En ese sitio buscamos la apertura del conocimiento a diversas formas del saber. Además de la perspectiva filosófica o mítico-religiosa, la especulación científica sobre el universo y su origen es uno de los horizontes de un saber contemporáneo conjetural fundamental. El artículo de divulgación que aquí incluimos se publicó originalmente en la Revista Esquire, y solo pretende un sucinto ordenamiento y mención de los diversos paradigmas teóricos de la cosmología actual, cuya compresión a fondo requiere detenidas investigaciones particulares.

Las principales teorías científicas sobre el origen de universo aquí mencionadas son el big bang, la de mayor consenso, y la de big bounce (o «gran rebote»), la teoría del universo cíclico u oscilante, o big crunch de Roger Penrose, la teoría de los multiversos, la del estado estacionario de Fred Hoyle y otros, y la última, la más especulativa o controversial, vinculada con la Matrix.

Todas las teorías sobre el origen del universo (*), por Laura Marcos, fuente Revista Esquire

Desde el big bang, pasando por los multiversos hasta una simulación tipo ‘Matrix’. Repasamos las teorías más ampliamente aceptadas por la comunidad científica sobre el origen del universo.

Durante milenios, nuestros antepasados han mirado al cielo haciéndose preguntas. Desde cómo crecen los cultivos hasta por qué estamos en el mundo y qué pasa cuando nos vamos. O  por qué el cielo es azul. Una de las preguntas metafísicas más populares es quién o qué lo empezó todo; la causa incausada. ¿Tal vez un dios?

Con el tiempo, el método científico nos permitió ir resolviendo algunas de estas preguntas. Los cultivos crecen porque reciben suficiente luz solar y nutrientes de la tierra y el agua. El cielo es azul porque las ondas se dispersan por la atmósfera y enfermamos porque hay microorganismos que nos atacan.

Pero todavía hoy la ciencia está tratando de desentrañar algunas de las preguntas más antiguas que se ha hecho el ser humano, y una de ellas es el cuál es el origen del universo. Aunque tenemos algunas pistas, todavía no podemos estar seguros de saber responder correctamente a esta cuestión.

El origen del universo: la teoría del big bang

La teoría más popular y más ampliamente aceptada por la comunidad científica es la del big bang. Como seguramente habrás leído o escuchado, el big bang es el nombre que se le otorga al fenómeno que dio comienzo a todo lo que existe. Según esta teoría, el universo se expandió rápidamente desde un estado inicial muy pequeño y comprimido; pero no hubo una explosión propiamente dicha, como el término ‘bang’ puede darnos a entender.

Lo que sí explotará será tu cerebro cuando leas lo siguiente: el universo no tiene centro como tal, porque ni el espacio ni el tiempo existían antes del big bang; por eso no se puede situar el origen en un punto concreto. Lo que sí sabemos es que el universo continúa expandiéndose y enfriándose. Además, sabemos que las galaxias se alejan entre sí y que lo hacen cada vez más rápido (acabamos de descubrir la galaxias mas lejanas hasta ahora). Eso implica que hay algo (invisible e indetectable de forma directa) que las está ‘empujando’ y esto es lo que conocemos como materia oscura. De hecho, solo el 5 % de lo que forma el universo es materia ordinaria (lo que te forma a ti, a la Tierra, y a todas las estructuras visibles del universo); pero el 85 % es materia oscura y el 10 % restante, energía oscura. Es decir, la mayor parte del cosmos está hecho de algo que no podemos ver ni comprender.

Una prueba de que existió algo como el big bang es la radiación de fondo cósmico de microondas. Fue descubierta en 1965 y data del momento en que el universo tenía ‘solo 380 000 años de edad. Midiendo las características de esta radiación, remanente del big bang, podemos calcular, por ejemplo, la edad aproximada del universo (13 800 millones de años).

¿Qué hubo antes del big bang? La teoría del ‘big bounce’

Algo que sorprende a los cosmólogos es que el universo es asombrosamente plano y uniforme. Es decir, en lugar de haberse producido una distribución caótica de materia y energía, todo parece estar aplanado y distribuido de manera constante, lo que implica que debió existir algún fenómeno que contribuyera a ello. Aquí entra en juego lo que los físicos denominan inflación o era inflacionaria, un periodo en el que pudo producirse esta unificación de materia y energía que homogeneizó todo el cosmos. La teoría inflacionaraia fue propuesta por Alan Guth en 1981 y trataría de dar una explicación de qué tipo de fenómeno desencadenó el big bang y la posterior distribución de la materia. Pero la inflación también tiene sus puntos débiles y algunos científicos creen que no es suficiente para explicar la uniformidad del universo.

Una alternativa para la inflación, acuñada entre otros por el físico y profesor de la Universidad de Princeton Paul Steinhardt, es lo que se conoce como el ‘big bounce’, algo así como ‘el gran rebote’. En una entrevista concedida al Instituto de Física Teórica UAM/CSIC, Steinhardt explica que antes del big bang habría habido un periodo anterior de contracción; el universo se habría replegado sobre sí mismo y luego expandido de nuevo, lo que podría explicar perfectamente las propiedades antes solo explicadas por la inflación.

La teoría del universo cíclico u oscilante

Quizá te suene el nombre de Roger Penrose, dado que fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 2020. Penrose es uno de los científicos actuales que más ha teorizado sobre el origen del universo. Propuso una teoría por la cual el universo pasaría por periodos de expansión y de contracción de manera cíclica; por tanto, ahora estaríamos pasando por uno de expansión. Tal como se explica en este artículo de The Conversation, al periodo de contracción límite se le conocería como big crunch, que se volvería “matemáticamente idéntico al big bang”, que precedería a una nueva expansión.

La teoría de los multiversos

Uno de los principales problemas que los físicos encuentran a la hora de explicar el origen del universo es que no tenemos una teoría de gravedad cuántica, una «teoría del todo» Explicado de manera sencilla, la materia se comporta de manera distinta a escala cuántica (átomos, partículas elementales) que a mayores escalas de magnitud, y todavía no podemos explicar por qué esto sucede. A escalas cuánticas, un sistema físico existe en una superposición de varios estados diferentes a la vez y solo manifiesta uno de ellos de forma aleatoria cuando lo medimos. Este fenómeno se explica muy bien mediante el famoso dilema del gato de Schrodinger.

Pues bien, la teoría de los multiversos podría explicar este y otros problemas que los cosmólogos encuentran para explicar el origen del universo. Según esta teoría, existiría un conjunto de universos diversos, y el nuestro constituiría solo un subconjunto pequeño del multiverso. Para que la teoría de los multiversos funcione, debemos suponer que existen al menos seis dimensiones (nosotros experimentamos solo tres); pero algunas teorías físicas –como la teoría de cuerdas, candidata a ‘teoría del todo’– sugieren que habría por lo menos once dimensiones.

La teoría del estado estacionario

La teoría del estado estacionario es una teoría cosmológica que propone que el universo no tiene principio ni fin y que siempre ha existido y existirá con las mismas propiedades. Según esta teoría, el universo se expande a un ritmo constante, pero la materia se crea continuamente en el espacio vacío para mantener la densidad del universo constante. De esta forma, el universo no cambia su aspecto a lo largo del tiempo y se mantiene en un estado estacionario.

Esta teoría fue propuesta en 1948 por los físicos Fred Hoyle, Thomas Gold y Hermann Bondi como una alternativa a la teoría del Big Bang, que implicaba un origen y una evolución del universo. La teoría del estado estacionario se basaba en el principio cosmológico perfecto, que afirma que el universo es homogéneo e isotrópico en cualquier lugar y momento.

Sin embargo, esta teoría se enfrentó a varios problemas y contradicciones con las observaciones astronómicas. Por ejemplo, la teoría no podía explicar la existencia de la radiación cósmica de fondo, que es un remanente del Big Bang. Tampoco podía dar cuenta de la evolución de las galaxias y de la abundancia de los elementos químicos en el universo. Además, la teoría violaba la ley de conservación de la energía al postular la creación continua de materia.

Por estas razones, la teoría del estado estacionario fue perdiendo apoyo y credibilidad entre los científicos y fue reemplazada por la teoría del Big Bang como el modelo estándar de la cosmología.

¿Vivimos en una simulación?

Por último, existe una teoría no descartada completamente por la comunidad científica, y es que es posible que estemos viviendo en una especie de Matrix.

Por ejemplo, un cosmólogo del MIT llamado Max Tegmark afirmó en 2016 durante una conferencia en memoria de Isaac Asimov que las leyes matemáticas que rigen el universo podrían ser en realidad fruto de un algoritmo creado por una inteligencia distinta a la nuestra; o incluso que es la propia humanidad la que ha creado la simulación en un punto del futuro para recrear el pasado (como si estuviéramos dentro de la serie Cuéntame).

También es posible que sean otras civilizaciones inteligentes las que hayan creado este universo simulación, como objeto de estudio o bien, por simple entretenimiento. Esta última teoría es quizás la más controvertida de todas y no disponemos evidencia de que esto pueda ser cierta, aunque tampoco de que pueda descartarse por completo.

(*) Laura Marcos, Todas las teorías sobre el origen del universo, versión orginal en Revista Esquire