El firmamento nocturno ha sido una fuente inagotable de inspiración para artistas, filósofos y científicos a lo largo de la historia. La observación y el estudio del cielo trascienden tiempos y culturas. No solo ha determinado tradiciones, influyendo incluso en el desarrollo de la vida diaria, sino que también ha planteado preguntas fundamentales para la humanidad: ¿dónde estamos en este vasto universo? ¿Qué se encuentra más allá de lo que nuestros ojos pueden ver, tanto en la lejanía como en lo más profundo?

¿Dónde estamos parados?

Para adentrarnos en este intrigante tema, es esencial retroceder hasta los albores de la ciencia clásica. En el año 1687, Sir Isaac Newton, un científico, alquimista y astrólogo notable, propuso una teoría en la que el espacio y el tiempo son entidades independientes y separadas. Según él, el espacio es absoluto y determinado, donde todos los objetos se mueven debido a la fuerza de gravedad que poseen, manteniéndolos unidos y en rotación. Sin embargo, a principios del siglo XX, Albert Einstein presentó la teoría de la relatividad, donde el espacio ya no es independiente del tiempo; ambos están interrelacionados. La velocidad de la luz, que viaja a 300,000 km/s, se mantiene como una constante universal. En este modelo, la luz se convierte en una medida del espacio recorrido en un tiempo determinado, y la gravedad se considera como una medida de la masa de los objetos que curvan el espacio-tiempo. Así, la masa de los objetos distorsiona esta red imaginaria de líneas que representa el espacio-tiempo. Por ejemplo, podríamos imaginar a la Tierra y la Luna sostenidas por una red elástica, deformada como en la figura; allí la el satélite terrestre entraría en órbita pues giraría sobre la deformación que la Tierra hace sobre esta red.

Desde una perspectiva filosófica, en los albores de la cultura occidental, figuras como Platón y las tradiciones órficas consideraban que lo que mantenía unido al universo era el Amor; Eros, el dios del Amor, estaba presente desde antes del surgimiento de Gea, la Tierra y Urano, el Cielo, manteniendo unido el cosmos y permitiendo la vida.

El Amor sería, entonces, la Gran Fuerza Universal que une todas las cosas. Según esta perspectiva, todas las formas de amor en la vida, ya sea el amor de una madre por su familia, un abrazo con amigos o incluso el amor por un ideal compartido, provienen de esta raíz mística.

Así, pensando simbólicamente, la gravedad podría ser una manifestación física del Amor Primordial, por ser la fuerza que mantiene a los seres unidos y en movimiento.

¿De qué está compuesto el espacio?

Sin embargo, cuando nos sumergimos en la mecánica cuántica, nos encontramos con enigmas que desafían nuestra comprensión, con teorías que se asemejan más a la ciencia ficción que a la ciencia tangible. En este contexto, el espacio está compuesto principalmente por materia oscura, que constituye el 80% del universo, pero cuya composición, ¡aún es desconocida! La materia visible, que forma el 20% restante, está compuesta por moléculas que, a través de sus vínculos, distancias y formas de vibrar, determinan los tres estados más comunes de la materia: gaseoso, líquido y sólido.

Según la teoría de los sólidos platónicos, estas moléculas se organizan en cinco formas geométricas fundamentales: tetraedro, hexaedro, octaedro, dodecaedro e icosaedro, que se asemejan a las estructuras moleculares descubiertas a finales del siglo XIX y principios del XX. Por ejemplo, la molécula de metano (CH₄) tiene forma tetraédrica; el hexafluoruro de azufre (SF₆) tiene estructura octaédrica; todos los metales alcalinos y algunos metales más, junto con el cloruro de sodio, tienen estructura cúbica, el hidrocarburo C₂₀H₂₀, muestra una estructura que se asemeja al dodecaedro y el fulereno estructura icosaédrica.

Cada molécula estaría constituida por átomos, concepto proveniente del filósofo griego Demócrito (átomo: sin partes, indivisible), para quien toda la materia se componía por pequeñas partículas esféricas e indivisibles. Cuando se estudió el átomo alrededor del año 1900, se creyó que se había encontrado la partícula a la que hacía referencia Demócrito, pero al realizar experimentos se dieron cuenta que este a su vez tenía “partes”, conocidas como partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones. Cuando se pensó, a su vez, que estas partículas eran indivisibles, se descubrieron más fragmentaciones posibles: quarks, neutrinos, bosones, entre otras…

La movilizada y errática vida subatómica

En los modelos clásicos, los átomos funcionan como microsistemas solares, donde los electrones, análogos a los planetas, orbitan alrededor del núcleo compuesto por neutrones y protones; la búsqueda del equilibrio eléctrico en el átomo pone a sus elementos en movimiento, produciendo un fenómeno semejante al que ocurre con la gravedad en los planetas. Estos electrones, cuando saltan de una órbita a otra, emiten radiación electromagnética (incluida la luz). La partícula elemental que constituye a la luz, las microondas, los rayos X, los rayos gamma y toda radiación de este tipo, es conocida como fotón. Esta radiación se emite en paquetes de fotones llamados cuantos (de ahí el nombre de la mecánica cuántica).

Los protones y neutrones del núcleo están constituidos por quarks que se estudian principalmente en el colisionador de hadrones. Se aceleran partículas hasta velocidades cercanas a la de la luz y se intenta que choquen entre ellas; los fragmentos resultantes del impacto serán nuevas partículas más pequeñas, invisibles o virtuales. Es curioso mencionar que muchos de los movimientos de estas partículas subatómicas siguen patones semejantes a la proporción áurea, evocando una vez más el principio atemporal que expresa: “como es arriba, es abajo”.

En modelos más actuales, como la Teoría de Campos Cuánticos, las partículas subatómicas, entre ellas los electrones, son descriptas como excitaciones de campos cuánticos. Es decir que se asemejan más a campos de energía, que a partículas discretas.

¿Existe el vacío?

Al igual que muchos científicos, nos preguntamos si existe el vacío. Este espacio en el que no vemos objetos y en el que se mueven las cosas, ¿realmente puede estar vacío? No hace mucho tiempo que los científicos modernos demostraron algo que los sabios de todo tiempo ya conocían: el vacío como tal no existe.

La noción de un «vacío» absoluto se desvanece en la ciencia moderna. Los científicos han demostrado que el espacio, incluso en apariencia vacío, está lleno de fluctuaciones cuánticas y partículas virtuales que aparecen y desaparecen continuamente. Todo el espacio, ya sea visible o invisible, está compuesto por partículas de diferentes naturalezas.

La mecánica cuántica revela fenómenos asombrosos…

En este mundo subatómico, la observación humana también tiene un impacto significativo. Los electrones, por ejemplo, se comportan tanto como ondas como partículas, dependiendo de si están siendo observados o no. Esta dualidad onda-partícula refleja el principio antrópico participativo, que sugiere que la observación humana afecta a los fenómenos por lo que el mundo realmente no sería tan “objetivo” como creemos, sino que la conciencia es otro factor que interacciona y modifica los fenómenos.

Además, la mecánica cuántica también desafía nuestra comprensión del tiempo y el espacio. En este nivel, el pasado, el presente y el futuro parecen perder su significado convencional; parece ser que los electrones podrían modificar o interferir en fenómenos del pasado, según las ideas de retrocausalidad. En esta línea (altamente especulativa), cuando un experimentador elige cómo evaluar una partícula, esa decisión puede influir en las propiedades que tenía la partícula antes incluso de haber tomado la decisión.

También existe el fenómeno conocido como entrelazamiento cuántico, que sugiere una conexión profunda entre dos o más partículas, de tal manera que las propiedades de una de estas partículas se relacionan con el estado cuántico de la otra partícula, sin importar la distancia que las separa. Estas correlaciones están enredadas de una manera que no puede explicarse mediante las leyes clásicas de la física.

Si es posible interferir en los eventos observándolos, modificar nuestro pasado y estar unidos más allá de las distancias, realmente podemos generar un impacto positivo en nosotros mismos y en el mundo que nos rodea. Esto nos recuerda que, “si uno cambia la visión del mundo, el mundo cambia”, y hoy la mecánica cuántica nos lo revela científicamente.

Artículo basado en la charla “El Tiempo y el Espacio: la ciencia actual a la luz de la filosofía clásica” dictada en Córdoba por Franco Soffietti en agosto de 2021