Enrique Fernández Borja : “El vacío y la nada. ¿Qué había antes del Big Bang?”

         Puede parecer una temeridad o, incluso, una insensatez, tratar de comentar un libro cuyo contenido apenas se entiende por lo complejo y difuso que le resulta a uno. Y realmente lo es: temeridad y insensatez. Pero, a pesar de no dar la talla para entender su contenido ni su totalidad, ni en muchos de sus recovecos y capítulos es posible referirse a aquellos aspectos sorprendentes que pone ante la mirada realmente atónita del lector. Y uno siente esa curiosidad como fundamental para combatir la vejez.

Enrique Fernández Borja, doctor en Física Teórica por la Universidad de Valencia, nació en Madrid en 1978 aunque creció en Córdoba. Tiene las características clásicas del investigador y divulgador y se ha dedicado en especial al estudio de los agujeros negros y la física cuántica. De física cuántica va sobre todo este libro. Es de destacar que tiene un blog titulado “Cuentos Cuánticos” que refleja básicamente sus intereses

Hay algo que pude criticarse: El título del libro: “El vacío y la nada” resulta terriblemente atractivo. ¿Si el vacío no es la nada qué es? Si es no es nada, es algo, pero entonces ¿qué sigue siendo la nada?

El libro se abre con una definición aparentemente vulgar: “se define el vacío como ausencia total de materia y de energía en una región del espacio”. Una persona normal hablaría de simple de ausencia de aire. Aristóteles negó su posible existencia aduciendo que la naturaleza busca siempre la forma de evitarlo, pero Torricelli demostró su posibilidad. El siglo XIX se agarró a la noción del éter, ya que se precisaba algo que, en el vacío, permitiera la transmisión de las ondas. La doctrina de la relatividad y la teoría cuántica acabaron con la idea del éter, pero al mismo tiempo negaron que el vacío equivaliera a la nada. “La física moderna define el vacío como el estado de mínima energía de los sistemas cuánticos”

Pero la característica fundamental de este nuevo vacío es que “no es inerte, está en permanente cambio con continuas fluctuaciones que varían su energía arriba y debajo de forma que su promedio siempre será el valor que esperamos para un estado de mínima energía”. En qué consisten estas fluctuaciones se nos dice a continuación: “aparición de partículas desde el vacío y su posterior reabsorción en el mismo”. Y ojo: como esas partículas tiene fluctuaciones de mínima duración no son observables. Los físicos de esa manera se ven obligados a explicar fenómenos que, sin la existencia de ese vacío, no podrían existir. En cualquier caso “el vacío cuántico no coincide con la nada filosófica”. El vacío, coincide con el mínimo posible de energía, pero siempre existe ese mínimo, no una total ausencia.

El autor indica que “hemos recorrido un largo camino desde el ‘horror vacui’ aristotélico hasta nuestros días… Mucho queda por hacer, mucho queda por estudiar y por investigar en este terreno”. El lector, a su vez, teme que estemos en una etapa más de la búsqueda de la realidad, lo que podíamos llamar una verdad histórica. Y parece que lo confirma esta frase: “La mecánica cuántica es una teoría física tan difícil de entender como de explicar. Se afirma incluso que no hay nadie capaz de comprenderla y que permite fenómenos que escapan a toda experiencia.” Pero el lector no puede evitar el pensar que al igual que el dicho ’lo poco que se sabe de medicina lo saben los médicos’, se puede afirmar que lo poco que se sabe de física lo saben los físicos. Y hay que agradecerles que muestren una actitud humilde y concienciada como la indicada.

Algo que llama la atención es que el libro parece tener dos vertientes. En la primera se adentra en el mundo atómico, minúsculo y recientemente descubierto. En la segunda, se lanza a la contemplación del universo en su totalidad e inmensidad. Pronto uno tiene conciencia de que esa mirada al cosmos sólo adquiere sentido desde la percepción del mundo atómico. No mires ahora tu mano, ni el paisaje que te rodea, ni esas nubes que pasan. No podrás nunca ver en ello la esencia de la materia y de la energía; sólo lo conseguirá quien se adentre en ese minúsculo mundo de las partículas.

Con Borja debemos tener en cuenta que se ha producido una importante separación entre la ciencia física clásica o newtoniana y la física cuántica. La primera tiene valores definidos, mientras que en la segunda hay que distinguir ‘estados’ y ‘observables’. Heisenberg, con su famoso principio de indeterminación, remató la faena. Hay pares de magnitudes que no están definidos en un sistema: los “observables conjugados”, como el famoso de posición y momento. Todo conduce a la noción de ‘campo’ en el que lector indocto naufraga. Y naufrago seguirá a lo largo de la mayor parte del libro restante. Antes se nos ha avisado: “Decimos no entender la teoría cuando lo que queremos decir es que no sabemos imaginarla”.

Cuando Heisenberg nos ha dejado en la estacada se recurre a la apreciación de fenómenos que serían imposibles de explicar si no existiera ese vacío cuántico. Y el libro repasa tres de esos fenómenos que han dado lugar a la aparición de tres efectos: el efecto Lamb, el efecto Casimir y el efecto Schwinger. Aunque bien explicados, el lector se los salta, dejándolos para mejor ocasión. Y pasa al capítulo dedicado a la masa. Y la masa nos llevará a la materia. Ha sido la tecnología la que nos llevó de la molécula al átomo (discutida su existencia hasta en 1905); del átomo a los electrones y el núcleo: de éste a los protones y neutrones; y de éstos a los quarks y los gluones. ¿Hay algo más allá? No lo sabemos, pero mientras tanto el llamado modelo standard nos indica que las partículas tienen masa, carga y espín. Y este espín abre una nueva frontera, además de ser la que indica como gira la partícula aunque no tiene estructura, abre la puerta a los fermiones (con espín semi entero) y los bosones (con espín entero). Mezclemos estas categorías con las cuatro fuerzas clásicas: las interacciones fuerte y débil, con el electromagnetismo y la gravedad (todavía sin encuadrar) y con los colores que pueden tener los quarks (verde, rojo y azul). Todo es complicado para el profano. Adicionalmente, el modelo matemático se defiende y funciona si las partículas no tienen masa. Sin embargo, la tesis contraria se mostró triunfadora al descubrirse el bosón de Higgs.

De pronto se da el salto. Pasamos de las partículas al universo: ¿fue creado por el vacío cuántico? ¿proviene de él? Borja nos dice: “podemos afirmar sin temor a equivocarnos que la cosmología está aún en su infancia”, Pero los avances logrados en las últimas décadas le hacen sentirse optimista. La materia oscura y la energía oscura están ahí como primeras preguntas a la que dar respuesta. Hubble fue quien en 1929 descubrió que el universo se estaba expandiendo. Utilizó para ello al llamado desplazamiento al rojo, partiendo de la existencia del espectro electromagnético, que va desde las ondas largas a los temibles rayos cósmicos, pasando por la luz, del infrarrojo al ultravioleta, y, ya visible, del rojo al violeta

Pero es una expansión peculiar. No es que todo se expanda, aumentado de tamaño. Solo aumenta el espacio. Esto quiere decir que las distintas entre dos estrellas, por ejemplo, vaya aumentando, pero las dimensiones de esas estrellas permanecerán inmutables. Y la cosa da que pensar. Si ahora el universo está creciendo, lo hizo desde el pasado, por lo que en ese pasado fue más pequeño y por mismo no había astros creados. “Invirtiendo la expansión, debería llegarse a la certeza de que el universo tuvo que tener un origen”. Esto es cierto, pero no lo es que toda la energía estuviera concentrada en un punto como predica el Big Bang. Se niega su veracidad porque “nos dice cómo evoluciono el universo desde justo después de que comenzó, hasta el presente, pero no como se originó”.

Al final llegan los que se llaman “horizontes”, más allá de los cuales no podemos explorar ni ver. Uno no duda de que existan, pero representan nuestra incapacidad para estudiar lo que nos rodea. Nos limitamos a nuestra visión del universo visible y que pueda ser distinta para unos observadores y otros. Lo que es el tiempo es algo que no se nos revela, aunque sea una base fundamental de nuestras ideas. El descubrimiento del ruido cósmico añade eso: ruido

Al final parece que la tesis del campo cuántico con sus hipótesis acompañantes no deja de ser una excusa para encubrir la discordancia vigente en la física actual. Son demasiadas las contradicciones que parecen insalvables y muchos los puntos en donde los físicos mantienen ideas diversas. Pero, al mismo tiempo, hay que admitir que esa contraposición de posiciones teóricas es el germen del avance científico. Apoyado siempre por el increíble desarrollo tecnológico que se inició en años aun recientes.

Como se indicaba inicialmente, el libro es una muestra de divulgación de lo que actualmente es la posición de la física en ese campo hibrido de lo atómico y lo cosmológico. Ni estamos ante un libro triunfalista ni ante una declaración pesimista de las limitaciones de la ciencia. Es un libro, por otra parte, más asequible para el enterado que para el profano. Su lectura nunca será inútil; amplía, aunque de forma limitada, el conocimiento del mundo científico que nos rodea (quizá más que el de la realidad). Sobre todo, asoma a uno a un mirador en el que se siente vértigo sobre todo y desde el que se divisa un panorama extraño e inalcanzable con la vista.

El gran problema es que la esperanza surgida con la palabra “nada” se defrauda. El campo cuántico existió antes del Big Bang. ¿Cómo se originó ese campo? Si este campo implica la mínima energía, ¿no existe la energía nula? Cosa distinta es que la percibamos o no. Pero tiene que existir ese campo donde se producen las fluctuaciones. ¿Cómo se crea? No hemos avanzado nada y nuestra confusión crece.

“El vacío y la nada. ¿Qué había antes del Big Bang?” (156 págs.) es un libro del que es autor Enrique Fernández Borja en 2015 siendo publicado por RBA el mismo año dentro de la colección  “Un paseo por el Cosmos”, reeditada en 2019 (la fotografía del libro recoge la primera edición; el comentario se hace sobre la segunda)