El universo lleva miles de millones de años expandiéndose y seguirá haciéndolo durante algún tiempo. Pero los científicos prevén que un día habrá un punto de inflexión, tras el cual el universo empezará a encogerse de nuevo y finalmente habrá un Big Crunch. ¿Seguirá esto para siempre? ¿Y qué ocurrió antes del Big Bang, que fue el inicio de la expansión?
En un intento de llegar al corazón de cómo surgió y evolucionó el cosmos, algunos teóricos han propuesto que el universo se expande y se contrae en un ciclo sin fin. Como se dice que este proceso es eterno, no puede tener un principio y un final, sino que es simplemente un ciclo continuo de crecimiento y contracción que se extiende hasta la eternidad, tanto en el futuro como en el pasado.
Una cabeza y una cola
Es un concepto atractivo porque en esta teoría no es necesario un punto de partida, un estado de singularidad, donde "el tiempo comienza" en otros modelos. Pero los físicos Will Kinney y Nina Stein, de la Universidad de Búfalo (UaB), han descrito en un nuevo estudio por qué el modelo de un cosmos cíclico o "de rebote" es problemático.
La última versión de esta teoría, un modelo cíclico que parece resolver los problemas persistentes debidos a la entropía, o el desorden, es desmentida por el equipo de la UaB. Hay un problema recurrente: los universos cíclicos descritos por este modelo deben tener un principio, dicen Kinney y Stein.
"Varias personas propusieron la idea de los universos rebotados para explicar el pasado infinito, pero nuestros hallazgos demuestran que uno de los tipos más recientes de este tipo de modelo es erróneo", afirma el profesor de física Kinney. "En este nuevo modelo, que contempla los problemas que plantea la entropía, aunque el universo tenga una naturaleza cíclica, debe haber un punto en el que todo comienza".
El universo primitivo
"Hay muchas razones para sentir curiosidad por el universo primitivo, pero mi favorita es la cuestión humana fundamental de qué hubo antes de todo esto", dice Stein sobre la importancia de la investigación. "En muchas culturas y en diferentes épocas, las personas se han contado historias sobre los orígenes del hombre, del mundo y del universo". El "principio del mundo" suele estar en el centro de todo esto. "Siempre hemos querido saber de dónde venimos".
Kinney escribió este año el libro Un infinito de mundos. En él, describe la historia épica de la inflación cósmica (expansión), otra teoría que describe el origen del universo. Describe una fase temprana del universo, en la que un período de rápida expansión siguió a una singularidad y un Big Bang supercaliente. Este Big Bang forjó los elementos primordiales, de los que luego surgieron las galaxias, las estrellas, los planetas y los átomos de nuestros cuerpos.
Inflación cósmica
La inflación cósmica es un modelo bien conocido, pero se centra en lo que ocurre durante y después del período de rápida expansión. No aborda lo que ocurrió antes de la expansión y no explica el punto de origen, ni la singularidad original.
Un modelo puramente cíclico sin principio ni fin supera estos problemas, pero Kinney explica que estos modelos de "universo rebotante" plantean todo tipo de problemas y preguntas propias. "Desgraciadamente, se sabe desde hace casi cien años que estos modelos cíclicos no pueden funcionar debido al desorden, o entropía, que se acumula en el universo con el paso del tiempo. Por lo tanto, cada ciclo posterior es diferente del anterior. No puede ser una copia del ciclo anterior, por lo que no es verdaderamente cíclico".
El problema de la entropía
"Un reciente modelo cíclico refuta este argumento de la entropía proponiendo que el universo se expande enormemente durante cada ciclo, lo que a su vez reduce la entropía. Todo se separa enormemente, de modo que desaparecen estructuras cósmicas como los agujeros negros. De este modo, el universo vuelve a su estado homogéneo original antes de que comience la siguiente inversión", dijo Kinney.
"Hemos demostrado en nuestra investigación que el problema de la entropía solo puede resolverse si suponemos una situación en la que el universo tuvo una vez un principio. Hemos demostrado que cualquier modelo cíclico que permita resolver la entropía mediante la expansión debe tener un principio".
Antes del primer comienzo
"La idea de que en algún momento del pasado hubo un momento en el que todo comenzó, y que antes de eso no había nada en absoluto, ni siquiera el tiempo, es un concepto difícil para nosotros. Nos gustaría mucho saber qué ocurría antes de eso. Los científicos también han estado luchando con estas cuestiones desde tiempos inmemoriales", dice Stein. "Pero por lo que puedo ver, debe haber habido un 'comienzo' en algún momento". Por tanto, hay un punto en algún lugar del pasado para el que no hay respuesta a la pregunta: "¿qué hubo antes?".
Por supuesto, después de esto quedan muchas preguntas científicas por responder, según Kinney: "Nuestras pruebas no se aplican a los modelos cíclicos ideados por Roger Penrose. Se le ocurrió la idea de que el universo se expande infinitamente en cada ciclo. Seguimos trabajando en ello".