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¿Empezó a existir el Universo hace 13'8 Ga? ¿Antes no había NADA, ni siquiera el Tiempo? ¿O surgió de algo que existía previamente? ¿Hubo otro Universo antes que el Nuestro?

Creada17-12-2018
Modificada17-12-2018
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Enero2

Reseña del Documental ¿Qué Ocurrió Antes del Principio? de la serie Secretos del Universo

¿Qué Ocurrió Antes del Principio? 

Documental de la serie Secretos del Universo (T1, E4, 2010), en el que Morgan Freeman nos presenta varias investigaciones para descubrir si el Universo empezó a existir de la NADA o procede de un ciclo eterno de universos.

Por lo que sabemos, el Universo comenzó a existir a partir de una Gran Explosión, un Big Bang, hace 13'8 Ga.

En ese instante el Universo pasó de ser La Nada a El Todo.

Antes del Big Bang no existía NADA. Y, sorprendentemente, ni siquiera existía el Tiempo. Antes del Big Bang no hubo un ANTES.

La Teoría del Big Bang

En la década de 1.920 el astrónomo Edwin Hubble comenzó a observar el firmamento con el recién construido telescopio de 2'54 m del Monte Wilson.

Con él pudo comprobar que las pequeñas nebulosas que poblaban el espacio interestelar no eran nubes de gas sino gigantescas galaxias, tan grandes como la Vía Láctea, situadas a millones de años·luz de distancia.

Y al analizar su espectro luminoso calculó a qué velocidad se estaban desplazando respecto a nosotros. Descubrió que algunas galaxias cercanas se acercaban a la Vía Láctea. Otras se alejaban. Pero en las galaxias lejanas TODAS se alejaban. Y mientras más lejanas con más velocidad.

¡El Universo se estaba expandiendo!

A partir de su descubrimiento dedujo que hace miles de millones de años las galaxias estarían mucho más cercanas entre sí, y en algún momento del pasado deberían haber estado tan cerca que formarían una masa gigantesca, conteniendo toda la materia del Universo, que por algún motivo comenzaron a expandirse.

Por aquella época la mayor parte de la comunidad científica opinaba que el Universo debía ser inmutable y eterno, y se opusieron a la idea de que hubiera podido tener un origen. Para ridiculizar esa idea la bautizaron con el despectivo nombre de Big Bang, sin saber que le habían dado el nombre con el que esa teoría sería conocida en el futuro.

El momento del Big Bang es conocido con el nombre científico de Singularidad. Antes del Big Bang no existían ni el Espacio ni el Tiempo.

La Radiación de Fondo de Microondas

El profesor de Física de la Universidad de Princeton, David Spergell, piensa que la Teoría del Big Bang es la explicación más acorde a las observaciones y conocimientos científicos actuales.

Radio Antenas de BellNos muestra las antenas de los laboratorios Bell donde en 1.964 los radioastrónomos Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron una emisión de microondas que procedía de todas las direcciones del firmamento.

Pensando que podía tratarse de interferencias, probaron todo lo que se les ocurrió para eliminarlas, incluso limpiando el interior de las antenas de hojas de árboles y excrementos de pájaros. Infructuosamente.

Tras numerosos intentos fallidos llegaron a la conclusión de que esa radiación de microondas procedía del espacio, de todas las direcciones del Universo, y que debía tratarse del eco de la explosión del Big Bang.

Su descubrimiento permitió que otros científicos dataran el Big Bang hace entre 12 y 14 Ga. Cálculos posteriores llevaron la estimación a 13'8 Ga.

Radiación de Fondo de MicroondasEn el año 2.001, la sonda WMAP lanzada al espacio fotografió la Radiación de Fondo de Microondas en toda la esfera celeste.

No es una fotografía del primer momento del Big Bang ya que en ese instante el Universo era opaco, sino de unos 380.000 años dBB, momento en el que el Universo se hizo transparente a las microondas y éstas pudieron viajar libremente hasta ser captadas por el WMAP.

¿Qué ocurrió entre el Big Bang y ese instante, 380.000 años más tarde?

La Teoría de la Inflación

La imagen del WMAP muestra la diferencia de temperaturas de la Radiación de Fondo de Microondas en todo el Universo. Esa variación es muy leve, del orden de una diezmilésima o cienmilésima de grado.

Esencialmente, el Universo es muy homogéneo en todas direcciones.

En una explosión convencional, el estado final nunca es tan homogéneo, hay notables diferencias entre distintas zonas del resultado final de una explosión.

El físico Allan Guth intentó explicar este misterio y llegó a la conclusión de que debía existir una fuerza de repulsión, contraria a la gravedad, que explicaría la sorprendente homogeneidad del Universo.

Según él, una septimillonésima de segundo después del Big Bang surgió una fuerza de Inflación que empujó la materia de la explosión haciendo que se repeliera entre sí a una velocidad muy superior a la de la Luz.

Con la Teoría de la Inflación, la expansión del Universo se puede describir en tres etapas sucesivas. Primero: en un volumen de tamaño casi infinitesimal, se encuentra concentrada TODA la energía del Universo. Segundo: la Inflación expande ese punto a una velocidad muy superior a la luz de una forma muy fluida, dejando un Universo muy homogéneo. Tercero: al expandirse el Universo se enfría, deja de actuar la fuerza de Inflación y la Gravedad toma el control, haciendo que las masas de Hidrógeno se concentren para formar estrellas y galaxias.

El Universo Cíclico

El profesor de física Martin Bojowald cree que el Universo no tuvo su origen en el Big Bang, sino que ésta fue la reacción a la compresión de un Universo anterior. Según él, el Universo no tuvo un origen, sino que vive un ciclo continuo de Universos que se expanden, se frenan, se contraen y, al alcanzar un tamaño casi infinitesimal, vuelven a estallar repitiendo el ciclo.

Aún no ha resuelto todas las fórmulas matemáticas que describan este proceso, pero cree que pronto lo conseguirá.

El doctor sudafricano Neil Turok también discrepa de la teoría oficial de la Inflación. La foto del WMAP ha sido utilizada por muchos físicos para argumentar que con ella se ha confirmado la teoría de la Inflación, pero él cree que esa imagen no basta.

Le acompaña Paul Steinhardt, profesor de física en la Universidad de Princeton. Ambos unieron sus fuerzas en 1.999 para intentar dar una explicación alternativa a la Teoría de la Inflación. Para ello se concentraron en la Teoría de Cuerdas.

La Teoría de Cuerdas

La Teoría de Cuerdas es una solución matemática que se ha ido desarrollando en los últimos 35 años (desde 1.974) con el fin de unificar la Teoría de la Relatividad y la Teoría Cuántica, hasta entonces incompatibles entre sí.

La Teoría de Cuerdas parece que las hace compatibles, pero una conclusión de la teoría es que tiene que haber más dimensiones de las tres que nosotros podemos percibir en el espacio.

Nuestro Universo tridimensional no es más que una membrana, una brana 3D, en la que las extradimensiones están fuera del alcance de nuestros órganos sensitivos. No podemos ver, ni mirar ni movernos en esas direcciones, pero esas dimensiones existen. Y todas las partículas elementales pueden describirse como cuerdas muy pequeñas que vibran en 10 dimensiones.

Igual que nuestro Universo es una brana 3D, existen otras muchas branas, infinitas, cada una con distintas características según el número de dimensiones que las compongan.

Reunidos con Burt Ovrut, un físico experto en la Teoría de Cuerdas, propusieron que tal vez el Big Bang no fue una explosión, sino una colisión entre branas.

La Teoría M

Cuando Einstein desarrolló la Teoría de la Relatividad, consiguió explicar la fuerza de Gravedad como una deformación del Espacio 3D en una cuarta dimensión, y él supuso que esa cuarta dimensión era el Tiempo, creando así el concepto del Espacio-Tiempo.

A partir de la Teoría de Cuerdas se ha desarrollado la Teoría M, según la cual existen 10 dimensiones espaciales y una temporal.

Según la Teoría M existen infinitos universos tridimensionales, todos en expansión, cada uno con diferentes magnitudes y características pero obedeciendo todos las mismas leyes físicas.

Todos esos universos coexisten simultáneamente pero están desconectados entre sí. Y continuamente se producen Big Bangs que generan nuevos universos.

Cada uno de estos universos es una brana, palabra derivada del concepto de Membrana.

Branas ParalelasSegún su teoría, existen dos branas 3D paralelas que se atraen con una fuerza muy débil. Cuando las branas colisionan, la energía cinética del choque se transforma en una gran cantidad de energía que se manifiesta en forma de materia y radiación, dando origen a un Big Bang y a un Universo en expansión.

Así que Nuestro Universo no surgió de la Nada: Antes ya existían el Espacio y el Tiempo.

Durante 18 meses, los tres físicos trabajaron en esta idea, y en una conferencia de física en Finlandia la expusieron, pero fue recibida con bastante escepticismo por el resto de la comunidad científica.

La incómoda pregunta de por qué esas dos branas debían ser planas y paralelas no obtuvo una respuesta satisfactoria, así que los físicos intentaron incorporar el concepto de la Energía Oscura para completar su teoría.

La Energía Oscura

La Energía Oscura es un descubrimiento muy reciente que postula la existencia de una fuerza que expande el Universo cada vez más rápido. A largo plazo la Energía Oscura será más intensa que las demás fuerzas y todo lo existente se disolverá, empezando por las galaxias, luego las estrellas, los planetas y para terminar con los átomos y partículas de todo el Universo.

El resultado, según la Teoría M, sería una Brana Plana. O más bien dos, dos branas planas paralelas que eventualmente se atraerán entre sí hasta volver a colisionar y generar dos nuevos Big Bangs y dos nuevos universos en expansión.

Y la foto del WMAP, que parecía confirmar la Teoría de la Inflación, también podría servir para confirmar la Teoría M del Universo Cíclico.

Para descubrir cuál de estas dos teorías es la correcta hace falta recurrir a la observación de las Ondas Gravitacionales.

Según la Teoría M, las ondas gravitacionales no deberían tener consecuencias sobre la evolución del Universo, pero sí según la Teoría de la Inflación. Como todas las ondas, las ondas gravitacionales se expanden igual que la luz y en la misma medida en que se expande el Universo. Si la observación de las ondas gravitacionales nos demuestra que han variado su intensidad desde el momento del Big Bang hasta hoy, demostraría que la Teoría de la Inflación está en lo cierto y la Teoría M está equivocada. Si no existiera esa variación, significaría que es la Teoría M la que está en lo cierto y la Inflación quedaría descartada.

La sonda Plank, dos veces más precisa y diez veces más sensible que la WMAP, podría darnos la respuesta y determinar si nuestro universo es único e irrepetible o si somos la última versión de una sucesión infinita de universos.

En mi opinión

Una magnífica exposición de las diversas teorías que se han desarrollado para explicar la naturaleza y el funcionamiento del Universo y del Big Bang.

Pero debo decir que con algunas cosas no estoy de acuerdo.

La Dimensión del Tiempo

En mi opinión, Einstein acertó en la idea de que la Fuerza de Gravedad es una deformación del espacio 3D en una cuarta dimensión, pero yo no creo que la cuarta dimensión sea el Tiempo. De hecho, ni siquiera pienso que el Tiempo sea una dimensión.

Es más, creo que las otras fuerzas, Electromagnetismo y Fuerzas Nucleares Débil y Fuerte, son también deformaciones del espacio 3D en otras dimensiones.

La Estructura de las Branas

Espuma Multidimensional de BranasIgualmente, no creo que la idea de DOS branas planas y paralelas sea correcta. En mi opinión es más correcta la imagen de un baño de espuma en el que los volúmenes están separados por membranas, éstas se unen en aristas y éstas en vértices, PERO empezando por volúmenes de 10 dimensiones. Así, existen branas de 10, 9, 8, ..., 3, 2 y 1 dimensiones.

Nuestro Universo 3D es una brana que es extensa en 3 dimensiones pero tiene un grosor muy reducido en las demás. Y las deformaciones en las demás dimensiones son las que generan las distintas fuerzas que rigen el comportamiento de la materia y la energía del Universo.

La Homogeneidad del Universo

La Teoría de la Inflación se desarrolló para explicar la homogeneidad a gran escala del Universo, pero si en vez de imaginar Nuestro Universo como resultado de una Gran Explosión consideramos más bien que fue el resultado de una colisión de branas que generó una Gran Onda y asumimos que el frente de esa Gran Onda es Nuestro Universo, entonces no hace falta la Teoría de la Inflación para explicar la homogeneidad del Universo.

No sólo eso, a partir de la Teoría de la Gran Onda es mucho más fácil explicar varios hechos muy importantes del funcionamiento del Universo, como La Constante de Hubble y El Tamaño aparente de las Galaxias.

La Energía Oscura

Por último, quiero destacar que la Teoría de la Energía Oscura fue inventada y utilizada para justificar un descubrimiento desconcertante que se hizo en 1.997. Hasta entonces se pensaba que la Expansión del Universo se DEBÍA estar frenando debido a la atracción gravitatoria del resto de las galaxias del Universo. Para confirmar a qué velocidad se estaban frenando se midieron las distancias y el brillo de las supernovas 1a y sus corrimientos al rojo, pero los datos revelaron justo lo contrario de lo que los científicos esperaban.

Lo que concluyeron era que la expansión del Universo no se estaba frenando: ¡Se estaba acelerando!

Para explicar esta sorprendente observación se supuso que DEBÍA existir una fuerza de repulsión que acelerase las galaxias, y a esta fuerza nunca antes vista la llamaron Energía Oscura. Pero a partir de la Teoría de la Gran Onda hay una explicación más acorde con las observaciones para explicar El Brillo de las Supernovas 1a que hace innecesario recurrir a la Energía Oscura.

Todo ello está explicado más extensamente en varios artículos de la sección Teoría de la Gran Onda, pero si queréis un pequeño resumen podéis empezar por La Ciencia del Big Bang y la Gran Onda.

Ver Ficha de ¿Qué Ocurrió Antes del Principio? de la serie Secretos del Universo

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