¿Y si no hubo Big Bang? Una ecuación cuántica predice que el Universo no tiene principio

El universo puede haber existido desde siempre, de acuerdo con un nuevo modelo que aplica términos de corrección cuántica para complementar la teoría de la relatividad general de Einstein. El modelo también puede explicar la materia oscura y la energía oscura, la resolución de varios problemas a la vez.

La edad ampliamente aceptada del universo, según las estimaciones de la relatividad general, es de 13.800 millones de años. En un principio, se pensó que todo lo que existe pudo haber ocupado un único punto infinitamente denso, o singularidad. Sólo después que este punto comenzó a expandirse en un 'Big Bang', el universo comenzó oficialmente.

Aunque la singularidad del 'Big Bang' surge directa e inevitable de las matemáticas de la relatividad general, algunos científicos lo ven problemático porque las matemáticas sólo pueden explicar lo que sucedió inmediatamente después, no antes o en la singularidad. «La singularidad del Big Bang es el problema más grave de la relatividad general, porque las leyes de la Física parecen romperse allí abajo», dijo Ahmed Farag Ali, de la Universidad de Benha (Egipto).

Ali y el coautor Saurya Das de la Universidad de Lethbridge en Alberta, Canadá, han mostrado en un artículo publicado en Physics Letters B que la singularidad del Big Bang puede ser resuelta por su nuevo modelo, en el que el universo no tiene principio ni fin.

Estos físicos enfatizan que sus términos de corrección cuántica no se aplican ad hoc en un intento de eliminar específicamente la singularidad del Big Bang. Su trabajo se basa en las ideas del físico teórico David Bohm, quien también es conocido por sus contribuciones a la Filosofía de la Física. A partir de la década de 1950, Bohm exploró reemplazar geodesias clásicas (el camino más corto entre dos puntos de una superficie curva) con trayectorias cuánticas.

En su artículo, Ali y Das aplican estas trayectorias de Bohm a una ecuación desarrollada en la década de 1950 por el físico Amal Kumar Raychaudhuri, en la Universidad Presidency en Calcuta, India. Raychaudhuri fue también maestro de Das cuando era un estudiante universitario de esta institución en los años 1990.

Usando la ecuación de Raychaudhuri, Ali y Das derivan ecuaciones de Friedmann cuánticamente corregidas que describen la expansión y evolución del universo (incluyendo el Big Bang) en el contexto de la relatividad general. Aunque no es una verdadera teoría de la gravedad cuántica, el modelo contiene elementos tanto de la teoría cuántica como de la relatividad general.

No hay singularidades ni cosas oscuras

Además de no predecir una singularidad del Big Bang, el nuevo modelo no predice una singularidad 'Big Crunch' tampoco. En la relatividad general, un posible destino del universo es que comienza a contraerse hasta que se derrumba sobre sí mismo en una gran crisis y se convierte en un punto infinitamente denso, una vez más.

Ali y Das explican en su artículo que su modelo evita singularidades debido a una diferencia clave entre geodesias clásicas y trayectorias de Bohm. Las geodesias clásicas finalmente se cruzan entre sí, y los puntos en los que convergen son singularidades. En contraste, las trayectorias de Bohm nunca se cruzan entre sí, por lo que las singularidades no aparecen en las ecuaciones.

En términos cosmológicos, los científicos explican que las correcciones cuánticas pueden ser consideradas como una constante cosmológica (sin la necesidad de la energía oscura) y un plazo de radiación. Estos términos mantienen el universo en un tamaño finito, y por lo tanto le dan una edad infinita. Los términos también hacen predicciones que coinciden estrechamente con las observaciones actuales de la constante cosmológica y la densidad del universo.

En términos físicos, el modelo describe el universo como lleno de un fluido cuántico. Los científicos proponen que este líquido podría estar compuesto por partículas hipotéticas denominadas gravitones, sin masa, que median en la fuerza de gravedad. Si existen, se cree que los gravitones juegan un papel clave en una teoría de la gravedad cuántica.