¿Por qué hay algo en lugar de nada?

¿No sería más fácil y sencillo que no hubiera nada en absoluto?

Leibniz explorando el universo. Ilustración: Anabel Bueno

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El filósofo alemán Leibniz se preguntó en el siglo XVII por qué hay algo en lugar de nada. Es decir, ¿cuál es la causa de que el universo exista? ¿De dónde salen todas esas estrellas, planetas y nosotros mismos? ¿No sería más fácil y sencillo que no hubiera nada en absoluto? Al fin y al cabo, y como decía Woody Allen, “la nada eterna no está mal, si llevas la ropa adecuada”.

La respuesta de Leibniz era la usual en su época: hay algo porque Dios lo creó y Dios se creó a sí mismo. Aunque se trata de una explicación que deja el asunto relativamente zanjado, no es excesivamente popular hoy en día. No solo porque se intenten buscar explicaciones seculares a cómo es y cómo funciona el mundo, sino porque en realidad tampoco responde a la pregunta, ya que seguimos sin saber por qué Dios es como es y no de otra forma.

Damos un repaso rápido a otras respuestas a esta pregunta, no sin antes recordar al filósofo Sydney Morgenbesser, que la contestaba con un “si no hubiera nada, aún os seguiríais quejando”.

1. La ciencia no tiene, pero tendrá, la respuesta. Tal y como recoge Jim Holt en Why Does The World Exist (¿por qué existe el mundo?), el biólogo Richard Dawkins confía en que la ciencia podrá no solo explicar cómo es el mundo, sino también por qué.

Una de las teorías candidatas para aclarar cómo se pasó de la nada al Big Bang sería la de la fluctuación cuántica, que apunta que el vacío es inestable y permite la formación de pequeñas burbujas de espacio-tiempo que se forman de manera espontánea.

Aun así y como explica el físico Steven Weinberg al propio Holt, una respuesta de este tipo no acabaría de solucionar el problema: las leyes de la naturaleza podrían determinar que debe existir algo y que la nada no es posible. Pero aún quedaría por explicar por qué estas leyes son así y no de cualquier otra forma.

2. Somos un experimento. Hay un episodio de Los Simpson en el que Lisa funda sin querer una civilización en un diente que se le ha caído y que deja en un cuenco con Buzz Cola. Aunque parezca mentira, hay teorías que apuntan a posibilidades parecidas.

El físico de la Universidad de Stanford Andrei Linde explica en el libro de Holt que no hace falta mucho para crear un universo en un laboratorio: “Una cienmilésima de gramo de materia” bastaría para crear un pequeño vacío que diera lugar miles de millones de galaxias. Esta teoría de la inflación cósmica no solo podría explicar la expansión del universo, sino que apuntaría a la posibilidad de crear un cosmos en el laboratorio. “No podemos descartar que nuestro propio universo haya sido creado por alguien de otro universo”.

Por otro lado, está la teoría de que vivimos una simulación de realidad virtual, como sugiere el filósofo Nick Bostrom en un artículo publicado en 2003. Su argumento se basa en dos premisas: la primera, que la conciencia se puede simular por ordenador. La segunda, que civilizaciones futuras podrían tener acceso a una cantidad ingente de poder computacional. En tal caso, estas civilizaciones podrían programar simulaciones de mundos enteros. Bostrom apunta que un simple ordenador podría ejecutar millones de estas simulaciones. En tal caso, habría muchos más universos simulados que reales, por lo que sería más probable que vivamos en una simulación que en un mundo real.

Esto tampoco acaba de responder a la pregunta de por qué hay algo en lugar de nada: pongamos que vivimos una simulación creada por un estudiante de instituto para su trabajo de fin de curso; eso explicaría nuestro universo (totalmente), pero no el universo del estudiante.

3. Dios lo hizo. Hoy en día, las explicaciones que recurren a Dios se acogen con sospecha, pero eso no quiere decir que no las haya. John Leslie y Robert Lawrence Kuhn citan en su libro The Mystery of Existence (El misterio de la existencia) a filósofos contemporáneos como Alvin Platinga y Richard Swinburne, por ejemplo.

Uno de los argumentos a los que se suele recurrir para que la idea de Dios no resulte fácilmente descartable es el del “ajuste fino” (fine tuning) del universo. Según esta idea, las leyes físicas están tan afinadas que cambios muy pequeños harían imposible que surgiera la vida. Esta teoría se encuentra con algunas objeciones:

- El universo que tiene 13.700 millones de años y su parte observable tiene un diámetro de más de 90.000 millones de años luz. Entonces, ¿por qué es importante lo que ha ocurrido (que se sepa) en un solo planeta? ¿No es posible que la vida no sea más que una excepción poco importante?

- El hecho de que algo tenga pocas probabilidades de suceder no quiere decir que no se pueda explicar por leyes naturales. Es muy difícil que me toque la lotería, pero el hecho de que me toque se puede explicar recurriendo solo a las matemáticas.

- Además, del mismo modo que hay sorteos de lotería cada semana, también podría haber más universos. Hay cosmólogos que proponen esta posibilidad, basándose en la teoría de cuerdas o en la cosmología de los agujeros negros, por ejemplo. En filosofía, hay que mencionar el realismo modal de David Lewis, que sugiere que todos los mundos posibles existen. Es decir, si hay muchos universos, no sería tan raro que en al menos uno de ellos haya vida. A alguien le tiene que tocar.

4. Vivimos en el mejor de los mundos. Platón escribió en La República que el Bien es la razón de la existencia de todas las cosas conocidas. Para el filósofo John A. Leslie, esta afirmación podría ser literal. En su opinión, que el cosmos exista podría ser una necesidad ética, provocada por el hecho de que un universo bueno es mejor que la nada o, al menos, que nuestro universo es mejor que nada.

El hecho de que haya maldad en el mundo se explica porque “no todos los bienes pueden estar presentes a la vez”. Por ejemplo, no podríamos ser libres si solo pudiéramos actuar de forma correcta. Leslie también explica que hay maldad en el universo comparándolo con un museo: aunque el mejor cuadro del Louvre sea la Gioconda, el museo no sería mejor de lo que es si solo incluyera réplicas de este cuadro.

Este filósofo canadiense nacido en 1940 no acaba de explicar cómo se pasa de una necesidad ética a una realidad material, pero al menos no llega al extremo de Leibniz, que asegura que vivimos en el mejor de los mundos posibles. El mal es una ilusión, según el alemán: “Solo conocemos una parte muy pequeña de la eternidad”. Del mismo modo, una parte pequeña de un enorme cuadro apenas nos parecería una mancha.

5. Vivimos en el mundo más mediocre. Derek Parfit publicó en 1998 un detalladísimo ensayo en la London Review of Books en el que se preguntaba “¿Por qué hay algo? ¿Por qué esto?”.

Parfit explica que hay multitud de posibilidades cósmicas: podría existir un solo universo, o ninguno, o infinitos. Si el cosmos es de una forma determinada, quizás esta forma particular es la que puede explicar el universo. Parfit llama Selector a este criterio.

En su opinión, la posibilidad más sencilla sería que no hubiera ningún universo. Siguiendo a Leibniz, la nada no requiere explicaciones. Pero es obvio que hay algo; en caso contrario, Parfit lo habría tenido muy difícil para encontrar una revista que publicara su texto.

Quizás el Selector sea la plenitud: la segunda posibilidad que requiere menos explicaciones es que existan todos los mundos posibles. Hay que buscar razones muy concretas si solo existe un universo o si hay exactamente 58, pero si existen todos los lógicamente posibles, tampoco hay mucho que justificar.

Sin embargo, en su opinión, lo más probable es que nuestro universo sea uno de los que se puede regir por leyes relativamente simples. Y si el criterio es la simplicidad, justamente lo más sencillo es que ni siquiera haya Selector, es decir, que no haya un criterio concreto.

En estas circunstancias y como recoge Holt en su libro, lo más probable sería una posibilidad cósmica “sin ninguna característica en especial. En otras palabras, deberíamos esperar que el mundo fuera absolutamente mediocre”. El universo sería “una mezcla indiferente de bien y de mal, de belleza y fealdad, de orden y caos…”. Es decir, un universo que se parece mucho al nuestro.

6. El problema no tiene sentido. Ludwig Wittgenstein escribía en el Tractatus Logico-Philosophicus que “lo místico no es cómo es el mundo, sino que el mundo sea”, reconociendo que la pregunta de por qué hay algo en lugar de nada resulta, al menos, intrigante. Pero apenas unas líneas más abajo el filósofo concluye que “el enigma no existe”. Para el Wittgenstein del Tractatus, esta cuestión no es más que un pseudoproblema: hablar de por qué hay algo en lugar de nada no tiene sentido, es algo que excede los límites de nuestro lenguaje.

No es el único que cree innecesario debatir la existencia de las cosas. Henri Bergson consideraba que la idea de la nada absoluta era absurda: “No tiene más significado que un círculo cuadrado”. Se trata de “una pseudoidea, un espejismo conjurado por nuestra imaginación”.

El filósofo Adolf Grünbaum, nacido en 1923, también opina que estamos ante un falso problema. En su opinión y tal y como recogen Leslie y Kuhn en su libro, el universo ha de verse como un hecho natural. Ni siquiera tiene sentido hablar de lo que pasó antes del Big Bang ya que entonces no había tiempo. Es como preguntar qué hay al norte del Polo Norte. El cosmos, simplemente, es. Como decía Bertrand Russell, apostando por este hecho desnudo: “Diría que el universo simplemente está ahí, y eso es todo”.

Es una respuesta razonable. Sobre todo porque, si no la aceptamos, corremos el riesgo de no dejar de buscar. Como se explica en el blog de filosofía Reason and Meaning, no nos convence la idea de que el universo no tenga una causa o que sea su propia causa, pero cuando encontramos una posible explicación, nos preguntamos por qué esa explicación es la correcta y no otra, y si hay alguna explicación que, a su vez, la explique.

Al final, Morgenbesser tenía razón. Nunca estamos contentos.

JAIME RUBIO HANCOCK  10 FEB 2017 

¿Qué había antes del Big Bang?

Distintas investigaciones proponen que hay una historia anterior a ese instante cero de nuestro universo

• Descubren parte de la materia perdida del Big Bang

ALBERTO CASAS 27 NOV 2015 -

Es una pregunta habitual cuando se habla del origen del universo. Y, aunque parezca mentira, no es nueva. Hace 1.600 años, la cuestión fue suscitada en el ámbito teológico: "¿Qué hacía Dios antes de crear los Cielos y la Tierra?". Sin duda una buena pregunta, a la que San Agustín respondió con humor que Dios “preparaba el infierno para los que hacen este tipo de preguntas”. Aparte de esta broma, San Agustín fue más lejos y afirmó, con sagacidad, que no tiene sentido preguntar en qué empleaba Dios su tiempo antes de crear el tiempo. De forma semejante, la pregunta "¿qué pasó antes del instante inicial?" no tiene mucho sentido. Pero, naturalmente, esto puede parecer un mero juego de palabras. Nuestra intuición nos dice que cada instante está precedido por otro, por lo que la idea de un "instante inicial", parece absurda. El problema es que nuestra intuición se basa en nuestra experiencia directa, y esa experiencia es muy limitada. En cuanto nos salimos de las escalas físicas humanas", nuestra intuición suele fallar clamorosamente.

Por ejemplo, a los pensadores de todas las civilizaciones antiguas (con la maravillosa excepción de la griega) les pareció evidente que la Tierra debía ser plana. Estaban extrapolando, erróneamente, la percepción que tenemos cuando nos desplazamos en distancias no mucho mayores que unas decenas de kilómetros. Por supuesto, ahora sabemos que, vista globalmente, la Tierra es redonda. Del mismo modo, el espacio y el tiempo, cuando se consideran globalmente, son muy diferentes de como los percibimos en nuestra experiencia ordinaria.

La teoría

La teoría del Big Bang se basa, a su vez, en la teoría general de la relatividad, formulada por Albert Einstein en 1915, y que representa una de las cumbres del pensamiento humano. Según la teoría de la relatividad, el espacio y el tiempo no son, como podría parecer, magnitudes inertes e inmutables. Por el contrario, el espacio-tiempo, como un todo, se puede estirar y encoger, curvar y retorcer. Su textura se parece más a la de la goma que a la del cristal. Y su geometría está determinada por la materia y energía que contiene. Todo esto son conceptos revolucionarios y fascinantes. El espacio y el tiempo no son el escenario impasible de un gran teatro, dentro del cual tiene lugar una representación. La teoría nos dice que la forma de ese teatro y su evolución temporal están determinados por los actores que pululan dentro de él, es decir, la materia y energía que pueblan el universo.

Es importante subrayar que la teoría de la relatividad no es una mera especulación. Sus predicciones se han comprobado en una enorme variedad de situaciones físicas, hasta el momento sin un solo fallo. Pensemos, por ejemplo, que, desde el punto de vista relativista, algo tan familiar como la fuerza de la gravedad es simplemente la consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo, producida a su vez por la presencia de grandes masas, como planetas y estrellas. De hecho, la teoría de Einstein predice que las fuerzas gravitatorias han de ser tal como prescribe la venerable ley de la gravitación de Newton... con pequeñas correcciones (a veces no tan pequeñas). Y hasta ahora la naturaleza, "cuando ha tenido que elegir", siempre ha dado la razón a Einstein frente a Newton.

Pues bien, cuando se aplica la teoría de la relatividad al universo como un todo, se encuentra que, necesariamente, este ha de pasar por una fase de expansión; es decir, el espacio mismo (con todo su contenido) ha de expandirse, igual que se hincha un pastel en el horno. Vista con los ojos de la teoría de Einstein, la expansión del universo se produce porque el espacio entre las galaxias está dilatándose; o, en otras palabras, se está creando espacio entre ellas. No solo eso, sino que el universo entero que observamos hubo de surgir de un solo punto, en un instante inicial denominado Big Bang.

Por supuesto, los conceptos anteriores no son fáciles de visualizar. Podemos intentarlo utilizando un modelo de universo simplificado, de una sola dimensión espacial (en vez de las tres ordinarias) y una temporal (el tiempo ordinario). En esta imagen, el espacio-tiempo del universo tendría una forma parecida a un gigantesco dedal, como el de la figura. En ese dibujo el tiempo avanza hacia arriba. Cada sección circular del dedal (es decir cada anillo) representa el universo en un instante dado. A medida que avanza el tiempo (y por tanto subimos por la superficie del dedal), los anillos son cada vez más grandes, como consecuencia de la expansión del universo.

El vértice inferior del dedal corresponde al Big Bang: el instante cero, en el que todo el universo estaba comprimido en un punto. En esta imagen, viajar imaginariamente hacia atrás en el tiempo significa deslizarnos hacia abajo por la superficie del dedal. Pero, si una vez alcanzado el instante inicial (Big Bang) intentáramos proseguir en la misma dirección, encontraríamos que regresamos hacia adelante en el tiempo. Es como si paseando por la superficie terrestre nos dirigimos hacia el Sur. En nuestras pequeñas escalas podemos seguir caminando en esa dirección de forma indefinida, pero si llegáramos a alcanzar el polo Sur terrestre, comprobaríamos que no es posible ir más allá. Si insistimos en continuar nuestro viaje, nos encontraremos caminando en dirección Norte.

Notemos que en el dibujo, la superficie de dos dimensiones, que representa el espacio-tiempo, está inmersa en un espacio de tres dimensiones. Esto es consecuencia de una limitación de nuestro cerebro para imaginar superficies curvadas: tenemos que representarlas sumergidas en un espacio tridimensional. Pero matemáticamente no hay ninguna dificultad para formular una superficie o un espacio curvos, sin tener que recurrir a un mundo de dimensionalidad mayor. En nuestro ejemplo, la superficie en forma de dedal que representa el espacio-tiempo no tiene por qué estar sumergida en otro espacio de más dimensiones. Es un universo consistente en sí mismo.

Por tanto, la respuesta a la pregunta "¿qué había antes del Big Bang?" es que nunca hubo un "antes del Big Bang”. ¿Fin de la historia? Podría ser, pero no es seguro.

Incógnitas

Hagamos una pregunta alternativa a la que da título a este artículo: ¿Es fiable la descripción que la teoría del Big Bang hace del origen del universo hasta el preciso instante inicial? Podemos decir que desde un segundo después del Big Bang en adelante, la descripción de la teoría es muy fiable, ya que en ese momento comenzó el proceso de nucleosíntesis primitiva, del que tenemos pruebas experimentales, concretamente la producción de elementos ligeros (como helio o litio) que pueblan el universo en las cantidades predichas por la teoría. Para instantes anteriores, hay que pensar que cuanto más reciente era el universo, a mayor temperatura estaba. Por tanto, una descripción fiable de lo que sucedió exige conocer cómo se comporta la materia a altísimas temperaturas. La física de partículas proporciona una teoría, el llamado Modelo Estándar, que describe con extraordinario éxito el comportamiento de las partículas hasta energías equivalentes a una temperatura de mil billones de grados.

Esto corresponde aproximadamente a una cienmilmillonésima de segundo después del Big Bang. En consecuencia, aunque no disponemos de pruebas experimentales, podemos remontarnos hasta ese instante con bastantes garantías. Pero si seguimos acercándonos al instante inicial, ni siquiera disponemos de una teoría fiable. Es más, la propia teoría general de la relatividad, en su versión tradicional, muestra inconsistencias matemáticas en esas condiciones extremas. Por esta y otras razones, es una creencia extendida entre los físicos teóricos que la teoría necesita modificaciones. Y cuando se disponga de una teoría aún mejor, podría ser que encontremos sorpresas en torno al instante inicial. Pero, incluso sin salirnos del marco teórico actual, existen modelos interesantes que hacen pensar en una historia anterior al Big Bang. Quede claro sin embargo que aquí entramos ya en el terreno de la especulación.

Modelos

El llamado modelo de universo inflacionario se basa en una hipótesis sobre lo que pudo haber ocurrido en la época más remota del universo. La idea es que algún tipo de campo se hallaba fuera de su mínimo de potencial. En otras palabras, el valor del campo no era el que hacía que su energía fuera mínima. Esta situación también se denomina como "falso vacío". Las ecuaciones de la relatividad predicen que, en una circunstancia así, el universo se expandiría de forma vertiginosa, multiplicando su volumen muchos billones de billones de veces en una pequeñísima fracción de segundo. Cuando finalmente el valor del campo cayó a su mínimo, es decir al vacío verdadero, toda la energía acumulada en él se transformó en la materia y energía que hoy llena el universo.

Hay que decir que el universo inflacionario es algo más que una pura especulación, puesto que ha cosechado grandes éxitos, por ejemplo la predicción correcta de la densidad de materia y energía que realmente presenta nuestro universo. Si el modelo es correcto, en su época más primitiva el universo se expandía de forma desbocada y solo contenía ese campo primigenio. Entonces, en ciertos puntos, al azar, el campo cayó a su valor de mínimo, es decir al vacío verdadero. En estos puntos se formaron “burbujas” de vacío verdadero que empezaron a crecer. Cada burbuja corresponde a un Big Bang “ordinario”, que da lugar a un universo independiente. En este escenario, nuestro universo no es más que una pequeña burbuja que se enciende y se apaga, inmersa en un universo global que se expande salvajemente. No queda claro en el modelo cuándo y cómo fue el inicio de ese universo global del que surgió nuestra burbuja, es decir cómo fue el verdadero instante inicial (en contraposición a nuestro "Big Bang doméstico").

Mencionemos también que hay modelos, altamente especulativos (y controvertidos) basados en la teoría de cuerdas, que recuperan la antigua idea de un universo cíclico, denominado en esta versiónuniverso ecpirótico, en una forma sofisticada e invocando la existencia de dimensiones extras. En estos modelos, la fase de expansión del universo está precedida por una fase de contracción, que da lugar a una especie de rebote cósmico. Este esquema podría continuar de forma indefinida, es decir, el universo actual podría terminar en una contracción global, que, tras un nuevo rebote, diera lugar a un nuevo Big Bang, y así sucesivamente, tanto hacia adelante en el tiempo como hacia atrás.

En conclusión, posiblemente no hubo nunca un "antes del Big Bang", lo que en sí mismo no supondría una contradicción lógica. Sin embargo, el preciso instante inicial está bajo sospecha teórica, y hay modelos interesantes que proponen una historia anterior a ese instante cero de nuestro universo.

Alberto Casas es profesor de Investigación del CSIC en el Instituto de Física Teórica UAM-CSIC