ORIGEN DEL UNIVERSO - TEORÍAS
ORIGEN DEL UNIVERSO.
El universo es el conjunto de cosas creadas, es
materia, energía, espacio y tiempo. El universo tiene muchos componentes como: Galaxias, híper-galaxias,
estrellas, planetas, cometas, asteroides, meteoritos, satélites, nebulosas,
agujero negro, quásares.
Las explicaciones acerca del origen del universo se ubican en
las teorías religiosas y las teorías científicas, en las primeras se atribuye a
la creación de un ser divino en donde se toma como tal y no se cuestiona
absolutamente nada, en tanto que en las científicas se busca dar una
explicación a través de modelos apoyados en la Cosmología Física en las que
menciona que el origen del universo producto de una gran explosión, que siempre
está en expansión y en continuos ciclos de explosión-expansión- contracción-
explosión-expansión-contracción, y que podría que estemos viviendo en uno de
tantos universos que hayan existido. En contraposición al universo en expansión
hay teorías que tratan del destino final del universo.
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DEL
UNIVERSO
I.- Teoría Religiosa - Teoría de la
Creación o Teoría Creacionista.
Una de las teorías sobre el origen del
universo que ha sido propuesta es la teoría de la Creación. Esta teoría procede
de ámbitos más cercanos a la religión o la filosofía y se puede
presentar de formas variadas. En todos los casos, se basa en que el origen del
universo no estaría en sí mismo, sino en una entidad externa a éste que, en la
mayoría de las veces, se le denomina Dios.
Aunque se trata de una teoría que no
pertenece en exclusiva a la religión, ya que, por ejemplo, Aristóteles, ya
la afirmó en su época, sosteniendo que el mundo era una creación de un ente
supremo que denominó Primer Motor. Hoy en día, haciendo uso de la
tecnología y la ciencia modernas, no ha sido posible obtener ninguna prueba
tangible que confirme esta teoría, por lo que se trata de una teoría que ha
quedado relegada al ámbito de la fe más que al de la ciencia.
II.- Teorías Científicas. Existen cuatro
principales teorías que tratan de explicar el origen del universo. Estas son la
Teoría del Big Bang, la Teoría Inflacionaria, la Teoría del Estado Estacionario
y la Teoría del Universo Oscilante.
1.- Teoría del Big Bang o gran explosión. Supone que, hace entre 12.000 y 15.000 millones de años, toda la
materia del Universo estaba concentrada en una zona extraordinariamente pequeña
del espacio, y explotó. La materia salió impulsada con gran energía en todas
direcciones. Los choques y un cierto desorden hicieron que la materia se
agrupara y se concentrase más en algunos lugares del espacio, y se formaron las
primeras estrellas y las primeras galaxias. Desde entonces, el Universo
continúa en constante movimiento y evolución.
La teoría
continúa asegurando que después del colapso total, seguirá una nueva expansión,
otro Big Bang,
y así indefinidamente en una infinita serie de Big Bang y Big Crunch que
justificarían también un número infinito de universos. Sin embargo,
esta teoría no entra a explicar las causas del propio Big Bang.
2.-
Teoría inflacionaria. En la formulación original de la
teoría del Big
Bang, quedaban varios problemas sin resolver.
El estado de la materia en la época de la explosión era tal que no se
podían aplicar las leyes físicas normales. Así surgió esta teoría que fue
desarrollada a inicios de la década de 1980 por el científico
estadounidense Alan
Guth.
Según esta
teoría, lo que desencadenó la gran explosión, es una fuerza inflacionaria
ejercida en una cantidad de tiempo inapreciable, que permitió que se formara
una región observable del universo. La Teoría inflacionaria hace la diferencia entre un Universo real y un Universo observable, siendo el universo observable el habitado por el
hombre, que es mucho más pequeño que el universo real.
Esta teoría indica que las galaxias se están alejando
unas de otras, lo que hará más oscuro y frío el cosmos. Las estrellas
consumirán el hidrógeno, que es su combustible evitando todo proceso físico, lo
que constituirá un estado inerte.
En el momento aún queda suficiente materia que se
condensa por la gravedad generando una reacción nuclear dando origen a nuevas
estrellas, pero llegará el momento en el que se consumirá toda la energía
debido a la expansión que se está produciendo lo que evitará la formación de
más cuerpos celestes. Este proceso tiene una complejidad tan alta que los
científicos aún no tienen un cálculo probable de cuándo sucederá el fin del
universo.
A lo que sí han llegado a estimar los astrónomos es
que el sol consumirá toda su energía (hidrógeno) y por lo tanto se presume que
alrededor de cuatro mil millones de años morirá la estrella que está más cerca
de la tierra, lo que conllevará a la extinción de toda forma de vida en el
planeta.
La
inflación cósmica explica
como una partícula extremadamente densa y caliente que contenía toda la masa y
energía del universo, siendo de menor tamaño que un protón, sale desprendida
hacia el exterior en una expansión que continua en los millones de años
transcurridos desde entonces.
3.- Teoría del estado estacionario.
Esta
teoría se opone a la tesis de un universo evolucionario. Los seguidores de esta
consideran que el universo es una entidad que no tiene principio ni fin, no
tiene principio porque no comenzó con una gran explosión ni se colapsará, en un
futuro lejano, para volver a nacer.
El modelo
del Estado
Estacionario fue propuesto en 1948 por Herman Bondi, Thomas
Gold y Fred Hoyle.
Bondi y Gold presentaron una discusión filosófica invocando el denominado «Principio Cosmológico Perfecto» en
el que el Universo, además de ser homogéneo espacialmente, presenta el mismo
aspecto medio en cualquier época. Según la Teoría del estado estacionario, el
cosmos siempre ha
existido y siempre existirá. El punto básico de esta
explicación es el hecho de que el Universo, a pesar de su proceso de
expansión. siempre mantiene la misma densidad gracias a la creación continua de
nueva materia. Esta teoría, que estuvo
en auge durante los años 50, ha sido sucesivamente rechazada por la mayoría de
los astrónomos quienes apoyan ahora la teoría del Big Bang.
4.-Teoría del universo oscilante. La teoría oscilante o pulsante es
una hipótesis propuesta por Richard
Tolman que nos dice que nuestro universo sería el
último de muchos surgidos en el pasado, a causa de sucesivas explosiones y
contracciones. El citado físico afirmó que, en realidad, el
cosmos no tuvo un origen común, sino que ha estado “creándose” y “destruyéndose” continuamente,
pasando por una fase de expansión y otra de contracción (también llamada Big Crunch).
Esta teoría
fue desestimada con
el descubrimiento de
las microondas (1965), pues ello demostró que el Universo
debió haber sido en algún momento muy caliente y denso. Sin embargo, ha
vuelto a resurgir en la Cosmología
de branas como un modelo cíclico, que logra evadir todos
los argumentos que hicieron desechar la Teoría del universo oscilante en los
años 60.
No
obstante, sigue siendo una explicación altamente
controvertida debido a la ausencia de una descripción
satisfactoria de este modelo que concuerde con la Teoría de cuerdas.
LA TEORÍA SOBRE EL UNIVERSO
QUE STEPHEN HAWKING DEJÓ ANTES DE MORIR.
Poco antes de fallecer, el
físico Stephen Hawking completó sus últimas ideas sobre el cosmos, en las que
apuntaba que nuestro universo es finito y más simple de lo que se pensaba. El estudio
lo realizó junto a su colega Thomas Hertog en el marco de conceptos teóricos
como el multiverso y la inflación eterna.
La teoría final del profesor Stephen Hawking sobre el origen del
universo, en la que trabajó en colaboración con el profesor Thomas Hertog de la
universidad KU Leuven (Bélgica), se ha publicado en el Journal of High Energy Physics.
El estudio, enviado para su publicación, se basa en la teoría de
cuerdas y predice que el universo es finito y más simple que lo postulado por
muchas teorías actuales sobre el Big Bang.
Por su parte, el profesor Hertog, cuyo trabajo ha sido apoyado por
el Consejo Europeo de Investigación (ERC), anunció por primera vez la nueva
teoría en una conferencia en la Universidad de Cambridge en julio de 2017,
organizada con motivo del 75 aniversario de Hawking.
Las teorías modernas del Big Bang predicen que nuestro universo
local comenzó a existir con un instante de inflación, en otras palabras, una
pequeña fracción de segundo después del Big Bang en la que el universo se
expandió a un ritmo exponencial colosal. Sin embargo, los científicos piensan
que una vez que comienza la inflación, hay regiones donde nunca se detiene. Se
cree que los efectos cuánticos pueden mantener la inflación para siempre en
algunas zonas del universo, por lo que, globalmente, sería eterna.
Un ‘acogedor’ universo de bolsillo
La parte observable de nuestro universo sería entonces solo una
especie de ‘acogedor’ universo de bolsillo, una región en la que la inflación
ha terminado y se han podido formar estrellas, galaxias y planetas, como el
nuestro.
“La teoría habitual de la inflación eterna predice que, a escala
global, nuestro universo es como un fractal (objeto que se repite a diferentes
escalas) infinito, con un mosaico de diferentes universos de bolsillo,
separados por un océano inflacionario”, explicó Hawking.
“Las leyes locales de la física y la química pueden diferir de un
universo de bolsillo a otro, que juntos formarían múltiples universos. Pero
nunca he sido un fan del multiverso. Si la escala de los diferentes universos
en el multiverso es grande o infinita, la teoría no se puede probar”, reconoció
el físico británico.
En su nuevo artículo, Hawking y Hertog afirman que esta
implementación del principio de la inflación eterna como modelo del Big Bang es
errónea. “El problema con la explicación habitual de la inflación eterna es que
asume un universo de fondo existente que evoluciona de acuerdo con la teoría de
la relatividad general de Einstein y trata los efectos cuánticos como pequeñas
fluctuaciones en torno a esto”, señala Hertog.
“Sin embargo –añade–, la dinámica de la inflación eterna difumina
la separación entre la física clásica y la cuántica. Como consecuencia, la
teoría de Einstein se desmorona en la inflación eterna”.
“Predecimos que nuestro universo, en las escalas más grandes, es
razonablemente simple y globalmente finito. Por lo tanto, no es una estructura
fractal”, concluye Hawking.
La teoría de cuerdas
La teoría de la inflación eterna propuesta por Hawking y Hertog se
basa en la teoría de cuerdas. Se trata de una rama de la física teórica que
intenta reconciliar la gravedad y la relatividad general con la física
cuántica, en parte describiendo los componentes fundamentales del universo como
pequeñas cuerdas vibratorias.
Su enfoque utiliza el concepto de holografía de la teoría de
cuerdas, que postula que el universo es un holograma grande y complejo. Es
decir, la realidad física en ciertos espacios tridimensionales puede reducirse
matemáticamente a proyecciones 2D sobre una superficie.
Hawking y Hertog desarrollaron una variación de este concepto
holográfico para proyectar la dimensión del tiempo en la inflación eterna. Esto
les permitió describir esta inflación sin tener que depender de la teoría de
Einstein. En su nueva propuesta, la inflación eterna se reduce a un estado
atemporal definido en una superficie espacial al principio de los tiempos.
“Cuando rastreamos la evolución de nuestro universo hacia atrás en
el tiempo, en algún momento llegamos al umbral de la inflación eterna, donde
nuestra noción familiar del tiempo deja de tener ningún significado”, señala
Hertog.
La anterior ‘teoría sin fronteras’ de Hawking predijo que, si
retrocedes en el tiempo hasta el comienzo del universo, este se encoge y se
cierra como una esfera; pero la nueva teoría representa un paso más allá del
trabajo anterior. “Ahora estamos diciendo que hay un límite en nuestro pasado”,
apunta Hertog.
El físico belga y Hawking también usan su nueva teoría para ofrecer
predicciones más fiables sobre la estructura global del universo. Así prevén
que el universo que surge de la inflación eterna en el límite del pasado es
finito y mucho más simple que la estructura fractal infinita predicha por la
vieja teoría de la inflación eterna.
Sus resultados, de ser confirmados por trabajos posteriores,
tendrían implicaciones importantes para el paradigma del multiverso. “No
estamos en un solo universo único, pero nuestros hallazgos implican una
reducción significativa del multiverso a un rango mucho menor de universos posibles”,
aclaró Hawking.
Ondas gravitacionales para LISA
Hertog planea ahora estudiar las implicaciones de la nueva teoría
en escalas más pequeñas que están al alcance de los telescopios espaciales.
Considera que las ondas gravitacionales primordiales (ondas en el
espacio-tiempo) generadas a la salida de la inflación eterna constituyen la
‘pistola humeante’ más prometedora para probar su modelo.
La expansión de nuestro universo desde el principio significa que
estas ondas gravitacionales tendrían longitudes de onda muy largas, fuera del
rango de los detectores actuales de la colaboración científica LIGO. Sin
embargo, podrían ser escuchadas por la Laser Interferometer Space Antenna
(LISA), un observatorio de ondas gravitacionales proyectado por la Agencia
Espacial Europea (ESA) en colaboración con la NASA, así como por futuros
experimentos que midan el fondo de microondas cósmico.
Referencia bibliográfica: S.W. Hawking and Thomas
Hertog. ‘A Smooth Exit from Eternal
Inflation?’’ Journal
of High-Energy Physics (2018). DOI: 10.1007/JHEP04(2018)147
Usted puede consultar estas lecturas,
para tener más documentos al respecto.
Además, puede observar los
siguientes videos como complemento.
Usted dá click y lo puede observar.
ACTIVIDADES A REALIZAR.
Teniendo como base la
lectura anterior:
1.- Haga un resumen de las
teorías sobre el origen del universo.
2.- De las teorías
expuestas, haga un breve ensayo personal de una sola de ellas en las que usted
esté de acuerdo, dando conceptos propios.
3.- Diferencie que es una
teoría religiosa y una científica.
4.- Explique con sus palabras la teoría sobre el universo que Stephen Hawking
dejó antes de morir.
