“Big Bang”… ¿o no?
Los científicos, desde tiempos inmemoriales, han tratado de resolver los misterios del universo. Lo curioso es que cada vez que resuelven uno crean otro. Cada solución teorética o progreso tecnológico se considera como la última palabra, solo para ser reemplazada por otra. Al final del siglo XIX se creyó que todo lo que puede ser descubierto y explicado ya se había logrado. Al comienzo de la nueva centuria, sin embargo, Einstein muestra un universo invisible que todavía no terminamos de comprender. En las últimas décadas el modelo del “Big Bang” ha sido la última explicación de cómo el universo empezó. Digamos, la última… por ahora.
La teoría del “BigBang” , como hace notar John Malone en “Unsolved Mysteries of Science”, fue propuesta por primera vez por el belga Georges Lamaitre, monseñor de la iglesia católica, en 1927. Según Lamaitre la ley de gravitación de Einstein, formulada en 1915, implica que el universo debe estar expandiéndose por todas partes y en todas direcciones a la misma velocidad, lo que indica que debe haber comenzado con la explosión de un átomo primitivo que contenía toda la materia del universo. Posteriormente Edwin Hubble en 1929 descubre que las galaxias se están alejando de nosotros y de cada una de ellas en todas direcciones a una velocidad proporcional a su distancia de nosotros y de la Vía Láctea. La expansión del universo convenció a más astrónomos que algún tipo de explosión inicial pudo haber creado suficiente energía para causar la expansión del universo. 
En 1940 los físicos teorizaron que inmediatamente después del evento el plasma resultante debería haber sido más caliente que el interior de cualquiera estrella ahora en existencia, pero que con el paso del tiempo tiene que haberse enfriado, aunque todavía conserva una pequeña cantidad de calor. El residuo de este proceso crea una espesa bruma cósmica de microondas conocida como fondo cósmico. Esto significa que mientras más lejos miremos en el espacio y en el pasado, más gruesa debería ser la bruma. En 1965 Arno Penzias y Robert Wilson trabajando en los Laboratorios de Bell anunciaron que habían detectado un siseo constante de radiación cósmica. Esta fue la evidencia de que este residuo fue creado por una explosión inicial. Pero… más evidencias se necesitaban.
En 1987 NASA lanza el satélite “Cosmic Background Explorer” para mirar hacia el pasado, 500.000 años después del “BigBang”. La evidencia que el satélite proporcionó indica que en verdad la radiación cósmica es isotrópica y que su temperatura es cercana a los 3 grados por encima del 0 absoluto. En 1992, según el mapa compilado por el satélite, la materia, una vez que comienza a formarse a partir de los gases del “Big Bang”, lo hizo en grumos que últimamente darían nacimiento a las galaxias. Esto esta de acuerdo con la idea de que las fluctuaciones microscópicas cuánticas durante el periodo del universo temprano alteran la distribución homogénea de la materia. La distribución de elementos, conocida como abundancia de elementos cósmicos, resulto también ser correcta, en línea con la teoría del “Big Bang” .
A esta altura se podría decir que la teoría, según la evidencia, es correcta. Cuando una teoría científica hace predicciones que pueden ser probadas, predicciones basadas en hipótesis y experimentos, entonces el consenso es que la teoría es válida. Hoy día una gran mayoría de cosmologistas acepta el “Big Bang”. Esto no significa que la teoría sea definitiva. Problemas bastante serios todavía permanecen sin resolución.
En 1948 Fred Hoyle, que acuñó el término “Big Bang” dándole un sentido peyorativo, propuso la teoría del “estado estable” junto con Herman Bondi y Thomas Gold. El universo, según la teoría, es mucho más viejo que lo que las observaciones astronómicas parecen indicar, porque siempre ha existido y siempre existirá. Durante eones de tiempos galaxias nacen, maduran y mueren y nuevas galaxias constantemente toman su lugar. Las nuevas galaxias que no se forman necesariamente en el lugar donde las otras habían existido mantienen la masa y el balance total del universo. A muchos cosmologistas no les gusta la teoría del “estado estable” porque sugiere que nunca vamos a llegar al fondo de las cosas. La teoría, por cierto, no deja de tener sus propios problemas.
Uno de ellos fue el uso modificado de la “constante cósmica”, una formula matemática que Einstein había introducido en su teoría general de la relatividad para mostrar que el universo no cambia. En 1929, cuando los estudios de Hubble mostraron el cambio de color hacia el rojo de las galaxias distantes, Einstein llegó a la conclusión de que las galaxias realmente se estaban alejando unas de otras junto con la expansión del universo. Después de esto la constante cosmológica no fue necesaria… el mayor error que he cometido… según el mismo Einstein. Esto puso a la teoría de Hoyle fuera de circulación. Pero, no a Hoyle. Puede que hayan problemas con su teoría, dice, pero muchos más los tiene el “Big Bang”.
Uno de ellos, por ejemplo, es que el universo temprano no funciona de acuerdo a las leyes físicas que hoy prevalecen. Durante los primeros 500.000 años después del “Big Bang” las leyes del universo actual no existían. Estas surgieron solo cuando el universo se enfrió lo suficiente para permitir la formación de materia y la emisión de luz . Es esta discrepancia la que obligo a los teoristas del “Big Bang” a adoptar la noción de que el universo inicial surgió a partir de una singularidad, de un evento único. 
Hoyle no demoró mucho en burlarse de la idea… seguro, cuando ustedes encuentran algo problemático en la teoría del “Big Bang”, en lugar de dudar, salen con una excepción especial que contradice todo lo que hasta ahora conocemos. Y, este no es el único problema. En 1990, un discípulo de Hoyle, Halton Arp, hizo notar que ha habido un número de observaciones del corrimiento al rojo que no corresponden con su distancia de la tierra. Un problema serio.
Si el corrimiento al rojo no es un indicador confiable de la velocidad de la expansión del universo, entonces la teoría del “BigBang” recibe un serio golpe. Tal vez las galaxias, después de todo, no se están alejando tan rápido como se creía, lo que indica que no es necesario un “Big Bang” para ponerlas en movimiento. Pero, para sorpresa de todos, en el 2016, el telescopio espacial Hubble de la NASA descubrió que el universo se esta expandiendo de 5 a 9 por ciento más rápido de lo esperado. ¿Qué significa esto? ¿que la teoría de la gravedad de Einstein es incompleta? ¿Qué el lado obscuro del universo tiene algo que ver con esto? En el fondo, esto revela que bien poco sabemos acerca de la energía y materia obscura del universo, dice Lucas Macri, uno de los colaboradores del estudio.
En 1992 John Boslough en su libro “Master of Time” dice que varios físicos acusan a los proponentes del “Big Bang” de ignorar la evidencia o de desarrollar hipótesis que no pueden ser probadas. Entre ellas la idea más significante y novedosa que no puede ser probada es la de la inflación, propuesta por Alan Guth en 1981. Desde el mismo comienzo, el universo se expandió a una velocidad exponencialmente mayor de lo que lo hace ahora, yendo del porte de la cabeza de un alfiler al porte de una naranja en una cantidad increíblemente infinitesimal de tiempo. Matemáticamente, ésto es asombroso. El aumento fue de un factor de uno seguido por 150 ceros. Después de esto el universo estableció la velocidad de expansión que hasta ahora ha prevalecido.
El concepto de la inflación responde a algunos de los problemas que la teoría presentaba. Entre ellos el de la planitud del universo. Según los físicos el universo debe ser abierto, es decir, que se expande sin fin en una superficie infinitamente curva. O cerrado, significando que eventualmente la gravedad va a causar que el universo se repliegue en si mismo, terminando en el átomo primordial que había dado origen al “Big Bang”.
Desgraciadamente no existen signos observables para determinar uno o lo otro. Aparece perfectamente balanceado entre estas dos posibilidades y es a esta condición a la que se describe como planitud. Cuando Guth estaba desarrollando el concepto de la inflación encontró un problema. La teoría predice que la rápida expansión tendría que crear un número de burbujas separadas y la muralla de estas burbujas deberían ser, hasta hoy día, evidentes. El problema es que no lo son. Después de dos años publicó la teoría de todas maneras, con la esperanza de que otros físicos encontraran la solución. Y así fue.
El físico ruso Andrei Linde logró demostrar matemáticamente que las burbujas, que ahora tienen el nombre de “dominios”, se habrían desarrollado independientemente unas de otras y estarían tan lejos que quedan fuera de nuestra observación para siempre. Sus cálculos matemáticos lograron remover los obstáculos que amenazaban la idea de las burbujas o dominio. La teoría, a pesar de no ser experimentalmente comprobable, resuelve los problemas de la inflación que, por cierto, también es incomprobable. La teoría explica, no solo la planitud del universo, sino también el hecho de que la materia este homogéneamente distribuida a través del universo. El instante inflacionario actuó, digamos, como una licuadora cósmica.
Para los críticos del “Big Bang”, entre ellos Arp y Hoyle, todo esto es muy conveniente. Sin evidencia experimental, por muy elegantes que sean los cálculos matemáticos, el “Big Bang” es sólo una hipótesis. El avance de los instrumentos de medidas, la computación y los experimentos de la física cuántica parecieran apoyar el “Big Bang. En el 2000 un telescopio robótico en Australia descubrió una aglomeración de galaxias que forman un verdadero continente cósmico. Pero, por enorme que sea, sus dimensiones no exceden las predicciones de la teoría del “Big Bang”. El problema, sin embargo, es que los nuevos descubrimientos que el desarrollo tecnológico trae, hacen surgir nuevas dificultades. A pesar de ello, habría que decir, que la teoría continúa siendo la mejor explicación del origen de nuestro universo. Por ahora, es la teoría estándar, aunque no la verdad.
El físico francés Trinh Xuan Thuan escribe en “The Secret Melody”… “nuestro universo es una pequeña burbuja en la vastedad de otra burbuja, un meta universo, o súper universo, que es decenas de millones de billones de veces más grande. Y ese mismo meta universo esta perdido en una multitud de otros meta universos, todos creados durante la era inflacionaria de infinitamente pequeñas regiones de espacio, todos ellos desconectados unos de otros”. Aterrorizante… ¿cierto?… suena más bien como ciencia ficción.