Durante mucho tiempo la humanidad relacionó el vacío con la realidad que se podía observar, de modo que cuando no veíamos nada era porque sencillamente no había nada. Los hombres pensaban que la realidad estaba compuesta solamente por los elementos básicos como el agua, la tierra, el fuego o el aire. Sin embargo, desde la confección de la tabla periódica de los elementos, pudimos conocer que hay un mundo inmenso en el reino de lo infinitamente pequeño. ¿Qué sucede entonces cuando "vaciamos" todo? ¿Qué queda?
El mundo está compuesto por escalas. Sabemos que los elementos que conforman la materia están compuestos por algo mucho más pequeño, los átomos. Y a su vez, los átomos están compuestos por elementos más pequeños, las partículas subatómicas. El mundo siempre será diferente dependiendo de la escala que estemos estudiando. Así, no se estudia el Universo de la misma manera a escala macroscópica que microscópica.
Todo lo que pertenece al mundo cuántico, es decir, a lo más pequeño, a lo que no es cotidiano para nosotros, es muy difícil de entender. Pero lo cierto es que esa es la única realidad. Lo demás, es percepción.
Existe un enorme misterio en torno a la observación; y es sobre qué tanto influye la simple acción de observar sobre lo que es real. Y la verdad es que el sólo hecho de observar un sistema, lo cambia por completo.
La magia de la realidad está en que sólo cuando observas una partícula, la obligas a definir su posición.
Esto sucede a nivel cuántico. Pero ¿cómo nos afecta esto a nivel macroscópico, a la realidad observable? ¿Se puede decir que la Luna está donde la vemos cuando la 'obligamos a definir su posición' y que cuando no la miramos está y no está en todos lados? La realidad de la cuántica nos sugiere que sí y por eso Einstein la odiaba tanto.
Seguro que recuerdas como en el colegio te enseñaron que la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. Es decir, que es imposible que algo surja de la nada. Pues sorpresa: a nivel cuántico, sin embargo, sí que es posible.
Cuando los aceleradores de partículas concentran grandes cantidades de energía en un punto, pueden surgir partículas de la nada, violando el Principio de Conservación de la Energía.
En esencia, nuestro Universo es como la superficie de un lienzo. Donde no hay pintura (partículas, estrellas, galaxias, etc) aún queda la textura del lienzo en blanco, una realidad desnuda, pero auténtica, que apenas estamos en condiciones de empezar a detectar.
Así, lo que a primera vista parece la nada debido a la completa ausencia de materia y radiación, es en realidad un campo infinito de posibilidades del que emergen las partículas que dan forma a todo lo que podemos ver.
No en vano existe un campo diferente para cada partícula elemental, y esos campos parece que están esperando la energía necesaria para poder definir las características clave que tendrán las partículas durante su existencia visible.
Estas partículas se ven limitadas por una extraña regla: a medida que algunas de sus posibilidades aumentan, otras, por fuerza, deben reducirse. De este modo, una partícula podrá estar en una ubicación precisa, pero a cambio, su velocidad no podrá determinarse. O viceversa. Se trata del conocido «Principio de Incertidumbre», según el cual el mero hecho de conocer ciertas características de una partícula hace imposible conocer también el resto de sus propiedades. En otras palabras, los resultados de nuestras mediciones nunca serán concretos, sino que abarcarán todo un espectro de probabilidades.
Lo curioso del caso es que el principio de incertidumbre no se aplica solo a las partículas, sino también a esos campos que las generan. Porque si estudiamos un volumen dado de espacio «vacío» durante un largo periodo de tiempo, el valor promedio de energía dentro de ese espacio será cero. Pero por el contrario, si enfocamos nuestra atención en un único momento dado, sí que encontraremos energía en ese espacio aparentemente vacío.
El vacío entendido como de ausencia total de cualquier cosa, ya sea materia o energía, no existe. Incluso si en una región determinada de espacio consiguiéramos no toparnos con nada, ni siquiera con una única partícula solitaria que lo cruce, seguiría habiendo allí una serie de «fluctuaciones», diminutas ondas de naturaleza cuántica que, apareciendo y desapareciendo continuamente, harían que ese espacio burbujeara de energía.
Entonces ¿el vacío jamás estará vacío? ¿Habrá siempre partículas que se crearán? Sí. Y descubrir esto fue un avance enorme para la ciencia y para la comprensión del Universo y la realidad.
Estas partículas virtuales que surgen de esta concentración de energía, pueden violar el Principio de Conservación de la Energía por un intervalo de tiempo muy pequeño. Salen de la nada y desaparecen. Esto pasa una y otra vez en cada parte del Universo, siempre.
De esta forma, el completo vacío se vuelve imposible. Te das cuenta de que aunque hayas sacado todo, todavía hay algo ahí.
Así que, y por extraño que pueda parecer, por un corto período de tiempo se puede crear energía a partir del espacio vacío.
Muchos científicos han intentado medir esas diminutas fluctuaciones. Durante décadas enteras, generaciones de físicos se han propuesto medir el espectro de esas pequeñas ondas que forman lo que solemos llamar «espacio vacío», pero nadie lo ha logrado... hasta ahora. O más bien, hasta mediados de 2019.
Un equipo de físicos de la universidad suiza ETH Zurich, en efecto, consiguió el hito de medir, por primera vez, las características de la «nada absoluta». Y lo hicieron gracias a un uso inteligente y poco común de una serie de pulsos de láser, gracias a los que fue posible comprender la esquiva naturaleza de la nada. El hallazgo se publicó en la prestigiosa revista Nature.
Las mediciones les permitieron determinar el finísimo espectro de un campo electromagnético en su estado fundamental. O, dicho de otra manera, llevar a cabo la primera medición de las características de la «nada absoluta».
Para lograr el "vacío puro", utilizaron un dispositivo enfriado a una temperatura cercana al cero absoluto y del cual se bloqueó cualquier fuente de luz que pudiera "contaminar" esa pureza.
Para medir las fluctuaciones, en ese experimento utilizaron pulsaciones de laser que duraron 10^-15 segundos.
En el interior del dispositivo había un cristal especial que reaccionaba ante las fluctuaciones del vacío. Así, al ver cómo cambiaban las características del cristal cuando las fluctuaciones del vacío pasaban a través de él, pudieron medir el campo electromagnético que se generaba.
Los autores del estudio destacaron que la medición que lograron hacer coincide con lo que describe la teoría cuántica, y que por tanto, quedaba demostrada.
Se trató solo de un primer «vistazo», pero comprender (y puede que algún día llegar a controlar) qué es y cómo funciona el espacio vacío se ha convertido en un importante objetivo para la Física Cuántica.
En el futuro necesitaremos muchas más investigaciones si queremos llegar a entender el «tejido» en el que está pintado el Universo, y quizá hasta un día podamos saber si este universo surgió de la nada debido a alguna fluctuación puntual y como eso fue posible.
¿Qué te ha parecido todo esto?
¿Nuestro universo pudo surgir de esas fluctuaciones que se dan en la nada o ha sido creado por un ser superior? ¿Y qué explicaría la existencia de ese ser superior?
Puedes dejar tu opinión en la caja de comentarios.
Fuentes:
- [abc.es] Logran, por primera vez, medir la «nada absoluta»
- [bbc.com] ¿Qué hay en el vacío?: el experimento cuántico que midió lo que hay en la "nada"
- [airedesantafe.com.ar] ¿Existe el vacío?: lo que sucede cuando quitamos todo, incluso si apagamos la luz o cerramos los ojos para que "no haya nada"
- [elintransigente.com] Este es el experimento cuántico que midió qué hay en el vacío
- [larepublica.pe] El contenido del vacío: experimento cuántico midió qué hay en medio de la 'nada'