Presentación WMagazín El universo es un espacio poblado de misterios infinitos. Dos de los que más han resonado en los últimos años tienen que ver con el llamado vacío del universo, que en realidad no es tal. Primero: se trata de un campo vibrante, pleno de energía, que es el origen de todo lo existente y guarda la fuerza secreta que forma el cosmos y todo lo que lo contiene, incluidos nosotros. Segundo: en ese vacío es donde se produce la expansión del espacio-tiempo, una expansión que se ha acelerado y que impulsa a la Tierra y a todos los elementos del universo a girar y avanzar hacia confines infinitos.

Estos enigmas son algunos de los que aborda Guido Tonelli en La elegancia del vacío. De qué está hecho el universo (con traducción de Carlos Gumpert Melgosa, en la editorial Ariel). Se trata de un ensayo que invita a adentrarse en una de las preguntas más profundas de la ciencia y de la condición humana: de qué está hecho todo lo que existe y cómo el vacío, lejos de ser la nada, contiene el secreto del universo material. El relato de Tonelli es para leer con lentitud, no solo para tratar de entender lo que allí se dice —y que resulta hipnótico—, sino porque lo que se expone parece surgir de la imaginación más pura del ser humano, cercana a la mejor y más genuina literatura. Es una obra fascinante sobre lo más real que existe: el origen de todo y la forma que sigue adquiriendo todo. Una cadena incesante de preguntas y búsquedas, de preguntas y respuestas…

Quien relata es Guido Tonelli, físico del CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, que alberga el laboratorio de física de partículas más grande del mundo, ubicado en Suiza; profesor de Física en la Universidad de Pisa (Italia) y uno de los responsables del descubrimiento del bosón de Higgs. Este bosón constituye uno de los enigmas más profundos que la ciencia intenta descifrar: es la partícula que guarda parte del secreto de todo; con ella se trata de explicar el origen de la masa, que da lugar al resto de partículas fundamentales que terminan llenando el espacio.

Según Guido Tonelli, el bosón de Higgs es “la manifestación material de un campo invisible que ha llenado cada rincón de nuestro universo desde tiempos inmemoriales, asignando una masa distinta a cada partícula elemental mediante la interacción con el propio campo”. Y añade: “La forma actual de toda la materia quedó determinada, de alguna manera, por esos momentos iniciales. En otras palabras, fue el vacío electrodébil el que nos brindó este maravilloso regalo que llamamos universo material, al que debemos, entre otras cosas, nuestra propia existencia”.

Todo esto, que a primera vista parece incomprensible, adquiere en manos de este físico un carácter maravilloso, porque cada pregunta, cada misterio que aborda, se vincula con realidades cercanas y perceptibles por todos, desde el sonido o la composición de una canción hasta un paisaje. Ciencia y arte aparecen así unidos, porque lo creado por el ser humano forma parte de ese origen y continúa en su metamorfosis perpetua. A lo largo de la historia, la ciencia y la filosofía imaginaron el vacío del universo como una nada absoluta, pero hoy sabemos que no es así.

Los siguientes son algunos pasajes de La elegancia del vacío, una obra que dialoga con el lector en cada línea y despierta preguntas tan fascinantes como esenciales:

La elegancia del vacío. De qué está hecho el universo

Por Guido Tonelli

“Desde tiempos inmemoriales, la humanidad ha buscado los instrumentos más adecuados para penetrar en el abismo sin riesgo. Porque enfrentarse a un pozo sin fondo es extremadamente peligroso. La quintaesencia del no ser es la sustancia más temible de todas, dotada del poder de aniquilar, al tragarla, toda forma de existencia.

Faltan palabras, no hay imágenes ni sonidos adecuados para describir lo que Occidente siempre ha asociado con la nada. Incluso hoy, es difícil hablar del vacío sin despertar miedos ancestrales y terribles malentendidos. Incluso a nosotros, hombres y mujeres del siglo XXI, el vacío abierto de par en par nos ahoga las palabras en la garganta, nos quita el aliento y nos inquieta. El concepto mismo de vacío provoca una consternación indescriptible. Incluso en el lenguaje moderno, el término sigue resonando con connotaciones negativas: ‘un discurso vacío’, ‘caer en el vacío’, ‘palabras vacías’. Por no hablar del malestar físico de quienes tienen el ‘estómago vacío’ o el malestar mental de quienes sienten «un vacío interior» capaz de devorar su existencia. Este libro puede ayudarnos a vencer estos prejuicios y a hacernos descubrir la increíble belleza del vacío, su insuperable maravilla. La ciencia contemporánea nos ha permitido ir más allá de la pesadumbre que ha paralizado a la humanidad durante milenios. Cuando los científicos investigaron el vacío, descubrieron que, en realidad, se trata de un estado de la materia, dotado de propiedades de lo más singulares. Pero para comprender mejor el contexto en el que tuvo que operar la ciencia moderna, debemos dar un salto hacia atrás de muchos siglos. Es necesario que nos remontemos a ese período lejano en el que los mayores sabios de Occidente produjeron esa identificación entre el vacío y la nada que, aún hoy, persiste en el imaginario colectivo y lo condiciona gravemente”.

De la mano de la Historia

“Durante milenios, la humanidad ha debatido sobre el ser y el no ser, el vacío y el mundo real, el todo y la nada. Hoy, la ciencia contemporánea corta con un golpe de espada el nudo que ha provocado polémicas entre los filósofos a lo largo de los siglos. El corte es limpio, la conclusión es a la vez inequívoca y asombrosa: el todo y la nada coinciden; son dos aspectos complementarios de la misma sustancia material”.

“Por una extraña forma de simetría invertida, mientras que en Occidente el concepto de vacío iba imbuyéndose cada vez más de connotaciones negativas, en Oriente ocurría exactamente lo contrario. Y todo esto ocurrió aproximadamente en el mismo período, alrededor de los siglos VI-V a. C». «Esta nueva historia comienza hace cuatro siglos, cuando Galileo funda la ciencia moderna e inmediatamente, gracias al nuevo método experimental, los sabios de toda Europa se percatan de que el vacío existe de verdad. Galileo introduce el vacío como un estado físico concreto, un espacio desprovisto de materia, en el que imagina la realización de sus experimentos”.

Cuestionando certezas

“Con el descubrimiento [de los rayos X] de Röntgen, fue posible ver, con nuestros propios ojos, que todo lo que parecía sólido y compacto era en realidad transparente […]. Casi al mismo tiempo, un médico vienés, Sigmund Freud, empezaba a ahondar en los meandros más recónditos del alma humana. Todos empezaban a cobrar conciencia de que la realidad, a diferencia de cómo se nos había aparecido hasta hacía poco, se presentaba bajo formas absolutamente sorprendentes. Como si la investigación del vacío hubiera abierto un abismo debajo y dentro de nosotros”.

El despiadado asesino del éter

“En 1905, cuando sienta las bases de la relatividad restringida, Albert Einstein tenía veintiséis años. El artículo que publica, aunque sin mencionar explícitamente el experimento de Michelson-Morley, proporciona la explicación más simple y convincente de su sorprendente observación. La velocidad de la luz en el vacío es una invariante, es decir, una constante universal; la luz siempre viaja a la misma velocidad, en todos los sistemas de referencia. En definitiva, el éter no existe. No es necesario que el éter vibre para transmitir la luz. Como el niño del cuento, Einstein no teme pronunciar la escandalosa verdad: ‘¡El emperador está desnudo!’. Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío y siempre se mueven a la misma velocidad, independientemente de la velocidad de la fuente que las emite o del sistema de referencia desde el que se observan. No sorprende, pues, que Michelson y Morley no detectaran rastros de franjas de interferencia» Para matar de forma definitiva el éter, Einstein no duda en abolir los conceptos tradicionales de espacio y tiempo. El asesino no tiene piedad. El usurpador que, durante siglos, había despojado al vacío de su legítimo lugar en el universo, ha quedado derrotado para siempre. Pero en el preciso momento en que Einstein devuelve las llaves del reino al vacío, deposita en él algo perturbador e insidioso a la vez. ¿Qué relación tiene este espacio-tiempo plástico y deformable con el vacío? Es una pregunta que atormentará a docenas de científicos a lo largo del siglo siguiente”.

Los misteriosos reinos de la nada

“El universo visible, aquel que puede explorarse con los telescopios más potentes, es un espacio enorme. Tiene un diámetro de unos noventa mil millones de años luz y se estima que contiene entre cien y doscientos mil millones de galaxias. Cada galaxia, a su vez, alberga decenas de miles de millones de estrellas, vastas cantidades de polvo y gas, y una cantidad exorbitante de planetas y cuerpos celestes de pequeño tamaño”.

“En el universo, todo ocurre en tres dimensiones, por lo que la estructura termina asemejándose a una enorme telaraña. Las galaxias se organizan en grupos, que se engrosan formando estructuras filiformes para formar cúmulos y supercúmulos conectados entre sí. Los filamentos galácticos terminan pareciéndose a la red de autopistas que envuelve las megalópolis. Los supercúmulos más impresionantes pueden contener más de mil millones de galaxias”.

Energía oscura

“El debate sobre los vacíos cósmicos en las últimas décadas del siglo pasado se vio entrelazado con el inquietante descubrimiento de que el universo posee un lado oscuro; es más, la mayor parte de la masa y la energía del universo se manifiesta en formas muy extravagantes […]. La extraña materia hipotetizada por Zwicky y Rubin resultó ser un componente esencial de nuestro universo. Su densidad global media era cinco veces mayor que la de la materia ordinaria”.

“En la segunda mitad de los años noventa, se constató que la expansión del espacio-tiempo se estaba acelerando. Fue el astrónomo estadounidense Saul Perlmutter el primero en dar al mundo el anuncio, que trece años después, en 2011, lo llevaría a Estocolmo para recibir el Premio Nobel de Física. La velocidad a la que las galaxias se alejan entre sí está aumentando, por lo que la expansión del universo no solo no se está ralentizando, como muchos habían imaginado a causa de la gravedad, sino que, por el contrario, se está acelerando”.

“El nombre ‘energía oscura’ plasma acertadamente el abismo de ignorancia en el que hemos caído los científicos modernos. De repente, descubrimos que somos incapaces de dar explicación alguna a una misteriosa forma de energía que impregna todo el universo y que contribuye con casi dos tercios, a su masa total. Añadiendo la contribución de la materia oscura, debemos concluir que el 95 por ciento del universo está formado por componentes materiales completamente desconocidos para nosotros”.

El origen de todo

“El gran acontecimiento ocurrió hace 13.800 millones de años y comenzó en sordina, con una de las diminutas fluctuaciones que caracterizan el estado de vacío. Una de las innumerables e insignificantes burbujas que componen la espuma cuántica extrae accidentalmente un tipo muy particular de partícula del vacío, que la infla y la hace crecer frenéticamente. Es el campo de la inflación, un campo que guarda cierta similitud con el que posteriormente se asoció con el bosón de Higgs. Lo transportan partículas neutras muy simples llamadas inflatones. Poseen pocas propiedades, excepto la crucial: el campo que transportan produce una enorme presión negativa. Se trata de una especie de antigravedad monstruosa que, en lugar de provocar contracción y colapso, lo empuja todo de manera furibunda hacia el exterior». «Lo único indudable es que, si el vacío electrodébil se desvaneciera, también el universo material, tal como lo conocemos, desaparecería de inmediato”.

“La estabilidad del potencial de Higgs no es absoluta. Existe un riesgo, mínimo, pero no despreciable, de que pueda llegar a romperse, y lo preocupante es que nadie puede predecir si este destino arrollará nuestro universo dentro de una semana o de 40.000 millones de años”.

“El principio de incertidumbre, que rige las fluctuaciones en torno a la energía del punto cero, permite que nazcan partículas extraídas del vacío. Cuanto mayor sea la energía que se toma en préstamo, más rápido debe saldarse la deuda. Es decir, cuanto más masivas sean las partículas que emergen del vacío, más rápido deben reabsorberse y reincorporarse a filas. Pero si la energía es prácticamente nula, la deuda se vuelve insignificante y puede durar indefinidamente. Si surge del vacío un estado material aún vacío, la fluctuación puede durar miles de millones de años, dándole tiempo para adoptar la apariencia de un maravilloso universo material. En eso radica todo el secreto”.

•  La elegancia del vacío. De qué está hecho el universo. Guido Tonelli. Traducción: Carlos Gumpert Melgosa (editorial Ariel).

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