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The End of Everything/ El fin de todo

The End of Everything/ El fin de todo

Katie Mack

El fin del universo, multiplicado por cinco.

Toda historia debe tener un final. Pero esta historia tiene cinco. Al menos cinco finales potenciales, dependiendo de la teoría astrofísica con la que te quedes. Estamos hablando nada menos que del fin del universo, también conocido como, literalmente, todo lo que ha existido, existe o existirá.

Bien, para ser sinceros, nadie sabe realmente cómo vamos a estirar la pata. Sin embargo, la ciencia tiene algunas conjeturas. El universo podría enfriarse lentamente, calentarse en una barbacoa cósmica, desgarrarse, ser atravesado por una burbuja cuántica de muerte o, por último, desencadenar un nuevo big bang. Para darte la nomenclatura cosmológica, estamos hablando de: el Big Crunch, la Muerte por Calor, el Big Rip, la Decaída del Vacío y el Gran Rebote.

Bienvenida al resumen de hacia el fin de todo (astrofísicamente hablando), del astrofísico Dr. Katie Mack. Nos gustaría dar un agradecimiento especial a la Dra. Mack, que muy amablemente ha editado estas ideas para nosotros.

Bien, vamos a repasar cada uno de los finales uno por uno. Todos estos escenarios tienen una cosa en común: habrá un final. Esta historia no continuará para siempre.

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De la religión a la ciencia

De acuerdo, pero antes de sumergirnos en nuestros finales científicamente viables, hablemos primero de los fines del mundo no astrofísicos. Porque, como atestigua la cultura humana, no han faltado las especulaciones a lo largo de los años.

Durante miles de años, fue la religión la que pintó el cuadro de nuestra eventual desaparición. Todas las principales religiones del mundo actual tienen algo que decir sobre el final de los tiempos que está por llegar. El cristianismo, el judaísmo y el islamismo enseñan una visión del fin que es decididamente definitiva. En estas religiones, el mundo sufrirá una especie de acto de reequilibrio de última hora en el que el bien vence al mal y los fieles son recompensados por sus problemas en la otra vida.

Pero, en cambio, si te fijas en las tradiciones maya e hindú, no encontrarás un acontecimiento final épico, sino una visión del cosmos que se rejuvenece sin cesar. En estas cosmologías cíclicas, el final de un ciclo anuncia el comienzo de otro. Pero eso no significa que les resulte indiferente cómo termina este ciclo. Con cada ciclo de la rueda, existe la esperanza de que las cosas nos salgan un poco mejor la próxima vez.

Este optimismo no suele aparecer en las perspectivas filosóficas sobre el fin del mundo. A diferencia de la religión, la filosofía no espera realmente que el universo se preocupe por nosotros, una idea que probablemente se resume mejor en el concepto de nihilismo. Un nihilista dice esencialmente Bueno, si nada va a durar de todos modos, ¿para qué preocuparse? ¡La vida no tiene ningún sentido!

Aunque llegan a conclusiones diferentes, tanto la visión religiosa como la filosófica del mundo se fijan en cómo acaba todo para decidir qué significado dar al momento presente. Si sabemos cómo va a terminar, dicen, eso nos informará de cómo debemos vivir en el camino hacia ese final. Tiene sentido, ¿no?

Hoy en día, las cuestiones filosóficas sobre el sentido de la vida no han cambiado mucho, pero la cuestión del fin del universo se ha convertido en una cuestión firmemente científica. Con los aceleradores de partículas y los telescopios gigantescos, nuestra capacidad para estudiar el universo ha mejorado drásticamente, por no decir otra cosa. Y no sólo eso, también nos han permitido vislumbrar el futuro.

El ser humano es muy tenaz. Tras miles de años de cultura e investigación científica, ahora somos capaces, por primera vez, de crear modelos bastante detallados de cómo este gran teatro que llamamos universo llegará finalmente a su fin. Así que empecemos por el primero… el Big Crunch.

 

El gran crujido. Todo empezó con una explosión.

Piensa que en el primer momento, hace unos 13.800 millones de años, todo el universo observable se condensó en un punto más pequeño que un átomo. Y entonces, por alguna razón, explotó de repente, extendiéndose en todas las direcciones más rápido que la velocidad de la luz. Al principio, este universo bebé era extremadamente caliente y denso; imagina una olla a presión cósmica que todo lo abarca. Pero, a medida que el universo crecía, empezó a enfriarse, lo que permitió que se formaran partículas, y efectivamente se establecieron los bloques de construcción de los planetas, las estrellas y las galaxias que vemos hoy.

Desde que descubrimos que el universo se expande, la siguiente pregunta lógica tenía que ser: ¿Qué pasa si se detiene y da la vuelta? Entra el Big Crunch.

El escenario del Big Crunch es lo que ocurriría si todo el universo volviera a colapsar en un único punto. Como puedes imaginar, no será bonito.

Sin embargo, esto sólo ocurrirá si el universo contiene suficiente materia para superar el empuje inicial del Big Bang. En ese caso, la atracción gravitatoria de toda esa materia entre sí acabará provocando que la expansión se ralentice, se detenga y vuelva a unir el universo. No es diferente de cuando lanzas una pelota al aire; la gravedad ralentizará su ascenso, la detendrá y tirará de ella hacia la Tierra. La única diferencia real es que la pelota no acabará con el universo en su descenso.

Entonces, ¿cómo sería un apocalipsis del Big Crunch? Por eso estás aquí, ¿verdad?

Bueno, al principio apenas se notaría. Lo único que veríamos es que las galaxias lejanas han dejado de alejarse de nosotros y ahora se mueven… bueno, hacia nosotros.

Luego, cuando empiecen a acercarse, se producirá el tumulto habitual de las galaxias que se fusionan: las nuevas entradas de gas interestelar harán que nuevas estrellas iluminen la oscuridad, los agujeros negros se hincharán por la materia extra que consumen, y sistemas solares enteros serán arrojados fuera de sus órbitas al vacío. A medida que pase el tiempo, quedará aterradoramente claro que se avecina algo mucho peor.

A medida que el universo se vuelva cada vez más claustrofóbico, aumentará la frecuencia de las supernovas, inundando el espacio de radiación. Por su parte, los agujeros negros dispararán chorros de partículas de alta energía a medida que la materia que consumen se vaya calentando. Al condensarse toda esta radiación en un espacio cada vez más pequeño, acabará alcanzando energías superiores incluso a las de las etapas finales del big bang.

Esa radiación será tan intensa que llegará a encender la superficie de las estrellas. Las explosiones nucleares atravesarán sus atmósferas, desgarrándolas y lanzando plasma caliente al espacio.

Finalmente, la intensidad de esta radiación será tan alta que toda la materia del universo se reducirá a las partículas que la componen. Lo que ocurra entonces es una incógnita, ya que las densidades y temperaturas en esta última fase están simplemente más allá de lo que pueden describir las actuales teorías de las partículas. ¡Vaya!

Así que, eso es todo. Eso es lo que tenemos que esperar si nuestro universo está destinado a un gran crujido. Y, hasta hace poco, eso es exactamente lo que predecían los astrónomos. Pero, en la década de 1990, un equipo de astrónomos hizo un descubrimiento que sorprendió a casi todo el mundo y nos obligó a replantearnos la desaparición definitiva del universo. Resulta -giro argumental- que el ritmo de expansión del universo no se está ralentizando en absoluto, sino que se está acelerando.

Muerte por calor

Así pues, la alternativa natural a un universo que se colapsa es uno que sigue haciéndose cada vez más grande… para siempre.

Volviendo a la analogía de lanzar una pelota al aire, si un universo que se colapsa es como una pelota que cae a la Tierra, un universo en expansión eterna es como una pelota lanzada a una velocidad tan inhumana que consigue escapar por completo de la atracción de la Tierra y se mantiene para siempre.

Podrías pensar que un universo que se eterniza suena muy bien. Por un lado, significa que no estamos condenados a asarnos en una barbacoa cósmica que lo abarque todo. Pero, al igual que la inmortalidad, un universo que dura para siempre sólo suena atractivo hasta que se piensa en ello.

La razón de esto tiene que ver con la entropía.

La entropía es una medida de la cantidad de desorden que hay en un sistema. Cuanto mayor sea la entropía, mayor será el desorden. Por ejemplo, las piezas de un rompecabezas tienen mayor entropía cuando se tiran en un montón que cuando se organizan en un puzzle completo; eso es porque mientras hay innumerables formas de organizar las piezas en un montón, sólo hay una forma de organizarlas en un puzzle completo.

Lo importante es saber ahora que la entropía total de un sistema sólo aumenta con el tiempo. Es un hecho tan universal que es una de las leyes fundamentales de la termodinámica. Y tiene sentido. Cuando se dejan solas, las cosas suelen ordenarse menos con el paso del tiempo, no más. Cualquiera que intente mantener su casa ordenada debería saberlo. La segunda ley de la termodinámica podría ser la ley natural más exasperante del universo.

Vale, es mala para nuestros nervios, pero ¿por qué es mala para el universo? Porque significa que todas las estructuras del universo están destinadas a desintegrarse. Debido a la entropía, el universo está en un camino inexorable hacia la nada oscura, fría y vacía.

Esto se conoce como Muerte por Calor, un nombre algo contraintuitivo para lo que sería un universo muy frío. Pero la palabra “calor” se entiende aquí en el sentido técnico de la física, que no tiene nada que ver con el calor, sino con el nivel de desorden de un sistema.

Con la Muerte por Calor, el apocalipsis no es un acontecimiento cataclísmico momentáneo, sino más bien un lento y agonizante deterioro de la salud. Este es el aspecto que tendrá:

Primero, empezaremos a estar más aislados. A medida que las galaxias lejanas se alejen de nosotros más rápido de lo que su luz puede alcanzarnos, desaparecerán del cielo nocturno y se perderán para nosotros para siempre. Una a una, el cielo se vaciará de luz.

Y no sólo seremos nosotros. Al final, cada cúmulo de galaxias quedará completamente aislado, rodeado de una oscuridad total. Nunca más se acercará nada para alimentarles con nuevos suministros de materia. Con el tiempo, sus estrellas se consumirán y se desvanecerán, y más tarde, incluso los agujeros negros supermasivos de su núcleo se evaporarán. De hecho, dale el tiempo suficiente y hasta las partículas se desintegrarán.

Cuando el universo haya alcanzado la máxima entropía posible, no quedará nada. Ya no será posible que se desarrolle ningún tipo de estructura organizada, ni que se produzca ningún proceso de ningún tipo. Las manecillas del tiempo, en todos los aspectos significativos, dejarán de correr.

Sin embargo, al menos en este escenario, el espacio seguirá existiendo. En la siguiente, consideraremos la posibilidad de que una energía oscura invisible pueda literalmente destrozar el espacio. Es cierto lo que se dice, las cosas siempre pueden ir a peor.

El Gran Desgarro

Para ser algo que aparentemente existe en todo el universo, la energía oscura es bastante difícil de precisar.

De hecho, el término “energía oscura” es en realidad una abreviatura que utilizan los cosmólogos para referirse a cualquier tipo de fenómeno cósmico que pueda ayudar a explicar por qué el universo se está acelerando en su expansión. Dado que el espacio se expande uniformemente en todas las direcciones, se supone que la energía oscura existe probablemente de forma uniforme en todo el universo, entrelazada con la naturaleza del propio espacio.

Pero, aparte de eso, realmente sabemos muy poco sobre este enigma cósmico. De ahí la palabra “oscura”.

Así pues, podría ser que la energía oscura sea una propiedad perfectamente segura del espacio vacío y que su único efecto sea estirar el espacio entre las cosas. Pero, alternativamente, podría ser algo que se acumula en el interior de los objetos, lo que significa que podría acabar desgarrando violentamente el universo, un escenario denominado apropiadamente el Big Rip.

Piensa en ello como en un amargo divorcio, sólo que involucrando a todo el universo.

Lo primero en despedirse serán los grandes cúmulos de galaxias. Enormes grupos de galaxias arremolinadas, de cientos de miles, experimentarán que sus órbitas se ensanchan cada vez más. Finalmente, las galaxias exteriores se alejarán por completo, como los invitados que abandonan una fiesta al final de la noche.

Entonces, las propias galaxias empezarán a disiparse. Las estrellas situadas en sus límites exteriores serán arrastradas hacia el creciente vacío cósmico. Nuestro cielo nocturno se oscurecerá a medida que la gran Vía Láctea se disperse.

Para entonces, los sistemas estelares empezarán a sentir la tensión. Los planetas saldrán en espiral de sus órbitas y se perderán en la oscuridad. La Tierra también está destinada a desacoplarse del sol y a alejarse en el espacio. Pero esta nueva independencia no durará mucho.

Pronto, cualquier estructura que quede luchará contra la tensión del espacio que se expande en su interior. Los movimientos tectónicos de la Tierra también se verán sumidos en el caos por las cambiantes fuerzas gravitatorias que actúan sobre ella. En las últimas horas, estas presiones serán excesivas y la Tierra explotará.

En poco tiempo, ni siquiera los enlaces que mantienen unidos a los átomos y las moléculas podrán resistir. Las moléculas se abrirán, seguidas en breve por los núcleos atómicos. En el momento final, el propio espacio se desgarrará.

Por desgracia, es posible que nunca sepamos con certeza si nuestro universo se dirige hacia un Big Rip. Esto se debe a que la diferencia entre un universo destinado a expandirse eternamente y otro destinado a ser desgarrado equivale a una variación infinitamente pequeña de la naturaleza de la energía oscura.

Aun así, lo que podemos decir es que, si ocurriera, sería en un futuro tan lejano del cosmos -hablamos de cientos de miles de millones de años- que la mayoría de las estructuras del universo habrán decaído en ese momento de todos modos. Por tanto, no quedará mucho por lo que llorar.

Todos los escenarios que hemos cubierto hasta ahora han tenido este pequeño consuelo de estar tan lejos en el futuro cósmico, que a escala humana, apenas merece la pena preocuparse por ellos. El siguiente escenario, sin embargo, es decididamente más inminente que los demás. Éste podría ocurrir en cualquier momento. Así que para el siguiente, no te muevas.

Decaimiento en el vacío

Por mucho que a los físicos les guste explorar la mecánica que hay detrás de los escenarios teóricos del fin del mundo, suele ser bastante difícil conseguir datos observacionales que los respalden. Al fin y al cabo, si ocurrieran, no estaríamos cerca para tomar nota. Así que, en su mayor parte, las teorías del Juicio Final se tratan más como posibilidades curiosas que como física seria. Tal fue el caso de la Decaída del Vacío: la idea de que una burbuja cuántica de muerte podría atravesar el universo, destruyendo todo a su paso. Espera, ¿qué? Bien, retrocedamos un poco.

Hasta hace poco, no había realmente ninguna prueba que apoyara esa idea, por lo que no se tomaba tan en serio. Pero, en 2012, cuando el Gran Colisionador de Hadrones del CERN confirmó por primera vez la existencia del campo de Higgs, de repente se convirtió en una posibilidad peligrosamente real. Oops.

La buena noticia del descubrimiento fue que se ajustaba completamente a lo esperado por el modelo estándar de la física de partículas. La mala noticia era que insinuaba que muchas de las leyes fundamentales de la naturaleza que damos por sentadas -ya sabes, las que hacen posible la vida, para empezar- no son del todo estables.

Piensa que ahora mismo vivimos en un universo perfectamente equilibrado, en el que las masas y las cargas de las partículas están perfectamente ajustadas para permitir que se unan y formen moléculas, y objetos, y realicen todos los procesos químicos necesarios para la vida. Pues bien, resulta que, lejos de ser leyes eternas y fundamentales del universo, estas constantes son en realidad sólo propiedades del campo de Higgs en su valor actual. Y no hay nada que diga que este valor no pueda cambiar: todo depende de la forma del potencial del campo, que determina qué valores puede tomar. Y según lo que hemos aprendido recientemente sobre ese potencial, todo nuestro hermoso cosmos parece estar en equilibrio sobre el filo de una navaja.

Está claro que el campo de Higgs puede permanecer en un valor seguro durante mucho tiempo, el suficiente para que se formen estrellas y se desarrolle la vida. Pero se especula que si se produjera una perturbación lo suficientemente potente, esto podría llevar al campo de Higgs a un potencial inferior. ¿Las buenas noticias? Por todo lo que sabemos, ese tipo de potencia no existe en el universo. ¿La mala noticia? La mecánica cuántica dice que el campo puede cambiar de todos modos, al azar, en cualquier momento. Y, si eso ocurriera, puedes despedirte de tu dulce universo.

Bastaría con que una porción minúscula e infinitesimal del espacio cayera a un punto inferior del potencial de Higgs, ya sea por una gran perturbación o por una sacudida cuántica aleatoria. El espacio que lo rodea, prefiriendo la estabilidad de este punto inferior, volverá a él. De este modo, la burbuja de espacio alterado se extenderá como una avalancha, cayendo en cascada en todas direcciones a la velocidad de la luz.

Todo lo que se interponga en el camino de la burbuja será primero incinerado por un muro de energía intensa que envolverá la burbuja como un caparazón. A esto le seguirá inmediatamente un proceso que sólo puede describirse como una disociación total y absoluta. En el interior de la burbuja, el espacio estará tan radicalmente alterado que los enlaces que normalmente mantienen unidas las partículas simplemente no funcionan. Por lo tanto, cualquier materia que llegue al interior será simplemente borrada.

Por aterrador que parezca, no deberías dejar que la descomposición del vacío te quite el sueño. Por un lado, será una muerte completamente indolora. Pero, si eso no te consuela, consuélate con el hecho de que es increíblemente improbable que ocurra, al menos durante varios trillones de años. En serio, sería mejor que te pusieras el cinturón de seguridad o comprobaras las pilas de tu alarma de incendios que planificar este potencial día del juicio final.

El Gran Rebote

Este escenario considera la posibilidad de dimensiones adicionales y universos paralelos y, tenemos que admitirlo, es más descabellado que muchas teorías con sombrero de lata. Pero quédate con nosotros. El asunto es el siguiente: Los humanos sólo podemos percibir la realidad en tres dimensiones, gracias a nuestro limitado cerebro. Pero que no podamos percibir algo, no significa que no esté ahí. Y cuando decimos “algo”, lo que queremos decir es “dimensiones adicionales”.

Y hay algunos indicios que apuntan al menos a una dimensión extra. Por un lado, está la misteriosa debilidad de la gravedad. Por si no te has dado cuenta, la gravedad es una fuerza sospechosamente débil. Es tan débil que cada vez que tomas un sorbo de tu café, estás superando la gravedad de toda la Tierra. Algunos físicos sesudos han propuesto una explicación bastante sencilla: que la gravedad se está filtrando… en otra dimensión.

Si realmente hay otra dimensión ahí fuera, quizá nuestro universo sea sólo un plano de un espacio-tiempo aún mayor. Quién sabe, tal vez esa dimensión adicional albergue otros universos como el nuestro. Y, si eso fuera cierto, tal vez serían capaces de influir en el nuestro con su gravedad. Tal vez los universos podrían incluso colisionar.

Entra en el cosmos ekpirótico. Según la versión original de esta teoría, el cosmos en el que vivimos es el producto de una colisión entre nuestro universo y otro justo al lado. La intensidad de la colisión es lo que provocó el infierno del big bang que puso a nuestro cosmos en la senda de expansión que vemos hoy.

Según esta teoría, la colisión repelió a los dos universos, como pelotas que rebotan entre sí. Esto hizo que los universos se desplazaran por el espacio dimensional superior, enfriándose cada uno y expandiéndose. Ahí es donde nos encontramos ahora. Pero como ejercen la gravedad el uno sobre el otro, los universos acabarán por volver a juntarse, provocando otro rebote. Si esta teoría es correcta, y se produce otro rebote, nosotros y todo lo que conocemos seremos aniquilados en el proceso.

Los modelos ekipiróticos del universo son de naturaleza cíclica. Cada final ardiente de un ciclo constituye el comienzo de otro. La creación y la destrucción se producen simultáneamente una y otra vez.

Pero, ¿cuál es la probabilidad real de que nos golpee otro universo como un matamoscas interdimensional?

Bueno, la noción de universos paralelos sigue estando firmemente en el ámbito de la especulación. De hecho, las formulaciones más recientes del modelo ekpirótico no requieren en absoluto dimensiones adicionales. En sus diversas formas, los modelos cíclicos del universo tienen cierto atractivo. Por un lado, ofrecen una respuesta potencial a la pregunta de qué ocurrió antes del big bang. También presentan la tentadora perspectiva de que alguna información, como las ondas gravitacionales, podría sobrevivir de un ciclo al siguiente, y puede que algún día seamos capaces de detectarla.

En este momento, todos los datos que tenemos parecen compatibles con la imagen estándar de la inflación del Big Bang del universo. Pero aún hay problemas con este modelo que deben ser resueltos. Tampoco hemos demostrado que no existan otros universos. Así que, ahora mismo, el modelo ekpirótico sigue siendo una alternativa viable.

Conclusiones

Ahora, para terminar, hagamos la pregunta más importante: Si el universo se va a acabar de todos modos, ¿sigue teniendo sentido sacar la basura?

Pues sí. En primer lugar, podemos estar bastante seguros de que ninguno de estos escenarios de aniquilación cósmica se producirá a corto plazo. Incluso según las estimaciones más pesimistas, pasarán decenas de miles de millones de años antes de que un Big Crunch pueda volver a unir nuestro universo, y al menos 100.000 millones de años antes de que un Big Rip pueda destrozarlo. Incluso el escenario más probable -la Muerte por Calor- sería tan lento que apenas podemos imaginar hasta qué punto se produciría en el futuro cósmico.

De acuerdo, podrías decir, no se acaba pronto, pero sigue acabando. En última instancia, nada de lo que hagamos en la vida podría sobrevivir a largo plazo. ¿Cómo podemos encontrar algún significado en un universo sin sentido? ¿O incluso en el camino hacia el cubo de la basura?

Bueno, quizá la situación no sea tan sombría. Como dicen, lo que realmente cuenta es el viaje, ¿no? ¿Por qué deberíamos preocuparnos tanto por la última página de la historia? A quién le importa cómo acabe; para empezar, demos gracias por haber estado aquí.

Seguro que el cosmos no durará para siempre. Pero, mientras tanto, el cosmos -nuestro hogar- es un lugar verdaderamente milagroso y asombroso, y merece la pena que le dediquemos tiempo a conocerlo, mientras tengamos la oportunidad.