¿Qué pasó antes del Big Bang? La respuesta convencional a esa pregunta suele ser: "No hay tal cosa como" antes del Big Bang "". Ese es el evento que lo inició todo. Pero la respuesta correcta, dice el físico Sean Carroll, es: "Simplemente no lo sabemos". Carroll, al igual que muchos otros físicos y cosmólogos, han comenzado a considerar la posibilidad del tiempo antes del Big Bang, así como teorías alternativas sobre cómo nació nuestro universo. Carroll discutió este tipo de "investigación especulativa" durante una charla en la American Astronomical Society Meeting la semana pasada en St. Louis, Missouri.
"Este es un momento interesante para ser cosmólogo", dijo Carroll. “Ambos somos bendecidos y maldecidos. Es una edad de oro, pero el problema es que el modelo que tenemos del universo no tiene sentido ".
Primero, hay un problema de inventario, en el que no se tiene en cuenta el 95% del universo. Los cosmólogos aparentemente han resuelto ese problema inventando materia oscura y energía oscura. Pero porque hemos "creado" materia para que se ajuste a los datos no significa que comprendamos la naturaleza del universo.
Otra gran sorpresa sobre nuestro universo proviene de los datos reales de la nave espacial WMAP (sonda de anisotropía de microondas Wilkinson) que ha estado estudiando el fondo cósmico de microondas (CMB), el "eco" del Big Bang.
"La instantánea de WMAP de cómo se veía el universo primitivo muestra que es caliente, denso y suave [baja entropía] en una amplia región del espacio", dijo Carroll. "No entendemos por qué ese es el caso. Esa es una sorpresa aún mayor que el problema de inventario. Nuestro universo no parece natural ". Carroll dijo que los estados de baja entropía son raros, además de todas las posibles condiciones iniciales que podrían haber evolucionado en un universo como el nuestro, la gran mayoría tiene una entropía mucho mayor, no menor.
Pero el fenómeno más sorprendente sobre el universo, dijo Carroll, es que las cosas cambian. Y todo sucede en una dirección constante del pasado al futuro, en todo el universo.
"Se llama la flecha del tiempo", dijo Carroll. Esta flecha del tiempo proviene de la segunda ley de la termodinámica, que invoca la entropía. La ley establece que, invariablemente, los sistemas cerrados pasan del orden al desorden con el tiempo. Esta ley es fundamental para la física y la astronomía.
Una de las grandes preguntas sobre las condiciones iniciales del universo es ¿por qué la entropía comenzó tan baja? "Y la baja entropía cerca del Big Bang es responsable de todo lo relacionado con la flecha del tiempo", dijo Carroll. "Vida y muerte, memoria, el flujo del tiempo". Los eventos suceden en orden y no se pueden revertir.
"Cada vez que rompes un huevo o derramas un vaso de agua estás haciendo cosmología de observación", dijo Carroll.
Por lo tanto, para responder nuestras preguntas sobre el universo y la flecha del tiempo, es posible que debamos considerar lo que sucedió antes del Big Bang.
Carroll insistió en que estos son temas importantes para pensar. "Esto no es solo teología recreativa", dijo. “Queremos una historia del universo que tenga sentido. Cuando tenemos cosas que parecen sorprendentes, buscamos un mecanismo subyacente que haga comprensible lo que fue un rompecabezas. El universo de baja entropía es una pista de algo y debemos trabajar para encontrarlo ”.
En este momento no tenemos un buen modelo del universo, y las teorías actuales no responden las preguntas. La relatividad general clásica predice que el universo comenzó con una singularidad, pero no puede probar nada hasta después del Big Bang.
La teoría de la inflación, que propone un período de expansión extremadamente rápida (exponencial) del universo durante sus primeros momentos, no es de ayuda, dijo Carroll. “Simplemente empeora el problema de la entropía. La inflación requiere una teoría de las condiciones iniciales ".
También hay otros modelos, pero Carroll propuso, y pareció favorecer la idea de universos múltiples que siguen creando universos "bebés". "Nuestro universo observable podría no ser toda la historia", dijo. "Si somos parte de un multiverso más grande, no hay un estado de equilibrio de entropía máxima y la entropía se produce mediante la creación de universos como el nuestro".
Carroll también discutió una nueva investigación que él y un equipo de físicos han realizado, mirando nuevamente los resultados de WMAP. Carroll y su equipo dicen que los datos muestran que el universo está "desproporcionado".
Las mediciones de WMAP muestran que las fluctuaciones en el fondo de microondas son aproximadamente un 10% más fuertes en un lado del cielo que en el otro.
Una explicación para este "universo pesado en un lado" sería si estas fluctuaciones representaran una estructura sobrante del universo que produjo nuestro universo.
Carroll dijo que todo esto sería ayudado por una mejor comprensión de la gravedad cuántica. “Las fluctuaciones cuánticas pueden producir nuevos universos. Si la fluctuación térmica en un espacio tranquilo puede conducir a universos bebés, tendrían su propia entropía y podrían seguir creando universos ”.
Por supuesto, y Carroll enfatizó este punto, cualquier investigación sobre estos temas generalmente se considera especulación en este momento. "Nada de esto es algo firmemente establecido", dijo. “Apostaría incluso dinero que esto está mal. Pero espero poder volver en 10 años y decirte que lo hemos resuelto todo ".
Es cierto que, como escritor, tratar de resumir el discurso y las ideas de Carroll en un breve artículo seguramente no les hace justicia. Echa un vistazo a la opinión de Carroll sobre estas nociones y más en su blog, Cosmic Variance. Además, lea un excelente resumen de la charla de Carroll, escrita por Chris Lintott para la BBC. Llevo más de una semana reflexionando sobre la charla de Carroll, y contemplar el comienzo de los tiempos, e incluso que podría haber tiempo antes, ha sido una semana interesante y cautivadora. Queda por ver si ese tiempo me ha llevado adelante o atrás en mi comprensión.
