El Gènesi segons la ciència del nou mil·lenni

I Déu va dir: “Que es faci la llum”. I es feu la llum. 
I Déu va veure que la llum era bona, i la va separar de la foscor. 
I de la llum Déu en va dir “Dia”, i de la foscor “Nit”. 
I hi va haver un vespre i un matí, el primer dia. 
– Del llibre del Gènesi.

Sigui quina sigui la lectura que se’n faci, resulta difícil no deixar-se captivar per l’extraordinària bellesa dels versicles del Gènesi. No importa gens que els erudits hagin descobert que van ser adaptats de descripcions molt més antigues de la mitologia mesopotàmica; ni que puguem objectar que aquesta narrativa no se sosté de cap manera amb els coneixements que s’ensenyen avui dia a les escoles i universitats. De fet hi ha moltíssims llibres escrits, de caràcter ben divers, on s’estableixen aquestes comparacions, en les quals aquí no entraré (en faré només una, això sí). Per escollir-ne un, de llibre, i en català, donaré la referència del de Teodor Suau Del caos al cosmos: lectura de Gènesi 1-11, de Publicacions de l'Abadia de Montserrat (ISBN 9788484156116). 

Qui no ha sentit a parlar del big-bang? Aquestes dues paraules en anglès són les que, d’alguna manera, han substituït en el nostre bagatge cultural el relat del Gènesi sobre la creació del cosmos. Una altra cosa ben diferent és la part del mateix relat bíblic que es refereix a la creació dels éssers vius, i de l’home i de la dona. D’això se n’han fet càrrec les teories darwinianes. 

Al big-bang ja m'hi he referit diverses vegades. De fet va ser el títol de la meva primera contribució a aquest blog. Però, cada dia m'adono que encara n’he parlat massa poc: la idea completament errònia d’un gran esclat en els orígens de l’univers segueix tan arrelada que costa molt de canviar-la. Abans de donar, d'una vegada per totes, la descripció científica actual, la que està d’acord amb els nostres coneixements d’avui ─ben avançat ja l’any vint del nou mil·lenni─ repetiré el relat que hi ha escampat arreu i que els científics hem vist que és del tot fals. Correspon a la ciència de fa noranta anys, dels anys 30 del segle XX, i ha plogut molt des d’aleshores.

El relat del gran esclat (que mai va tenir lloc!)

No repetiré el que ja he explicat en altres entrades del blog i amb molta cura. La (falsa) descripció, extraordinàriament atraent i que es ven com si tingués base científica, és aquesta. Tot l’univers es reduïa, en el principi dels temps, a un “àtom primigeni” o “ou còsmic” ─enormement petit, respecte a l’univers actual, però molt gran en comparació a un àtom de debò─. Tenia, és clar, una densitat i una temperatura molt més grans del que mai ens puguem imaginar. En l'origen del temps, aquest àtom va esclatar amb gran estrèpit, escampant-se la matèria i l’energia que contenia per tot l’univers i donant origen a l’expansió que encara ara detecten els cosmòlegs. D’aquesta explosió descomunal se’n diu big-bang, paraules que literalment volen dir gran esclat, en anglès. I ja ho tindríem!

Aquesta descripció, repeteixo, és la dels anys 1930 i té molt poc a veure amb el que sabem ara. Malgrat això, com que és tan senzilla, misteriosa però creïble, i com que el model cosmològic es continua dient de big-bang i, com que és ben cert que big-bang segueix volent dir gran esclat, resulta que no hi ha manera d’esborrar aquesta caricatura inversemblant i totalment equivocada del que va passar en l'origen del cosmos. I la seguim trobant en llibres, enciclopèdies, articles i blogs a dojo. Això em fa posar molt trist i fa que prengui com a deure peremptori insistir una vegada més en aquest punt.

Per començar, disfressant-me del genial Dalí i imitant la seva veu faig la pregunta: D'on va sortir la gallina que va pondre aquest “ou còsmic”? 

Més seriosament, ben pocs anys després de la formulació d’aquest model, els físics nuclears ja es van adonar que era absurd. Era del tot impossible que tota la matèria-energia del cosmos pogués haver mai estat concentrada en un àtom primigeni, per molt diferents raons que no detallaré. I, per acabar aquest punt, és bo saber que ja quan Fred Hoyle, l’autor de l’expressió “Big Bang”, va dir aquestes paraules per primer cop, va expressar clarament que no es referia en absolut a un esclat de la matèria en aquest sentit, sinó a una gegantina dilatació de l’espai que havia de ser capaç de "crear", a partir de la mateixa geometria de l'espai, "tota la matèria-energia de l’univers" (són paraules textuals). Però és que això resulta moltíssim més difícil de comprendre (el mateix Hoyle creia que era de fet del tot impossible! peró Alan Guth amb la seva inflació còsmica va demostrar que es podia aconseguir); i aquesta és la raó per la qual tants retornen a la versió caricaturesca i errònia, que pot entendre fins i tot un nen o una nena petits.

Com vaig explicar en la meva darrera entrada al blog sobre la constant cosmològica, s’ha descobert recentment que el primer a intentar crear matèria i energia a partir del mateix espai va ser Albert Einstein. Ho va fer a principis de l’any 1931. Malauradament, no va aconseguir el seu propòsit, ja que no va ser capaç de trobar un mecanisme específic per dur-ho a terme. I el manuscrit amb els seus càlculs el va deixar abandonat en un calaix del seu escriptori. Però tallo aquí, que aquesta vegada vull ser molt concís i anar directe al gra, a diferència d’altres cops en què pot-ser m’he perdut en els detalls.

Faré, a continuació, una narració del tot actualitzada sobre el que va succeir en l'origen de tot el que veiem. He d'advertir que no és l’única, ja que n’hi ha d’altres que són igualment possibles. A més, no tot el que diré ha estat comprovat experimentalment (ho concretaré al final). 

El Gènesi, d’acord amb la ciència de l’any 2020

En un principi no hi havia “quasi” res: un polsim de matèria en un espaitemps minúscul que acabava d’aparèixer d’una “escuma quàntica” prèvia (en la qual encara no es distingia ni l’espai ni el temps). I també hi havia un camp quàntic, dit de Higgs, i un altre, l’inflató, a punt per actuar. Una espurna (la natura precisa de la qual encara no hem fixat) va crear les condicions perquè l’inflató produís, tot de sobte i durant un infinitèsim de temps, una expansió gegantina (que en diem inflació còsmica) del teixit d’aquell espai tan minúscul. I va anar creant més i més espai, i va fer que l’univers, que era al començament poc més gran que un àtom ordinari, passés a tenir ja la mida d’un pèsol, o d’una aranja, més o menys. I es va continuar encara expandint, però a un ritme cada cop més lent. En frenar-se la tremenda expansió inflacionària, quasi tota aquella energia colossal es transformà en els components elementals de la matèria i energia actuals: quarks, gluons, leptons, fotons..., que van omplir l'univers, encara que una part de l'energia es va emprar per escalfar-los (d’això se’n diu reescalfament). Tots aquells constituents elementals formaren una sopa primordial enormement calenta, que s’anomena el plasma primordial. Un plasma, això sí, absolutament fosc, atès que els fotons hi romanien confinats: quan sortien d’una partícula material, no podien fer dues passes que ja eren atrapats per una altra, que se’ls menjava. I així un cop i un altre cop. Era un univers ben fosc, sense llum. I aquest plasma bategava a l'uníson, com si tot ell constituís un cor universal (d'això se'n diu les oscil·lacions acústiques dels barions, BAO).

A partir d’aleshores, l’univers continuà expandint-se a un ritme ja normal, molt semblant al que ara detectem. I era cada vegada menys calent, perquè la mateixa expansió l’anava refredant, a poc a poc. Fins que, quan tenia 370 mil anys, va ocórrer el que es descriu de manera magistral al primer verset del Gènesi. Tot de sobte, es va fer la llum! La temperatura havia baixat fins al punt que es van poder formar els primers àtoms, els d’hidrogen. I aquell plasma tan fosc, l’univers sencer, es va fer de sobte transparent als fotons, que pogueren viatjar, per primer cop, de cap a cap de l'encara jove cosmos. Aquesta és la ben primera llum, meravellosa, que ara hem observat amb els satèlits COBE, WMAP i Planck: la que ens arriba com a radiació còsmica de fons (CMB), i que ens captiva. És aquesta la primera llum del cosmos, la del primer dia del Gènesi; la que mai no s'apaga i continua viatjant per tot l'univers actual. I fins i tot du gravades les empremtes de l'últim dels batecs del plasma primigeni. Digueu-me si aquesta meravella que hem descobert no és molt més impressionant encara que un simple pet, per fort que sigui l'esclat.

Per acabar de brodar-ho, de tot això en vaig fer una vegada dues descripcions en forma de poemes: Inflacionari Big Bang i La primera llum del Cosmos.

Comentaris 

Com havia promès, he fet un nou relat amb ben poques paraules. Aquesta descripció és només a grans trets, però conté l’essencial del que sabem avui dia. Encara deixa oberts molts interrogants, car així és la ciència: mai no ens podrà donar una veritat absoluta, definitiva. El qui la busqui haurà d’acudir a altres fonts.

Així com abans he preguntat on era la gallina que havia post l’ou còsmic, ara em podríeu demanar, d’on varen sortir l’escuma d’espaitemps preprimigènia, i el polsim inicial, el camp de Higgs, l’inflató...? Però deixem-ho clar, si us plau; una cosa és posar tot l’univers jivaritzat, amagat al barret de copa, i l’altra tan sols uns petitíssims elements, que ni amb els microscopis més potents imaginables no seríem mai capaços de veure. El nostre barret és moltíssim més buit que el que ens mostra el mag Pop. I a partir d’ells, d'aquests elements nimis, i amb una "simple" gran bufada del globus de l’espai, hem estat capaços de crear un univers enorme i tot el seu contingut material i energètic. I a cost energètic zero, encara que aquest punt no tinc temps d'explicar-lo (ho he fet en altres blogs). Qui en vulgui saber més pot llegir el meu nou llibre, que ha de sortir publicat aviat: Cosmología moderna: desde sus orígenes.

Cal observar que aquesta descripció se situa a la frontera més llunyana de la física fonamental que coneixem. No es pot afirmar encara que s’hagi comprovat del tot la inflació còsmica. Però se’n tenen molts i molt importants indicis. I les teories alternatives (d’un univers polsant, en cosmologia de llaços, etc.) el que fan és intentar recrear els seus mateixos efectes, encara que partint d’altres principis. Quedi clar que el que sí que hem comprovat sense cap dubte és que, de l’àtom primigeni i del gran esclat que molts desinformats afirmen que hi va haver, no n’hi ha cap rastre; això sí que és 100% segur que no va succeir!

Una altra observació, per als lectors i lectores avançats, és que no he parlat enlloc dels multiversos. No queda exclosa la possibilitat que l’univers total sigui infinit i que tot el que he descrit abans succeís simplement en un petitíssim lloc d’aquest grandiós espaitemps multidimensional; que només un petit puntet d'aquest es va inflar, etc. En altres paraules, que la meva descripció es refereixi únicament al nostre univers. I que, com el nostre, hi pugui haver tota una munió d’universos, creant-se i desapareixent pertot arreu. Les teories de supercordes i branes admeten de fet aquestes possibilitats. Però, de prova física, real, no n’hi ha cap, fins ara.

Com sempre, he d’acabar recordant que ens queda molt camí per recórrer abans de poder arribar a contestar les preguntes anteriors que he plantejat. No tenim una teoria que unifiqui la física quàntica amb la gravetat. Però ja he dit altres vegades que és molt possible que aquesta teoria tan desitjada, encara que la trobéssim, potser encara no seria suficient per arribar a l’instant inicial, a la singularitat mateixa del big-bang, que sorgeix en les teories de gravitació actuals. Lluny de desanimar-nos, això ens empeny a continuar investigant. 

Finalment, és molt bo de tant en tant mirar enrere, i observar pausadament d’on venim i tot el que hem aconseguit entendre fins ara. El que anem avançant, pas a pas, any rere any. I no obcecar-se, un cop i un altre, en les mateixes qüestions de resposta molt difícil i que és ben possible (com mostra la nostra experiència de descobriments passats) que encara es trigui cent o dos-cents anys, si no més, a poder-les arribar a respondre.