La teoría póstuma de Stephen Hawking: ¿y si el universo fuera finito? 1

La teoría póstuma de Stephen Hawking: ¿y si el universo fuera finito?

Antes de morir, Stephen Hawking estuvo trabajando con Thomas Hertog en una nueva teoría cosmológica.

En mayo, a penas dos meses después de que falleciese el famoso físico, su nueva teoría fue publicada en el Journal of High-Energy Physics; una teoría que desafía lo hasta ahora dicho sobre el universo.

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«Recuerda mirar arriba, a las estrellas, y no abajo, a tus pies. Intenta encontrar el sentido a lo que ves, y pregúntate qué es lo que hace que el universo exista. Sé curioso. Y por muy difícil que te parezca la vida, siempre hay algo en lo que puedes tener éxito»

Stephen Hawking

¿Qué dicen las teorías clásicas?

Las teorías más modernas hablan de la creación del universo a partir de una pequeña explosión de una fracción de segundo justo después del Big Bang. Se cree, además, que hay zonas del universo que nunca han dejado de crecer y que debido a los efectos cuánticos este fenómeno nunca llega a su fin, es decir, es eterno.

Según estas teorías, nuestro universo, ese que observamos, sería tan solo una mínima porción de universo donde este proceso descrito ha concluido formando estrellas y galaxias.

El pasado otoño, Hawking explicó en una entrevista que «la teoría habitual de inflación eterna predice que nuestro universo es como un infinito fractal [objeto geométrico cuya estructura básica, fragmentada o aparentemente irregular, se repite a diferentes escalas] con un mosaico de diferentes pequeños universos separados por océanos que crecen […] Las leyes de la física y la química pueden ser diferentes entre un universo y otro que, juntos, forman un multiverso. Pero nunca he sido un defensor del multiverso. Si la escala de los diferentes universos en el multiverso es grande o infinita, no se puede probar».

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La nueva teoría de Hawking y Hertog

La nueva teoría de Hawking y Hertog dice que el universo es finito y mucho más simple de lo que creemos y de lo que establecen los estudios sobre el Big Bang y que, por tanto, las teorías desarrolladas hasta ahora son erróneas. Hertog afirma que «el problema habitual con esta teoría [la hasta ahora más extendida] es que asume la existencia de un universo de fondo que evoluciona de acuerdo a la teoría general de la relatividad de Einstein y trata los efectos cuánticos como pequeñas fluctuaciones a su alrededor. Sin embargo, la dinámica de la expansión eterna barre la separación entre la física cuántica y la clásica«.

«Predecimos que nuestro universo, a gran escala, es razonablemente liso y globalmente finito. Así que no es una estructura fractal», explica Hawking en la publicación.

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Las aplicaciones de esta nueva teoría

Si esta nueva teoría fuese refrendada por nuevas investigaciones, la teoría de los multiversos podría cambiar sustancialmente. Hawking y Hertog utilizaron su investigación para «derivar predicciones más fiables sobre la estructura global del universo». En sus conclusiones, los dos científicos defienden que «nuestros hallazgos implican una significativa reducción del multiverso a una categoría mucho más pequeña de posibles universos».

Para probar su teoría y la de Hawking, Hertog quiere estudiarla a pequeñas escalas que se encuentren al alcance de los telescopios espaciales modernos. De esta manera, podrá estudiar las ondas gravitacionales primordiales para probar si su modelo es correcto o no.

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La teoría especial de la relatividad de Einstein establece que el tiempo es relativo

Todos sabemos que Albert Einstein es uno de los científicos más famosos de todos los tiempos. Sin embargo, la vida temprana de Einstein estuvo lejos de ser brillante. Resulta que no era un gran erudito e incluso reprobó sus primeros exámenes de ingreso a la universidad. En la universidad, el joven Einstein realmente estudió para convertirse en profesor de ciencias en la escuela secundaria, pero luego no pudo conseguir un trabajo como profesor.

Einstein finalmente se encontró trabajando en la oficina de patentes suiza. Fue en 1905, en este humilde papel de empleado de patentes, cuando Einstein dejó su huella en el mundo por primera vez. ¡Y fue una gran marca! Los artículos que publicó ese año cambiarían la ciencia por completo. 

Einstein explicó por primera vez su teoría especial de la relatividad en estos artículos de 1905 En pocas palabras, esta teoría establece que la noción de tiempo es relativa, no progresa constantemente.

Puede ser un concepto difícil de entender. Después de todo, el tiempo se siente constante. Cada segundo, cada minuto, cada hora pasa exactamente a la misma velocidad. No se acelera ni se ralentiza, y parece que no hay nada que podamos hacer para cambiarlo. 

Pero el tiempo es relativo. El tiempo puede pasar a diferentes velocidades, dependiendo de diferentes circunstancias. Tiene que ver con su posición relativa y velocidad en comparación con alguien o algo más. 

Para explicarlo, usemos un ejemplo del filósofo británico Bertrand Russell. Imagina que estás en el andén de una estación. Acercándose a la estación hay un tren que viaja casi a la velocidad de la luz. Para usted, este tren parecería distorsionado y las voces de los que están dentro del tren a toda velocidad sonarían deformadas y más lentas, como un disco que se reproduce a la velocidad incorrecta. Si vieras algún reloj dentro del tren, descubrirías que corren más lento que el reloj de la estación en el andén. 

Hasta ahora, muy raro. Pero aquí está lo más extraño. Todos en el tren experimentarían las cosas con normalidad. Sus voces y movimientos aparecerían como deberían: suaves y a velocidad normal. Para ellos, los relojes del tren también funcionarían con normalidad. Pero, si te miraran en la plataforma, pensarían que estás distorsionado, hablando lentamente y moviéndote de manera extraña.

Dependiendo de la velocidad y su posición relativa a un objeto en movimiento, experimenta diferentes velocidades de tiempo. Simple, ¿verdad? 

Pero Einstein aún no había terminado. 

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Cambió la forma en que vemos la gravedad

¿Sabías que hay una enorme cantidad de energía dentro de ti? Hay una gran cantidad de energía potencial contenida en todos los átomos y moléculas de su cuerpo. Si liberaras toda la energía de tu cuerpo, generarías una explosión equivalente a 30 bombas de hidrógeno. 

Y esta energía no solo se encuentra en nuestros cuerpos. Todo lo que tenga masa, cada roca, forma de vida y planeta, tiene una enorme cantidad de energía potencial.

Albert Einstein describió esta conexión entre masa y energía en su ecuación más famosa: E = mc 2 , o la energía es igual a la masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado . 

En pocas palabras, E = mc 2 explica cómo la masa y la energía son prácticamente la misma cosa. La masa es simplemente energía potencial lista para ser liberada. Pero este no fue el descubrimiento final de Einstein.

Publicada en 1917, la teoría de la relatividad general de Einstein propuso el concepto revolucionario de espacio-tiempo . Como sugiere el nombre, el espacio-tiempo combina las tres dimensiones del espacio con una cuarta dimensión: el tiempo. En otras palabras, el espacio y el tiempo son elementos de una misma entidad.

Puede ser bastante difícil imaginar el extraño concepto de espacio-tiempo. Una analogía útil es pensar en ella como una lámina de goma estirada. Esta hoja es plana, pero maleable: puede deformarse y doblarse.

Entre otras cosas, la idea del espacio-tiempo cambió por completo nuestra forma de pensar sobre la gravedad. La gravedad es en realidad la curva del espacio-tiempo. 

Así es como funciona. Objetos con espacio-tiempo de curva masiva. Los objetos con más masa la curvan más. A medida que los objetos más pequeños atraviesan el espacio-tiempo, terminan siguiendo estas curvas; esto, básicamente, es la gravedad.

Volvamos a nuestra hoja de caucho. Si coloca un objeto grande y redondo, digamos una bola de boliche, en el medio de la sábana, la sábana se estirará y se combará. Así es como los objetos masivos, como el sol, se estiran y curvan el espacio-tiempo.

Ahora, imagina que haces rodar una canica sobre la hoja. Hará todo lo posible para viajar en línea recta. Sin embargo, cuando la canica se acerque a la bola de boliche, comenzará a desviarse. Comenzará a seguir la pendiente del objeto más pesado. Pronto, la canica terminará dando vueltas y vueltas a la curva de la lámina de goma, justo cuando los planetas orbitan alrededor del sol.

En una elegante teoría, Einstein le explicó al mundo cómo funciona la gravedad.

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