En el universo primitivo -cuando el universo era tan pequeño que era regido tanto por la relatividad general como por la teoría cuántica- había efectivamente cuatro dimensiones del espacio y ninguna del tiempo. Ello significa que cuando hablamos del «inicio» del universo no tenemos en cuenta la cuestión sutil de que, en el universo muy primitivo, ¡no existía un tiempo como el tiempo que conocemos ahora! Debemos aceptar que nuestras ideas usuales de espacio y tiempo no se aplican al universo muy primitivo. Este está más allá de nuestra experiencia pero no más allá de nuestra imaginación o de nuestras matemáticas. Si en el universo muy primitivo las cuatro dimensiones se comportaban como el espacio, ¿qué ocurre con el inicio del tiempo?
Darnos cuenta de que el tiempo se puede comportar como una dirección más del espacio implica que podemos librarnos del problema de que el tiempo tenga un comienzo de manera análoga a como nos libramos del problema del borde del mundo. Supongamos que el inicio del universo fue como el Polo Sur de la Tierra, con los grados de latitud desempeñando el papel del tiempo. Cuando nos desplazamos hacia el norte, los círculos de latitud constante, que representarían el tamaño del universo, se expandirían. El universo empezaría como un punto en el Polo Sur, pero éste es en muchos aspectos como cualquier otro punto. Preguntar lo que ocurrió antes del inicio del universo resultaría una pregunta sin sentido, porque nada hay al sur del Polo Sur. En esa interpretación, el espacio-tiempo no tiene bordes -en el Polo Sur se cumplen las mismas leyes de la naturaleza que en todos los otros lugares -. Análogamente, cuando se combina la teoría general de la relatividad con la teoría cuántica, la cuestión de qué ocurrió antes del inicio del universo deja de tener sentido. La idea de que las historias del universo deberían ser superficies cerradas sin bordes se denomina la condición de ausencia de bordes.
A lo largo de la historia muchos pensadores, incluido Aristóteles, han creído que el universo debe haber existido siempre, para evitar la cuestión de cómo empezó a existir. Otros han creído que el universo tuvo un inicio y lo han utilizado como argumento para la existencia de Dios. La observación de que el tiempo se comporta como el espacio presenta una nueva alternativa. Elimina la objeción inmemorial a que el universo tuviera un inicio y significa, además, que el inicio del universo fue regido por las leyes de la ciencia y que no hay necesidad de que sea puesto en marcha por algún Dios.
Si el origen del universo fue un suceso cuántico, debería poder ser descrito con precisión por la suma de Feynman sobre historias. Pero aplicar la teoría cuántica al conjunto del universo -en que los observadores son parte del mismo sistema que está siendo observado- es, sin embargo, delicado. En el capítulo 4 vimos que las partículas de materia lanzadas contra una pantalla con dos rendijas podían exhibir figuras de interferencia como las que forman las ondas de agua. Feynman demostró que eso ocurre porque una partícula no tiene una única historia, es decir, cuando se mueve desde el punto inicial A hasta un punto final B no sigue un camino bien definido, sino toma simultáneamente todos los posibles caminos que conectan ambos puntos. Según esa interpretación, la interferencia no constituye una sorpresa porque, por ejemplo, la partícula puede viajar a través de ambas rendijas al mismo tiempo e interferir consigo misma. Aplicada al movimiento de una partícula, el método de Feynman nos dice que para calcular la probabilidad de un punto final particular cualquiera debemos considerar todas las historias que la partícula podría seguir desde su punto de partida hasta dicho punto de llegada. También podemos utilizar los métodos de Feynman para calcular las probabilidades cuánticas para observaciones del universo. Si son aplicadas al universo en su conjunto no hay punto A, de manera que sumamos sobre todas las historias que satisfacen la condición de ausencia de límites y que terminan en el universo que observamos hoy.
En esa perspectiva, el universo apareció espontáneamente, empezando en todos los estados posibles, la mayoría de los cuales corresponden a otros universos. Mientras que algunos de dichos universos son parecidos al nuestro, la gran mayoría es muy diferente. No difieren tan sólo en algunos detalles, como por ejemplo en si Elvis Presley realmente murió joven o si los nabos se comen o no como postre, sino que difieren incluso en las leyes aparentes de la naturaleza. De hecho, existen muchos universos, con muchos conjuntos diferentes de leyes físicas. Hay gente que hace un gran misterio de esta idea, denominada a veces multiverso, pero en el fondo no se trata más que de una forma diferente de expresar la suma de Feynman sobre historias.
Para representar esto, alteremos la analogía del globo de Eddington y en su lugar imaginemos el universo en expansión como la superficie de una burbuja. Nuestra imagen de la creación cuántica espontánea del universo es entonces algo parecida a la formación de burbujas de vapor en agua hirviente. Aparecen muchas burbujas diminutas, que vuelven a desaparecer rápidamente. Esas burbujas representan miniuniversos que se expanden pero se vuelven a colapsar cuando aún tienen tamaño microscópico. Representan posibles universos alternativos pero no tienen un gran interés, ya que no duran lo suficiente para que en ellos se desarrollen galaxias ni estrellas ni mucho menos vida inteligente. Sin embargo, unas pocas de esas burbujas crecerán lo suficiente para no volverse a colapsar, continuarán expandiéndose a un ritmo cada vez mayor y formarán las burbujas de vapor que somos capaces de ver. Esas burbujas corresponden a universos que empiezan expandiéndose a un ritmo cada vez más rápido, en otras palabras, en un estado de inflación.
Tal como hemos dicho, la expansión producida por la inflación no sería completamente uniforme. En la suma sobre historias hay sólo una historia completamente uniforme y regular, a la que corresponde la probabilidad máxima, pero muchas otras historias ligeramente irregulares tienen probabilidades casi tan elevadas como ella. Es por eso por lo que la inflación predice que es probable que el universo primitivo sea ligeramente no uniforme, correspondiendo a las pequeñas variaciones de la intensidad que fueron observadas en la radiación cósmica de fondo. Tenemos suerte de las irregularidades del universo primitivo. ¿Por qué? La homogeneidad es buena si no queremos que la crema se separe de la leche, pero un universo homogéneo es un universo aburrido. Las irregularidades del universo primitivo son importantes porque si algunas regiones tenían una densidad ligeramente mayor que las otras, la atracción gravitatoria de la densidad adicional habría reducido el ritmo de expansión de dichas regiones en comparación con las de sus alrededores. Como la fuerza de la gravedad va agrupando lentamente la materia, puede llegar a conseguir que se colapse para formar galaxias y estrellas que pueden conducir a planetas y, al menos en una ocasión, a humanos. Observe, pues, con atención la imagen del cielo en microondas: es el plano de todas las estructuras del universo. Somos el producto de fluctuaciones cuánticas del universo muy primitivo. Si uno fuera religioso, podría decir que Dios juega realmente a los dados.
Esta idea conduce a una visión del universo que difiere profundamente del concepto tradicional y nos exige modificar la manera en que pensamos la historia del universo. Para hacer predicciones en cosmología necesitamos calcular las probabilidades de los diferentes estados del conjunto del universo en el presente. En física, normalmente se supone algún estado inicial para el sistema y se le hace evolucionar en el tiempo mediante las ecuaciones matemáticas adecuadas. Dado el estado del sistema en un instante, se intenta calcular la probabilidad de que el sistema esté en un cierto estado diferente en un instante posterior. La hipótesis habitual en cosmología es que el universo tiene una historia única bien definida y que se puede utilizar las leyes de la física para calcular cómo esa historia se va desplegando con el tiempo. Llamamos a eso el método ascendente («de abajo arriba» o bottom-up) de tratamiento de la cosmología. Pero como debemos tomar en consideración la naturaleza cuántica del universo, expresada por la suma de Feynman sobre historias, la amplitud de probabilidad de que el universo se halle ahora en un cierto estado particular se consigue sumando las contribuciones de todas las historias que satisfacen la condición de ausencia de bordes y que terminan en el estado en cuestión. En otras palabras, en cosmología no deberíamos seguir la historia del universo de abajo arriba, porque supone que hay una sola historia con un punto de partida y una evolución bien definidos. En lugar de eso se debería trazar la historia descendente (de «arriba abajo» o top-down) hacia atrás, partiendo del instante actual. Algunas historias serán más probables que otras y la suma total estará dominada normalmente por una sola historia que empieza con la creación del universo y culmina en el estado que estamos considerando. Pero habrá diferentes historias para los diferentes estados posibles del universo en el presente. Eso conduce a una visión radicalmente diferente de la cosmología y de la relación entre causa y efecto. Las historias que contribuyen a la suma de Feynman no tienen una existencia autónoma, sino que dependen de lo que se mida. Así pues, nosotros creamos la historia mediante nuestra observación en lugar tic que la historia nos cree a nosotros.