Dios y la nueva física (I)

Hace unos cien años algo extraño ocurrió en el campo de la física. Nuevas ideas, extrañas y asombrosas, sobre el espacio y el tiempo, la mente y la materia, irrumpieron en la comunidad científica. En el primer cuarto del siglo XX se propusieron dos trascendentales teorías: la teoría de la relatividad y la teoría cuántica. De ellas arrancó la mayor parte de la física que rige nuestras vidas en la actualidad.

fisica01La nueva física pronto reveló un modelo mejor del mundo físico. Los físicos empezaron a darse cuenta de que sus descubrimientos exigirían una reformulación radical de la mayor parte de los aspectos fundamentales de la realidad. Aprendieron a enfocar sus temas de un modo totalmente nuevo e inesperado, que parecía alcanzar un elevado sentido común y acercarse más al misticismo que al materialismo.

Hay más en el mundo que lo que se muestra ante nuestros ojos.

En realidad, el desarrollo de la física moderna se ha visto acompañado por un tremendo aumento del interés por las profundas implicaciones filosóficas de la ciencia. Los recientes avances en las ciencias fundamentales tienen más posibilidades de revelar el significado profundo de la existencia que la religión tradicional.

fisica03Nada es más profundo o más desconcertante que el enigma de la existencia. Hace unos dieciocho mil millones de años, el Universo físico irrumpió con una impresionante explosión conocida popularmente como el Big Bang (“Gran Explosión”). El Universo, por tanto, no ha existido siempre.

El Universo en expansión concuerda muy bien con las ideas modernas acerca de la naturaleza del espacio, del tiempo y del movimiento. Albert Einstein, que goza entre la comunidad científica del mismo prestigio que San Pablo entre los cristianos, revolucionó nuestra concepción sobre estos temas con su genial teoría de la relatividad. Aunque durante más de sesenta años sus ideas han chocado con la imaginación popular, los físicos hace ya mucho tiempo que aceptan el concepto de espaciotiempo curvo como una explicación de la gravedad. Einstein argumentó convincentemente que la gravedad deforma o distorsiona el espacio y el tiempo.

fisica04Hace veinte mil millones de años todo el Universo observable estuvo comprimido en un punto indistinguible sin ningún objeto astronómico identificable. Sea lo que fuese lo que explotó, estaba comprimido porque el espacio mismo estaba comprimido. El primer instante del Big Bang, cuando el espacio estaba infinitamente comprimido, constituye una frontera temporal donde el espacio deja de existir. Los físicos llaman a tal frontera una singularidad. El espacio mismo fue creado en el Big Bang, y no únicamente la materia.

Más sorpresas nos aguardan. El espacio está inextricablemente vinculado al tiempo, y cuando el espacio se expande o se contrae también lo hace el tiempo. El Big Bang representa tanto la creación del espacio como la creación del tiempo. Ni el espacio ni el tiempo pueden ser llevados atrás hasta la singularidad inicial. El tiempo empezó a correr en el Big Bang.

Estas extrañas ideas sólo pueden ser plenamente asimiladas apelando a las matemáticas. La intuición humana es una guía inadecuada, lo cual constituye una de las principales razones que justifican el éxito del método científico. Empleando las matemáticas como lenguaje, la ciencia puede describir situaciones que están más allá de la capacidad de imaginación de los seres humanos.

El fracaso de la imaginación humana para asimilar ciertos aspectos cruciales de la realidad nos advierte que no podemos intentar explicar las grandes verdades religiosas (tales como la naturaleza de la creación) a partir de ideas elementales sobre el espacio, el tiempo y la materia recogidas de la experiencia cotidiana.

Las dificultades intelectuales acerca del origen del tiempo no son nuevas. Tanto Aristóteles fisica05como Santo Tomás de Aquino rechazaron la idea de que el tiempo hubiera sido creado, puesto que ello implicaría que hubo un primer suceso. ¿Qué causó el primer suceso? Nada, puesto que no hubo ningún suceso anterior.

Sin embargo, el carácter finito del tiempo no implica necesariamente la existencia de un primer suceso. Imaginemos sucesos numerados, con el cero correspondiendo a la singularidad. La singularidad no es un suceso, es un estado de densidad infinita o donde el espaciotiempo ha cesado. Preguntarse cuál fue el primer suceso después de la singularidad, equivale a preguntarse cuál es el primer número mayor que cero. No existe tal número puesto que cualquier fracción, por muy pequeña que sea, siempre se puede subdividir indefinidamente. Del mismo modo, no existe un primer acontecimiento.

Aun admitiendo que la existencia del Universo tenga una causa, existe una dificultad lógica en atribuir esta causa a Dios, porque entonces cabría preguntarse qué causó a Dios. Quizá la objeción más seria, sin embargo, a la versión causal del argumento cosmológico esté en el hecho de que causa y efecto son conceptos que están profundamente vinculados a la noción de tiempo. Sin embargo, tal como hemos visto, la cosmología moderna nos dice que la aparición del Universo supuso la aparición misma del tiempo. Se acepta generalmente que la causa siempre precede al efecto en el tiempo. Por tanto, no tiene ningún sentido hablar de un Dios creador del Universo en el sentido causal habitual, puesto que la Creación lleva consigo la creación del tiempo mismo. Si no había “antes” no puede haber una causa (en el sentido habitual del término) del Big Bang, ni natural ni sobrenatural.

fisica06Unos cuantos físicos, de entre los que destaca de un modo particular Stephen Hawking, afirman que era de esperar que el estado primitivo del Universo fuera bastante simple. La característica esencial de una singularidad es que es un borde o una frontera del espaciotiempo y, como se puede suponer, del Universo entero. Dado que todas nuestras teorías físicas están formuladas en el contexto del espacio y el tiempo, la existencia de una frontera con el espaciotiempo sugiere que los procesos naturales físicos no pueden continuar más allá de la misma. En un sentido fundamental, una singularidad representa, de acuerdo con este punto de vista, el límite exterior del Universo natural. En una singularidad, la materia puede entrar o salir del mundo físico y de ella pueden emanar influencias que están absolutamente fuera de la capacidad de predicción de la física, incluso en principio. Una singularidad es lo más próximo a un agente sobrenatural que la ciencia haya encontrado.

¿Por qué hay algo en lugar de no haber nada?
¿Por qué este conjunto particular de leyes y no otro?
¿Por qué existimos?
¿Qué es la vida?

Para el físico, las dos características distintivas de la vida son complejidad y organización. Es importante darse cuenta de que un organismo biológico está compuesto de átomos perfectamente ordinarios. Parte de su función metabólica consiste en adquirir nuevas sustancias de su entorno y expulsar las sustancias degeneradas o no deseadas. Un átomo de carbono, de hidrógeno, de oxígeno o de fósforo en una célula viva no es diferente de un átomo similar fuera de la misma, y hay una corriente ininterrumpida de átomos entrando y saliendo de cada organismo vivo. Claramente, pues, la vida no se puede reducir a una propiedad de las partes constituyentes de un organismo. La vida no es un fenómeno acumulativo.

No hay que buscar el secreto de la vida en los átomos individuales, sino en la forma en que éstos se agrupan. Los átomos no necesitan ser “animados” para producir vida, basta con que se combinen y estructuren de una manera apropiada (el todo es mayor que la suma de las partes).

La termodinámica juega un papel de importancia capital en los procesos vitales y su aplicación a la biología da un tinte paradójico a los procesos biológicos.

He aquí la paradoja: El orden es la esencia misma de los seres vivos. Como hemos visto, según la segunda ley de la termodinámica el desorden debe siempre aumentar. Pero la evolución de la vida es un ejemplo clásico de incremento del orden. A lo largo de la historia de la Tierra los seres vivos han ido adquiriendo formas más elaboradas y complejas, incrementando así la cantidad de orden.

Es posible acumular orden en un lugar al precio de introducir desorden (aumentar la entropía) en otro lugar. Una característica esencial de los seres vivos es que están “abiertos” a su entorno: no están encerrados ni son autosuficientes en modo alguno.

Solamente pueden sobrevivir intercambiando energía y materia con su entorno. Cuando se hace el balance de la entropía, se observa que el incremento de orden en un organismo se traduce en un incremento de la entropía del ambiente. En todos los casos existe un aumento neto de entropía. De hecho, también hay muchos ejemplos de acumulación de orden en objetos inanimados.

El origen de la vida sigue siendo uno de los grandes misterios para la ciencia. El enigma principal es decidir a partir de qué umbral de complejidad estructural se puede hablar de vida.

La Tierra tiene una edad aproximada de cuatro mil quinientos millones de años. Se han encontrado trazas de vida evolucionada en fósiles datados en más de tres mil quinientos millones de años y, presumiblemente, existió alguna forma de vida primitiva antes de esta época. Por tanto, a escala geológica, la vida se estableció en nuestro recién enfriado planeta con bastante rapidez. Esto sugiere que, sean cuales sean los mecanismos responsables de la generación de vida, fueron realmente eficientes. Esta observación ha llevado a algunos científicos a la conclusión de que la vida es un resultado casi inevitable una vez se dan las condiciones físicas y químicas adecuadas.

El escenario ideal para el origen de la vida es la “sopa primigenia”. La tierra primitiva, con su abundante provisión de agua enriquecida con compuestos orgánicos formados en las reacciones químicas atmosféricas, debía poseer innumerables lagunas, estanques y lagos donde tuvo lugar una amplia gama de procesos químicos.

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La sopa primitiva fue encaminada a producir una sucesión de complejas reacciones autoorganizadas gracias a alguna influencia externa que trastornó el equilibrio termodinámico. Esta influencia pudo haber sido el Sol, cuyo poderoso flujo de radiación produce el desequilibrio (entropía negativa) que rige los procesos en la biosfera de la Tierra. El producto final de esta sucesión pudo haber sido el ADN. No existe ningún indicio de que los sistemas vivos contradigan las leyes físicas y químicas conocidas.

Parece como si la vida no fuera excepcionalmente distinta de otras estructuras organizadas complejas, excepto quizá en el grado de organización. Nuestro mundo está lleno de cosas que no tienen nada de misteriosas ni fantasmales y que, sin embargo, no están construidas de manera sencilla a partir de los bloques estructurales de la física.

Todo esto resultó ser una ilusión. En los años veinte se descubrió que el mundo atómico está lleno de oscuridad y caos. Si se observa en detalle la materia que encontramos en nuestra experiencia cotidiana, vemos que se diluye en un torbellino de imágenes fugaces y fantasmales. La incertidumbre es el principal ingrediente de la teoría cuántica y conduce directamente a la imprevisibilidad. ¿Tiene cada suceso una causa?

fisica08El factor cuántico parece romper la cadena causal permitiendo la ocurrencia de sucesos sin ninguna causa aparente. El borroso y nebuloso mundo del átomo sólo se proyecta en la realidad concreta cuando se hace una observación. En ausencia de toda observación, el átomo es un fantasma. Sólo se materializa cuando se le busca, y hay que decidir lo que se quiere buscar.

¿Cómo pueden combinarse multitudes de fantasmas para formar algo sólido real? Y, ¿qué se puede decir del propio observador? ¿Cuál es la característica tan especial del ser humano que le confiere el poder de concentrar unos átomos nebulosos en una nítida realidad? ¿Tiene que ser humano el observador, o puede ser también un gato o un computador?

Muchas de las desconcertantes características de la teoría cuántica se pueden entender en términos de una curiosa dualidad “ondapartícula”, que recuerda la dualidad mente-cuerpo.

¿Cómo puede ser la mente a la vez pensamientos e impulsos neuronales? ¿Cómo puede ser una novela a la vez una historia y una colección de palabras?

La parte ondulatoria no es una onda compuesta de ninguna sustancia o material físico, sino de una onda de conocimiento o información. Es una onda que nos dice lo que podemos saber acerca del átomo y no una onda del átomo mismo. No pretendo decir que un átomo se extienda como una ondulación, sino que lo que se extiende es lo que un observador puede saber acerca del átomo. La onda cuántica es también una onda de probabilidad. Nos dice dónde podemos esperar encontrar a una partícula y cuáles son las posibilidades de que la misma tenga una u otra propiedad, como rotación o energía. Esta onda, por tanto, es la expresión matemática de la inherente incertidumbre e imprevisibilidad del factor cuántico.

fisica09Según Wheeler, la naturaleza precisa de la realidad debe esperar a la participación de un observador consciente. De esta manera, se puede responsabilizar a la mente de la creación retroactiva de la realidad (incluso de una realidad previa a la existencia de personas). Es, pues, evidente que la teoría cuántica nos exige renunciar a conceptos muy arraigados sobre la naturaleza de la realidad. Enturbiando la distinción entre sujeto y objeto, entre causa y efecto, introduce un fuerte elemento holístico en nuestra concepción del mundo.

¿Cómo se puede solucionar la paradoja circular implícita en el hecho de que el macrocosmos (el mundo de la experiencia cotidiana) determine la realidad microscópica de la cual a su vez está compuesto?

Wigner sugiere que lo que hace concretar la onda cuántica y convierte abruptamente un estado fantasmal, esquizofrénico e híbrido en un nítido y definido estado de realidad concreta es la entrada de información sobre el sistema cuántico en la mente del observador. Por definición, no puede haber nada fuera del Universo (excepto Dios, quizá) capaz de reducir el panorama cósmico entero a la existencia concreta. En este nivel, el Universo parece estar atrapado en un estado de limbo o esquizofrenia cósmica. Sin una mente como la de Wigner que sea capaz de integrarlo, el Universo parece destinado a languidecer como una mera colección de fantasmas, una superposición de realidades solapadas, alternativas y multihíbridas sin que ninguna de ellas sea la verdadera realidad. ¿Por qué, entonces, percibimos una sola y concreta realidad?

fisica10He aquí una audaz idea para este tema desconcertante: la teoría de los universos paralelos.
Propuesta por el físico Hugh Everett en 1957 y desarrollada posteriormente por Bryce DeWitt de la Universidad de Texas en Austin, la teoría propone que todos los mundos cuánticos alternativos posibles son igualmente reales y que existen paralelamente a los demás. Cada transición cuántica que tiene lugar en cada una de las estrellas, en cada una de las galaxias, en cada remoto rincón del Universo está dividiendo nuestro mundo local en la Tierra en miríadas de copias de sí mismo. ¡Pura esquizofrenia!

Los mundos paralelos, una vez desconectados, se encuentran físicamente aislados para todo propósito práctico. Reunificarlos de nuevo exigiría deshacer una medición y, con ello, invertir el curso del tiempo.

Se dice a menudo que la teoría cuántica, al dar a la mente un papel tan fundamental, abre la puerta a la comprensión del libre albedrío. La vieja idea de un Universo determinista en el que cada cosa que hacemos está determinada mecánicamente por lo que ocurrió mucho antes de nuestro nacimiento parece estar superada por el factor cuántico.

Y Dios engendró el tiempo………..

Referencia: Dios y la nueva Física – Paul Davies.

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