#772 Físicos & Filósofos Responden al Argumento Cosmológico Kalam (Parte III)

Respuesta de Dr. Craig

---

R

A medida que continuamos nuestro análisis de este vídeo, la discusión se centra ahora en las pruebas científicas del comienzo del universo basadas en la expansión del universo. Gran parte de esta discusión, Paul, sin duda te sobrepasará, pero tu percepción de ofuscación e indemostrabilidad es bastante correcta. Es asombroso cómo cualquier modelo, no importa lo especulativo que sea, no importa las pruebas en su contra, se considera preferible a un modelo con un principio. Mis respuestas están en cursiva azul.

C. PRIMERA CONFIRMACIÓN CIENTÍFICA

NARRADOR: El futuro infinito no es el único infinito que suelen abrazar los partidarios del kalam. También han afirmado que la singularidad del Big Bang demuestra un comienzo del tiempo.

WILLIAM LANE CRAIG: . . . llega a un estado de densidad infinita en algún momento del pasado finito. Este estado representa una singularidad en la que la curvatura del espacio-tiempo junto con la temperatura, la presión y la densidad se vuelven infinitas. Por lo tanto, constituye un borde o límite del propio espacio-tiempo.

DANIEL ISAACSON: El argumento de Lane Craig de que el hecho de que el pasado infinito sea imposible y por tanto esa concepción del universo sea insostenible es incompatible con su afirmación de que existe un punto singular en el que se origina el universo porque las propiedades de esa singularidad son totalmente infinitas.

ADRIAN MOORE: Precisamente lo que una singularidad es, como John Barrow ha enfatizado enérgicamente, es algo que implica una especie de infinito real - por razones físicas, implica una especie de infinito actual. Y esto es precisamente de lo que estos mismos pensadores dijeron que desconfiaban. Por decirlo sin rodeos y de forma muy cruda, ¿están tratando de salirse con la suya? Aceptar un infinito actual en un contexto y tratar de descartarlo y desconfiar de él en otro.

Respuesta: La singularidad cosmológica inicial es un artefacto matemático del modelo estándar. Eso no quiere decir que sea un estado de cosas físico. Creo que es una idealización. Tampoco implica cantidades infinitas en el sentido cantoriano. Como señala Quentin Smith, se trata de un caso de división por cero: cualquier masa sobre un volumen cero produce una densidad infinita. Los cosmólogos suelen «recortar» la singularidad inicial, de modo que el universo, aunque finito en el pasado, no tiene punto límite. Algunos modelos cosmológicos, como el de Hartle-Hawking, «redondean» la parte inicial del espaciotiempo, de modo que, aunque el pasado es finito, no tiene punto límite. Tener un principio no implica tener un punto límite. Véase mi ensayo y el de James Sinclair, "On Non-Singular Spacetimes and the Beginning of the Universe", en Scientific Approaches to the Philosophy of Religion, ed. Yujin Nagasawa (Londres: Macmillan, 2012), pp. 95-142.

NARRADOR: Los matemáticos no creen que el infinito sea contradictorio. Lo que puede ser contradictorio es afirmar que el infinito es a la vez una contradicción y una no contradicción: afirmar que el pasado infinito es incoherente cuando se acepta el futuro infinito, y afirmar que el comienzo del tiempo está confirmado por la singularidad del Big Bang, que a su vez implica infinitos. Otro problema para el argumento kalam es que supone que un universo eterno habría tenido que atravesar un tiempo infinito para llegar a un ahora único. Pero en la relatividad no existe tal noción. El tiempo es relativo. Para resolver este problema, Craig recurre a lo que se conoce como la interpretación neolorentziana de la relatividad, que restablece un sentido único del ahora.

Respuesta: Esta es otra pista falsa. La formulación original de Einstein de la relatividad especial implicaba objetos tridimensionales ordinarios que perduraban en el tiempo. Era totalmente compatible con una teoría dinámica del tiempo y del devenir temporal. La interpretación del espaciotiempo estática de Hermann Minkowski llegó unos años más tarde. La solidez del argumento cosmológico kalam no depende de una interpretación neolorentziana de la relatividad (aunque sea mi perspectiva preferida).

25:17: CARLO ROVELLI: El descubrimiento con Copérnico es que la Tierra no es el centro del universo. Bueno, pero siempre se puede replantear eso. Puedes imaginarlo. Puedes añadir un centro. Nadie te impide hacerlo. Sólo te complicas la vida. Y es lo mismo para la relatividad especial. Puedes añadir un marco de referencia preferido. No es visible, no es detectable, pero crees que está ahí. Esa es la interpretación neolorentziana de la relatividad especial. ¿Qué ganamos? Lo único que ganamos es que podemos hacer la nueva física con la antigua mentalidad. Pero creo que debemos adaptar nuestra intuición a la nueva física, no adaptar la nueva física a nuestra intuición. Cuando descubrimos que la Tierra es redonda, eso es arriba, eso es abajo, pero si estás en Sydney es al revés. Puedes pensar, sí, sí, pero en realidad hay un verdadero arriba y un verdadero abajo. Puedes, pero ¿qué consigues? Es decir, tienes que adaptar tu intuición sobre ese descubrimiento, no al revés. A los físicos no les gustan mucho las interpretaciones neolorentzianas de la relatividad especial. Me refiero a que cuando pasas a la relatividad general y tienes una interpretación neolorentziana es mucho más difícil porque en la relatividad restringida simplemente eliges un marco y en la relatividad general no hay un marco global. Creo que todo en física nos está diciendo que no hay marco preferido, no hay corte de tiempo preferido, no hay tiempo preferido.

Respuesta: Rovelli admite que podemos, con Lorentz, añadir un marco de referencia preferido. Aquí no hay ningún problema científico. La única objeción de Rovelli es: «¿Qué ganamos?». Por mi parte, lo que ganamos es metafísico: una perspectiva del mundo más creíble que la que ofrece la interpretación del espaciotiempo estático. Pero hay algunos físicos destacados, como J. S. Bell, Franco Selleri, Antonio Valentini y otros, que piensan que también se obtienen beneficios científicos. En particular, las llamadas desigualdades de Bell parecen requerir un marco de referencia preferido. Véase mi libro Time and the Metaphysics of Relativity (Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2001) y mi antología junto a Quentin Smith Einstein, Relativity, and Absolute Simultaneity (Londres: Routledge, 2007).

NARRADOR: Craig ha sugerido que existe un reloj universal que nos da un ahora único, es decir, el tiempo cosmológico, el tiempo transcurrido desde el big bang.

WILLIAM LANE CRAIG: El tiempo cósmico es el mismo para cada hipotético observador en el universo, independientemente de su estado de movimiento. En otras palabras, el tiempo cósmico es una especie de restablecimiento del tiempo absoluto de Newton.

CARLO ROVELLI: Bueno, el tiempo cosmológico es falso. ¿Por qué? Porque la materia y la gravedad ralentizan el tiempo, así que dentro de la galaxia los relojes van más lentos que fuera. El punto es que hay muchos relojes diferentes en el universo que no concuerdan entre sí y hay muchos tiempos en el universo que no concuerdan entre sí. La idea del tiempo cosmológico es solo una definición arbitraria de un promedio, pero yo puedo dar una definición diferente de él.

Respuesta: ¡Qué vergüenza! Rovelli sabe que la ralentización de los relojes en un campo gravitatorio no tiene absolutamente nada que ver con el parámetro del tiempo que mide la duración del universo. El tiempo cósmico no es arbitrario, sino que registra la evolución de las hipersuperficies de homogeneidad.

NARRADOR: ¿Qué hay de la cosmología? ¿No implica el Big Bang que el universo tuvo un principio? Los teoremas de la singularidad de Penrose-Hawking que supuestamente lo demostraban tienen unos supuestos que ya casi nadie en cosmología se toma en serio. En concreto, la mayoría de los físicos piensan que la teoría de la gravedad de Einstein deberá modificarse para tener en cuenta los efectos cuánticos o de otro tipo que surgen en las condiciones extremas del big bang. No se trata sólo del consenso de los cosmólogos, sino de la opinión de los propios autores de los teoremas de la singularidad: Roger Penrose y Stephen Hawking.

STEPHEN HAWKING: La verdadera lección de los teoremas de la singularidad es, por tanto, que necesitamos combinar la teoría general de la relatividad con la teoría cuántica para comprender el origen del universo.

ROGER PENROSE: Es una opinión bastante extendida ahora que no deberíamos simplemente renunciar a que el Big Bang sea una singularidad, necesitamos una teoría que la describa. La mayoría de la gente dirá que es una forma de gravedad cuántica. Mi punto de vista es diferente, pero comparto la idea de que necesitamos una nueva teoría.

Respuesta: En mis trabajos publicados he tratado modelos de gravedad cuántica como el modelo Hartle-Hawking, que presenta un comienzo no singular del universo. La cosmología cíclica conforme de Penrose no implica un comienzo, pero los cosmólogos no la toman en serio porque se basa en una física ajena, no en la física conocida.

29:06: GEORGE EFSTATHIOU: No creo que nadie crea que el universo empezó con una singularidad. Eso sólo nos dice que la teoría clásica de la relatividad general de Einstein se rompe de modo que la teoría clásica de la gravedad no se aplica cuando se llega a energías muy altas. Así que es reemplazada por alguna teoría cuántica de la gravedad consistente. La teoría de cuerdas es una candidata.

29:29: ALEXANDER VILENKIN: La cosmología estándar del Big Bang, que fue una gran explosión caliente, comienza con un universo muy caliente y denso que comienza en la singularidad. Así que esa imagen no creo que nadie la crea.

Respuesta:  ¡Correcto! Entonces, ¿qué pasa con la objeción anterior de que la singularidad implica un infinito real? Después de todo, ¡no era un problema! Como ya he dicho, el comienzo del universo no requiere un punto límite singular.

NARRADOR: Muchos científicos han tomado nuestros mejores candidatos para una teoría cuántica de la gravedad y han analizado el big bang. Los modelos inspirados en la teoría de cuerdas muestran a menudo que el big bang no fue el principio y un resultado frecuente es que hubo una era de contracción que precedió a nuestro universo en expansión.

29:58: GABRIELE VENEZIANO: Hubo una evolución del universo que fue una especie de imagen reflejada de lo que ocurrió después. Así que de la misma manera que la era post-big bang en la que vivimos, en nuestro modelo durará para siempre y creo que también dura para siempre en la inflación ordinaria. ¿De acuerdo? Para nosotros, debido a la simetría, esta dualidad, también el pasado es infinito. Tanto el futuro como el pasado son infinitamente largos.

El principal rival de la teoría de cuerdas, la gravedad cuántica de bucles (loop quantum gravity), parece mostrar lo mismo.

30:35: ABHAY ASHTEKAR: Si inviertes la película, por así decirlo, de la evolución del universo y retrocedes en el tiempo el universo se contrae y entonces en lugar de alcanzar un volumen cero de hecho cuando alcanza la curvatura se vuelve Planckiano. Entonces entran en escena nuevos efectos cuánticos que hacen que el universo rebote.

30:59: MAIRI SAKELLARIADOU: Cualquier teoría que tenga algún tipo de espacio discreto entonces por definición allí no se llega a la singularidad. Esa podría ser una explicación de por qué todos estos modelos de alguna manera van a esta solución de rebote cuando llegamos a una escala muy pequeña.

Respuesta: Para un análisis de los modelos de cuerdas, incluido el modelo inflacionario pre-Big Bang de Veneziano y Gasperini, así como el modelo ekpirótico cíclico de Steinhardt y Turok, seguido de un examen de los modelos de gravedad cuántica de bucles, incluido el modelo cíclico de Bojowald y el modelo asintótico de Ellis et al., véase la discusión de James Sinclair en nuestra obra "The Kalam Cosmological Argument", en The Blackwell Companion to Natural Theology, ed., Wm. Wm. L. Craig y J. P. Moreland (Oxford: Wiley-Blackwell, 2009), pp. 158-74. Como ha subrayado repetidamente Alex Vilenkin, ninguno de estos modelos puede ser realmente eterno pasado (Alexander Vilenkin, "Did the universe have a beginning?" http://www.youtube.com/watch?v=NXCQelhKJ7A.). (¡Me pregunto por qué el entrevistador no preguntó a Vilenkin sobre la viabilidad de estos modelos! Hmm!)

NARRADOR: Al abandonar la comunidad de físicos su creencia en la aplicabilidad del teorema de Penrose-Hawking, los defensores del kalam cambiaron a un teorema más reciente conocido como teorema de Borde-Guth-Vilenkin, o BGV. Este teorema se desarrolló porque el periodo de rápida expansión conocido como inflación que se cree que tuvo lugar en el universo primitivo viola uno de los supuestos del teorema de Penrose-Hawking: que la gravedad es siempre atractiva. También se cree que la inflación es eterna hacia el futuro, creando un multiverso infinito.

WILLIAM LANE CRAIG: En 2003, Arvind Borde, Alan Guth y Alexander Vilenkin fueron capaces de demostrar que cualquier universo que se encuentre en promedio en un estado de expansión cósmica a lo largo de su historia no puede ser infinito en el pasado, sino que debe tener un límite espacio-temporal pasado. Lo que hace que su prueba sea tan poderosa es que se mantiene independientemente de la descripción física del universo primitivo. Así que, de hecho, el teorema Borde-Guth-Vilenkin implica un comienzo absoluto del universo.

ALAN GUTH: Yo trabajaba con Arvind Borde y Alex Vilenkin para saber qué podíamos aprender sobre el origen de la inflación y hasta dónde podía haber llegado y, en particular, cuando nos dimos cuenta de que la inflación podía ser eterna en el futuro, nos pareció muy natural preguntarnos si la inflación también podía haber sido eterna en el pasado. Y lo que descubrimos fue que la inflación no podía ser eterna en el pasado. Lo que conseguimos básicamente fue demostrar un teorema que dice que cualquier región en expansión del espacio-tiempo que tenga una velocidad de expansión mínima sólo puede retroceder hasta cierto punto y no hasta el infinito. Así que eso significa que la inflación debe haber tenido un principio. En realidad, no dice que el universo haya tenido un principio, sino que el universo no puede haber estado expandiéndose eternamente hasta el presente.

Respuesta: Demostrar que «el universo no pudo haber estado expandiéndose eternamente hasta el presente» implica un comienzo, a menos que se pueda elaborar un modelo sostenible según el cual el universo se contraía previamente o era estático antes de la expansión, lo cual no se ha hecho.

ENTREVISTADOR: Así que entrevistamos a Abhay Ashtekar. Y sabes que en su modelo tienen un universo que rebota. Eso significa que el universo podría ser eterno en el pasado y que el teorema [BGV] no lo impide. ¿Es eso cierto?

ALAN GUTH: Sí, así es.

ALEXANDER VILENKIN: El teorema prueba que la inflación debe tener un principio, ¿verdad? El universo como un todo - el teorema no dice eso. Dice que la expansión del universo debe tener un principio, ¿verdad? Pero abre un poco la puerta a alternativas.

Respuesta: El teorema BGV tiene la condición de que el universo se encuentre en promedio en un estado de expansión a lo largo de su historia. Los modelos de rebote o cíclicos pueden no satisfacer esa condición y, por tanto, el teorema no los excluye. Pero como Vilenkin ha explicado repetidamente, tales modelos se enfrentan a otros obstáculos insuperables que impiden que el universo sea eterno en el pasado. De nuevo, me pregunto por qué no le preguntaron a Vilenkin sobre eso.

NARRADOR: Como hemos visto, una forma de evitar el BGV es tener un universo que se contrae en el pasado, que también es una predicción común en múltiples enfoques de la gravedad cuántica. Pero algunos sugieren que esta fase de colapso será desordenada e inestable y, por tanto, no será capaz de hacer la transición a nuestro universo homogéneo liso.

Respuesta: ¡Correcto, como Vilenkin, citado arriba! Es curioso que nunca le pidieran que se los explicara.

34:23 AURÉLIEN BARRAU: No tenemos la menor idea de lo que existe en el universo antes del rebote. Así que es muy especulativo y muy difícil decidir si la situación es estable o no. E incluso en el caso de que la situación sea inestable, normalmente lo que significa es que las simplificaciones que utilizamos en la cosmología estándar ya no se pueden utilizar. Pero, ya sabes, a la naturaleza no le importa el hecho de que sea difícil de calcular. Así que cuando decimos que algo no funciona, la mayoría de las veces significa que el modelo que utilizamos para describir estas cosas ya no funciona. Por ejemplo, no se puede utilizar una ecuación de Friedman porque el universo es tan homogéneo que la ecuación de Friedman ya no es utilizable. ¿Y qué? Al universo no le importa que tengamos que inventar otra ecuación. Creo que la forma correcta de pensar no es ir del pasado al futuro, es partir de lo que conocemos. Lo que sabemos es lo que vemos hoy a nuestro alrededor. El universo se está expandiendo. Tenemos estrellas, tenemos galaxias, tenemos gravedad. Tenemos una teoría. Y luego vamos hacia atrás en el tiempo y vemos lo que pasó. Y en nuestra teoría, cuando retrocedemos en el tiempo no terminamos con una singularidad. Terminamos con un rebote.

Respuesta: Esto es mera palabrería, una apelación a lo desconocido. El rebote tiene que resultar en la condición de baja entropía de nuestro universo primitivo. Vilenkin y otros han demostrado que eso no puede ocurrir. Así que partiendo de lo que sabemos, vamos hacia atrás en el tiempo y encontramos que no se puede llegar aquí desde allí. E incluso si pudiéramos, postular una contracción anterior no hace nada para restaurar un universo eterno en el pasado.

NARRADOR: El teorema de BGV se basa en los principios de la relatividad. Por ejemplo, las señales no pueden viajar más rápido que la luz. Pero esto es problemático para la relatividad Lorentziana de Craig, que permite viajar más rápido que la luz. Y con los autores del BGV declarando explícitamente que no prueba que el universo tuvo un principio, los defensores del kalam han comenzado a utilizar otro teorema desarrollado por Aron Wall.

Respuesta: La narradora no puede tener su pastel y comérselo también. Si la relatividad lorentziana es, como ella piensa, falsa, entonces no es obstáculo para el teorema de BGV. La teoría de Lorentz no implica en ningún caso que existan partículas superlumínicas, ni la relatividad las excluye, siempre que no aceleren hasta alcanzar velocidades superlumínicas.

35:59 ABHAY ASHTEKAR: Wall está asumiendo que alguna versión de la segunda ley de la termodinámica es realmente fundamental y debería ser un ingrediente fundamental en la serie que determinamos si habrá singularidad o no. Y yo no estoy de acuerdo con eso. Creo que realmente es algo que surgiría en sentido aproximado en el régimen semiclásico.

NIAYESH AFSHORDI: La segunda ley generalizada que fue probada por Aron Wall para una singularidad cuántica, asume un espacio infinito. Y si no permites infinitos en tu teoría, entonces tampoco puedes tomarte en serio ese teorema.

Respuesta: Cielos, ¿por qué supones que no fueron a la fuente y le preguntaron a Aron Wall sobre esto? Pues lo hice. Me dice que mientras su segunda ley generalizada de la termodinámica (GSL, por sus sijlas en inglés) implica una singularidad cosmológica inicial sólo en un espacio infinito, sin embargo en un espacio finito en algún tiempo t en el pasado «la GSL simplemente se reduciría a la segunda ley ordinaria de la termodinámica (OSL, por sus siglas en inglés)». Entonces «todavía se puede argumentar a partir de la segunda ley “ordinaria” de la termodinámica que lo más probable es que o bien (a) el universo tuvo un comienzo geométrico, o bien (b) la flecha del tiempo debió invertirse en algún momento del pasado» (correspondencia personal, 27-28 de enero de 2022). En este último caso, todavía se tiene un comienzo del universo, ya que ambas direcciones temporales están orientadas hacia el futuro.

NARRADOR: Craig también cita un artículo de Anthony Aguirre y John Kehayias que, según él, cierra la puerta a una era de gravedad cuántica eterna en el pasado. Pero en la mayoría de los modelos la era de la gravedad cuántica es breve de todos modos. Y el artículo sólo se refería a un modelo particular conocido como universo emergente.

Respuesta: Los cité simplemente para mostrar que un estado cuántico no puede persistir sin cambios desde la eternidad pasada y luego producir un nuevo efecto. Lo que dice a continuación lo confirma.

36:58: ANTHONY AGUIRRE: Pero hay otras posibilidades, también, en cuanto a cómo el universo podría estar de acuerdo con el teorema de Borde-Guth-Vilenkin, pero podría, creo, tener realmente un pasado eterno. Si se define un modelo pasado-eterno, se puede; funciona de forma autoconsistente, pero tiene un límite. Puedes preguntar qué hay más allá de ese borde y es otra copia del mismo universo. Así que creo que el debate está en que los modelos eternos del pasado existen. Creo que algunos de ellos son defectuosos, como el modelo emergente. Creo que realmente no se puede hacer un modelo auto-consistente que se sostenga. La inflación eterna en el pasado o el modelo de estado estacionario creo que sí se puede, pero hay que hacerlo con cuidado y hay una respuesta interesante a qué apunta este teorema de Borde-Guth-Vilenkin. Apunta a algo muy interesante; simplemente no es un tiempo inicial.

Respuesta:Jim Sinclair ya ha respondido a estas propuestas en su artículo del Blackwell Companion. En resumen, es más verosímil interpretar el teorema BGV como lo hace Vilenkin implicando un comienzo del universo que tratar de salvar un universo eterno pasado postulando dos universos que no interactúan entre sí en una frontera pasada o una inversión de la flecha del tiempo en algún momento del pasado.

NARRADOR: Así como hay teoremas que prueban que el universo tuvo un principio, también hay teoremas que implican lo contrario.

37:58: JOÃO MAGUEIJO: Yo creo que se puede demostrar cualquier cosa. Los teoremas son cosas muy extrañas porque puedes tener un teorema que demuestre cualquier cosa siempre que asumas las cosas correctas. En cierto modo eso es un problema. Puedes violar cualquier teorema siempre que violes las suposiciones.

Respuesta: Perdónenme, pero no se puede demostrar cualquier cosa. Sus suposiciones deben ser creíbles a la luz de las pruebas. El teorema de BGV se basa en la suposición única e irrelevante de que el universo se expande en promedio a lo largo de su historia. Si no es así, el teorema no se sostiene. Pero en ese caso, como dice Vilenkin una y otra vez, te encuentras con otros problemas insuperables.

38:13: FRANCESCA VIDOTTO: Por supuesto que existen los teoremas de la singularidad, pero siempre puedes interpretarlos como si te dijeran que una teoría cuántica de la gravedad no debería tener una de las hipótesis que estás utilizando para formular este teorema.

Respuesta: Bien, entonces traigan los modelos de gravedad cuántica, como el modelo Hartle-Hawking o el modelo Vilenkin, ambos implican un principio. La gravedad cuántica no restaura un pasado infinito. Como supongo que se planteará más adelante, la cuestión será si, según estos modelos, el universo puede surgir de la nada, como sugieren tanto Hawking como Vilenkin.

Con esto concluye el debate sobre las pruebas científicas de un comienzo del universo basado en la expansión cósmica. La próxima vez examinaremos más a fondo las pruebas de la termodinámica en apoyo de un principio.