Nos hacemos eco del magnífico artículo de Manuel Béjar titulado \”Penrose plantea un nuevo modelo cosmológico\”, sobre la obra de Roger Penrose titulada \”Ciclos del tiempo\”.
El autor nos dice: “Si, realmente, el Universo partió de un estado termalizado máximamente desordenado, entonces no es posible explicar el origen de las actuales estructuras materiales y la Segunda Ley queda sin explicación lógica plausible. Sencillamente, toda le energía del universo en equilibrio térmico es inútil.
La energía funcional precisa de variaciones en la entropía que, a su vez permiten la emergencia de las estructuras físicas para originar la vida. El Big Bang no pudo ser un estado primigenio en absoluto equilibrio térmico. La interacción física dominante, la gravedad, debió desempeñar un papel relevante.”
Y también: “La activación de los grados de libertad gravitatorios, latentes en el comienzo del universo, permiten explicar la evolución temporal de la materia hacia la emergencia de la gran diversidad psicobiofísica presente en nuestro universo.”
En la obra de Penrose se presenta una cosmología que se desvía de los modelos cíclicos clásicos -Big Bang seguido del Big Crunch- (modelo de Friedmann o de Tolman) al incluir los grados de libertad gravitatorios, de modo que el universo surgió de un estado primordial extraordinariamente ordenado.
El Big Bang se asocia con la singularidad física que origina el tiempo, así como los agujeros negros representan el final del tiempo. “Son el problema simétrico temporal del Big Bang”. Sin embargo, Penrose nos dice que el Big Bang es una singularidad de una extraordinaria baja entropía comparada con la elevada entropía característica de las singularidades de los agujeros negros. En su opinión, en el Big Bang el universo estaba tan caliente que la energía cinética de las partículas superaba su energía en reposo, por lo que la materia podría considerarse como masa despreciable o, sencillamente, “sin masa efectiva”. Y las partículas sin masa son independientes de la métrica del espacio-tiempo, pues “necesitan y les basta una parte denominada geometría conforme, que es insensible a los cambios de escala locales”. Por ejemplo, los fotones (partículas sin masa) median entre los campos electromagnéticos cuya teoría de campos es invariante bajo transformaciones de la métrica conforme (las soluciones de las ecuaciones de Maxwell en una determinada escala conforme se corresponden exactamente con las soluciones para otra elección cualquiera de escala). “Los fotones sólo necesitan que el espacio-tiempo tenga estructura de cono nulo (estructura espaciotemporal conforme) sin necesidad de un factor de escala que distinga una métrica de otra”.
Y siguiendo con el artículo de Manuel Béjar: “En sintonía con estas ideas, es de esperar que en el universo primitivo caliente, las masas en reposo sean despreciables, la masa efectiva sea nula y los procesos físicos queden dominados por leyes invariantes bajo transformaciones conformes, es decir, ciegas al factor de escala. La geometría conforme se convierte así, en la principal estructura espaciotemporal del universo primigenio. Siguiendo este razonamiento, toda la actividad física primitiva fue insensible a los cambios locales de escala.
Al perderse de vista la escala temporal, el universo primitivo adquiere una geometría conforme, en vez de la métrica completa de la Relatividad. Esto supone una pérdida total de cualquier referencia temporal. Es la ausencia de relojes que marquen el tiempo, Y, en ausencia de tiempo, más allá de la física ordinaria, es posible pensar en una geometría conforme que describa la eternidad que causó el Big Bang.”
Y continúa: “La geometría conforme es la estructura residual que perdura en el universo cuando estiramos el tiempo más allá de su sentido físico. Al dar de sí el universo en su evolución hacia el futuro, Penrose descubre matemáticamente que vuelve a aparecer una geometría conforme que describe los últimos estadios de nuestro universo.
En el remoto futuro encontraríamos un universo tan congelado y diluido que podría considerarse sin masa efectiva en comparación con el remanente de radiación de baja energía procedente de las estrellas explotadas, de la radiación de fondo cósmico consecuente al Big Bang y de la radiación de Hawking que sigue a la evaporación de los agujeros negros. Los fotones y los hipotéticos gravitones resultantes de las colisiones entre agujeros negros serían partículas sin masa que no pueden usarse como relojes. De nuevo, nos encontramos con la geometría conforme sin escala temporal.
Parece que el remoto futuro se asemeja al remoto pasado. La geometría conforme domina el universo por los extremos temporales.”
Añadiendo: “Sin barreras de tiempo ni espacio, sólo puede evolucionar de una geometría conforme a otra. Y aquí llega el quid del modelo cosmológico conforme de Penrose.”
“El modelo cosmológico conforme de Penrose propone que existe una región espaciotemporal previa al Big Bang, que es el remoto futuro de una fase anterior del universo y existe también un universo más allá de nuestro remoto futuro, que se convertirá en el nuevo Big Bang de una nueva etapa. El concepto de universo como conjunto perduraría como la extensión de una variedad conforme constituida por una sucesión ilimitada de etapas o eones.
Cada elemento del conjunto de eones se manifestaría como nuestro actual universo-eón en expansión. El futuro remoto en cada eón enlaza suavemente con el remoto pasado del siguiente gracias a la geometría conforme. El estiramiento conforme en cada big bang enfría su elevadísima temperatura en el futuro y hace finita su densidad. El aplastamiento conforme en el futuro remoto transforma los valores nulos de la temperatura y la densidad en valores finitos, manteniendo inalterada la actividad física de un universo sin masa efectiva por tratarse de una simple re-escala conforme.”
“La diferencia entre las geometrías conforme de los extremos temporales queda establecida por la interacción gravitatoria que, en estas drásticas condiciones, es pura gravedad cuántica.”
“De este modo, la gravedad cuántica debe ser susceptible al tipo de singularidad (agujeros negros o Big Bang). La gravedad cuántica es la interacción dominante en la geometría conforme que caracteriza los estadios universales remotos, pero debe de contener una asimetría temporal, descrita por la nulidad del tensor de la curvatura de Weyl que origina la Segunda Ley en cada big bang.
EL detalle de la física de cada big bang está completamente determinado por lo que ocurre en el remoto futuro del eón anterior y esto conlleva posibles consecuencias observacionales. El extraordinario orden del Big Bang es una consecuencia de la Segunda Ley y de la geometría conforme del futuro remoto del anterior eón.”
En defensa de esta magnífica teoría hay que destacar la magistral forma de evitar la singularidad del Big Bang por la aplicación de la geometría conforme, que se distingue por su disminución de complejidad con respecto a los modelos cosmológicos basados en la gravitación cuántica de bucles de Ashtekar y Bojowald con su tiempo discreto, etc. Estaríamos ante una teoría basada en argumentos más clásicos que hunde sus raíces en un perfeccionamiento o desarrollo de la teoría einsteniana de la gravitación.
La teoría, en mi opinión, podría desarrollarse aún más para dar explicación al valor tan extraordinariamente bajo de la constante cosmológica no desechando la solución que el mismo Penrose apunta en la página 149 de su obra: “Llegados a este punto, parece sugerirse una posibilidad. ¿Podría ser que nuestros F+ y B- sean uno y lo mismo? Quizá, como una variedad conforme, nuestro universo simplemente “se enrolla”, de modo que lo que está más allá de F+ es simplemente nuestro propio universo que parte de nuevo de su origen Big Bang, estirado conformemente como B-, según la propuesta de Tod. La economía de esta idea tiene ciertamente su atractivo, pero creo que podría haber serias dificultades de consistencia que, para mí, hacen implausible esta sugerencia.”
Y en el Apéndice B: “Imaginemos que volvemos al uso de la g^-métrica original cuando entramos en Cv. Entonces (aparte del “corrimiento” inicial en X), la imagen que nos proporcionarían nuestras ecuaciones clásicas para la evolución del espacio-tiempo Cv, sería un modelo de universo en colapso, que se contrae de una forma exponencial invertida, desde el infinito hacia adentro, y que se parece mucho a una inversión en el tiempo de lo que se imagina para el futuro remoto de nuestro universo.”
Sugiero que deberíamos buscar el origen más remoto del universo en una ampliación del vacío cuántico en el sentido de admitir las energías negativas y los tiempos negativos (inversión del tiempo), con lo que el principio de incertidumbre de Heisenberg haría posible igual que para la aparición de pares materiales (partícula-antipartícula) las correspondientes a partículas de energía negativa (en ese caos o vacío primordial anterior al Big Bang). Ese tiempo y energía negativos harían plausible una suerte de entrelazamiento cuántico primordial entre nuestro universo positivo en el que vivimos y otro negativo, en el que la geometría conforme descrita por Penrose en los extremos del tiempo permitiría que el ciclo temporal construido y sus cambios de escala, al cabo de una serie de ciclos o eones, originara el universo en el que nos encontramos. Una sugerencia, un tanto metafísica que merece la pena considerar, que también permitiría la anulación de los casi infinitos valores de la constante cosmológica, si queremos deducirla a partir del campo cuántico del vacío.
