Big Bang: pasa a algo más creíble, tierra plana: el universo es plano | Vacío cósmico

¡No hay coincidencias, soy física!, titulamos un artículo hace mucho tiempo. El tema llevó desde las redes (no se sabe si mirar las redes para llorar y reír, o alejarse de las emociones fuertes) a comentarios sobre el determinismo de la ciencia y las implicaciones de la física cuántica. Ambas derivadas entran hoy en nuestro tema, que trata de uno de los tres problemas más graves que sufre la teoría cosmológica más aceptada, que se basa en la expansión del universo a partir de lo que se conoce como el Big Bang.

Entre estos graves problemas no se encuentra que en nuestro paradigma actual necesitemos materia oscura que no encontramos en los laboratorios, o que las observaciones impliquen la existencia de una constante cosmológica o energía oscura que explique que la expansión del universo se está acelerando. Son minucias comparadas con el hecho de que el universo que observamos con fascinación es «tan perfecto», y tenía que serlo aún más en el pasado, que parecía una mentira. Vamos a meternos en líos.

Utilizando su teoría de la relatividad, Albert Einstein describió inicialmente, hace 104 años, un universo en el que la materia se distribuye uniformemente en escalas bastante grandes, satisfaciendo el llamado Principio Cosmológico. Pero no solo creía que había homogeneidad en el espacio, sino también en el tiempo: el universo era y siempre será el mismo. Lo que le gustaba a Einstein era un universo estático, y sus ecuaciones implican que tal universo debe ser finito. Para que todo lo que existe sea finito, de alguna manera un rayo de luz debe mantenerse «dentro del universo» (no es muy afortunada la frase, ¡por definición no hay nada afuera!, Pero el lenguaje tiene muchos límites frente a la cosmología moderna), así que su trayectoria debe ser curva. Es lo que se conoce como universo con geometría esférica, lo que no quiere decir que el universo sea una esfera, ya que el concepto de esfera solo tiene sentido si hay algo fuera de ella.

No es fácil para nuestra mente digerir que el universo tiene una geometría esférica y que en algún momento un rayo de luz puede regresar al punto en el que comenzó, ya que podríamos recorrer la superficie de la tierra en línea recta y llegar al mismo punto. . Estamos hablando de un universo en 3 dimensiones espaciales, completamente curvo. Nuevamente, no es fácil de asimilar, nos gusta la geometría euclidiana, que es lo que aprendemos en la escuela cuando dibujamos triángulos y aplicamos el teorema de Pitágoras.

No es fácil para nuestra mente digerir que el universo tiene una geometría esférica y que en algún momento un rayo de luz puede regresar al punto en el que comenzó.

Así, cuando Einstein fue informado por diversas fuentes, por ejemplo Edwin Hubble, que las observaciones de las galaxias indicaban que el universo se está expandiendo, no es estático, y cuando por otro lado le dijeron que sus ecuaciones podrían describir confiablemente esa expansión, y que en consecuencia la geometría del universo podría ser euclidiana o plana, seguramente todos se habían calmado. Los humanos somos muy cuadrados, cartesianos, todo es fácil para nosotros si las líneas paralelas son siempre paralelas, y si un rayo de luz nunca volverá a nosotros después de recorrer todo el universo. El párroco Georges Lemaître le dijo a Einstein que sus ecuaciones sobre la evolución del universo también podrían servir para explicar un universo en expansión con un pasado en el que todo estaba concentrado en un volumen muy pequeño, una singularidad, el origen del Big Bang. Es decir, un universo no estático, algo que Einstein describió como basado «en cálculos matemáticos correctos», pero con un «abominable conocimiento de la física».

Desde aquellos tiempos en que nació la cosmología moderna, y hasta casi finales del siglo XX, los astrofísicos intentaron comprender si la expansión del universo se detendría y revertiría en algún momento, lo que implicaba un universo esférico; se detendría y se volvería más estático, lo que implicaba un universo plano; o el universo se habría expandido para siempre, lo que se conoce como universo hiperbólico. Las cosas se complicaron en los últimos años del siglo XX cuando se tomaron datos que daban a entender que el universo continuaría expandiéndose para siempre, pero permanecería plano, aunque lo que se conoce como energía oscura hará que la expansión se produzca a un ritmo cada vez mayor. , cada vez más parecido a otro universo que un amigo suyo, Willem de Sitter, estaba estudiando con las ecuaciones de Einstein.

El caso es que los experimentos más recientes que miden el pasado, presente y futuro del universo, y su geometría, que está relacionada con esta evolución temporal, nos dicen que el universo es plano con una precisión del 0,5% (describa las implicaciones de » Sea plano «dejémoslo para otro día). De toda la geometría que podría tener el universo, es simplemente plana, la que nuestras mentes entienden mejor. Y no solo eso, esas ecuaciones de Einstein que se pueden usar para describir la evolución del universo en su conjunto nos dicen que la densidad del universo poco después del Big Bang, una mil millonésima de segundo o nanosegundo (cuánto tiempo tarda la luz para pasar de su celular a sus ojos), solo podía tener un valor muy preciso para que hoy el cosmos sea como es. Ese valor se conoce hasta el decimoquinto decimal, más o menos. Si el número decimal 25 hubiera sido diferente un nanosegundo después del Big Bang, si las fluctuaciones cuánticas no hubieran tenido propiedades tan restrictivas, el universo no sería como es, no sería plano, no existiríamos. La mente de los astrofísicos, muy cartesiana en el sentido de escéptica y metódica, no puede aceptar esto: ¡demasiadas coincidencias y, para algunos, demasiado determinismo en la historia del cosmos!

Lo que acabamos de describir es el llamado problema de planitud. Es un problema intrínseco de la teoría del Big Bang que por sí solo (dejando de lado lo que se conoce como inflación, una teoría complementaria mucho más tardía y mucho menos probada) no puede resolver, es uno de sus grandes fracasos. Una solución podría ser, como hacemos en la Tierra, que vivamos y conozcamos un área tan pequeña del universo que nos parece plana, aunque el universo en realidad tiene otra geometría. Sería el final de universo plano, entre los que en este momento se encuentran prácticamente todos astrofísicos, confiando en los datos y conociendo el significado y los límites de la afirmación de que el universo es plano.

Pablo G. Pérez González Es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Tecnología Aeroespacial (CAB / CSIC-INTA)

Vacío cósmico Es una sección donde nuestro conocimiento del universo se presenta cualitativa y cuantitativamente. Tiene como objetivo explicar la importancia de comprender el cosmos no solo desde un punto de vista científico sino también desde un punto de vista filosófico, social y económico. El nombre «vacío cósmico» se refiere al hecho de que el universo está y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, aunque paradójicamente hay quintillones de átomos por metro cúbico en nuestro entorno. , que nos invita a reflexionar sobre nuestra existencia y la presencia de la vida en el universo. La sección consta de Pablo G. Pérez González, investigadora del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, Catedrático de la Universidad Complutense de Madrid (UCM); Y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología

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