¿Cómo prescindir del Big Bang?

la gran explosión. Un término diluido en humor y que se convirtió en la norma para designar la singularidad en los primeros días del universo. Una idea que se remonta a la década de 1930 con el físico belga Georges Lemaitre, quien luego defendió la teoría del «átomo primitivo», la famosa singularidad. No fue hasta 1949 que el astrofísico británico Fred Hoyle vio con franqueza el «Big Bang» mencionado por primera vez en la BBC. De hecho, Hoyle lo usa de manera despectiva, criticando abiertamente su visión del universo que considera irracional. Después de todo, ¿cómo podemos imaginar que toda la materia del universo se haya condensado en algún momento del pasado distante? «Parece que tenemos que cambiar la teoría en este lugar en particular. ¿Y por qué no utilizar los efectos de la gravedad cuántica, que debería ser especialmente fuerte a pequeña escala?», Sugiere Patrick Peter, director de investigación del Centro Nacional de Ciencias Científicas. Investigador y subdirector del Instituto de Astrofísica de París. En ese caso, ¿sería posible borrar la existencia del Big Bang?

Sello de 1994 impreso en Bélgica que representa a Georges Lemaitre. Créditos: La plataforma.

El Big Bang está intrínsecamente relacionado con la relatividad general.

Primero, los investigadores intentaron resolver el problema de la singularidad inicial sin apartarse del campo de la relatividad general de Albert Einstein. Así que los físicos Stephen Hawking y George Ellis se han puesto bajo la premisa de que la materia que impregna el universo es «normal», es decir, respeta las condiciones energéticas que generalmente son validadas por los fluidos ordinarios. , en la Tierra y en astrofísica extrema. entornos como Estrellas de neutrones. Pero si este es el caso, a discreción de los dos mundos en el tratado de 1973 estructura de gran escala del espacio-tiempo Que si el universo atraviesa un período de expansión, debe haber atravesado la etapa del Big Bang. Entonces, ¿cómo podemos evitar esto último sin abandonar el modelo de Einstein? Quizás incorporando la llamada materia exótica, que invadiría las condiciones energéticas normales …

Para llegar allí, primero debemos imaginar una presión negativa. punto potencial. El punto mucho más bajo es mostrar que este valor de presión, una vez triplicado y luego agregado a la densidad de energía, a su vez da un resultado negativo. Es una violación del estado de energía fuerte. ¡Porque la presión es a menudo insignificante en comparación con la misma densidad! Pero continuemos sugiriendo que obtengamos el valor negativo esperado. En este caso, el universo puede expandirse … pero siempre encontrará su origen en la singularidad. «Para evitar esto, debe ocurrir una violación del estado de bajo consumo, ¡lo cual es extremadamente difícil de lograr!» Patrick Peter confirma. En realidad, esta vez no por duplicar la presión sino por una simple suma con densidad de energía. Sin embargo, imagina que el resultado está ahí. ¿Se resolvió algún problema después de eliminar el Big Bang de la ecuación? ¡Lejos de esto! Hay una razón por la que la física impone condiciones para la energía: si no se satisfacen, entonces el material está sujeto a inestabilidad, lo que hace que el modelo sea inaceptable. ¡Entonces la singularidad del Big Bang es reemplazada por otras singularidades!

Las condiciones energéticas se encuentran incluso en las estrellas de neutrones. Créditos: Guillermo Espinoza.

Universo eterno o apóstata

La relatividad general parece incapaz de explicar este punto particular del pasado distante. Entonces, una de las soluciones podría volver a modificar la gravedad. O añadiendo términos a las ecuaciones planteadas por Einstein, términos muy restrictivos que, además, pueden ser equivalentes a una sustancia extraña. O inclinándose hacia la mecánica cuántica. «La idea es más o menos la misma con el problema de un cuerpo negro que, en el electromagnetismo, presenta una densidad de energía infinita. La incompatibilidad física se resuelve simplemente haciendo los cálculos bajo una perspectiva cuántica», dice Patrick Peter. En la ecuación de Schrödinger Este último fue introducido por el físico austriaco del mismo nombre en 1925, y ahora representa la ecuación básica de la mecánica cuántica. Una vez que se hacen los ajustes a las cosas sobre la relatividad general, el resultado es una ecuación muy compleja llamada ecuación de Wheeler-DeWitt , basado en la ciencia cosmología cuántica.

Incluso antes de que se formalizara la mecánica cuántica, el físico francés Louis de Broglie afirmó en 1924 que cualquier ecuación de onda permite determinar la trayectoria de una partícula. Esto es importante para los fotones de los rayos de luz, ¡pero también para el tamaño del universo en cosmología cuántica! La teoría fue formulada en 1952 por el físico estadounidense David Bohm. Una vez emparejado con el trabajoJohn Wheelery Brice DeWitt, supuestamente para predecir la evolución del universo a través de las edades. Una posible explicación es el rebote cuántico. «El universo habría conocido un período de intensa contracción pero no cero antes de rebotar», explica Patrick Peter. Otra solución es imaginar un universo eterno, sin principio ni fin, que de repente comenzaría a expandirse durante la aceleración. Entonces, ¿quién dice mejor?