporcional al tamaño de las placas, dependería de la
distancia entre ambas y del espectro de la radiación
circundante. A esto se le conoce como efecto Casimir.
Es evidente que para que estos argumentos fueran coherentes
con los que se dedujeron a finales del siglo XIX, a medida que
descendiera la temperatura absoluta, también lo debía hacer la
fuerza residual hasta desaparecer una vez se alcanzara el
cero.
En 1958, el holandés Marcus Sparnaay realizó
experimentos para estudiar el efecto Casimir. Su sorpresa fue
que la fuerza residual no tendía a cero al disminuir la
temperatura, sino que se observaba la existencia de una fuerza
mínima, que no se podía disminuir más, aunque se redujera la
temperatura.
Estos resultados condujeron a una nueva
modificación del concepto de vacío adoptado en el siglo
anterior. El efecto Casimir obligaba a concluir que no
existía el vacío absoluto. Lo máximo a que se podía tender en
una región del espacio era a vaciarlo de todo salvo de esa
radiación residual que se denominó radiación del punto
cero.
No obstante surge un aparente problema en
relación con el experimento del émbolo. Si no podemos ignorar
nunca esta radiación del punto cero, ¿por qué al soltar
rápidamente el émbolo éste vuelve a contactar con el fondo del
cilindro? La explicación radica en las características de
dicha radiación: es homogénea e isótropa y además
insensible a la compresión.
Los antiguos no
concebían la existencia de una región del espacio en la que
permaneciera un vacío absoluto (libre de ‘todo’).
Posteriormente, el experimento de Torricelli demostró la
posibilidad real de ‘vaciar’ de materia un determinado espacio
aunque condujo a una definición de vacío absoluto errónea ya
que no incluía la existencia de radiación térmica. En el siglo
XIX se constató la presencia de dicha radiación y se
pronosticó la posibilidad de obtener el vacío absoluto (libre
incluso de radiación térmica) si se lograba alcanzar el cero
absoluto. Por último, el efecto Casimir acabó de
transformar el concepto de vacío: aquella región del espacio en que
únicamente sobreviviría la radiación del punto cero.
Pasemos ahora a conectar el nuevo concepto
de vacío con el comienzo del Universo. Todo el mundo ha oído algo sobre el célebre Big
Bang, la Gran Explosión, y tiene una idea más o menos
aproximada de lo que fue: una "pequeñísima" partícula en la que estaba
encerrado todo el universo y que, al explotar, se expandió y ha resultado
esta obra colosal que vemos. Pintado con brocha gruesa, así es. Aquí voy a
introducir solamente tres variantes en ese cuadro tan
sencillo:
Los momentos de la aparición y de la explosión no
pudieron ser simultáneos, sino sucesivos (axioma).
Entre ambos
momentos hubo movimiento de rotación (tesis).
No se trató de
una explosión radial de algo que estaba inmóvil, sino de un
desencadenamiento curvo de lo que ya estaba en movimiento de rotación
(tesis).
Sin embargo, algunos científicos introducen otro tipo
de variantes, tales como los de aplicar los principios de la mecánica
cuántica al estudio cosmológico del origen, por la circunstancia de
tratarse de dos mundos parecidos en la escala de las dimensiones. Pienso
que es obligado hacer un breve recorrido por tales teorías. Podría
haberlas ignorado a la hora de escribir este trabajo, es cierto, y con
ello me habría ahorrado la necesidad de una severa crítica sobre las
mismas. Pero tampoco deseo que se tome el silencio como ignorancia de su
existencia, como falta de información. Lo más llamativo de ellas es lo
siguiente, que voy a exponer utilizando otro tipo de letra, para que no
haya confusión con mis comentarios. Algunas teorías novedosas:
Si el
universo surgió de una partícula subatómica, le es aplicable esa dualidad
característica de todo el mundo subatómico, la de comportarse de forma
indiferenciada según partícula y según onda. Pero se tome la que se tome
de las dos posibilidades, el origen del universo resulta siempre
ilocalizable, según estas teorías.
La onda es, por su naturaleza,
imposible de repatriar a un lugar concreto. Una onda se detecta, pero no
se localiza en posición concreta ninguna, es un fenómeno disperso,
indefinido.
La partícula, en principio, sí es localizable, pero
tratándose de una partícula cuántica, por el principio de incertidumbre de
Heisenberg tampoco resulta localizable. Cuál es el principio de
incertidumbre de Heisenberg, no viene al caso. Lo sustancial es que
tampoco resulta localizable.
La conclusión en que desembocan es
que, en ese tiempo verdaderamente instantáneo de la creación, que se fija
en 10 -43 segundos, resulta imposible acceder a la
onda-partícula, no es localizable, y (aquí viene lo novedoso) como la
onda-partícula es el origen del universo, pues desaparece el problema de
saber cuándo y dónde comenzó, carece de sentido seguir preguntando cuál
fue el punto cero del espacio y el tiempo.
Tengo que
aclarar al lector que, efectivamente, no puede saberse cuales fueron el
momento y el lugar de nacimiento del universo dentro de un tiempo y
espacio absolutos y exteriores, debido a que éstos no existen. Pero no es
a eso a lo que se refieren los científicos, pues de ser así, sería lo
lógico escaparse del problema diciendo simplemente la verdad, "fuera del
universo no hay ni espacio ni tiempo, así es que no existían reloj ni
lugar donde situar su nacimiento". No es eso. Con su partícula-onda
ilocalizable, no hacen otra cosa que reincidir, aunque por otro camino, en
su célebre error de que el universo es una superficie esférica, y claro
está, dentro de una superficie esférica, el punto cero o de arranque no
puede situarse en ningún sitio concreto. Lo que ellos intentan y no
consiguen es localizar ese punto cero, no dentro de un tiempo y espacio
absolutos y exteriores que no existen, sino dentro del propio universo, es
decir, el punto interior a partir del cual comenzó a expandirse, y no son
capaces de situarlo debido a la forma errónea de superficie esférica en
que conciben al universo. Así, desde luego no es localizable.
Pero es que
el universo no es eso, no es una superficie esférica, el universo es una
forma geométrica plana, una rueda y con un
origen perfectamente localizado en su centro geométrico. La singularidad
tuvo un emplazamiento perfectamente definido y localizable dentro del
cosmos.
No se ha podido precisar, según ellos, cuál fue el
momento cero, pero se pretende saber, sin embargo, incluso qué es lo que
hubo antes de existir la singularidad. Las posibilidades de las
Matemáticas sobre un encerado son infinitas. Y resultan dos escenarios
para ese momento anterior a su nacimiento (siempre según
ellos).
Uno de esos escenarios es descrito como la "Creación
desde la nada", y se basa en que, perturbando el "vacío", que es lo mismo
que la "nada" (primer error), aparecen materia y antimateria (los autores
están hablando en el ámbito de la mecánica cuántica). Por consiguiente,
del vacío podrían aparecer espacio-tiempo y anti-espacio-tiempo. Pero
resulta que el espacio-tiempo, en cosmología cuántica y siempre según
ellos, coincide con su "anti", por lo que se deduce que espacio-tiempo y
vacío vienen a ser manifestaciones de una misma cosa. Resumiendo: que del
vacío, que es la nada, puede surgir el espacio-tiempo.
También
tengo aquí que aclarar al lector que la confusión entre los conceptos de
"vacío" y de "nada" es un pecado que viene de lejos, viene desde que la
ciencia se empeñó en caminar de espaldas a la filosofía.. En este juego de
conceptos a tres bandas, en el que se pueden colocar las bolas como se
quiera y llevar a la confusión, solamente existe una realidad, una única
realidad, la del espacio-tiempo. De los otros dos conceptos, uno es
relativo (el vacío) y el otro es inexistente (la nada).
Vacío
significa falta de contenido, y por pura definición, como estamos viendo,
siempre se refiere a un contenedor (algo con límites) que debería estar
lleno de contenido. Es un concepto relativo. No puede concebirse, como
hacen los científicos, el vacío como algo existente por sí mismo, como
algo absoluto, sin fronteras (eso sería la nada), sin situarlo dentro de
unos límites, sin situarlo dentro de un contenedor. Un vacío absoluto y
anterior al universo (del que perturbándolo surgió éste) es un auténtico
imposible, porque los tèrminos "vacío" y "absoluto" son contradictorios.
Vacío significa ya en sí mismo la existencia de límites, y desde el
momento en el que hay límites, hay forzosamente algo, pues no se puede
poner límites a la nada, como pretenden los científicos de esa teoría. Por
ilustrar lo dicho con un ejemplo, en el caso del mal llamado "vacío
absoluto" de laboratorio, resulta evidente que se refiere a un vacío
relativo a la materia exclusivamente, pero no absoluto, porque siempre
habrá, cuando menos, espacio-tiempo, es decir, universo.
En
cuanto a la nada, ni siquiera existe. La nada es una construcción del
pensamiento por contraposición a la única realidad, la del ser. La nada
significa una falta absoluta de todo contenido en sí misma, sin fronteras,
sin referencia a ningún todo, a ningún contenedor, lo contrario del caso
anterior. La existencia de cualquier realidad supone necesariamente un
contenido, una constitución, una aseidad. La nada no, la nada parte de
eliminar todo, contenedor y contenido. Si elimina toda realidad, admitir
su existencia es un simple juego de palabras, algo así como admitir que
existe lo que no existe. La nada es una construcción mental sin realidad
fuera del pensamiento del hombre; y de ella, puesto que no existe, no
puede surgir nada.
En definitiva, este primer supuesto o
"escenario" carece totalmente de rigor porque, partiendo de conceptos
erróneos de la nada y del vacío, pretende haber llegado a una conclusión
inédita: perturbando el vacío, se obtiene espacio-tiempo. Usando los
conceptos rectamente, acabamos de ver que vacío es un concepto relativo
que presupone precisamente la existencia de límites, de espacio-tiempo, es
decir, presupone la existencia del propio universo; y que la nada ni
siquiera existe.
©
2001 Javier de Lucas