El Big Bang

EL MODELO COSMOLÓGICO DEL BIG BANG

El modelo cosmológico del Big Bang o Gran Explosión, propone que el Universo es dinámico y finito y se creó en una explosión a partir de un punto inmaterial infinítamente denso y caliente, hace unos 13700 millones de años.



El modelo del Big Bang deduce que en el instante t = 0, toda la materia del Universo, las cuatro fuerzas que actúan sobre ella(energía, espacio, tiempo y vacío), es decir, los componentes fundamentales de todo cuanto conocemos, se encontraba en un punto inmaterial infinítamente denso y caliente, de radio nulo, e unas condiciones tan extremas que las leyes de la física actual tienen grandes dificultades para describir.
Entonces, en medio de la nada más absoluta se produjo una explosión, el Big Bang, que generó una minúscula mota de luz radiante infinítamente caliente. En ese mismo instante nació el espacio, y con él se formó el Universo. Desde entonces, el Universo no ha cesado de expandirse:
El astrónomo estadounidense Edwin Powell Hubble relacionó, en 1929, el desplazamiento hacia el rojo observado en los espectros de las galaxias con la expansión del Universo. Sugirió que este desplazamiento hacia el rojo, llamado desplazamiento hacia el rojo cosmológico, es provocado por el efecto Doppler (las galaxias se alejan unas de otras) y, como consecuencia, indica la velocidad de retroceso de las galaxias.
Hubble también observó que la velocidad de recesión de las galaxias era mayor cuanto más lejos se encontraban. Este descubrimiento le llevó a enunciar su ley de la velocidad de recesión de las galaxias, conocida como la "ley de Hubble", la cual establece que la velocidad de una galaxia es proporcional a su distancia.


La energía de la radiación era tan intensa en los primeros instantes del Universo que espontáneamente se convertía en partículas minúsculas de materia llamadas quarks, que junto con los leptones, son los constituyentes fundamentales de la materia y las partículas más pequeñas que el hombre ha logrado identificar. Conforme el espacio y el tiempo se expandieron, se generaron inmensas nubes de hidrógeno y helio. Las fluctuaciones primigenias causaron que los gases fueran atraídos hacia áreas de material más denso, donde se formaron las galaxias ya que estas se sitúan en zonas de densidades muy altas. Además, hizo la aparición de un tipo de materia, la materia oscura, materia hipotética de composición desconocida que no emite o refleja suficiente radiación electromagnética para ser observada directamente con los medios técnicos actuales pero cuya existencia puede demostrarse a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible, como las estrellas o las galaxias.

Una teoría alternativa:

A comienzos del siglo XX el modelo cosmológico aceptado por la comunidad científica era el modelo del Universo estático, eterno e infinito, que ha existido siempre y siempre existirá, es decir, sin comienzo ni fin. Años más tarde, se expuso la teoría del Big Bang, y hacia el final de la primera mitad del siglo XX, surgió una nueva teoría alternativa a esta:

La Teoría del Estado Estacionario. Es un modelo cosmológico desarrollado en 1949 por Herman Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle como una alternativa a la teoría del Big Bang. Su contrapuesta era de que el universo es, "siempre ha sido y siempre será como hoy"; permanece en estado estacionario. Nunca empezó y nunca tendrá fin. Propugnaron filosóficamente esta teoría sobre la base de lo que habían denominado el principio cosmológico perfecto. La versión original del principio cosmológico, fundamental para la teoría del Big Bang, sostiene que para cualquier observador, el Universo debe parecer el mismo en cualquier lugar del espacio. La versión perfectibilizada expande los parámetros para incluir el tiempo, lo que implica que el Universo debe presentar la misma cara en cualquier momento, pasado, presente o futuro. En el Big Bang, interpretativamente puede aparecer como que este principio se contraviene y, por ello, en opinión de sus retractores debería ser desechado. Y, en consecuencia, el estado del Universo debía, sin lugar, ser estacionario, alimentado por una producción constante de materia en forma de átomos de hidrógeno, aunque el tipo de materia no siempre es considerado en forma precisa por los tres refutantes.
Matemáticamente, fundamentaron su propuesta derivada de una modificación de la relatividad general. Sus ecuaciones producían un universo en expansión (pese a las dudas que había manifestado Hoyle con el desplazamiento hacia el rojo que se observaba en las galaxias) con una densidad constante, sin especificar el tipo de materia necesaria para mantener a ésta dentro de un volumen creciente.


Video sobre el origen de el Universo:

http://www.youtube.com/watch?v=IdJWTD8K-Ag


Astrónomos en contra de el modelo de el Big Bang:

Hoy en día, pocos astrónomos no creen en la Teoría del Big Bang. De ellos, probablemente el más importante sea el indio Jayant Narlikar:

Su trabajo sobre la gravitación en colaboración con Fred Hoyle, llamado la Teoría de Hoyle-Narlikar, propuso una síntesis entre la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein y el Principio de Mach. Dos de sus artículos más recientes son:

• Creation of Matter and Anomalous Redshifts, 2002
• Absorber Theory of Radiation in Expanding Universes, 2002

Otro científico que conserva algunas características del Estado Estacionario tradicional es Johan Masreliez con su Expansión cósmica en escala: La teoría de la expansión cósmica en escala (en inglés: SEC, o Scale Expanding Cosmos), es un modelo cosmológico desarrollado a finales de los años noventa por Johan Masreliez como una alternativa a la teoría del Big Bang. Es un acercamiento conformal del tiempo a la relatividad general que requiere la extensión discreta exponencial de la coordenada del tiempo para que sea conforme con la continuidad de la variedad, dando por resultado una solución modificada. Esto significa que la teoría SEC es un modelo del universo, que asume que las cuatro dimensiones del espacio y del tiempo se amplían en escala. Mientras que las dimensiones espaciales del universo se amplían, el paso del tiempo disminuye imperceptiblemente en pasos minúsculos para preservar una escala constante de distancias medidas. El cosmos del SEC es eterno sin comenzar o el extremo, a este respecto es similar a la teoría del estado estacionario.


Fragmentos de artículos en contra de la teoría del Big Bang:

De Hannes Alfvén:

Para Alfvén, la diferencia fundamental entre su punto de vista y el de los cosmólogos del big bang era metodológica: "Cuando los hombres empiezan a pensar acerca del universo, siempre existe un conflicto entre el enfoque mítico y el empírico-científico", explicó. "En la mitología uno intenta deducir cómo los dioses habrán tenido que crear el mundo, qué principio perfecto habrán tenido que usar". Esto, dijo, es el método de la cosmología convencional de hoy: empezar con una teoría matemática, deducir de dicha teoría cómo el universo tiene que haber empezado y seguir adelante desde el comienzo hasta el cosmos actual. El big bang es un fracaso científico porque intenta derivar el universo actual desde un estado perfecto hipotético en el pasado. Todas las contradicciones con la observación se derivan de este fallo fundamental.El otro método es el que empleó Alfvén. "Yo siempre he creído que la astrofísica debiera ser la extrapolación de la física de laboratorio, que hemos de empezar con el actual universo y volver hacia atrás a épocas cada vez más remotas e inciertas". Este método empieza con la observación —la observación en el laboratorio, desde naves espaciales, la observación del universo en su conjunto, derivando teorías de aquellas observaciones, y no de la teoría y de las matemáticas puras.Según Alfvén, la evolución del universo en el pasado tiene que ser explicable en términos de los procesos que tienen lugar hoy en él; los acontecimientos que se dan en las profundidades del espacio pueden ser explicados en términos de fenómenos que estudiamos en laboratorios terrestres. Semejante enfoque descarta conceptos como el origen del universo desde la nada, el inicio del tiempo o el big bang. Puesto que no se ve en ninguna parte nada que nazca de la nada, no tenemos ninguna razón para pensar que esto haya ocurrido en un pasado distante. Por el contrario, la cosmología del plasma parte de la base de que el universo, ya que ahora lo vemos en un proceso continuo de evolución, siempre ha existido, siempre ha evolucionado y siempre existirá y evolucionará durante un tiempo infinito.

De Antonio Alfonso Faus:

Todos hemos oído hablar del “Big Bang” ¿explica definitivamente este modelo el comportamiento del Universo?

No. El modelo del “Big Bang”, basado en las ecuaciones cosmológicas de Albert Einstein, no ha podido explicar muchas de las observaciones así como muchos resultados de la experimentación científica respecto del Universo. En la actualidad este modelo contiene más de 50 contradicciones /paradojas, algunas de las cuales, en realidad muy pocas, se han ido resolviendo a base de introducir “parches” cada vez más complicados y sofisticados en la teoría que no han hecho más que confundir y complicar el entendimiento del Universo. Creo que el modelo del “Big Bang” está en crisis pero sobrevive, como muchas grandes instituciones, con pocas razones a su favor.

¿Estamos entonces ante una crisis científica en el campo de La Cosmología?

Desde luego que sí. El caso es que la cosmología arrastra muchos problemas en cuestiones básicas de la física fundamental: arrastra el problema de la armonización entre la mecánica cuántica y la relatividad, el problema de “cuantificar” la realidad y, desde un punto de vista filosófico, los temas relativos al origen y destino final del Universo que personalmente considero trascendentales para la Humanidad.

¿Qué se puede hacer para salir de esta situación? ¿Qué alternativas/ posibilidades existen en la actualidad?

En la actualidad miles de científicos están estudiando el tema y aunque aún no se ha encontrado nada que resuelva en un futuro inmediato la cuestión, creo firmemente que mi modelo, el “Mass Boom”, es un primer paso en la dirección adecuada.

¿En qué consiste su teoría o modelo del Mass Boom?

Mi modelo del “Mass Boom”, basado en las ecuaciones cosmológicas de Einstein, sigue estando en concordancia con los primeros principios ya conocidos. Consiste fundamentalmente en interpretar el principio de Mach, el inspirador de Einstein, desde un nuevo punto de vista. Se trata de considerar que el Universo, al cumplir los requisitos básicos y geométricos de un agujero negro, no tiene más remedio que aumentar su masa positiva proporcionalmente al paso del tiempo, es decir que en unas ciertas unidades convenientes la masa del Universo y su edad son una misma cosa, son idénticas. Esto quiere decir que si el Universo doblara su edad (y por tanto doblara su masa positiva) la masa neta del universo sería sin embargo siempre la misma e igual a 0. La cantidad de masa positiva y la cantidad de masa negativa son siempre iguales, por lo tanto su suma es siempre nula. En realidad lo que ocurre es una polarización, es decir la aparición de masa negativa (como campo gravitatorio) está compensada por el crecimiento correspondiente de la masa positiva. En realidad esta polarización genera en sí el fenómeno de la gravitación; y todo ello dentro de un universo de tipo geométricamente esférico y de radio constante como el que Albert Einstein propuso inicialmente.
¿Supone esto claramente que el universo no se expansiona?

Así es, la expansión del universo es una de las interpretaciones que se ha dado al descubrimiento de Hubble, al desplazamiento hacia el rojo proveniente de las galaxias lejanas. Pero el mismo desplazamiento ocurre si el Universo no se expande y en cambio la referencia local, el laboratorio, los átomos, etc. son los que se están contrayendo.
¿Es esto una especie de relatividad?

Sí. Todo depende de la referencia que se tome. Si interpretamos que nuestro laboratorio, nuestros átomos, tienen un tamaño constante, entonces “vemos al Universo expandiéndose”. Si interpretamos que el Universo no cambia de tamaño, como Einstein propuso, entonces nuestro laboratorio se tiene que estar contrayendo. Desde el punto de vista de la observación el resultado es el mismo: se observa el mismo desplazamiento hacia el Rojo que descubrió Hubble.

¿Cómo podemos descubrir cuál de las dos interpretaciones es la correcta?

Podemos aplicar el criterio de Ockham, la llamada navaja de Ockham: la solución más sencilla, o al menos la menos complicada, es más probable que sea la elegida por la Naturaleza. Pero además tenemos un criterio científico más directo: el “Mass Boom” no presenta las contradicciones y paradojas más graves del “Big Bang”, lo que convierte al modelo en un firme candidato alternativo.


Bibliografía:

- Libro de Ciencias para el Mundo Contemporáneo para bachillerato. Editorial: Bruño.
- http://www.noticiasdelcosmos.com/2006/07/presentan-teora-del-mass-boom-que.html
- http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_estado_estacionario
- http://www.espinoso.org/biblioteca/OrigenUniverso.htm
- http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-11_02.htm
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