Carlo Rovelli: "L'Univers podria estar ple de forats blancs"

GinebraQuè passa quan un forat negre mor? Segons el físic italià Carlo Rovelli, es podria transformar en la seva antítesi: un forat blanc, un objecte al qual res pot accedir.

Els forats negres són un dels objectes més misteriosos i sorprenents del cosmos. Res que en superi la frontera podrà mai tornar a sortir-ne. Predits per la teoria de la relativitat general d’Einstein, publicada l’any 1915, es van pensar com quelcom purament matemàtic i la seva existència no es considerava possible ni pel mateix físic alemany. No va ser fins als anys 70 del segle passat que van arribar les primeres evidències observacionals que van demostrar-ne l’existència.

L’última dècada ha estat clau per entendre'ls més en detall. Gràcies a les imatges obtingudes de forats negres supermassius com el que es troba al centre de la nostra galàxia, així com a la informació proporcionada per les ones gravitacionals generades durant les col·lisions entre dos d'aquests astres, hem pogut conèixer més en detall com funcionen. No obstant això, què hi ha a l'interior i com podrien acabar desapareixent és encara un misteri.

El principal obstacle a què s’enfronten els físics és que la relativitat general, que descriu el comportament del cosmos a gran escala, i la mecànica quàntica, que descriu el món subatòmic, semblen contradir-se. Per aquesta raó, hi ha molts físics que busquen una teoria que permeti reconciliar les dues teories i que expliqui el que succeeix al bell mig d’un forat negre així com el que va ocórrer a l’inici de l’Univers fa 13.800 milions d’anys.

Carlo Rovelli és un d’aquests físics que porta tota la vida perseguint aquesta unificació. Nascut a Verona l’any 1956, s’ha consagrat com una de les figures fundacionals de la teoria quàntica de llaços, que permetria ajuntar les dues teories mitjançant una nova descripció de l’espaitemps a escala subatòmica. Tot i no tenir encara evidències experimentals, aquesta hipòtesi s’ha convertit en una de les que tenen més suport dins de la comunitat científica juntament amb la teoria de cordes.

Una de les conseqüències que Rovelli extrau de la seva teoria és l’existència dels forats blancs, una espècie d’imatge en negatiu dels forats negres que es crearia després que aquests desapareguessin. A diferència dels forats negres, res pot caure a dins d’un forat blanc. Segons Rovelli, els astres blancs podrien ser els components del que es coneix com a matèria fosca, un tipus de matèria invisible i d’origen i natura desconeguts, però que representa el 27% del contingut de l’Univers.

Actualment, Rovelli és membre de l’Institut Universitari de França, de l’Acadèmia Internacional de Filosofia de la Ciència i responsable de l’equip de gravetat quàntica del Centre de Física Teòrica de la Universitat d’Aix-Marsella. La seva passió per acostar la física al gran públic l’ha portat a escriure diversos llibres, entre els quals destaquen Set lliçons breus, La realitat no és el que sembla i L’ordre del temps. En el seu últim llibre, Forats blancs, editat en català per Anagrama, Rovelli explica amb un llenguatge planer com es podrien generar aquests objectes després de la mort d’un forat negre. Hem parlat amb el físic italià per saber-ne més detalls i les conseqüències que podrien tenir en la descripció del cosmos.

¿Dels forats negres res no en pot sortir i als forats blancs res no hi pot entrar?

— Exactament! La teoria d’Einstein diu que l’existència dels forats negres i dels blancs és, en principi, possible. Durant dècades ningú es va creure que els forats negres poguessin existir. Llavors es va descobrir que l’Univers en va ple. ¿Podria també estar ple de forats blancs? Aquesta és la possibilitat en què he estat treballant durant els últims anys.

Què el va atraure dels forats blancs?

— Vaig ensopegar amb ells de manera sobtada. He passat la vida estudiant els aspectes quàntics de la gravetat. Una situació concreta on la gravetat quàntica hauria de tenir efecte és al final de la vida dels forats negres: quan moren, la seva superfície cada cop es va fent més petita. Quan són molt petits, els efectes quàntics es comencen a fer notar. Em vaig adonar que, arribat a aquest punt, els forats negres haurien de fer un salt quàntic i transformar-se en forats blancs.

Com es produeix aquesta transformació?

— En general, la mecànica quàntica prediu aquests salts. Són els famosos salts quàntics. També es coneixen com a túnels quàntics, perquè un objecte pot passar d’una configuració a una altra encara que sembli impossible amb la teoria clàssica.

Què s’amaga a dins d’un forat blanc?

— El més estrany d’un forat negre és que la seva superfície pot ser molt petita, però el seu interior continua sent molt gran. Com una ampolla, que té una obertura molt petita però on cap molt de líquid. Encara que la superfície d’un forat negre es fa petita, l’interior és encara molt gran. Quan un forat negre fa el salt a un forat blanc, l’interior roman gran, molt gran. És com el cau del conill d'Alícia al país de les meravelles, amb una entrada molt petita però amb l’interior ple d’habitacions i jardins.

Des de fora, un forat blanc i un de negre són indistingibles. Com es podrien detectar, llavors, els forats blancs?

— S’espera que, vistos des de fora, els forats blancs existents a l’Univers siguin molt petits. En realitat, són objectes quàntics que barregen característiques dels forats negres. Podrien observar-se amb detectors des de la Terra si passessin a prop del nostre planeta. També hi ha la possibilitat que siguin els components principals de la misteriosa matèria fosca que els astrònoms han observat que hauria de poblar les galàxies. En cas de ser així, tindríem l’oportunitat de detectar-los.

Com es relaciona exactament la matèria fosca amb els forats blancs?

— És possible que un gran nombre de forats negres es formessin durant les primeres etapes de l’Univers, quan tot estava molt calent i salvatge. Alguns d’aquests forats negres haurien mutat en forats blancs o en una combinació quàntica de forats negres i blancs. Això podria ser el que els astrònoms observen avui com a matèria fosca, una mena de pols fina formada per milions de forats blancs surant a l’espai.

¿Els forats blancs podrien ser l’altra banda del túnel que els connecta amb els forats negres?

— Un forat negre i el forat blanc que se'n genera són com túnels, però no connecten dues regions diferents de dos universos, sinó que es troben en un únic emplaçament. És com un forat excavat a terra que després s’ha tornat a omplir. Si caiguessis a dins d’un forat negre, assumint que sobrevius a les forces extremes que es generen a l’interior, podries tornar a sortir més tard en el posterior forat blanc. El més interessant és que per a la persona que hi ha caigut i en torna a sortir passaria un temps molt curt, però per a un observador extern això passaria en un futur molt llunyà.

Però la comprensió total dels forats blancs requeriria una teoria quàntica de la gravetat.

— En efecte. Hi ha algunes teories que presenten una unificació de la gravetat, regida per la relativitat general d’Einstein i la mecànica quàntica. No obstant això, cap d’aquestes teories té encara cap evidència experimental.

¿El nostre Univers podria haver nascut d’un forat blanc?

— Tot i que és cert que hi ha algunes similituds, són fenòmens molt diferents. Hi ha similituds entre el naixement d’un nadó i d’una ciutat, però els nadons no són ciutats.

¿Els forats blancs podrien donar lloc a l’existència d’universos paral·lels al nostre?

— No ho crec. Alguns companys especulen amb l’existència d’universos paral·lels, i podrien estar encertats. No obstant això, no veig gaires evidències que sostinguin aquesta hipòtesi.

Moltes altres solucions matemàtiques a les equacions de camp d’Einstein han demostrat ser reals, tot i que al principi es pensava que no ho podien ser...

— Exacte. Això em dona la confiança que els forats blancs podrien ser reals.

Quin és el paper que juguen les matemàtiques en la descripció del nostre Univers?

— Els fenòmens naturals no succeeixen completament a l’atzar. L’Univers segueix patrons. Les matemàtiques són el llenguatge que descriu aquests patrons. Aquest és, de fet, el misteri més gran...

No tothom està d’acord amb les seves teories. Com gestiona aquest debat intel·lectual sobre els fonaments de la natura?

— És genial que hi hagi un debat intens al voltant d’algunes de les idees que he proposat. Al contrari de ser un problema, aquests debats donen vida i nodreixen la ciència. En el passat, algunes teories s’han establert de forma molt lenta a través d’un llarg procés de testatge, debat i després de provar-ne l'eficàcia. Fins i tot les grans teories del segle passat que podem pensar com a establertes, com són la teoria de la relativitat i la mecànica quàntica, encara avui en dia es qüestionen, es debaten i es posen a prova.

També ha treballat en temes relacionats amb la filosofia de la ciència. ¿Pensa que tant la filosofia com la ciència són necessàries per descriure l’Univers?

No estic segur si mai arribarem a tenir una descripció completa de l’Univers. Tampoc estic segur del que això significa. Sabem moltes coses sobre la realitat, però n'hi ha d’altres que encara no coneixem. La ciència és un conjunt d’eines que ens permet augmentar el nostre coneixement. Aquestes eines, al seu torn, evolucionen i canvien a mesura que sabem més. La filosofia és la reflexió contínua sobre el que sabem, el que no sabem i com podem saber. La reflexió filosòfica es nodreix de la ciència i ha ajudat i encara ajuda a fer-la créixer, a ser més clara i a trobar noves idees i mètodes.