Eztabaida kosmikoa

Beñat Monfort

Duela zazpi urte, 2017ko otsailean, artikulu bat argitaratu zuten Anna Ijjas, Paul J. Steinhardt eta Abraham Loeb (aurrerantzean, ISL) kosmologoek Scientific American aldizkarian. Hasiera batean argitara “Pop goes the Universe” (Pop, badoa Unibertsoa) izenburupean eman bazuten ere, izena aldatzea erabaki zuten argitaratu eta bi astera. Jatorrizko izenburuak Andrew McMahon kantautoreak idatzitako izen bereko abestiari egiten zion erreferentzia, zeinak aldaketei buruz, nortasunari buruz eta status quo zalantzan jartzeari buruz hitz egiten duen. Azalean, berriz, orratz batekin lehertzeko zorian dagoen unibertso itxurako puxika baten irudia ipini zuten.

Ilustrazio desnaturalizatu honek Big Bang-aren modeloa desafiatzen zuen, unibertsoaren hasierako iruditegiari dagokionez kosmologoen artean onarpen handiena duen eredua gaur. Eta hori gutxi balitz bezala, umore puntua erabili zuten hasieran, “pop” hitzak duen esanahi bikoitzaz baliatuz: leherketa baten onomatopeia bezala edo popular hitzaren laburdura moduan erabil daiteke ingelesez. Tonu ironikoa kentzeaz gain, esaldi deskribatzaileago bat hautatu zuten azkenean: “Cosmic Inflation Theory Faces Challenges” (Inflazio Kosmikoaren Teoriak Erronkak Ditu).

Eta ez zen gutxiagorako izan; izan ere, izenburua izenburu, artikuluaren edukiak hamaika fisikariren barruak mugitu zituen. Urte bereko hurrengo zenbakian iritsi zen erantzun ofiziala, goi mailako 33 zientzialarik sinatua. Deigarria gerta daiteke 33 zientzialarik sinaturiko artikuluaren tonua, baina lehenagotik berotzen ari zen eztabaida baten leherketa bezala ulertu behar da hau, hurrengo lerroetan azalduko den modura.

Eztabaida honen oinarria eta bilakaera ari naiz aztertzen nire doktorego tesian. Inflazio kosmikoaren teoria zein testuingurutan garatu zen ikertzen dut bertan, eta ondorioztatu lagungarria dela inflazioaren teoria oinarrizko fisikaren egungo krisiaren esparruan kokatzea eztabaidaren jatorria hobeto ulertzeko: eztabaidaren oinarrian desadostasun metodologiko bat dago. Dibulgazio artikulu honetan, nire ikerlana zertan datzan azaltzeko, inflazio kosmikoaren teoria zein testuingurutan garatu zen aipatuko da lehenik, eta eztabaida zerk sortu zuen ikusiko da ondoren.

Unibertsoa (eta eztabaida) leherrarazi z(it)uen orratzaren bila

XX. mendean zehar loratu zen fisika modernoa. Lehenago aurrerapen esanguratsu ugari aurki badaitezke ere, garai honetan aldaketa nabarmen bat gertatu zen objektu mikrofisikoak ulertzeko moduan: oinarrizko partikulen eta haiek jarraitzen dituzten legeen iruditerian urrats handia egin zen iraultza kuantikoari eta erlatibitate bereziaren teoriei esker. Ikerketa programa honen une gorena 70. hamarkadan gertatu zen, Partikulen Fisikaren Eredu Estandarra garatu baitzen. Modelo estandar honek arrakastaz bete ditu orain arteko egiaztapen esperimentalak.

Eta aurrerapenak ez ziren “mikro” noranzkoan bakarrik lortu, kosmologiaren alorrean ere lortu ziren. Erlatibitate orokorraren teoriaz baliatuz eta printzipio kosmologikoarengan fidatuz, hedatzen ari zen unibertso baten lehen ereduak garatu zituzten 20ko hamarkadan. Eta handik gutxira aurkitu zen unibertsoaren espantsioaren aldeko lehen ebidentzia esperimentala. Mende amaiera baino lehen eman ziren materia iluna eta energia ilunaren aldeko aurrerapauso teoriko zein esperimental nagusienak ere. ΛCDM izenez ezagutzen da hau guztia kontuan hartzen duen kosmologiako modelo estandarra.

Nola Partikulen Fisikaren Eredu Estandarrak hala ΛCDM modeloak teoria arrakastatsuen baieztapenaren paradigma klasikoa jarraitzen dute, zeinak datu esperimentalak erabiltzen dituen (nagusiki) teoria baieztatzeko. Zoritxarrez, egoera aldatu egin da azken hamarkadetan: fisika esperimentala eredu estandarrean ainguratuta geratu da, hark eginiko iragarpenak baieztatzen, baina fisika teorikoa haratago joan da. Teoriaren eta esperimentuen arteko etengabeko urruntze honek krisi larria sortu du oinarrizko fisikaren alorrean. Gaur egun sortzen ari diren zenbait teoriak ez dute oinarri esperimentalik, eta zenbait kasutan nahiko txikia da teoria hauek egiten dituzten iragarpenak etorkizunean gauzatzeko itxaropena. Horren lekuko da kosmologia inflazionarioa.

Zergatik inflazioa?

ΛCDM ereduan, inflazio kosmikoaren teoria erabiltzen da unibertsoaren eboluzioa azaltzeko. Onartu ohi da Big Bang-aren ostean unibertsoa ikaragarri hazi zela oso denbora tarte laburrean: espazio-denboraren hedapen esponentzialean oinarritzen da teoria. Kosmologia inflazionarioa unibertsoaren Big Bang Beroaren eredu estandarra ordezkatzeko garatu zen 80ko hamarkadan. Eredu zahar honek ongi azaltzen ditu neur daitezkeen hainbat fenomeno, baina hasierako baldintza oso berezietan oinarritzen da. Inflaziorik gabe, Big Bangaren eredu estandarrean, unibertsoa uniformea eta laua da hasieratik bertatik, eta ez da erraza hasierako baldintza berezi hauen zergatia azaltzea. Unibertsoaren hasieran inflazioak hedapen esponentzialeko aldi labur bat txertatzen du eta unibertsoa uniformizatzen eta lautzen du, homogeneotasun ezak leunduz eta hasierako baldintza posibleak malgutuz.

Baina paradigma berri honen barruan, eredu inflazionario ezberdinak garatu dira teorikoki, eta ez da erraza etorkizuneko emaitza esperimentaletara ondoen egokituko d(ir)en modeloa(k) aukeratzea. Batzuek goretsi egiten dute eta beste batzuek kritikatu inflazio kosmikoaren teoriak duen gaitasuna etorkizuneko behaketetara egokitzeko.

Zergatik eztabaida?

Funtsezko fisikaren krisiaren testuinguruan, inflazio kosmikoaren teoriaren garapenak berak eztabaidara eraman zituen kosmologoak. Izan ere, inflazioaren teoria babesten duten datu esperimentalak oso malguak dira oraingoz, eta datu hauekin bat datozen eredu teoriko asko daude. Eredu posible hauen artean, ez dituzte denek iragarpen berdinak egiten, eta gaur egungo ikuspuntutik nahiko urriak dira behin betiko eredua esperimentalki baieztatzeko aukerak. Egoera honen aurrean kosmologiako teoria berriak nola garatu beharko liratekeen dioen aurrejuzgu metodologikotik sortu zen, hain zuzen ere, desadostasuna.

Eztabaidak goia jo zuen 2013. urtean, Europako Espazio Agentziak Planck satelitearen emaitza esperimentalak argitaratu zituenean. Emaitza hauek kaleratu aurretik teoria inflazionarioaren kritika batzuk aurki badaitezke ere, eztabaidak indarra hartu zuen lehen aipatutako hiru fisikari ezagunek artikulu bat argitaratu zutenean Physics Letters B aldizkarian (Ijjas, Steinhardt & Loeb, 2013): “Inflationary paradigm in trouble after Planck 2013” (Paradigma inflazionarioa estu hartu dute Planck 2013aren ostean). Hirukoteak ondorioztatu zuen satelite honen bitartez lortutako datu esperimentalek kalte egiten zietela eredu inflazionario sinpleenei. Baina 2013an argitaratutako artikulu honek erantzun azkarra sortu zuen beste kosmologo batzuen aldetik (Guth, Kaiser & Nomura, 2014): haiek argudiatzen zuten ISLren ondorioak hipotesi problematikoetan oinarritzen zirela eta inflazio kosmikoa inoiz baino sendoago zegoela Planck satelitearen emaitzei esker.

Sarreran ikusi dugun modura, hiru urteren buruan talde bakoitzeko kideek beren argudioak garatu zituzten eta jarrera finkatu. Baina 2017an argitaratutako artikuluetan ardatz metodologiko argia zeukaten haien ikuspuntua babesteko erabili zituzten argudioek. Alde batetik, ISL kosmologoek defendatzen zuten inflazio kosmikoaren teoria ezin zela metodo zientifikoaren bidez ebaluatu, eta inflazioa onartzen zuten zientzialari batzuek baieztapen enpirikoa baztertzea proposatzen zutela, horrela zientzia ez-enpiriko baten ideia sustatuz. Eta bestetik, 33 zientzialariek defendatzen zuten inflazioa frogagarria dela, eta, izan ere, proba ezberdin asko egin zaizkiola dagoeneko, eta orain arteko azterketa guztiak gainditu dituela.

Laburbilduz

Artikulu honetan kosmologiaren esparruan ari den eztabaida bat aztertu da, inflazio kosmikoaren bideragarritasuna zalantzan jartzen duena. Kosmologia inflazionarioa oinarrizko fisikaren krisiaren testuinguruan jarriz, azaleratu da eztabaidaren jatorria ez dagoela fisikaren esparruan, kosmologiaren metodologian baizik. ISLren kritika ez zen teoriaren koherentzia faltan edo behaketen aplikagarritasunik ezean oinarritzen. Desadostasuna dator kosmologiako teoriak garatzeko modu legitimoa zein den dioen ideia metodologikotik. Eta aurrejuzgu metodologiko honek erabat ondorio ezberdinak (kontraesankorrak) defendatzera eraman zituen bi taldeak.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Guth, A. H., Kaiser, D. I. eta Nomura, Y. (2014). Inflationary Paradigm after Planck 2013. Physics Letters B, 733, 112–119. DOI:10.1016/j.physletb.2014.03.020
• Ijjas, A., Steinhardt, P. J. eta Loeb, A. (2013). Inflationary Paradigm in Trouble after Planck 2013. Physics Letters B, 723 (3-4), 261–266. DOI:10.1016/j.physletb.2013.05.023

Egileaz:

Beñat Monfort Urkizu Fisikan graduatu zen UPV/EHU eta gaur egun zientziaren filosofiaren alorrean doktorego-tesia egiten ari da EHUko Zientziaren Historia eta Filosofia integratua ikerketa-taldean (iHPS)