La teoría del todo - reseña crítica

¿De dónde venimos? ¿Cómo empezó todo? ¿Hacia dónde vamos? A través de una serie de conferencias, Stephen W. Hawking cuenta la historia del universo —al menos de lo que pensamos que es— para entenderlo. Esta mente brillante pasa por Aristóteles, Newton y Einstein, entre otros, mientras explica lo que sucedió de manera práctica. ¡A leer!

Ideas sobre el universo

¿Quiénes fueron los primeros en tener un modelo concreto acerca de cómo era el universo? Muchos intentaron descifrarlo, sostiene Hawking. Los griegos, con Aristóteles y Ptolomeo como guías, desarrollaron varias teorías en su época. Sin embargo, fue el sacerdote polaco Nicolás Copérnico quien dio en el clavo.

Copérnico creía que el Sol reposaba en el centro del universo. Así, todos los planetas, incluido la Tierra, se movían en órbita en torno a él. Aunque no pudo dar a conocer públicamente su teoría por temor a ser acusado de herejía.

Un siglo más tarde, Johannes Kepler y Galileo Galilei, cada uno por su lado, avalaron el modelo copernicano.

Tal como cuenta el autor, en 1687 Isaac Newton propuso una teoría superadora. Básicamente desarrolló un modelo matemático que explicaba lo que los demás habían estudiado. Así, desarrolló la ley de gravitación universal.

Hawking aclara que “en un universo infinito, cada punto puede considerarse el centro, porque cada punto tiene un número infinito de estrellas a cada lado”.

También resultan interesantes sus ideas sobre cómo surgió el universo. El físico recopiló la idea de la creación de San Agustín, marcando el año 5.000 a.C. como punto de partida. No muy lejos del 10.000 a.C., época final de la última glaciación.

En 1929, Edwin Hubble descubrió que el universo está continuamente en expansión. Así lo explica Hawking: “hubo un momento llamado el big bang en el que el universo era infinitamente pequeño y, por consiguiente, infinitamente denso”. Entonces, lo que sucedió antes de esto no afecta al presente.

Por lo tanto, si el universo se expande de manera permanente, “puede haber razones físicas para afirmar que hubo un comienzo”.

El universo en expansión

Vuelve a aparecer Hubble. Hawking destaca su valor por descubrir que la Vía Láctea no era el universo. El pensador estadounidense afirmó que existían muchas más galaxias y el conjunto de estas formaba al cosmos. Fue una completa revolución intelectual.

Las estrellas juegan un papel fundamental en esto. El brillo que notamos en cada una de ellas depende de dos factores, la luminosidad y su distancia en relación a nosotros.

Para contextualizar y aclarar parámetros, el escritor ofrece cifras esclarecedoras. Nuestra galaxia es una entre las 100.000 millones que pueden apreciarse con los aparatos apropiados, como los telescopios. Cada una de ellas tiene más o menos 100.000 millones de estrellas.

Siguiendo con estas cifras, la Vía Láctea tiene un diámetro de unos 100.000 años luz y rota lentamente. Mientras que las estrellas giran alrededor de su centro aproximadamente una vez cada 100 millones de años.

Más allá de Newton y Albert Einstein, el que intentó explicar la relatividad fue Alexander Friedmann. Hawking cuenta que el ruso propuso dos hipótesis. La primera, que el universo es igual en cualquier dirección que miremos. La segunda deriva de la primera y consiste en la idea de que la primera se cumple desde cualquier lugar del universo.

Si bien no se da por hecho —sostiene el autor— los estudios señalan que el universo probablemente se expandirá para siempre. Hasta puede llegar a haber un nuevo colapso. Pero no te preocupes, eso no sucederá al menos hasta los próximos 10.000 años.

Junto al británico Roger Penrose, Hawking demostró a través de un teorema matemático que el big bang tenía una singularidad: “con tal de que la relatividad fuera correcta y que el universo contenga materia como la que observamos”. Fueron criticados, pero finalmente su teoría desarrollada en 1970 fue aceptada por todo el mundo.

Agujeros negros

A diferencia de lo que hemos analizado hasta ahora, el autor del libro explica que el término agujero negro fue acuñado hace poco. Lo hizo John Wheeler en 1969. En resumen, los agujeros negros son vacíos en el espacio.

Ahora, ¿cómo se forman estos vacíos? La explicación se relaciona con el ciclo vital de una estrella. Estas se forman cuando una gran cantidad de hidrógeno —según Hawking— empieza a colapsar sobre sí misma por su atracción gravitatoria. Entonces el gas se calienta tanto que cuando los átomos de hidrógeno colisionan forman helio.

Cuando la luz no puede escapar, todo queda retenido por un campo gravitatorio. Se forma “un conjunto de sucesos, una región de espacio-tiempo, de la que no es posible escapar”. Así explica el autor lo que en estos tiempos conocemos como agujeros negros.

Según la teoría del autor, dos agujeros negros podrían colisionar y fusionarse en un único agujero negro. Entonces, afirma, el área del horizonte de sucesos del agujero negro final sería mayor que la suma de las áreas horizontales de sucesos de los agujeros negros originales.

Esto termina marcando una notable restricción sobre el comportamiento de los agujeros negros.

La ley de la termodinámica apoya la teoría de Hawking. En el momento que dos sistemas se juntan, la entropía del sistema combinado es mayor que la suma de los sistemas individuales.

Por otro lado, el escritor de este título defiende su área de estudio: “Las leyes de la física no tienen que dejar de ser válidas en el origen del universo”, declara. Todo, tanto el origen del universo como sus componentes e incluso nosotros mismos, está determinado por estas leyes.

El origen y el destino del universo

Hawking retomó sus estudios sobre el origen del universo en 1981, tras una conferencia realizada en el Vaticano.

La teoría aceptada hoy en día es la del “modelo del big bang caliente”. Consiste en la idea de que el universo tenía tamaño cero y por consiguiente, debía ser extremadamente caliente. A medida que se fue expandiendo, la temperatura fue bajando.

En relación a esto, el autor realiza algunas preguntas abiertas que llaman a la reflexión. ¿Por qué estaba tan caliente el universo primitivo? ¿Por qué es el universo tan uniforme a gran escala? 

¿Por qué parece igual en todos los puntos del espacio y en todas las direcciones? ¿Por qué el universo empezó tan cerca de la velocidad de expansión crítica para no volver a colapsar? Estas preguntas son la base del pensamiento crítico, que es el camino hacia el conocimiento.

Si bien intenta descifrar estas cuestiones, reconoce que “sería muy difícil explicar por qué el universo debió empezar de esta manera”.

Alan Guth propuso otro modelo, el inflacionario. Para él, el universo primitivo tuvo una etapa de expansión muy rápida o exponencial. Así, utiliza la analogía de la inflación de los precios para afirmar que la expansión del universo es inflacionaria. Esto permitiría explicar, además, por qué hay tanta materia en el universo.

Aunque hoy en día el universo no se expande de manera inflacionaria. No se da el caso de que cualquier configuración inicial tenga que llevar obligatoriamente a un universo como el que conocemos en la actualidad.

Asimismo, Hawking cuestiona la aparición de un Creador. “Si el universo tuviera un principio que fuera una singularidad, se podría suponer que fue creado por un agente exterior. Pero si el universo es en realidad completamente autocontenido, si no tiene frontera o borde, no sería creado ni destruido. Simplemente sería”.

La dirección del tiempo

Aquí el autor se pregunta por el tiempo, por qué va hacia adelante. ¿Es posible que esté relacionado con el hecho de que el universo se está expandiendo?

Las leyes de la física no distinguen entre el pasado y el futuro, sin embargo en la vida ordinaria esto sí es importante. Hay una gran diferencia entre las direcciones hacia delante y hacia atrás en el tiempo.

Según la segunda ley de la termodinámica, el desorden o la entropía aumenta siempre con el tiempo. Es decir, las cosas van a peor. Esto se denomina una “flecha del tiempo”, da dirección al tiempo y ayuda a distinguir el pasado del futuro.

Tal como menciona Hawking, hay tres tipos de flechas del tiempo: la termodinámica, la psicológica y la cosmológica. La primera aumenta el desorden, la segunda es la que nos hace recordar el pasado pero no el futuro, y la tercera muestra que el universo se está expandiendo y no contrayendo.

Tanto la flecha termodinámica como la psicológica apuntan siempre hacia la misma dirección. Al mismo tiempo que la segunda está determinada por la primera. Pueden o no coincidir, pero están relacionadas entre sí de alguna manera.

La teoría del todo

Hawking es consciente de la dificultad y la complejidad que resulta generar una teoría del todo. Ya lo intentaron sin éxito otros pensadores, como Einstein. En su lugar propone avanzar con algunas teorías parciales.

Por ejemplo, una teoría unificada de la física no debe obviar la incertidumbre, una característica fundamental de nuestro universo.

También menciona otras teorías parciales importantes como la relatividad general, la teoría parcial de la gravedad y las teorías parciales que gobiernan fuerzas débiles, fuertes y electromagnéticas. El primer paso consiste en fusionar la relatividad general con el principio de incertidumbre.

De todos modos es cierto que con los avances de hoy en día se está mucho más cerca que antes de obtener la unificación. Aunque no hay que confiarse, comenta el autor.

Para el físico, hay tres escenarios posibles:

1. La teoría unificada existe pero solo la descubriremos el día que seamos lo suficientemente inteligentes.
2. No existe una teoría total y solo hay un conjunto de teorías que se van perfeccionando para explicar y entender el universo.
3. No hay ninguna teoría del universo porque los sucesos ocurren de una manera aleatoria y arbitraria.

El divulgador inglés explica: “Nuestro objetivo es formular un conjunto de leyes que nos permitan predecir sucesos hasta el límite impuesto por el principio de certidumbre”.

La mente de Dios

En el desenlace del texto, Hawking reflexiona sobre lo que ha sucedido hasta nuestros días. Piensa que muchos científicos ocuparon su tiempo estudiando nuevas teorías acerca de qué es el universo pero no del por qué.

Paralelamente, los que se preguntaron por el por qué no fueron capaces de estar a la altura de los nuevos modelos. Aquí apunta específicamente a los filósofos, que fueron superados por las técnicas y las matemáticas de los científicos.

Si se descubre alguna teoría completa debería ser entendible para todos. No solo para los científicos o los filósofos.

Encontrar una teoría unificada supondría un punto final en la historia de la lucha del ser humano por entender al universo. No solo afectaría a los científicos, sino que aportaría comprensión a la gente sobre temas existenciales. Sería un salto intelectual para todos.

Notas finales

En “La teoría del todo” Stephen Hawking intenta responder a las preguntas que todo ser humano se ha hecho alguna vez. ¿De dónde venimos? ¿Cómo empezó todo? ¿Hacia dónde vamos?

A lo largo de sus páginas desarrolla sus teorías parciales sobre la expansión del universo, la dirección del tiempo, etc. Al final, afirma que algún día conseguiremos desarrollar una teoría del todo y que esto significará el triunfo de la razón humana.

Consejo de 12min

Si te interesó este microlibro probablemente también lo hará “Astrofísica para gente con prisa”, de Neil deGrasse Tyson. Se trata de una guía para aprender rápidamente nociones básicas del universo. Un complemento ideal para lo que acabas de leer.