Los misterios del tiempo y la expansión del universo

Durante la décima edición de la Fiesta del Libro y la Cultura en Medellín, el físico español José María Martín Senovilla fue invitado como participante del capítulo sobre ciencia.

El físico español José María Martín Senovilla visitó el Parque Explora de  Medellín como invitado de la décima edición de la Fiesta del Libro y la Cultura. / Cortesía
El físico español José María Martín Senovilla visitó el Parque Explora de Medellín como invitado de la décima edición de la Fiesta del Libro y la Cultura. / Cortesía

El físico teórico José María Martín Senovilla plantea nuevas maneras de aproximarse a los conceptos que definen el universo en el que vivimos. Para el científico español, uno de los conceptos más relevantes y escurridizos es el tiempo. Por eso, se ha convertido en su obsesión tratar de entenderlo desde la teoría y poder definirlo.

Senovilla estuvo en el Parque Explora de Medellín y fue invitado a participar en el capítulo de ciencia de la décima edición de la Fiesta del Libro y la Cultura, que irá hasta el 18 de septiembre.

Es miembro de varias sociedades, como la Internacional de la Relatividad General, la de Gravitación y la Española de Astronomía y de Física, en las cuales se ha destacado por su labor matemática. Actualmente estudia el principio holográfico, que está relacionado con las teorías de la gravedad cuántica, y junto a colegas estadounidenses ha escarbado en la posible relación entre la termodinámica y la gravedad.

Hubo una investigación que lo hizo famoso en 1990 en la que usted plantea una solución al Big Bang. ¿En qué consiste?

Hay dos planos: uno es que el universo está en expansión y por tanto pensamos que hubo alguna especie de explosión en la que se creó todo, y otro es que hay un plano teórico en el que se había demostrado que la teoría de la relatividad general parecía irremediable, que hubiera lo que los científicos llamamos una singularidad inicial, una especie de sitio donde las variables se hacen infinitas como la densidad o la cantidad de materia. Lo que hice fue demostrar que era posible construir modelos en los que habría un Big Bang, pero que no se pasaba nunca por una situación dramática, donde las variables se harían infinitas. Parecía que contradecía los teoremas famosos que habían demostrado Hawking y Penrose, grandes sabios, pero en realidad no los contradecía, solamente los teoremas tienen una letra pequeña. Eso fue una sorpresa para todo mundo.

A propósito, ¿de dónde viene el término Big Bang?

Este es un término curioso que acuñó Fred Hoyle, uno de los mayores expertos en cosmología, que fue siempre contrario al Big Bang. En una entrevista radiofónica, para mofarse de todos los que defendían la teoría, lo llamó Big Bang, diciendo: “¡Qué tontería ese Big Bang!”, y aquel nombre se quedó grabado para la gente.

La revista “New Scientist” tituló un artículo que hablaba de su trabajo sobre el tiempo afirmando “el tiempo se está acabando”. ¿Realmente es así?

Podría ser. Sabemos que el universo está en expansión, pero además hemos descubierto recientemente que cada vez se expande más deprisa, es lo que se llama la aceleración de la expansión del universo. Como no tenemos mucha idea de qué la produce, los físicos han inventado la expresión energía oscura. La energía oscura es eso que produce la aceleración de la expansión del universo.

¿Qué es la energía oscura?

Ni idea, en vez de llamarlo energía oscura, podríamos llamarlo desconocimiento absoluto.

Este trabajo tiene una parte muy especulativa, pero la parte interesante es que sería una alternativa en la que no hace falta la energía oscura.

La idea básica es que según las teorías modernas, las teorías de cuerdas, podríamos estar viviendo en un mundo de más dimensiones que las cuatro que vemos, con cuatro me refiero a las tres espaciales y al tiempo. Nosotros estamos sumergidos en esta membrana, pero cuando se puede vivir en un mundo con más dimensiones esta membrana podría empezar a retorcerse en un mundo de más dimensiones. En nuestros modelos matemáticos se ve que no hay problema con que nuestra membrana, en un mundo más grande, se comporte de tal manera que en un momento dado deje de tener tiempo. La membrana viajaría a velocidades tan grandes, más que la de la luz, y eso implicaría que el tiempo, que sí existe en el universo exterior, dejaría de existir en nuestra membrana.

¿Podríamos estar viviendo en un mundo de más dimensiones?

Podría ser, pero el problema es imaginarlo. La única manera de imaginarlo es hacer un plano vertical, entonces tendríamos una cosa de una sola dimensión y su tiempo, eso forma una hoja dentro del espacio tridimensional. Nosotros viviríamos en esa hoja, esa sería nuestra membrana y el tiempo es el mismo que el de afuera. Ahora, lo que yo digo es, ¿qué ocurre si esta hoja comienza a torcerse y no deja de ser una hoja? Se ha convertido entonces en un instante de tiempo, en una cosa en la que ya no hay tiempo. Sigue teniendo dos dimensiones pero ahora ya no hay tiempo, sólo espacio.

¿Qué es el tiempo en este contexto?

El tiempo es una variable que existe en tu universo y tiene la particularidad de que tiene una dirección privilegiada, de manera que las cosas que existen saben que pueden ir hacia esa dirección en el futuro. El tiempo es una coordenada, exactamente igual que las otras, excepto porque tiene esta dirección definida que las otras no tienen. En principio yo puedo ir hacia un lado u otro, pero el tiempo se distingue porque parece que solamente se puede ir en una dirección. Esto es el tiempo según algunas teorías y lo que hablamos, pero el tiempo en la física es diferente, en la física cuántica es una cosa, en la física estadística y la relatividad es otra cosa.

Así que para usted el tiempo es una coordenada.

Sí, es la coordenada que lleva implícita la causalidad, esa idea básica e intuitiva que tenemos de que la causa precede al efecto.

¿Qué es lo que le da dirección al tiempo?

Eso es lo que nosotros llamamos la flecha del tiempo, un término acuñado por Eddington hace un siglo más o menos. Es esa idea de que el tiempo va hacia el futuro. Hay tres tipos de flechas, la flecha termodinámica, lo que hace que todo se desordene, la flecha psicológica, que nos permite recordar el pasado pero no el futuro y la fecha cosmológica, que dice que el universo está en expansión y no sabemos bien por qué se hace más grande. Hay una cuarta, la fecha cuántica, que tal vez subyace a todas las demás.

¿Y hacia dónde se dirige el universo?

Hay varias alternativas, como sabemos que el universo está en una expansión ahora acelerada, lo que parece más lógico que ocurra es que cada vez las cosas estén más dispersas y el universo acabe en una especie de muerte térmica, una especie de sitio muy aburrido donde las cosa que ahora vemos se han disgregado. En ese escenario, llegará un punto en el que las únicas cosas que queden sean agujeros negros y luego ningún objeto con masa. Otra posibilidad es que el tiempo desaparece de nuestra membrana y nos quedemos todos congelados y sin tiempo. La primera es la más lógica, pero hay que tener cuidado, hay que seguir estudiando y descubriendo cosas.

¿Cómo saben esto los científicos? ¿Cómo llevan el universo al laboratorio?

Nuestro laboratorio es el universo y usamos los telescopios como ojos para verlo. Una onda de televisión, o de radio, o un microondas, todo es lo mismo. La diferencia es que tienen ondas con diferentes frecuencias. Como el universo tiene una radiación, que se llama la radiación de fondo de microondas, un fósil que nos queda del principio del universo se puede medir en todas las direcciones posibles en el cielo y con eso se forma un mapa y para esa radiación no existe ninguna otra explicación posible ni plausible, que no sea una radiación del principio del universo. Recientemente se ha confirmado la existencia de las ondas gravitacionales predichas por Einsten y esto abre una nueva ventana que nos va a permitir no solo ver, sino sentir el universo de otra manera.

 

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