Brian Greene - El tejido del cosmos

E spacio y tiempo atrapan la imaginación como ningún otro tema científico. Y hay una buena razón para ello. Ambos constituyen la arena de la realidad, el propio tejido del cosmos. Toda nuestra existencia —todo lo que hacemos, pensamos y sentimos— tiene lugar en alguna región del espacio durante algún intervalo de tiempo. Pese a todo, la ciencia sigue luchando por entender qué son realmente el espacio y el tiempo. ¿Son entidades físicas reales o son simplemente ideas útiles? Si son reales, ¿son fundamentales o emergen de constituyentes más básicos? ¿Qué significa que el espacio esté vacío? ¿Tiene el tiempo un comienzo? ¿Hay una flecha, que fluye inexorablemente del pasado al futuro, como parece indicar la experiencia común? ¿Podemos manipular espacio y tiempo? En este libro seguimos trescientos años de investigación apasionada en busca de respuestas, o al menos conatos de respuestas, a estas cuestiones básicas pero profundas sobre la naturaleza del universo.

Nuestro viaje también nos lleva repetidamente a otra pregunta íntimamente relacionada, tan general como escurridiza: ¿qué es la realidad? Nosotros los seres humanos sólo tenemos acceso a las experiencias interiores de percepción y pensamiento, así que ¿cómo podemos estar seguros de que verdaderamente reflejan un mundo externo? Este es un problema que los filósofos conocen desde hace tiempo. Los cineastas lo han popularizado en argumentos que incluyen mundos artificiales, generados por estimulación neurológica muy precisa, que existen solamente dentro de las mentes de sus protagonistas. Y los físicos, entre los que me incluyo, son agudamente conscientes de que la realidad que observamos —la materia que evoluciona en el escenario del espacio y el tiempo— puede tener poco que ver con la realidad que hay fuera, si es que la hay. De todas formas, puesto que las observaciones son todo lo que tenemos, las tomamos en serio. Escogemos como guías los datos duros y el armazón de las matemáticas, no una imaginación desbordada ni un escepticismo recalcitrante, y buscamos las teorías más simples pero más amplias capaces de explicar y predecir el resultado de los experimentos actuales y futuros. Esto restringe severamente las teorías que perseguimos. (En este libro, por ejemplo, no vamos a encontrar ningún indicio de que yo esté flotando en un tanque, conectado a miles de cables de estimulación cerebral que me hacen pensar que ahora escribo este texto.) Pero durante los últimos cien años, descubrimientos en física han sugerido revisiones en nuestro sentido cotidiano de la realidad que son tan espectaculares como asombrosas, y tan destructoras de paradigmas como la ciencia ficción más imaginativa. Estos cambios revolucionarios enmarcarán nuestro paso por las páginas que siguen.

Muchas de las cuestiones que exploramos son las mismas que, con disfraces diversos, preocuparon a Aristóteles, Galileo, Newton, Einstein y muchos otros a lo largo de las épocas. Y puesto que este libro trata de transmitir la ciencia que se está haciendo, seguimos estas cuestiones tal como han sido respondidas por una generación, cambiadas por sus sucesores, y refinadas y reinterpretadas por los científicos en los siglos que siguieron.

Por ejemplo, sobre la enigmática cuestión de si el espacio completamente vacío es, como un lienzo en blanco, una entidad real o meramente una idea abstracta, seguimos el péndulo de la opinión científica a medida que oscila entre la declaración de Isaac Newton en el siglo XVII de que el espacio es real, la conclusión de Ernst Mach en el siglo XIX de que no lo es, y la espectacular reformulación de Einstein en el siglo XX de la propia cuestión, en la que él fusionó espacio y tiempo y básicamente refutó a Mach. Luego encontramos descubrimientos posteriores que transformaron la cuestión una vez más redefiniendo el significado de «vacío», imaginando que el espacio está inevitablemente lleno de lo que se denominan campos cuánticos y posiblemente una difusa energía uniforme llamada constante cosmológica —ecos modernos de la vieja y desacreditada idea de un éter que llena el espacio—. Y lo que es más, luego describimos cómo algunos experimentos espaciales venideros pueden confirmar aspectos particulares de las conclusiones de Mach que resultan estar de acuerdo con la relatividad general de Einstein, lo que ilustra muy bien la madeja fascinante y enmarañada del desarrollo científico.

En nuestra propia era encontramos intuiciones gratificantes de la cosmología inflacionaria en la flecha del tiempo, el rico surtido de dimensiones espaciales extras de la teoría de cuerdas, la radical sugerencia de la teoría M según la cual el espacio en el que habitamos puede ser sólo una tabla flotando en un cosmos más grande, y la actual especulación desbocada de que el universo que vemos puede ser no otra cosa que un holograma cósmico. Aún no sabemos si las más recientes de estas propuestas teóricas son correctas. Pero por escandalosas que suenen, las investigamos meticulosamente porque a ellas nos conduce nuestra búsqueda de las leyes más profundas del universo. Una realidad extraña y poco familiar puede aparecer no sólo de la fértil imaginación de la ciencia ficción, sino que también puede emerger del filo de la navaja de la física moderna.

El tejido del cosmos está dirigido principalmente al lector general que tiene poca o ninguna formación en ciencias pero cuyo deseo de comprender el funcionamiento del universo es un incentivo para luchar con varios conceptos complejos y desafiantes. Como hice en mi primer libro, El universo elegante, he permanecido cerca de las ideas científicas, aunque prescindiendo de los detalles matemáticos en favor de metáforas, analogías, historias e ilustraciones. Cuando llegamos a las secciones más difíciles del libro, advierto al lector y doy breves resúmenes para quienes decidan saltarse o pasar deprisa por estas discusiones más complicadas. De este modo, el lector debería ser capaz de seguir el camino del descubrimiento y obtener no sólo un conocimiento de la visión del mundo de la física actual, sino una comprensión de cómo y por qué esta visión del mundo ha ganado aceptación.

Los estudiantes, los lectores ávidos de ciencia a un nivel general, los profesores y los profesionales también deberían encontrar muchas cosas interesantes en el libro. Aunque los capítulos iniciales cubren el material básico necesario pero estándar en relatividad y en mecánica cuántica, su énfasis en la corporeidad del espacio y el tiempo es un enfoque poco convencional. Los capítulos posteriores cubren un amplio abanico de temas —el teorema de Bell, los experimentos de elección diferida, la medida cuántica, la expansión acelerada, la posibilidad de producir agujeros negros en la próxima generación de aceleradores de partículas, las fantásticas máquinas de tiempo en agujeros de gusano, por citar unos pocos— y de este modo pondrán al día a dichos lectores sobre varios de los avances más sorprendentes y debatidos.

Parte del material que cubro es controvertido. Cuando se trata de cuestiones que están en el aire, he discutido los puntos de vista dominantes en el texto principal. En el caso de los puntos de discusión en los que creo que se ha llegado a un consenso, he relegado a las notas los puntos de vista diferentes. Algunos científicos, especialmente quienes sostienen puntos de vista minoritarios, quizá se opongan a algunos de mis juicios, pero a través del texto principal y las notas he intentado un tratamiento equilibrado. En las notas, el lector particularmente diligente encontrará también explicaciones más completas, clarificaciones y reservas que son relevantes para puntos que he simplificado, así como (para quienes tengan esta inclinación) breves contrapartidas matemáticas para el enfoque libre de ecuaciones adoptado en el texto principal. Un breve glosario proporciona una referencia rápida para algunos de los términos científicos más especializados.