Cosmos

Las huellas de un Universo anterior

Gerardo Herrera Corral 01 / Oct / 18
Desde hace tiempo que Roger Penrose, ve en el espacio las huellas que pudo haber dejado un Universo anterior al nuestro. Una idea que podría replantear nuestro concepto de un origen cósmico de todo lo que conocemos. Recientemente, el físico-matemático inglés presentó nuevas evidencias.

El Universo está lleno de misterios, pero quizá el más profundo de todos es su procedencia. Aunque la teoría más aceptada de su origen establece que comenzó hace 14 mil millones de años en lo que conocemos como Big Bang, hay gente pensando que en realidad este no es el principio de todo, sino que se trata solo de la oscilación de un Universo que ya existía y que quizá ha existido siempre.

Las teorías de un universo continuo eran preferidas por los físicos antes de que, a mediados del siglo pasado, apareciera la posibilidad de un comienzo. Actualmente tenemos evidencia de que todo inició en un gran estallido, pero en el modelo del Big Bang hay algunas preguntas sin respuesta. Roger Penrose se ha preocupado por una de estas cuestiones; la que tiene que ver con la segunda ley de la termodinámica.

La segunda ley de la termodinámica decía Charles Percy Snow, - famoso por sus novelas y su conferencia: “Las dos culturas” –, debería ser conocida por las personas cultivadas. No conocerla es equivalente a que un científico no haya leído una obra de Shakespeare. Con certeza todos pensaríamos mal de un científico que no sepa nada de Shakespeare.

Esta ley de la termodinámica establece que la entropía del universo tiende a incrementarse. La palabra entropía proviene del griego y significa transformación, pero en el uso cotidiano es más bien “desorden”. En su forma más coloquial entropía es el grado de organización de un sistema, el nivel que alcanza el desorden de un medio o el caos de un conjunto de objetos. La segunda ley de la termodinámica asegura que la entropía o caos se incrementa de manera inevitable. Esta ley establece que todos los sistemas tienden a alcanzar el equilibrio térmico con lo que se logra la entropía máxima o el máximo desorden. Nuestro universo no es la excepción.

El desorden se incrementa no solo en nuestras casas, en nuestra oficina y nuestro diario vivir, lo hace en el universo entero y en ese proceso continuo está el final de todo porque el equilibrio es la extinción definitiva. La segunda ley de la termodinámica vaticina la muerte térmica del Universo porque el fin del mundo llegará cuando éste alcance el equilibrio. Cuando ocurra ya no habrá más energía para mantener la vida. No tendremos el flujo de calor que es vital porque todo estará a la misma temperatura. El Universo habrá alcanzado la máxima entropía.

"Para Penrose la única manera de entender que el Universo haya comenzado con un alto grado de orden para luego evolucionar hacia el universo complejo, diverso y desordenado que vemos es que éste se haya originado a partir de otro Universo que al final de sus días se comprimió"
Foto: Notimex

Pero si de manera inexorable la entropía aumenta en el Universo y siempre lo ha hecho, entonces, cuando el Universo comenzaba debió ser muy ordenado, es decir, la entropía debió haber sido muy pequeña. Es aquí donde Roger Penrose considera que algo está mal con el modelo del Big Bang.

Las observaciones nos dicen que el Universo temprano se encontraba en “equilibrio termodinámico”, es decir, con entropía considerable. La radiación cósmica de fondo, esa luz prístina que se originó cuando el universo tenía 380 mil años y que hemos podido ver y medir en todo el firmamento, refleja a un Universo en equilibrio térmico y por tanto con una entropía grande.

La radiación cósmica de fondo es una tenue luz que llena todo el universo. Se liberó cuando los protones atraparon a los electrones para formar los primeros átomos, principalmente de helio y de hidrógeno. Fue entonces que la luz quedó libre, y aun forma un ruido que podemos ver cuando el televisor no está sintonizado en alguna frecuencia ocupada por las emisoras humanas. En el firmamento esta luz se ve muy parecida a como se ve en la pantalla de la televisión, pero ha sido necesario enviar satélites con instrumentos muy sensibles para poder verla.

Para Penrose la única manera de entender que el Universo haya comenzado con un alto grado de orden para luego evolucionar hacia el universo complejo, diverso y desordenado que vemos es que éste se haya originado a partir de otro Universo que al final de sus días se comprimió para luego rebotar y producir el nuestro.

El universo en que vivimos sería, pues, la consecuencia de un universo anterior y --como el anterior-- el nuestro también se comprimirá cuando el tiempo se acabe. También retornará a un estado de entropía muy baja que dará la impresión al siguiente universo de originarse en una gran explosión. No habrá tal cosa, dice Penrose, pero los físicos del nuevo Universo pensarán que todo comenzó con un Big Bang.

El modelo cíclico dice que los agujeros negros funcionan como aspiradoras que a lo largo de su existencia en el Universo lo limpian de entropía. Cuando el Universo se acerca a su final lo que quede de estos agujeros negros se evaporará regresando las cosas a un estado de mayor orden. En esta etapa final el Universo retornará a un estado que se parece mucho a un Big Bang.

Así comenzará un nuevo “Eón”, una nueva época, que será solo parte del reino más amplio que es la eternidad.

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El satélite WMAP nos proporcionó la medición más precisa de las fluctuaciones de temperatura en la Radiación Cósmica de Fondo que es el remanente del Big Bang. Penrose asegura que ha encontrado estructuras circulares concéntricas en este mapa, tal y como se ve a la derecha.

Para mostrar que la visión de universos cíclicos es correcta es necesario buscar señales. Es posible que eventos gravitacionales en el Universo anterior lleguen a afectar al nuestro; por lo menos en la etapa en que se formó la Radiación Cósmica de Fondo. La fusión de dos agujeros negros en el universo anterior debe haber producido ondas gravitacionales que pueden llegar a interferir con la luz que se liberó en el proceso de recombinación de los átomos.

Esto llevaría a la formación de círculos concéntricos en el mapa de temperaturas que señalarán que su variación es marcadamente menor que en el resto del firmamento. El hallazgo de tales estructuras circulares ha sido controversial, no todo mundo acepta el análisis de Penrose y sus colaboradores. Sin embargo, hace unas semanas este grupo de investigadores publicó nueva evidencia. Ahora reporta la presencia de manchas de calor que pudieron haber sido generadas por la radiación de Hawking en el Universo anterior al nuestro. Como con los resultados reportados anteriormente, la comunidad se muestra escéptica.

Si esto pudiese ser comprobado, si las señales que Roger Penrose alega tener fueran ciertas, significaría que el Universo en que vivimos es solo uno más en una secuencia infinita de “eones” con Universos que cíclicamente oscilan formando nuevos universos una y otra vez.

En su libro “Ciclos del tiempo” (2014, Penguin Random House) en el que describe estas ideas de manera amplia, Roger Penrose se refiere así a la extensión hacia atrás del Big Bang que él hace con su modelo, la extensión que nos lleva a pensar en un universo previo al nuestro:

“El Big Bang se supone que representa el principio de todas las cosas, así que no hay un «antes». No tengas miedo – es solo un truco matemático. ¡La extensión no se supone que tendrá significado físico! ¿O quizá si …?”

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La consecuencia más importante de la cosmología cíclica de Penrose es que retoma un modelo de Universo continuo que ya existía antes de la teoría del Big Bang. ​

Para muchos, un Universo continuo es menos susceptible a los problemas filosóficos que surgen con un Universo que comienza y termina. La intervención de un agente externo se complica en un universo que siempre existió. El relato religioso se dificulta cuando no es necesario que algo comience.

Es posible que la respuesta al más profundo misterio de su procedencia sea que el Universo no nació, que no hay un origen, que no viene de ninguna parte porque siempre estuvo ahí.
En posible que todo lo que vemos sea solo displicencia cósmica y asombrosa eternidad.

Autor: Gerardo Herrera Corral
Es profesor titular del Departamento de Física del Centro de Investigación y De Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV). Es líder del trabajo de los científicos mexicanos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN). Es autor de los libros "El Universo, la historia más grande jamás contada" y "El azaroso arte del engaño", entre otros.