Pasaos a algo m¨¢s cre¨ªble, terraplanistas: el universo es plano

Las casualidades no existen, ?son la f¨ªsica!, titulamos un art¨ªculo hace tiempo. El tema deriv¨® en redes (uno no sabe si mirar las redes para llorar y re¨ªr, o mantenerse apartado de emociones fuertes) a comentarios sobre el determinismo de la ciencia y las implicaciones de la f¨ªsica cu¨¢ntica. Ambas derivadas entran en nuestro tema de hoy, que trata de uno de los tres problemas m¨¢s graves de los que adolece la teor¨ªa cosmol¨®gica m¨¢s aceptada, que se basa en la expansi¨®n 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 cosmol¨®gica o una energ¨ªa oscura que explique que la expansi¨®n del universo se est¨¢ acelerando. Eso son minucias comparadas con el hecho de que el universo que observamos con fascinaci¨®n es ¡°tan perfecto¡±, y debi¨® serlo incluso mucho m¨¢s en el pasado, que parece mentira. Vamos al l¨ªo.

Usando su teor¨ªa de la relatividad, Albert Einstein describi¨® inicialmente, hace 104 a?os, un universo en el que la materia est¨¢ distribuida de manera uniforme a escalas suficientemente grandes, cumpliendo el llamado Principio Cosmol¨®gico. Pero no solo consider¨® que hab¨ªa homogeneidad en el espacio, sino tambi¨¦n en el tiempo: el universo fue y ser¨¢ siempre el mismo. A Einstein lo que le gustaba era un universo est¨¢tico, 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 definici¨®n no hay nada fuera!, pero el lenguaje tiene muchas limitaciones cuando se enfrenta a la cosmolog¨ªa moderna), por lo que su trayectoria debe curvarse. Es lo que se conoce como un universo con geometr¨ªa esf¨¦rica, 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 f¨¢cil digerir que el universo tenga geometr¨ªa esf¨¦rica y que en alg¨²n momento un rayo de luz pueda volver al punto del que parti¨®, como nosotros podr¨ªamos viajar por la superficie terrestre en l¨ªnea recta y llegar al mismo punto. Estamos hablando de un universo en 3 dimensiones espaciales, curvado completamente. De nuevo, nada f¨¢cil de asimilar, nos gusta la geometr¨ªa eucl¨ªdea, que es la que aprendemos en el colegio cuando dibujamos tri¨¢ngulos y aplicamos el Teorema de Pit¨¢goras.

Para nuestra mente no es f¨¢cil digerir que el universo tenga geometr¨ªa esf¨¦rica y que en alg¨²n momento un rayo de luz pueda volver al punto del que parti¨®

As¨ª 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 est¨¢tico, y cuando por otro lado le dijeron que sus mismas ecuaciones pod¨ªan describir de manera fidedigna esa expansi¨®n, y que como resultado la geometr¨ªa del universo pod¨ªa ser euclidiana o plana, seguramente todo el mundo respir¨® tranquilo. Los humanos somos de mente muy cuadriculada, cartesiana, todo para nosotros es f¨¢cil si las l¨ªneas paralelas son siempre paralelas, y si un rayo de luz nunca volver¨¢ a nosotros despu¨¦s de recorrer todo el universo. El p¨¢rroco Georges Lema?tre le dijo a Einstein que sus ecuaciones sobre la evoluci¨®n del universo tambi¨¦n pod¨ªan servir para explicar un universo en expansi¨®n con un pasado en el que todo estaba concentrado en un volumen muy peque?o, una singularidad, el origen del Big Bang. Es decir, un universo nada est¨¢tico, algo que Einstein calific¨® como basado ¡°en c¨¢lculos matem¨¢ticos correctos¡±, pero con una ¡°comprensi¨®n de la f¨ªsica abominable¡±.

A partir de esos tiempos donde naci¨® la cosmolog¨ªa moderna, y hasta casi acabar el siglo XX, los astrof¨ªsicos intentaron entender si la expansi¨®n del universo iba a pararse y revertirse en alg¨²n momento, lo cual implicaba un universo esf¨¦rico; iba a pararse y pasar a ser m¨¢s est¨¢tico, lo que implicaba un universo plano; o el universo iba a expandirse para siempre, lo que se conoce como un universo hiperb¨®lico. La cosa se complic¨® en los ¨²ltimos a?os del siglo XX, cuando se tomaron datos que implicaban que el universo seguir¨ªa expandi¨¦ndose para siempre, pero seguir¨ªa siendo plano, aun cuando la conocida como energ¨ªa oscura provocar¨¢ que la expansi¨®n se produzca cada vez a mayor velocidad, pareci¨¦ndose m¨¢s y m¨¢s a otro universo que estudi¨® con las ecuaciones de Einstein un amigo suyo, Willem de Sitter.

El caso es que los m¨¢s recientes experimentos que miden el pasado, presente y futuro del universo, y su geometr¨ªa, que est¨¢ relacionada con esa evoluci¨®n temporal, nos dicen que el universo es plano con una precisi¨®n de un 0.5% (describir las implicaciones de ¡°ser plano¡± lo dejamos para otro d¨ªa). De todas las geometr¨ªas que el universo podr¨ªa 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 evoluci¨®n del universo como un todo nos dicen que la densidad del universo poco despu¨¦s del Big Bang, una milmillon¨¦sima de segundo o nanosegundo (lo que tarda la luz en llegar desde su m¨®vil 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 n¨²mero 25, m¨¢s o menos. Si el decimal n¨²mero 25 hubiera sido diferente un nanosegundo despu¨¦s del Big Bang, si unas fluctuaciones cu¨¢nticas no hubieran tenido esas propiedades tan restrictivas, el universo no ser¨ªa como es, no ser¨ªa plano, no existir¨ªamos. La mente de los astrof¨ªsicos, muy cartesiana en el sentido de esc¨¦ptica y met¨®dica, 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 intr¨ªnseco de la teor¨ªa del Big Bang que por s¨ª sola (dejando fuera la conocida como inflaci¨®n, una teor¨ªa complementaria bastante posterior y mucho menos contrastada) no puede resolver, es uno de sus grandes fracasos. Una soluci¨®n puede ser, como nos pasa en la Tierra, que vivimos y conocemos una zona tan peque?a del universo que nos parece plana, aunque el universo en realidad tenga otra geometr¨ªa. Ser¨ªa el fin de los universoplanistas, entre los cuales ahora mismo est¨¢n pr¨¢cticamente todos los astrof¨ªsicos, bas¨¢ndose en datos y conociendo el significado y las limitaciones de la afirmaci¨®n de que el universo es plano.

Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez es investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas y del Instituto Nacional de T¨¦cnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA)

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n 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 cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de 1 ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa; Patricia S¨¢nchez Bl¨¢zquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiolog¨ªa

Puedes seguir a MATERIA en Facebook, Twitter e Instagram, o apuntarte aqu¨ª para recibir nuestra newsletter semanal.