¿Gran Explosión o Gran Rebote?

¿Qué hubo antes de que naciera nuestro universo?

Es posible que el Big Bang (o Gran Explosión, aunque los científicos siempre utilizan el nombre en inglés) no haya sido el comienzo del universo, sino simplemente el comienzo de una serie infinita de universos. Dos conceptos fundamentales de la física, que explican ambos y de muchas maneras la naturaleza del universo, han sido difíciles de reconciliar uno con el otro.

Representación artística del Gran Rebote (Big Bounce): un nuevo universo surge del momento final de un universo anterior.

© Pat Rawlings/SAIC

Unos investigadores europeos han desarrollado un método matemático para lograrlo, de modo que tenga el potencial de explicar lo que había antes del Big Bang.


La singularidad de la Gran Explosión, el punto único a partir del cual se supone que germinó todo el universo, es el principal escollo de la teoría del Big Bang: los cálculos no pueden explicar por una singularidad tal. Sin ninguna evidencia asociada con el instante más temprano de la expansión, esa teoría no proporciona una explicación para una condición inicial como ésa.

Según la clásica teoría de la relatividad general de Einstein, el espacio es un continuo. Las regiones del espacio pueden ser sub-divididas en porciones cada vez más pequeñas sin finalizar jamás.

La idea fundamental de la mecánica cuántica es que las cantidades físicas existen en paquetes discretos (los cuantos) en lugar de pertenecer a un continuo. Más aún, esos cuantos y los fenómenos físicos relacionados con ellos existen en una escala extremadamente pequeña (la escala de Plank).

Hasta ahora, las teorías de la mecánica cuántica (hay diversas variantes) han fallado en su propósito de “cuantizar” la gravedad. La gravedad cuántica de bucles (LQG = Loop Quantum Gravity) es uno de esos intentos. Representa al espacio como una red de bucles cuantizados de campos gravitatorios redes de spin que se intersectan. Esta red vista a través del tiempo es denominada espuma spin.

Historia del universo, desde el Big Bang hasta ahora

© tumblr

La teoría LQG no solamente proporciona una imagen matemáticamente precisa del espacio y del tiempo, sino que también genera soluciones matemáticas para problemas de vieja data relacionados con los agujeros negros y con el Big Bang. Sorprendentemente, LQG nos dice que el Big Bang fue en realidad un “gran rebote”, no una singularidad sino un continuo, donde el colapso de un universo anterior engendró el nuestro.

Los investigadores europeos iniciaron el proyecto “teoría de campo efectiva para la gravedad cuántica de rizo” (EFTFORQG = Effective Field Theory for Loop Quantum Gravity) para desarrollar esta emocionante candidata a teoría para reconciliar las descripciones clásica y cuántica del universo.

Los científicos se enfocaron en la estructura independiente de fondo de la LQG que requiere que las matemáticas que definen el sistema del espacio-tiempo sean independientes de cualquier sistema de coordenadas o de marco de referencia (fondo) (ver, en inglés, Background Independence).

Aplicaron tanto aproximaciones semi-clásicas (aproximaciones Wentzel-Kramers-Brillouin, o WKBs) como técnicas de la teoría de campo efectivo (una especie aproximada de teoría de campo gravitatorio) para analizar una geometría clásica del espacio, estudiar la dinámica de estados semi-clásicos de espuma de spin y aplicar formulaciones matemáticas de fenómenos astrofísicos tales como los agujeros negros.

Los resultados producidos por el equipo del proyecto EFTFORQG superaron a las expectativas. Los científicos realmente contribuyeron a establecer la LQG como un gran contendiente para describir la imagen cuántica del espacio y del tiempo que sea compatible con la relatividad general con enormes implicaciones para develar algunos de los mayores misterios del universo.