¿Qué ocurriría si el Universo hubiera existido siempre? ¿Es decir, si no hubiera tenido un comienzo y estuviera simplemente ahí, desde siempre y para siempre, por toda la eternidad? Una idea que, desde luego, muy poco tiene que ver con la teoría más extendida de que todo surgió a partir de un punto de infinita densidad, una singularidad, que hace 13.700 millones de años se expandió súbitamente en un evento al que hemos llamado Big Bang.

Bruno Bento, físico de la Universidad de Liverpool y Stav Zalel, del Imperial College de Londres, sin embargo, no creen que el Big Bang marcara el comienzo del Universo, sino que éste ya estaba ahí cuando la Gran Explosión sucedió. Para ello, según exponen en un artículo recién aparecido en el servidor ‘ arXiv’, recurren a una nueva teoría de la gravedad. «La realidad -afirma Bento, que estudia desde hace años la naturaleza del tiempo- tiene muchas cosas que la mayoría de la gente asociaría con la ciencia ficción o incluso la fantasía».
En su trabajo, los investigadores utilizaron una nueva teoría de la gravedad cuántica, llamada ‘teoría de conjuntos causales’, en la que tanto el espacio como el tiempo están divididos en fragmentos discretos de espacio-tiempo. Es decir, que en alguna parte debe existir una unidad fundamental o ‘átomo’ de espacio-tiempo. Al aplicar esta idea al comienzo del Universo, Bento y sus colegas descubrieron que es posible que el Universo no haya tenido un comienzo, sino que lleva existiendo desde un pasado infinito y que solo en tiempos ‘recientes’ evolucionó hacia lo que conocemos como Big Bang.

El irresoluble problema de la gravedad

Puede que la gravedad sea, hoy por hoy, el problema más profundo y frustrante al que se enfrenta la Física. De hecho, disponemos de dos teorías diferentes del Universo, ambas extraordinariamente efectivas: la Mecánica Cuántica y la Relatividad General. Lo malo es que ambas teorías no son compatibles entre sí.

Por un lado, en efecto, la Mecánica Cuántica describe con éxito tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil). Y lo hace hasta escalas microscópicas, prediciendo y encontrando después todas y cada una de las partículas que componen la materia. Y la Relatividad General, por su parte, es la más completa y poderosa descripción de la gravedad de la que disponemos. Sin embargo, y a pesar de todas sus fortalezas, la Relatividad General sigue estando incompleta. De hecho, sus predicciones saltan en pedazos por lo menos en dos lugares del Universo: en el centro de los agujeros negros y en el Big Bang.

En ambos casos, esas regiones son ‘singularidades’, puntos en el espacio-tiempo en los que las leyes actuales de la física se hacen añicos. En ellas, de hecho, la gravedad se vuelve extremadamente fuerte en una escala de longitud menos que diminuta. Por eso, y para resolver el problema de las singularidades, los físicos necesitan una descripción capaz de abarcar la gravedad extrema en las singularidades. Muchos lo han intentado, y se han desarrollado ya numerosas teorías, pero ninguna ha conseguido resolver el misterio, pero ahí es precisamente donde entra el nuevo enfoque del espacio y el tiempo presentado por Bento y Zalel.

En todas las teorías de la física, el espacio y el tiempo se consideran como continuos. Es decir, que forman una especie de suave ‘fondo’ en el que toda la realidad subyace. En ese espacio-tiempo continuo, dos puntos pueden estar todo lo cerca que sea posible el uno del otro, igual que dos eventos pueden ocurrir en momentos lo más cerca posible entre sí en el tiempo.

Pero en la teoría de conjuntos causales, el espacio-tiempo no es continuo, sino que está dividido en fragmentos discretos, algo que podríamos considerar como ‘átomos’ de espacio-tiempo. La teoría, pues, impone estrictos límites a lo cerca que pueden estar dos puntos en el espacio o dos eventos en el tiempo, ya que no podrían estar más cerca el uno del otro que el propio tamaño del ‘átomo’.

Sería algo similar a mirar la pantalla de un televisor. De lejos, parece un continuo en el que las imágenes se van sucediendo suavemente. Pero si nos acercamos hasta el punto de distinguir los píxeles, veremos que su tamaño marca el límite hasta el que dos imágenes pueden acercarse. La teoría, evidentemente, tiene importantes implicaciones para la naturaleza misma del tiempo.

En palabras de Bento, «una gran parte de la filosofía del conjunto causal es que el paso del tiempo es algo físico, que no debería atribuirse a algún tipo de ilusión o a algo que sucede dentro de nuestro cerebro que nos hace pensar que el tiempo pasa; este paso es, en sí mismo, una manifestación física de la teoría. Por lo tanto, en la teoría de conjuntos causales, un conjunto crecerá un ‘átomo’ a la vez, haciéndose cada vez más grande».

Esta forma de ver el tiempo elimina de un golpe el problema de la singularidad del Big Bang, porque, en la nueva teoría, las singularidades no pueden existir. En otras palabras, es imposible que la materia se comprima en puntos infinitamente pequeños, ya que no pueden ser más pequeños que un átomo de espacio-tiempo.

Por lo tanto, y una vez eliminada la singularidad del Big Bang, ¿Cómo sería el comienzo del Universo? «En nuestro trabajo -afirma Bento- no habría Big Bang como comienzo, ya que el conjunto causal sería infinito hacia el pasado, por lo que siempre habría algo antes». Es decir, que el Universo podría no haber tenido un comienzo, sino que, simplemente, existe desde siempre. Y lo que percibimos como Big Bang puede no ser otra cosa que un momento particular en la evolución de este conjunto causal siempre existente, y no un verdadero comienzo.

Por supuesto, queda aún mucho trabajo por hacer antes de dar por buena la teoría. Un trabajo que permita, bajo esta nueva óptica, describir la compleja evolución del Universo durante y después del Big Bang. Según Bento, la investigación no muestra cómo puede traducirse físicamente la nueva teoría en el Universo que vemos a nuestro alrededor, aunque sí que ha demostrado que «por lo menos matemáticamente, esto se puede hacer».

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