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

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

¡No hay coincidencias, esto es física!, titulamos un artículo hace mucho tiempo. El tema derivó de las redes (no está claro si mirar las redes para llorar y reír, o mantenerse alejado 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 azotan a la teoría cosmológica más aceptada, que se basa en la expansión del universo a partir de lo que se conoce como el nombre Big Bang.

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Entre estos graves problemas no encontramos que en nuestro paradigma actual necesitemos materia oscura que no podemos encontrar en los laboratorios, o que las observaciones impliquen la existencia de una constante cosmológica o de una energía oscura lo que explique que la expansión del universo se está acelerando. . Estas son minucias del hecho de que el universo que observamos con fascinación es «tan perfecto», y debe haberlo sido aún más en el pasado, que parece una mentira. Vamos a meternos en líos.

Utilizando su teoría de la relatividad, Albert Einstein describió por primera vez hace 104 años un universo en el que la materia se distribuye uniformemente a escalas suficientemente grandes, cumpliendo el llamado principio cosmológico. Pero consideró no solo que había una homogeneidad en el espacio, sino también en el tiempo: el universo fue 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 se acabe, es necesario de alguna manera mantener un rayo de luz “dentro del universo” (no muy feliz la expresión, ¡por definición no hay nada afuera!, Pero el lenguaje tiene muchas limitaciones de cara a la modernidad. cosmología), por lo que su trayectoria debe ser curva. A esto se le llama universo con geometría esférica, lo que no significa que el universo sea una esfera, ya que el concepto de esfera solo tiene sentido si hay algo afuera.

No es fácil para nuestra mente entender que el universo tiene una geometría esférica y que en algún momento un rayo de luz puede regresar al punto desde donde partió, porque podríamos recorrer la superficie de la tierra en línea recta y alcanzar el mismo punto. Estamos hablando de un universo en 3 dimensiones espaciales, completamente curvo. Nuevamente, no es fácil de asimilar, amamos 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 comprender que el universo tiene una geometría esférica y que en algún momento un rayo de luz puede regresar al punto en el que comenzó.

Entonces, cuando a Einstein se le dijo de varias 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, se le dijo que sus propias ecuaciones podrían describir de manera confiable esta expansión, y como consecuencia, la geometría del universo podría ser euclidiana o plana, seguramente todo el mundo respiraba. El humano es muy cuadrado, cartesiano, todo es fácil para nosotros si las líneas paralelas son siempre paralelas, y si un rayo de luz nunca volverá a nosotros después de haber atravesado todo el universo. El sacerdote Georges Lemaître le dijo a Einstein que sus ecuaciones sobre la evolución del universo también podrían usarse 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 una «abominable comprensión de la física».

Desde el momento en que nació la cosmología moderna, y hasta casi finales del siglo XX, los astrofísicos intentaron adivinar si la expansión del universo se iba a detener y revertir en algún momento, esto que involucraba un universo esférico; iba a detenerse y volverse más estático, lo que implicaba un universo plano; donde el universo se expandiría para siempre, lo que se conoce como universo hiperbólico. Las cosas se complicaron en los últimos años del siglo XX, cuando se recopilaron datos que implicaban que el universo continuaría expandiéndose para siempre, pero que permanecería plano, aunque lo que se conoce como la energía oscura provocará una expansión a una mayor velocidad, cada vez más parecido a otro universo que un amigo suyo, Willem de Sitter, estudió 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 la evolución de este tiempo, nos dicen que el universo es plano con una precisión de 0, 5% (describa el implicaciones de «Be flat» lo dejamos para otro día). De todas las geometrías que podría tener el universo, es simplemente plana, que nuestra mente entiende mejor. Y no solo eso, estas ecuaciones de Einstein que pueden usarse 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 toma para luz para pasar de su celular a sus ojos), solo podía tener un valor muy preciso para que hoy el cosmos sea como es. Este 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. Las mentes de los astrofísicos, muy cartesianos en el sentido de escépticos y metódicos, no pueden aceptarlo: ¡demasiada coincidencia y, para algunos, demasiado determinismo en la historia del cosmos!

Lo que acabamos de describir es lo que se llama el problema de la planitud. Este es un problema intrínseco de la teoría del Big Bang que no puede resolver por sí mismo (dejando de lado lo que se llama inflación, una teoría complementaria mucho más tardía y mucho menos probada) de lo que sí no puede resolver, ese es uno de sus grandes fracasos. Una solución puede ser, como nos sucede en la Tierra, que vivamos y conozcamos un área del universo tan pequeña que nos parezca plana, aunque el universo en realidad tiene otra geometría. Sería el final de universo plano, que actualmente incluye prácticamente a todos los astrofísicos, basándose en datos y conociendo el significado y las limitaciones de la afirmación de que el universo es plano.

Pablo G. Pérez González Es investigador del Centre d’Astrobiologie, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Tecnologías Aeroespaciales (CAB / CSIC-INTA)

Vacío cósmico Es un apartado en el que se presenta nuestro conocimiento del universo de forma cualitativa y cuantitativa. 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 un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico. metro. , que nos invita a reflexionar sobre nuestra existencia y la presencia de la vida en el universo. La sección está formada por Pablo G. Pérez González, investigadora del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blazquez, catedrático de la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva villaver, investigadora del Centro de Astrobiología

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