Un nuevo modelo matemático señala que el universo ni nació ni morirá
La edad del universo está estimada, a partir de la Teoría
General de la Relatividad, en 13.800 millones de años.
En aquel momento, toda la materia del cosmos habría estado
concentrada en un solo punto infinitamente denso (también conocido como
singularidad). Pero luego, habría “explotado”, y habría empezado a expandirse.
Esa explosión es lo que se ha denominado Big Bang.
Así explican las matemáticas de la teoría de la relatividad
el origen del cosmos. Pero un nuevo modelo desafía esta explicación.
Desarrollado por los físicos Ahmed Farag Ali y Saurya Das, de la Universidad de
Banha (Egipto) y de la Universidad de Alberta (Canadá) respectivamente, el
modelo señala que el universo habría existido desde siempre, publica la revista
Physorg.
El problema
de la singularidad del Big Bang
En general, una singularidad es una zona del espacio-tiempo
donde no se puede definir alguna magnitud física relacionada con los campos
gravitatorios, tales como la curvatura. En el marco de la Relatividad General,
aparecen numerosos ejemplos de singularidades, como la descripción del origen
del universo que ya hemos mencionado.
Algunos científicos, sin embargo, han dicho que esta
descripción es “problemática” porque solo explica matemáticamente lo que pasó
después del Big Bang y no lo que sucedió antes o durante la singularidad. Ali y Das trataban de resolver esas
deficiencias con su nuevo modelo matemático.
Recuperando
a David Bohm
Para su desarrollo, se basaron en ideas de un físico teórico
llamado David Bohm, muy conocido, entre otras cosas, por desarrollar en los
años cincuenta del siglo XX una versión de la mecánica cuántica en la que se
predice un “orden implicado” en el universo. Ese orden implicado,
multidimensional, permitiría explicar la contigencia, más o menos azarosa.
La interpretación de Bohm es un ejemplo de teoría de
variables ocultas, en la que se admite que existen variables ocultas que
podrían proveer una descripción objetiva determinística que elimine muchas de
las paradojas de la mecánica cuántica.
Asimismo, Bohm exploró la sustitución de las líneas
geodésicas clásicas (definidas por la Teoría General de la Relatividad como
líneas de mínima longitud que unen dos puntos en una superficie dada) por
trayectorias cuánticas.
Se considera que las líneas geodésicas se cruzan unas con
otras en algún punto, y que en los puntos en que convergen se forman
singularidades (como la que posibilitó, según la relatividad, el Big
Bang). Las trayectorias cuánticas
bohmianas, por el contrario, jamás se cruzan, así que no hacen emerger
singularidades en las ecuaciones.
Como Bohm, en su trabajo, Ali y Das sustituyeron las líneas
geodésicas por trayectorias cuánticas bohmianas. En este caso, lo hicieron en
una ecuación ya existente, creada también en los cincuenta por otro físico,
Amal Kumar Raychaudhuri. El modelo matemático resultante combina, por tanto,
elementos de la Teoría General de la Relatividad con elementos de la teoría
cuántica.
Ni
principio ni fin
Al ‘corregir’ la ecuación de Raychudhuri incorporándole las
trayectorias cuánticas, el modelo matemático de Ali y Das señala lo siguiente.
En primer lugar, como carece de singularidades, no predice el Big Bang, es
decir, que según este nuevo modelo no habría existido “un inicio del cosmos” y
este sería temporalmente infinito.
Por otra parte, el nuevo modelo tampoco predice un "big
crunch" o “Gran Colapso”, para el cual se precisaría una singularidad
igualmente: la teoría cosmológica del ‘big crunch’ señala que el destino último
del universo se producirá cuando su expansión se frene y sus elementos vuelvan
a reunirse y comprimirse en una singularidad espacio-temporal.
Por último, según los científicos, las predicciones del nuevo
modelo coinciden en gran parte con observaciones actuales de la constante
cosmológica y de la densidad del universo.
Respaldo a
la existencia de una nueva partícula
En términos físicos, el modelo describe asimismo al universo
como “lleno de un fluido cuántico”. Ali y Das proponen que este fluido estaría
compuesto por gravitones, que son unas partículas hipotéticas, que se supone
son las encargadas de transmitir la interacción gravitatoria.
Para la física teórica estas partículas resultan
fundamentales porque podrían jugar un papel clave en la teoría de la gravedad
cuántica. Se espera que esta teoría se convierta en la base matemática para
describir el comportamiento de todas las fuerzas de la Naturaleza (o todas las
interacciones fundamentales entre las partículas elementales en términos de un
solo campo).
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