Cuando la nada lo es todo

Me siento frente a la computadora dispuesto a escribir la carta de hoy. Mi cabeza está en blanco, un vacío filosóficamente absoluto. Me he propuesto no hablar de ningún coyuntural, necesito despejarme un poco del mundo, pandemias, sismos, langostas llegando a América vía Argentina, humildes políticos con casas de millones de dólares, etc. 

            —¿De qué escribiré? —me pregunto sin éxito.

Nos resulta muy difícil distraernos del mundo que nos rodea, no en vano somos criaturas sociales. Por muy solitarios que seamos, nuestro entorno nos afecta. He ahí el principal problema del confinamiento. 

            —Escribiré sobre nada —me digo medio en broma, medio en serio. 

En realidad, escribir de la nada es un tema complejo. La nada lo es todo. Nada más abundante que la nada; el universo es un cúmulo infinito de nada. Incluso en una ocasión Parménides dijo “nada surge de la nada”.

Me temo que los físicos actuales estarían contentos de debatirlo, pero aunque le hablarían del Big bang o del bosón de Higgs, entre otros, la verdad es que no tienen una respuesta correcta aún. Ya los griegos estaban obsesionados con el tema. Aristóteles hace muchos siglos dijo: “La naturaleza aborrece el vacío”. 

Si bien la ciencia ha ido dando pasos agigantados para conocer el universo, hay cuestiones que sólo los filósofos se atreven a contestar, tal y como la pregunta que nos atañe hoy: ¿Existe la nada?

Imagínense que descubres en tu casa un salón que nunca habían visto. Al ingresar a él encuentras que este tiene varias puertas y al abrirlas ves más salones con más puertas. Esto es lo que les sucede a los físicos que estudian el universo ­—yo me atrevería a decir que a los científicos que estudian cualquier cosa en la naturaleza —curiosamente, tras cualquier puerta que se abre con el avance científico se desvelan otras sin abrir. Cuanto más sabemos, más aumenta el volumen de lo que desconocemos. Ese es el camino que hemos seguido en la historia sobre la indagación de la naturaleza de la nada.

Eduard Punset

¿Existe la nada?

Imagina una caja llena de caramelos. Quita todos los dulces y séllala herméticamente. Con una bomba de vacío aspira todo el aire que hay adentro, usa la bomba más potente que encuentres. ¡Bien! Habrás sacado todas las partículas, puedes estar seguro que no hay un solo átomo ahí adentro. ¿Está vacía la caja?

Los físicos te dirán que no. El interior de la caja sigue sometido a los campos magnético y gravitatorio de la Tierra. ¡Eliminemos la Tierra! Bueno, ahora el interior de esa caja está sometido al campo gravitatorio de los planetas, el sol, las estrellas y el resto de los cuerpos celestes, incluyendo la luz. Nada que un abadacadabra no solucione. Uno o dos pases mágicos y hemos eliminado cualquier cuerpo celeste. Pero tú y yo seguimos ejerciendo un campo gravitatorio, así que sí, en este supuesto debemos desaparecer nosotros también. ¡Chimpun pan, tortillas mágicas! Listo, ahora sí, hemos creado un vacío absoluto.

Pero, ahora que no hay nada, ¿existe el universo? 

Frank Close, profesor de física en Oxford trabaja en la nada. ¡Ya no me siento tan culpable respecto a no tener nada que contar! ¡Hay quien dedica su vida entera a la nada! Bueno, dejémonos de pavadas y continuemos.

Close nos cuenta que decidió dedicarse a la física para responder esta pregunta filosófica: ¿existe la nada? Si eliminamos todo lo mencionado, incluyéndonos a ti y a mí, no habría nada, pero tampoco existiría nadie que sepa que no hay nada por lo tanto, ¿podríamos hablar en ese supuesto de la nada?

Entonces surgen las siguientes preguntas: ¿el universo sigue existiendo?, ¿el espacio existe únicamente porque existen cosas que lo definen?, o ¿existe sólo para contener la nada?

Cuando la Física y la Filosofía se encuentran

Los físicos no están seguros, hasta el momento sigue siendo una cuestión que parece sólo la filosofía puede responder. Desde el surgimiento de la teoría cuántica, dice Frank Close, sabemos que cuanto más nos enfocamos a estudiar algo en particular, la nada en este caso, todo se vuelve más complejo.

En este momento, mientras me lees, surgen y desaparecen pequeñas partículas de materia que nos conforman a ti, a mí, a la computadora, el gadget o al papel del periódico en donde me lees, además de partículas de antimateria, su opuesto. Close lo define como un mar burbujeante de partículas y antipartículas que, aunque no las veamos, ahí están siempre, no importa que les llamemos la nada. Para la física estas partículas nunca dejarán de estar ahí.

Respira profundo y piensa que ese mar, que más bien parecería una nube, conforma la silla donde estás sentado y el piso donde ella está apoyada. Entonces, ¿cómo es que se siente firme? Si tú, la silla y el piso son una nube de átomos, compuestos por un núcleo y electrones girando entorno a él (obviemos las demás partículas que componen la estructura atómica) y entre ellos está el vacío, no hay “nada”, ¿qué le da solidez?

El físico inglés nos dice que es una fuerza eléctrica que atrae a dos cargas opuestas. Aunque el interior del átomo esté vacío de partículas, está lleno de fuerzas electromagnéticas entre las cargas positivas del núcleo y las negativas de los electrones que giran a su alrededor. Son dichas fuerzas las que impiden que tú atravieses la silla y el piso sobre el que esta está.

Pongámonos románticos: Esas caricias que tanto nos gustan, realmente son fuerzas electromagnéticas. Vamos, que los poetas tienen razón al compararlo con una sensación “electrizante” o “atrayente”. Ya ando divagando, creo que es culpa de que el tema no sólo sea físico sino, también, filosófico. 

¿Qué nos confiere masa?

Al inicio de la carta hablaba del bosón de Higgs, ¿qué diantres es eso? Desde hace más de medio siglo se hablaba que ese espacio entre las partículas estaba lleno de algo que se denominaba bosón o campo de Higgs. Recientemente se ha puesto aún más en boga porque, en julio del 2012, los físicos encontraron evidencia, con experimentos en el acelerador de partículas de la CERN, de que éste parece efectivamente describir cómo funciona la naturaleza.

Dice Close: “El vacío, como todo, tiende al estado de mínima energía. Si el vacío estuviera realmente vacío, estaría más lleno de energía que si no tuviera ese misterioso campo de Higgs”. ¡¿Qué?!

Resulta complicado entender el concepto de campo de Higgs tanto como es difícil entender qué es el campo gravitatorio. Pero en cambio sí sabemos que hace el campo gravitatorio: nos mantiene con los pies en la Tierra. Del mismo modo, sigue siendo un misterio qué es y cómo actúa el bosón de Higgs, pero sí sabemos qué hace y es que confiere masa a las partículas con las que interactúa.

Por años los físicos hablaban del “éter”, una especie de sustancia tenue que atravesaba la materia y permitía la propagación de la luz a través del vacío. Esto se debatió a finales del siglo XIX, en 1887 el experimento de Michelson-Morley sugirió que no existía. Después Einstein con la teoría de la relatividad especial, en 1905, terminó por derrumbar la teoría. Ese mismo año, en otro artículo, el físico alemán realizó varias observaciones sobre un tema espinoso: el efecto fotoeléctrico. Demostró que la luz puede considerarse como partículas que tienen una naturaleza de onda. Las partículas no necesitan un medio de viajar por lo tanto la luz tampoco. Con esto se dio el primer paso que llevaría al desarrollo de la mecánica cuántica en la que, tanto la naturaleza ondulatoria, como la naturaleza luminosa de la luz, se consideran descripciones válidas de esta. 

¿Es el bosón de Higgs el renacimiento del éter?

Parcialmente, responde Close, pero para entenderlo primero debemos comprender qué descartó Einstein: En la teoría del éter de partimos que el universo está en un estado de reposo definido y pleno de una sustancia que llenaba el espacio y nosotros nos movíamos a través de ella, el éter. Einstein nos explicó que el estado de reposo no existe, todo tiene un movimiento relativo respecto a lo demás.

Ya habiendo comprendido eso, dice Close, podríamos decir que el campo de Higgs sí es una especie de éter muy profundo y que acata todas las leyes de la teoría de la relatividad. 

No nos percataríamos de su existencia si no fuera por una de sus propiedades, en cuanto un electrón lo atraviesa adquiere masa; esto acaba provocando que los átomos tengan estructura y tamaño. Por ende, el hecho de que existan estructuras en el universo constituye la prueba de que existe la masa que, a su vez, es la evidencia del bosón de Higgs. 

Parece que, si no fuera por los efectos del campo de Higgs en la nada, la intensidad de todas las fuerzas o interacciones fundamentas sería igual y no cómo las conocemos hasta ahora: con una gravedad débil, un electromagnetismo muy fuerte, una fuerza nuclear fuerte y una fuerza nuclear débil.

La física cuántica demuestra que el vacío no está vacío y que, cuanto más detenidamente se observa, se manifiestan las denominadas fluctuaciones virtuales, partículas y antipartículas que surgen y rápidamente desaparecen. Aunque parezca ciencia ficción, dice Close, los experimentos demuestran que esto es así.

Si pudiéramos entrar en estas diminutas partículas cuánticas, para lo que necesitaríamos energías enormes difíciles de imaginar, podríamos observar la verdadera naturaleza de las fuerzas sin el vacío cuántico que las distorsione. En esas circunstancias, se cree, encontraríamos que las fuerzas tienen la misma intensidad intrínseca. ¿Seremos capaces de comprobarlo algún día? 

Publicado previamente en LJA.mx