Hoy depende del mañana: físicos detectan ecos del fin del mundo en el cosmos actual

Una innovadora investigación en el campo de la cosmología cuántica ofrece una visión radicalmente distinta sobre la estructura del universo: resulta que no solo el pasado determina el presente, sino que el futuro también puede influir en los acontecimientos actuales. Este planteamiento explica, de forma inesperada, una de las características más enigmáticas del cosmos: su expansión acelerada.

Durante tres siglos, los físicos creyeron que cualquier acontecimiento estaba determinado exclusivamente por lo ocurrido antes. Este principio fue formulado por Newton: si se conocen la posición y la velocidad de un objeto en un momento dado, se puede calcular dónde estará en cualquier otro instante. Esta idea funcionó perfectamente para describir el movimiento de los planetas, la trayectoria de una bala de cañón o la caída de una manzana.

Pero el panorama se complicó cuando Einstein formuló la teoría general de la relatividad. Se descubrió que, si se sigue hacia atrás la historia del universo, inevitablemente se llega al momento del Big Bang. En ese instante, todas las ecuaciones de la física dejan de funcionar, como si la propia naturaleza se negara a revelar el misterio del origen del cosmos. Los científicos no pueden determinar a partir de qué estado inicial se desarrolló nuestro universo.

Para intentar resolver este enigma, recurrieron a la mecánica cuántica —la ciencia que describe el comportamiento de las partículas más pequeñas. En el mundo microscópico rigen leyes extrañas: no se puede predecir con certeza lo que ocurrirá en un caso concreto. Solo es posible calcular probabilidades. Y la teoría cuántica permite una posibilidad inusual: que esas probabilidades estén influidas no solo por el pasado, sino también por el estado futuro del sistema.

Los físicos llevan tiempo aprovechando este efecto en el laboratorio. Realizan múltiples mediciones y luego seleccionan solo los resultados que cumplen ciertas condiciones. ¿Pero qué pasaría si se aplicara este principio a toda la realidad? En ese caso, el estado inicial y final del universo se convertirían en condiciones fundamentales de la naturaleza —una especie de fronteras que determinan el desarrollo del cosmos.

Esta idea fue formulada por primera vez por Stephen Hawking en los años 80. Supuso que el universo acabaría del mismo modo en que comenzó: colapsando en un punto. Hawking esperaba con ello explicar por qué el tiempo avanza solo en una dirección. Pero su teoría no se confirmó, y cuando los astrónomos descubrieron que la expansión del universo se acelera, quedó claro que no habrá ningún colapso final.

En un artículo publicado en la revista Physical Review D, se presenta un modelo matemático que permite calcular el comportamiento promedio de sistemas cuánticos influenciados tanto por las condiciones iniciales como por las finales. Sorprendentemente, estos complejos cálculos pueden expresarse en el lenguaje de la física convencional, sin recurrir a teorías exóticas.

Los resultados sorprendieron a los autores. Descubrieron que los modelos cosmológicos con condiciones de frontera cuánticas conducen de manera natural a una expansión acelerada del espacio. En cierto momento, el universo deja de desacelerarse por efecto de la gravedad y comienza a expandirse cada vez más rápido —justo como lo observamos hoy.

Hasta ahora, se creía que este fenómeno solo podía explicarse con la ayuda de la hipotética energía oscura —una sustancia especial que impregna la materia y genera una especie de antigravedad. O bien era necesario modificar profundamente la teoría de la gravedad de Einstein. El nuevo enfoque no requiere tales suposiciones radicales: la aceleración surge simplemente porque las leyes cuánticas del estado futuro influyen sobre el universo actual.

Eso sí, la hipótesis tiene una limitación importante: no puede describir lo que ocurrió justo después del Big Bang. En esos primeros instantes, los efectos cuánticos eran tan intensos que ahora se necesitarán enfoques matemáticos aún más complejos para estudiarlos y modelarlos. Su desarrollo permitirá entender cómo se formaron las primeras irregularidades en la distribución de la materia, a partir de las cuales surgieron las galaxias. Además, será posible comparar las predicciones de la teoría con los datos del fondo cósmico de microondas y las ondas gravitacionales —las señales más antiguas que han llegado hasta nosotros desde el universo primitivo.

Las investigaciones futuras mostrarán hasta qué punto esta extraña cosmología cuántica describe con precisión la realidad. Si la teoría resiste la prueba de las observaciones, tal vez tengamos que revisar por completo nuestra concepción del mundo que nos rodea.