Entre 1927 y 1930, el padre jesuita belga Georges Lemaître propuso, sobre la base de la recesión o alejamiento de las nebulosas espirales, que el Universo estaba comprimido en un pequeño punto, que él llamaba el ‘átomo primordial’, y que dio lugar a todo lo que conocemos ahora, incluido el espacio y tiempo. Él llamaba a este principio de los tiempos el ‘día sin ayer’.

En 1924 el astrónomo Edwin Hubble descubrió que ciertos objetos astronómicos conocidos entonces como “nebulosas espirales” eran en realidad otras galaxias (en aquella época se usaba el término “universos islas”) constituidas cada una por miles de millones de estrellas que se encontraban a enormes distancias. Estas galaxias se alejan de nosotros a gran velocidad y observó que cuanto más lejos están de nosotros más rápido se alejan. Durante los años siguientes se dedicó a medir sus distancias y velocidades , descubriendo que las mismas se estaban alejando unas de otras: en otras palabras, que el Universo estaba en expansión y tras analizar los datos concluyó que el mismo se expandía de  manera uniforme lo que significaba que en algún instante del pasado todas las galaxias del universo deberían haber estado amontonadas en el mismo lugar al mismo tiempo.

Las observaciones de Hubble se basaban en “el corrimiento al rojo” y se cuantifican por su ley del mismo nombre y son la predicción experimental del modelo de Fridmann-Robertson-Walker, que eran una solución de las ecuaciones de campo de la relatividad general de Einstein que predecían  el inicio del universo mediante una explosión inicial. Así se empezó a considerar la idea de que el universo comenzó como un punto infinitamente pequeño. Una singularidad pequeñísima en donde todo estaba infinitamente apretado y que sufrió una gran explosión entrando el universo en un estado de expansión y comenzando a crearse las galaxias y los planetas. 

Habiéndose descubierto que el Cosmos se estaba expandiendo, los astrónomos se preguntaron entonces cómo comenzó esta expansión y la misma física que hoy nos permite entender por qué brillan las estrellas, cómo fue el origen del hombre o por qué no hay aire en la Luna, ya nos indicaba que el Universo debió tener un comienzo muy caliente. En 1948 el físico ruso George Gamow,  junto con los estadounidenses Ralph Alpher y Robert Hermandesarrollaron los primeros modelos matemáticos para sostener estas ideas que empezaba cuando el universo tenía una temperatura de 10 billones de grados y era una “sopa primigenia” compuesta de fotones, neutrones, protones y electrones libres bañados por una potente radiación electromagnética. (denominada hílem, un término usado por los filósofos de la antigua Grecia). 

Primero se emitió una radiación de muy baja energía, en el rango de las microondas y después se formaron los átomos de helio, hidrogeno, litio y berilio. El resto de los elementos químicos se fueron formaron a lo largo de millones de años en el interior de las estrellas. Por cierto que el nombre de ‘Big Bang’ lo acuñó el astrofísico Fred Hoyle, que era un buen amigo de George Gamow pero enemigo de su teoría a la que con desprecio la citaba con estas palabras para descalificarla y que luego se convirtieron en su “nombre oficial“.

El que parte de ese “calor inicial” podría detectarse aún en la banda de las microondas se confirmó en 1965 cuando Arno Penzias y Robert Wilson, mientras hacían unas pruebas de radiometría detectaron un “ruido de fondo” inesperado que correspondía  a una temperatura de 3,5 K. que hoy en día conocemos como ‘el eco del Big Bang’. Fue un descubrimiento casual que les reportó el Nobel de Física en 1978. Para abreviar, y en los años 70 el mundo científico llegó al consenso de que aquella radiación de fondo era emitida por los restos de aquella gran explosión.

En realidad el Big Bang lo que supone no es que toda la masa del universo estuviera en un punto sino que es “algo que se esta expandiendo” dentro de “otro algo mucho más mayor“. Lo unico que podemos detectar es el Universo observable (o visible), basado en las leyes espacio-tiempo y que consiste en toda la materia y energía que podía habernos afectado pero parece que todo está dentro de algo mucho más grande

¿Tiene el universo un limite? No lo sabemos. Algunos  cosmólogos como Richard Tollman piensan que en la expansión del Universo la gravedad acabará venciendo y el mismo volverá a  comenzar a contraerse. El fin de esa contracción seria lo contrario al Big Bang: un Big Crunch (algo así como el ‘Gran Colapso’). La lógica del razonamiento de los detractores del Big Bang se basa en que el espacio es discontinuo. La discontinuidad del espacio y la consiguiente existencia de una unidad mínima de espacio, un “quanto” de espacio (por debajo del cual éste deja de existir) es aceptada incluso por los defensores del Big Bang y se ha estimado en 10^(-35) metros que se lee “10 (elevado a menos 35) metros”  y es la denominada distancia de Planck. Si el espacio está dividido en “quantos” de volumen,obligadamente- debería  tener una capacidad finita de almacenamiento de materia y/o energía, pero en realidad, tanto el espacio como el tiempo tienen un comportamiento que induce a pensar que ambos tienen una estructura fina como la energía y que el espacio parece ser anterior al tiempo. Con el modelo propuesto por Albert Einstein en su Relatividad General, tendríamos un universo “finito pero ilimitado“, es decir, que a pesar de tener un volumen medible no tendría límites, de forma análoga a la superficie de una esfera, que es medible pero ilimitada. 

Y si ese espacio fuera anterior al tiempo de inicio del Big Bang, la densidad infinita de aquella Singularidad Inicial no tendría  por que proceder de una energía infinita sino de que, cualquiera que fuese la misma estaba, al principio contenida dentro de un Espacio nulo (cero) y al dividir cualquier valor positivo por cero, nos resulta una cantidad infinita. Por eso parece ser que aquella Singularidad Inicial fue posible si “existiendo Energía no existía Espacio” . Esto podría deberse a que, en el momento inmediatamente después del Big Bang, el universo tal vez experimentó una explosión que causó su expansión y que la misma no tiene nada que ver con el tiempo (en años -luz) con que medimos su distancia observable. 

 
Porque la luz no viaja a velocidad infinita, sino que tarda en llegar a los sitios, y tarda más cuanto más alejados estén esos sitios del punto inicial generado  en el Big Bang’  y parece ser que aun no se han alcanzado los límites del universo real 

Acerca de mrjaen

La curiosidad es lo que me mueve a escribir

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  2. Hola Manuel,
    el espacio y su grandiosidad es algo que se me escapa de la mente. ¿Finito o infinito? No sé si existirá el día que se pueda saber con certeza pero confio que en algún momento aparezca alguna mente privilegiada como la de Einstein, que nos abrirá esa puerta a lo desconocido.
    Saludos

  3. […] ¿Es el universo finito? […]

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