¿Vivimos en un universo sin comienzo?

En un reciente artículo de la revista Science&Theology News (julio-agosto 2006), William Orem se ha acercado al pensamiento, presente ya desde hace años en la discusión cosmológica, de Geoffrey Burbidge y Halton Arp para recordarnos que existe una cosmología “heterodoxa” que reformula hoy la clásica teoría del “estado estacionario”. Otras teorías cuestionan también el modelo cosmológico estándar.

En todo caso, al hilo del artículo de William Orem repensamos sus ideas como un sano ejercicio de relativismo científico y cosmológico sobre temas de honda repercusión en la filosofía de la ciencia y en el teísmo científico moderno.

William Orem recuerda cómo la ciencia está llena de conocimientos y teorías que nadie parece poner en duda, representando lo “absolutamente conocido”. O sea, lo que no deja lugar a dudas. Así, por ejemplo, dejando aparte algunos defensores del intelligent design, ningún biólogo parece poner en duda la teoría de la evolución por selección natural. Igualmente nadie cuestiona la teoría bacteriana de la enfermedad. En cosmología, pocos se atreven a poner en duda lo que se conoce como modelo cosmológico estándar (MCE).

El MCE y su proyección sobre la filosofía de la ciencia

El llamado, pues, MCS viene a ser lo mismo que la teoría del big bang. En él se continen otras cosas (vg. la relatividad especial y general), pero todo gira en torno a la suposición de que, en efecto, se produjo el big bang hacia, digamos, unos 13.500 millones de años. Como sabemos, la idea de un universo que nace de un punto germinal que explota y difunde universalmente la energía en todas direcciones, nació ya con las propuestas del abate Lemaitre sobre el “átomo primitivo”. Intentó que Einstein le apoyara pero fue inútil.

Sin embargo, más adelante, Gamow y otros, finalmente Hawking y Penrose, mostraron cómo las mismas ecuaciones relativistas de Einstein conducían a un big bang, o “singularidad” inicial, o estado en que el universo se escapaba a las leyes del espacio-tiempo conocido. Por otra parte, las evidencias empíricas más importantes han sido puestas perfectamente en congruencia con la teoría del big bang: la expansión de la galaxias descubierta por Hubble, la radiación de fondo, la proporción evolutiva de elementos en la composición del universo o datos mucho más recientes, entre los que destaca el estudio de la radiación cósmica hasta la confección reciente del Wmap.

Aunque la teoría del big bang no se haya construido todavía en todos sus detalles, en su marco general sigue siendo la inevitable doctrina oficial, o “políticamente correcta”, de la mayor parte de los cosmólogos. Esto no impide que propuestas como la “gran inflación” introducida por Alan Guth desde los años ochenta, sean discutidas, ya que no son esenciales para la creencia de que el MCS nos dice básicamente cómo comenzó la historia del universo.

La proyección de la teoría del big bang sobre la filosofía teísta ha sido constante a lo largo de todo el siglo XX. Hasta el punto de que el pensamiento teísta se ha inclinado de forma manifiestamente interesada hacia el big bang, ya que desde el primer momento era muy fácil conectarlo con la idea de un universo creado y contingente. Inclinación por otra parte legítima puesto que no es la filosofía teísta la que propone y sostiene el big bang, sino la misma ciencia.

En todo caso, tanto para la ciencia, en primer lugar, como para la filosofía teísta, secundariamente, es un ejercicio epistemológico muy sano recordar que la ciencia en general es siempre “hipotética” y “revisable” y que el big bang en concreto no es un conocimiento “absolutamente cierto”, sino una “teoría hipotética”, también revisable en sentido popperiano.

Sobre esto volveremos más adelante. Pero, de momento, al hilo del artículo de William Orem, vamos a recordar las ideas de algunos críticos del big bang que, ya desde hace algunos años, tratan de minar sus fundamentos empírico-teóricos, aunque sea con un reconocimiento mínimo entre los otros científicos.

Un cosmólogo llamado Geoffrey Burbidge

Este nombre va unido ya desde hace unas décadas al rechazo completo de la teoría del big bang. En la actualidad Geoffrey Burbidge, ya en los ochenta años, es professor de física en la universidad de California en San Diego. Hace poco recibió la Medalla Bruce de la Sociedad Astronómica del Pacífico en reconocimiento a una vida de importantes contribuciones a la cosmología. En los años cincuenta sus trabajos en cosmología comenzaron en colaboración con Fred Hoyle, quien sin duda debió influir decididamente en su manera de pensar.

“A la gente le gusta que las cosas tengan un comienzo”, comenta Burbidge a Orem, recordando que se trata de un prejuicio intelectual que ha impedido que la idea de un no-comienzo haya podido prosperar. Al fin y al cabo, el principio tiene siempre algo muy familiar y agradable, puesto que se halla en el núcleo de la religión occidental.

Burbidge piensa que, por muy familiar que nos sea, el MCE siempre ha sido observacionalmente forzado. “Creo que la cosmología, nos dice, es una ciencia observacional, no una ciencia teórica”. Por ello, el primer deber del cosmólogo es la fidelidad a los datos.

Desde esta perspectiva, Burbidge considera que hay evidencias empíricas que son incompatibles con el big bang. Pero es que, además, otras evidencias han sido forzadas unidireccionalmente para decir que “sólo” son compatibles con el big bang, cuando en realidad serían también compatibles con otras teorías. En conjunto Burbidge se inclinaría, pues, hacia una teoría en que el universo no hubiera tenido ningún comienzo.

Un universo sin comienzo

Burbidge comenzó al amparo del grupo de investigación de Fred Hoyle. Sus primeros trabajos fueron sobre la nucleosíntesis, o sea el problema de cómo se formaron en el universo los elementos pesados.

“Todos pensaban en aquel tiempo que esto tenía algo que ver con el big bang”, comenta Burbidge. “Todos menos Hoyle. A pesar de ello, Hoyle escribió en 1946 un sugerente artículo en que mostraba que la forma de abundancia de los elementos pesados sugería que habían surgido bajo temperaturas muy altas, llegando a la idea de que esto debió de tener lugar en el interior de las estrellas”.

En 1957 Burbidge, su mujer Margaret Burbidge (también astrofísica), y el físico nuclear William Fowler, desarrollaron esta intuición de Hoyle, publicando un importante artículo sobre la formación de los elementos pesados. Fowler siguió en esta línea hasta recibir el Premio Nobel, que, en opinión de Burbidge, debiera también haber recibido Fred Hoyle.

Poco después Hoyle, junto al matemático y cosmólogo Hermann Bondi y el astrónomo Thomas Gold, propusieron una sorprendente teoría explicativa de la naturaleza del universo: la del “estado estacionario”. Esta teoría describía un universo homogéneo en todos sus puntos, en expansión como un globo que se hincha y con una continua creación de materia en su interior para mantener la densidad relativa. Era un universo sin comienzo que no reconocía ángulos en el tiempo.

Esta “classical steady-state theory” fue languideciendo poco a poco, a medida que la teoría del big bang fue ganando más y más adeptos. Burbidge recuerda la opinión de Oppenheimer como muestra del escepticismo de los físicos, al decir que lo único que había quedado de la teoría del “estado estacionario” era su contribución a la explicación del origen de los elementos pesados.

Evidencia observacional de la expansión del universo

La idea tradicional del universo en física respondía a las primeras propuestas de Einstein para describir un estado estático (para ello introdujo la “constante cosmológica” en sus ecuaciones). Pero esto cambió cuando en 1929 Edwin Hubble anunció las observaciones que se sintetizaban en la llamada “ley de Hubble”. El análisis espectral de la luz que venía de las galaxias mostraba un progresivo corrimiento hacia el rojo, tanto mayor cuanto más alejada estaba la galaxia. Por ello, las más lejanas se estaban alejando con mayor velocidad.

Este hecho observacional, como es sabido, fue el gran apoyo que necesitaba la propuesta del abate Lemaitre para prestigiarse y acabar convirtiéndose en la teoría del big bang. Sin embargo, este apoyo se fundaba en la idea de que el corrimiento hacia el rojo era un dato fiable que indicaba la distancia y la velocidad de las galaxias u otros objetos celestes. Pero, ¿era esto así?

Halton Arp y su observación de los cuásares

Halton Arp es otro radical oponente de la teoría del big bang, conocido desde hace muchos años, pero con audiencia reducida. Es investigador del Instituto Max Plank en Alemania, pero durante más de treinta años trabajó en Mount Palomar y Mount Wilson en California, donde hizo las observaciones en que fundó sus argumentos.

Los cuásares son objetos astronómicos que poseen energías extremadamente altas. La interpretación ordinaria supone que se hallan también a distancias extremas, en el borde del universo. Arp, en contra de la opinión ordinaria, sugirió que los cuásares podían haber surgido de los centros de ciertas galaxias activas. Para ello adujo observaciones empíricas hechas en sus observatorios que mostraban cuásares (con alto corrimiento hacia el rojo) cerca del centro de sus galaxias (con bajo corrimiento hacia el rojo estas últimas). Esto parecía imposible si, en efecto, el corrimiento hacia el rojo era una medida de la distancia. En consecuencia, quedaban también debilitadas las evidencias del corrimiento hacia el rojo para avalar la teoría del big bang.

Las observaciones de Arp y su interpretación fueron discutidas. Un cuásar podía aparecer cercano a una galaxia, o dentro de ella, pero estar realmente a distancias mucho mayores. Arp podía estar trabajando con anomalías óptico-visuales. Arp, sin embargo, se ha mantenido en sus interpretaciones, pensando que los cuásares podían nacer dentro de las galaxias hasta independizarse como germen de otras nuevas galaxias.

Si fuera así nos hallaríamos más cerca de la teoría del “estado estacionario” que del big bang ordinario. Durante años Arp se ha dedicado al estudio y clasificación de galaxias reafirmándose en su opinión de que los datos actuales contradicen abrumadoramente la teoría del big bang y el MCE.

El “Grupo de Cosmología Alternativa”

En el “Grupo de Cosmología Alternativa”, un grupo organizado que se reúne regularmente, se hallan muchos de los actuales contradictores del MCE. En junio 2005 se reunieron en la conferencia de Moncao (Portugal) para analizar la viabilidad actual del MCE. Para el físico de la universidad de Mihno, José B. Almeida, miembro del grupo, la expansión del espacio-tiempo sigue siendo la mejor explicación del corrimiento hacia el rojo, pero el MCE roza con muchas evidencias y sólo se sostiene mediante numerosas enmiendas ad hoc que le permiten concordar con los hechos.

En esta conferencia estaban también presentes Eric Lerner, autor del libro The Big Bang Never Happened, y Riccardo Scarpa del European Southern Observatory, quien se mostró más y más convencido de que la evolución del universo desde el big bang hasta la actualidad presentada en la cosmología oficial es completamente falsa.

Alternativas al big bang

Si el big bang no se produjo o no hubo un comienzo absoluto del universo en el espacio-tiempo, ¿qué alternativa explicativa puede proponerse?

Burbidge considera en la actualidad que la teoría del “estado estacionario” no puede mantenerse como se hizo en los años sesenta. Hoy defendería la idea de un universo oscilante que sería una actualización del estado estacionario. El universo se expansionaría hasta un cierto punto, pero después se replegaría sobre sí mismo, pero no totalmente.

Esta expansión espacio-temporal podría explicar las observaciones del corrimiento hacia el rojo. La presión ejercida desde el centro de las galaxias estaría frenando la expansión, contrayendo el universo, pero nunca hasta el punto de que se llegara a un punto, una singularidad, más allá de las leyes de la física hoy conocida.

Este universo oscilatorio rebotaría antes de la singularidad desde un fondo cuántico que, como observa Burbidge, es mantenido por autores como Stephen Hawking de la universidad de Cambridge o Thomas Hertog del CERN en Suiza. En el supuesto de esta “quasi-steady-estate theory”, ya no tendrían sentido cuestiones metafísicas como las de San Agustín al preguntar qué estaba haciendo Dios antes de la creación del tiempo. En un universo oscilatorio de este tipo, el tiempo se extendería infinitamente hacia pasado y futuro.

Pero el cuestionamiento del MCE no sólo viene de los residuos marginales de lo que fue la teoría del estado estacionario de Hoyle (Burbidge o Arp). Hay propuestas en la línea de lo que se llama el “universo de plasma” y otros ven dificultades en entender la distribución de masas y estructura del universo, planteando si no sería necesario admitir la variabilidad de la gravedad en zonas diferenciadas del universo.

Por otra parte, un universo en expansión-contracción (big bang / big crunch) al estilo de Hawking (incluyendo las singularidades que niega Burbidge), conciliaría el big bang con un universo sin comienzo en el tiempo (aun con su existencia en las extrañas y repetidas ontologías de las singularidades).

La teoría de las cuerdas y supercuerdas ha derivado también a sugerir ciertas hipótesis cosmológicas de gran audiencia en la actualidad. Quizá no sólo existiera un big bang, sino infinitos que habrían producido infinitos universos paralelos. Los multiversos permitirían pensar que la finitud de cada universo debería situarse en la infinitud temporal, sin comienzo de una dimensión de fondo metafísica (para “nosotros”, aunque en sí misma física) que los iría generando.

El MCE ante su epistemología y su filosofía

A pesar de que el MCE, y en especial el big bang, tenga sus críticos y existan teorías alternativas, la verdad es que sigue siendo la explicación oficial más ampliamente consensuada, que constituye algo así como la doctrina oficial o “políticamente correcta” en la cosmología moderna. No se trata de un consenso filosófico, sino científico, ya que se trata de ver qué es posible o más probable afirmar sobre el universo de acuerdo con la metodología científica.

En este sentido, las evidencias empíricas son muy grandes y congruentes. En la actualidad recientes observaciones sobre la “cosmic microwave background radiation” o Wmap (radiación de fondo) han confirmado el big bang con extraordinaria precisión.

“El origen de la CMBR en el big bang está hoy tan bien confirmada como cualquier otra cuestión de la astronomía”, dice Matthew Colless, director del observatorio anglo-australiano de Epping, Australia. “El satélite Wilkinson, de prueba para anisotropía de microondas, el último en una larga serie de experimentos sobre la CMBR, ha mandado datos de exquisita calidad que están en hermosa concordancia con la teoría del big bang”.

Se puede afirmar con probabilidad, por tanto, que al menos un big bang se produjo. Si hubo un big crunch no parece probable de acuerdo con los datos. Si hay multiversos en una dimensión metafísica no observable, es también especulación física. El conocimiento probable de acuerdo con las evidencias sigue en la línea del MCE.

Sin embargo, la existencia de teorías alternativas y su posible concordancia con las evidencias empíricas, así como cuerpos de teorías especulativas que abrirían nuevas perspectivas, debe hacernos entender que el MCE no es un conocimiento absoluto, sino la hipótesis teórica más probable. Igualmente la reflexión filosófica debe ser también coyuntural.

En el siglo XIX la cosmología más bien parecía favorecer el ateísmo. Actualmente, para muchos, favorece la filosofía teísta. Pero en la ciencia todo es provisorio y las cosas podrían cambiar, en una u otra línea. En la actualidad, como en el siglo XIX, la explicación final del universo sigue siendo un enigma debatido que permite posiciones divergentes.



Artículo elaborado por Guillermo Armengol, de la Cátedra CTR, a partir del artículo de William Orem en Science&Theology News, julio-agosto 2006, titulado “Questioning the big bang”.