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Documental de la serie La Historia del Universo en el que se describen los sucesos ocurridos en El Primer Segundo del Big Bang que determinaron cómo había de funcionar en adelante el Universo.

Creada26-01-2015
Modificada17-05-2017
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Noviembre10

Reseña del Documental El Primer Segundo del Big Bang de la serie La Historia del Universo

El Primer Segundo del Big Bang

Documental de la serie La Historia del Universo (T3, E4, 2014), en el que se describen los sucesos ocurridos en El Primer Segundo del Big Bang que determinaron cómo había de funcionar en adelante el Universo.

Tomando la Medida del Tiempo

En el Primer Segundo del Big Bang no sólo se crearon la Materia y la Energía que existen en el Universo. También se creó el mismo Universo, el Espacio y el Tiempo.

La idea de que hubo un Big Bang surgió a partir de las observaciones de Edwin Hubble, quien en los años 1.920 observó que las galaxias se estaban alejando y que las más lejanas se alejaban más rápido que las cercanas.

Esto llevó a deducir que hace miles de millones de años las galaxias estaban mucho más cerca y, afinando los cálculos, se llegó a la conclusión de que hace 13'8 Giga·años toda la materia y energía de las galaxias estaba reunida en un solo lugar, un punto de un tamaño minúsculo que repentinamente estalló esparciendo toda esa energía y materia por el Universo.

El estallido duró un instante, mucho menos de un segundo. Toda la evolución posterior del Universo, todo lo ocurrido en los siguientes 13'8 giga·años, ha sido la consecuencia de lo ocurrido en ese primer segundo.

En ese segundo pasaron muchas, muchísimas cosas, y algunas en un tiempo tan reducido que resulta prácticamente imposible usar el segundo como medida de tiempo, así que los físicos utilizan como unidad el tiempo de Plank, equivalente a 1e-43 segundos.

El universo existe desde hace un trillón de segundos (en realidad son algo menos de medio trillón, exactamente 0'436 trillones), pero en el primer segundo transcurrieron 10 billones de billones de trillones de T·Plank.

En el Principio

En el principio, toda la energía, la materia, incluso el espacio y el tiempo, estaban amalgamados en un objeto de un tamaño casi infinitesimal. Ese objeto NO estaba en el espacio, pues fuera de él no existía el espacio.

En el primer T·Plank se produjo una explosión que hizo que el Tiempo y el Espacio se separaran. Se crearon el espacio y el tiempo, comenzaron a ocurrir cosas en un espacio que se iba creando conforme ocurrían esas cosas.

Michelle Thaller afirma que todo lo que nos rodea fue creado a más de 5 giga·años·luz de aquí, pero eso no es correcto. Si el espacio se creó al mismo tiempo en todo el Universo, entonces el Big Bang ocurrió en todas partes. Estemos donde estemos, ocurrió aquí.

Los sucesos ocurridos durante ese T·Plank estaban dominados por la Superfuerza, una amalgama de las cuatro fuerzas fundamentales que conocemos. Pero transcurrido el primer T·Plank la Superfuerza se escindió en dos fuerzas: La Gravedad y el resto de la Superfuerza.

Si la gravedad hubiese sido ligeramente más fuerte, el Universo se habría frenado y vuelto a colapsar sobre sí mismo mucho antes de que la Vida hubiese llegado a existir. Si hubiera sido algo más débil, el Universo se habría expandido tan rápido que hoy sería ya un vasto espacio superenfriado.

De nuevo discrepo. Esto sería si la expansión del Universo se produjera en un Espacio Tridimensional, como una estrella que explota en el espacio, pero esta imagen es incorrecta. Volveré a ello más adelante.

La Gran Inflación

A los 10 Mega·T·Plank, de la Superfuerza se escindió la Fuerza Nuclear Fuerte.

Se produjo una Inflación (Según la Teoría Inflacionaria postulada por Allan Guth en 1.979), una expansión acelerada que se mantuvo durante 100 mil millones de T·Plank en el que el tamaño del Universo se duplicó 10 mil millones de veces. De tener un tamaño ínfimo, mil millones de veces más pequeño que un átomo, pasó a ser tan grande como una pelota de golf.

Puede parecer un tamaño ínfimo, pero también estamos hablando de un período de tiempo ínfimo. Si la expansión se hubiera producido a la velocidad de la luz, en un período de tiempo tan corto su tamaño no hubiera alcanzado siquiera el tamaño de un átomo.

A pesar de que la expansión fue más rápida que la luz, con ello no se quebranta la ley de la relatividad, que dice que nada puede desplazarse más rápido que la luz. Los objetos existentes durante la inflación no se desplazaron, permanecieron quietos mientras el espacio se creaba entre ellos.

El Origen de la Materia

Cien mil millones de T·Plank después del Big Bang el Universo tiene el tamaño de una pelota de golf. Contiene pura energía a una temperatura de mil billones de billones de grados. Aún no existen átomos, ni partículas. Ni siquiera existe la materia.

Al llegar a esa temperatura comienza a crearse materia en forma de partículas elementales como los Quarks. A tan alta temperatura los quarks actúan alocadamente interactuando y chocando entre sí de una forma caótica. El resultado es una sopa de partículas que actúa como un superfluido.

Pero el Universo siguió creciendo y enfriándose y al bajar la temperatura de 2 billones de grados, la Fuerza Nuclear Fuerte comenzó a agruparlos en grupos de tres quarks, formando todos los protones y neutrones del Universo.

En el documental no se menciona, pero antes de seguir se requiere una aclaración.

Había dos tipos de quarks, los físicos para diferenciarlos los llaman U y D, iniciales de Up y Down (Arriba y Abajo).

Al formar tríos se podían combinar UUD ó UDD, dando lugar los primeros a los protones y los segundos a los neutrones. Las combinaciones UUU y DDD son inestables y se desintegran de inmediato.

El Fin de la Inflación

La Inflación seguía funcionando y el Universo alcanzó el tamaño del Sistema Solar. Entonces se detuvo, pero no en todas partes ni al mismo tiempo. Nosotros vivimos en una zona del Universo en la que la inflación se detuvo, pero más allá de nuestro horizonte visible puede haber, DEBE haber zonas que aún están en proceso de inflación creando otros universos similares al nuestro pero con leyes físicas diferentes (Según el modelo propuesto por Andrei Linde).

Nuestro Universo estaba lleno de partículas, como protones y neutrones, pero estas partículas no tenían masa y viajaban por el Universo a la velocidad de la luz.

En este punto se pasa a explicar cómo se descubrió el Campo de Higgs y las Partículas de Higgs que hacen que la materia tenga masa, pero lamentablemente no se aclara, o yo no lo he entendido, si esto ocurrió desde el principio, al separarse la Gravedad de la Superfuerza, o casi al final del primer segundo, y esto provocó la última disgregación de la Superfuerza.

Hasta entonces, la Superfuerza se había disgregado en Gravedad y Fuerza Nuclear Fuerte, pero poco antes de llegar al segundo de existencia, lo que quedaba de la Superfuerza terminó de disgregarse en las dos últimas fuerzas conocidas: la Fuerza Nuclear Débil y la Electromagnética.

Y la materia adquirió masa.

La Guerra de Antimateria

Se formó una inmensa cantidad de materia, pero se creó de dos tipos: Materia y Antimateria. Ambas tienen propiedades electromagnéticas diferentes y allí donde dos partículas opuestas entraban en contacto se aniquilaban la una a la otra convirtiéndose en energía.

Si hubiera existido la misma cantidad de materia que de antimateria, al final del proceso de aniquilación no habría quedado nada. Pero había una pequeñísima diferencia. Por cada mil millones de partículas existentes, existía una más de materia que de antimateria. Esa minúscula fracción es lo que quedó después de la guerra Materia-Antimateria.

Según tengo entendido, esta guerra no se libró en una sola batalla.

El Universo era aún tan denso y caliente que, cuando la materia y antimateria se aniquilaban la energía resultante volvía a convertirse casi enseguida en materia y antimateria que volvían a aniquilarse en un ciclo que se repitió mil millones de veces. En cuanto hubo una pequeñísima ventaja por parte de uno de los dos tipos de materia, esa ventaja fue ampliándose en cada ciclo hasta que, por fin, la materia ganó la última batalla.

¿Por qué había más materia que antimateria? Hasta el momento aún no lo sabemos, pero esperamos que en los próximos años podamos averiguar si fue una cuestión de azar o si hay alguna causa natural que lo explique.

Pero hay otra teoría reciente que sugiere la posibilidad de que la materia y la antimateria no se hayan aniquilado en tal magnitud, sino que como consecuencia de una quinta fuerza aún desconocida la materia y la antimateria se repelen con una intensidad similar a la gravedad y que en otras zonas lejanas del Universo existan planetas, estrellas, galaxias y grupos galácticos idénticos al nuestro pero hechos de antimateria y que nunca llegarán a entrar en contacto con otros grupos galácticos de materia (Ver ¿Es la Gravedad una Ilusión?, el capítulo Materia y Antimateria).

Un poco más tarde

Durante los siguientes minutos el Universo se enfrió lo suficiente como para que protones y neutrones formaran los primeros núcleos atómicos.

280.000 años más tarde había crecido tanto que por fin el Universo se hizo transparente y la luz pudo viajar en todas direcciones.

Pero aún hubo que esperar hasta el año 380.000 para que la temperatura bajara lo suficiente como para que los electrones pudieran mantenerse estables en las órbitas atómicas formando los primeros átomos del Universo.

Unos 100 millones de años más tarde esos átomos pudieron reunirse para formar las primeras estrellas y galaxias del Universo.

Y medio trillón de segundos más tarde... aquí estamos.

En mi opinión

Como ya habréis observado en los comentarios que he hecho a otros documentales, discrepo de varias cosas de este documental.

Primero: Se creó el Tiempo

El Tiempo no es una entidad física real. Es un concepto que hemos inventado los humanos para discernir y explicar que los sucesos se suceden unos a otros. Los físicos y matemáticos ven que es mucho más fácil en sus cálculos tratar el tiempo como si fuera una dimensión similar a Largo, Ancho y Alto, pero no lo es.

El Tiempo no tuvo un origen sino que dura eternamente, antes del Big Bang transcurría el tiempo. Y antes del primer instante que podamos imaginar existe una eternidad infinita.

Otra cuestión es que en determinadas condiciones el tiempo pueda transcurrir más despacio. En Nuestro Universo, al principio del Big Bang, la densidad era tan grande que el tiempo podría transcurrir con mayor lentitud. Pero fuera de Nuestro Universo, antes y después del Big Bang, los sucesos sucedían de forma normal. Todo lo que ocurría tenía una causa y un efecto, y los efectos siempre se producen después de la causa.

Cuando estalló el Big Bang no fue el inicio del tiempo porque, si sucedió, tuvo que tener una causa y esa causa sucedió antes del Big Bang. Luego antes del Big Bang también transcurría el tiempo.

Segundo: Se creó el Espacio

Un ligero matiz. Los físicos han deducido que el Espacio tiene más de tres dimensiones. Exactamente 10. Pero nuestra existencia transcurre en sólo 3 dimensiones.

¿Cómo se explica esto?

Muy sencillo, Nuestro Universo no es TODO lo que existe, sino que es una membrana de tres dimensiones extensas y un grosor muy reducido en las demás dimensiones.

Si no estuviéramos encapsulados en esa membrana, podríamos viajar en una línea recta infinita por toda la eternidad en cualquier dirección, en cualquiera de las 10 dimensiones espaciales. Pero vivimos en una membrana, y es una membrana esférica, por lo que si viajamos en línea recta acabaremos llegando a las antípodas del Universo y si seguimos viajando volveremos, desde la dirección opuesta, al punto del que partimos.

Y esa membrana está creciendo, y lo hace a gran velocidad. Una galaxia situada a 10 Giga·años·luz se aleja de nosotros a 210 Mega·metros por segundo, más de dos tercios de la velocidad de la luz.

Pero esto no significa que la galaxia se esté alejando, sino que la membrana se está haciendo más grande. Nuestra galaxia está detenida en la membrana. Aquella galaxia también está detenida. Pero la membrana, al crecer, hace que la distancia entre ambas sea cada vez mayor.

Y ¿por qué está creciendo la membrana?

¿Es porque es como un globo que se está hinchando?

No. Es una explicación más sencilla aunque tal vez más difícil de imaginar.

Nuestro Universo es una Onda.

En el Universo 10D existen objetos de 10 dimensiones. En las superficies de contacto entre dos volúmenes 10D aparecen membranas 9D. Cuando una membrana 9D entra en contacto con otro objeto o superficie o membrana, aparece una membrana 8D. Y así sucesivamente hasta llegar a volúmenes 3D, superficies 2D, aristas 1D y vértices 0D. No tenemos palabras para denominar los objetos de más de 3D, pero yo las llamo indistintamente, volúmenes, superficies, membranas o branas, indicando siempre el número de dimensiones por los que se extiende la brana.

La superficie de una pompa de jabón es una brana 2D que está curvada alrededor de un punto situado fuera de la membrana.

Y si en una brana 2D como la superficie de un estanque se produce una perturbación, como una piedra cayendo en mitad del estanque, se genera una onda circular. El frente de onda es una circunferencia 1D.

Y si en una brana 3D como el volumen de aire de la campiña se produce una perturbación, como una campana golpeada por su badajo, se genera una onda esférica. El frente de onda es una esfera 2D.

Y si en una brana 4D que no podemos imaginar se produce una perturbación, que no tenemos idea de cómo se produciría, se genera una onda hiperesférica. El frente de onda es un volumen 3D.

ESO es nuestro Universo.

Tal como la piedra en el estanque, antes del choque no existía la onda, no existía nuestro universo. Después calló una piedra y produjo una perturbación. De un centro caótico se generó una onda que comenzó a expandirse a la velocidad de la luz. En esa onda transcurre nuestra existencia. Esa Onda es Nuestro Universo.

Si os interesa, esta teoría está explicada más extensamente en varios artículos de la sección Teoría de La Gran Onda y el Omniverso.

Tercero: Se creó la Energía

A mí me enseñaron de pequeño que:

La Energía ni se crea ni se destruye. Sólo se transforma.

Si pensáis que el universo es una onda es fácil deducir que la energía que contiene es la energía que perdió la piedra al chocar con la superficie del estanque.

Mi conclusión

Nuestro Universo fue creado como consecuencia de un suceso fortuito. ALGO chocó contra una membrana 4D y rebotó o la atravesó, no lo sabemos, pero parte de su energía fue transferida a la membrana y generó una onda. Antes del choque, la onda no existía, ni tenía energía ni se podía medir el tiempo dentro de la onda.

Desde entonces Nuestro Universo se ha estado expandiendo a velocidad constante, la velocidad de la luz. Y nunca irá más rápido ni más despacio.

Los físicos llevan casi un siglo discutiendo sobre si la expansión se frenará y el Universo se contraerá de nuevo en un Big Crunch, o si se expandirá para siempre hasta enfriarse del todo en un Big Freeze. Pero eso es porque se imaginan el Big Bang como un Bang, como una explosión. Y no fue una explosión. Fue una perturbación que generó una onda. Fue un Big Plash.

No ha ocurrido ninguna hiperinflación. La teoría de la Inflación se postuló para intentar explicar el hecho de que el Universo es MUY homogéneo, cosa que no tiene explicación en un Bang pero sí en un Plash.

En una explosión, las pequeñas diferencias tienden a ser cada vez mayores. En una onda las diferencias tienden a ser cada vez menores.

Pensando en el universo como una onda, no como una explosión, es más fácil entender varios otros enigmas del Universo.

Al final ¿será verdad?

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