Viaje en cinco saltos hasta el mismísimo fin de los tiempos

El Ojo de gato, una nebulosa planetaria formada por las emisiones de plasma y gas ionizado de una gigante roja durante el último tramo de su vida. Fotografía: NASA / ESA / HEIC / STScI / AURA.

Si dos personas se diesen cita junto a un tablero de ajedrez y disputaran una partida tras otra hasta completar todas las que es posible jugar con arreglo a las normas tradicionales, esas dos personas jugarían un vigintillón de partidas. Un vigintillón es esto:

1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

No hace falta que pierda tiempo contando los ceros, ya le decimos nosotros cuántos tiene: ciento veinte. Por eso los números como este no se suelen escribir así, como una avalancha de cifras. Lo habitual es escribirlos abreviadamente recurriendo a la notación científica:

10120

Cuando se trata de números grandes, los divulgadores y los científicos suelen aportar comparaciones vistosas para ayudarnos a comprender sus magnitudes gigantescas. Algo frecuente, por ejemplo, es decir que hay una cantidad de tal o cual cosa mayor que el número de granos de arena que hay en todos los desiertos y playas de la Tierra. Esa clase de comparaciones, sin embargo, solo tienen sentido hasta que se alcanzan ciertas magnitudes, y dejan de tenerlo con las que son todavía mayores. Sería absurdo comparar un vigintillón (1) con el número de granos de arena que hay en todos los desiertos y playas de la Tierra, por ejemplo, o acaso con todos los granos de arena que hay en todos los planetas de nuestra galaxia. Un vigintillón es un número mucho mayor que el número de átomos que existe en el universo (2).

Esta es la razón por la que podemos derrotar a las máquinas jugando al ajedrez (3). No es posible construir un disco duro capaz de almacenar todas las partidas que se pueden jugar con treinta y dos fichas y el tablero reglamentario de sesenta y cuatro escaques. Incluso cuando fuese un disco duro extremadamente eficaz y emplease un único átomo de materia para almacenar una partida de ajedrez entera, sencillamente no hay suficientes átomos en el universo para construir ese disco duro.

A los seres humanos nos pasa algo muy parecido a esto. Somos incapaces de hacernos una idea de las magnitudes que representan realmente los números grandes. Aunque suele decirse que eso tiene mucho que ver con la biología y con nuestra propia evolución —entenderlos no representaba una ventaja cuando vivíamos en las selvas y en la sabana, por eso no nos hemos dotado con esa capacidad a través de la selección natural—, eso es cierto solamente en el caso de los números grandes «menos grandes», por llamarlos de alguna forma. En el caso de los números grandes «más grandes», la cosa es más sencilla: nos ocurre lo mismo que a los ordenadores. Incluso si nuestras habilidades matemáticas fuesen mejores de lo que son, estamos hablando de cantidades que exceden la cantidad de neuronas que hay en un cerebro o la cantidad de operaciones que puede realizar mentalmente un ser humano a lo largo de toda una vida.

En este artículo recorreremos el tiempo hacia delante y nos adentraremos muy profundo en el futuro, tan profundo que quizá lleguemos al punto en el que el propio tiempo se acabe. Encontrará usted muchas cifras y serán cifras muy grandes, pero no encontrará muchas comparaciones que le ayuden a comprender lo grandes que son realmente. La razón es que son números inimaginablemente grandes. Fuesen cuales fuesen esas comparaciones, sencillamente no les harían justicia.

El día que muera la próxima estrella (100 años en el futuro)

El 30 de abril del año 1006 apareció un punto de luz en el cielo y en cuestión de pocas horas se convirtió en el objeto más brillante del firmamento. Durante los tres meses siguientes pudo verse a todas horas, tanto de día como de noche, pero luego se atenuó lo suficiente como para aparecer solamente después de la puesta de sol, como hacen las estrellas y los planetas. En una crónica china de la época se dice que aquella «estrella invitada», como ellos la llamaron, brillaba tanto que los objetos arrojaban sombra durante las noches de luna nueva. Un astrónomo egipcio, Alí ibn Ridwan, precisó en sus comentarios al Tetrabiblos de Ptolomeo que emitía tanta luz como la luna durante sus cuartos. Y en la abadía de San Galo, en los Alpes suizos, los monjes anotaron que aquel resplandor variaba porque la estrella misteriosa, «de un modo maravilloso, algunas veces parecía contraerse, otras difuminarse e incluso a veces se extinguía» (4). Algunos creen que aparece retratada en unos petroglifos de la cultura hohokam, en Arizona, con la forma de un objeto celeste como radiante y expansivo, algo más parecido a una explosión (5).

Si la intención de los hohokam fue esa —retratar una explosión—, entonces fueron ellos los que estuvieron más acertados. Aquella estrella, en realidad, era una supernova, la detonación con la que terminan su vida los astros con más masa. Y se piensa que su magnitud aparente llegó a ser de −7,5, dieciséis veces mayor que la de Venus, el cuerpo más brillante de nuestro firmamento (6). SN 1006, como la conocemos hoy en día, fue la supernova más intensa que ha presenciado la humanidad a lo largo de la historia. Los restos de la explosión se redescubrieron en 1965 dentro de nuestra propia galaxia, a unos 7900 años luz de la Tierra (7).

Los restos de la supernova SN 1006. Fotografía: NASA / ESA / Zolt Levay / STScI.

Si le da envidia este acontecimiento y se dice que sería emocionante ver algo así con sus propios ojos, está usted de enhorabuena: la probabilidad de que llegue a hacerlo no es absurdamente remota, como suele pasar con la astronomía. De hecho, la posibilidad de que estalle una supernova en la Vía Láctea y de que sea visible desde la Tierra sin necesidad de instrumentos ópticos es del veinte por ciento en los próximos cincuenta años (8). Y si quiere mejorar su suerte, sabemos incluso en qué dirección debe mirar. Salga a la calle durante una noche despejada, vuelva la mirada hacia la constelación de Orión y busque la estrella rojiza que ejerce como hombro del cazador. Esa es Betelgeuse. Si alguna estrella cercana va a explotar pronto, es esa (9).

Palabra clave: cercana. Betelgeuse es la mejor candidata a convertirse en supernova entre las estrellas que conocemos bien y que están relativamente cerca de la Tierra. También es la que causaría una de las supernovas más espectaculares en nuestro cielo, ya que es una supergigante roja (la clase de estrella más grande que existe) y la estrella de esta clase que está a menos distancia de la Tierra (a unos 700 años luz). Es tremendamente improbable, eso sí, que lo haga mañana o pasado mañana o que sea la próxima en hacerlo (10), pero soñar es gratis y Betelgeuse nos está haciendo soñar últimamente. Hace unos cuantos meses era una de las diez estrellas más brillantes del cielo nocturno, pero ahora mismo ni siquiera está entre las veinte primeras. A finales de 2019 comenzó a perder luminosidad, y a mediados de 2020, cuando firmamos esta pieza, brilla un treinta y seis por ciento menos de lo habitual. Es normal que el resplandor de Betelgeuse cambie: a fin de cuentas, es una estrella variable (11), pero no es normal que lo haga tanto y con tanta rapidez.

Además, las estrellas como Betelgeuse tienen una esperanza de vida cortísima. Nuestro sol, por ejemplo, lleva brillando 4500 millones de años y lo seguirá haciendo otros tantos más, pero Betelgeuse tiene solo diez millones de años y seguramente le quedan unos cien mil, nada más. Las estrellas con tanta masa sencillamente son así, tan grandes y calientes que solo existen brevemente. Tienen más materia que las otras, pero también la fusionan a un ritmo mucho mayor y acaban con ella mucho antes. En el último tramo de su vida, cuando se dedican a fusionar elementos cada vez más pesados y lo hacen cada vez con más rapidez, sufren sacudidas parecidas a las que está sufriendo Betelgeuse. Pierden y ganan luminosidad, cambian de tamaño súbitamente y la temperatura en sus superficies experimenta variaciones vertiginosas. Son los estertores de una estrella.

El día que mueran todas las estrellas (100 años-1012 años en el futuro)

Cuando una estrella muere, expulsa sus capas exteriores hacia el espacio interestelar. Si la estrella tiene un tamaño modesto, parecido al del Sol y hasta diez veces mayor, lo hace mediante pulsos, contrayéndose y expandiéndose. Si la estrella tiene más masa, entonces se desata una única explosión violentísima, una supernova. El efecto es igual en ambos casos: los materiales esparcidos se mezclan con los restos de otras estrellas y con más gas interestelar, se aglutinan por efecto de la gravedad y dan lugar al nacimiento de nuevos astros y planetas.

Enrique III el Negro, emperador del Sacro Imperio Romano Germánico, observa la supernova acontecida en el año 1054 desde la ciudad italiana de Tivoli. Imagen: DP.

Sin embargo, las estrellas no diseminan todo su material por el espacio en el momento en el que mueren, solo el que integraba sus capas exteriores. Las capas interiores y el núcleo, en cambio, se contraen por efecto de la gravedad y forman un cuerpo caliente, pequeño y compacto que los astrónomos llaman «remanente» estelar. Las estrellas más modestas, que son la inmensa mayoría, se convierten de esta forma en una enana blanca, un cuerpo con un diámetro parecido al de la Tierra y una densidad monstruosa. Las estrellas de mayor tamaño, en cambio, se comprimen todavía más y forman una estrella de neutrones, un cuerpo celeste pequeñísimo, de diez o doce kilómetros de diámetro, e inimaginablemente denso. En el caso de las más grandes, la compactación no se detiene nunca y toda la materia se concentra en un punto infinitamente pequeño e infinitamente denso: un agujero negro. Estos remanentes, los tres, son estériles. La materia que acopian no regresará al medio interestelar y no contribuirá a la formación de nuevos astros (12).

Esto les pasará a todas las estrellas y esta es la razón por la que estas, simplemente, dejarán de nacer algún día. Aunque aparecen nuevos astros constantemente y lo hacen a partir de los restos de otros, la materia en circulación es cada vez menos. A medida que pasa el tiempo, a medida que las generaciones de estrellas se vayan relevando unas a otras, los remanentes estériles abundarán más y las fértiles nebulosas de gas donde se forman los nuevos sistemas estelares abundarán menos. Nacerán menos estrellas y serán más pequeñas y llegará un día en el que simplemente dejen de hacerlo.

No sabemos qué aspecto tendrá el universo entonces, dentro de 1010años aproximadamente, pero sí sabemos un detalle: que será rojo y mucho menos luminoso. Ya no quedarán estrellas azules, blancas o amarillas —como lo son ahora en función de su masa y su temperatura—, solo las más pequeñas de todas, las enanas rojas. Y las enanas rojas, ya lo dice su nombre, alumbran poco y lo hacen con luz roja. Eso sí: en lo tocante a la longevidad, no tienen competidor. Del mismo modo que las estrellas grandes viven poco porque fusionan su material enseguida, las enanas rojas viven durante un plazo de tiempo inconcebiblemente prolongado, ya que lo hacen a un ritmo muy lento (13). Se cree que las estrellas más pequeñas del universo, las enanas rojas de cerca de 0,1 masas solares, pueden vivir hasta 1012 años. Eso significa que las primeras enanas rojas que prendieron en el cosmos —y lo hicieron pronto, solo unos cientos de miles de años después del Big Bang— no solo siguen activas hoy en día; es que ni siquiera han superado el uno por ciento de su vida. Desde que el mundo es mundo, todavía no ha dado tiempo a que muera ni una sola de ellas.

El día que muera el último átomo (1012-1040 años en el futuro)

El día que se apague la última enana roja habrá acabado la era estelífera, la era de las estrellas, y dará comienzo la era degenerada. Que no le engañe su nombre, no se lo pusieron buscando dramatismo (14). En realidad, alude a la materia degenerada, la sustancia de la que están hechos los remanentes de las estrellas.

Parte de las estrellas que se acumulan en el centro de la Vía Láctea en una imagen tomada por el telescopio espacial Hubble. Fotografía: NASA / ESA / T. Brown.

Los cuerpos celestes que persistan para entonces serán estos mismos remanentes: enanas blancas, estrellas de neutrones (y las variaciones más exóticas de las estrellas de neutrones, como los púlsares, los magnetares y las estrellas de quarks) y agujeros negros (y sus propias variaciones exóticas: los cuásares). A los seres vivos, que solemos fijarnos solamente en los intercambios de energía, podría parecernos que esta no es la peor de las noticias. A fin de cuentas, las enanas blancas brillan, los púlsares también emiten grandes haces de radiación desde sus polos y los cuásares hacen fundamentalmente las dos cosas, solo que a una escala mucho mayor y con muchísima más potencia. Pero debe recordarse que estos objetos no generan esa energía, tanto si es térmica como cinética. La generaron en su día, cuando eran estrellas, y ahora solo la conservan. El brillo de las enanas blancas es más bien incandescencia, emiten luz debido a su temperatura altísima; los púlsares absorben y disparan la materia que hay en sus inmediaciones porque giran sobre sí mismos a una velocidad vertiginosa, hasta cientos de veces por segundo; y los cuásares, cuyos campos gravitatorios son potentísimos, ponen esa energía en circulación gracias a la fricción que se produce en sus discos de acreción descomunales. Pero ninguno de ellos ni ninguna otra clase de remanente estelar es capaz de poner en marcha la nucleosíntesis, de desencadenar la fusión de los átomos y de transformar materia en energía.

Poco a poco, las enanas blancas irán perdiendo temperatura, las estrellas de neutrones irán perdiendo velocidad y finalmente unas y otras se apagarán y se detendrán completamente. No sabemos cuánto tardarán en hacerlo. Una estimación muy repetida (15) dice que las enanas blancas podrían tardar unos 1015 años en convertirse en enanas negras, es decir, en cuerpos fríos e inertes constituidos por materia degenerada. El plazo en el que lo harán las estrellas de neutrones es incluso más incierto, pero el resultado será parecido.

Durante la era degenerada, el cosmos será un lugar oscuro, aunque habrá algún chispazo de cuando en cuando. En los sistemas binarios de enanas blancas, por ejemplo, las órbitas se acercarán hasta hacer que los dos cuerpos colisionen y estalle una supernova. Y algunas enanas marrones (grandes objetos gaseosos a medio camino entre un planeta y una estrella) que llegasen a colisionar de esta misma forma podrían reunir materia suficiente entre las dos como para empezar a fusionar y alumbrar alguna pequeña estrella tardía. Estas estrellas, las últimas estrellas del universo, serán enanas rojas y serán increíblemente longevas, pero da igual, el reloj tampoco se detendrá entonces. Poco a poco, eón a eón, también ellas se desvanecerán. El cosmos, ya sí que sí, será un lugar a oscuras.

Algunos creen que será entonces cuando la propia materia comience a desintegrarse. Aunque la longevidad de las partículas subatómicas es un tema muy discutido, algunos de los modelos de física de partículas más populares predicen que la vida media del protón (las partículas estables y con carga positiva que forman parte de los núcleos atómicos) es de 1038 años aproximadamente (16). El decaimiento de los protones es un asunto complejo y fascinante que daría para muchas páginas de curiosidades, pero aquí nos quedaremos solo con una: aunque el universo llegue a ser totalmente oscuro, no llegará a ser totalmente frío, al menos no todavía. A medida que sus protones decaen y sus átomos se desintegran, algunas de las enanas negras que sobrevivan irradiarían partículas subatómicas y la radiación podría alcanzar valores de hasta 400 vatios en cada una de ellas. El horno microondas de cualquier cocina emite el doble que eso y más, pero dentro de 1039 años ese será el poder que tengan las mayores estrellas.

El día que muera el último agujero negro (1040-1092 años en el futuro)

Dentro de 1040 años, un átomo se desintegrará en algún rincón del cosmos y será el último en hacerlo. A partir de ese momento ya no existirá nada mayor que un núcleo atómico en todo el universo.

Seguirán existiendo, eso sí, los agujeros negros, y dese cuenta de que eso no constituye una excepción. Aunque solemos referirnos a ellos con ligereza y los llamamos «grandes» y «pequeños», lo cierto es que los agujeros negros son infinitamente pequeños. Lo que es grande o pequeño es el diámetro de su horizonte de sucesos, el espacio alrededor de esa singularidad central en el que la velocidad de escape es superior a la de la luz y entonces ya nada puede circular en dirección contraria a la suya, debe hacerlo siempre hacia ella. Si pudiésemos viajar a las inmediaciones de un agujero negro y contemplarlo desde una distancia prudencial, ese horizonte de sucesos se dibujaría con nitidez frente al fondo luminoso y colorido que presenta el cosmos hoy en día y tendría un aspecto parecido al de una esfera negra, pero eso es algo engañoso. Lo que estaríamos viendo con los ojos seguiría siendo un espacio, una región, no un cuerpo sólido con masa. Masa tiene la singularidad central, y esa está confinada en un volumen infinitamente pequeño.

El agujero negro de la galaxia elíptica M87, primer objeto de su clase en ser fotografiado. Fotografía: EHT / ESO.

En 1974, el físico Stephen Hawking descubrió que los agujeros negros emiten una forma de radiación térmica y que al hacerlo pierden masa (17). Aunque ocurra con una lentitud que desafía al entendimiento, los agujeros negros también se evaporarán poco a poco y al final, puf, desaparecerán completamente. Hawking calculó que los más pequeños que se forman naturalmente, los que tienen el equivalente a tres masas solares, tardarían 1068 años en desvanecerse. Los mayores, los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las galaxias, y que a veces toman la forma de cuásares, tardarán 1092 años en hacerlo. Merece la pena pararse a pensar un segundo en esta cantidad, 1092. Es un número mayor que el número de partículas subatómicas que hay en el universo.

Si pregunta usted a un astrofísico, a un matemático o a cualquier otro profesional del ramo por la muerte del universo, es probable que le digan que ocurrirá más o menos en esta fecha, dentro de 1092 años, o en todo caso cuando el último agujero negro se encoja y desaparezca. Con él se irá también la última fuente energética del cosmos, la última forma de radiación, y el universo se habrá parado totalmente, se habrá enfriado completamente, habrá tocado fondo y habrá cesado para siempre. El universo habrá muerto, larga vida al universo.

El último día del mundo (1092-∞ años en el futuro)

¿Y después? Después de eso, poco más. Fotones, partículas subatómicas y una eternidad, esos son los ingredientes de esta sopa. Los dos primeros no son gran cosa, pero el tercero sí lo es. Algunos dicen que con ese ingrediente se pueden hacer muchas cosas.

La energía oscura tiene mucho que ver con el destino final del cosmos. Si hubiese una cantidad suficiente de ella, es probable que la expansión del universo acabase desgajándolo hasta la mismísima escala cuántica. A medida que el propio espacio se expandiese y lo hiciese cada vez a mayor velocidad —ese es precisamente el efecto que parecer tener la energía oscura en nuestro mundo—, disminuiría progresivamente la cantidad de espacio con la que se puede interactuar. Pongámoslo así: un fotón saldría del punto A y se dirigiría hacia el punto B a la velocidad de la luz, pero el espacio mismo que separa A y B estaría expandiéndose a una velocidad mayor que esa. Nuestro fotón hipotético, por tanto, jamás lograría alcanzar el punto B. Se dedicaría a viajar eternamente en su dirección y, pese a eso, estaría cada vez más lejos de él y también del lugar del que salió, el punto A. El diámetro dentro del cual la materia interactúa es gigantesco hoy en día, pero se está reduciendo a medida que la expansión del universo acelera. Si esa expansión sigue acelerándose, llegará el día en el que la distancia entre los puntos A y B sea menor que una galaxia, menor que un sistema estelar, menor que un planeta y menor que un átomo. Todas las distancias se harán infinitas y esto impedirá que tenga lugar cualquier proceso, sea el que sea, y que tenga efecto cualquier fuerza. A eso se lo llama «Big Rip», el Gran Desgarramiento (18).

El Cúmulo de Pandora, un cúmulo de galaxias también conocido como Abell 2744, en una fotografía tomada por el telescopio espacial Hubble en 2014. Fotografía: NASA / ESA / STScI.

Si el Big Rip no tuviera lugar, entonces el espacio-tiempo podría acabarse de otras formas. Los partidarios de la teoría del Big Freeze, por ejemplo, se atienen al hecho de que el cosmos empezó siendo algo infinitamente pequeño, infinitamente caliente e infinitamente denso, y nos recuerdan que las leyes de la termodinámica son muy claras al respecto: algo así solo puede derivar hacia lo infinitamente grande, lo infinitamente frío y lo infinitamente vacío. Y cuando las magnitudes físicas alcancen ese valor, o valores muy cercanos a ese, no cabe esperar que pase algo, sea lo que sea. El universo simplemente habrá sufrido la muerte térmica, se habrá alcanzado el grado máximo de entropía y los procesos físicos habrán cesado permanentemente. No ocurrirá nada que arrample con todo ello porque en esas condiciones no podría ocurrir nada. El mundo no acabará por una razón sencilla: ya se habrá acabado. En el mejor escenario solo habrá fotones en circulación y los fotones no experimentan tiempo, así que incluso hablar de eternidad carecería de sentido. El tiempo, que ahora es real, entonces será una ficción matemática, algo que solo existe en el plano de lo ideal y lo hipotético. The End.

Los partidarios del Big Crunch, por el contrario, admiten que algo así tendrá lugar, pero sostienen que ese no será el final del cosmos. Después de separarse al máximo, dicen ellos, la gravedad será la única fuerza capaz de afectar significativamente a las partículas subatómicas, por lo que podrían comenzar a reunirse de nuevo y hacer que la materia volviera a concentrarse poco a poco. Primero habría átomos, después moléculas y después volverían a existir trazas de material sólido. Al final, toda la materia del universo colisionaría, se compactaría y se convertiría en algo infinitamente pequeño, infinitamente caliente e infinitamente denso. El mundo, en otras palabras, terminaría con una implosión, y su resultado sería la aparición de una nueva singularidad de proporciones cósmicas y el estallido, quizá, de un nuevo Big Bang (19).

Y otros piensan que este Big Bang no es algo extraordinario, que ha ocurrido muchas veces en el pasado y que lo volverá a hacer indefinidamente en el futuro. La cosmología cíclica conforme, propuesta por Roger Penrose, es una de las tesis con más predicamento en los últimos años, en parte porque reconcilia visiones del futuro lejanísimo que parecían incompatibles hasta hace unos cuantos años. Este Big Bounce o Gran Rebote, como algunos lo llaman, tendría el mismo efecto que el Big Crunch, la reunificación de la materia, pero derivaría de algo más parecido al Big Freeze, la muerte térmica del cosmos. ¿Cómo? Ay, sería largo de explicar. A través de efectos cuánticos extravagantes y de procesos que tienen que ver con la geometría de la causalidad, fenómenos demasiado enjundiosos para detenernos de forma pormenorizada en ellos. Si le interesa, le recomendamos un par de lecturas en el capítulo de notas de este artículo (20) y le anticipamos que, de todos los cataclismos físicos y matemáticos que empiezan por «Big», este es el único que no acaba en la negrura y la nada. Al contrario: el cosmos podría haber existido una, dos, cuatro, mil, un millón y hasta un vigintillón de veces antes y después de nosotros. Y nuestros ajedrecistas hipotéticos, a fin de cuentas, sí podrían jugar sus 10120 partidas, todas las que permiten las reglas del juego. Si pensamos que no podrían, nos dice Penrose, fue porque pecamos de pocas miras, porque corrimos a echar cuentas sin levantar antes la mirada del tablero. Porque no nos dimos cuenta de que nosotros somos las fichas y de que el propio universo es el juego.

La región de formación de estrellas S106. Fotografía: NASA / ESA.


Notas

(1) Debe recordarse que, igual que un billón (en español) no es la misma cantidad que un billion (en inglés), tampoco lo son un vigintillón y un vigintillion. En lo tocante a los nombres de las cifras grandes, en los países hispanohablantes solemos usar la escala numérica larga (en la que cada nuevo nombre representa una cifra un millón de veces mayor que la anterior) y en Estados Unidos y en Reino Unido se usa normalmente la escala numérica corta (en la que cada nuevo nombre representa una cifra mil veces mayor). Cuando decimos, en español, «un vigintillón», estamos diciendo 10120. Cuando se dice, en inglés, «one vigintillion», se está diciendo 1063.

(2) Un vigintillón es 10120. El número de átomos en el universo oscila entre 1078 y 1082. Gott, J. Richard et al., «A Map of the Universe», The Astrophysical Journal, vol. 624, n.º 2, 2005.

(3) Algo que demostró Claude Shannon en 1950, razón por la cual hemos puesto su nombre a esta cifra y la llamamos «número de Shannon». Aunque él estimó que era 10120, hoy se cree que el número de Shannon es mayor, en torno a 10123. Shannon,  Claude E., «Programming a Computer for Playing Chess», Philosophical Magazine, ser.7, vol. 41, n.º 314, 1950.

(4) Aquellos monjes también precisaron en sus Annales Sangallenses maiores que la estrella apareció «in intimis finibus austri», tan al sur como el sur llega. Suiza es el punto más septentrional donde quedó documentado el fenómeno celeste y allí tuvo que verse solamente en junio y apenas por encima del horizonte. La constelación del lobo, donde apareció la nueva estrella, está ubicada en el hemisferio sur, pero en verano puede verse completamente hasta los 35° de latitud norte y solo parcialmente si es más al norte que eso. Stephenson, Richard F., Clark, David H. y Crawford, David F., «The Supernova of 1006 AD», Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 180, 1977.

(5) Cuando se trata de petroglifos, pintura rupestre y otras formas de arte prehistórico, las interpretaciones son siempre especulativas. Hamacher, Duane W., d«Are Supernovae Recorded in Indigenous Astronomical Traditions?»,  Journal of Astronomical History and Heritage, vol. 17, n.º 2, 2014.

(6) La magnitud aparente de un objeto celeste equivale al brillo que tiene al observarse desde la Tierra, pero fuera de la atmósfera. La magnitud aparente progresa de forma logarítmica y representa más resplandor cuanto más pequeño es el número. Las estrellas más débiles que alcanzamos a ver con nuestros ojos tienen una magnitud aparente de 6; la estrella más brillante, Sirio, de -1,5; Venus, de -4,4; la Luna llena, de -12,6; y el Sol, de -26,8.

(7) Goldstein, Bernard R., «Evidence for a supernova of A.D. 1006», The Astronomical Journal, vol. 70, 1965.

(8) La última supernova que estalló en la Vía Láctea y fue visible desde la Tierra lo hizo en 1604. La última supernova visible desde nuestro planeta tuvo lugar en 1987 y estalló en una galaxia vecina, la Gran Nube de Magallanes. En nuestra galaxia hay dos supernovas cada siglo, aproximadamente, pero tres de cada cuatro no llegan a verse a simple vista. Es preciso que no ocurran demasiado lejos, que no duren demasiado poco y que no se interpongan entre ellas y nuestro planeta nubes de polvo y gas interestelar. Sobre la probabilidad de observar una supernova desde la Tierra en los próximos cincuenta años, Adams, Scott M. et al., «Observing the Next Galactic Supernova», The Astrophysical Journal, vol. 778, n.º 2, 2013. Sobre la frecuencia de las supernovas en la Vía Láctea, Diehl, Roland et al., «Radioactive 26Al from massive stars in the Galaxy», Nature, vol. 439, n.º 7072, 2006.

(9) En palabras del astrofísico Alex Filippenko, «ninguna estrella de la que tengamos noticia tiene más posibilidades de convertirse en supernova antes que Betelgeuse».

(10) Lo más probable es que la próxima estrella que se convierta en supernova dentro de la Vía Láctea sea alguna a la que no nos hayamos anticipado, bien porque la desconozcamos totalmente o bien porque esté muy lejos y sepamos poco sobre ella.

(11) Los registros de su brillo sugieren que Betelgeuse gana y pierde luminosidad siguiendo dos ciclos, uno de seis años y otro de cuatrocientos días, aproximadamente. Algunos creen que lo que ha ocurrido en este momento es que los dos ciclos han coincidido y que Betelgeuse está experimentando un pico a la baja del que comenzará a recuperarse pronto.

(12) Hay excepciones, en particular cuando estos remanentes interactúan entre sí o con astros ordinarios en el contexto de sistemas binarios.

(13) Hay otra razón que explica la longevidad de las enanas rojas. La convección hace que los materiales puedan circular y que todo su hidrógeno tenga acceso al núcleo, donde se transforma en helio. En las estrellas grandes, por el contrario, el hidrógeno de las capas exteriores no pasa por el núcleo y no llega a experimentar la fusión.

(14) El nombre lo pusieron Fred Adams y Greg Laughlin en The Five Ages of the Universe, una obra de referencia en lo tocante al tiempo profundo y el futuro lejanísimo. Desde su publicación en 1999 se ha normalizado el uso de la cronología de cinco eras que proponían Adams y Laughlin en aquel libro, incluso entre astrofísicos y académicos. Estas eras son la era primordial, la era estelífera, la era degenerada, la era de los agujeros negros y la era oscura.

(15) Barrow, John D. y Tipler, Frank J., The Anthropic Cosmological Principle (Oxford Paperbacks, 1986).

(16) Son predicciones que se hacen desde la teoría de la gran unificación, pero otras hipótesis con mucho sustento confieren al protón una vida de hasta 10200 años. Adams, Fred C. y Laughlin, Gregory, «A dying universe: The long-termfate and evolution of Astrophysical objects», Reviews of Modern Physics, vol. 69, n.º 2, 1997.

(17) Aunque se han aportado distintos cálculos y algunos de los procesos cuánticos involucrados están descritos solo de forma muy vaga, la mayoría de los astrofísicos y los matemáticos consideran que la radiación de Hawking es algo fundado y probado. Steinhauer, Jeff, «Observation of quantum Hawking radiation and its entanglement in an analogue black hole», Nature Phys vol. 12, n.º8, 2016.

(18) Con frecuencia se dice que, si el Big Rip tuviese lugar, sería dentro de 22000 millones de años aproximadamente. Eso es en algún momento avanzado de la era estelífera, muchísimo antes del momento en el que ocurrirían los otros «Bigs», como el Big Freeze o el Big Crunch.

(19) Todos estos escenarios son conjeturas y la del Big Crunch es la más especulativa de todas. De las cuatro fuerzas fundamentales que rigen los procesos físicos (la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte, el electromagnetismo y la gravedad) la gravedad es la que nos resulta más familiar y la que mejor comprendemos intuitivamente, pero también es la peor documentada en el modelo estándar de física de partículas y la que más desconocemos en grado fundamental.

(20) Penrose presentó su tesis en una conferencia de 2006 titulada «Before the Big Bang: An Outrageous New Perspective and Its Implications for Particle Physics», que puede leerse aquí. Se trata de un texto muy celebrado por sus dobles sentidos y su retórica informal, aunque resulta inaccesible sin conocimientos muy avanzados de física de partículas. Para los profanos es mucho más recomendable la lectura de su libro de divulgación Cycles of Time: An Extraordinary New View of the Universe, publicado en 2010.


Enrique Fernández Borja: «Que la ciencia me permita entender que el universo aparece de la nada me quita muchos quebraderos de cabeza sobre quién me mira cuando me toco»

Enrique Fernández Borja (Madrid, 1978) se doctoró en Física por la Universidad de Valencia con una tesis sobre agujeros negros y gravedad cuántica. Ahora desarrolla su labor investigadora en el ámbito de la evolución de las redes complejas. Cordobés de adopción, combina su trabajo en la universidad con la divulgación científica. Es el creador e impulsor del blog Cuentos cuánticos, participa en el podcast Los 3 chanchitos y es el director científico del programa de TVE Órbita Laika. Asimismo es autor de varios libros de divulgación entre los que destacan Un Universo en 174 páginas y Las matemáticas vigilan tu salud.

Entrevistamos a Enrique en el marco de las jornadas sobre el #FuturoImperfecto, en el centro cultural Espai Rambleta, para conversar sobre los últimos hitos en la física como son la detección de las ondas gravitacionales o la reciente fotografía de un agujero negro. Enrique es cercano, divertido y un absoluto enamorado de la ciencia que sabe transmitir la pasión por todo «lo guapo»que nos rodea, incluido el grupo musical Camela.

¿Cuándo y cómo comenzó tu atracción por los agujeros negros?

Desde muy pequeño. Esa es una historia guay porque la primera vez que leí sobre agujeros negros fue en una cosa que se llamaba El libro gordo de Petete. El libro gordo de Petete era una colección de libros a los que mi padre estaba suscrito. Eran revistillas semanales o mensuales, no recuerdo porque era muy pequeño, con las que luego te hacías unos tomos. Básicamente todo lo que soy es por El libro gordo de Petete. Para los que sois jóvenes: El libro gordo de Petete también era un programa de televisión con un pingüino rosa y amarillo que no tenía ningún sentido, pero que era muy listo.

Hace unas semanas se realizó la primera fotografía de un agujero negro. ¿Cómo lo has vivido? ¿Es realmente una fotografía o es un montaje?

Siendo estrictos es una imagen construida con ordenador, pero para mí cualquier cosa que sea coger radiación electromagnética y ponerla en un papel o en una pantalla es una foto. Cuando vi el anuncio se me saltaron las lágrimas igual que se me saltaron las lágrimas cuando dijeron que habían encontrado las ondas gravitacionales, porque son esas cosas por las que siempre apostaba que no se iban a poder hacer y al final pierdo la apuesta contento. Fue muy emocionante, es que estamos haciendo cosas increíbles en los últimos tiempos. Estamos llegando a los límites del conocimiento, estamos empezando a abrir ventanas que no podíamos ni imaginar. Por ejemplo, fotografiar lo que, en principio, no es fotografiable, o que no se puede ver y ahora somos capaces de verlo. Y ahora, también, somos capaces de ver cómo se ondula el espacio-tiempo con esto de las ondas gravitacionales. Eso es maravilloso. Eso es una cosa increíble. Porque todo eso salió de unas ecuacioncitas que a alguien se le ocurrieron, y luego otro alguien dijo «qué pasa si construimos este aparato tan grande para medir este efecto que dice esta ecuación que va a poderse producir», y lo hacemos y lo encontramos. Eso es guay.

Tu tesis la dedicaste precisamente a los agujeros negros y en ella empezamos a ver tu tendencia por llevar la contraria a las modas, también en física. ¿Por qué decides apostar por la gravedad cuántica de bucles en lugar de la teoría de supercuerdas, que es la que molaba?

No lo sé muy bien. Lo que sí recuerdo es que yo quería hacer cosas sobre agujeros negros y gravedad cuántica y eso era lo que me motivaba. Me acuerdo de que en el verano de quinto tenía que decidir qué tesis quería hacer. Lo pasé buscando sobre estos temas en internet y descubrí lo de la gravedad cuántica de lazos. Me moló mucho que fuera una cosa ultradesarrollada de la cual no había oído hablar nada y que estaba en contra o de peleítas con los de supercuerdas, que eran los tíos guais del barrio. Y dije «pues yo quiero hacer eso». Tuve la suerte que quien me iba a dirigir la tesis en aquel momento estaba tan loco como yo. Era Joaquín Oliver, ya fallecido. Este señor era una enciclopedia andante de física y matemática, y me dijo: «Haz lo que quieras». A partir de ahí contacté con gente que trabajaba en ese campo en el extranjero, en México y en Estados Unidos, y me dijeron: «Pues sí, te codirigimos la tesis». Y a partir de ahí la hicimos.

En la temporada 2 de The Big Bang Theory, Leslie, la que era novia de Leonard, se ríe de Sheldon precisamente por él era investigador de supercuerdas. Me gustaría saber tu opinión sobre la serie y sobre todo si los físicos son unos frikis como aparecen en la serie. Porque tú no lo eres, ¿no? 

Se cuenta que hay físicos y físicas que han ligado y de hecho alguno hasta se ha reproducido… hay constancia de ello [risas]. Son estereotipos. Es cierto que en los mundos estos de la física y de las matemáticas y de las cosas ultratécnicas las personas que tienen menos habilidades sociales no encuentran problemas para ser reconocidos. No es raro encontrarte tipos muy raros porque básicamente en estos campos del conocimiento lo que interesa es lo que tiene la gente dentro de la cabeza a nivel intelectual. Que luego tenga más o menos habilidad social solo influye en que puedas hacer más o menos amigos. Hacer amigos en ciencia es muy importante porque no solo tú tienes que ser muy buen,o sino que te tienes que apoyar en otros. Si estás aislado no se puede llegar muy lejos. Tener cualidades que te permiten desarrollarte socialmente bien es importante, pero no es fundamental. En resumen, conozco gente que puede pasar por Sheldon perfectamente.

Hablando precisamente de esto, una de las personas que más te apoyó en tu tesis fue el otro director, José Adolfo de Azcárraga. ¿Cómo te ayudó y qué ha significado para ti? 

José Adolfo fue profesor mío en tercero y me dio física cuántica. Me dio una física cuántica tan acojonante que básicamente cuando llegamos al siguiente curso todo era repetir otra vez lo que nos enseñó. Luego me dio unos métodos matemáticos superavanzados de la muerte donde él es un experto. La historia es que a mí me empezó a dirigir la tesis Joaquín Oliver; despues, tras haber publicado unos cuantos artículos, tuve problemas con la beca y eso significaba para mí abandonar la tesis. Entonces apareció José Adolfo y me dijo: «Vente conmigo, yo te voy a contratar y después buscamos becas». Así que me cambié de director. José Adolfo estaba muy centrado en las supercuerdas y la matemática asociada, con lo que fue una apuesta personal suya permitirme seguir con mi investigación. Lo primero que me hizo fue una cosa simpática. Bueno, ahora me resulta simpática, antes no tanto. Me dijo: «Te tienes que ir al Instituto de Física Teórica de Madrid», que eso es uno de los institutos gordos de física teórica a nivel mundial en supercuerdas. «Y tienes que ir a dar una charla sobre Loop Quantum Gravity»Entonces, me presenté ahí con diecinueve años y delante de los popes de las supercuerdas de España di una charla de Loop Quantum Gravity. Me dieron palos a todos los niveles, pero me sirvió porque aprendí que no hay piedad en esto de la ciencia. Y además eso te curte porque luego cuando vas a los congresos te das cuenta de que van a por ti, muchas veces.

¿Y siendo de Córdoba por qué te fuiste a estudiar física a Valencia?

Porque era un cordobés con ansias de vivir, pero con demasiadas ansias de vivir. Entonces…

Pero la ruta de bacalao se había acabado ya.

Bueno, estaba pegando los últimos estertores, Chimo Bayo ya no era esa figura emblemática que había sido. La cuestión era que yo fui un tipo de adolescencia difícil…

Conocido como el Churruco.

El Churruco [risas]. Vengo del extrarradio de Córdoba y yo ahí era el Churruco. Todo el mundo tenía mote y a mí me decían el Churruco porque estaba todo el día comiendo quicos de Churruca. No tuve que delinquir para adquirir el apodo. Mi travesía universitaria comenzó en Córdoba, empecé haciendo Química. Empecé el primer curso de Química porque en realidad lo que me interesaba era la biología molecular

De hecho te ofrecen una beca en Harvard, ¿no? 

Me ofrecieron una beca, sí. Fue una de esas cosas jodidas que te pasan por no tener ni idea de cómo funciona el mundo. Yo empecé a estudiar biología molecular por mi cuenta desde muy jovencito, y con dieciséis años entré en un laboratorio de biología molecular en la Universidad de Córdoba. Allí ayudaba a hacer experimentos, de hecho trabajé en una cosa que se llamaba mutagénesis. Alguien se fijó en mi potencial y vinieron a entrevistarme. Me ofertaron una beca que me cubría ir a vivir a Harvard y una parte importante de lo que cuesta la matrícula, pero había que pagar otra parte que ahora vendrían a ser unos treinta mil euros.

Cuando llegué a mi casa dijeron: «Pues muy bien todo, pero aquí no hay treinta mil euros anuales para pagar tus estudios». Además, la casa familiar la llevaba sola mi madre porque era y es viuda. Que es una leona, es una mujer increíble, pero claro, me dijeron que no y yo renuncié. Luego con el paso del tiempo me enteré de que había un programa aparte de la beca que te permitía trabajar en la cafetería o donde fuera para poder complementar los costes asociados a los estudios, pero yo no tenía idea. También tengo que decir que en aquella época sabía menos inglés que el que sé ahora y lo que contaban en la carta no me quedaba muy claro. Yo solo vi Harvard y me puse muy nervioso, pero tuve que decir que no.

El rechazo tuvo un efecto rebote en mí, y me puse rebeldón, en plan «el mundo es una mierda y muy injusto». Y me apunté a Química, pero pasaba muchísimo de aquello; aun así aprobé cuatro de las seis y dije «paso de la química, paso de la biología molecular y me voy hacer la otra cosa que me gusta, que es física». Y empecé Física en Córdoba. Duré dos meses en la carrera. Ahora doy clases en Córdoba con los profesores que me aconsejaron que dejara la carrera. Ellos no se acuerdan [risas]. Total, que abandoné los estudios, me puse a trabajar y, claro, me fui al mundo de la noche, como no podía ser de otra manera. Empecé organizando fiestas, despedidas de soltero, de soltera, cabalgatas a los Reyes Magos, etc. No sé cómo, pero en poco tiempo acabé con sesenta personas a mi cargo y yo solo tenía dieciocho años. Aquello era un desquicie. Afortunadamente en aquella época ni fumaba, ni bebía, no consumía drogas, y además no me compré un piso con todo el dinero que estaba ganando. Un día dije: «Pues nada, me voy a ir a estudiar». Llegué a mi casa y le dije a mi madre: «Voy a volver a estudiar, mamá». Le entró la risa y me dijo «sí, sí, haz lo que quieras, cariño, tú ya eres mayor». Por mi trabajo en la noche tenía muchos amigos en Madrid, en Barcelona, en Granada y por supuesto en Córdoba. Así que decidí irme al único sitio donde no conocía nadie: ese sitio era Valencia.

Eso ha cambiado ya.

Eso ha cambiado muchísimo. Pero ahora ya tengo la carrera y el doctorado, por lo que ya puedo salir de fiesta sin preocuparme [risas].

En la Universidad de Córdoba estás ahora con modelos matemáticos.  ¿Cómo se emplean las matemáticas avanzadas en física? 

A mí no me interesa probar teoremas o demostrar que algo existe. Yo quiero emplear herramientas matemáticas para demostrar comportamientos. Entonces, lo que estamos haciendo, o intentando hacer ahora, es estudiar procesos de crecimiento de redes sociales, como por ejemplo, Facebook o Twitter, pero empleando tecnologías o matemáticas que vienen de física cuántica. Es una cosa muy guapa.

Tenemos es un modelo en que asociamos una relación social como que tú me sigas o que yo te siga con que aparezca o desaparezca un tipo de partícula y eso es básicamente lo que hace la teoría cuántica de campo. Con la teoría que estamos desarrollando, y la matemática que estamos empleando, somos capaces de reproducir resultados conocidos. Ahora, además, estamos estudiando cómo se propaga un rumor o una enfermedad también con herramientas de física cuántica. Estamos haciendo cosas muy chulas.

Bueno, tú ya tuviste una época de investigación antes, estuviste en Lyon, pero se truncó. ¿Qué pasó? Y, ¿en qué situación está la ciencia ahora con respecto a aquello que tu viviste? ¿Por qué tuviste que dejar de investigar?

Bueno, tuve que dejar de investigar por razones personales, caí en una depresión. Estaba en el extranjero y había pedido una partida de nacimiento en España porque había perdido la que tenía. Al pedirla desde el extranjero te mandan la extensa con todos los datos porque si la pides desde aquí te dan la corta: con tu nombre, dónde vives y quiénes son tus padres. Pero si te mandan la extensa, claro, con la extensa viene todo. Y viene tanto que cuando abrí el sobre pensé que se habían equivocado; el nombre y apellido no coincidían con el mío. Luego seguí leyendo ya por curiosidad y resulta que me cambiaron el nombre y tal, lo típico. Resulta que había nacido en Madrid en una de las clínicas de sor María. Posiblemente fuera uno de esos niños robados. Intenté hacer un amago de encontrar a mi familia biológica y se negaron. Yo quería saber si tenía hermanos. Total, la movida me costó una depresión y básicamente lo dejé todo. Salí del pozo gracias a la divulgación científica, me refugié ahí.

Vaya historia, y yo que quería que criticaras los recortes… 

También, también [risas].

Siempre se habla de la importancia de conectar la ciencia con la sociedad, pero ¿se valora en la carrera del investigador su capacidad y su trabajo en divulgación de la ciencia en España?

Bueno, en España no, y en Europa tampoco. Cada vez hay más divulgación y está muy bien porque hay que informar a los ciudadanos de lo que se está haciendo en ciencia, y cada vez hay mejores medios y mejores divulgadores y divulgadoras y eso es maravilloso. En los proyectos de investigación te exigen que tengas divulgación. Así que yo creo que sí. Nosotros investigamos con el dinero del contribuyente. Hay que explicarle a la gente qué se hace con ese dinero, que está muy bien que sus impuestos vayan a curar el cáncer o el alzhéimer, pero estudiar ecuaciones hiperbólicas o sobre espacios de operadores no compactos, aunque parezcan cosas intangibles, puede que el día de mañana sea clave precisamente para curar el cáncer o el alzhéimer. A Faraday, cuando le preguntaron para qué servía el electromagnetismo en el Congreso de Inglaterra, contestó: «Bueno, no sé para lo que sirve, pero estoy seguro de que dentro de un año ustedes le podrán un impuesto». Y claro, hoy pagamos el impuesto por la electricidad.

En 2011 empiezas junto a un grupo de amigos imaginarios el blog de cuentos cuánticos para divulgar sobre física, y una de las primeras cuestiones que tratas es la importancia de la ciencia básica.

Sí, el dinero invertido en proyectos como el LHC puede parecer una barbaridad, pero al final esa inversión viene devuelta de forma ampliada. Evidentemente, los países tienen que pagar para ponerlo en funcionamiento, pero en cuanto se empiezan a generar patentes se amortiza la inversión. Imagina la cantidad de gente que tiene que hacerse una tomografía por emisión de positrones (PET). Pues es una tecnología que no sería posible si no hubiéramos invertido antes en dos cosas: en investigación básica, donde un zumbado desarrolla una ecuación en la que se pone de manifiesto que por cada partícula hay otra que se llama antipartícula y que cuando se juntan, se aniquilan y crean la luz. Y luego, otros que han construido aceleradores de partículas que crean esa antimateria o materiales que generan antimateria, que es la materia básica con la que funcionan los PET. Lo que nos inyectan para realizarnos una tomografía es un material que se descompone generando positrones, que son las antipartículas de los electrones. Esos positrones se encuentran con nuestros electrones y se aniquilan y emiten luz. La máquina PET lo que hace es capturar esa luz. Y lo que es más curioso, ese componente que nos inyectan y emite positrones se mete en glucosa. Por eso se pueden detectar cánceres, porque los cánceres están formados por células que consumen mucha glucosa, entonces, si observamos mucha radiación en una zona, es porque puede ser que haya un tumor. Claro, todo eso es guapísimo porque nos ayuda a detectar cánceres muy incipientes, y esto no hubiera podido ser posible si alguien no hubiera ideado un acelerador de partículas en su día.

¿Hay vida tras encontrar el bosón de Higgs y cuál esperas que sea el próximo descubrimiento de la física a la velocidad que vamos?

A la velocidad que vamos, yo espero que se descubra que el neutrino es su propia antipartícula.

¿El descubridor será valenciano o de otro país?

Sí, algún valenciano. Que sea aquí. Aquí hay gente que está involucrada en proyectos muy prometedores que yo espero de verdad que tengan éxito, porque supondría un espaldarazo a la ciencia y la física española de unos niveles inimaginables. Y segundo porque aprenderíamos un montón de cosas. El neutrino es una partícula que básicamente se produce en reacciones nucleares como las que hay en el sol. Cuando se teorizó su existencia se pensaba que, por sus características —es pequeñísima y sin carga—, sería indetectable. Y pasó lo que ya ha pasado en más ocasiones en el campo de la física, que cuando alguien te dice que no se puede hacer, tú acabas construyendo cañones de esa cosa. Hoy en día tenemos cañones de neutrinos que se usan para detectar petróleo. Bolsas de petróleo. Entonces, claro, esa partícula no tiene carga, tiene una masa ínfima y no interacciona básicamente con nada. Nos atraviesan continuamente y no nos enteramos. Así que hay que poner detectores muy grandes con materiales específicos para poder captar sus señales.

Antes comentaba que cada partícula tiene su propia antipartícula. Con los neutrinos podemos tener dos opciones: o que el neutrino y antineutrino son partículas diferentes, que sería muy interesante, u otra cosa mucho más guapa: que sea su propia partícula. Eso generaría un tipo de reacción que se llama doble beta sin neutrinos y es justo lo que van a demostrar unos valencianos. Si observan esa doble beta habrán demostrado experimentalmente que el neutrino es su propia partícula, y eso nos ayudará a entender cosas tan fascinantes como por qué estamos aquí. Me explico: en teoría en el inicio del universo se deberían haber generado tantas partículas como antipartículas. Las partículas y las antipartículas, cuando se encuentran, se funden en radiaciones electromagnéticas, en fotones. Si en el inicio del universo se hubieran creado exactamente las mismas cantidades de partículas y antipartículas no estaríamos aquí porque no quedaría nada para formarnos. El universo solo sería una sopa de fotones. Pero estamos aquí, entonces una de las posibles vías de entender esa asimetría entre la materia y la antimateria es gracias a que el neutrino sea su propia antipartícula.

Esperemos que se consiga.

Ojalá. Y que me inviten a la ceremonia del Nobel

Una de las noticias más comentadas del CERN fue cuando por error adelantaron que habían encontrado un neutrino que viajaba más rápido de la luz. Finalmente no fue así.

Fue un cable roto

¿Existen o pueden existir partículas que viajen más rápido que la luz? ¿Qué son los taquiones?

Si, podrían existir. No hay nada en física que prohíba que algo se mueva a una velocidad superior a la velocidad de la luz. La relatividad especial te dice que la velocidad de la luz tiene que ser la misma para todo el mundo y que si algo tiene masa no puedes acelerarla hasta llegar a la velocidad de la luz. También dice que si algo que se mueve a una velocidad superior a la velocidad de la luz no puedes frenarla hasta llegar a la velocidad de la luz. Es decir, que siempre se tiene que mover por encima. Esas hipotéticas partículas denominadas taquiones podrían existir, pero tienen varios problemas. Lo primero es que algunos observadores verían esas partículas antes de que hubieran salido. O sea, si nosotros construyéramos un cañón de taquiones, alguien podría decir que ha detectado el taquión antes de emitirlo, con lo cual podría decidir no enchufar la maquina y ya tendríamos una paradoja temporal como la de Regreso al futuro. Pero lo peor de todo no es eso. La cuántica postula que los taquiones son inestables. Es decir, se descomponen en otras cosas, y posiblemente no existan los taquiones por razones cuánticas y no por razones relativistas como todo el mundo dice.

Otro hito de la física que además comentaba antes se produjo en 2016, con la detección de la  onda gravitacional que predijo Einstein justo cien años antes. ¿Por qué ha sido tan importante comprobar la existencia de estas ondas?

Porque está guapísimo. Porque vemos ondularse el espacio-tiempo. Porque Einstein dijo «la gravedad no es una fuerza, es la geometría del espacio-tiempo que se adapta al contenido de la energía» y si tú pones mucha energía el espacio-tiempo se curva a su alrededor. Nosotros eso ya lo habíamos visto con lo wue se denominan lentes gravitacionales. En principio, si tú tienes un cuerpo y yo estoy detrás, vosotros no me veríais… a no ser que el espacio esté curvado. En ese caso la luz que yo estoy reflejando sería capaz de abrazar la geometría curva y me veríais, aunque deformado.

Otra de las consecuencias de la relatividad general es que si tienes objetos que están rotando uno alrededor del otro, eso genera ondulaciones en el espacio-tiempo que se mueven como una onda. Y entonces alguien dijo «pues vamos a medirlo». Y han tardado setenta años en conseguirlo. Hemos sido capaces de hacerlo midiendo variaciones de la distancia del orden de diez mil veces menos que el tamaño de un átomo y eso es alucinante que podamos hacerlo.

Pero ahora, claro, esto es como todos los descubrimientos y todo lo que consigue la humanidad. Conseguirlo la primera vez es largo y tedioso. Pero una vez que lo has hecho, ahora descubrimos ondas gravitacionales todos los días. Todos los días hay una nueva. Y eso es maravilloso, eso es guay. Y las ondas gravitacionales tienen una historia muy buena sobre la historia de la ciencia. Einstein dijo: «Las ondas gravitacionales tienen que existir». Y después dijo «las ondas gravitacionales no tienen que existir». Y quiso publicar un artículo en Physical Review sobre la no existencia de las ondas gravitacionales. Uno de los revisores —que no se identifica porque la revisión es un proceso secreto— le dijo que el artículo estaba mal y Einstein, al que nunca le había ocurrido algo así, se enfadó y dijo que jamás volvería a publicar un artículo en esa revista. Poco tiempo después, un tal Robertson coincidió con uno de los estudiantes de Einstein que había colaborado en el artículo y le preguntó sobre lo que estaban estudiando. El chico se lo explicó y al final de la demostración Robertson le dijo «te has fijado aquí en este paso, que a lo mejor si lo haces así…». Y así el estudiante primero y Einstein después se dieron cuenta de que habían cometido un error y acabaron publicando el artículo «Sobre la existencia de ondas gravitacionales». Con el tiempo se averiguó quién fue el revisor que rechazó el artículo de Einstein.

¿Y quién era?

Robertson fue el que le corrigió. Eso es un historión, sí.

Un tema que te apasiona: ¿es lo mismo la nada que el vacío cuántico? ¿Puede surgir materia de la nada?

El vacío es una cosa física. Es una cosa física porque puedes acceder al vacío físicamente. Yo puedo quitar todo esto y dejar la mesa vacía. La mesa sigue existiendo, pero la mesa está vacía. Hay un procedimiento técnico de quitar las cosas. En física, resulta que cuando metes la cuántica, por ejemplo, cuando hablamos de campo electromagnético, el campo electromagnético se entiende que está formado por partículas que se llaman fotones. Si eres capaz de quitar todos los fotones de una región de espacio-tiempo, entonces estás en el vacío del campo. Eso es el vacío y eso se puede estudiar y además tiene propiedades. Tiene tantas propiedades como que si estudiamos el vacío de la interacción fuerte, resulta que nosotros sabemos que estamos compuestos fundamentalmente por protones, neutrones y electrones.

Los protones y los neutrones pesan básicamente lo mismo, tienen la misma masa y tiene una masa 2000 veces superior a la de los electrones. Con lo cual, nuestra masa es la de nuestros protones y de nuestros neutrones. Además, sabemos que los protones y los neutrones están compuestos por tres partículas llamadas quarks. Por cada protón y neutrón tenemos tres quarks. Si sumamos las masas de todos los qarks solo podemos justificar un 10% de la masa del protón o del neutrón. El otro 90%, cuando echas las cuentas, procede de fluctuaciones del vacío cuántico. Es decir, cuando vais por ahí y alguien os dice que estáis más gordos es falso. En realidad, estáis más vacíos. Esa es la lección. Fundamentalmente nosotros somos vacío andante, y es maravilloso.

¿Con lo cual, el vacío no es la nada? Porque el vacío tiene energía aunque sea pequeña.

No. Claro. Puede tener energía o puede interactuar con otras partículas. Si yo lanzo distintas partículas al vacío, eso interacciona con el vacío. De hecho, nosotros hemos sido capaces de perturbar el vacío de una manera que se llama efecto casimir. Este efecto se genera cuando produces un vacío en el que no haya campo electromagnético. Entonces metes dos placas metálicas muy cerquita y puedes observar cómo las placas se juntan, sienten una fuerza de atracción. Eso es que el vacío que hay ahí entre las placas tiene menos intensidad de energía que el que está fuera, que es el que las empuja. Es una cosa increíble. Esto se hace en un laboratorio y se emplea, por ejemplo, para hacer medidas de resistencia eléctrica, de resistividades, de conductividades, cosas de metrología, de precisión.

¿Y qué es la nada? Bueno, pues la nada filosóficamente es quítalo todo. Quita el campo, quita la materia, pero quita también el espacio y el tiempo. Quítalo todo, que no haya nada. Stephen Hawking y Alexander Vilenkin son dos científicos que han trabajado sobre este tema, y han demostrado que la nada es inestable. Que si tú no pones nada, si tú pones en tus ecuaciones cero en campos, energías y demás parámetros, hay una alta probabilidad de que se convierta en algo. Lo hermoso de estos modelos es que no podemos confiar mucho en ellos, solo podemos decir que la matemática está bien, pero no podemos demostrarlo experimentalmente. Pero hay una cosa maravillosa de estos modelos. Es que partiendo de la nada la probabilidad más alta es que se cree un universo que empieza a expandirse exponencialmente muy rápido. Y eso sabemos que es lo que le ha pasado a nuestro universo. ¿Podemos confiar en lo que nos dicen estas ecuaciones? No. Pero a mí me consuela filosóficamente. Que la ciencia me permita entender que el universo aparece de la nada, me quita muchos quebraderos de la cabeza sobre quién me mira cuando me toco.

Eres director científico del programa de ciencia Órbita Laika. ¿Cómo ha sido la experiencia? ¿Y el share

Muy bien. Este año estamos en el promedio de la cadena. También es cierto que este año la productora que hizo las dos primeras temporadas con Ángel Martín ha recuperado el proyecto. La consigna era no llevar a famosos, que el presentador o la presentadora no fuera periodista, humorista, cantante o no sé qué, sino que fuera un divulgador. Esto fue una apuesta arriesgada que aceptó Televisión Española, hay que decirlo. Era muy arriesgado. Y sobre todo había un compromiso total con la formalidad científica de todo lo que se contase en el programa. O sea, una coordinación absoluta entre la dirección artística y científica. Además todos los guiones, antes de enviárselo a los colaboradores, pasaban por el filtro de la cátedra de la cultura científica del País Vasco, que nos decía si estaba todo bien o no. Estamos muy contentos porque está saliendo muy bien, hemos llevado invitadas e invitados, gente científica que está haciendo ciencia en España, cosas muy buenas, cosas muy interesantes. No todo es Harvard, MIT o Kim Collins de Londres.

¿Y por qué recomendarías que viéramos Órbita Laika?

Porque está superguay. Son temas divertidos, son temas monográficos y porque hay distintos colaboradores con distintos tonos y hay que verla porque…

¿Hay una sexóloga?

Sí. Hay una sexóloga. Psicóloga sexóloga. Y se habla de sexo. Pero desde el punto de vista científico. Eso es una actividad humana, por lo tanto se puede estudiar desde el punto de vista de la ciencia.

¿Vivimos en Matrix?

A mí me incomodaría muchísimo vivir en un ordenador de un adolescente extraterrestre que está comiendo ganchitos extraterrestres…

Entonces, ¿no estás a favor de esa hipótesis?

No. Yo no la comparto. Es una idea de Nick Bostrom, filósofo en Oxford, y otros que teorizan con que vivimos en una simulación. Bostrom argumenta que las civilizaciones que sobrepasan un determinado umbral científico adquieren un poder computacional tan alto como para recrear una civilización. Con lo cual, si asumimos cuántas estrellas hay en el universo, cuántos planetas habitables puede haber y cuántas civilizaciones han llegado a ese estadio, es muy probable que haya más civilizaciones simuladas que reales. Por tanto, es mucho más probable que nosotros seamos una civilización simulada.

¿Se puede viajar en el tiempo hacia atrás?

Bueno, no hay nada que lo prohíba. Todavía no hemos aprendido hacerlo. Lo que sí es cierto y tenemos meridianamente claro es que no hay nada que prohíba el viaje hacia atrás en el tiempo… el viaje adelante es muy fácil, es dejarte llevar, es lo que hacemos diariamente. Pero hacia atrás es lo chungo. Hay ya propuestos mecanismos, máquinas o mecanismos físicos que te llevan atrás en el tiempo. Pero os tengo que dar la mala noticia: no vamos a ver nunca jamás a un dinosaurio, ni vamos a matar a Hitler y en la Biblia no pondrá «Y entró Jesúcristo a Jerusalem y había siete mil quinientos sevillanos en la puerta esperándolo». Eso no va ocurrir, porque lo que sí se ha demostrado es que nosotros solo podemos viajar hacia atrás en el tiempo hasta el instante en el que se eche a andar la primera máquina del tiempo. Con lo cual vosotros no podréis matar a vuestro abuelo pero nadie os asegura que no venga un nieto nuestro del futuro a matarnos. Lo que ciertamente me deja intranquilo.

¿Tenemos que hacer caso entonces a los científicos? ¿A los buenos científicos? 

No. Hay que cuestionarlo todo, pero cuestionándolo con conocimiento.

Linus Pauling ganó dos Premios Nobel, uno de ellos como científico, como químico, y tiempo después se empeñaba en defender que la vitamina C curaba los refriados. Creó una moda y todavía hay gente que piensa que eso es cierto, aunque está refutado por la ciencia desde hace mucho tiempo. ¿Cómo diferenciamos una evidencia de una opinión infundada cuando viene de un prestigioso científico?

Pues es muy difícil porque te dicen «un nobel ha dicho». Muy bien, pero al premio nobel ya se le dio su premio, ya está contento, pero ahora ha perdido los papeles. El premio nobel dice tonterías, y no pasa nada, se dice, se reconoce y ya está. El tío sabe mucho de química, de física, de medicina o de lo que tú quieras, pero en este tema en concreto es inútil, no se le hace caso. Yo siempre tengo un criterio de cuándo me tengo que creer algo. Si algo me resulta extremadamente fácil de entender la primera vez que me lo dicen o extremadamente complicado de entender la primera vez que me lo dicen, posiblemente me estén engañando.

A mí me gusta que las cosas estén siempre en el punto intermedio. Para entender ciertas cosas uno tiene que hacer un esfuerzo. Si alguien viene y te dice, «no te preocupes, el cáncer se cura si tomas vitamina C». ¿Esto es fácil de entender? Entonces es falso. Si alguien te dice «no te preocupes, el cáncer se cura porque tú estás conectado mediante entrelazamiento cuántico al campo de fonones de Higgs y eso haciendo una cosmología compacta sobre un espacio de cuatro dimensiones y abrazas un árbol y te curara de cáncer». Eso no es fácil de entender. Entonces es mentira. Si alguien te dice «te voy a inyectar esto que es una puta mierda, que es un veneno, pero te va salvar la vida», ¿eso es difícil de entender? Sí, porque es un veneno pero te va salvar la vida. Pero hay alguien que te dice «todos estos atrás ya han sido salvados con esto». Es la quimioterapia, la quimioterapia es un veneno. Y sí, te deja hecho polvo, pero te salva la vida.

¿Quién divulga mejor la ciencia, periodistas o científicos? Lo que piensas de verdad…

A mí me parece que si el que divulga sabe mucho sobre ciencia entonces divulgará mejor. Los otros podrán comunicarla. Pero divulgarla es «la he entendido, la he trabajado, sé lo que estoy contando por detrás de lo que estoy contando» porque no se puede contar todo, pero cuando hablo de física, que es lo que me mola, por detrás tengo las ecuaciones y procuro no hablar de cosas que no entiendo. Y muchas veces cuando estoy escribiendo el blog o hago vídeos me lleva muchas horas de estudio.

¿Te consideras parte del movimiento escéptico?

Lo dudo. Siendo sinceros, los movimientos escépticos me parecen las chapas ultimate. Son muy chapas. Están todo el día con el escepticismo. Hay otra comunidad que me parece superchapas, la burbuja esta de nutricionistas que ha salido de debajo de las piedras y que me dicen lo que tengo que comer a todas horas. ¡Pues no! Me voy a comer este bocadillo de panceta y después me voy a tomar dos cajas de homeopatía. ¿Por qué? Porque sí. Por chapas.

¿De verdad merece tanta portada y artículos de prensa la homeopatía?

A mí me parece que es una responsabilidad de todo el mundo avisar y explicar qué es la homeopatía sin imponer nada y sin discutir. Me afecta mucho que me metan en hilos en redes sociales con discusiones a las que no tengo nada que aportar y acabo silenciándolas. Además siempre son los mismos argumentos de parte de unos y de otros, y la gente que está convencida de una o de otra cosa tú no les vas a hacer cambiar de opinión.

Lo único que se puede hacer es hablar con las personas que tienen dudas, que no están polarizadas y explicarles que la homeopatía es agua con azúcar. La medicina alternativa que funciona ya tiene un nombre, se llama medicina. Entonces es casi mejor ir al médico cuando uno está enfermo. Y si alguien quiere ir al homeópata, que vaya, que es una buena terapia; en vez de ir a psicólogo, vas al homeópata y punto. El homeópata te cobra porque está una hora contigo y te habla de lo del chacra y lo bonito que es comer melisa por la mañana.

Vamos a ver. Mi madre se levanta por la mañana, se calienta un vaso de agua y le echa un chorreón de limón. ¿Sirve para algo? No. ¿Ella está feliz? Sí. Le voy a decir yo «esto no sirve para nada, mama». Pues no. Yo le compro más limones. Ahora, si mi madre me dice «oye, tengo un cáncer y me lo voy a curar con agua y limón», pues le digo «taschalá, mama, y vámonos al hospital y que te metan lo que tengan que meter». Cuando uno está desesperado acude a cualquier cosa. Y cuando te dicen que no hay esperanza a mí me parece muy razonable que cualquiera se agarre a un clavo ardiendo, a la imposición de manos, o la homeopatía o lo que sea. Y además que somos muchos. Somos más de siete mil millones de personas.

Y una cosa parecida a la homeopatía: ¿es Camela el mejor grupo de todos los tiempos?

Por supuesto. Un tío que con un PT-1 ha montado un imperio. Un PT-1 es un organillo que yo tocaba viendo Petete, un organillo de estos de juguete que hace nino nino, y eso Camela lo ha llevado a la quintaesencia. Y además no solo eso, sino que cuando te paras a escuchar a Camela acabas cantando con Camela, si no te ha pasado algo así tú no has vivido nada. «Sueño contigo. ¿Qué me has dado? Sin tu cariño no me habría enamorado». Esto te llega… [risas].

Y la última pregunta es para tu corazón matemático físico. ¿Qué ecuación te parece más bonita: la de Euler o la de Bekenstein- Hawking?

Por razones de amor, la de Bekenstein-Hawking. La otra es una chorrada de cuatro numeritos. Que los agujeros negros tienen entropía es una cosa alucinante y que además es proporcional al área del horizonte de sucesos eso es increíble porque…

¿Porque es tu tesis?

Bueno, el punto de partida de mi tesis es ese. Y por eso.

Pero también relaciona un montón de constantes… 

Claro, es una puerta. A mí en realidad lo que me parece alucinante es la entropía. Es lo que más me flipa de la física, el concepto y la idea de entropía, pero luego ya aplicado a agujeros negros más todavía. Así que yo elegiría la de Hawking-Bekenstein.


John Michell, el olvidado padre de los agujeros negros

Agujero negro, escena de Interestellar, 2014. Imagen: Warner Bros Pictures.

Supongamos que las partículas de luz son atraídas de la misma manera que todos los demás cuerpos con los que estamos familiarizados, (…) de lo que no puede haber duda razonable siendo la gravedad, hasta donde sabemos o tenemos razones para creer, una ley universal de la naturaleza. Bajo esta suposición, si hubiese cualquier estrella cuya densidad fuese lo bastante grande, (…) toda luz emitida por ese cuerpo volvería hacia él por causa de su propia gravedad. (Carta de John Michell a Henry Cavendish, 1783).

Es posible por lo tanto que los más grandes cuerpos luminosos del universo sean, por esta causa, invisibles. (Simon Pierre LaPlace, Le Système du Monde, 1796).

Entre los hombres de ciencia en la Inglaterra de la segunda mitad del siglo XVIII, hubo uno especialmente notable por el amplio rango de su genio y la originalidad de sus métodos de investigación. (…) Aunque muy respetado y estimado por sus contemporáneos, apenas ha recibido de las subsiguientes generaciones el reconocimiento al que el mérito de su trabajo, sin duda, le da derecho. (Archibald Geikie, Memoir of John Michell, 1918).

Las ideas que un día fueron novedosas parecen más fáciles de entender cuando alguien ha conseguido entenderlas y explicarlas antes. Un vehículo con ruedas se nos antoja la manera más lógica de transportar peso a lo largo de un camino, pero solo se entiende esa lógica una vez la rueda ya ha sido inventada y adoptada, cosa que no sucedió al mismo tiempo en todos los lugares del mundo. Lo que hoy juzgamos obvio porque crecemos aprendiéndolo como una verdad indiscutible, no siempre fue tan obvio, excepto para un reducido puñado de mentes excepcionales. Una persona del siglo XXI puede pensar que los principios básicos para describir la realidad que Euclides enunció en su obra Los elementos son poco menos que perogrulladas y, sin embargo, ideas como que «una línea recta puede ser dibujada usando dos puntos cualesquiera» requirieron de un talento superior para ser concebidas y reconocidas como verdades fundamentales. La mente humana no encuentra gran problema en asimilar ideas ya elaboradas, pero producir nuevas ideas es un logro tan difícil que algunos razonamientos que ahora nos parecen muy simples apenas fueron entrevistos por unos pocos individuos a lo largo de los siglos, hasta que el resto de la humanidad por fin estuvo preparado para compartirlos. Esto es así en todas las disciplinas humanas. ¿Quién no ha escuchado decir sobre los cuadros cubistas de Picasso que «eso lo podría hacer yo»? Pero se necesitó un Picasso para realizar por primera vez un trabajo cuyos principios otros encontraren fáciles de comprender e imitar. Por ello, a quien consigue la hazaña de producir conocimientos nuevos lo llamamos «genio», título honorífico que procede del latín gignere, «engendrar». Cuando repasamos la historia de las ideas, lo de menos es que un genio acierte en todo; si ha sido el primero en formular una idea que anticipaba o posibilitaba nuevas formas de pensar, no importa que esa idea se demostrase errónea después, pues de igual modo su autor merecía la inmortalidad.

En 1914, cuando estalló la Primera Guerra Mundial, se alistó en el ejército uno de los físicos y astrónomos alemanes más brillantes de su tiempo, Karl Schwarzschild. Acababa de cumplir cuarenta años, una edad más que inusual para un recluta. Aún peor: al vestir el uniforme abandonaba una fructífera carrera científica en la que había abarcado con admirable versatilidad diversos ámbitos del conocimiento humano. Pero ni siquiera la crudeza de las batallas pudo detener su producción intelectual. Mientras servía como oficial de artillería, participando en aquellas carnicerías que terminarían asustando a la propia historia —de largo curtida en toda clase de horrores—, Schwarzschild continuó generando ideas nuevas. Aprovechaba los tiempos inertes entre un combate y el siguiente para cambiar los cañones por lápiz y papel, dedicando las horas de su descanso a analizar con entusiasmo la teoría de la relatividad general que su colega Albert Einstein acababa de presentar al mundo. A finales de 1915, el propio Einstein recibió una carta enviada desde las trincheras; en ella Schwarzschild le ofrecía la solución a las «ecuaciones de campo» que Einstein, el futuro premio nobel, no había desentrañado todavía. El ahora soldado decía: «Como verás, la guerra me ha tratado lo bastante bien como para, pese al intenso fuego, permitir que me aleje de todo ello y pueda emprender este paseo a través del país de tus ideas». Einstein, muy sorprendido, respondió con otra misiva, alabando el hallazgo con tono de admiración: «No esperaba que alguien pudiera formular la solución exacta del problema de una manera tan simple». Prometía también que en cuestión de días él mismo presentaría el descubrimiento al mundo científico, ya que Schwarzschild, destinado en el frente ruso, no podía hacerlo por sí mismo. Por desgracia, Karl Schwarzschild no regresó con vida de la guerra. Estando en las trincheras desarrolló una rara enfermedad autoinmune, el pénfigo, que produce ampollas en la piel y las mucosas, y que sin un tratamiento adecuado lo condujo a una miserable muerte.

El último trabajo de Schwarzschild, desarrollado como vemos en las más insólitas y duras circunstancias, ofrecía el soporte matemático sobre el que concebir un objeto cuya masa fuese tan grande que su «velocidad de escape» fuese incluso superior a la velocidad de la luz. Siendo la velocidad de escape aquella que cualquier cuerpo debe alcanzar para abandonar un campo gravitatorio, Schwarzschild deducía que ni siquiera la luz, el ente más veloz concebido por la física, podía correr lo bastante como para escapar de las fauces del hipotético monstruo cósmico. Un monstruo en cuya existencia real, por cierto, Einstein nunca creyó. Aunque impresionado por las implicaciones que ofrecía la resolución de las ecuaciones de campo, Einstein pensaba que ese supuesto Gargantúa espacial que tragaba toda luz era más un bello artefacto abstracto emergido de las matemáticas que un astro presente en el espacio. Algunos colegas suscribieron su escepticismo; otros sospechaban que Einstein, quizá, podía estar equivocado. Los argumentos a favor y en contra acerca de la realidad de los insondables pozos gravitatorios de Schwarzschild se sucedieron durante décadas. No fue hasta los años sesenta que la astrofísica irlandesa Jocelyn Bell Burnell descubrió las primeras estrellas de neutrones, haciendo sospechar que los monstruos podían ser reales. El estadounidense John Wheeler sugirió un nombre quizá inexacto, pero sin duda muy poderoso, con el que bautizar a esa clase de voraces demonios: «agujeros negros». Hoy ya sabemos que tales criaturas están ahí fuera.

Como se ve, el concepto de los agujeros negros parece algo propio del siglo XX, algo derivado de la física einsteniana. Sin embargo, mucho tiempo atrás, en el siglo XVIII, un científico inglés llamado John Michell sugirió por primera vez su existencia. A ojos de casi todos sus contemporáneos la ocurrencia era muy extravagante; de hecho fue desestimada como mera curiosidad y así permaneció ignorada durante otros doscientos años. Hoy, por fin, la figura de Michell ha resurgido como la de un nuevo Demócrito, aquel filósofo griego que hace dos mil quinientos años sugirió que la materia estaba compuesta de «átomos». Michell también se anticipó a su época, más por intuición genial que por un auténtico conocimiento de los verdaderos mecanismos del cosmos. Aun más, la existencia de los agujeros negros no fue el único hallazgo histórico del polifacético Michell; sus aportaciones en varios campos de la ciencia fueron el producto de una mente versátil y fructífera como pocas que haya conocido la humanidad en los últimos dos o tres siglos. El hombre que predijo la existencia de los agujeros negros —¡en 1783!— debería haber gozado de una universal fama póstuma, pero además de su escaso interés por promocionar sus descubrimientos durante su vida, la precocidad de sus concepciones le hizo pagar un precio de cara a la posteridad. En los últimos tiempos, por fortuna, se le ha empezado a hacer justicia. Sus hazañas intelectuales, algunas de las cuales no han sido valoradas hasta nuestros días, ya nunca dejarán de asombrarnos.

Un talento renacentista

John Michell nació en la Navidad de 1724, en la misma época en que murió su compatriota Isaac Newton. Michell, como Newton, era un hombre muy religioso, aunque parece ser que poco dogmático. Ejerció como profesor en la Universidad de Cambridge y durante sus trece años de estancia dio buena muestra de la amplitud de su talento, impartiendo una pléyade de asignaturas siempre al máximo nivel (aritmética, teología, geometría, griego o hebreo), mientras ejercía otros puestos administrativos en la institución y ya de paso tenía energía para obtener sendos títulos superiores en Arte y Estudios Religiosos. El más importante de todos sus cargos académicos en Cambridge fue quizá la cátedra de Geología, disciplina por la que, junto al estudio del magnetismo, obtuvo su prestigio profesional y sería recordado en tiempos posteriores, al menos hasta que la comunidad científica comprendió la magnitud de sus aportaciones en física y astronomía. No se sabe mucho sobre Michell a nivel personal; ni siquiera se conservan retratos suyos, suponiendo que alguna vez encargase alguno. Un colega escribió una breve descripción que se ha conservado entre los archivos del Museo Británico: «John Michell es un hombrecillo bajito, de complexión morena, y gordo. No siendo conocido suyo, poco puedo decir sobre él. (…) Se le estima como un hombre muy ingenioso y un excelente filósofo [científico]. Ha publicado algunas cosas en ese sentido, sobre magnetismo y electricidad». También han llegado hasta nosotros comentarios sobre su constante actividad de investigación en Cambridge; al parecer, cuando no estaba dando clases o ejerciendo tareas administrativas, se encerraba en el laboratorio, donde con gran habilidad diseñaba aparatos para realizar experimentos sobre materias de lo más diverso. Abandonó su puesto en la universidad cuando se casó y contra pronóstico aceptó ejercer la rectoría en una iglesia anglicana rural. Una vez viviendo en el campo demostró poco interés por hacer que sus trabajos se publicasen —cosa que hacía muy de vez en cuando— y su único afán era el de comunicar cada descubrimiento a sus amigos mediante correspondencia privada. Eso no impidió que gozara de fama y respeto entre la comunidad científica: viajaba a Londres con cierta asiduidad y trabó amistad con eruditos como Henry Cavendish, el descubridor del hidrógeno, y Joseph Priestley, descubridor del oxígeno. Cuando no se dignaba aparecer por la capital eran los científicos famosos quienes iban a visitarle a su casa (por ejemplo, el inventor y político estadounidense Benjamin Franklin fue uno de quienes quisieron ir a conocerlo). Pese a su reticencia a cultivar de modo activo cualquier tipo de fama, Michell gozó de un enorme prestigio entre los científicos de su tiempo.

El respeto que inspiraba se debía a lo agudo de sus intuiciones, que en aquella época solían ser revolucionarias. Desde la perspectiva del siglo XXI sabemos que algunas de sus ideas geniales se basaron en principios erróneos, pues la ciencia puntera de su época todavía estaba descubriendo los mecanismos fundamentales de la naturaleza y las concepciones que se tenía sobre el mundo no siempre continuaron siendo válidas. Pero esto es algo que puede aplicarse también a Newton, a Einstein y cualquier otro científico que abordase facetas novedosas en su disciplina. Lo relevante es que algunas de aquellas predicciones producen pasmo no solo por el parecido con realidades científicas que hoy se tienen como indiscutibles, sino por haberlas realizado con medios arcaicos y partiendo de una visión del universo que ya es obsoleta. Un buen ejemplo es su trabajo geológico; Michell gustaba de pasear y realizar excursiones para estudiar los estratos del terreno. Sus observaciones contribuyeron a la comprensión de la corteza terrestre y fue, de hecho, uno de los padres de la sismología moderna. Destacó su concepto del mecanismo de los terremotos; no acertó en todo, pero su trabajo allanó el camino a los investigadores que llegaron después.

Maremoto posterior al terremoto de Lisboa de 1755. Ilustración de Georg Ludwig Hartwig, 1887.

En 1755 toda Europa quedó horrorizada por la noticia del terrorífico terremoto de Lisboa, un cataclismo que terminó con la vida de unas doscientas mil personas en Portugal, España y Marruecos, y cuya potencia hoy se estima en un 8.5 o 9 de la escala Richter. Estudiando las crónicas y registros del suceso, Michell llegó a diversas conclusiones sobre los movimientos sísmicos. Dedujo que estaban producidos por el vulcanismo y sugirió una explicación que hoy sabemos errónea pero que sin duda era elegante: imaginó que la lava de los estratos inferiores, al calentar el agua subterránea, estaría creando vapor en grandes cantidades. Cuando este vapor no encontraba una salida, la presión que ejercía sería la única fuerza lo bastante fuerte como para generar fuertes movimientos en la corteza. Aún más llamativo es que tuviese otra intuición, en este caso más certera, cuando después de estudiar la distribución geográfica de los terremotos sugirió que podrían estar relacionados con las fallas, aquellos lugares en donde la corteza terrestre, uniforme en casi todo el territorio, presentaba fisuras. También fue el primero en afirmar que los terremotos no se limitaban a movimientos vibratorios de temblor localizados en regiones concretas, sino que asimismo se desplazaban en forma de ondas que llegaban a lugares mucho más alejados. Así, calculó que el epicentro del gran terremoto de Lisboa se había encontrado en el fondo marino del océano Atlántico, y de paso proporcionó la primera descripción moderna del mecanismo de los tsunamis. Cuando Michell publicó estas conclusiones en una revista de 1760 tenía treinta y seis años; aquel artículo fue uno de los grandes artífices de su prestigio y el logro científico que más laureles le conllevó en vida. La geología continuó siendo una de sus grandes pasiones hasta su muerte.

Otro de los motivos por los que sus colegas le tenían tanto respeto fue la importancia de sus descubrimientos sobre magnetismo, incluyendo el principio fundamental de que la fuerza de atracción ejercida por los polos de un imán decrece en proporción al cuadrado de la distancia. Como en el caso de los terremotos, sus estudios sobre los imanes —sus propiedades, cómo fabricarlos, etc.— tuvieron una enorme influencia en el desarrollo posterior de la disciplina. También fue el responsable de un avance de vital importancia en el conocimiento de la gravedad, aunque en vida no recibió crédito por ello porque murió antes de poder poner en práctica su hipótesis. Inventó un mecanismo llamado «balanza de torsión», que serviría para medir la fuerza de la gravedad que Newton había formulado como hipótesis teórica casi cien años antes. Estaba tan ocupado en otros asuntos que nunca llegó a realizar su planeado experimento con la balanza, y cuando falleció fue su amigo Henry Cavendish quien heredó el artilugio. Tras introducir algunas modificaciones, Cavendish realizó por fin el experimento que permitía medir la masa terrestre y con ello la constante de gravitación universal, llamada «G». Cuando publicó los resultados, se produjo una sacudida en el mundo de la física. Cavendish, cuya personalidad era tan modesta como la de Michell, insistía en que casi todo el mérito le correspondía a su difunto amigo. Aun así, el que quizá fue el experimento de mayor importancia para el desarrollo de las posteriores investigaciones sobre la gravedad es hoy conocido como «experimento Cavendish».

Todos estos hallazgos sobre sismología, magnetismo o física experimental hubiesen bastado para otorgarle a John Michell un lugar destacado en la historia de la ciencia. Su nombre, sin embargo, no brilló como merecía y fueron los geólogos, sobre todo, quienes lo mantuvieron sobre un pedestal. Sin embargo, son sus estudios astronómicos los que hoy más nos sorprenden. Curiosa ironía, porque en su día casi nadie pareció entender sus ideas sobre el cosmos, tan excéntricas que no serían apreciadas, aunque de modo muy distinto a como Michell hubiese imaginado, hasta casi doscientos años después de su muerte.

El hombre que miraba a las estrellas

La habilidad como ingeniero de Michell se trasladó al terreno de los telescopios y durante su vida construyó varios para observar el firmamento. Su principal objeto de interés fueron las estrellas. Muy influido por la astrofísica de Newton, se preguntaba qué efectos podría tener la fuerza de la gravedad sobre ellas. De nuevo, llegó a conclusiones insólitas.

La distribución de las estrellas en el universo fue uno de los asuntos que captó su atención. Los astrónomos de su tiempo imaginaban las estrellas como homólogos de nuestro Sol y pensaban que también eran gigantes solitarias. Cuando dos estrellas aparecían muy juntas en el cielo se debía a una simple coincidencia; suponían que todas las «estrellas dobles» eran estrellas separadas, situadas a diferentes distancias de la Tierra, pero que estando casi en la misma línea de visión producían la impresión falsa de ser una pareja. Este era un paradigma bien establecido y las estrellas dobles habían sido consideradas un accidente de la perspectiva durante milenios. Cosa que parecía de sentido común si se partía de la base de que todos los soles estaban aislados. Pero Michell reflexionó sobre el asunto y creyó que había demasiadas estrellas dobles como para que la mera coincidencia visual pudiese explicar su cantidad. Decidió aplicar una técnica matemática conocida como «estadística», recién inventada por el alemán Gottfried Achenwall, para intentar averiguar si una distribución aleatoria justificaba esa abundancia. Tras realizar concienzudos cálculos, dedujo que en el cielo había muchas más estrellas dobles de lo que podía esperarse por el puro azar. Por lo tanto, muchas de aquellas estrellas dobles tenían que estar realmente juntas. Fue así como propuso la existencia de parejas de soles que estarían muy cerca entre sí, orbitando el uno en torno al otro por efecto de las leyes de gravitación universal de Newton. Se convirtió de esta manera en el primer astrónomo en defender la existencia de lo que hoy conocemos como sistemas estelares binarios. También describió la existencia de cúmulos estelares y sugirió una nueva clasificación de las estrellas según su distancia: «Por la situación aparente de las estrellas en los cielos, existe la más alta probabilidad de que, ya sea por la acción original del Creador, o como consecuencia de alguna ley general (como pueda ser la gravedad), se agrupen en gran cantidad en algunas partes del espacio, mientras que en otras partes hay pocas o ninguna».

Trasladó esta lógica a las Pléyades, un grupo estelar situado en la constelación de Tauro, que es el cúmulo más fácil de distinguir a simple vista. Visto por los telescopios, parecía formado por estrellas de muy diferente tamaño aparente. Como los astrónomos de la época pensaban que todas las estrellas tenían un brillo similar al del Sol, deducían que las Pléyades estaban situadas a diferentes distancias y que su agrupación era un accidente visual. Michell estimó que la probabilidad estadística de que las Pléyades pareciesen un cúmulo sin serlo se reducían a 1 contra 496 000, y por tanto dedujo que todas ellas estaban unidas entre sí por sus respectivos campos gravitatorios. Llevando más lejos el ejemplo de las Pléyades, imaginó que las entonces llamadas «nebulosas» eran en realidad «universos separados» —esto es, galaxias— y que solamente aparecían difusas porque las estrellas que los componían estaban tan lejos que no podían ser distinguidas ni siquiera a través del telescopio, apareciendo como una imagen borrosa similar a una nube de luz. En su afán por descifrar la manera en que las estrellas estaban distribuidas, empezó a usar un método creado por el escocés James Gregory para intentar calcular la distancia hasta las más brillantes usando el paralaje, esto es, el movimiento aparente en la posición de un astro cuando se lo observa desde puntos geográficos diferentes. El paralaje era usado desde mucho antes y había servido para deducir que unas estrellas estaban más cerca que otras, pero sin medir distancias de manera demasiado precisa. Gregory, en cambio, había comparado el paralaje de las estrellas más brillantes con el un astro que se sabía más cercano, Júpiter. Michell hizo lo mismo y, aunque sus mediciones no fueron correctas, acertó, aunque se asume que casi por casualidad, con la distancia a la que podría estar la estrella más cercana, unos cuatro años luz.

Las estrellas oscuras

El tamaño aproximado de la estrella UY Scuti comparada con el sol. Imagen: Philip Park (CC).

La afirmación más llamativa de Michell, y una de las que pasó más desapercibida tras su muerte, tenía que ver con el efecto gravitatorio que unos hipotéticos astros supermasivos ejercerían sobre la luz. En el siglo anterior Newton no solamente había formulado la ley de gravitación universal sino que, entre otras muchas cosas, había defendido la idea de que la luz estaba compuesta de partículas (el término «fotón» no fue acuñado hasta 1926 por el químico estadounidense Gilbert N. Lewis, aunque se parecía poco a lo que Newton había imaginado). Los astrónomos y físicos del siglo XVII no habían caído en relacionar esos dos conceptos newtonianos, la gravedad y la naturaleza corpuscular de la luz. O por lo menos no hasta las últimas consecuencias. Fue Michell quien lo hizo, lo cual constituyó la más sorprendente de sus aportaciones.

Si la luz estaba compuesta de partículas, decía Michell, estas partículas debían tener algo de masa y por lo tanto tendrían que estar sujetas a las leyes de la gravitación universal. Así pues, al pasar cerca de un cuerpo más masivo que ellas, la velocidad de dichas partículas sería ralentizada por el campo gravitatorio de aquel. Esta deducción era lógica, aunque también un error comprensible; la física einsteniana demostraría mucho después que la luz no se ralentiza, sino que en cualquier caso podría parecer que un rayo de luz se ralentiza cuando pasa cerca de un cuerpo masivo (porque sigue un camino más largo a causa de la curvatura del espacio) o cuando atraviesa ciertos materiales (ya que los fotones son absorbidos por un átomo, que se sobreexcita hasta producir otro fotón, para lo cual emplea un pequeño intervalo de tiempo). Por descontado, en el siglo XVII Michell no tenía manera alguna de conocer estos mecanismos de torsión espaciotemporal o de funcionamiento subatómico, pero aun así puede decirse que su intuición básica de que la luz es afectada por los campos gravitatorios era, en espíritu, correcta. También se acercó mucho a la verdad cuando propuso el uso de lentes especiales para observar los rayos de luz y medir en ellos un cambio de color que indicase la influencia de los campos gravitatorios. Es decir, Michell pensaba que el «desplazamiento al rojo» o el «desplazamiento al azul» de los haces de luz demostraría su cambio de velocidad debido a la gravedad. Hoy pensamos más bien que ese desplazamiento cromático demuestra una variación en la frecuencia de las ondas electromagnéticas, el llamado efecto Doppler, pero en esencia Michell había entendido los fundamentos de la cuestión y con su propuesta de estudiar el cambio de color estaba anticipando un valiosísimo instrumento para el estudio del cosmos.

Su descubrimiento más llamativo se produjo cuando llevó todavía más lejos su razonamiento sobre la interacción entre luz y gravedad. Sabía que cada cuerpo posee un campo gravitatorio de cuya fuerza depende la velocidad de escape que permite alejarse de él. Dado que las estrellas eran los cuerpos más grandes y masivos conocidos, Michell se preguntó qué sucedería si existiese una estrella tan enorme que su velocidad de escape no pudiera ser alcanzada ni siquiera por la propia luz. Estimó que se necesitaría una estrella cuya masa fuese quinientas veces más grande que la del Sol (500 M, esto significa «quinientas veces la masa solar»), y la imaginó con un diámetro acorde (500 R, quinientas veces el radio de la circunferencia solar). Hoy pensamos que semejante diámetro no puede ser alcanzado por un cuerpo de tanta masa, porque la estrella colapsaría sobre sí misma, comprimiéndose hasta un tamaño mucho más reducido. La estrella más grande conocida es UY Scuti, con un diámetro aproximado 1700 R. Si estuviese en el centro de nuestro sistema, UY Scuti se tragaría todos los planetas interiores además de Júpiter y Saturno… pero es una súper gigante roja muy poco densa y se estima que su masa no va más allá de 12 M. Por el contrario, la estrella más masiva (también la más caliente y luminosa) conocida hoy es R136a1, con una masa de 315 M, pero se halla comprimida en un diámetro no mayor de 35 R. Para no despistarnos con tanto número: Michell acertaba al imaginar que una estrella podía contener tanta masa como quinientos soles (y muchos más), pero no podía saber que su tamaño no podía alcanzar la misma proporción que su masa. No se le debe culpar por ello; los conocimientos pertinentes todavía no estaban a su alcance. La verdad es que se acercó tanto a los conceptos actuales como lo permitía la física newtoniana que imperaba en su tiempo.

La enorme estrella de 500 M propuesta por Michell tendría, según sus cálculos, un campo gravitatorio tan intenso que «si un cuerpo cayese hacia ella desde una altura infinita, alcanzaría al llegar a su superficie una velocidad superior a la de la luz, y en consecuencia suponemos que la luz se vería atraída con la misma fuerza proporcional a su vis inertiae, como los demás cuerpos, y que toda luz emitida por ese cuerpo volvería hacia él por efecto de su propia gravedad». Dicho con otras palabras, afirmó que una estrella quinientas veces más grande que el sol no dejaría escapar ninguna luz, y se convirtió así en el primer científico de la historia que concibió la existencia de «estrellas oscuras», las cuales serían por completo invisibles pese a su inmensa actividad interna. Expresó la idea por primera vez en 1783, en una carta que envió a su amigo Cavendish, y al año siguiente publicó un artículo en la revista oficial de The Royal Society, la sociedad académica más importante de Inglaterra (a la que pertenecía desde que sus rompedoras hipótesis sobre los terremotos habían cimentado su fama). Sin embargo, la ocurrencia fue juzgada más como una interesante curiosidad que como un descubrimiento en el que merecía la pena profundizar. Un detalle significativo: en 1918, poco después de que Karl Schwarzschild hubiese proporcionado los fundamentos matemáticos para concebir los agujeros negros, la Universidad de Cambridge publicó un interesante libro —y muy bien escrito, en un inglés muy elegante— para conmemorar los trabajos del antiguo profesor de la institución, John Michell. El autor del libro, el escocés Archibald Geikie, era geólogo y no sorprende pues que la parte dedicada a las aportaciones de Michell sobre los terremotos y otras cuestiones geológicas ocupasen un amplio y muy detallado espacio, mientras que las investigaciones astronómicas, aunque explicadas con mucha corrección, eran descritas en un capítulo menos extenso. Pues bien, no hay en ese capítulo mención alguna a las «estrellas oscuras» cuya existencia predijo Michell, lo que da buena idea sobre la manera en que se las había considerado una extravagancia impropia de mayores atenciones. Esto no solamente le sucedió a Michell; en 1696, trece años después de su carta a Cavendish, el francés Pierre-Simon Laplace llegó por su cuenta a la misma conclusión de que podía haber estrellas tan masivas que capturasen la luz, aunque en su caso tampoco su afirmación tuvo efecto sobre la comunidad científica y también sería mejor recordado por otras cuestiones.

Para terminar, Michell no solamente anticipó la existencia de los «agujeros negros», sino que también propuso un procedimiento con el que poder detectarlos. Aunque sus «estrellas oscuras» no emitían luz y por lo tanto no podían ser vistas en el microscopio, Michell supuso que, si su idea sobre los sistemas estelares binarios era correcta, algunas de estas gigantes negras debían de tener compañeras visibles. Sería en el comportamiento de estas estrellas visibles donde podría descubrirse la influencia gravitatoria de su vecina oculta. En efecto, hoy se piensa que este procedimiento —aplicado no solo a la luz visible sino a otras emisiones como los rayos X— puede servir para encontrar agujeros negros que forman parte de sistemas binarios y existen buenos candidatos como V404 Cygni o Cygnus X-1. Es más, a principios de 2016, el sistema binario formado por dos agujeros negros que se estaban fusionando sirvió para efectuar la primera detección de ondas gravitacionales. También se usó un procedimiento similar al propuesto por Michell para detectar los primeros exoplanetas, más de dos siglos después de su muerte. El nombre de John Michell, pues, ha sido como una de sus estrellas oscuras: ha permanecido casi invisible en un rincón de la astronomía, hasta que la casi mágica similitud de sus deducciones con las teorías actuales ha permitido detectarlo de manera indirecta para estimar, por fin, la enormidad de su brillo. De ahora en adelante, el hombre que arrojó tanta luz sobre los terremotos, el magnetismo, la gravedad, los sistemas binarios, las galaxias y los agujeros negros, empezará por fin a recibir una luz equivalente en proporción a su inmensa gravedad.