Las matemáticas de la eternidad prueban que el universo debe haber tenido un comienzo

El Big Bang se ha convertido en parte de la cultura popular desde que la frase fue acuñada por el físico inconformista Fred Hoyle en la década de 1940. Eso no es sorprendente para un evento que representa el nacimiento definitivo de todo.

Sin embargo, Hoyle prefería un modelo diferente del cosmos: un universo en estado estable sin principio ni fin, que se extiende infinitamente hacia el pasado y el futuro. Esa idea nunca despegó realmente.

En los últimos años, sin embargo, los cosmólogos han comenzado a estudiar una serie de nuevas ideas que tienen propiedades similares. Curiosamente, estas ideas no están necesariamente reñidas con la noción de Big Bang.

Por ejemplo, una idea es que el universo es cíclico con big bangs seguidos de big crunches seguidos de big bangs en un ciclo infinito.

Otra es la noción de inflación eterna en la que diferentes partes del universo se expanden y contraen a diferentes ritmos. Estas regiones se pueden considerar como universos diferentes en un multiverso gigante.

Entonces, aunque parece que vivimos en un cosmos que se infla, otros universos pueden ser muy diferentes. Y aunque nuestro universo puede parecer que tiene un comienzo, el multiverso no necesita tener un comienzo.

Luego está la idea de un universo emergente que existe como una especie de semilla para la eternidad y luego se expande repentinamente.

Entonces, estas cosmologías modernas sugieren que la evidencia observacional de un universo en expansión es consistente con un cosmos sin principio ni fin. Eso puede estar configurado para cambiar.

Hoy, Audrey Mithani y Alexander Vilenkin de la Universidad de Tufts en Massachusetts dicen que estos modelos son matemáticamente incompatibles con un pasado eterno. De hecho, su análisis sugiere que estos tres modelos del universo también deben haber tenido un comienzo.

Su argumento se centra en las propiedades matemáticas de la eternidad: un universo sin principio ni fin. Un universo así debe contener trayectorias que se extiendan infinitamente hacia el pasado.

Sin embargo, Mithani y Vilenkin señalan una prueba que data de 2003 de que este tipo de trayectorias pasadas no pueden ser infinitas si son parte de un universo que se expande de una manera específica.

Continúan mostrando que los universos cíclicos y los universos de inflación eterna se expanden de esta manera. Por lo tanto, no pueden ser eternos en el pasado y, por lo tanto, deben haber tenido un comienzo. Aunque la inflación puede ser eterna en el futuro, no puede extenderse indefinidamente al pasado, dicen.

Tratan el modelo emergente del universo de manera diferente, mostrando que aunque puede parecer estable desde un punto de vista clásico, es inestable desde un punto de vista mecánico cuántico. Un modelo de universo emergente simple ... no puede escapar del colapso cuántico, dicen.

La conclusión es ineludible. Ninguno de estos escenarios puede ser eterno en el pasado, dicen Mithani y Vilenkin.

Dado que la evidencia observacional es que nuestro universo se está expandiendo, entonces también debe haber nacido en el pasado. Una conclusión profunda (aunque la misma que llevó a la idea del Big Bang en primer lugar).

Ref: arxiv.org/abs/1204.4658 : ¿El universo tuvo un comienzo?

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