Big Bang

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El matemático ruso Alexander Friedmann desde una perspectiva matemática del Universo en expansión, y el sacerdote astrofísico Georges Lemaître y George Gamow con una perspectiva cosmológica, son considerados los principales precursores de los modelos teóricos del «Big Bang».

Lemaître admite un átomo primitivo que, al explotar, engendró el Universo.

Gamow presenta una teoría según la cual, de un estado primordial de la materia se produjo la serie de los elementos existentes en el Universo. Gamow, alumno de Friedmann, emigró a los EE.UU. y allí avanzó la hipótesis del «Big Bang» caliente. Para Gamow, el Universo primitivo consistió en un estado de alta densidad y alta energía y ha estado en continua expansión desde su origen, pero llegará un momento de máxima rarefacción en el cual se desintegrará, produciéndose de nuevo un estado primitivo que engendrará una nueva expansión.

En los modelos de Friedmann se asegura que un Universo estático, sin evolución, no es consistente con las ecuaciones de la teoría de la relatividad general. Lemaître propuso, sobre la base de la expansión, un modelo de Universo según el cual, hace unos 15 000 millones de años, hizo explosión un átomo densísimo, muy caliente y de extensión relativamente reducida, que habría sido germen del Universo actual con sus innumerables e inmensas galaxias.

Lo que aquí nos importa es denunciar la explicación estándar que de la hegemonía de la teoría cosmológica del «Big Bang» suelen ofrecer muchos físicos. Según estos físicos, la teoría del «Big Bang» predice, fundamentalmente, tres características observadas en el Universo: la existencia de una radiación de fondo uniforme en todo el Universo observable, la antedicha expansión del Universo físico, y la ubicuidad del elemento hidrógeno en la composición de la materia actual del Universo. Estas pruebas de la teoría se habrían confirmado y seguirían confirmándose año tras año. Pero la cuestión no es tan sencilla. No puede decirse, por ejemplo, que la teoría haya predicho la radiación de fondo. Penzias y Wilson observaron una radiación uniforme que fue interpretada en el contexto de la teoría del «Big Bang», pero que podría haber sido interpretada también en el contexto de otras teorías. Habrá que reconocer que las propiedades lógicas de la teoría intervienen como motivos decisivos, aunque no como motivos exclusivos. La teoría del «Big Bang» se mantiene en el ámbito de los esquemas cosmogónicos míticos. En cualquier caso, la coherencia con los fenómenos de la teoría del «Big Bang», no es suficiente para reconocerla como científica, en su sentido fuerte. Porque esa coherencia no es cerrada y tampoco es cerrado el campo de la Cosmología física. La teoría del «Big Bang» no puede ponerse en el mismo plano gnoseológico en el que ponemos la teoría de la gravitación.

El Génesis y el Big Bang, del Dr. Gerald L. SCHROEDER: elocuente título
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El Génesis y el Big Bang, del Dr. Gerald L. SCHROEDER: elocuente título

Herman Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle proponen la tesis de la «creación» continua de la materia, con el fin de explicar la presencia permanente de ésta en los lugares del Universo que deberían estar vacíos a causa de la expansión. Bondi, Gold y Hoyle son los precursores del modelo estacionario y principales detractores del «Big Bang». La teoría del Universo en estado estacionario discute que el Universo tuviera un principio. Hoyle, Bondi y Gold sostienen que los huecos dejados por la expansión de las galaxias, se llenan gracias a la «creación» continua de materia que se produce. Según ello, el Cosmos es armónico e igual en todas partes. Hoyle demostró que los elementos químicos pesados del Universo, se forman a partir del hidrógeno y el helio, mediante las reacciones nucleares que se producen en el interior de las estrellas, dispersándose por el espacio al explotar las supernovas. Hoyle subraya la transitoriedad de la sustancia del Mundo: el Mundo es una burbuja dentro de otras burbujas. Como en Heráclito, la sustancia del Mundo cambia, pero hay permanencia en sus medidas, es decir, en su forma. Un principio organizador cósmico denominado principio cosmológico perfecto, se basa precisamente en esta teoría del Universo en estado estacionario. Este principio afirma que en cualquier tiempo de su existencia, el Universo presenta el mismo aspecto. Dado que existe una expansión, las galaxias van separándose unas de otras y ocasionan una continua disminución de la densidad media del Universo. Pero esta densidad es esencial para que el Universo siga teniendo el mismo aspecto. Por ello, los «inventores» de ese principio cosmológico perfecto proponen que el Universo se está llenando a sí mismo, y por siempre, de materia que se «crea» a medida que se expande, de forma que, a medida que desaparecen unas galaxias, nacen otras nuevas que las substituyen. La nueva materia proporciona un suministro inagotable de entropía negativa, que evita la muerte térmica del Universo. Hoyle explica la continua inyección de entropía negativa en el Universo, en términos del denominado campo de «creación», que posee dinámica propia y «crea» nuevas partículas materiales con una rapidez que se ajusta automáticamente por la propia expansión cosmológica. El Universo se convierte, pues, en un mecanismo auto-sustentador con capacidad de auto-organizarse hasta el infinito. Análogamente, el carácter unidireccional del aumento de la organización cósmica se deduce, en esta teoría, a partir de la expansión universal que impulsa el campo de «creación».

Los cosmólogos que comienzan el Universo con un «Big Bang» y lo terminan con un «Big Crunch», totalizan al Universo. En las teorías del «Big Bang», el regreso al origen determina la reducción del Universo a un punto de ignición originario, que puede considerarse como una totalidad de múltiples partes comprimidas hasta el límite preciso que permita afirmar que la gran explosión se produjo simultáneamente en todas sus partes, llenando todo el espacio desde su comienzo, y «todo el espacio» puede significar o bien la totalidad de un Universo infinito, o bien la totalidad de un Universo finito que se curva sobre sí mismo como la superficie de una esfera. También Parménides totaliza al Ser, porque el Ser de Parménides es corpóreo y finito. De igual forma, Aristóteles y Einstein postulan la finitud del Universo físico a fin de atribuirle la función de todo respecto de sus partes.

El sacerdote Georges Lemaître con Alberto Einstein
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El sacerdote Georges Lemaître con Alberto Einstein

La situación más interesante que podemos citar de la Idea de un todo efectivo es la constituida por el concepto de Universo físico considerado como un todo finito, como un continuo de cuatro dimensiones o espacio de Minkowski, ocupadas por una materialidad física cuyo diámetro principal es del orden de los treinta mil millones de años luz. La extracción o eliminación (mediante la teoría del «Big Bang») de este Universo físico existente, es una extracción de materia corpórea totalizada, es decir, que el Universo físico no es un todo absoluto. En cualquier caso, la extracción de materia no nos conduce a la Nada, aunque nos conduzca a una singularidad en la que el espacio-tiempo desaparece, o a un vacío cuántico que contiene «en potencia» las partículas posibles que aparecen y desaparecen según fluctuaciones capaces de provocar la inestabilidad del Universo de Minkowski. El Universo de Minkowski de curvatura cero (o curvatura nula) es el límite de un Universo en el que hay cada vez menor cantidad de masa gravitatoria, mientras que el vacío cuántico se parece más al Ser potencial puro aristotélico que a la Nada teológica. Así viene a reconocerlo Ilya Prigogine: El vacío cuántico es lo contrario de la nada; lejos de ser pasivo e inerte, contiene en potencia todas las partículas posibles.

En el escenario que Prigogine presenta, el nacimiento del Universo correspondería a una inestabilidad que nos hace pasar del Universo vacío a un Universo en expansión exponencial (el Universo de De Sitter) poblado de partículas caracterizadas por una entropía extremadamente alta, es decir, poblado de mini-agujeros negros. Con la muerte de estos agujeros negros que engendran la materia y la radiación, la expansión exponencial se transforma en una expansión de entropía constante (la del modelo estándar) que todavía continúa. En este contexto ya no hay la singularidad inicial del modelo estándar asociada al «Big Bang», un punto sin extensión en el que se encuentra concentrada toda la energía y la materia del Universo, sino una inestabilidad «creadora» de materia. La «creación» del Universo se acompaña de un descenso de la energía gravitatoria y, por definición, el vacío cuántico corresponde a un estado energético fundamental de valor nulo. La «creación» del Universo real da entonces un valor negativo a la curvatura del espacio-tiempo que tiene lugar consiguientemente. En este punto, Prigogine compara el vacío cuántico con la teoría epicúrea de que los átomos están cayendo eternamente: el vacío epicúreo sería amorfo y al desviarse los átomos en su caída empezarían las formas, pero no se sabe por qué se desvían, no se sabe por qué existe algo y no más bien nada. Este enfoque alumbra un nuevo tipo de coherencia que ofrece cierta analogía con el Universo en estado estacionario de Bondi (en cuanto que la expansión y «creación» de materia aparecen como inseparables), pero que distingue entre el periodo de expansión (irreversible) de la «creación» del Universo y el periodo de expansión sin creación que corresponde a las ecuaciones del tipo Friedmann-Lemaître.

Generalmente, y auxiliándose casi siempre de la teoría del «Big Bang», la teoría de los niveles de complejidad o de integración (los precedentes de esta teoría podrían ponerse en el evolucionismo decimonónico de Spencer) parte de un nivel primario de integración, el Quark, al cual sucederán otros niveles emergentes. El Ápeiron o el absoluto (como lo seguiría siendo el Incognoscible de Spencer) está sometido a una ley global, a un ritmo de sístole y diástole como en Anaximandro, o como en el Universo cíclico de los cosmólogos de nuestro tiempo, que dotan al Universo de sucesivos «Big Bang» y «Big Crunch». Podría decirse que los cosmólogos de nuestros días aceptan el principio de Posidonio de Apamea, de que todo lo que comienza acaba, aplicándolo también al Universo, precisamente porque lo comienzan con un «Big Bang».

Véase Monismo y véase Halton Arp.

Enlaces de interés

  • Big Bang (http://buscador.lechuza.org/resultados.php?texto=Big%2BBang+&xx=buscar) en Lechuza.
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