Este texto es en realidad un reto para ver si a pesar de las vacaciones logramos encontrar algún físico que sea capaz de interpretar el video que os muestro a continuación, donde el cosmólogo y autor de la teoría del Universo Inflacionario Alan Guth nos intenta explicar en su pizarra del MIT cómo el Universo podría ser infinito.
No, no… no digo infinito en el sentido que se expandirá por siempre. Me refiero a infinito es su esencia; infinito ahora, en el futuro, y a los pocos segundos después del Big Bang.
El Origen del Universo
Cuando empecé preguntándole por el origen del Universo hace 13.7000 millones de años, en seguida aclaró el equívoco que le acompaña desde que en 1979 desarrolló su teoría de la inflación cósmica: “yo no investigo el origen del Universo, sino una etapa concreta que ocurrió dentro del primer segundo tras el Big Bang, pero una vez el Universo ya existía”.
Es que vaya tela con el primer segundo de vida del Universo…
Sobre lo ocurrido durante los primeros 10-43 segundos (0,00000000000000000000000000000000000000000001 seg.) después del Big Bang, en la llamada época de Planck, no merece la pena que conjeturemos mucho. Existen algunas hipótesis sobre qué pudo pasar en esa singularidad de densidad y temperatura teóricamente infinitas, pero por el propio principio de indeterminación de la mecánica cuántica y la inexistencia de un modelo matemático que combine relatividad y cuántica, los físicos no pueden ni siquiera hacer predicciones teóricas. Todo apunta a que el origen del Universo continuará siendo un misterio por mucho tiempo.
Pero pasados estos primerísimos instantes iniciales, los cosmólogos ya se atreven a describir una secuencia de fases concretas:
Tras la época de Planck llegó la era de la Gran Unificación. En esos momentos las 4 fuerzas fundamentales (gravedad, electromagnetismo, nuclear fuerte y nuclear débil) se encontraban unidas en única fuerza electronuclear. Al principio de la Gran Unificación se separó la gravedad, y a continuación la interacción nuclear fuerte.
Después de esto, a los 10-36 segundos después del Big Bang llegó una breve etapa inflacionaria en la que el espacio se expandió exponencialmente con una rapidez extrema. Éste es justo el momento que estudia Alan Guth. Merece la pena recalcar que esta expansión no significa que la materia se alejara entre ella a gran velocidad como si fueran fuegos artificiales, sino que el propio espacio que la contenía se expandía internamente de una forma inconcebible, como si inflaras un globo. Durante las ínfimas fracciones de segundo que duró la época inflacionaria, el tamaño del Universo se multiplicó por un factor de más de 1070 veces, y nacieron las primeras partículas (quarks, anti-quarks y gluones). Enseguida comenzó la época electrodébil en que se separaron la fuerza nuclear débil y la electromagnética dejando ya establecidas las 4 fuerzas fundamentales que desde entonces rigen el Universo.
Hasta aquí, estas primeras etapas son más especulativas y existen ciertas discrepancias científicas, pero parece consensuado que a los 10-12 segundos de su existencia el Universo ya era lo suficientemente frío como para permitir colisiones dentro del denso plasma de quarks, gluones y leptones (grupo de partículas como el electrón, el muón y los neutrinos), facilitando que los quarks se unieran formando protones, neutrones, y otras partículas subatómicas del grupo llamado hadrones. Cuando el Universo ya tenía un milisegundo de antigüedad los hadrones y antihadrones se desintegraron entre ellos dejando un misterioso residuo de hadrones (protones, neutrones…). Luego hicieron lo propio leptones y antileptones (electrones…). El Universo ya tenía un segundo de vida, y llegó la época de nucleosíntesis en la que se constituyeron los primeros núcleos completos de hidrógeno y helio, junto a sus respectivos isótopos. Pasados 3 minutos, el Universo ya se había expandido y enfriado hasta sólo 1.000 millones de grados centígrados y estaba constituido por un plasma de núcleos, electrones y fotones. Pero no fue hasta 380.000 años más tarde que la temperatura descendió lo suficiente como para permitir que los núcleos y los electrones se unieran formando los primeros átomos. El Universo se volvió transparente, los fotones pudieron escapar de ese denso plasma, y nacieron los primeros rayos de luz del cosmos. Lo que sigue es menos misterioso: Poco a poco estos átomos se fueron agrupando en ciertas regiones de un Universo que no paraba de expandirse, 100 millones de años más tarde la primera estrella empezó a brillar, se crearon galaxias, cúmulos de galaxias, planetas, sistemas solares y el Universo fue evolucionando hasta lo que conocemos ahora.
El Universo podría ser infinito
Estaba con Alan Guth hablando de esa época inflacionaria dominada por una especie de brutal fuerza de gravedad repulsiva, de cómo el descubrimiento de la expansión acelerada del universo debido a la enigmática energía oscura reforzó su teoría de la inflación cósmica, del impacto que tendrá descubrir o no ondas gravitacionales, y de cómo sus ecuaciones predicen que por indeterminación cuántica podrían haberse generado unas no-uniformidades que generaron perturbaciones en la estructura del Universo y terminaron causando el desequilibrio entre partículas y antipartículas, las anisotropías que vemos en la radiación de fondo, o que las galaxias se formaran en un lugar y no otro.
Entonces, le pregunté por mi obsesión sobre el tamaño del Universo, e intercambiamos algunas de las frases más surrealistas que recuerdo:
(podéis escuchar el diálogo aquí )
Pere: “Sobre el tamaño del Universo… ¿tenéis alguna pista?
A. Guth: “Podría ser infinito!”
P: “Esto es algo que he oído, pero no termino de entender… ¿Qué quieres decir por infinito?”
A.G: “je, je, je, je…. Well! Aaahh… deja que te dé dos diferentes explicaciones de cómo el universo puede ser infinito. La primera es el clásico modelo de Universo abierto. Hace mucho tiempo, antes incluso de la teoría inflacionaria, se observó que el universo era muy parecido en cualquier región donde miraras, y la gente empezó a construir modelos en los que el Universo era completamente homogéneo…. Y estos modelos son bastante precisos; todavía los utilizamos. Pero en estos modelos donde todo es homogéneo aparecen 3 posibles tipos de Universo: el abierto, el cerrado y el plano... El cerrado es finito. Pero el abierto y plano son… infinitos; el espacio simplemente se expande por siempre. No hay nada ilógico en pensar que el Universo continuará expandiéndose…
P: Pero…
A. G: Dime
P: ¿Infinito en el sentido que se expandirá para siempre, o infinito en el sentido de que… es… infinito?
A.G: Je, je… infinito en el sentido de que es simplemente infinito. Si empezaras a caminar estarías caminando por siempre.
P: Pero… entonces era infinito incluso durante sus primeros momentos de existencia?
A.G: Correcto! También podía ser infinito en sus primeros momentos…
P: Aaaaa…
AG: Incluso durante el Big Bang, el Universo podría haber sido infinito… según este punto de vista. ¡Pero hay otra posibilidad según la cual el Universo podría ser infinito!. Incluso si empezó siendo finito… hay maneras en que podría haberse llegado a ser infinito. Pero para esto mejor que te haga un dibujo.
Aquí Alan Guth se levantó en dirección a su pizarra, yo cogí mi teléfono recién estrenado, y grabé el siguiente video que os ruego busquemos a alguien para que nos lo interprete y traduzca a palabras llanas. Yo lo he intentado, y no hay manera.
Por favor, necesitamos algún físico que nos aclare esta inquietante duda: ¿es el Universo infinito?
(una vez resuelta, la publicaremos en un nuevo post o como nota al final de éste)
Conocer a Alan Guth fue como encontrarse frente a un científico salido de una película.
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