Se supone que hace 17 Giga·años (la estimación de la Edad del Universo en 1977) existía un Huevo Cósmico, una enorme concentración de materia y energía de un tamaño minúsculo que de repente estalló esparciendo toda esa materia y energía en todas las direcciones dando lugar a lo que conocemos como Universo.
Para comprender el proceso podemos imaginar la explosión de un gigantesco cartucho de dinamita del tamaño de un planeta.
En primer lugar, toda la masa del planeta no estalla al mismo tiempo, sino que la ignición se inicia en un punto de toda esa masa y se extiende a muy alta velocidad por toda la masa desde el centro hasta la superficie. A una velocidad muy alta, pero no infinita, ni siquiera mayor que la velocidad de la luz, por lo que la explosión resultante no será homogénea y esférica sino que será más bien asimétrica, siendo más intensa en algunas direcciones y menos en otras.
De la explosión surge una gran cantidad de materia, átomos y gases. Las partículas no salen disparadas todas a la misma velocidad, sino que hay partículas disparadas a MUY alta velocidad (siempre menor que c) y otras a menos velocidad. Incluso hay partículas que, al chocar con la masa externa consiguen una velocidad relativamente lenta. Y otras partículas son expulsadas por la presión interna sin haber llegado e explosionar.
Las partículas que alcancen más velocidad se alejarán muy rápido. Pero otras partículas se alejarán más despacio.
Según las leyes de la gravitación, todas las partículas que se alejan de la explosión sufrirán una fuerza de atracción hacia el resto de la masa expulsada, por lo que todas ellas irán frenando.
En cualquier masa gravitatoria, del tamaño que sea, existe una velocidad de escape. Las partículas que viajen a una velocidad mayor seguirán frenando, pero cada vez menos y nunca frenarán lo suficiente para detenerse y volver a caer. Pero las partículas que adquieran menor velocidad serán frenadas hasta detenerse y luego volverán a caer hacia el centro y origen de la explosión, tardando prácticamente lo mismo (algo más en realidad) que hubieran tardado en frenarse.
Como resultado, muy poco tiempo después de la explosión una cierta cantidad de materia se volverá a concentrar en el centro y origen de la explosión. Y esa concentración irá creciendo con el tiempo conforme las partículas que adquirieron una velocidad mayor vayan cayendo.
Al cabo de un cierto tiempo tendríamos un universo que, grosso modo, podríamos diferenciar en varias partes.
Una primera zona, prácticamente en el mismo sitio donde se produjo el Big Bang, en la que existe una enorme concentración de masa que está creciendo continuamente conforme las partículas disparadas, frenadas y atraídas de nuevo vuelven a caer hacia el centro del universo provocando lo que se conoce como el Big Crunch.
Una segunda zona en la que existe gran cantidad de partículas que están cayendo hacia el Núcleo. Fueron disparadas a una velocidad relativamente lenta, ya han sido frenadas y ahora están cayendo y acelerando hacia el Núcleo.
Una tercera zona en la que existe gran cantidad de partículas que están alejándose del núcleo pero a una velocidad inferior a la velocidad de escape. Fueron lanzadas mucho más rápido, pero están siendo frenadas por la gravedad del Núcleo y del resto del universo. Aún no se han frenado del todo, pero lo harán en más o menos tiempo y cuando lo hagan comenzaran a caer de nuevo hacia el núcleo.
Más lejos, en la cuarta zona, están las partículas que adquirieron una velocidad superior a la velocidad de escape. Están alejándose, y están siendo frenadas, pero la fuerza de frenado disminuye con más rapidez que su distancia y nunca llegarán a ser frenadas del todo, por lo que se alejarán hacia el infinito durante toda la eternidad.
Y más allá, en la quinta zona, un espacio infinito, vacío, al que la materia expulsada por el Big Bang aún no ha llegado.
Si esta imagen del Universo y del Big Bang fuera correcta, nosotros no podríamos estar en la primera zona, que sería un gigantesco Big Crunch, ni en la segunda, pues veríamos a nuestro alrededor que las galaxias se estarían acercando las unas a las otras, al contrario de lo que vemos hoy en día, en que las galaxias se están alejando.
Nosotros, nuestra galaxia, estaríamos en la tercera o en la cuarta zona, pero no muy adelante en la cuarta zona pues entonces veríamos la mayoría de las galaxias por una dirección del firmamento y muy pocas en la dirección opuesta.
La duda estaría en si estamos en la tercera zona y tarde o temprano nuestra galaxia se frenará del todo y comenzará a caer hacia el núcleo, o si estamos al principio de la cuarta zona y nuestra galaxia continuará alejándose por toda la eternidad del núcleo del Big Bang.
En cualquier caso, imaginar que el universo y el Big Bang ocurrieron así, nos lleva a una serie de contradicciones.
En primer lugar: ¿Dónde está el Centro del Big Bang?
Si esta teoría fuera correcta, en algún lugar del firmamento DEBERÍAMOS poder ver el Big Crunch, la enorme concentración de masa que está regresando al núcleo del Universo, formando el cuerpo más masivo y brillante del mismo y que sería visible EN TODO el Universo.
En segundo lugar, las observaciones del Universo ya en aquella época revelaban que el Universo a Gran Escala era muy homogéneo, tanto que es imposible que haya surgido de una explosión, por muy fuerte que haya sido ya que cualquier heterogeneidad por pequeña que sea no habría hecho más que incrementarse con el tiempo.
Y en tercer lugar, si nuestro universo se está expandiendo en un espacio 3D significa que nosotros, nuestra galaxia, nos estamos desplazando por el espacio a una velocidad determinada. Las galaxias más cercanas al Origen del Big Bang viajarían más despacio. Las más lejanas más rápido.
Por los efectos de la relatividad sabemos que los objetos que se desplazan más rápido experimentan cambios físicos con más lentitud que los objetos en reposo.
Así, las galaxias situadas en dirección al Origen del Big Bang, más lentas en velocidad, habrán evolucionado con más rapidez que la nuestra y aún más que las situadas en dirección opuesta, más rápidas en velocidad, más lentas en evolución.
Desde nuestra Vía Láctea deberíamos ver que en una dirección de cosmos las galaxias son más evolucionadas que la nuestra, con estrellas más viejas y con mayor concentración de Helio.
Y en dirección opuesta las galaxias serían menos evolucionadas, con estrellas más jóvenes y una menor concentración de Helio.
Y eso no ocurre así.
Miremos en la dirección que miremos, el Universo a nuestro alrededor, a gran escala, es idéntico en todas las direcciones. No es posible encontrar ningún lugar, ninguna dirección, en la que la temperatura, la densidad estelar, las edades de las galaxias o ningún fenómeno que seamos capaces de medir sea esencialmente diferente del resto del Universo.
Y eso significa que la Teoría del Big Bang en un espacio 3D no puede ser correcta.
La Teoría de la Inflación Cósmica
La Teoría de la Inflación Cósmica se elaboró para intentar resolver dos graves contradicciones que tenía la Teoría del Big Bang.
En primer lugar, si la teoría del Big Bang fuera cierta, tal como se concibió originalmente, en algún lugar del firmamento deberíamos ver el núcleo renacido del Big Bang, el lugar donde se produjo la explosión y donde muy poco tiempo después empezó a formarse una gigantesca concentración de materia. No importa lo lejos que estemos, ese Big Crunch debería ser visible y sería el objeto luminoso más brillante del universo.
En segundo lugar, contando sólo con las leyes de la física conocidas, podemos deducir que el Universo debería ser mucho más heterogéneo de lo que es.
Ya hemos indicado que cuando una masa explota no lo hace de forma homogénea. Por muy rápida que sea la velocidad a la que se transmite la explosión en un cartucho de dinamita, pasan muchos, muchísimos microsegundos, desde que las partículas de dinamita en contacto con el detonador empiezan a estallar hasta que la explosión se transmite molécula a molécula hasta el extremo opuesto del cartucho, y a menudo (casi siempre) hay moléculas de dinamita que salen disparadas del cartucho empujadas por otras moléculas sin haber llegado a estallar.
La explosión de un cartucho de dinamita no es homogénea, ni siquiera lo sería si el cartucho fuera una esfera perfecta y el detonador estuviera justo en el centro.
El Big Bang es lo mismo. La explosión no pudo ser perfectamente homogénea, y cualquier ligera desviación de esa homogeneidad no hubiera hecho más que aumentar con el tiempo.
Al mirar a los cielos hoy en día veríamos zonas más frías y más calientes, más densas y más vacías, más oscuras y más luminosas. Pero eso no se corresponde con la realidad.
Miremos en la dirección que miremos, vemos que las características del Universo a gran escala son las mismas en todas direcciones. Son homogéneas.
Como esto era incompatible con la Teoría del Big Bang, ésta se corrigió añadiéndole la Teoría de la Inflación Cósmica.
Esta teoría dice que en los primeros microsegundos del Big Bang entró a funcionar una fuerza, desconocida hasta entonces, que provocaba una intensa repulsión de todas las partículas. Una repulsión tan intensa que el universo se expandió ¡miles de veces más rápido que la velocidad de la luz!
Por lo visto, esta quinta fuerza (después de la electromagnética, la nuclear fuerte, la débil y la gravedad) no había funcionado antes ni, por lo que sabemos, ha vuelto a actuar. De hecho, no conocemos ningún otro fenómeno en el que esta hipotética quinta fuerza haya llegado a influir de alguna forma.
Desde que esta teoría fue propuesta ha sido admitida por la mayoría del mundo científico, pero recordemos que sigue siendo una teoría no demostrada para explicar las contradicciones en la Teoría del Big Bang, otra teoría tampoco demostrada.
Escrito y publicado el 17 de Agosto de 2014