Brian Clegg escribió en 2009 “Antes del Big Bang. La prehistoria del universo”. El título, que fue por lo que lo compré, es de lo más engañoso. En el libro Clegg habla de cómo la Humanidad fue descubriendo paso a paso que el universo era más grande y más viejo de lo que había pensado. También cuenta cómo el Big Bang se convirtió en la hipótesis preferida para explicar el origen del universo y explora otras explicaciones diferentes, incluida la posibilidad de que vivamos en una simulación. Todo muy interesante, pero muy poco de lo que me llevó a comprar el libro. Sin embargo, lo disfruté.
Durante muchos siglos, la idea prevalente era que el universo era eterno e inmutable. Cuando Edwin Hubble descubrió que el universo se estaba expandiendo, fue un torpedo en la línea de flotación de la cosmología tradicional. Poco después, el belga George Lemaître tuvo una intuición: si rebobinásemos la película del universo, lo que tendríamos será un universo cada vez más pequeño hasta que toda la materia estuviera concentrada en algo así como un huevo cósmico. Poco a poco la hipótesis del Big Bang fue ganando partidarios. Pero en ciencia las cosas no son como en las democracias. No gana el que conquista la mayoría de los votos porque tiene el canal de televisión más influyente. Gana la teoría que explica mejor lo que vemos y que formula predicciones que resultan verdaderas. El Big Bang tiene en su haber algunos aciertos importantes: explica porqué el hidrógeno y el helio representan más del 99% de todos los elementos; da razón de por qué existe la radiación de fondo cósmico; explica bien la morfología y distribución de las galaxias…
Y sin embargo…
A Glegg hay un par de cosas que no le gustan de la teoría del Big Bang. La primera es que de pronto, de la nada, surge un punto infinitisemal con una temperatura y una energía infinitas. Casi que la explicación del Génesis resultaba más convincente, como que Dios tiene más pinta de creador que la nada. La segunda es la idea de que toda la energía y la materia del universo estuvieron comprimidas en un punto que no tenía ni dimensiones. Lo mismo que nuestra mente no está preparada para el concepto de eternidad, tampoco creo que esté preparada para la idea de que todo el universo estuvo contenido dentro de un punto. Mi mente, por lo menos, no está preparada en absoluto.
Glegg enumera algunas de las cosas que no cuadran en la teoría del Big Bang. La primera es que el universo es plano y homogéneo y, si nos atenemos al planteamiento clásico del Big Bang, no ha transcurrido suficiente tiempo como para alcanzar el estado en que nos encontramos ahora. Alan Guth encontró una explicación: la inflación. En el segundo 10-35 el universo pegó un acelerón en el que se expandió por un factor de 1030 en un proceso que tomó una mínima fracción de un segundo. La inflación habría sido provocada por la gravedad que, durante un brevísimo instante, revirtió y alejó las cosas a velocidad de crucero, en lugar de acercarlas. La teoría no explica bien por qué justo en el segundo 10-35 se produjo ese fenómeno.
La inflación parece que explica bien algunas cosas, como el carácter plano del universo o el problema del horizonte (regiones que ahora están muy alejadas, estuvieron en contacto antes de la inflación y así adquirieron una temperatura uniforme). Sin embargo, a Glegg la inflación le parece un parche que se le ha puesto a la teoría del Big Bang para que funcione, un poco como el sistema de los epiciclos se ideó para justificar los movimientos de los planetas en un sistema que ponía a la Tierra en el centro. Otros parches son la materia oscura y la energía oscura que se han teorizado para explicar la estructura del universo tal y como lo vemos, pero que no hemos detectado todavía. Ya hay algunos cosmólogos que se preguntan si no será que no las hemos detectado por la sencilla razón de que no existen.
Hay algunas cosas todavía que la inflación no explica bien. Por ejemplo, la temperatura debería estar normalmente distribuida en la radiación de fondo. Sin embargo, parece que hay más puntos fríos que calientes. Otro problema inexplicado es que hay la tercera parte de litio-7 que hubiera debido de haber y 1.000 veces más litio-6 de lo esperado. Aunque esto más que un problema de la inflación en sí, podría provenir de que estemos equivocados en cuanto a la manera en que se formaron los elementos tras el Big Bang.
Glegg apunta en el libro otro argumento en contra de la inflación y es que una aceleración tan brutal como la que se produjo en el segundo 10-35 debería haber generado ondas gravitacionales que habrían viajado por todo el universo. Pues bien, seis años después de que Glegg hubiera terminado su libro, esas ondas se detectaron. Inflación 1- Glegg 0.
Si el Big Bang no es la respuesta,- como parece indicar Clegg-, ¿cuál es entonces? Clegg descarta la que había sido mi respuesta favorita: este universo procede de un universo anterior, que a su vez provenía de un universo anterior… Reconozco que esta teoría lo que hacía era hacer retroceder infinitamente el origen de todo a un primer universo, pero al menos daba respuesta a lo que pasó en los primeros dos mil billones de años. Razones por las que Clegg cree que es una respuesta equivocada son: 1) Sabemos que en el comienzo sólo existían dos elementos, el hidrógeno y el helio, que son los más simples de todos. Si este universo procede de otro anterior, ¿dónde estaban los elementos más pesados que, en buena lógica, hubieran debido existir en la etapa final de aquel universo? Robert Dicke, uno de los defensores de la teoría del universo cíclico, opina que las condiciones en el Big Crunch,- el reverso del Big Bang-, habrían sido tan extremas que habrían roto los átomos de los elementos más pesados en sus elementos constituyentes; 2) Un universo cíclico es un sistema cerrado y según la segunda ley de la termodinámica en los sistemas cerrados la entropía no puede sino aumentar con el tiempo, lo cual nos llevaría a la imposibilidad de que un universo con una entropía muy grande como hubiera debido ser el universo precedente hubiera podido dar lugar a un universo tan organizado como el nuestro; 3) A medida que el universo se expande, aumenta la cantidad de radiación presente, así que al inicio de cada universo hay más radiación presente que en el universo precedente. A mayor radiación, mayor tiempo para que el universo agote su expansión y comience su contracción, lo que nos llevaría a universos cada vez más largos en el tiempo; 4) Cálculos sobre cómo sería un universo en el momento del Big Crunch, muestran que sería muy inestable y tendría grandes fluctuaciones. Imposible que de un estado así hubiera salido un universo tan homogéneo como el nuestro.
Antes de dar paso al modelo que le parece más convincente a Clegg, hay que hacer un breve excursus sobre las cuatro fuerzas fundamentales; son la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Tener tantas fuerzas complica las cosas y desde hace años ha habido intentos de amalgamarlas. El electromagnetismo y la fuerza nuclear débil fueron las más fáciles de combinar; posteriormente se logró combinarlas con la fuerza nuclear fuerte. Con la gravedad no ha habido manera. Es una fuerza demasiado diferente de las otras tres. La teoría cuántica describe muy bien el funcionamiento del mundo microscópico y nos da las primeras tres fuerzas. La gravedad toma el relevo cuando abordamos el mundo a gran escala y la teoría que la explica es la de la relatividad. En el Big Bang que ocurrió en un punto infinitamente pequeño, las tres primeras fuerzas habrían estado amalgamadas en una única superfuerza que se dividió en tres cuando el universo comenzó a enfriarse. Esto nos deja a la gravedad como la niña rarita de la clase.
La denominada teoría M, que no ha sido probada, ayudaría a alinear la gravedad con las otras tres fuerzas. La teoría permite describir nuestro universo como una membrana multidimensional. Lo de multidimensional lo toma al pie de la letra. Estipula que hay un total de once dimensiones. Esta membrana estaría flotando en el espacio M junto a otra membrana. La gravedad fluye fuera del espacio de la membrana y atrae a la otra membrana hasta que chocan. La cantidad de energía que se genera cuando chocan sería la que según la teoría mayoritaria se produce en el Big Bang. La explosión aparta a las dos membranas en direcciones opuestas. Eventualmente ambos universos se enfrían y mueren. Entonces la gravedad se impone nuevamente, los aproxima y un nuevo ciclo comienza. El modelo tiene las ventajas de que no precisa de la inflación, ayuda a explicar por qué el universo es plano y uniforme y por qué la gravedad es más débil de lo esperado: tenemos una fuga de gravedad en nuestro universo. Esta teoría incluso explicaría lo que es esa materia oscura que representa en torno al 85% de toda la materia, pero que no hemos logrado detectar: sería el tirón gravitatorio de esa otra membrana de la que estaríamos separados por una décima dimensión. La energía oscura sería la fuerza producida por la interacción de las membranas. La teoría M coincide con lo que vemos, pero por el momento no hemos logrado que nos dé predicciones que podamos contrastar con el mundo real para ver si realmente funciona.
Clegg describe algunos otros modelos de universos con los que no me voy a meter porque la mayor parte parecen bastante extremos.
Terminé el libro sin saber lo que hubo antes del Big Bang, si es que el Big Bang es la teoría correcta, que está por ver. Pero me quedo con una especulación: si en la nada se produjo repentinamente una fluctuación cuántica que generó el Big Bang, ese suceso ha podido producirse muchas veces más, con lo que viviríamos en una suerte de comunidad de de vecinos universal. No sé si es una perspectiva optimista o desalentadora.
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