“El misterio de existir”, por Stephen Hawking

Primer capítulo de The Grand Design, de Stephen Hawking y Leonard Mlodinow

Traducción y presentación: William Guaregua

Cada uno de nosotros existe por un corto periodo de tiempo y en ese tiempo sólo exploramos una pequeña parte de la totalidad del universo. Pero los humanos son una especie curiosa. Nos preguntamos, buscamos respuestas. Vivir en este vasto mundo es a veces especial y a veces cruel, y escrutando el inmenso cielo en lo alto las personas siempre se han hecho incontables preguntas. ¿Cómo podemos entender el mundo en el cual nos encontramos? ¿Cómo se comporta el universo? ¿Cuál es la naturaleza de la realidad? ¿De dónde vino todo esto? ¿Necesitó el universo de un creador? La mayoría de nosotros no gasta mucho tiempo preocupándose por estas preguntas, pero casi todos nosotros nos preguntamos por ellas alguna vez.

Tradicionalmente esas son preguntas para la filosofía, pero la filosofía ha muerto. La filosofía no ha podido ir a la par de los modernos desarrollos de la ciencia, particularmente de la física. Los científicos se han convertido en los portadores de la antorcha del descubrimiento en nuestra búsqueda de conocimiento. El propósito de este libro es dar respuestas sugeridas por los recientes descubrimientos y avances teóricos. Éstos nos guían hacia un nuevo retrato del universo y nuestro lugar en él, el cual es bastante diferente a la imagen tradicional, y aun difiere del retrato que pudimos pintar hace tan sólo una o dos décadas atrás. Aun más, los bocetos del nuevo concepto pueden ser rastreados hasta hace casi un siglo.

De acuerdo con el concepto tradicional del universo, los objetos se mueven con un patrón bien definido y tienen historias definidas. Podemos determinar su posición precisa a cada momento del tiempo. Aunque estos cálculos son suficientemente exitosos para los propósitos cotidianos, en 1920 se descubrió que este retrato “clásico” no pudo aplicar sus cálculos para el comportamiento aparentemente bizarro observado a las escalas atómicas y subatómicas de la existencia. En su lugar fue necesario adoptar un marco diferente, llamado física cuántica. Las teorías cuánticas se establecieron para ser notablemente exactas al predecir eventos a estas escalas, reproduciendo adicionalmente las predicciones de las viejas teorías clásicas cuando se aplicó al mundo macroscópico de la vida diaria. Pero las físicas cuántica y clásica están basadas sobre concepciones muy diferentes de la realidad física.

Las teorías cuánticas pueden ser formuladas en muchas y diferentes maneras, pero es probable que la descripción más intuitiva haya sido dada por Richard (Dick) Feynman, un pintoresco personaje quien trabajó en el Instituto de Tecnología de California y que a la salida tocaba bongó en un club de strippers. De acuerdo a Feynman, un sistema no sólo tiene una historia sino todas las historias posibles. Al tiempo en que busquemos las respuestas explicaremos la aproximación de Feynman con detalles y la aplicaremos para explorar la idea de que el universo en sí mismo no posee una sola historia, y mucho menos una existencia independiente. Esta parece una idea radical, aun para muchos físicos. De hecho, como muchas nociones de las ciencias actuales, esto pareciera violar el sentido común. Pero el sentido común está basado sobre experiencias cotidianas y no sobre el universo, tal y como es revelado a través de las maravillas tecnológicas como las que nos permiten hurgar en la profundidad del átomo o retrocediendo a los primeros tiempos del universo.

Antes de la llegada de la física moderna se pensaba generalmente que el conocimiento del mundo podía ser obtenido a través de la observación directa, las cosas son como parecen, como son percibidas a través de nuestros sentidos. Pero el suceso espectacular de la física moderna, la cual está basada sobre conceptos como los de Feynman que batallan con las experiencias cotidianas, han mostrado que este no es el caso. La mirada ingenua de la realidad no es por lo tanto compatible con la física moderna. Para convivir con estas paradojas debemos adoptar una aproximación que llamamos realismo modelo-dependiente. Esto se basa en que, una vez que nuestro cerebro interpreta los datos de entrada provenientes de nuestros órganos sensoriales, va creando un modelo del mundo. Cuando tal modelo es exitoso para explicar eventos, tendemos a atribuirle, y a los elementos y conceptos que lo constituyen, la cualidad de la realidad o de la verdad absoluta. Pero podrían existir diferentes maneras en las cuales se podría modelar la misma situación física, y cada una empleando diferentes elementos fundamentales y conceptos. Si dos de tales teorías físicas o modelos predicen los mismos eventos, no se puede decir que una sea más real que la otra; más aun, tenemos la libertad de utilizar el modelo que sea más conveniente.

En la historia de la ciencia hemos descubierto una serie de mejores y mejores teorías o modelos, desde Platón a la teoría clásica de Newton y de allí hasta la teoría cuántica moderna. Es natural preguntar: ¿alcanzará eventualmente esta secuencia un punto final, una teoría final del universo, la cual incluya todas las fuerzas y prediga cada observación que podamos hacer, o continuarán para siempre apareciendo mejores teorías, pero nunca una que no pueda mejorarse posteriormente? Todavía no tenemos una respuesta definitiva a esta pregunta, pero ahora tenemos una candidata para la teoría final sobre todas las cosas, si de hecho existe alguna, llamada Teoría-M. La Teoría-M es el único modelo que pensamos posee todas las propiedades que una teoría final debería tener, y es esta la teoría sobre la cual estarán basadas muchas de nuestras discusiones posteriores.

La Teoría-M no es una teoría en el sentido que conocemos usualmente. Es una familia completa de diferentes teorías, cada una de las cuales es una buena descripción de las observaciones sólo en un rango de situaciones físicas. Es un poco como un mapa. Como bien es conocido, no se puede mostrar la totalidad de la superficie de la Tierra en un simple mapa. La común Proyección de Mercator utilizada para los mapas del mundo hace parecer las áreas mucho más largas hacia los extremos del norte y el sur, y no cubre los polos Norte ni Sur. Para intentar mapear la tierra completa se hace uso de una colección de mapas, cada uno de los cuales cubre una región limitada. Los mapas se sobreponen el uno al otro, y donde pueden hacerlo, muestran el mismo paisaje. La Teoría-M es similar. Las diferentes teorías en la familia de la Teoría-M pueden lucir muy distintas entre sí, pero pueden ser vistas como aspectos que se sobreponen a una misma teoría. Son versiones de la teoría que son aplicables sólo en un rango limitado —por ejemplo, cuando ciertas cantidades como energía son pequeñas. Como la superposición de mapas en la Proyección de Mercator, donde los rangos de las diferentes versiones se sobreponen, ellas predicen el mismo fenómeno. Pero tal y como ningún mapa plano es una buena representación de la superficie entera de la Tierra, no existe una teoría sencilla que sea una buena representación de las observaciones en todas las situaciones.

Describiremos cómo la Teoría-M puede ofrecer respuestas a las preguntas de la creación. De acuerdo a la Teoría-M, el nuestro no es el único universo. En cambio, la Teoría-M predice que un gran número de universos fueron creados de la nada. Su creación no requiere de la intervención de un ser sobrenatural o dios. Mejor aun, estos múltiples universos surgieron naturalmente desde las leyes físicas. Son predicciones de la ciencia. Cada universo tiene múltiples historias posibles y múltiples posibles estados en tiempos posteriores, tal y como en el tiempo presente, ya lejos de su creación. La mayoría de los estados serán bastante diferentes al universo que observamos y bastante inadecuados para la existencia de cualquier forma de vida. Sólo unos pocos podrían permitir la existencia de criaturas como nosotros. De allí que nuestra presencia escoge de este vasto arreglo sólo aquellos universos que son compatibles con nuestra existencia. Aunque somos diminutos e insignificantes en la escala del cosmos, esto nos hace en algún sentido los señores de la creación.

Para entender el universo en la escala más profunda, necesitamos no sólo conocer cómo se comporta el universo, sino también por qué.

¿Por qué existe algo en lugar de la nada?

¿Por qué existimos?

¿Por qué este conjunto particular de leyes y no otras?

Esta es la Pregunta Fundamental de la Vida, el Universo y Todas las Cosas. Intentaremos responderla en este libro con una respuesta diferente a la dada por la computadora en la Guía del autoestopista galáctico. La nuestra no será tan sencilla como “42”.

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