Pasaos a algo más creíble, terraplanistas: el universo es plano

Las casualidades no existen, ¡son la física!, titulamos un artículo hace tiempo. El tema derivó en redes (uno no sabe si mirar las redes para llorar y reír, o mantenerse apartado de emociones fuertes) a comentarios sobre el determinismo de la ciencia y las implicaciones de la física cuántica. Ambas derivadas entran en nuestro tema de hoy, que trata de uno de los tres problemas más graves de los que adolece la teoría cosmológica más aceptada, que se basa en la expansión del universo desde el conocido como Big Bang.

Entre esos problemas graves no se encuentra que en nuestro paradigma actual necesitamos materia oscura que no encontramos en laboratorios, o que las observaciones implican la existencia de una constante cosmológica o una energía oscura que explique que la expansión del universo se está acelerando. Eso son minucias comparadas con el hecho de que el universo que observamos con fascinación es “tan perfecto”, y debió serlo incluso mucho más en el pasado, que parece mentira. Vamos al lío.

Usando su teoría de la relatividad, Albert Einstein describió inicialmente, hace 104 años, un universo en el que la materia está distribuida de manera uniforme a escalas suficientemente grandes, cumpliendo el llamado Principio Cosmológico. Pero no solo consideró que había homogeneidad en el espacio, sino también en el tiempo: el universo fue y será siempre el mismo. A Einstein lo que le gustaba era un universo estático, y sus ecuaciones implican que tal universo tiene que ser finito. Para que todo lo que existe sea finito, de alguna manera un rayo de luz debe mantenerse “dentro del universo” (no muy afortunada la frase, ¡por definición no hay nada fuera!, pero el lenguaje tiene muchas limitaciones cuando se enfrenta a la cosmología moderna), por lo que su trayectoria debe curvarse. Es lo que se conoce como un universo con geometría esférica, que no significa que el universo sea una esfera, ya que el concepto de esfera solo tiene sentido si hay algo fuera de ella.

Para nuestra mente no es fácil digerir que el universo tenga geometría esférica y que en algún momento un rayo de luz pueda volver al punto del que partió, como nosotros podríamos viajar por la superficie terrestre en línea recta y llegar al mismo punto. Estamos hablando de un universo en 3 dimensiones espaciales, curvado completamente. De nuevo, nada fácil de asimilar, nos gusta la geometría euclídea, que es la que aprendemos en el colegio cuando dibujamos triángulos y aplicamos el Teorema de Pitágoras.

Para nuestra mente no es fácil digerir que el universo tenga geometría esférica y que en algún momento un rayo de luz pueda volver al punto del que partió

Así que cuando a Einstein le informaron desde varias fuentes, por ejemplo Edwin Hubble, de que las observaciones de galaxias indicaban que el universo se expande, no es estático, y cuando por otro lado le dijeron que sus mismas ecuaciones podían describir de manera fidedigna esa expansión, y que como resultado la geometría del universo podía ser euclidiana o plana, seguramente todo el mundo respiró tranquilo. Los humanos somos de mente muy cuadriculada, cartesiana, todo para nosotros es fácil si las líneas paralelas son siempre paralelas, y si un rayo de luz nunca volverá a nosotros después de recorrer todo el universo. El párroco Georges Lemaître le dijo a Einstein que sus ecuaciones sobre la evolución del universo también podían servir para explicar un universo en expansión con un pasado en el que todo estaba concentrado en un volumen muy pequeño, una singularidad, el origen del Big Bang. Es decir, un universo nada estático, algo que Einstein calificó como basado “en cálculos matemáticos correctos”, pero con una “comprensión de la física abominable”.

A partir de esos tiempos donde nació la cosmología moderna, y hasta casi acabar el siglo XX, los astrofísicos intentaron entender si la expansión del universo iba a pararse y revertirse en algún momento, lo cual implicaba un universo esférico; iba a pararse y pasar a ser más estático, lo que implicaba un universo plano; o el universo iba a expandirse para siempre, lo que se conoce como un universo hiperbólico. La cosa se complicó en los últimos años del siglo XX, cuando se tomaron datos que implicaban que el universo seguiría expandiéndose para siempre, pero seguiría siendo plano, aun cuando la conocida como energía oscura provocará que la expansión se produzca cada vez a mayor velocidad, pareciéndose más y más a otro universo que estudió con las ecuaciones de Einstein un amigo suyo, Willem de Sitter.

El caso es que los más recientes experimentos que miden el pasado, presente y futuro del universo, y su geometría, que está relacionada con esa evolución temporal, nos dicen que el universo es plano con una precisión de un 0.5% (describir las implicaciones de “ser plano” lo dejamos para otro día). De todas las geometrías que el universo podría tener, justo es plano, lo que nuestras mentes entienden mejor. Y no solo eso, esas ecuaciones de Einstein que se pueden usar para describir la evolución del universo como un todo nos dicen que la densidad del universo poco después del Big Bang, una milmillonésima de segundo o nanosegundo (lo que tarda la luz en llegar desde su móvil a sus ojos), solo pudo tener un valor muy preciso para que hoy el cosmos sea como es. Ese valor se conoce hasta el decimal número 25, más o menos. Si el decimal número 25 hubiera sido diferente un nanosegundo después del Big Bang, si unas fluctuaciones cuánticas no hubieran tenido esas propiedades tan restrictivas, el universo no sería como es, no sería plano, no existiríamos. La mente de los astrofísicos, muy cartesiana en el sentido de escéptica y metódica, no puede aceptarlo: ¡Demasiada coincidencia y, para algunos, demasiado determinismo en la historia del cosmos!

Lo que acabamos de describir es lo que se conoce como el problema de la planitud. Es un problema intrínseco de la teoría del Big Bang que por sí sola (dejando fuera la conocida como inflación, una teoría complementaria bastante posterior y mucho menos contrastada) no puede resolver, es uno de sus grandes fracasos. Una solución puede ser, como nos pasa en la Tierra, que vivimos y conocemos una zona tan pequeña del universo que nos parece plana, aunque el universo en realidad tenga otra geometría. Sería el fin de los universoplanistas, entre los cuales ahora mismo están prácticamente todos los astrofísicos, basándose en datos y conociendo el significado y las limitaciones de la afirmación de que el universo es plano.

Pablo G. Pérez González es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA)

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología

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