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Mar

20

¿Surgió el Universo de una Singularidad?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General    ~    Comentarios Comments (9)

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¿Y si no hubo un principio?

Según se ha publicado en noticias de prensa y en relación a la cosmología cuántica de bucles, parece que se suman argumentos frente a la teoría del Big Bang, y, “nuestro” Universo, pudo surgir del colapso de otro preexistente.

 

Resultado de imagen de El universo surgió de otro anterior

 

Reportaje de: JAVIER SAMPEDRO

El Big Bang no es la única noción del origen del cosmos compatible con la física actual. La denominada cosmología cuántica de bucles (loop quantum cosmology) está sumando argumentos a favor de una segunda posibilidad: que nuestro universo emergiera del colapso de un universo preexistente. La teoría ha llegado ahora al punto de madurez necesario para hacer predicciones que pueden someterse a prueba experimental. De confirmarse, el Big Bang habría sido en realidad un Big Bounce (o gran rebote), y el cosmos no vendría de un punto de infinita densidad, sino de una sucesión de expansiones y contracciones tal vez eterna, sin principio ni final.

Resultado de imagen de Cosmología cuántica de bucles

La cosmología cuántica de bucles tiene la capacidad, al menos en principio, de iluminar aquellas regiones del pasado hasta donde ni siquiera alcanza la gran teoría actual del espacio, el tiempo y la gravedad, que es la relatividad general de Einstein. Las ecuaciones de Einstein se deshacen en el origen del universo, que por ello constituye una “singularidad” matemática, un punto de densidad infinita que no puede explicarse por la teoría de la relatividad de Albert Einstein.

 

 

De confirmarse, se trataría en realidad de un ‘Big Bounce’ o gran rebote

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Sólo la gravedad podría revertir la actual expansión del cosmos

 

 

 

La relatividad general es uno de los dos pilares en los que se fundamenta la física actual. El otro es la mecánica cuántica. En rasgos generales, la primera describe las grandes escalas -el comportamiento de planetas, estrellas, galaxias y sus interacciones gravitatorias-, y la segunda rige en el mundo subatómico. Ambas son teorías de enorme capacidad predictiva, que han superado las pruebas experimentales más exigentes a las que se han sometido en sus respectivos ámbitos.

Pero son incompatibles entre sí, y los físicos han ensayado dos grandes aproximaciones teóricas para superar esa discrepancia, es decir, para agrupar la relatividad y la mecánica cuántica bajo un marco más profundo capaz de acogerlas sin contradicciones. Una de ellas, es la teoría de cuerdas, y otra la gravedad cuántica de bucles, en la que se basa la nueva cosmología del gran rebote.

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La gravedad cuántica de bucles ha sido desarrollada por Abhay Ashtekar, Lee Smolin, Carlo Rovelli y otros físicos desde la década de los años ochenta. Su principal cualidad es que el espacio no es un continuo a pequeña escala: al igual que la materia y la energía, el espacio está formado por cuantos indivisibles si uno lo examina muy de cerca.

Cada uno de esos paquetes de espacio mide sólo unos 10^-35 (10 elevado a menos 35) metros cuadrados, una magnitud inapreciable a las escalas habituales, pero suficiente para evitar las paradojas matemáticas de la “singularidad”: espacio cero implica una densidad y una gravedad infinitas en el origen del universo, pero si el espacio no puede llegar jamás a ser cero, la gravedad tampoco tiene que ser infinita allí. Eso permite a las ecuaciones de la gravedad cuántica de bucles explorar las regiones del pasado que estaban prohibidas para la relatividad de Albert Einstein.

Cuando Ashtekar y su equipo desarrollaron hace dos años unas detalladas simulaciones por ordenador del universo descrito por las ecuaciones de la gravedad cuántica de bucles -es decir, desarrollaron la cosmología cuántica de bucles-, ocurrió algo inesperado. “Me quedé sobrecogido”, narra Ashtekar en el último número de la revista New Scientist.

Resultado de imagen de Big Bounce

El físico estaba observando la simulación correr hacia atrás en el tiempo, con el universo volviéndose cada vez más pequeño y denso en energía mientras se aproximaba al momento del Big Bang. Eso era lo esperable. Pero, en lugar de colapsarse en un punto de densidad infinita -la singularidad del Big Bang-, la simulación del cosmos rebotó y empezó a expandirse de nuevo. Si las ecuaciones eran correctas, nuestro universo no venía del estallido de un punto, sino del rebote de un universo anterior en proceso de compresión: un Big Bounce.

La cosmología cuántica de bucles no pinta un universo eterno salvo por unas oscilaciones de tamaño a las que pudiéramos llamar “convencionales” en ningún sentido tranquilizador. Si la teoría resultara ser correcta -lo que está por ver-, el universo anterior al nuestro se habría contraído hasta alcanzar una densidad monstruosa, de 5×10^96 kilogramos por metro cúbico (la llamada densidad de Planck), antes de rebotar y dar lugar a la fase actual de expansión.

Resultado de imagen de Big Bounce

Ninguna civilización podría sobrevivir a una cosa semejante, por ejemplo. Lo que hace notable a esta teoría es su capacidad para sortear los infinitos de la singularidad, o para esquivar las paradojas matemáticas derivadas del espacio cero. Por lo que se refiere a la metafísica, un Big Bounce no parece muy distinto de un Big Bang de pleno derecho.

Y sólo la gravedad podría detener y revertir la actual expansión del cosmos para dar lugar a un nuevo ciclo cósmico. La materia del universo no parece ser suficiente para ello, y la mayoría de los modelos siguen prediciendo una expansión acelerada e irreversible.

 

 

¿REBOTARÁ NUESTRO COSMOS?

 

 

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Que el universo invierta o no su tendencia actual, para iniciar una compresión que pueda conducir al próximo rebote, depende críticamente de dos profundos misterios: la materia oscura y la energía oscura, que constituyen el 95% de lo que existe.

La materia normal consiste en estrellas y -sobre todo- gas incandescente situado entre las galaxias que forman cada cúmulo galáctico. Pero la suma de las galaxias y el gas no da la masa suficiente para mantener el cúmulo unido por la atracción gravitatoria entre sus partes. De ahí la necesidad teórica de la materia oscura (el 20% del universo).

El otro misterio, la energía oscura que forma el 75% restante del cosmos, tiene la más curiosa de las historias en la física teórica. Según la relatividad general -la teoría de la gravedad que Albert Einstein descubrió en 1916, tras 10 años de lucha intelectual-, los objetos deforman el espacio y el tiempo (el espaciotiempo) de su entorno, como una bola de petanca deforma una cama elástica. Si hay otra bola de petanca rodando por las proximidades, la deformación hará que caiga en espiral hacia la primera (y viceversa). Esas danzas geométricas de los objetos en caída libre por las curvaturas del espaciotiempo son la gravedad.

Resultado de imagen de La relatividad general

Pero la relatividad general tenía un problema grave que Einstein no pudo ignorar: si los cúmulos de galaxias deforman la cama elástica del espaciotiempo, el universo debería colapsarse pendiente abajo. Como en 1916 el Universo era estático, Einstein inventó una fuerza o presión repulsiva (imaginen un ventilador situado debajo de la cama elástica) que viniera a compensar las deformaciones causadas por las bolas. La llamó constante cosmológica, y eligió su magnitud de manera arbitraria y cuidadosa para que el universo pudiera seguir siendo estático a gran escala.

‘La trampa’ de Einstein

La trampa de Einstein equivale a pedir a una pelota que se quede parada sobre el aro de la canasta (no es una metáfora: la ecuación es exactamente la misma). Es casi seguro que la pelota entrará o se saldrá, y lo segundo equivale a la expansión cósmica que observamos.

La energía oscura -el motor de esa expansión acelerada- parece ser justo esa constante cosmológica inventada por Einstein, sólo que sin la trampa de la canasta. La constante fue descartada por el físico alemán -“el mayor error de mi carrera”, dijo- cuando se descubrió la expansión del universo, pero ha sido recuperada en tiempos recientes al saberse que ésta era acelerada.

* Este artículo apareció en la edición impresa del Domingo, 28 de diciembre de 2008 de El País

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Esta entrada fue publicada el martes, 20 de marzo de 2018 a las 6:36 y está clasificada bajo: General. Puede hacer un seguimiento de los comentarios de esta entrada gracias al feed RSS 2.0. Puede dejar un comentario, o enviar un trackback desde su sitio.
 

  1. 1
    Emilio Silvera
    el 20 de marzo del 2018 a las 7:15

    Esa es la pregunta del millón: ¿Surgió el Universo de una singularidad o un agujero negro?

    Lo cierto es que, hasta la fecha, nadie puede asegurar de dónde surgió “nuestro” Universo (digo el nuestro con comillas porque, de seguro también es el universo de otros muchos), y, desde luego, no sería de extrañar que, sólo sea uno más de los universos que han sido, es decir, que llegado un momento, el universo pueda colapsar y de ese colapso, vuelva a renacer, dando de nuevo la posibilidad de un comienzo en el que las cosas se podrán repetir o no.

    Es difícil asimilar la idea de un universo surgido de una singularidad, es decir, de un punto de infinita densidad y energía, son más probables otros modelos que, parten de una lógica más plausible y creíble. Sin embargo, lo cierto es que, a la pregunta: ¿De dónde surgió nuestro universo? Nadie la puede contestar y, nos tenemos que conformar con Modelos más o menos lógicos y creíbles que se van ajustando a medida que observamos y vamos mejorando los aparatos tecnológicos que nos permiten ir más allá en la observación.

    ¡El Universo! Algo tan grande que no lo podemos abarcar.

    Responder
    • 1.1
      Fandila Soria
      el 21 de marzo del 2018 a las 4:40

      Lo del gran rebote posee una explicación más lógica: la del nacimiento de un gran agujero negro en el “vacío” de un universo (¿Podría ser una inmensa estrella… con el mismo resultado?) de donde por un mecanismo de igualación interna, llegue un momento en que tal A.N se deshaga en su propia micromateria por el dicho universo (La explicación es sencilla, si se considera el agujero negro no clásico…)
      No olvidemos, por otra parte, que se da tanto la la expansión como la concentración, por lo que el A.N. nunca sería total sino una parte del universo anfitrión.
       El Todo existente también  estará inundado  por un vacío global en el que pululen los universos. No es de extrañar por tanto que las cosas ocurran de forma parecida a como lo hacen en este nuestro. Y el vacío, sus campos, todo lo inundan incluyendo a los a.n (Quién podría negarlo). En esas profundidades, llegado al límite, la radiación Hawkins se queda corta. Dado lo dicho las conclusiones superan con mucho a las del llamado gran rebote…

      Saludos amigo

      Responder
  2. 2
    Roky
    el 20 de marzo del 2018 a las 23:14

    ¡ Hola, Don Emilio!
    Si se confirmara, la teoría del Rebote,que clase de consecuencias, podría traer éste descubrimiento a la Humanidad,
    en el sentido de las religiones.
    muchas gracias y un saludo cordial, Dón Emilio

    Responder
    • 2.1
      Emilio Silvera
      el 21 de marzo del 2018 a las 5:44

      ¡Hoila, amigo Roky!

      Tenemos que recordar lo que pensaba de todo esto aquellos “religiosos” de los tiempos de Galileo o Giordano Bruno, al primero lo enclaustraron en su casa para siempre y, al segundo, lo quemaron en la hoguera por decir que existían otros mundos y otras criaturas.

      Claro que, la religión, siempre ha ido adaptándose a los tiempos y procura alejarse de todo aquello que no coincide con su credo, admite a regañadientes esa realidad que los científicos van desvelando y, cuando no les interesa el tema miran para otro lado y silban.

      Un abrazo amigo.

      Responder
  3. 3
    nelson
    el 21 de marzo del 2018 a las 1:54

    Hola muchachada.

    A mí me cuesta entender como más creíble la propuesta de la existencia de universos anteriores sucesivos.

    En primer lugar no veo que supere a la Teoría del Big Bang en cuanto a dar respuesta al problema del origen del Universo. Sólo lo traslada hacia atrás o incluso insinúa un proceso perpetuo (eternidad, infinito…).

    En segundo lugar, el concepto “hacia atrás” también entraría en crisis, pues si el universo previo entró en determinado momento en una fase de contracción, todas sus dimensiones se contrajeron, incluido el tiempo. ¿Y cómo se contraería el tiempo…?: retrayéndose con el resto de las dimensiones, “retrocediendo”, yendo “hacia atrás” (¿?). 

    Como se ve, entramos a pisar un terreno muy resbaladizo o más bien una cuerda floja en la que se corre el riesgo de caer en algo fuera de la razón.
    Supongamos que “nuestro Universo” deja de expandirse en el futuro y comienza la “fase” de retracción. Se supone que el espacio-tiempo entraría en un proceso integral inverso en el que TODO se contrae… o podemos inventar arbitraria y convenientemente (ya lo habrán inventado) que en ese proceso no interviene el tiempo, separándolo del contexto y concediendo que sigue su “flecha” olímpicamente hacia adelante “contra viento y marea”. O también podemos suponer que efectivamente TODO se contraerá (incluso el tiempo), lo que implica volver a recorrer inversamente la Historia, como una cinta de película en retroceso, hasta el Origen mismo, tras lo cual un nuevo ciclo volverá a empezar.
    Me suenan bastante descabelladas estas “posibilidades” y sobre todo, tal vez lo más importante, al menos para mí, no veo el aporte en la búsqueda de respuesta a las preguntas trascendentales.

    Saludos cordiales.

    Responder
    • 3.1
      Emilio Silvera
      el 21 de marzo del 2018 a las 5:40

      Son ideas totalmente descabellas (según creo yo también) amigo Nelson. Según los datos con los que juegan los cosmólogos, y, conforme a la Densidad Crítica medida en el Universo (la cantidad de materia que parece tener), lo más probable es que, cada vez estemos en un Universo más frío, y, según nos dicen, si llega a esa temperatura del cero absoluto (-273 ºC), ni los átomos de mocerán. Es lo que llaman la muerte térmica.

      ¿Eternidad? ¿Infinito? No parece que eso pueda existir, y, lo que para nosotros con nuestras cortas existencias si que lo pueda parecer, en el contexto del Universo, todo ha tenido un comienzo y, tendrá un final.

      Claro que eso no impedirá que existan otros universos y, al paso que vamos, si la Naturaleza nos respeta como especie y sabemos prevalecer… ¿Quién sabe? 

      Responder
  4. 4
    Fandila Soria
    el 21 de marzo del 2018 a las 4:03

    No parece que sea así, Nelson.
    Según la  Física, el tiempo siempre va hacia delante, pues las transformaciones del tipo que sean son sucesivas y siempre cambiantes.
    Eso de tiempo negativo o positivo no tiene razón de ser. Si el tiempo mide la evolución material-energética, dicha evolución puede ser según la expansión o la concentracción. Por ejemplo, el tiempo en un agujero negro será “más rápido”, lo contrario que en la recesión de las galaxias que será más lento. Ambos eventos ocurren progresivamente según la evolución universal nunca repetitiva.

    Según la Relatividad Especial el tiempo es relativo a los espacio tiempos, cualquiera sean. Eso que se dice que a partir de cierta dimensión en lo pequeño, el tiempo deja de existir o se confunde, es, según mi opinión un pensamiento desafortunado.

    Saludos.

    Responder
  5. 5
    nelson
    el 21 de marzo del 2018 a las 15:33

    Lo que describo no son afirmaciones.
    Solo intento pintar las contradicciones intrínsecas que a mi parecer (de lego) surgien del modelo del “Big Bounce” y que podrían llevarnos a deducciones disparatadas.
    No tenemos experiencia sobre lo que sería un Universo en contracción, pero deberíamos poder imaginarlo. Desde mi manera de pensar, poder imaginar algo es condición de su posibilidad. O dicho de otra manera, si algo es posible podemos imaginarlo.
    El espacio- tiempo en contracción, ¿se dividiría en tres dimensiones euclidianas que se contraerían y por otro lado el tiempo, que independientemente mantendría el mismo sentido que en un espacio-tiempo en expansión? O sea, ya no más espacio-tiempo.
    Y el fotón, ¿cómo se comportaría?, ¿atravesaría el espacio en contracción en el mismo sentido que lo hace en el espacio en expansión? En fin ¿cuántas otras cosas “no participarían” de la contracción?
    ¿Cómo podemos nosotros, fruto de la evolución de este Universo, parte de él, aplicar las leyes y constantes de éste a otro universo hipotético en contracción?
    Nos dice Emilio que las grandes leyes de la física se deshacen al llegar al “tiempo de Planck”. Y en la fase de contracción del universo “anterior”, ¿regirán las mismas constantes que en el nuestro?, ¿o algunas?… y si es así ¿cuáles serían las constantes que trascenderían los distintos y sucesivos universos y cuáles serían absolutamente distintas?… ¿seremos nosotros (el Hombre de este Universo), quienes lo deduciremos?

    Saludos cordiales.
     

    Responder
    • 5.1
      Emilio Silvera
      el 22 de marzo del 2018 a las 5:40

      ¡Un auténtico disparate! Poco creíble. Sabemos que el futuro nunca volverá ni al presente ni al pasado. Si el universo, llegado a un punto, comenzara a recorrer el camino inverso al realizado hasta el momento… Volverían todos los sucesos del pasado, y, también volverían aquellas Civilizaciones. ¿Se volverían las Nebulosas las estrellas que fueron? ¡Qué sin sentido! Algunos por tener sus cinco minutos de gloria no saben lo que hacer.

      Aquí todo, irá siempre hacia adelante, nunca hacia atrás.

      Teorías sin sentido científico, no demuestran nada ni se pueden comprobar. El papel en blanco lo aguanta todo. Nuestro Universo ha tenido un principio (que aún no tenemos claro del todo), y, sin duda, tendrá (como todo) un final. 

      Creo que existen muchos universos, unos tendrán unas propiedades y otros las tendrán diferentes, otros habrán nacido muertos y no aptos para albergar ninguna clase de vida, sus fuerzas y constantes no lo permitirán. Claro que, tenemos un buen Modelo para estudiar… ¡El nuestro! Y, ¿por qué no? Habrá otros que, con las mismas propiedades podrán albergar la vida y, eso amigos, si es que somos realmente racionales y no lo mandamos todo al traste, podría salvar a nuestra especie que, para entonces, habrá aprendido la manera llegar a esos ignotos lugares.

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