En 1927, un astrónomo llamado Georges Lemaître tuvo una gran idea. Expuso que hacía mucho, mucho tiempo, el universo comenzó como un solo punto; luego, este se estiró y expandió para hacerse tan grande como es ahora, y que podría seguir expandiéndose. Menuda imagen, ¿verdad? Apenas dos años después, un astrónomo llamado Edwin Hubble notó que las galaxias se estaban alejando de nosotros y que esas galaxias tan lejanas se movían más rápido que las galaxias más cercanas a nosotros.
Así, la teoría del Big Bang es la explicación principal sobre cómo comenzó el universo. En su forma más simple, dice que el universo tal como lo conocemos comenzó con una pequeña singularidad -ese punto citado por Lemaitre- que luego se infló en los siguientes 13.800 millones de años convirtiéndose en el cosmos que conocemos hoy.
Debido a que los instrumentos actuales no permiten que los astrónomos observen con claridad el nacimiento del universo, gran parte de lo que entendemos sobre la teoría del Big Bang proviene de fórmulas y modelos matemáticos. Sin embargo, lo que sí pueden ver los astrónomos es el "eco" de la expansión a través de un fenómeno conocido como fondo cósmico de microondas.
El nombre de Big Bang viene del hecho de que algo tan pequeño se hiciera tan grande y condujera a elementos tan colosales pero quizá la apreciación más correcta o adecuada para lo sucedido seria “estiramiento en todas partes”, aunque está claro que Big Bang es mucho más mediático y sencillo.
Los fundamentos matemáticos de la teoría del Big Bang incluyen la teoría general de la relatividad de Albert Einstein junto con las teorías estándar de las partículas fundamentales. Hoy día, las naves espaciales de la NASA, como el telescopio espacial Hubble y el telescopio espacial Spitzer continúan midiendo la expansión del universo.
Si bien la mayoría de la comunidad astronómica acepta la teoría del Big Bang como el estándar del origen del universo, hay algunos teóricos que tienen explicaciones alternativas además de esta, algunas más curiosas y extrañas que otras, como la teoría de la inflación eterna o la de un universo oscilante.
En lo que respecta a la historia registrada, ha habido dos conjuntos de ideas, creencias o teorías principales y opuestas sobre el origen del universo. Una postula que el universo ha existido eternamente sin principio ni fin, y la otra que fue creado en algún momento y que, llegado el momento, tocará a su fin. Sea como fuere, la teoría más popular en la ciencia actual es la del Big Bang, la idea de que el universo surgió en un determinado momento hace aproximadamente 13.700 millones de años. En ese pasado remoto no existían galaxias ni estrellas.
Una de las teorías más antiguas sobre el origen del universo. Fue el filósofo griego Anaxágoras (nacido en Clazómenas, la actual Turquía) quien planteó esta teoría que se basaba en que el estado original del cosmos era una mezcla primordial de todos sus ingredientes, que existían en fragmentos infinitamente pequeños de sí mismos. Además, fue el primer filósofo en afirmar que el universo fue diseñado y realizado por el poder racional de una mente infinita.
Los estoicos creían que el universo era como un cuerpo viviente gigante, siendo su parte principal las estrellas y el Sol y en el que todas las partes estaban interconectadas, de ahí que si sucedía algo en un lugar del cosmos, también sucedía en el otro. Para ellos, el universo estaba gobernado por la razón o logos, por lo que estar en armonía con el universo significaba vivir en armonía con Dios. El estoicismo floreció durante dos siglos en la antigua Grecia.
Formulada por los filósofos griegos Leucipo y Demócrito, quienes fundaron la escuela del attonismo, sostenían que el universo estaba compuesto por bloques de construcción muy pequeños, indivisibles e indestructibles conocidos como átomos. Según su teoría, toda la realidad y todos los objetos en el universo están compuestos de diferentes mezclas de estos átomos eternos y un vacío infinito en el que forman también diferentes combinaciones y formas. Según el modelo atómico de Demócrito, los átomos son indestructibles, físicamente indivisibles, están continuamente en movimiento y hay muchos tipos de ellos.
Según esta teoría, el universo pasa por distintos ciclos de expansión (Big Bang) y luego otros ciclos de compresión (Big Crunch), de forma oscilatoria. En un universo cíclico, no existen solo las tres dimensiones físicas conocidas sino al menos ocho más (para que esta hipótesis sea matemáticamente viable). Si tenemos en cuenta esta teoría del origen del universo, explicaría por qué la gravedad es aparentemente la fuerza más débil de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil).
Propuesta a mediados del siglo XX, esta teoría se convirtió en una temprana rival de la teoría del Big Bang. Esta conjetura postula una creación continua de materia en todo el universo para explicar su aparente expansión. Este tipo de universo podría ser infinito y no tendría ni principio ni fin. Pese a la hipótesis, una gran cantidad de evidencia científica ha demostrado desde mediados de la década de 1960 que esta teoría no es correcta. El modelo del Estado Estacionario fue propuesto en 1948 por Herman Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle.
La teoría del ambiplasma o teoría del universo eléctrico, propone que vivimos en un universo basado en el plasma y que, por tanto, el cosmos estaría formado en un 99% por este elemento. Desafiando por completo los principios de la física implica que este gas en el que los átomos han perdido uno o dos electrones forme un universo de plasma eléctrico con una mezcla equitativa de materia y antimateria (ambiplasma), pues el plasma reaccionaría ante la presencia de campos electromagnéticos, apoyándose en la teoría de que la electricidad existe en el espacio. Bajo esta visión, el universo ha existido desde siempre, principalmente bajo la influencia de una fuerza electromagnética. Tal universo no tiene un comienzo distinto ni un final predecible. En el universo Plasma, las galaxias se unen lentamente durante un período de tiempo mucho mayor que en la teoría del Big Bang. Su poca exigua evidencia proviene de experimentos de laboratorio. Esta teoría se atribuye generalmente a Hannes Alfvén en los años 1960.
Fue propuesta por primera vez por el cosmólogo estadounidense Alan Guth en 1981. Posteriormente, los expertos Andrei Linde, Andreas Albrecht y Paul Steinhardt realizaron modificaciones a dicha propuesta dando forma a su exposición más actual. Esta teoría expone que el universo no solo existía antes del Big Bang sino que guarda memoria de lo que sucedió anteriormente. Según esta teoría, lo que desencadenó la gran explosión fue una fuerza inflacionaria ejercida en una cantidad de tiempo inapreciable, que posibilitó la formación de una región observable del universo. La inflación cósmica explicaría de qué manera una partícula extremadamente densa y caliente que contenía toda la masa y energía del cosmos acaba siendo expelida hacia el exterior en un proceso de expansión que aún continúa.
Una de las teorías más extravagantes de la cosmología que vieron la luz en la década de 2000 fue la que postula que el espacio-tiempo es en realidad una sustancia superfluida, que fluye con cero fricción. Así, si el universo gira, el espacio-tiempo superfluido se dispersaría con vórtices, según explicaron los físicos Pawel Mazur de la Universidad de Carolina del Sur y George Chapline del laboratorio Lawrence Livermore en California, y esos vórtices podrían haber sembrado estructuras como las galaxias. Según este equipo de científicos, nuestro universo podría haber nacido en una estrella en colapso, donde la combinación de materia estelar y espacio superfluido podría generar energía oscura, la fuerza que está acelerando la expansión del universo. El gran problema de esta hipótesis es que recuerda demasiado al éter (luminífero) del siglo XIX.
Según esta teoría, el tejido del espacio- tiempo es emergente, cosido de hilos cuánticos de acuerdo con un patrón desconocido y tal y como describió su creador Juan Maldacena, propuso en 1997, que el universo podría ser semejante a un holograma 3D proyectado sobre una esfera. En otras palabras, el universo sería bidimensional (plano), pero para nosotros aparentaría ser tridimensional. Imaginemos una botella: el espacio-tiempo que llena la región dentro de la botella, se dobla y ondula continuamente, produciendo la fuerza llamada gravedad, que se asigna exactamente a una red de partículas cuánticas que viven en la superficie rígida y libre de gravedad de la botella. El "universo" interior se proyecta desde el sistema de límites de dimensiones inferiores como un holograma. El interior de la botella es un lugar dinámico y estrecho llamado espacio anti-de Sitter (AdS) que se curva negativamente como una silla de montar. Aunque la teoría es curiosa, la dificultad conceptual de proyectar un holograma a partir de partículas cuánticas que viven en el futuro infinito ha obstaculizado durante mucho tiempo los esfuerzos para describir el espacio-tiempo real holográficamente.
Según esta teoría, la materia oscura podría estar hecha de las partículas más esquivas jamás imaginadas: neutrinos estériles. Son primos hipotéticamente más pesados de los neutrinos ordinarios y solo interactuarían con otra materia a través de la fuerza de la gravedad (siendo por ello, imposibles de detectar). Los neutrinos estériles también podrían haber ayudado a que se formaran estrellas y agujeros negros en el universo primitivo, entre otras cosas.
Las implicaciones encontradas en la gravedad cuántica y la teoría de cuerdas sugieren, de forma tentadora, un universo que realmente no se parece en nada a la forma en que creemos los observadores humanos. Así, en la teoría de la simulación digital, se postula que el universo podría ser una simulación digital global funcionando a través de un descomunal ordenador... Esta idea atrajo la atención de películas como The Matrix, y comentarios extravagantes de Elon Musk, quien declaró en una entrevista que podría ser completamente posible. Quedate tranquilo: los resultados de un experimento demostraron que nuestro universo no fue creado por una máquina ni nada parecido.
Según la teoría MOND (Modified Newtonian Dynamics), la gravedad no se comporta siempre de la misma forma, sino que su acción y efectos dependen de la escala. Por ello, la materia oscura podría no ser realmente "algo", sino un nombre engañoso para el extraño comportamiento de la gravedad. La teoría de dinámica newtoniana modificada sugiere que la gravedad no se desvanece tan rápido como predicen las teorías actuales. Esta gravedad más fuerte puede cumplir el papel de la materia oscura, uniendo galaxias y cúmulos que de otro modo se separarían. Una nueva formulación de la teoría reavivó el interés de esta idea, pues funciona bien a escala pequeña de galaxias individuales, pero ciertamente no se ajusta al patrón del fondo cósmico de microondas, es decir, al universo a gran escala.
*Artículo extraído de la revista científica "Muy Interesante"
Las fotos pertenecen a Sarah Romero
