¿Existió algo antes del Big Bang?, ¿Qué pudo haber antes del universo que conocemos? Un nuevo estudio usa la relatividad numérica para responder
¿Qué hubo antes del Big Bang? Este nuevo estudio propone una respuesta. Foto: AFP
¿Qué había antes del Big Bang? Un nuevo estudio emplea una rama de la teoría de la relatividad de Einstein para revelar qué podría haber ocurrido antes del surgimiento del universo.
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Los humanos nos explicamos la realidad a través de historias. Hace miles de años recurríamos a la mitología para responder cómo había surgido el mundo y cuál era el fin de nuestra existencia.
Sin embargo, a medida que surgió la ciencia y tuvimos un conocimiento sistemático de la realidad, estas cosmogonías perdieron vigencia. De pronto, estos relatos ya no servían para explicar cómo nació el universo.
Con las ideas de Newton, se llegó a la mecánica clásica, que explica cómo se mueven e interactúan los objetos en el espacio. Sin embargo, esta idea tenía severas limitaciones. No podía, por ejemplo, explicar cómo se deformaba la órbita de Mercurio alrededor del Sol.
Con el siglo XX, Albert Einstein descubrió la teoría de la relatividad. Esta idea postula que el tiempo y el espacio no son rígidos y, en cambio, son caras de una misma capa de la realidad: el espacio-tiempo. Bajo esta teoría, la gravedad es un efecto de la interacción de los cuerpos.
Una de las consecuencias de esta idea, es que el tiempo y el espacio pueden deformarse y pueden, incluso, deformar cómo se comporta la luz. Así pudimos explicar correctamente el movimiento de Mercurio alrededor del Sol.
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Pero la teoría de la relatividad no solo explicaba cómo se mantenían prendidas las estrellas o cómo se comportaba Mercurio al dar vueltas alrededor del Sol. También explicaba cómo había llegado el universo a este punto.
El primero en notar el verdadero poder de las ideas de Einstein fue Georges Lemaître, un físico y sacerdote belga. Él descubrió que la relatividad no solo servía para explicar el movimiento de las galaxias y el comportamiento de los objetos en el espacio; también podía explicar cómo fue el pasado del universo.
Las fórmulas propuestas por la teoría de la relatividad pueden entenderse como fórmulas de cálculo diferencial. Esta clase de cálculo tiene una peculiaridad: una fracción de datos permiten conocer cómo se comporta un sistema a lo largo del tiempo.
Por ejemplo, si tenemos la posición de un meteorito y conocemos su velocidad y su trayectoria, podemos calcular con precisión de dónde salió y a dónde se dirige. Ese es el poder del cálculo diferencial: permite conocer el pasado y el futuro a partir de un puñado de datos sobre el presente. Y cuando estas poderosas fórmulas se aplicaban al universo, el resultado indicaba que el universo habría tenido un principio, como lo descubrió Georges Lemaître.
Cabe recordar que en los años veinte, cuando Lemaître postuló sus ideas, Edwin Hubble descubría que la galaxia, la Vía Láctea, no era todo el universo. Por el contrario, el universo se componía de múltiples galaxias como la nuestra y, por si fuera poco, estas se movían. El universo se aceleraba y las estrellas más lejanas, como dicta la Ley Hubble-Lemaître, se alejan más rápidamente.
Georges Lemaître señaló a partir de estos datos que el universo habría comenzado a partir de un solo punto. Este punto hipotético, llamado singularidad, habría concentrado a toda la materia antes de que diera origen al universo.
Con este puñado de ideas apareció en el horizonte George Gamow, quien se preguntó hacia mediados del siglo XX cómo habría sido ese origen del universo. El físico ucraniano-estadounidense llegó a la conclusión de que una expansión súbita del cosmos habría liberado una gran cantidad de luz.
Y la luz no puede desaparecer, aunque sí debilitarse. La luz de ese primer momento del universo debía estar en algún lado.
El físico calculó que la luz del Big Bang se habría debilitado tras millones de años, pero no habría desaparecido. Esta luz fósil fue encontrada años más tarde por Arno Penzias y Robert Wilson mientras probaban una nueva antena de microondas en los laboratorios de AT&T.
Habían descubierto la radiación de fondo de microondas, la huella del Big Bang que podemos captar en la interferencia de las radios y de las televisiones antiguas.
Se suele decir que no se puede ir más allá del Big Bang, que en ese momento comenzó a existir el espacio y el tiempo, por lo que es absurdo preguntar por un antes del inicio del universo. Sin embargo, la pregunta sigue siendo útil.
Ahora, un estudio publicado en Living Reviews in Relativity ha propuesto un método para conocer la respuesta. El artículo fue elaborado por los físicos Eugene Lim, del Kings Collegie, Katy Clough, de la Universidad Queen Mary de Londres, y Josu Aurrekoetxea, de la Universidad de Oxford.
Este artículo emplea la relatividad numérica, una rama de la teoría de la relatividad donde se usan modelos matemáticos para verificar cómo se comporta, por ejemplo, la relatividad. (En México, tenemos a un renombrado científico que ha hecho trabajos de este tipo, Miguel Alcubierre, a quien hemos entrevistado).
Lejos de espantarse con la pregunta de qué había antes del universo, el artículo publicado en Living Reviews in Relativity aborda un método para simular en computadoras cómo se habría comportado la gravedad durante el Big Bang. Al respecto, el autor Eugene Lim explicó al sitio Phys:
Se puede buscar alrededor de la farola, pero no se puede ir más allá, donde está oscuro; simplemente no se pueden resolver esas ecuaciones. La relatividad numérica permite explorar regiones alejadas de la farola.
Las fórmulas de este nuevo trabajo podrían responder en un modelo computacional cómo se comportó el universo. Al respecto, Lim no duda que sus ideas puedan resolver si nuestro universo es cíclico, como ha propuesto Roger Penrose, o si no tuvo un antecedente.
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