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¿Y si no hubo un principio? diciembre 29, 2008

Posted by Manuel in astronomia, ciencia, escepticismo.
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Javier Sanpedro- El País Digital

El Big Bang no es la única noción del origen del cosmos compatible con la física actual. La denominada cosmología cuántica de bucles (loop quantum cosmology) está sumando argumentos a favor de una segunda posibilidad: que nuestro universo emergiera del colapso de un universo preexistente. La teoría ha llegado ahora al punto de madurez necesario para hacer predicciones que pueden someterse a prueba experimental. De confirmarse, el Big Bang habría sido en realidad un Big Bounce (o gran rebote), y el cosmos no vendría de un punto de infinita densidad, sino de una sucesión de expansiones y contracciones tal vez eterna, sin principio ni final.

La cosmología cuántica de bucles tiene la capacidad, al menos en principio, de iluminar aquellas regiones del pasado hasta donde ni siquiera alcanza la gran teoría actual del espacio, el tiempo y la gravedad, que es la relatividad general de Einstein. Las ecuaciones de Einstein se deshacen en el origen del universo, que por ello constituye una “singularidad” matemática, un punto de densidad infinita que no puede explicarse por la teoría de la relatividad de Albert Einstein.

La relatividad general es uno de los dos pilares en los que se fundamenta la física actual. El otro es la mecánica cuántica. En rasgos generales, la primera describe las grandes escalas -el comportamiento de planetas, estrellas, galaxias y sus interacciones gravitatorias-, y la segunda rige en el mundo subatómico. Ambas son teorías de enorme capacidad predictiva, que han superado las pruebas experimentales más exigentes a las que se han sometido en sus respectivos ámbitos.

Pero son incompatibles entre sí, y los físicos han ensayado dos grandes aproximaciones teóricas para superar esa discrepancia, es decir, para agrupar la relatividad y la mecánica cuántica bajo un marco más profundo capaz de acogerlas sin contradicciones. Una de ellas, es la teoría de cuerdas, y otra la gravedad cuántica de bucles, en la que se basa la nueva cosmología del “gran rebote”. La gravedad cuántica de bucles ha sido desarrollada por Abhay Ashtekar, Lee Smolin, Carlo Rovelli y otros físicos desde la década de los años ochenta. Su principal cualidad es que el espacio no es un continuo a pequeña escala: al igual que la materia y la energía, el espacio está formado por “cuantos” indivisibles si uno lo examina muy de cerca.

Cada uno de esos paquetes de espacio mide sólo unos 10^-35 (10 elevado a menos 35) metros cuadrados, una magnitud inapreciable a las escalas habituales, pero suficiente para evitar las paradojas matemáticas de la “singularidad”: espacio cero implica una densidad y una gravedad infinitas en el origen del universo, pero si el espacio no puede llegar jamás a ser cero, la gravedad tampoco tiene que ser infinita allí. Eso permite a las ecuaciones de la gravedad cuántica de bucles explorar las regiones del pasado que estaban prohibidas para la relatividad de Albert Einstein.

Cuando Ashtekar y su equipo desarrollaron hace dos años unas detalladas simulaciones por ordenador del universo descrito por las ecuaciones de la gravedad cuántica de bucles -es decir, desarrollaron la cosmología cuántica de bucles-, ocurrió algo inesperado. “Me quedé sobrecogido”, narra Ashtekar en el último número de la revista New Scientist.

El físico estaba observando la simulación correr hacia atrás en el tiempo, con el universo volviéndose cada vez más pequeño y denso en energía mientras se aproximaba al momento del Big Bang. Eso era lo esperable. Pero, en lugar de colapsarse en un punto de densidad infinita -la singularidad del Big Bang-, la simulación del cosmos rebotó y empezó a expandirse de nuevo. Si las ecuaciones eran correctas, nuestro universo no venía del estallido de un punto, sino del rebote de un universo anterior en proceso de compresión: un Big Bounce.

La cosmología cuántica de bucles no pinta un universo eterno salvo por unas oscilaciones de tamaño a las que pudiéramos llamar “convencionales” en ningún sentido tranquilizador. Si la teoría resultara ser correcta -lo que está por ver-, el universo anterior al nuestro se habría contraído hasta alcanzar una densidad monstruosa, de 5×10^96 kilogramos por metro cúbico (la llamada densidad de Planck), antes de rebotar y dar lugar a la fase actual de expansión.

Ninguna civilización podría sobrevivir a una cosa semejante, por ejemplo. Lo que hace notable a esta teoría es su capacidad para sortear los infinitos de la singularidad, o para esquivar las paradojas matemáticas derivadas del espacio cero. Por lo que se refiere a la metafísica, un Big Bounce no parece muy distinto de un Big Bang de pleno derecho.

Y sólo la gravedad podría detener y revertir la actual expansión del cosmos para dar lugar a un nuevo ciclo cósmico. La materia del universo no parece ser suficiente para ello, y la mayoría de los modelos siguen prediciendo una expansión acelerada e irreversible.

¿Rebotará nuestro cosmos?

Que el universo invierta o no su tendencia actual, para iniciar una compresión que pueda conducir al próximo “rebote”, depende críticamente de dos profundos misterios: la materia oscura y la energía oscura, que constituyen el 95% de lo que existe.
La materia normal consiste en estrellas y -sobre todo- gas incandescente situado entre las galaxias que forman cada cúmulo galáctico. Pero la suma de las galaxias y el gas no dan la masa suficiente para mantener el cúmulo unido por la atracción gravitatoria entre sus partes. De ahí la necesidad teórica de la materia oscura (el 20% del universo).

El otro misterio, la energía oscura que forma el 75% restante del cosmos, tiene la más curiosa de las historias en la física teórica. Según la relatividad general -la teoría de la gravedad que Albert Einstein descubrió en 1916, tras 10 años de lucha intelectual-, los objetos deforman el espacio y el tiempo (el espaciotiempo) de su entorno, como una bola de petanca deforma una cama elástica. Si hay otra bola de petanca rodando por las proximidades, la deformación hará que caiga en espiral hacia la primera (y viceversa). Esas danzas geométricas de los objetos en caída libre por las curvaturas del espaciotiempo son la gravedad.
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Pero la relatividad general tenía un problema grave que Einstein no pudo ignorar: si los cúmulos de galaxias deforman la cama elástica del espaciotiempo, el universo debería colapsarse pendiente abajo. Como en 1916 el Universo era estático, Einstein inventó una fuerza o presión repulsiva (imaginen un ventilador situado debajo de la cama elástica) que viniera a compensar las deformaciones causadas por las bolas. La llamó “constante cosmológica”, y eligió su magnitud de manera arbitraria y cuidadosa para que el universo pudiera seguir siendo estático a gran escala.

La trampa’ de Einstein

“La trampa” de Einstein equivale a pedir a una pelota que se quede parada sobre el aro de la canasta (no es una metáfora: la ecuación es exactamente la misma). Es casi seguro que la pelota entrará o se saldrá, y lo segundo equivale a la expansión cósmica que observamos.

La energía oscura -el motor de esa expansión acelerada- parece ser justo esa constante cosmológica inventada por Einstein, sólo que sin la trampa de la canasta. La constante fue descartada por el físico alemán -“el mayor error de mi carrera”, dijo- cuando se descubrió la expansión del universo, pero ha sido recuperada en tiempos recientes al saberse que ésta era acelerada.

Muy recomendable el vídeo de Redes-RTVE

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Comentarios

1. pauloarieu - diciembre 29, 2008

Que tremendo,no?
cada vbez se pone mas complejo todo esto. Cuantas cosas para investigar. No terminamos de netenr el Biong Bang, y ya ahora hay otra teoria.Vamos tan rapido que da miedo.Asustarn los cambios son tan vertitginosos, que casi no hay tiempo ni de reflexionar
Saludos

2. Manuel - diciembre 29, 2008

Hola Paulo, efectivamente, como dice una zarzuela muy famosa: “es que la ciencia avanza que es una barbaridá“.

Ahora en serio, en el vídeo (que es una entrevista a uno de los científicos autores de esta hipótesis) hay una cuantas reflexiones interesantes: (i) las implicaciones filosóficas y (ii) cómo de asentada está esta hipótesis. El entrevistador, aunque ahora es un prestigioso divulgador científico, procede del mundo de las humanidades, con lo que le da otra enfoque más allá de las fórmulas matemáticas (que por otra parte son imprescindibles para entender realmente si esta hipótesis se sostenta).

Saludos

3. pauloarieu - diciembre 29, 2008

yo creo quew hubo un principio, de lo contrario, ese ciclo infinito de creaciones, no crees que derivaria en un caos interminable e imposible de probar. Solo recurriendo a alguna formula matematica.
Ademas, algo infinito y eterno, seria como un dios, y el universo no lo es, ni la creacion lo ha sido.
Ademas, me parece que tiene a lo irracional creer esto. me parece.
Saludos

4. KC - diciembre 29, 2008

Siendo un poco poético: tal vez la respuesta esté en las olas.

Saludos.

5. KC - diciembre 29, 2008

Paulo, ¿qué podría haber antes del Espacio de un Universo? ¿Una hoja en blanco? Yo creo que ese Espacio sólo puede provenir de un Espacio semejante anterior que a su vez provino de otro anterior, y así sucesivamente…de hecho, si pudieras ir hasta el último confín del Universo, yo creo que volverías al principio.

El Mar, que nos parece eterno e inmenso, es finito y duradero, pero no eterno. Pero es que el Universo, al menos desde donde lo vemos, es muchísimo más inmenso que millones de mares…

Y creo que la materia con la que está formada un Universo no son gotas de agua…el Mar puede beberse, el Universo no 😛

Seguiremos buscando,

Saludos.

6. kikoprieto - enero 2, 2009

Como definió Tomás de Aquino, la existencia de una serie infinita de movimientos que carezce de un primer motor es contrario a la lógica de la existencia presente. Ya conoceis el argumento: la existencia ad infinitum no tiene finitum, luego no puede (si realmente es infinito) llegar a ser ahora, precisamente por que sería infinito. O es que en el fondo es un infinito de esos que valen para “poner un parche”, de esos en los que (muchísismos ceros a la derecha equivalen a infinito).
Una concatenación causal (la causa quizá fuera eso de la densidad cuántica, la energía de implosión y explosión, que son las que controlan la expansión o el retroceso del universo) de Big Bang y Biog Crounch equivaldría a esa serie finita que nos lleva directamente a la existencia de un primer motor.
De todas formas, esa existencia de continuas revoluciones cósmicas al estilo “eterno retorno” nietzcheano simplemente trasladan el problema del origen de todo a algo más lejos de donde lo teníamos antes. Sino lo anulan.
Y ya sabreís del texto de Tomás de Aquino sobre la eternidad del mundo, la tengo en un link de mi blog, es interesante en relación al tema del post.

7. manuelabeledo - enero 2, 2009

Tomás de Aquino era un monje filósofo y aquí se trata de astrofísica…

8. J.M.Hernández - enero 3, 2009

la existencia de una serie infinita de movimientos que carezce de un primer motor es contrario a la lógica de la existencia presente

Bueno, tanto como “contrario a la lógica de la existencia presente” no sé; pienso que más bien es “contrario a la experiencia de la existencia presente”. No lidiamos muy bien con el infinito como concepto, aunque algunas religiones lo utilicen para describir su paraíso y no puedan aplicarlo para la existencia del universo.

Saludos.

9. JOSE ARMANDO - enero 4, 2009

Muy buen documental, muy informativo, pero para mi no muy comfiable por el hecho de que cada uno de estos astrologos se basan en informaciones basias y sin fundamentos seguros. La unica informacion enteramente comfiable es la Biblia porque es inspiracion Divina. Es lo que yo creo.

Saludos.

10. manuelabeledo - enero 4, 2009

Astrónomos, no astrólogos.

Y como siempre, si la única fuente completamente fiable es la biblia, te invito a que abandones las comodidades de este mundo cientifista para dedicarte plenamente a ella…

11. Manuel - enero 4, 2009

Hola J. Armando, dices: La unica informacion enteramente comfiable es la Biblia porque es inspiracion Divina. Es lo que yo creo.

Bueno, es una creencia, y como tal no la voy a criticar. Ahora bien, si con ella quieres dar una explicación de cómo es el universo, sí que lo criticaré porque, siendo la Biblia un gran libro, no explica la enorme complejidad del universo. Éste no cabe en la Biblia, ni en ningún libro escrito, para ello se requieren muchas bibliotecas, y aún y así seguro que quedan excepciones fuera.

Saludos

12. Alicia - febrero 20, 2009

Es difícil comprenderlo pero, ¿por qué no habría de ser el tiempo infinito, sin principio ni fin? Nadie tiene problemas en pensar en un espacio infinito (la sucesión de número naturales, por ejemplo) y ¿por qué no el tiempo? Curioso que los creyentes entiendan con tanta facilidad “para toda la eternidad”…


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