02/Nov/04

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Los físicos dicen que el Big Bang no fue algo especial

(Space.com) Que todo empezó con el Big Bang, nos han estado diciendo los científicos por años. Y con un comienzo tan espectacular del universo, uno pensaría que tendría que haber sido algo muy especial.

No sería tan así, de acuerdo a dos físicos de la Universidad de Chicago.

"Nos gusta decir que el big bang no es nada especial en la historia de nuestro universo", dijo Sean Carroll, un Profesor Asistente en Física, de la Universidad de Chicago.

"El big bang podría ser un suceso normal en la evolución natural del universo que podría suceder repetidamente en escalas increíblemente extensas mientras que el universo se expande, se vacía y se enfría", dicen Carroll y la estudiante graduada Jennifer Chen.

El dúo se preguntaba por qué es que el tiempo fluye en una sola dirección, y si es cierto que el Big Bang (en realidad, una teoría que aun no ha sido probada) pudo provenir de una fluctuación de energía en el espacio vacío que sería compatible con las leyes conocidas de la física.

Desde hace ya mucho tiempo que otros investigadores han sugerido que el universo en cíclico, y que el Big Bang fue el comienzo de nuestro universo tal como lo conocemos, pero no fue el comienzo del Universo mucho más grande que encierra todo el resto, incluyendo aquello que nunca podremos ver porque está por fuera de nuestra burbuja cósmica.

La pregunta sobre la naturaleza de la flecha del tiempo ha contrariado a los físicos por un siglo ya que "en la mayoría de los casos las leyes de las física no distinguen entre el pasado y futuro. Son simétricas en el tiempo", dice Carroll.

El tiempo está muy relacionado al concepto de entropía, que es una medida del grado de desorden existente en el universo. La entropía naturalmente aumenta con el tiempo, tal como el físico Ludwig Boltzmann sugirió hace un siglo atrás.

Tal como lo dice Carroll: "Se puede convertir un huevo en un omelette, pero no un omelette en un huevo"

Pero el misterio permanece en el hecho de por qué en el comienzo del universo la entropía era muy baja. La dificultad para contestar eso ha irritado desde hace mucho tiempo a los físicos, los que mayormente la dejan de lado como un rompecabezas a ser resuelto en el futuro. Anteriormente la idea con la que los investigadores encaraban todo el tema de la entropía era de que la cantidad de ésta existente en nuestro universo era en sí finita. Carroll y Chen han tomado un punto de vista totalmente opuesto.

"Lo que postulamos es que la cantidad de entropía en el universo es infinita", dice Chen en una declaración emitida anteayer: "Siempre le es posible aumentar".

Para explicar satisfactoriamente por qué el universo se ve tal como lo vemos hoy en día, ambas suposiciones deben permitir que suceda un proceso al que se llama "inflación", y que es una extensión a la teoría del big bang. De acuerdo a la inflación, el universo experimentó un periodo de expansión rápida y masiva en una fracción del primer segundo posterior al Big Bang.

Pero existe un problema con ese argumento. Para poder entrar en el periodo de inflación, el universo tendría que haber contenido una pequeña extensión microscópica de espacio con una disposición extremadamente improbable, algo que ningún científico esperaría de una condición inicial cuya determinación se supone fue aleatoria.

Carroll y Chen argumentan que una condición inicial genérica tiende a ser altamente similar a una porción de frío espacio vacío, que no es obviamente un punto de inicio muy favorable para la aparición del proceso de inflación.

En un universo con una cantidad finita de entropía, ha sido propuesto por algunos científicos que ciertas fluctuaciones aleatorias podrían ser generadoras del proceso de inflación. Esto, sin embargo, requiere que las moléculas en el universo fluctúen desde un estado de alta entropía hacia un estado de baja entropía, lo que es un hecho altamente improbable.

"Las condiciones necesarias para que se presente la inflación no son lo que se dijera 'sencillas' como comienzo", dijo Carroll. "De hecho, hay un argumento que dice que sería más fácil de aceptar que nuestro universo haya surgido de una fluctuación aleatoria, antes de que se justifique que la inflación haya empezado de una fluctuación aleatoria".

El escenario propuesto por Carroll y Chen, de una entropía infinita, está inspirado en el descubrimiento, en 1998, de que el universo se va a expandir para siempre como resultado de una fuerza misteriosa que ha sido denominada "energía oscura". Bajo esas condiciones, la configuracion que surge naturalmente es la de un universo que es casi totalmente vacío.

"En nuestro universo actual, la entropía está creciendo y el universo se está expandiendo y vaciándose", dijo Carroll.

Pero hasta en el espacio vacío hay unos débiles rastros de energía que fluctúan en una escala subatómica. Tal como ha sido sugerido anteriormente por Jaume Garriga de la Universidad Autónoma de Barcelona, y por Alexander Vilenkin de la Universidad Tufts, estas fluctuaciones pueden ser responsables de generar sus propios Big Bangs en pequeñas áreas de nuestro universo, que estén ampliamente separadas tanto en tiempo como espacio. Carroll y Chen extienden esta idea de una forma dramática, sugiriendo que la inflación puede haberse disparado "en reversa" en el pasado distante de nuestro universo, por lo que el tiempo pudo aparecer como transcurriendo hacia atrás (desde nuestra perspectiva) a observadores ubicados en nuestro pasado distante.

Sin importar en qué dirección vayan, los nuevos universos creados por esos big bangs continuarán el proceso creciente de entropía. En este ciclo sin fin, el universo nunca logra un equilibrio. Si lo lograra, nunca volvería a suceder nada más. Por lo que no existiría una flecha del tiempo.

"No existe un estado al que se pueda llegar en el que se logre una máxima entropía. Siempre sería posible incrementarla un poco más creando otro universo nuevo al que se le permite expandirse y enfriarse", explicaba Carroll.