Capítulo 5: Pasar la película hacia atrás

Noche 44: Un día de listas de comprobación

Noor pasó su cuadragésimo cuarto día casi por completo con listas de comprobación. En una semana, ella y Tomás saldrían de la estación en un paseo espacial para sustituir una pieza desgastada en el exterior de la estructura de la estación. Un paseo espacial suele durar seis o siete horas, y casi cada minuto se planifica de antemano. Hoy era un día de preparación: revisar los dos trajes espaciales, cargar sus baterías, probar sus radios y dejar preparadas todas las herramientas que iban a necesitar.

Un traje espacial es en realidad una pequeña nave espacial con forma de persona. Mantiene el aire a una presión segura, elimina el dióxido de carbono que espira quien lo lleva, refresca el cuerpo con agua que circula por tubos finos en una prenda que se lleva debajo y protege de la intensa luz del Sol y del frío profundo de la sombra. Noor y Tomás revisaron cada parte con calma. Comprobaron que los guantes no tuvieran ni el más mínimo corte. Probaron las luces del casco. A cada herramienta le pusieron un cordón corto, llamado cabo de sujeción, para que nada pudiera alejarse flotando hacia el espacio.

También había normas para el cuerpo. Antes de salir, la tripulación respiraría oxígeno puro durante mucho tiempo para eliminar parte del nitrógeno de la sangre, porque el traje funciona a una presión más baja que la estación. Sin este paso, podrían formarse burbujas en el cuerpo, un poco como las burbujas que aparecen al abrir una botella de agua con gas. Los equipos de tierra habían escrito cada paso de este proceso en la lista de comprobación. Tomás leía cada línea en voz alta, Noor la hacía y decía «hecho», y él pasaba a la siguiente.

Por la tarde se pusieron los trajes para una sesión de práctica dentro de la estación. Ponerse un traje espacial lleva mucho tiempo y necesita un segundo par de manos, así que Ade los ayudó a los dos por turnos, conectando mangueras y fijando el anillo del casco en su sitio. Dentro del traje, el mundo se volvía más silencioso, y los únicos sonidos eran el zumbido del ventilador y las voces de la radio. Noor practicó cómo mover sus rígidos dedos enguantados alrededor de los mangos de las herramientas, y Tomás practicó el orden en que abrirían la escotilla, comprobarían sus cabos de sujeción y saldrían avanzando por los pasamanos. Una voz desde tierra siguió cada paso, haciendo preguntas y confirmando cada respuesta. Cuando por fin se quitaron otra vez los trajes, los dos estaban sudando y hambrientos.

Al llegar la noche, los dos trajes estaban listos, colgados en la pequeña sala llamada esclusa como dos figuras blancas y altas. Noor se sentía agradablemente cansada, como te sientes después de un día de trabajo minucioso que no deja espacio para errores. Antes de dormir, repasó el plan del día siguiente y, una vez más, el plan del paseo espacial desde el final hasta el principio. Tomás le había enseñado esa costumbre: cuando conoces un procedimiento hacia delante, recórrelo hacia atrás, para ver cómo cada paso depende del anterior.

Leer la lista de comprobación al revés la hizo pensar en la historia de esa noche. Una noche anterior le había contado a Sami que las galaxias se están separando. Esta noche haría lo que hicieron después los astrónomos: pasar la película hacia atrás para ver adónde lleva.

Qué ocurre cuando rebobinas

Imagina que tienes una película del universo, grabada a lo largo de miles de millones de años, y que la reproduces al revés. En la película hacia delante, las galaxias se van separando a medida que el espacio se estira entre ellas. En la película al revés, se van juntando. Cuanto más atrás vas, más se acercan. Grupos de galaxias que hoy están separados por cientos de millones de años luz habrían estado, en un pasado lejano, mucho más cerca de sus vecinos.

Sigue rebobinando y ocurre otra cosa. Las propias galaxias están hechas de estrellas, gas y polvo. Mientras la película va hacia atrás, toda esa materia se aprieta en un espacio cada vez más pequeño. Y cuando la materia se comprime, se calienta. Lo sabes por la bomba de bicicleta, que se calienta cuando bombeas con fuerza, o por cómo se calienta el aire de un neumático cuando se infla deprisa. En la película del universo al revés, la compresión va mucho más allá de lo que puede hacer una bomba. El universo se vuelve cada vez más caliente.

En algún momento del rebobinado, hace demasiado calor para que existan estrellas y galaxias. Todavía antes, hace demasiado calor incluso para los átomos. Todo es una mezcla brillante de partículas diminutas y luz, mucho más caliente que el centro del Sol. Si pasas la película hacia atrás hasta hace unos 13 800 millones de años, el universo está tan caliente y es tan denso que nuestras leyes actuales de la física ya no pueden describirlo con seguridad. Ahí es donde empieza la película tal como la conocemos.

Este es el razonamiento básico que hay detrás de la idea de un comienzo caliente. No se basa en adivinar cómo fue el comienzo. Se basa en tomar lo que vemos hoy, la expansión, y seguirlo con cuidado hacia atrás usando las leyes conocidas de la física. Cada paso puede comprobarse. ¿Predice el razonamiento cosas que realmente podamos encontrar hoy? En las próximas noches veremos que sí. Pero en los años posteriores al descubrimiento de Hubble esto todavía no estaba claro, y a muchos científicos la idea de un comienzo les resultaba muy incómoda.

También hay un límite a lo lejos que se puede confiar en el rebobinado. Para las temperaturas y densidades que los científicos pueden crear o medir en la Tierra, en laboratorios y grandes máquinas, las leyes de la física están bien comprobadas, y seguir la película hacia atrás a través de esas condiciones es bastante seguro. Más allá, el razonamiento se vuelve menos seguro, y en el mismo inicio falla por completo. Así que la historia del comienzo se cuenta con la mayor confianza en las partes que corresponden a condiciones que podemos comprobar, y con cada vez más cuidado a medida que se acerca al primer instante. En noches posteriores conoceremos cada una de estas etapas por turno.

El átomo primigenio

La primera persona que se tomó en serio el rebobinado fue Georges Lemaître, el sacerdote y profesor de física que ya había propuesto en 1927 que el universo se está expandiendo. En 1931 fue más allá. Si el universo se está expandiendo, escribió, en un pasado lejano tuvo que ser muy pequeño y denso. Propuso que el universo empezó a partir de un único estado extremadamente denso, al que llamó «átomo primigenio». Imaginó que ese primer estado se rompió, como un átomo muy grande que se parte en trozos más pequeños, y que a partir de esos trozos creció el universo.

Los detalles de Lemaître no eran exactamente los que se aceptan hoy. No tenía los conocimientos sobre partículas y átomos que llegaron más tarde, y su imagen del primer estado era distinta de la imagen moderna. Pero su idea principal era la correcta: el universo tiene una historia, y al principio de esa historia estaba en un estado muy denso, muy distinto del actual. Fue el primero en decir con claridad que la expansión apunta hacia un comienzo.

Merece la pena fijarse en quién era Lemaître. Era un sacerdote que también trabajaba como científico y profesor. Algunas personas de la época pensaron que su idea de un comienzo podía venir de su religión. El propio Lemaître tuvo cuidado de mantener las dos cosas separadas. Veía el comienzo del universo como una cuestión de física, que debía juzgarse por las pruebas, y no lo usó para demostrar ni refutar ninguna creencia. Es un buen ejemplo para cualquiera que piense hoy en estas preguntas. La ciencia puede describir cómo cambió el universo. Las cuestiones de sentido y de fe son otro tipo de pregunta, y cada persona se acerca a ellas a su manera.

Al principio, a muchos científicos no les gustaba la idea de un comienzo. Un universo que hubiera existido siempre, sin ningún inicio, les parecía más sencillo y más natural. Otros objetaban que la edad del universo calculada a partir de las primeras mediciones de Hubble era demasiado corta, más corta incluso que la edad de la Tierra medida por los geólogos. Ese problema venía de que las distancias de Hubble eran demasiado pequeñas, y desapareció cuando se corrigieron. Pero durante algunos años hizo que la idea de un comienzo pareciera dudosa.

Un universo sin comienzo

En 1948, un grupo de científicos propuso una idea rival. Aceptaban que las galaxias se están separando. Pero sugerían que el universo no había tenido comienzo y no tendría fin. A medida que las galaxias se separan, decían, aparece muy despacio materia nueva en el espacio vacío que hay entre ellas, tan despacio que nadie podría detectarla nunca directamente, quizá un solo átomo aquí y allá a lo largo de periodos de tiempo enormes. A partir de esa materia nueva se forman galaxias nuevas que llenan los huecos. En esta imagen, el universo tiene siempre, en promedio, el mismo aspecto en cualquier época. Se la llamó teoría del estado estacionario.

La idea del estado estacionario no era ninguna tontería. Era ingeniosa, estaba elaborada con cuidado y hacía predicciones claras, que es exactamente lo que debe hacer una buena idea científica. A sus defensores les gustaba que no necesitara un misterioso primer instante. Uno de sus defensores más conocidos fue Fred Hoyle, un astrónomo que también era un escritor popular y un animado conferenciante de radio. Una noche más adelante volveremos a encontrarlo, porque también hizo grandes aportaciones a la comprensión de cómo se forman los elementos en las estrellas.

Fue Hoyle quien dio a la idea rival su famoso nombre. En una charla de radio en 1949, describió la idea de un comienzo caliente como un «Big Bang». Mucha gente ha dicho que usó el nombre como una burla contra la idea con la que no estaba de acuerdo. El propio Hoyle dijo más tarde que solo había querido una imagen viva para sus oyentes. Fuera cual fuera su intención, el nombre se quedó, y hoy se usa en todas partes, incluso entre científicos, para la idea que él esperaba que resultara equivocada.

Así que, a principios de la década de 1950, había dos imágenes serias del universo. En una, el universo empezó en un estado caliente y denso y no ha dejado de cambiar desde entonces. En la otra, el universo no tiene comienzo y siempre tiene el mismo aspecto. Las dos estaban de acuerdo con la expansión de Hubble. Para elegir entre ellas, los científicos necesitaban algo más: una pista que una imagen predijera y la otra no.

Mirando atrás, es fácil dividir a las personas de esta historia en ganadores y perdedores. Pero la ciencia no funciona realmente así. La teoría del estado estacionario obligó a los defensores de un comienzo caliente a afinar sus ideas y a buscar pruebas con más empeño. Las preguntas que planteaban sus defensores llevaron a trabajos útiles, entre ellos el gran trabajo del propio Hoyle sobre los elementos. Una idea rival, bien argumentada, no es un enemigo. Es una especie de colega que hace las preguntas difíciles que todos los demás preferirían evitar, como ese compañero que en cualquier equipo siempre pregunta: «Pero ¿lo hemos comprobado?».

Resolverlo con pruebas

Las dos imágenes hacían predicciones distintas sobre el pasado. En la imagen del estado estacionario, el universo siempre ha tenido el mismo aspecto, así que las galaxias muy lejanas, vistas tal como eran hace mucho tiempo, deberían parecerse mucho a las cercanas. En la imagen del comienzo caliente, el universo ha cambiado con el tiempo, así que el universo lejano y temprano debería verse distinto del universo actual.

Una prueba llegó de la radioastronomía, que creció deprisa después de la década de 1940. Los radiotelescopios pueden detectar galaxias que emiten ondas de radio intensas. Cuando los radioastrónomos de los años cincuenta y principios de los sesenta contaron estas fuentes, encontraron que parecía haber más lejos, es decir, hace mucho tiempo, que cerca. El universo del pasado no tenía el mismo aspecto que el de hoy. Era un problema para la imagen del estado estacionario, aunque sus defensores discutían sobre cómo interpretar los recuentos.

En 1963, otro descubrimiento se sumó al problema. Los astrónomos encontraron un nuevo tipo de objeto, extremadamente brillante y extremadamente lejano, que acabó llamándose cuásar. Hoy sabemos que los cuásares son los centros brillantísimos de galaxias lejanas, donde cantidades enormes de gas caen hacia agujeros negros gigantes. Lo que importaba para la discusión era dónde se encontraban. Los cuásares se ven a grandes distancias, es decir, hace mucho tiempo, pero cerca de nosotros no hay cuásares de ese tipo. El universo de hace mucho los tenía, y el universo de hoy no. Una vez más, el pasado se veía distinto del presente.

La imagen del comienzo caliente hacía además una predicción mucho más llamativa. Si el universo joven era muy caliente, tuvo que estar lleno de luz brillante, como el interior de un horno. Al expandirse y enfriarse el universo, esa luz no desaparecería. Se estiraría y se debilitaría, pero debería seguir ahí hoy, llenando todo el espacio y llegando desde todas las direcciones. En 1948, algunos físicos predijeron esa luz sobrante. Si alguien la encontraba, a la imagen del estado estacionario le resultaría muy difícil explicarla.

Durante más de quince años después de la predicción, nadie la buscó en serio. Los instrumentos de la época no eran lo bastante sensibles, y muchos científicos no se tomaban muy en serio la predicción. Después, en 1965, la encontraron, casi por casualidad, dos ingenieros que intentaban resolver un problema práctico con una antena. Ese descubrimiento, la luz más antigua del universo, es la historia de la próxima noche de este libro.

Fíjate en cómo se resolvió esta discusión. No se resolvió según quién tenía las palabras más ingeniosas o los defensores más famosos. Se resolvió porque las dos ideas hacían predicciones distintas, y alguien salió a medir. Quizá sea la lección más importante de toda la historia del comienzo. La ciencia no es un concurso de opiniones. Es una manera de dejar que el propio universo decida.

Antes de dormir

Noor escribió a Sami antes de apagar la luz: «La historia de esta noche: si las galaxias se separan ahora, en el pasado estaban más cerca, y más atrás todo estaba apretado y muy caliente. Un sacerdote que enseñaba física llamó al primer estado átomo primigenio. Una idea rival decía que el universo no había tenido ningún comienzo. El nombre Big Bang se lo dio un hombre que no creía en él. La discusión se resolvió con pruebas, y de eso te hablaré la próxima vez».

Sami respondió esa noche durante su descanso. Dijo que en su almacén, cuando algo salía mal con una entrega, los conductores siempre discutían sobre de quién era la culpa, y la encargada siempre decía lo mismo: «Menos discutir y más mirar el seguimiento del envío». Pensaba que los astrónomos habían hecho lo mismo. Noor sonrió y le dio la razón. Después volvió a pensar en el paseo espacial, y en lo mucho que depende, en cualquier tipo de trabajo, de comprobar en lugar de suponer.

Antes de que se durmiera, Tomás llamó suavemente a la pared de su cabina para darle las buenas noches. Comentó que una vez había trabajado con un ingeniero que solía decir que una lista de comprobación es una conversación con todas las personas que se equivocaron antes que tú. A Noor le gustó. En cierto modo, pensó, toda la historia de la ciencia era una lista de comprobación de ese tipo, escrita por personas que se habían equivocado, se habían dado cuenta y habían transmitido lo que aprendieron.

Si tienes un minuto esta noche, piensa en algo de tu propia jornada de trabajo que entendiste mejor al recorrerlo hacia atrás: un error que rastreaste hasta su causa, una tarea que planificaste empezando por el final. Ese tipo de pensamiento es exactamente lo que hicieron los astrónomos con el universo. Tomaron la expansión que podían ver hoy y se preguntaron, con paciencia, qué tuvo que venir antes.

Malentendidos frecuentes

Mucha gente imagina que el universo empezó como un punto diminuto que flotaba en un enorme espacio vacío, como un punto brillante en medio de una habitación oscura, y que luego creció hacia fuera hasta llenar la habitación. No es eso lo que dice la idea de un comienzo caliente. Por lo que sabemos, no había ninguna habitación. No había ningún espacio vacío fuera del universo temprano, esperando a ser llenado. El universo temprano era caliente y denso en todas partes, y desde entonces lo que se ha estado estirando es el propio espacio. Si el universo es infinito hoy, como puede que lo sea, probablemente también lo era entonces, solo que mucho más denso. Lo que era muy pequeño era la parte que después se ha convertido en el universo que podemos ver.

Mucha gente también toma el nombre Big Bang al pie de la letra e imagina una explosión ruidosa con un centro y un sonido. Pero no hubo ningún estallido en el sentido corriente. El sonido necesita aire u otro material por el que viajar, y no había nadie que escuchara ni ningún exterior desde el que oírlo. Tampoco había un centro, como mostraron la noche anterior las pasas del pan que sube. El nombre salió de una charla de radio de un hombre que prefería otra idea. Es una etiqueta útil, y la usamos en este libro, pero describe el comienzo más o menos tan bien como un apodo describe a una persona.

Un tercer malentendido frecuente es que la teoría del Big Bang explica qué causó el comienzo del universo. No lo explica. La teoría describe cómo ha cambiado el universo desde un estado temprano muy caliente y denso hasta el universo que vemos hoy, y lo describe muy bien. Pero sobre el primer instante, y sobre lo que hubo antes, si es que hubo algo, la teoría no dice nada fiable. Nuestras leyes actuales de la física dejan de funcionar cuando intentamos aplicarlas ahí. Los científicos dicen con honestidad que esta parte todavía no se sabe. Lo que pueden comprobar es lo que ocurrió después, y la primera gran prueba llegó en 1965, de un débil siseo en una antena, que es donde empieza la historia de la próxima noche.