Génesis (I): El Big Bang

Inicio una breve serie de artículos sobre el origen del Universo y de la vida, desde el punto de vista de este blog: la Ciencia pero también la Filosofía. La idea general es mostrar como en el origen de la materia y de la vida encontramos conceptos y procesos similares: energía, combinaciones al azar y leyes de combinación que regulan las combinaciones.

Big ... Bang!

En el principio nada existía (existir ... del latín existere: aparecer, emerger, ser, que a su vez se forma de ex + sistere: hacia afuera + tomar posición), pero debemos precisar que había "algo" no manifestado (manifestar viene del latín manifestus: patente, palpable), supondremos que ese algo era energía primordial (energía viene del griego enérgeia: fuerza o capacidad de acción, primordial viene de primordialis: relativo a lo originario, al principio fundamental) en cantidades ingentes; así pues, había una capacidad latente de expresarse, que "de repente", se expresó:

"El universo que conocemos se originó en una inmensa explosión de energía pura desde un punto de dimensión cero y densidad infinita

Claro, en este punto  se abren muchos interrogantes, algunos de los cuales son:

http://www.physicsoftheuniverse.com

• ¿Que es esa "energía primordial"? Pudiera ser una fuerza creativa fundamental, tal como la que busca la denominada Teoría de la gran unificación, que intenta demostrar que, en las condiciones extremas del Universo primitivo, todas las fuerzas de la Naturaleza, electromagnetismo, gravedad, fuerzas nucleares, no estaban manifestadas por separado sino unificadas en una única fuerza primordial de la que posteriormente emanarían las fuerzas que ahora conocemos.
• ¿Cómo puede existir o ser concebido un punto de dimensión cero? Por la teoría de la relatividad sabemos que la realidad que nos rodea es un espacio-tiempo curvo con una curvatura que depende de la masa que hay en los alrededores, como más masa, más retorcido sobre sí mismo es el espacio-tiempo; en un agujero negro la enorme cantidad de masa retuerce tanto el espacio-tiempo que se pliega sobre si mismo de forma que nos queda un punto sin dimensiones ni espaciales ni temporales. De forma semejante, el punto primordial se comporta así: no está manifestado como espacio y tiempo, es solo energía potencial, hay una capacidad infinita sin utilizar.

Por razones desconocidas que quizá quedan fuera del alcance de la ciencia esa energía no manifestada primordial "decidió" manifestarse en forma explosiva (del latín explosio: echar hacia afuera una gran cantidad de energía); aquí, el "afuera" era el espacio-tiempo, que se creó en la misma explosión. No sabemos que había antes de esa explosión, de hecho la misma pregunta no tiene sentido pues no existía un "antes" al no existir el tiempo. Tampoco sabemos qué la produjo, quizá es apropiado decir que "fue una explosión espontánea", o que la energía estaba en un estado inestable y por eso explosionó, pero no hay nada definitivo; por eso también queda abierta la posibilidad (no científica) de un "ente creador" que "pusiera" esa energía y la impulsara a expansionarse.

Mucho más que una explosión: Leyes del Universo primitivo

Se cree que sólo habían transcurrido 10⁻⁴³ segundos y la energía primordial ya empezó a diferenciarse, creando las fuerzas gravitatoria y electro-nuclear; un instante después, 10⁻³⁶ segundos después del big-bang, la fuerza electro-nuclear se diferenció en electromagnética y nuclear. ¿Qué significa este hecho? Sabemos que esas fuerzas tienen expresiones matemáticas muy bien definidas: la gravedad fue descrita por Newton, y más tarde por Einstein, mientras que las fuerzas electromagnéticas fueron descritas por Maxwell, y en cuanto a la nucleares, por diversos físicos.

Ecuación de Einstein, relacionando energía y curvatura del espacio-tiempo

El punto importante aquí es que ... ¡en solo 10⁻³⁶ segundos! se generó toda esa complejidad de campos de fuerzas, las cuales guiaron el posterior desarrollo del Universo primitivo; hay que señalar que de hecho los campos en esos instantes eran cuánticos, de forma que aún hoy en dia no hemos conseguido hallar sus ecuaciones exactas, especialmente en el caso de la gravedad cuántica. Por tanto, la "explosión" fue mucho más que un simple despliegue de energía, fue también un despliegue de complejas leyes físicas que perduran hoy en dia, 15.000 millones de años después.

Para mí, si ya es difícil de entender que pueda haber una cantidad virtualmente infinita de energía en un punto sin dimensiones, todavía es más difícil entender cómo se generaron tales leyes complicadas y exactas, ¿o bien hemos de suponer que no se generaron, sino que ya existían en el punto adimensional original? Pero las leyes son información, más aún, son conocimiento: información altamente estructurada, preparada para ser usada ¿cómo se almacena el conocimiento en un punto adimensional, o cómo se genera desde él? De hecho, esta es una pregunta que hace tiempo me hago: una partícula fundamental, aislada, es decir, un cuanto de un cierto campo, ¿cómo sabe cómo tiene que comportarse? ¿dónde se almacena esa información, ese conocimiento?

Pragmatismo científico y el principio antrópico 

Stephen W. Hawking

La ciencia está renunciando a hacerse estas preguntas, limitándose a contestar lo que cree que realmente pertenece a su ámbito de conocimiento: observar la Naturaleza, descubrir regularidades de comportamiento, intentar describir esas regularidades con un lenguaje exacto. Por ejemplo, la respuesta de Stephen Hawking a la pregunta "¿porqué las leyes del Universo primitivo fueron esas y no otras?, pues cualquiera pequeña variación en ellas, aunque fuera sólo de una centésima parte del 1%, hubiera hecho imposible la existencia del Universo y de la vida tal como los conocemos", es simplemente: «vemos el universo en la forma que es porque nosotros existimos», es una aplicación del llamado "principìo antrópico". Para mí, esta "explicación" no es más que una huida, una ignorancia, pero además una ignorancia que intenta dejar sin sentido a nuestra pregunta, una ignorancia disfrazada de sabiduría, que quiere hacer pasar el afán de saber por ignorancia, pues te dice: "tu pregunta simplemente no tiene sentido, no es una pregunta adecuada". Creo que las preguntas siempre son adecuadas, y lo más honesto es reconocer que no tienes las respuestas, en vez de negar la validez de las preguntas.

Sistemas cibernéticos, regulación y evolución

Un sistema cibernético es auto-regulado, para ello se retro-alimenta, afectando al medio externo y luego adaptándose a él. La Cibernética estudia la regulación y control de todo tipo de sistemas dinámicos y de sus procesos.  Podemos aplicarla al estudio del Universo primitivo, considerándolo como un sistema auto-regulado? En principio no, pues la Cibernética no considera sistemas aislados (aquellos que no intercambian materia ni energía con su entorno), y por definición el Universo es un sistema aislado, pues contiene todo lo existente.

La pregunta es: ¿tenemos conocimiento de algún otro sistema aislado auto-regulado que no sea el Universo? Pues no, al menos hasta mi conocimiento; todo sistema aislado es de hecho una idealización, pues el aislamiento absoluto no existe.

Evolución de un sistema cerrado: energía y entropía

Pensemos en el siguiente sistema cerrado idealizado: en un espacio cerrado dejamos algunas figuras idénticas en movimiento al azar, que obedecen a la siguiente regla:

los choques entre figuras son elásticos, excepto si, al chocar dos figuras, coinciden dos de sus lados en al menos un 50% de su longitud, entonces el choque será inelástico y las dos figuras quedaran unidas.

Podemos imaginar que los lados de las figuras son adhesivos, de forma que si chocan adecuadamente se pegan entre sí. Demos posiciones y velocidades iniciales a las figuras, por ejemplo, la instantánea inicial podría ser:

Figuras moviéndose al azar en un entorno cerrado

Es de esperar que al cabo de cierto tiempo algunas figuras se hayan unido, por ejemplo:

La ley del choque entre figuras produce uniones

Esperando todavía más tiempo más figuras se habrán unido al azar:

Las uniones se hacen más numerosas y complejas

A la larga esperamos que todas las figuras queden unidas en una sola figura, es como si actuara una gravedad en ellas. Este sencillo "Universo" no cumple con la ley de conservación de la energía, pues como es sabido los choques inelásticos disipan energía cinética; en el Universo real la energía cinética se transforma en térmica, pero como en nuestro sistema no hemos definido tal concepto, se va disipando la energía; de hecho, como la temperatura está relacionada con la energía cinética, nuestro simple Universo se enfriará irreversiblemente hasta llegar al estado de equilibrio en el que todas las figuras están juntas. También podemos decir que la entropía en nuestro sistema, que podemos tomar como una medida del desorden del sistema, se reduce progresivamente, violando con ello el segundo principio de la termodinámica. Así pues, no es tan sencillo imaginar un sistema cerrado que no vulnere las leyes de la Física: hay que pensar un poco más.

En nuestra segunda versión de sistema cerrado haremos que la energía perdida en los choques inelásticos se emita en forma de un tipo de radiación para la cual no damos más detalles; esa radiación, una vez emitida, no interactúa con nada, es energía libre. Por tanto el sistema cumple ahora con el principio de conservación de la energía: en el estado final de equilibrio todas las figuras estarán unidas y circulará por el espacio una radiación que contendrá toda la energía cinética perdida. ¿Que pasará con la entropía? A pesar de que las figuras están más ordenadas en el estado final, dado que la energía radiante no puede recuperarse, deberá haber un aumento global de la entropía, y se cumplirá el segundo principio, que de hecho tiene que ver con la irreversibilidad: la energía total se conserva, pero se convierte en otra forma tal que no puede recuperarse el estado inicial de figuras separadas.

Pensemos en una tercera versión del sistema, en la cual la energía radiante pueda ser reabsorbida por las figuras, con el efecto de un aumento de la energía cinética. La energía total sigue conservándose; ¿cuál será el estado final de este sistema? Como la absorción de energía no separa las figuras, sólo las acelera, el estado final será el mismo: una única figura, unión de todas las iniciales, con una velocidad determinada por la conservación de la energía total. ¿Que pasa con la entropía? Que vuelve a disminuir, no hay pérdida de energía cinética total, y hay un aumento del orden del sistema: volvemos a violar la segunda ley. En el Universo real no hay la posibilidad de reabsorción total de la energía perdida, hay una degradación que conduce al aumento de entropía.

Así pues vemos que el Universo primitivo, generado a partir de la "nada", fue muy especial: llevaba intrínsecamente unas leyes estrictas y exactas que cumplió desde el mismo momento de su génesis.

¿De donde surge toda la complejidad?

Incluso en el sistema tan simple que hemos usado como ejemplo, para que evolucione hay que poner unos objetos, unas reglas, unas condiciones iniciales, y un tiempo para que el azar realice combinaciones siguiendo las reglas. En cambio parece ser que el Universo no tuvo "objetos" iniciales sino sólo energía, y tuvo reglas iniciales, ¿pero "quien" y "como" las impuso? Supongamos que la energía primordial ya contiene algunas reglas simples iniciales, las cuales pueden combinarse entre sí para formar reglas más complejas; es un proceso parecido al de la unión de figuras pero con reglas. Imaginemos pues un sistema inicial de reglas y de meta-reglas que permiten combinar reglas para generar nuevas reglas, codificado de alguna forma en la misma energía primordial:

Energía en expansión -> espacio-tiempo
Energía + espacio-tiempo -> campos de fuerzas y partículas elementales
Energía + espacio-tiempo + partículas elementales -> átomos
etc. etc.

La jerarquía creciente de reglas generaría todo el Universo, de hecho todo son reglas, o leyes, incluso la materia es energía que se comporta según reglas. Y todas las reglas serían combinaciones de una única fuente: la energía primordial. Esta energía primordial incluiría potencialidad y reglas de creación. En esta visión del Universo, el Big-bang no fue una explosión inicial, sino un despliegue de energía inteligente, auto-controlada por su propio sistema jerárquico de reglas, que a su vez es auto-generado, y todo lo que existe es expresión directa de esa energía manifestándose mediante lo que llamamos leyes de la Naturaleza.

Dios juega a los dados...

Aunque esta famosa afirmación surgió en el contexto de la Física Cuántica, creo que es de aplicación aquí, pues en el modelo que hemos expuesto, al igual que en el sistema simple de figuras, se deja al azar la combinación y formación de reglas más y más complejas. Ahora bien, sabemos seguro que se formaran tales reglas, solo es preciso darle tiempo al sistema. Así que es un azar relativo, pues los resultados sabemos cuales serán, aunque no este determinado el camino exacto de evolución. 

La pregunta es: ¿cuantas reglas iniciales se crearon en el big-bang? O dicho de otro modo, ¿Cuál es la mínima complejidad inicial que tuvo que crearse para que evolucionara hasta generar el complejo Universo actual? Quizá el lector se habrá dado cuenta de que estoy trazando un paralelismo con la aparición de la vida y su posterior evolución: mi tesis es que la evolución del Universo, desde la explosión inicial hasta ahora, y la evolución de la vida, desde los virus hasta los organismos complejos, siguen patrones parecidos: una materia prima más un conjunto inicial de reglas de formación, que aleatoriamente van generando la complejidad que vemos actualmente, y de la que somos parte. En el siguiente post trataré del origen de la vida.

Idea y concepto de Dios en la mente de la humanidad

En el blog La Vaca esférica se publicó hace un tiempo el post "Matemáticamente, Dios no existe" que produjo una larga cadena de comentarios, entre los cuales hay uno mío. La supuesta demostración, muy discutible, se basa en conjuntos y probabilidades, y como es natural produjo controversia. En este post trato el mismo tema pero desde un punto de vista muy distinto, a partir de las nociones de concepto e idea de Dios, y de su universalidad.

Conceptos e ideas

Un concepto es una construcción mental con un significado intelectual; forman la base del conocimiento. Así, cuando por ejemplo estudiamos ingeniería, estamos adquiriendo los conceptos adecuados para esa rama de la técnica. Agrupamos conceptos referentes a un campo de conocimiento, como la ingeniería, con el nombre de sistema conceptual.

Adquirimos los conceptos a través de la experiencia sensible y del estudio abstracto: conceptos prácticos o teóricos. Los objetos de nuestro entorno los conocemos a través de nuestro concepto de ellos, que construimos por experiencia directa. Los conceptos abstractos los adquirimos por el estudio y el razonamiento, o bien por abstracción directa de los objetos.

Ejemplos: el concepto de "mesa" está relacionado con todas las mesas que hemos observado, y contiene propiedades como el uso a que se la destina, las formas y dimensiones, etc.; si además somos profesionales del mueble, nuestro concepto será más rico e incluirá propiedades adicionales como la madera de la que se compone, barnices, etc.

El concepto del número 2 es totalmente abstracto, no tiene ninguna relación con objetos tangibles, es una propiedad universal de ciertos conjuntos de objetos.

Una idea es una construcción mental relacionada con un concepto, pero no necesariamente incluida en él. Puede incorporarse al concepto o sistema conceptual al que hace referencia,  enriqueciéndolo, o bien descartarse.

Ejemplos: Arquímedes, pensando sobre como solucionar un problema planteado por su rey, tuvo la idea que hoy se conoce como Principio de Arquímedes. Esta idea hoy en dia está incluida en el sistema conceptual de la estática de fluidos.

Así, las ideas no tienen suficiente estructura o no tenemos suficiente confianza en su certeza para ser consideradas nociones.

Dios como idea/noción y las religiones como sistemas conceptuales

¿Dios es una idea o un concepto? Siguiendo las definiciones dadas, si no tenemos la certeza de su existencia diremos que es una idea; para alguien que niega su existencia será una idea falsa, mientras que para los que tienen dudas razonables será una idea factible pero no probada. Por otra parte, para los creyentes que tienen total confianza en su existencia, será una noción conceptual que no necesita ser probada.

En cambio las religiones son claramente sistemas conceptuales ya que incluyen diversas nociones interrelacionadas, en las cuales siempre está incluida, por supuesto, un concepto de Dios, diferente según la religión. Debido a la fe de los creyentes, las religiones no contienen ideas, sólo conceptos dogmáticos que no necesitan ser probados.

Entonces, si nos desvinculamos de dogmas de fe,  la existéncia de Dios no está probada, así que en lo que sigue consideraremos a Dios como una idea.

Dios como idea, es con toda seguridad la idea más común de la historia de la humanidad, en el sentido de que ha existido desde la prehistoria hasta la actualidad, en todas las civilizaciones y culturas, en todas las razas y pueblos: aunque con notables diferencias en los detalles, la idea de un ser superior (o muchos seres, en el caso del politeísmo) ha sido una constante de la raza humana. La vemos en los más antiguos escritos cuneiformes, en el antiguo Egipto, en la China del siglo X, y en la actualidad. Y la encontramos en el pueblo inculto medieval, en la nobleza, y entre científicos contemporáneos.

Dios como experiencia mística

Dejemos por un momento el mundo de las ideas y volvamos a la experiencia objetiva. Como ya comente en el post Mística y ciencia  es muy notable que la descripción de un cierto estado místico en religiones como el zen, el sufismo, el taoísmo, el tantrismo, los místicos cristianos, etc, sean tan coincidentes. Hay una coincidencia entre personas de razas y religiones diferentes, separados entre sí por milenios y por continentes, sin ninguna relación entre sí ni conocimiento mutuo. En este estado místico se es uno con el ser supremo, y a la vez con todo lo existente:

Mi Yo es Dios, y no reconozco otro Yo que mi Dios mismo.

Santa Catalina de Genova

Mi naturaleza se armoniza con la de Buda. Ya no hay dualidad, sino unidad y armonía: Satori.

Yoka Daishi: El canto del inmediato Satori (Budismo Zen)

Para estos místicos, el ser supremo no es una idea, ni siquiera es un concepto, sino una experiencia sensible real; además, la experiencia tiene muchos puntos en común para todos ellos.

Entonces, ¿Dios existe?
Recapitulemos.

Primero,  la idea de Dios es universal y atemporal. Claro que no estamos diciendo que todos tengamos esa idea, solo decimos que, como idea, tiene una enorme difusión y persistencia en el tiempo, a pesar de lo que hemos progresado en los últimos 10.000 años. Obsérvese además que tener la idea de Dios no significa creer en su verdad: incluso un ateo tiene la idea de Dios, que considera falsa. Si no se tiene una idea en la mente, no se la puede juzgar, primero hemos de adquirirla para luego considerar su certeza. 

Segundo, el conocimiento directo del ser supremo que dicen que han tenido los místicos, también en diferentes épocas y lugares, es notablemente coincidente.

En mi opinión, estos dos puntos muestran claramente que algo efectivamente existe, ¿pero que es? ¿Qué hipótesis podemos enunciar que sean coherentes con lo expuesto? Aparte de simplemente enunciar que Dios existe, según creo sólo hay una explicación científica posible, que paso a exponer.

La idea/noción de Dios podría ser una característica de la mente humana, al menos en cierto estado de evolución; simplemente surge de modo natural la idea de un ser supremo. Incluso las experiéncias místicas, también podrían generarse en el cerebro siempre que se den ciertas condiciones, como por ejemplo tener el concepto de Dios en la mente y trabajarlo constantemente durante el tiempo suficiente. Podemos imaginar que, quizá dentro de 10.000 años, la evolución haya llevado a la humanidad a un punto en el cual ya no surja el concepto de ser supremo. Quizá es una caractística de nuestra especie, el Homo Sapiens (o quizá viene incluso de anteriores especies), y se extinguirá con la aparición de la siguiente especie.

Respecto a esta hipótesis, hace unos años visité un monasterio budista situado en el Pirineo de Aragón en el cual compré un libro, "Naturaleza de Buda. El Tao de la evolución", de Wes Nisker; en él se defiende una tesis parecida, pero referida a la espiritualidad en conjunto, no sólo a la idea de ser supremo. Además sostiene que la evolución nos llevará a más espiritualidad: en un futuro todos seremos místicos:

"Creo que en los años venideros se prestará gran atención en la información compartida entre los meditadores budistas y los biólogos, en particular los neurocientíficos".

Wes Nisker: Naturaleza de Buda.

Esta idea de espiritualidad inducida por la evolución explica científicamente la universalidad y persisténcia de la idea, pero me plantea una duda importante: ¿cuál es su utilidad? ¿O debemos pensar que es una característica puramente aleatoria? No domino en absoluto el tema de la evolución de las especies, su mecanismo, porque surgen las características, etc., así que no puedo seguir especulando. 

La pregunta queda abierta: ¿qué sentido tiene en la evolución de la humanidad introducir la noción de ser supremo y de espiritualidad en su mente? Porque de esto sí que podemos estar seguros: esa idea existe en la mente; puede estar más o menos activa, puede ser negada o afirmada, pero está en nuestras mentes.