Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Antes del Big Bang: algo o nada

Posiblemente, Tales (620-546 a.C.) fue quien planteó por primera vez preguntas fundamentales como la de cuál es el principio qué originó “todo lo que existe”. Muchas de esas preguntas continúan sin respuesta

Antes del Big Bang: algo o nada
::Alex

 

Posiblemente, Tales (620-546 a.C.) fue quien planteó por primera vez preguntas fundamentales como la de cuál es el principio qué originó “todo lo que existe”. Muchas de esas preguntas continúan sin respuesta. Concretamente, sobre el inicio de nuestro universo, Marcus Chown, físico, doctor en Astrofísica por el Instituto Tecnológico de California y asesor en Cosmología de la revista New Scientist, acaba de publicar en la misma el artículo “Before the Big Bang: something or nothing”. Ese título, traducido, es el escogido para la divulgación científica de hoy, en la que comentaremos la posibilidad de conocer científicamente si hubo algo antes del comienzo del tiempo.
BIG BANG
La pregunta de cómo se originó el universo ha sido una constante en la historia de la humanidad. Hasta hace  pocos años las respuestas se ofrecían en los ámbitos de la religión, filosofía  o metafísica, pero no en el de la ciencia, ante la inexistencia de alguna prueba experimental que permitiera elaborar una teoría acerca de su origen. Algunos lectores, razonablemente, se preguntarán si no quedó todo resuelto con la teoría del Big Bang. La situación es más compleja.
La cosmología moderna científica se inició con Einstein, en 1916, cuando aplicó su teoría general de la relatividad al universo. En 1929, el astrónomo norteamericano Edwin Hubble descubrió que las galaxias se separaban y el universo se encontraba en continua expansión. En 1960, “rebobinando” esa expansión Roger Penrose y Stephen Hawking, llegaron al tiempo cero, una singularidad, elaborando la teoría del Big Bang, que describe la evolución del universo desde un momento inicial, con una densidad y temperatura disparadas al infinito. La teoría fue reforzada en 1964 por el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas, una especie de vestigio actual de lo sucedido en el inicio del universo. Las medidas más recientes y precisas del satélite WMAP de la NASA sobre la radiación de microondas nos confirman la edad del universo: 13.7 mil millones de años. 
 
La teoría del Big Bang nos explica bastante bien el desarrollo del universo desde su inicio, desde la singularidad inicial, pero no dice nada de cómo se llegó a esa singularidad. ¿Pudo existir algo antes o cómo otros defienden sólo el vacío, la nada?
 
MODELOS
Algunos ejemplos cosmológicos investigan la situación previa al Big Bang. Simplifiquemos algunos de ellos.
 
La teoría de la Gravedad Cuántica de Lazos fue formulada hace ya 25 años por Abhay Ashtekar, Director del Instituto para Física Gravitacional y Geometría de la Universidad estatal de Pensilvania (EEUU).  A mediados del pasado año explicó, en un acto celebrado en la sede de la Fundación BBVA en Madrid, los  últimos avances de la teoría.  La teoría de la Gravedad Cuántica de los Lazos se ha asociado a un modelo en el que el Big Bang es precedido por una o varias fases previas de colapso y expansión, en una especie de 'rebote' o, según la jerga cosmológica, big Bounce.  
 
Los controvertidos  hermanos Igor y Grichka Bogdanov entre el año 2000 y 2002 publicaron una serie de ensayos de física teórica, refundidos después en forma de libro, tratando de explicar las características de la era pre-cuántica, antes de la era de Planck. Proponían que el cosmos en sí mismo, es un ente matemático con una ecuación global que lo determina. En el Cosmos habría tres estados posibles: Información, Energía y Materia. Y según la relación entre estos tres estados posibles, se darían soluciones matemáticas a la ecuación global, que determinarían los modelos posibles de universos en el Cosmos, es decir que de un estado puro matemático (Información), se derivarían universos (Energéticos-Materiales), como soluciones concretas a la ecuación global del Cosmos. 
Muy recientemente, los cosmólogos Alex Vilenkin y Audrey Mithani, ambos del Instituto de Cosmología de la universidad norteamericana de Tufts afirman que han  descubierto las razones por las que el universo no puede haber existido por siempre. Publicaban en una revista especializada buena parte de las conclusiones que habían presentado previamente en la 10ª Conferencia Internacional sobre Gravitación, Astrofísica y Cosmología, con el sugestivo título (traducido) de “¿Tuvo el universo un comienzo?”. 
 
TRES ESCENARIOS
Concretamente, lo que hacen Vilenkin y Mithani es discutir los principales escenarios que permitirían un universo que hubiese existido por siempre, sin necesidad de una singularidad inicial. Estos escenarios son los conocidos como inflación eterna, evolución cíclica y universo emergente. Los resumimos, desprovistos de cualquier tratamiento matemático.
 
El propio Vilenkin fue uno de los creadores de la teoría de la inflación eterna o vacío inflacionario, que ha de comenzar con un vacío en un raro estado de alta energía y presión negativa. Como imagen valdría la del vacío como un vasto océano de agua hirviente, con burbujas formándose extendiéndose a lo largo y lo ancho. A partir de una de esas burbujas se podría crear un Big Bang. El modelo sería compatible con la mayoría de nuestras observaciones cosmológicas, pero el propio Vilenkin, en el año 2003, dedujo que necesariamente un modelo de inflación posee un inicio, no puede ser eterno. 
 
El escenario del universo eterno cíclico o  evolución cíclica, del que la teoría cuántica de lazos sería un caso particular, presentaría ciclos con series infinitas de Big Bang seguidos de expansión, contracción y colapso hasta un nuevo Big Bang. Sin embargo los estudios de Vilenkin y Mithani indican que un universo cíclico tampoco puede continuar indefinidamente hacia el pasado y el futuro. 
 
Entonces nos queda el modelo emergente desarrollado por cosmólogos sudafricanos y británicos. Comienza como un universo estático pequeño que permanece en este estado de un modo indefinido hasta que súbitamente se “activa” y comienza su inflación. Aunque parezca rara esta es una posibilidad que contempla la Teoría de cuerdas. El modelo ha sido muy perfeccionado y parece concordar con nuestras observaciones de un universo estable. Sin embargo, nuevamente, el análisis de Vilenkin y Mithani ha encontrado su incompatibilidad con los efectos de la teoría cuántica.
 
¿Cuál es la conclusión? Al finalizar su artículo los autores se preguntan “¿Tuvo el universo un inicio?”, respondiendo “Parece que la respuesta a esta pregunta es, probablemente, sí”. Pero aparecen nuevas interrogantes para que los cosmólogos permanezcan ocupados. Por ejemplo, se admite generalmente que el universo debe su origen al cumplimiento de la teoría cuántica, lo que significa la existencia previa de la teoría cuántica. Entonces, ¿de dónde proceden las leyes de la teoría cuántica? 
 
Más en:
http://arxiv.org/pdf/1204.4658v1.pdf