Es posible arrugar el espacio-tiempo con suficiente energía

La realidad es una cuestión de perspectiva. Cuanto más te alejas del pasado, más concreta y plausible parece, pero a medida que te acercas al presente, inevitablemente parece increíble.

Podríamos adaptar la idea sobre la realidad que propone el ensayista y escritor británico Salman Rushdie en su libro Hijos de la medianoche para explicar la comprensión del universo. Y así es, resulta que el universo podría ser como una especie de red espacio-temporal plana, que se arruga y ondula si aplicamos suficiente energía.

Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, el universo estuvo más allá del alcance de nuestro conocimiento. Hasta hace unos cien años, y desde que Copérnico desalojó a la Tierra de su privilegiada posición en el centro del sistema solar, se asumió la idea de que el universo era sencillo, eterno e inmutable, reduciéndose a una galaxia y algunos millones de estrellas. El universo tal y como lo contemplamos ha sido así desde hace miles de millones de años, y así continuará durante eones.

Sin embargo, desde principios del siglo XX, y sobre todo en los últimos años, se ha avanzado muchísimo en su conocimiento. Esto ha sido posible tanto gracias a las ideas de brillantes científicos —desde la teoría general de la relatividad de Einstein a teorías más modernas sobre partículas elementales— como al desarrollo de tecnologías para observar y medir distancias intergalácticas, desde los reflectores de George Ellery Hale, que nos llevaron más allá de la Vía Láctea, al telescopio espacial Hubble, que nos ha traído de vuelta al nacimiento de las galaxias, o al Spitzer, el cual nos permite saber con exactitud que el universo se expande a una velocidad aproximada de dos kilómetros por segundo por megaparsec (un megaparsec equivale aproximadamente a tres millones de años luz).

Ahora conocemos el origen, composición y evolución del universo. Sabemos que el cosmos se originó hace 13.700 millones de años con el Big Bang. Una fracción de segundo después del estallido, el universo se convirtió en una especie de «sopa» sin forma compuesta por los constituyentes fundamentales de la materia, quarks y leptones. La temperatura debía de ser tan elevada, unos cien mil millones de grados centígrados, que los componentes de la materia ordinaria no podían mantenerse unidos. A medida que el universo se expandía y enfriaba, se formó su estructura capa a capa: neutrones, protones, núcleos atómicos, átomos, estrellas, galaxias y, finalmente, los superclústeres de galaxias. Ahora sabemos que la parte observable del universo está habitada por cien mil millones de galaxias, y cada una contiene otros cien mil millones de estrellas y probablemente un número similar de planetas.

La materia ordinaria que forma galaxias, estrellas y planetas constituye alrededor de un 4 por ciento de la masa total del universo; aproximadamente el 21 por ciento está formado por la materia oscura, una misteriosa clase de materia no brillante que mantiene unidas a las galaxias, y el 75 por ciento está constituido por algo que los científicos han denominado «energía oscura», una forma de energía antigravitatoria, de origen todavía desconocido, que podría ser la responsable de la aceleración en la expansión del universo.

Desde su creación el universo se estira, y lo hace cada vez a mayor velocidad, algo que sucede a pesar de la acción de la gravedad, una fuerza que tiende a unir entre sí las estructuras que podemos ver en el firmamento. Las primeras nociones de que el universo se expande provienen de la aplicación de la teoría general de la relatividad de Einstein. Sus cálculos mostraron, para sorpresa del genio, que el universo se podía expandir o contraer. Dado que en 1917 el científico creyó en un modelo de universo estático y homogéneo, aplicó una fuerza repulsiva —su célebre constante cosmológica— para compensar la tendencia gravitatoria al colapso que se produciría en un universo estático. Apenas dos años después, el astrónomo Edwin Hubble demostró que el universo no es estático, sino que se expande, al evidenciar que las galaxias se alejan unas de otras. Sin embargo, y a pesar de que Einstein calificó su concepción del universo estático como el mayor error de su vida, hoy en día los científicos opinan que su constante cosmológica podría explicar la energía oscura, uno de los grandes misterios de la ciencia.

De acuerdo con Einstein, el espacio y el tiempo no son conceptos independientes sino que están estrechamente unidos, formando un espacio-tiempo de cuatro dimensiones: aunque nos parezca que esa taza de café está en reposo encima de la mesa, en realidad está en movimiento, ya que gira con el planeta, pero también se mueve imperceptiblemente en el tiempo.

Pedro Ferreira, científico y profesor de Astrofísica de la Universidad de Oxford, nos explica que uno de los aspectos más interesantes de la teoría de la relatividad general aplicado al universo es que el espacio y el tiempo dejan de ser un lugar en el que simplemente habitan los objetos. El espacio-tiempo tiene vida propia y, ante la presencia de masa, responde doblándose, ajustándose a los cambios. Si golpeásemos el espacio-tiempo éste se ondularía, y si concentrásemos muchísima materia en un lugar del espacio-tiempo, éste se curvaría tanto que formaría lo que conocemos como agujeros negros.

Entonces, como nos anticipó Einstein, ¿vivimos en un universo plano, o por el contrario es curvo? Einstein describe el espacio-tiempo (y el universo) como algo fundamentalmente plano, que se arruga sólo bajo la acción de la energía y la materia. A pesar de que algunas interpretaciones de la teoría cuántica no están de acuerdo, trabajos de investigación recientes han confirmado nuevamente que Einstein no se equivocó. Una parte de la demostración la aporta la geometría de Euclides: dos rectas paralelas no llegan nunca a cortarse en un plano, lo cual no se cumpliría si la superficie fuera curva. Por ejemplo, los meridianos son líneas paralelas que por efecto de la curvatura de la Tierra se cortan en los polos. Los astrofísicos han demostrado que los rayos de luz que circulan por el universo son capaces de viajar grandes distancias de forma paralela, sin llegar a cruzarse nunca.

No podemos eludir la realidad de que formamos parte del universo, y éste forma parte de nosotros: estamos compuestos por los átomos que se generaron durante la explosión de las estrellas en el Big Bang. Parámetros físicos como la gravedad determinan nuestros cuerpos y formas. Para Pedro Ferreira, «espacio y tiempo emergen para constituir la columna vertebral de la naturaleza».

Podría parecer que gracias a los avances científicos ahora lo sabemos casi todo acerca del universo, pero todavía permanecen sin resolver otras cuestiones tales como ¿qué hubo antes del Big Bang?, ¿existen otros universos? Quizás el físico Max Planck tenga razón: «La ciencia no puede resolver el último misterio de la naturaleza. Y esto es porque, en el último análisis, nosotros mismos somos parte de la naturaleza, es decir, parte del misterio que intentamos resolver».

Pero ¿y si pudiese?