¿Big Bang ó Big Bounce?

Resultados recientes del Dr. Alejandro Corichi del Instituto de Matemáticas de la UNAM, Campus Morelia y del Dr. Parampreet  Singh del Instituto Perimeter de Física Teórica en Canadá sugieren que la teoría del Big Bang sobre el origen del Universo podría cambiar radicalmente.

En entrevista, el Dr. Corichi explicó que una de las preguntas que han ocupado la imaginación de la Humanidad desde sus inicios es ¿cuál es el origen y destino del Universo?.

Las respuestas que se han dado dependen de la identidad cultural de quien las ha ofrecido desde el Génesis de la tradición judío-cristiana, hasta el universo cíclico propuesto por los hindúes, pasando por el Popol-Vuh. Agregó que con el nacimiento de la ciencia moderna, el origen del Universo dejo de ser un asunto religioso para pasar a ser objeto de estudio.

"La imagen de un universo eterno e infinito como lo postulo Newton fue remplazada por un universo dinámico, en expansión, al aceptarse la Relatividad General de Einstein. Según esta, el universo tuvo un comienzo en un punto de densidad infinita, conocido como el Big Bang, modelo que se considera "estándar" dentro de la comunidad científica".

Explicó que aún cuando se sabia desde 1917 que la teoría de le Relatividad General admitía soluciones en las que el universo se expande -lo que fue comprobado observacionalmente en 1929- no fue sino hasta 1948 cuando por fin se entendió que la expansión del Universo, así como su composición química se explican por el modelo del universo en expansión. Se entendió también que el Universo debió tener un comienzo, en lo que alguien denomino el "Big Bang".

De acuerdo a la Relatividad General, mencionó el investigador, el Big Bang correspondió al inicio del tiempo, por lo que preguntarse ¿qué paso antes? no tiene sentido. El problema es que la teoría misma, es decir la Relatividad General, deja de ser válida en el origen del tiempo pues esta llena de infinitos. Preguntar entonces `que paso antes del Big Bang' a la Relatividad General es como preguntarle a la persona equivocada.

Lo anterior, dijo, ha llevado a los físicos a buscar otras salidas durante los últimos cuarenta años. En particular, comentó, ha quedado claro que se necesita una nueva teoría, una teoría cuántica de la gravitación, que cure los infinitos y nos permita saber exactamente que paso en el origen del tiempo.

"Hoy en día existe una teoría capaz de dar respuestas precisas a dichas preguntas. Se le conoce como Cosmología Cuántica de Lazos (LQC por sus siglas en ingles), y esta basada en la Gravedad Cuántica de Lazos (LQG), una propuesta para la muy buscada teoría de la gravitación cuántica".

Usando una versión de la Cosmología Cuántica de Lazos, los Drs. Corichi y Singh han brindado una nueva perspectiva al problema de la singularidad inicial del Universo. El modelo matemático predice que en vez de un Big Bang lo que existió fue un "Big Bounce", es decir, un "gran rebote" de un universo en contracción que en lugar de llegar a un colapso final ("Big Crunch") reboto y comenzó a expandirse nuevamente. Si esta teoría es correcta, nosotros vivimos en una nueva fase en expansión de ese universo.

La idea de que pudo haber algo, antes del Big Bang no es nueva y varios grupos de investigación han especulado al respecto. El científico explicó que por ejemplo se ha propuesto que la teoría cuántica, debido a su naturaleza 'difusa', provocaría que cerca del Big Bang el espacio-tiempo tendría fluctuaciones violentas, con lo que la noción de tiempo dejaría de tener sentido. A este escenario se le conoce como de `espuma cuántica'.

La Cosmología Cuántica de Lazos ha planteado que hubo un "antes" del Big Bang para el Universo, y el modelo de Corichi y Singh permite saber como fue ese "antes", gracias a que es un modelo matemático con soluciones exactas, cuyas propiedades se pueden estudiar en detalle. Así, el análisis de los Drs. Corichi y Singh nos dice que el Universo antes del 'rebote' fue muy parecido al que observamos ahora; no idéntico, pero casi indistinguible, como un hermano gemelo (con su propia noción de tiempo y demás cualidades del nuestro).

"Esto implica, además, que en tal universo existieron, muy probablemente, estructuras como las galaxias y que estas sirvieron de "semillas" para que en el nuestro se formaran otras estructuras como las in-homogeneidades en la radiación cósmica de fondo", comentó el investigador.

Sin embargo, añadió, todavía se necesita mucho mas trabajo para poder demostrar que esta posibilidad se cristaliza dentro de la teoría, además de que habrá que cotejarla con las observaciones. De comprobarse la validez de la Gravitación Cuántica de Lazos, el trabajo de Corichi y Singh nos dice que el Universo antes del Big Bang no fue una "espuma cuántica", sino que existió un periodo en contracción del Universo, en donde en particular la noción de tiempo estaba bien definida.

"Conforme nuestro conocimiento sobre el Universo avanza, también lo hacen las preguntas que nos formulamos. No solo tiene sentido preguntarse si hubo algo antes del Big Bang, sino que ahora podemos preguntarnos que paso exactamente, y sorprendentemente, comenzar a recibir respuestas".

Estos resultados ya se publicaron en el articulo "Quantum Bounce and Cosmic Recall", en la revista Physical Review Letters, y se encuentra disponible como el pre-impreso arXiv:0710.4543v2 [gr-qc].