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» » En el 70 cumpleaños de Hawking: El problema del Génesis del Universo

Si bien el Big Bang no parece el principio de todo, los nuevos cálculos sugieren que todavía necesitamos un comienzo para el devenir cósmico.

En la reunión de mentes acaecida la semana pasada en honor al 70 cumpleaños de Stephen Hawking, altaneramente titulada "State of the Universe", dos audaces propuestas plantean serias amenazas a nuestra comprensión actual del cosmos.

Una de ellas muestra que un objeto problemático llamado singularidad desnuda, es mucho más probable que exista de lo que en principio se pensaba (ver "Naked black-hole hearts live in the fifth dimension"). La otra sugiere que el universo no es eterno, resucitando la espinosa cuestión de cómo se inició el cosmos sin la mano de un creador sobrenatural.

Mientras que muchos de nosotros podemos estar de acuerdo con la idea de que todo empezó con el Big Bang, los físicos, incluyendo a Hawking, tienden a alejarse de la génesis cósmica. "El momento de la creación sería ese lugar donde la ciencia se rompe. Parece que uno tendría que apelar a la religión y la mano de Dios", señalaba Hawking en la reunión, en la Universidad de Cambridge, en un discurso pre-grabado.

Durante un tiempo pareció posible esquivar este problema, apoyándose en modelos como un universo en eterna inflación o el universo cíclico, ambos parecían continuar infinitamente en el pasado, así como el futuro. Tal vez, sorprendentemente, estos fueron también compatibles con el big bang, la idea de que el universo brotara desde un estado extremadamente denso y caliente hace alrededor de 13.7 mil millones de años.

Sin embargo, el cosmólogo Alexander Vilenkin, de la Universidad de Tufts en Boston, la semana pasada explicó que, la esperanza se ha ido desvaneciendo, y ahora podría ya estar muerta. Él demostró que todas estas teorías siguen exigiendo un comienzo.

Su primer objetivo fue la inflación eterna. Propuesta por Alan Guth, del Instituto de Tecnología de Massachusetts en 1981, la inflación dice que en muy pocas partes de segundo después del Big Bang, el universo se duplicó en tamaño miles de veces, antes de establecerse en la más tranquila expansión que vemos hoy. Esto ayudaba a explicar por qué hay partes tan distantes del universo que nunca se han comunicado entre sí.

La inflación eterna es esencialmente una extensión de la idea de Guth, y dice que el universo crece a ese ritmo vertiginoso siempre, en un constante nacer de pequeños universos "burbuja" dentro de un multiverso en constante expansión, cada uno de los cuales pasa a través de su propio período inicial de inflación. Básicamente, las versiones de la inflación eterna se aplican al tiempo y también al espacio, con la formación de burbujas hacia atrás y hacia delante en el tiempo.

Pero en 2003, un equipo donde estaban Vilenkin y Guth, consideraron lo que la inflación eterna significaría para la constante de Hubble, que describe matemáticamente la expansión del universo, y descubrieron que las ecuaciones no funcionaban (Physical Review Letters, DOI: 10.1103/physrevlett.90.151301). "No se puede construir un espacio-tiempo con esta propiedad", señalaba Vilenkin. Resulta que la constante tiene un límite inferior que impide la inflación en ambos sentidos del tiempo. Dicho de otra manera, "no es posible que sea eterno en el pasado, tiene que haber algún tipo de límite."

Aunque no todo el mundo se suscribe a la inflación eterna, la idea del universo eterno todavía tenía algún punto de apoyo. Otra alternativa es la del universo cíclico, en la que el Big Bang no es realmente el principio, sino más bien un rebote que sigue después de un universo anterior colapsado. El universo pasa por ciclos infinitos de Big Bangs y de Big Crunch sin un comienzo específico. El universo cíclico tiene un "irresistible encanto poético y nos retrotrae a la memoria del Fénix", comenta Vilenkin, citando a Georges Lemaître, un astrónomo que murió en 1966. Sin embargo, cuando miró lo que esto significaría para el desorden del universo, y una vez más, las cifras no cuadraban.

El desorden aumenta con el tiempo. Así que, después de cada ciclo, el universo debiera estar cada vez más desordenado. Pero si ya ha habido un número infinito de ciclos, el universo que habitamos ahora debería estar en un estado de máximo desorden. Un universo así, podría ser uniformemente tibio, sin rasgos distintivos, y carente de complejas entidades como estrellas, planetas y otros objetos físicos, y no como el universo que vemos a nuestro alrededor.

Para evitar esto, se propone que el universo se hace más grande con cada ciclo. Puesto así, la cantidad de desorden por volumen no se incrementa, de esta manera no puede alcanzar el máximo. Sin embargo, Vilenkin encontró que este escenario cae presa del mismo argumento matemático que el de la inflación eterna: si el universo es cada vez más grande, debe haber comenzado en algún lugar.

El golpe final de Vilenkin es el ataque a una tercera, aunque menos conocida propuesta de que el cosmos existe eternamente en un estado estático, llamada el huevo cósmico. Éste, finalmente 'quebró', para crear el Big Bang, dando lugar a la expansión del universo que vemos hoy. A finales del pasado año, Vilenkin y el graduado Audrey Mithani, demostraron que dicho 'huevo' no pudo haber existido siempre, al fin y al cabo, la inestabilidad cuántica lo obligaría a colapsarse después de una cantidad finita de tiempo (arxiv.org/abs/1110.4096). Si hubo un momento en que quebró, lo que llevó al big bang, entonces esto tuvo que ocurrir antes que colapsara, y por lo tanto, después de una cantidad finita de tiempo.

"No, ésta tampoco es una buena candidata para un universo sin comienzo", concluyó Vilenkin. "Todas la evidencias que tenemos nos indican que el universo tuvo un principio."

  • Referencia: NewScientist.com, 11 de enero 2012 por Lisa Grossman
  • Imagen: Multiversos
  • Diagrama: New Scientist .

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Editor del blog Pedro Donaire

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