NeoFronteras

La memoria del Universo

Área: Espacio — jueves, 17 de abril de 2008

Según un modelo el Universo podría contener huellas del universo anterior a partir del cual habría rebotado en un proceso que ahora llamamos Big Bang.

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La típica pregunta que todo inexperto realiza en una conferencia sobre Cosmología es esa de: ¿y qué había antes del Big Bang? Esta cuestión se solía solventar con el típico: “no hubo un antes, el tiempo se creó en el propio Big Bang”. La Relatividad General, que es la teoría que generalmente se usa para estudiar el origen y evolución del Universo, no proporciona respuestas a esta pregunta, pues deja de funcionar en ese régimen de altísima densidad de materia y energía que se dio al comienzo del Universo. Sus versiones cuantizadas (como la teoría cuántica de lazos) proporcionan algunas pistas sobre lo que ocurrió en ese instante o incluso antes. La ciencia avanza (es más bien un proceso que un listado de verdades absolutas) y los físicos ya se atreven a decir que quizás sí hubo un antes y a hablar de él. En esta misma web ya divulgamos algunos resultados previos al respecto.
Ahora se va a publicar en Physical Review Letters un resultado similar en este sentido. Según este nuevo trabajo teórico, el estado anterior al Big Bang sería un universo similar al nuestro con sus mismas leyes físicas, aunque no sería un gemelo de él.
Este modelo, al igual que otros similares de gravitación cuántica, resuelve el problema de la singularidad inicial para ir hacía atrás en el tiempo. Según la teoría cuántica de lazos (o LQG) el propio espacio-tiempo estaría cuantizado y formaría una “espuma” a escalas del orden de la longitud de Planck (1,6 × 10-35 metros).
El universo anterior al nuestro estaba contrayéndose hasta alcanzar una densidad tal que la espuma espacio-temporal llegó a un estado en el que el universo tuvo que rebotar produciendo lo que llamamos Big Bang.
Por tanto, según estas teorías el universo anterior habría rebotado produciendo el nuevo universo en el que vivimos. Pero en los resultados anteriores (Martin Bojowald y colaboradores) se afirmaba que se habría producido una suerte de “amnesia cósmica” que borraría cualquier rastro del universo anterior, con lo que no se podía caracterizar el universo previo. Además, esto entraría en conflicto con la idea de verificabilidad experimental que toda teoría científica debe de poseer.
El nuevo trabajo que Alejandro Corichi y Parampreet Singh han realizado se introducen modificaciones en la teoría sobre una LQG simplificada, mostrando que las fluctuaciones del volumen y el momento (o cantidad de movimiento) en el universo pre Big Bang se conservan a través del rebote.
Esto significa que el universo “gemelo” tendría las mismas leyes físicas que el nuestro y, en particular, la misma noción del tiempo que el nuestro. Nuestro universo actual, trascurridos 13700 millones de años después del rebote, contendría por tanto las mismas propiedades que el universo previo al rebote. En cierto sentido nuestro universo tendría una imagen especular de sí mismo con un Big Bang o rebote en la línea de simetría.
En el universo previo al rebote se tendrían las mismas ecuaciones dinámicas que tenemos en el nuestro, y las mismas ecuaciones de Einstein cuando este tenía un tamaño lo suficientemente grande. El modelo de estos investigadores intenta explicar cómo se comportó cuando tenía un tamaño más pequeño, del orden de sólo 100 longitudes de Planck.
Su contenido en materia sería el mismo y tendría la misma evolución que el nuestro, pero como el universo previo estaría contrayéndose sería como si el nuestro se moviera hacia atrás en el tiempo.
Estos físicos calculan que el cambio a través del rebote, en fluctuaciones relativas, del único observable no trivial sería menor de 10-56, que se hace aún menor para universos que crecen más de 1 megaparsec.
Los autores aclaran que los universos antes y después del rebote no sería exactamente el mismo, y que tampoco habría otra versión de nuestro sistema solar con una Tierra habitada por versiones de nosotros mismos.
La gran cuestión es saber si el universo actual conserva señales de su existencia previa al Big Bang, es decir, si hay estructuras heredadas del universo previo. Si la formación de galaxias del universo anterior fuera distinta a la de este, ¿habría dejado alguna huella en la distribución galáctica actual? Puede que se pueda contestar a esto en el futuro. Quizás los supercúmulos de galaxias del universo previo puedan inferirse en el fondo cósmico de radiación de nuestro universo actual.
Los autores especulan sobre el futuro de nuestro universo. Actualmente parece que su expansión está acelerándose, pero quizás una generalización del modelo prediga que recolapsará en un distante futuro. Si esto fuera así los universos rebotarían una y otra vez. Puede que incluso universos en diferentes ramas fuera idénticos.
Aparte de las especulaciones más o menos gratuitas, hay que recordar que estos modelos QLG están muy simplificados y que ni siquiera sabemos que la QLG sea correcta. Un experto en el tema como Martin Bojowald mantiene que este modelo en concreto es demasiado simple, además de no estar de acuerdo con las interpretaciones de los resultados matemáticos publicados. Quizás, después de todo, el universo previo, si es que existió, fuera muy distinto al nuestro, incluso sin un espacio-tiempo clásico y suave como el que disfrutamos.
Lo que si parece muy claro es que nunca nos desharemos de la idea del universo cíclico.

Fuentes y referencias:
Quantum bounce and cosmic recall.
Modelo mejorado explora el estado anterior al Big Bang.
Según un modelo hubo un antes del Big Bang.
Foto: ilustración (autor desconocido).

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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13 Comentarios

  1. daniel:

    No entiendo muy bien a que se refieren con esto: “pero como el universo previo estaría contrayéndose sería como si el nuestro se moviera hacia atrás en el tiempo.”

    Ya había leído un comentario en esta web en el que se sugería que la expansión del universo era una ilusión debido a los grandes vacíos que hay en el universo, ¿esto significa que el universo se podría contraer otra vez en un Big Crunch? si es así, ¿esto daría validez a la teoría mencionada en este artículo?
    Muchos saludos.

  2. NeoFronteras:

    La frase que menciona viene a decir que si el universo gemelo previo al nuestro es la imagen especular del nuestro hay que entenderlo como si fuera el nuestro que evoluciona hacía atrás en el tiempo, pues nuestro universo actual se expande en el tiempo mientras que el otro estaría en contracción.

    Lo que menciona sobre la ilusión de expansión es otra cosa. Ese otro resultado decía que la expansión acelerada producida por la energía oscura sería una ilusión. Pero eso no negaría la expansión Hubble tradicional.

    El Big Crunch se produciría si hubiese un mecanismo que parara toda expansión y contrajera el Universo. Hace décadas se propuso que podría ser la gravedad, pero como no hay masa suficiente la gravedad no es capaz por sí sola de hacerlo. No se ha propuesto seriamente ningún otro mecanismo que lo permita, y mucho menos se ha probado experimentalmente. Por lo que sabemos el Universo seguirá expandiéndose por siempre.

  3. lluís:

    El experimento es desde luego fundamental para validar una hipótesis científica.Ahora bien, en su tiempo, la relatividad general no era experimentable, e incluso en las facultades de Física no se enseñó relatividad general hasta bien entrados los años cincuenta del siglo pasado, por considerarsela excesivamente teórica. Tampoco parece muy experimentable la teoría de cuerdas. En cuanto a este modelo comentado tiene algunas cosas que recuerdan la idea de “selección natural de universos”. Da la sensación de que el universo (cualquier cosa que sea) podría hacer “copias” de sí mismo con lo cual tendríamos universos que podrían tener leyes parecidas a la del nuestro y otros en los que rigiesen otras leyes. El modelo de Gott, en el que el universo es su propia madre, es decir se autogenera a sí mismo mediante bucles espaciotemporales, tiene también algo de “selección natural”.

  4. NeoFronteras:

    Eddington hizo una comprobación experimental de la relatividad general en 1919, muy pocos años después de que Einstein terminara dicha teoría. La teoría predecía cuánto se desplazarían las posiciones relativas estelares en ese caso, además de explicar el desplazamiento del perihelio de Mercurio.
    El problema es que las teorías muy especulativas como las que menciona no hacen predicciones comprobables experimentalmente. No es que no se puedan comprobar todavía, es que nunca se podrán comprobar, porque fundamentalmente no son científicas, por muy atractivas que sean.

  5. lluís:

    Ustedes se refieren a la precesión de la órbita de Mercurio, sí esa fue la primera experimentación de la teoría de 1.915; pero si mal no recuerdo no convenció a todos. Y de hecho, como ustedes bien saben, la relatividad general sigue siendo experimentada aún hoy en día.
    Yo, que me he leído todas las teorías habidas y por haber, encuentro muy atractivas algunas de las ideas más o menos extravagantes (o especulativas) que exponen científicos como Ed Witten, Susskind, Lee Smolin, Guth… creo que en alguna parte de sus ideas debe haber alguna vía a la realidad. Sí, ya se que “creer” no resulta nada científico. Pero, qué quieren, yo encuentro todo ello muy entretenido.

  6. NeoFronteras:

    Ninguna teoría científica convence a todos los científicos, sobre todo al poco de haberse propuesto. Los científicos son, deben ser, por naturaleza conservadores.
    Se hacen experimentos hoy en día sobre RG al igual que sobre otras, pero eso no significa que se sospeche que esté fundamentalmente mal.
    En cuanto a los autores que menciona, son buenos expertos en Física Teórica. Está bien si uno se entretiene con sus escritos, aunque no hay que tomarlos como la verdad última de nada. El espíritu crítico hay que tenerlo siempre presente, y fuera del ámbito científico aún más.

  7. andres ayawiir:

    Hola quiero de jar vien claro que planetas terrestres como dise un comentario es crito en esta pajina no hay por que un planeta no puede estar junto con otro , porque estos esplosarian . quiero desir que la espancion del universo tiene fin,porque el universo esta compuesto por miles de galaxias pero al termi narse estas el gran univierso se termina y queda la nada hay ningun planeta puede estableserse .Ya que la gravedad que hay es mui poca y los planetas no podrian sostenerce en su eje.Y chocarian unos con otro. A hora porque en el espacio que no sotros conosemos hay mas gravedad , por que hay mas galasxias y eso jenera una mega fuesa grotesca queno tenemos numeros para carcular esa fuersa y eso ase que tengamos gravedad para poder sostenerlos dentro de un eje y tambiem gracias ala luna que es el pendulo que nos sostiene .

  8. andres ayawiir:

    quiero desir que antes del BIG BANG no pudo aver un efecto revote , porque hay otras dimenciones en el mismo espacio que no permitirian esto ya que ese efesto revote avria dejado un solo espacio y si hay un solo espacio no pueden aver dimenciones como las que conosemos alto, espasio y profundidad que no es lo mismo que espacio .

  9. NeoFronteras:

    Estimado señor Ayawiir, cualquiera que lea sus comentarios se dará cuenta del justo valor que éstos tienen.

  10. Daniel:

    Por el bien del universo esperemos que el señor ayawiir no sea astrofísico.

  11. Emilio:

    Sin ánimo de incordiar, pero:

    Yo creo que los malos científicos son conservadores, los buenos, los que han llegado a la cima de la ciencia en sus respectivas épocas… han sido progresistas e inconformistas… por de-fi-ni-ción.
    Eso les ha valido el rebuzno de los acomodados, los mediocres de tres al cuarto que ven peligrar lo poco que saben con la llegada de las nuevas teorías…
    Es un matiz, pero lo considero esencial (y no lo pongo en mayúsculas porque no me lo permite el antispam :) )
    También es mi forma de ver la vida…

    Al señor ayawiir:
    ¿Te lo haces o lo eres? (yo opino más que te lo haces y si es así… ¡bravo! tendrás salida en el club de la comedia!)

  12. Xabi:

    Para que se dé selección natural, ha de haber una presión selectiva. ¿Cuál sería esta presión selectiva en el caso de la selección natural “cósmica”?

  13. NeoFronteras:

    Buen inciso. Aunque con la palabra evolución siempre hay problemas porque no es lo mismo lo que entiende un biólogo por evolución que lo que entiende un físico o alguien de la calle.
    Obviamente si hubiera selección de necesita un agente externo que lo seleccione y es difícil imaginar uno para “los universos” (si es que tal cosa como los “universos” existen). A veces se alude al principio antrópico y similares, pero son conceptos muy especulativos de gente a la que le gusta fantasear. Al menos no son teorías científicas porque no proponen un sistema para comprobarlas.

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