El Big Bang es comúnmente considerado como el comienzo de todo: hace unos 13.800 millones de años, el universo observable se fue auge y se expandió a la existencia.
¿Pero cómo eran las cosas antes del Big Bang?
Respuesta corta: no lo sabemos. Respuesta larga: podrían haber sido muchas cosas, cada una alucinante a su manera.
Al principio
Lo primero que hay que entender es qué era realmente el Big Bang.
"El Big Bang es un momento en el tiempo, no un punto en el espacio", dijo Sean Carroll, un físico teórico en el Instituto de Tecnología de California y autor de "La gran imagen: sobre los orígenes de la vida, el significado y el universo mismo". (Dutton, 2016).
Por lo tanto, es posible que el universo en el Big Bang fuera diminuto o infinitamente grande, dijo Carroll, porque no hay forma de mirar atrás en el tiempo a las cosas que ni siquiera podemos ver hoy. Todo lo que realmente sabemos es que era muy, muy denso y que muy rápidamente se volvió menos denso.
Como corolario, realmente no hay nada fuera del universo, porque el universo es, por definición, todo. Entonces, en el Big Bang, todo era más denso y caliente de lo que es ahora, pero no había más "afuera" de lo que hay hoy. Tan tentador como es tener una visión divina e imaginar que podrías pararte en un vacío y mirar el universo bebé arrugado justo antes del Big Bang, eso sería imposible, dijo Carroll. El universo no se expandió al espacio; El espacio mismo se expandió.
"No importa en qué parte del universo te encuentres, si te remontas a 14 mil millones de años, llegas a este punto donde hacía mucho calor, era denso y se expandía rápidamente", dijo.
Nadie sabe exactamente qué estaba sucediendo en el universo hasta 1 segundo después del Big Bang, cuando el universo se enfrió lo suficiente como para que los protones y los neutrones colisionen y se unan. Muchos científicos piensan que el universo pasó por un proceso de expansión exponencial llamado inflación durante ese primer segundo. Esto habría suavizado la estructura del espacio-tiempo y podría explicar por qué la materia está tan uniformemente distribuida en el universo actual.
Antes de la explosión
Es posible que antes del Big Bang, el universo fuera un tramo infinito de un material denso y ultrarrápido, que persistiera en un estado estable hasta que, por alguna razón, ocurriera el Big Bang. Este universo extradenso puede haber sido gobernado por la mecánica cuántica, la física de la escala extremadamente pequeña, dijo Carroll. El Big Bang, entonces, habría representado el momento en que la física clásica se hizo cargo como el principal impulsor de la evolución del universo.
Para Stephen Hawking, este momento era lo único que importaba: antes del Big Bang, dijo, los eventos son inconmensurables y, por lo tanto, indefinidos. Hawking llamó a esto la propuesta sin límites: el tiempo y el espacio, dijo, son finitos, pero no tienen límites ni puntos iniciales o finales, de la misma manera que el planeta Tierra es finito pero no tiene borde.
"Dado que los eventos anteriores al Big Bang no tienen consecuencias observacionales, uno podría eliminarlos de la teoría y decir que el tiempo comenzó en el Big Bang", dijo en una entrevista en el programa de National Geographic "StarTalk" en 2018.
O tal vez hubo algo más antes del Big Bang que vale la pena reflexionar. Una idea es que el Big Bang no es el comienzo de los tiempos, sino que fue un momento de simetría. En esta idea, antes del Big Bang, había otro universo, idéntico a este pero con una entropía que aumentaba hacia el pasado en lugar de hacia el futuro.
El aumento de la entropía, o el desorden creciente en un sistema, es esencialmente la flecha del tiempo, dijo Carroll, por lo que en este universo espejo, el tiempo correría opuesto al tiempo en el universo moderno y nuestro universo sería en el pasado. Los defensores de esta teoría también sugieren que otras propiedades del universo serían flip-flop en este universo espejo. Por ejemplo, el físico David Sloan escribió en el Blog de Ciencias de la Universidad de Oxford, las asimetrías en moléculas e iones (llamadas quirales) estarían en orientaciones opuestas a lo que son en nuestro universo.
Una teoría relacionada sostiene que el Big Bang no fue el comienzo de todo, sino más bien un momento en el tiempo cuando el universo cambió de un período de contracción a un período de expansión. Esta noción de "Big Bounce" sugiere que podría haber infinitos Big Bangs a medida que el universo se expande, contrae y expande nuevamente. El problema con estas ideas, dijo Carroll, es que no hay explicación de por qué o cómo un universo en expansión se contraería y volvería a un estado de baja entropía.
Carroll y su colega Jennifer Chen tienen su propia visión previa al Big Bang. En 2004, los físicos sugirieron que tal vez el universo tal como lo conocemos es la descendencia de un universo padre del que se ha arrancado un poco de espacio-tiempo.
Es como un núcleo radiactivo en descomposición, dijo Carroll: cuando un núcleo se descompone, escupe una partícula alfa o beta. El universo padre podría hacer lo mismo, excepto que en lugar de partículas, escupe universos bebés, tal vez infinitamente. "Es solo una fluctuación cuántica que permite que suceda", dijo Carroll. Estos universos bebés son "universos literalmente paralelos", dijo Carroll, y no interactúan ni se influyen entre sí.
Si todo eso suena bastante extraño, lo es, porque los científicos aún no tienen una manera de mirar hacia atrás incluso al instante del Big Bang, y mucho menos lo que ocurrió antes. Sin embargo, hay espacio para explorar, dijo Carroll. La detección de ondas gravitacionales de poderosas colisiones galácticas en 2015 abre la posibilidad de que estas ondas puedan usarse para resolver misterios fundamentales sobre la expansión de los universos en ese primer segundo crucial.
Los físicos teóricos también tienen trabajo que hacer, dijo Carroll, como hacer predicciones más precisas sobre cómo podrían funcionar las fuerzas cuánticas como la gravedad cuántica.
"Ni siquiera sabemos lo que estamos buscando", dijo Carroll, "hasta que tengamos una teoría".
