Más rápido que la velocidad de la luz (33 page)

Es un fenómeno con formidables consecuencias. Indica que algunas teorías que postulan la variación de la velocidad de la luz vaticinan que nada ni nadie puede ir más allá del horizonte de un agujero negro. Según las más conservadoras teorías de este tipo —como en la relatividad especial—, la velocidad de la luz sigue siendo la velocidad límite, sólo que ese límite puede variar de una carretera a otra. Nuestra velocidad siempre debe ser inferior al valor local de c, de modo que si el límite de velocidad se reduce a cero, significa que nos hemos topado con el semáforo supremo. Según las teorías VSL, estamos
obligados
a detenernos al llegar al horizonte de un agujero negro; al borde del precipicio, nuestro intento de suicidio se frustra. Los agujeros negros no permiten ese tipo de catástrofe.

Hay otra manera de explicar esta curiosidad: cerca de los agujeros negros de las teorías VSL, se producen grandes irregularidades en los relojes electrónicos. Cualquiera sea la definición del tiempo que elijamos, en las proximidades de un agujero negro los relojes tendrán un ritmo diferente. Ahora bien, los procesos biológicos son en última instancia de naturaleza electromagnética, lo que implica que la tasa de envejecimiento constituye un reloj electrónico excelente. Según mis deducciones, en las cercanías de un agujero negro VSL, envejeceríamos mucho más rápido, no ya por el efecto de dilatación del tiempo de Einstein sino porque la velocidad de las interacciones electromagnéticas aumentaría. Por lo tanto, a medida que nos aproximáramos a un agujero negro VSL, el latido de nuestro corazón se aceleraría y envejeceríamos más rápidamente o, planteando las cosas a la inversa, veríamos que nuestro avance hacia el horizonte se frena si lo medimos según el ritmo de nuestra vida. Al acercarnos aún más, transcurriría una eternidad (según los relojes biológicos que llevamos incorporados) en el mismo lapso que habría durado un segundo si c hubiera permanecido constante. El horizonte estaría más cerca, pero sería más inaccesible. El horizonte de un agujero negro VSL es como una meta situada a distancia infinita, un borde inaccesible del espacio, más allá del cual hay un singular cofre de eternidad.

Todas estas conclusiones me parecieron sumamente extrañas, pero la teoría "conservadora" me reservaba sorpresas aún más inquietantes. Cuando me di cuenta de que c podía variar tanto en el espacio como en el tiempo, me puse a estudiar qué otras variaciones espaciales eran posibles. Una de ellas en particular era increíble: los "corredores rápidos"
[fast tracks]
, objetos que aparecen en algunas teorías de campos VSL y que adoptan la forma de cuerdas cósmicas a lo largo de las cuales la velocidad de la luz es mucho mayor.

Las cuerdas cósmicas son objetos que se infieren de ciertas teorías de la física de partículas. De hecho, en cuanto a su origen, no difieren mucho de los monopolos magnéticos que tantos dolores de cabeza le dieron a Alan Guth, con la salvedad de que los monopolos se parecen a puntos mientras que las cuerdas cósmicas se parecen a líneas: son largas hebras de energía concentrada que se extienden a través del universo. Hasta el día de hoy, nadie ha observado aún ninguna cuerda cósmica —tampoco nadie ha observado monopolos ni agujeros negros—, pero son una consecuencia lógica y predecible a partir de teorías muy fidedignas de la física de partículas.

Cuando introduje las cuerdas cósmicas en las ecuaciones de la teoría VSL, surgió un verdadero monstruo. Según mis cálculos, la velocidad de la luz podía aumentar muchísimo en las proximidades de una cuerda cósmica, como si ésta estuviera revestida por una "camisa" de altísima velocidad lumínica.

Así, se crearía un corredor con un límite de velocidad altísimo que se extendería a través de todo el universo, precisamente lo que imploraban los fanáticos de los viajes espaciales. ¡Pero, hay más aún! Volvamos a las vacas locas del capítulo 2 y recordemos que conservaban la juventud cuando se movían a una velocidad vertiginosa, mientras el granjero envejecía. El efecto de dilatación del tiempo previsto por Einstein es un inconveniente colosal para los viajes espaciales porque, aun cuando halláramos una manera de desplazarnos a velocidades muy próximas a la de la luz, aun cuando fuera posible hacer un viaje de ida y vuelta a las estrellas en el lapso de vida humana, cuando los tripulantes de la nave espacial volvieran descubrirían que su civilización habría desaparecido. Pues, aunque para ellos hubieran transcurrido unos pocos años, en la Tierra se habrían sucedido los milenios.

En cambio, a lo largo de una cuerda cósmica VSL, los viajeros del espacio no tendrían esas dificultades. Desde luego, en la nueva teoría VSL hay un efecto de dilatación del tiempo puesto que satisface la invariancia de Lorentz, pero, tal como ocurre en la relatividad especial, ese efecto sólo es significativo si la velocidad del viajero es comparable con la de la luz, lo que en esta teoría significa el valor
local
de c. Como en los corredores rápidos el valor de c puede ser mucho más alto, podríamos desplazarnos a velocidades muy grandes y mantenernos, sin embargo, muy lejos del valor local de c, de modo que el efecto de dilatación del tiempo sería despreciable. Por lo tanto, los audaces astronautas podrían moverse velozmente a lo largo de los corredores rápidos, explorando los más remotos rincones del universo y manteniendo, aun así, una velocidad mucho menor que el valor local de c. Podríamos así evitar la "paradoja de los mellizos", ya que el mellizo viajero tendría más o menos la misma edad que su hermano al volver: no sólo podría recorrer galaxias distantes sin morir durante el viaje, sino que podría también volver y encontrar a sus contemporáneos.

Es una consecuencia cautivante de la VSL que, de resultar cierta, cambiaría radicalmente nuestra percepción del universo y de nosotros mismos, así como las perspectivas de entrar en contacto con otras formas de vida. No obstante, la inferencia más sorprendente de la teoría tiene que ver con la imagen global del universo que surge de todos los modelos.

En un principio, Einstein introdujo la constante cosmológica en su teoría para que el universo fuera estático y eterno. Como a muchos científicos de aquella época y de nuestros días, lo inquietaba sobremanera la idea de un universo que tuviera un comienzo fechable (aunque su edad fuera de varios miles de millones de años). Al fin y al cabo, cabe preguntar, ¿qué sucedió antes del
big bang?
¿Qué fue lo que explotó? ¿Tiene sentido hablar del "comienzo" del tiempo? Para Einstein, como para muchos otros después de él, la idea de un universo eterno tenía mucho más sentido desde el punto de vista filosófico.

Sucedió, sin embargo, que la idea de un universo estático no se pudo sostener después de las observaciones de Hubble, y Einstein tuvo que repudiar la herramienta que había utilizado para conseguir su objetivo: la constante cosmológica. Durante los decenios que siguieron, la desaparición de Lambda de las especulaciones cosmológicas sólo es atribuible a las vanas ilusiones de los científicos. Ni Einstein ni otros físicos imaginaron el tortuoso camino que acabaría en el retorno de Lambda a la escena cosmológica a fines del siglo xx.

Uno de los meandros del camino fue la teoría inflacionaria, pero faltaba aún otra sorpresa. Los descubrimientos iniciales de Hubble fueron confirmados por observaciones similares llevadas a cabo después con precisión cada vez más mayor. En particular, en los últimos años, los astrónomos han estudiado las supernovas de galaxias muy distantes con la esperanza de descubrir cuál era la velocidad de expansión del universo en un pasado remoto. Su objetivo era poner en claro en qué medida el universo se está desacelerando, hecho que debería ocurrir si la gravedad fuera un fenómeno atractivo como parece ser.

No obstante, el resultado de las observaciones es más que paradójico: parecería que, en la actualidad, el universo se expande a mayor velocidad que en el pasado, ¡que la expansión cósmica se está
acelerando!
Esto sólo podría suceder si hubiera una misteriosa fuerza repulsiva que alejara las galaxias y se opusiera a la tendencia natural de la gravedad, la de acercarlas. Desde ya, los cosmólogos están más que acostumbrados a la idea de una fuerza de este tipo: es la constante cosmológica de Einstein, Lambda, que ha vuelto a mostrar su horrible rostro.

Desenlace inesperado, sin duda. ¡Parece al fin que la constante cosmológica no es nula! Ahora bien, si al cabo de tantas vueltas la energía del vacío es un componente de importancia en el universo, ¿por qué razón no se sintieron sus efectos antes? Como hemos visto, la tendencia es que Lambda predomine; luego, si es que existe, tendría que haber superado hace mucho a la materia lanzando las galaxias al infinito. ¿Por qué el universo existe aún?

Una posible solución es la VSL. Hemos visto que una abrupta disminución de c convierte la energía del vacío en materia común y corriente, y resuelve así el problema de la constante cosmológica. Es posible, entonces, conseguir que el dragón se muerda la cola y construir una teoría dinámica en la cual la propia constante cosmológica sea responsable de los cambios en la velocidad de la luz. Desde esta perspectiva, cada vez que la velocidad de la luz decrece abruptamente, Lambda se convierte en materia y se produce un
big bang.
Tan pronto como Lambda deja de predominar, la velocidad de la luz se estabiliza y el universo sigue su curso habitual. No obstante, queda un pequeño residuo de energía del vacío que al final reaparece. Conforme a la teoría de la velocidad variable de la luz, lo que han observado los astrónomos es sólo la reaparición de la constante cosmológica.

Pero apenas aparece de nuevo en escena, Lambda se empeña en dominar el universo creando las condiciones necesarias para otro abrupto descenso de la velocidad de la luz... y un nuevo
big bang.
El proceso se repite eternamente, lo que implica una sucesión interminable de
big bangs.

Lo extraño —y lo maravilloso— del caso es que una teoría que postula la variación de la velocidad de la luz termine ofreciéndonos un universo eterno, sin principio ni fin. El futuro del universo que observamos en la actualidad es sombrío. A medida que Lambda crezca, empujará la materia hacia el infinito: el cielo se oscurecerá y las galaxias se alejarán, transformándose en seres solitarios que se mecen en el olvido, en medio de la nada. Según la VSL, aun en esas áridas condiciones, se generarán colosales cantidades de energía a partir del vacío, de suerte que un universo vacío aporta las condiciones necesarias para un nuevo
big bang
, y el ciclo recomienza.

Paradójicamente, si la velocidad de la luz varía, el universo mismo es eterno y el error más grande de Einstein se transforma en su mayor galardón.

No todo ha terminado en estas apasionantes lucubraciones. Cuando comprendí que había muchas teorías VSL posibles y que todas ellas tenían consecuencias en todos los campos de la física, me sentí con fuerzas para radicalizar las cosas nuevamente y contemplar cuáles serían las consecuencias de violar la invariancia de Lorentz. Adquirí confianza cuando me di cuenta de que la VSL podía aportar algo acerca del interrogante
fundamental
de la física, el tipo de rompecabezas que intenta resolver la teoría de las cuerdas. Estaba listo para lanzarme a tierras desconocidas.

Al lector tal vez lo sorprenda saber que Einstein murió muy descontento con lo que había hecho. Es fácil desechar su pesar como si fuera el producto de una exigencia que raya en la megalomanía, pero tenía sus motivos. Durante toda su vida, sus metas fueron la belleza matemática, la simplicidad conceptual y, sobre todo, una concepción unitaria del cosmos. Para darse cuenta de ello, basta pensar en el esfuerzo que implica concebir la masa y la energía como una misma cosa, o en la notable explicación que dio para la identidad entre masa inercial y gravitatoria. Verdaderamente, en todas sus teorías alienta un mismo afán: la unificación, el empeño denodado por reunir conceptos bajo un gran techo, mejor diseñado y más bello.

Sin embargo, cuando apenas había pasado los 40 años, se atascó en un obstáculo que habría de transformarse en una verdadera obsesión que ya no lo abandonó. Había pasado por situaciones similares antes y las había superado, pero ese problema quedó sin resolver hasta su muerte. Esa dificultad irreductible fue la búsqueda de una amplia teoría que unificara el electromagnetismo y la gravedad, la
teoría del todo
, como solemos llamarla. A medida que se descubrían nuevas fuerzas (como la interacción débil y la interacción fuerte que actuaban en las reacciones nucleares), la búsqueda infructuosa de una belleza total acarreó tremendas confusiones y complicaciones imprevistas.

Para colmo, el problema inicial sufrió una mutación paulatina, porque se pretendía unificar la gravedad y la mecánica cuántica. Sabemos que vivimos en un universo cuántico: la energía sólo puede existir en cantidades que son múltiplos de ciertas unidades elementales denominadas cuantos. Además, siempre que intentamos estudiar cantidades muy pequeñas de materia, de sólo unos pocos cuantos, no hay certidumbre en las teorías ni en las observaciones. La cuantización abarca también al electromagnetismo —la electricidad y su hermana gemela, el magnetismo—, cuya unidad elemental resulta ser una partícula finita, el fotón. La interacción débil y la fuerte también están cuantizadas... y son hechos bien conocidos hoy en día.

No obstante, nadie ha podido elaborar una teoría cuántica de la gravedad, y el gravitón —cuanto de gravedad— es algo incomprendido y huidizo, de suerte que unificar la gravedad con las demás fuerzas de la naturaleza parece algo fútil en esta etapa del conocimiento, porque es imposible formular una teoría única con una mitad cuántica y la otra no.

La teoría cuántica de la gravedad se ha convertido en un verdadero rompecabezas, parecido en algún sentido al último teorema de Fermat y otras pesadillas que han atormentado a los científicos. ¿Será esa también la prueba decisiva para la VSL?

Como suele suceder, comprender el problema cabalmente exige comprender cierto número de cuestiones técnicas que son sólo accesibles a los especialistas. Sin embargo, no es difícil explicar en lenguaje liso y llano el meollo de la cuestión. Desde los años de penoso trabajo que culminaron en la formulación de la relatividad general, sabemos que la gravedad es una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo, el cual ya no es un escenario inmutable donde ocurren los acontecimientos: puede curvarse y pandearse de modo que el panorama adquiere perfiles de difícil comprensión que constituyen la dinámica de la gravedad.