Los físicos se enfrentan a un problema. La teoría continua y uniforme del espacio-tiempo de Einstein ha explicado la gravedad y las propiedades a gran escala de nuestro universo de forma brillante durante más de un siglo, pero no funciona a escalas microscópicas. Para ello, los físicos utilizan la mecánica cuántica, debido a su precisión al describir las partículas atómicas y subatómicas.

El problema surge cuando intentan usar una teoría para describir la otra, ya que la naturaleza uniforme de la relatividad general no se ajusta bien a la naturaleza irregular, discontinua y basada en partículas del mundo cuántico.

Si bien ambas teorías funcionan bien por separado, su combinación genera problemas matemáticos. La relatividad general predice que el centro de un agujero negro y el inicio del Big Bang tenían puntos de densidad infinita, denominados singularidades, pero esto carece de sentido. Muchos lo interpretan como una señal de que la teoría ha alcanzado sus límites.

«Se necesita una forma de pensar completamente nueva», afirma Christian Wüthrich, doctor en filosofía y profesor de filosofía de la ciencia en la Universidad de Ginebra. «Sin duda, requerirá innovaciones matemáticas».

En las últimas décadas, se han propuesto muchas ideas radicales para esta nueva forma de pensar (la teoría de cuerdas es probablemente la más famosa). Pero un enfoque menos conocido, de ser correcto, redefiniría nuestra comprensión de la formación del universo. La teoría de campos de grupo, que toma prestados conceptos de la física de la materia condensada, está empezando a causar revuelo. Propone que el espacio y el tiempo no son características fundamentales, sino «emergentes», que surgen de sus componentes básicos, de forma similar a como la propiedad de la humedad surge de la acción colectiva de las moléculas de agua.

El agua se siente suave y fluida al tacto, pero si la observamos de cerca, vemos que está compuesta de moléculas individuales de H₂O. Su «humedad» no puede ser percibida por una sola molécula, sino que requiere la interacción de billones de ellas. Lo mismo ocurre con el espacio-tiempo, afirma Daniele Oriti, doctor en física teórica de la Universidad Complutense de Madrid. El universo está formado por «semillas» individuales que existen fuera del espacio y el tiempo, explica. Las denomina «entidades pregeométricas, no espaciotemporales». Pero cuando interactúan, dan lugar colectivamente a la experiencia del espacio-tiempo.

«Hay propiedades que tienen todo el sentido a nivel del fluido, pero no a nivel más fundamental, el de los átomos», afirma Oriti, uno de los principales desarrolladores de la Teoría de Campos de Grupo. «Las nociones habituales de geometría —distancias, curvatura y volúmenes— solo tienen sentido a este nivel colectivo. Sean cuales sean los «átomos del espacio» fundamentales, no se les pueden atribuir individualmente las propiedades ordinarias del espaciotiempo».

Oriti afirma que los “átomos del espacio” pueden considerarse entidades cuánticas abstractas que no residen en el espacio-tiempo. Aquí es donde la teoría se vuelve compleja y difícil de comprender: estos átomos existen en un lugar sin tiempo ni espacio, pero sus interacciones, cuando muchos de ellos se agrupan y organizan, son las que dan origen al espacio-tiempo.

Según Oriti, el universo surgió en lo que fue similar a un cambio de fase en el que estos átomos del espacio se cristalizaron para formar el universo, del mismo modo que la escarcha se condensa y se congela en un cristal de ventana.

«Es una propuesta muy interesante», dice Wüthrich. «Y también alucinante». Lo que más le supone un desafío es la idea de que nuestro universo surja de un lugar sin espacio ni tiempo. «No creo que en nuestra imaginación humana tengamos un modelo o analogía para ese tipo de relación», afirma. «Podemos describirla matemáticamente, pero visualizar cómo debería ser parece imposible».

Pero si esta teoría es correcta, podría obligarnos a replantearnos qué ocurre en el centro de los agujeros negros y cómo se originó el universo. El Big Bang sería menos una singularidad en la que todo el universo se formó a partir de una explosión, y más bien un gigantesco cambio de fase en el que entidades preespaciales se cristalizaron en el tejido del espacio-tiempo tal como lo entendemos hoy. También significaría que no hubo tiempo ni comienzo del que hablar, ni espacio que pudiera contener nada.

Pero, ¿cómo se puede poner a prueba esta teoría? No es fácil, explica Wüthrich. «Conectar la teoría con algo empíricamente accesible que podamos observar o medir es un reto enorme». Afirma que este problema no es exclusivo de la teoría de campos de grupo, sino que también se aplica a la teoría de cuerdas y a otras.

Poner a prueba esta teoría podría llevar décadas, si es que llega a ser posible. Pero Oriti cree saber cuál es la respuesta, y si tiene razón, el universo no surgió de una explosión, sino que se cristalizó gradualmente.

https://www.popularmechanics.com/science/a73478040/deepest-level-of-reality-time-and-space/