Físicos en Alemania y Canadá aseguran haber demostrado matemáticamente que las ideas sobre el principio del Universo que prescinden de la gran explosión original, el Big Bang, no pueden funcionar.

Según la teoría de la relatividad de Einstein, la curvatura del espacio-tiempo era infinita en el Big Bang. De hecho, en este punto todas las herramientas matemáticas fallan, y la teoría se rompe. Sin embargo, quedó la idea de que tal vez el comienzo del universo podría tratarse de una manera más simple, y que los infinitos del Big Bang podrían ser evitados.

Esta ha sido la esperanza expresada desde la década de 1980 por los conocidos cosmólogos James Hartle y Stephen Hawking con su «propuesta sin fronteras», y por Alexander Vilenkin con su «propuesta de tunelización». Ahora los científicos del Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein / AEI) en Potsdam y en el Perimeter Institute de Canadá han podido utilizar mejores métodos matemáticos para demostrar que estas ideas no pueden funcionar. El Big Bang seguiría conservando así todo su misterio.

Uno de los principales objetivos de la cosmología es entender el comienzo de nuestro universo. Los datos de la misión satélite de Planck muestran que hace 13.800 millones de años el universo consistía de una sopa caliente y densa de partículas. Desde entonces, el universo se ha expandido. Este es el principio principal de la teoría del Big Bang, pero la teoría no describe las primeras etapas, ya que las condiciones eran demasiado extremas. De hecho, a medida que nos acercamos al Big Bang, la densidad de energía y la curvatura crecen hasta llegar al punto en que se vuelven infinitas.

No «inicio suave». Casi paradójicamente, un comienzo suave provoca grandes fluctuaciones cuánticas que crecen (derecha), y por lo tanto impiden el desarrollo de un gran universo tal y como lo conocemos (izquierda).

Como alternativa, las propuestas «sin fronteras» y «túnel» suponen que el pequeño universo primitivo surgió mediante el túnel cuántico de la nada y posteriormente creció en el gran universo que vemos. La curvatura del espacio-tiempo habría sido grande, pero finita en esta etapa inicial, y la geometría habría sido lisa, sin frontera. Esta configuración inicial reemplazaría al estándar Big Bang.

Sin embargo, durante mucho tiempo las verdaderas consecuencias de esta hipótesis no quedaron claras. Ahora, con la ayuda de mejores métodos matemáticos, Jean-Luc Lehners, líder del grupo en la AEI, y sus colegas Job Feldbrugge y Neil Turok en el Perimeter Institute, lograron definir las teorías de 35 años de manera precisa por primera vez, y calcular sus implicaciones. El resultado de estas investigaciones es que estas alternativas al Big Bang no son verdaderas alternativas.

Como resultado de la relación de incertidumbre de Heisenberg, estos modelos no sólo implican que universos lisos pueden salir por un túnel de la nada, sino también universos irregulares. De hecho, cuanto más irregulares sean, más probables son. «Por lo tanto, la propuesta "sin fronteras" no implica un universo grande como el que vivimos, sino más bien unos universos curvos que colapsarían inmediatamente», dice Jean-Luc Lehners, que dirige el grupo de cosmología teórica en la AEI .

De esta forma, no se puede eludir el Big Bang con tanta facilidad, según esta investigación. Lehners y sus colegas tratan de averiguar ahora qué mecanismo podría haber mantenido las grandes fluctuaciones cuánticas bajo control en las circunstancias más extremas, permitiendo que nuestro gran universo se despliegue.