Fis. Alejo Stark: “El papel de las ciencias en la transformación del mundo”

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La Energía Oscura y el Fin de la Historia

A finales de la década de los ’90 se descubre que el universo no solamente se esta
expandiendo, si no que se expande cada vez mas rápido. Es decir, que las distancias entre
las galaxias y las estructuras que componen el universo, a grandes escalas, se agrandan
cada vez más y a un paso acelerado.

La gravedad es una fuerza atractiva. Toda materia tiene la capacidad de atraer otra
materia gravitacionalmente. Los objetos con mas materia atraen a objetos con menos
materia mas intensamente. **Lapicera y la tierra**. Tierra y el sol. Entonces, ¿como
entender esta repulsión universal? Es decir, ¿qué puede vencer a la fuerza atractiva de la
materia? A la masa-energía que tiene la capacidad de actuar como un tipo de “gravedad
repulsiva” la llamamos energía oscura. Apoyados por evidencia empírica que se ha
acumulado en la última década, los cosmólogos físicos proponen que, de ahora en
adelante, esta energía oscura (“oscura” más que nada porque refleja nuestro estado de
ignorancia) dominará las dinámicas del universo. Puesto de otra manera, se podría decir
que la energía oscura actualmente aparenta ser la única potencia capaz de determinar el
futuro del universo en sus grandes escalas.

En esa misma década, después de la caída del muro de Berlín, el fin de la “guerra fría” y
la derrota de varios movimientos revolucionarios anti-capitalistas en muchas partes del
mundo (pero no todos, como bien sabemos acá), se “comprueba” la hipótesis hegeliana
del politólogo norteamericano Francis Fukuyama, según la cual la sociedad humana,
pensándola a gran escala, se encuentra ante el “fin de la historia”. Es decir, a grandes
rasgos, el capitalismo han triunfado y consecuentemente de ahora en adelante el destino
de la sociedad humana será determinado por esta formación social. Mas allá de las crisis
recurrentes del capital, esta filosofía de la historia propone que la lucha de clases se ha
agotado.

Nos interesa pensar, entonces, esta curiosa correlación contemporánea. El propósito de
este ensayo no es interrogar específicamente ninguna de estas dos filosofías de la historia
(tanto la cosmológica como la hegeliana), si no plantearnos la siguiente cuestión: ¿como
entendemos esta correlación entre la producción de conocimiento científico de la
cosmología física y la de las dinámicas globales del capitalismo reciente? Relacionada a
esta primera cuestión, también nos preguntamos ¿qué conclusiones podemos derivar de
esta correspondencia tanto para la cosmología física como para la producción de la teoría
social? Comencemos por explicar la emergencia de la teoría cosmológica contemporánea,
para después pensar su relación con los procesos sociales que llevarían al “fin de la
historia”.

La relatividad general
La idea de la “expansión del universo” emerge a principios del siglo veinte y está atada a
un pilar fundamental de la física contemporánea: la teoría de la relatividad general. La
teoría de relatividad general es formulada por Einstein entre 1907 y 1915 con la ayuda de
muchos matemáticos, físicos y filósofos, como David Hilbert, y Hermann Minkowski
entre otros. En términos generales, esta teoría se puede reducir analíticamente a las llamadas “ecuaciones del campo de Einstein”. Sin entrar mucho en detalles, lo que
plantean estas ecuaciones es lo siguiente: las dinámicas del espacio-tiempo (estructura 4-
dimensional en el cual todos los fenómenos físicos transcurren) están relacionadas a la
masa-energía en ese espacio-tiempo. Es decir, la geometría del espacio-tiempo cambia
(es decir, se expande, obtiene curvatura) en base a la masa-energía que lo habita (como
planetas, radiación/luz, galaxias, u otros campos de masa-energía más exóticos, como
veremos.) Al mismo tiempo, la curvatura del espacio-tiempo le indica a la masa-
energía como moverse. De esta manera, se podría decir que la masa-energía y el espacio-
tiempo están relacionados dialécticamente.

La gravedad entonces no es simplemente una “fuerza” como decíamos antes sino que es
la curvatura misma del espacio-tiempo producida por masa-energía. Por ejemplo, el sol,
como objeto masivo, le da curvatura al espacio-tiempo que habita. Esa curvatura es la
razón por la cual los planetas de nuestro sistema solar y otros objetos se desplazan en
orbitas alrededor del sol.

¿Pero qué tiene que ver todo esto con la cosmología? Bueno la cosmología física se
refiere al corpus de modelos que describen, en grandes escalas, los principios, evolución,
y “destino” del universo. Entonces si podemos determinar la evolución de los
componentes energéticos y masivos del universo en su conjunto, podemos determinar
cómo evoluciona el espacio-tiempo. Es decir, podemos describir la historia del universo.
En ese sentido ya podemos empezar a entender por qué la teoría de la relatividad, siendo
una teoría de la gravedad, una teoría geométrica del espacio-tiempo, se puede utilizar
para formular una teoría cosmológica, una teoría de la evolución del espacio-tiempo.

Para entender la historia del universo, entonces, y entender porque se expande a una paso
acelerado necesitamos estudiar la siguiente pregunta: ¿De qué está compuesto el
universo?

La expansión acelerada del universo y su “destino final”
En principio, podríamos proponer que el universo está compuesto de todo lo que nos
rodea, como esta graficado en la tabla periódica de los elementos: hidrogeno, helio,
carbono, oxigeno, etc. En realidad, esta materia solo es el 4,6% del “presupuesto” de la
masa-energía del universo. El otro 95,4% está compuesto por dos tipos de materias-
energías exóticas: un 24% por la llamada materia oscura y un 71,4% por la energía
oscura. Es decir, existe todo un régimen que va mucho mas allá de lo que parece ser y
encontramos en nuestra vida cotidiana.

Analicemos con detenimiento estas dos substancias radicalmente diferentes: la materia
oscura y la energía oscura.

La materia oscura, es materia que no interactúa con el campo electro-magnético, es decir,
con la luz (óptica, radio, rayos X). Al no interactuar con el campo electromagnético no es
visible a nuestros telescopios. Ya en el año 1933 el astrónomo sueco Fritz Zwicky,
tratando de inferir la masa de un cúmulo de galaxias llamado Coma, descubrió que para
que esta gran acumulación de galaxias pueda estar sujetada gravitacionalmente tendría que haber más masa de la que se podía ver. Es decir, Zwicky descubrió que
necesariamente tendría que existir algún tipo de materia oscura para que este objeto
pudiera existir como tal, dada nuestra teoría de gravedad. En 1970, la astrónoma
norteamericana Vera Rubin descubrió que este fenómeno también se daba no solo en las
grandes escalas de los cúmulos de galaxias, sino también a escala de galaxias
individuales. Rubin estudió la rotación de las galaxias y concluyó que para que la fuerza
de gravedad pudiera producir la rotación que ella observaba, tendrían que estar
compuesta por más masa de la que podía observar. De esos modos los astrofísicos han
podido inferir que debe de existir algún tipo de materia oscura. Esto es asumiendo
ningún tipo de modificación a nuestra teoría de gravedad.

Ya con una concepción intuitiva de lo que es la materia oscura y una descripción de como
hemos podido inferir su existencia, enfoquémonos en la misteriosa energía oscura.
Recordemos que mas del 70% de la masa-energía del universo esta compuesto de la
energía oscura. ¿Cómo llegamos a esa conclusión?

Bueno, ya que tenemos una teoría con la cual podemos calcular la evolución del espacio
en base a la materia-energía que lo compone, y tenemos una idea de qué puede estar
compuesto el universo (de átomos, de materia oscura, etc.), podemos calcular el tiempo
entre el “segundo cero” (el principio del universo) y hoy. Es decir, con la relatividad
general podemos calcular la “edad” del universo. Ahora, si calculamos la edad del
universo asumiendo solamente que está compuesto de “materia oscura” (debido a que lo
que puede sumar la materia atómica y la energía de la radiación es muy poco) y que la
geometría del universo es, en grandes escalas euclidiana, concluimos que el universo
tiene unos 9 mil millones de años de edad.

¿Porque es importante esto? Porque este mismo calculo nos genera un problema.

En los últimos veinte años hemos descubierto que las estrellas más viejas del universo,
aquellas que habitan cúmulos globulares, pueden llegar a tener más de 9 mil millones de
años de vida. Esto genera un problema para nuestro modelo cosmológico y la idea de que
el universo este compuesto solo de materia oscura ¿Cómo es posible que un grupo de
estrellas sea más viejo que el universo? Asumiendo que estamos calculando la edad de
los cúmulos globulares de estrellas correctamente, esta contradicción puso en tela de
juicio los modelos cosmológicos que asumen que el universo está compuesto solamente
de materia oscura. Es decir, debe existir otra energía-materia que nos deje explicar este
fenómeno, que genere otra historia de la expansión del universo, y consecuentemente nos
deje calcular otra edad del universo que sea mas vieja de las estrellas que observamos. A
lo contrario, simplemente nuestro modelo cosmológico, basado en la teoría de gravedad
relativista, tiene que ser radicalmente modificado.

Como veremos, si incluimos la energía oscura en nuestros cálculos, es decir si el universo
esta compuesto por materia oscura y energía oscura, podemos resolver este problema.

A finales de la década de los ’90 dos grupos de científicos descubren, de una manera
independiente, que el universo no solamente se esta expandiendo, sino que se expande cada vez más rápido. De una manera parecida al descubrimiento de Hubble hace mas de
70 años atrás, estos astrónomos buscaban estudiar la expansión del universo utilizando
las supernovas de tipo Ia. Este tipo de supernova (estrellas que explotan violentamente)
tienen una luminosidad específica y, consecuentemente, pueden ser utilizadas para medir
distancias. Por ejemplo, si uno sabe la luminosidad de una lámpara de luz (100 watts, por
ejemplo) y también que la luminosidad de esa lámpara disminuye cuanto más nos
alejamos de ella, se puede entonces calcular la distancia que nos separa de ella. De esa
manera, los norteamericanos Adam Riess y Saul Perlmutter, y el australiano Brian
Schmidt, determinaron que el universo se expandía de una manera acelerada. Es decir,
que las distancias entre todas las galaxias y las estructuras que componen el universo, en
grandes escalas, se agrandan a un paso cada vez más rápido. Estos equipos de
investigación proponen explicar este fenómeno reintroduciendo la “constante
cosmológica” que es identificada como una misteriosa substancia, la “energía oscura”,
que sería responsable de que el universo se expanda cada vez más rápido, contrarrestando
la fuerza atractiva de la materia.

Se entiende que sin la presencia de la energía oscura no podríamos explicar el fenómeno
de expansión acelerada que observamos. Cuando incluimos este componente exótico en
nuestros cálculos de la edad del universo, determinamos que su edad es consistente con
las observaciones de cúmulos globulares de estrellas. De esta manera también podemos
determinar el porcentaje de la energía-materia que compone el universo que
mencionamos antes: el 4,6% está compuesto de los átomos que conocemos. El otro
95,4% lo está por el sector “oscuro”: 24% por la materia oscura y 71.4% por la energía
oscura.

Pero, como bien sabemos, el universo es dinámico. Esto significa que estos porcentajes
eran diferentes en el pasado, y serán, en principio, diferentes en el futuro. La expansión
del espacio hace que la materia (tanto la oscura como la atómica) se vaya diluyendo. La
conclusión es entonces que el porcentaje de la energía oscura siga incrementando hasta
llegar a componer el 100% de la masa-energía del universo. Es decir, desde finales de la
década de los ‘90, y la evidencia desde ese entonces solo ha confirmado esta
conclusión, los cosmólogos concluyen que la lucha de masas-energías del universo ha
llegado a su fin. Para la cosmología física contemporánea, vivimos de algún modo en el
final de la historia (cosmológica). El único “sujeto” capaz de dominar el destino del
universo de ahora en adelante es la llamada energía oscura.

Lo que todavía se debate es precisamente cuál puede llegar a ser el destino del universo.
Todavía no podemos concluir definitivamente si se va expandir para siempre y terminará
en un “Gran enfriamiento cósmico,” (un universo frio y vacío), o si, efectivamente, la
energía oscura es capaz de hacer que el espacio-tiempo sea fragmentado por la
aceleración en un llamado “Gran desgarramiento”.
Un destino u otro no hace la diferencia a nuestro argumento: la supuesta “energía oscura”
forma ya más del 70% del “presupuesto” energético-material del universo y en un futuro
será el 100%. Los cosmólogos proponen, entonces, que el universo ha llegado a un
periodo en el cual predomina, y va dominar para siempre, la energía oscura. Es decir, no existen para los cosmólogos otras materias-energías que le puedan plantear una lucha por
la transformación del universo a la energía oscura. Es decir, para la cosmología física
vivimos en un fin de la historia del universo.

La cosmología física y los procesos sociales: ¿el fin de la historia?
¿Cómo podemos entender la correlación entre el “fin de la historia” en la producción de
conocimiento científico y los procesos sociales? ¿Cómo entender el quiebre que hace
posible este descubrimiento a final de la década de los ’90?

Primero cabe decir que estos descubrimientos fueron posibles por el desarrollo
tecnológico del último siglo. La innovación tecnológica va necesariamente delimitando el
espacio de parámetros y modelos posiblemente concebibles. Por ejemplo, las
conclusiones de los equipos que determinaron la aceleración del universo con las
explosiones de supernova tipo Ia, no hubiesen sido posibles sin la red de telescopios
globales que buscaban estas explosiones elusivas (se estima que, más o menos, explota
una supernova de tipo Ia cada cien años por galaxia). Hay que considerar, además, todo
lo que esto implica, por ejemplo, los avances en tecnologías de red y computación para
procesar la vasta cantidad de información que capturan los telescopios actuales. Por
último, es importante mencionar que las supernova Ia más decisivas (es decir, las más
lejanas) recién fueron observadas por el telescopio espacial Hubble, el telescopio con la
más alta resolución óptica existente.

Pero la tecnología no es más que una herramienta. Nuestras concepciones mentales son
esenciales para poder apropiarnos de los fenómenos de la naturaleza. Está en la relación
entre estas concepciones mentales y las herramientas disponibles la posibilidad de
entender el universo más allá de sus apariencias. Por ejemplo en la década de los ’80
emerge una nueva manera de categorizar las explosiones de supernovas. Sin este último
desarrollo no hubiese sido posible la utilización de las supernova de tipo Ia para la
cosmología observacional.

El proceso de quiebre entonces está fundado tanto en desarrollos tecnológicos como
teóricos que surgen necesariamente del desarrollo de la ciencia en su conjunto, sin
descartar los descubrimientos aleatorios y accidentales. Efectivamente, tanto el desarrollo
tecnológico como las concepciones mentales y modelos teóricos están dialécticamente
relacionados. No obstante, necesariamente, estos procesos están también vinculados al
desarrollo de la sociedad en su conjunto, a sus condiciones políticas e ideológicas, en
síntesis, al estado de la lucha de clases. ¿Es casual, entonces, que las nuevas teorías
cosmológicas, que hablan del “fin de la historia” cósmica, surjan en el mismo momento
en que el capitalismo proclama el “fin de la historia” humana?

¿Por qué decimos esto? Por lo siguiente: aunque en una primera instancia el
descubrimiento de la aceleración del universo asombró a la comunidad científica, lo más
asombroso todavía es la rapidez con la que fue aceptado el resultado, sobre todo, teniendo
en cuenta que todavía no existe un modelo físico de la energía oscura. De hecho, existe
un modelo simple que podría describir la energía oscura como una constante cosmológica
que emerge de la energía del vacío (es decir, que el espacio “vacío” tiene energía). El problema es que cuando calculamos la energía del vacío dentro del marco de la teoría
cuántica de campos descubrimos que nuestro resultado es 120 órdenes de magnitud más
grande de lo que observamos cosmológicamente. Es decir, el calculo teórico le pifia por
un magnitud que es comparable al número 1 seguido por… ¡120 ceros! Aunque existen
otros modelos de la energía oscura, como el de quintessence entre otros, son todos
modelos ad hoc con una débil motivación física.

La incorporación de la energía oscura en nuestros modelos cosmológicos nos deja
explicar varios fenómenos independientes (el problema de la edad del universo, la
expansión acelerada del universo, las supernovas tipo Ia, y las estructuras de la red
cósmica) con exactitud y precisión. Pero sigue siendo sorprendente que se acepte el
dominio de la energía oscura cuando efectivamente no tenemos la más mínima idea de lo
que puede llegar a ser. El hecho de que un modelo pueda describir fenómenos observados
no significa que sea un fiel reflejo de la realidad. Para corroborar este último punto solo
queda estudiar la historia del modelo geocéntrico de Ptolomeo en relación a la teoría
heliocéntrica de Copérnico. Los dos modelos pueden explicar con exactitud los
movimientos de los planetas pero con implicaciones físicas y concepciones mentales muy
diferentes: uno postula que la Tierra es el centro del universo, el otro no.

En fin, no queremos simplemente marcar que existe una relación causal entre el “fin de la
historia” pregonada por los ideólogos del capitalismo y la producción científica, sino que
no es inconcebible, en la coyuntura histórica en la cual nos encontramos, que
efectivamente la concepción de la totalidad de las dinámicas del universo se encuentre
dominada por las concepciones sociales dominantes en el capitalismo actual. Dicho de
otro modo, que la fácil y rápida aceptación de una idea muy productiva pero todavía
incompleta, deba su repentino éxito a un clima de ideas que va en el mismo sentido: el
“fin de la historia”.

Lo que intenta señalar este análisis no es que el devenir del “fin de la historia” social
haya “causado” que los científicos produzcan tal o cual cosa, sino que ideológicamente
(en el sentido althusseriano) los procesos sociales crean ciertas condiciones de
posibilidad para que cierta ruptura en la producción de conocimiento sea aceptada (o
no). En este ultimo sentido la “curiosa correspondencia” no es sorprendente ni misteriosa
sino que es propia a la coyuntura histórica actual. Va de suyo que esta conclusión supone
que la producción científica no opera afuera de los procesos sociales.

En una coyuntura de derrota de las fuerzas del cambio social, parece obvio reconocer que
una cosmología que se adapta como anillo al dedo a esa situación ideológico político
tenga todas las de ganar. Pero no es la primera vez que se ha anunciado, en la historia
humana y en la historia cosmológica, el “fin de la historia”. En ese sentido, puede resultar
apresurado decretar el fin de la lucha y el enfrentamiento. Tal vez, en las entretelas aun
poco conocidas de ambos procesos aniden rupturas insospechadas. Tal vez, una nueva
revolución en nuestra concepción del universo esté siendo estructuralmente reprimida.
Seguramente, como ya ha sucedido, acá mismo en las montañas del sureste mexicano, la
historia nos seguirá sorprendiendo y seguirá escapando a esquemas que tratan de capturar
su heterogeneidad radical, oscilando entre los limites de lo necesario y lo contingente.

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