Sin lugar para el 'qué había antes': incluso el Universo cíclico tuvo que tener un comienzo

Si la expansión actual no se detiene, dice el más aceptado de los modelos cosmológicos, las galaxias se seguirán alejando unas de otras y llegará un momento en que las distancias entre ellas sean tan enormes que ya no podrán seguir intercambiando energía y el material necesario para crear nuevas estrellas. De modo que, cuando la última estrella agote su combustible y se apague en el interior de la última galaxia brillante, todo quedará sumido en la oscuridad. Es lo que en cosmología se conoce como 'muerte fría del Universo', un final oscuro y tan largo que podría considerarse casi eterno, poblado con gélidos cadáveres estelares descomponiéndose lentamente hasta que solo queden agujeros negros, que al final también se evaporarán en un tiempo inimaginablemente largo.

Pero incluso si este fuera el modelo cosmológico correcto, el Universo tendría que haber tenido un principio. Y ese principio plantea una cuestión que hoy por hoy es irresoluble: ¿Qué había antes? Por lo que sabemos, todo comenzó gracias a la súbita expansión de un único punto, una 'singularidad' seguida de inmediato por un Big Bang durante el que surgió toda la materia que más tarde se organizaría para formar primero núcleos atómicos, después átomos completos y finalmente estrellas, planetas y galaxias.

Sobre la singularidad, sin embargo, la ciencia no puede decir mucho. Porque ahí es donde se terminan los cálculos de los científicos y las leyes de la Naturaleza dejan de funcionar. De la singularidad, un punto 'imposible' con volumen cero y energía infinita, surgieron todos los parámetros en los que el Universo actual aún se mueve. Antes de ella no había 'nada', ni siquiera espacio o tiempo. El genial físico británico Stephen Hawking dijo en cierta ocasión que preguntarse qué había antes de ese instante inicial sería como querer saber qué hay 'al norte del Polo Norte'. Una pregunta absurda y sin respuesta posible.

Algunos científicos, sin embargo, se resisten a creer que 'antes' del Big Bang no hubiera nada y se esfuerzan por concebir teorías alternativas en las que la singularidad original no sea necesaria. Las cosas, después de todo, podrían haber sucedido de otra forma, una que nos permita preguntarnos sin problema por el 'antes'. ¿Y si en lugar de una singularidad en expansión y de una larguísima muerte fría el Universo estuviera pasando por una serie interminable de 'inflados y desinflados', como si de un enorme pulmón cósmico se tratara? ¿Y si el Universo se estuviera expandiendo y contrayendo una y otra vez en un ciclo que existe desde siempre y que nunca acabará?

Este comportamiento perpetuo haría que el Universo no tuviera un principio ni un final, como sí que tienen el resto de las cosas, sino ciclos eternos de crecimiento y reducción que se extienden para siempre hacia el futuro y para siempre hacia el pasado. Una idea realmente atractiva y que elimina de un plumazo la exigencia de la más que molesta singularidad. En tal escenario, el Universo en que vivimos podría ser solo uno en medio de una larga serie de nacimientos, muertes y renacimientos sin principio ni final. La idea recibe el nombre de Big Bounce, el Gran Rebote, y los cosmólogos llevan dándole vueltas desde la pasada década de los ochenta.

La hipótesis, sin embargo, no está exenta de problemas, y el mayor de todos ellos es el de la entropía, la medida del desorden en el Universo y que, según los cálculos, debería crecer constantemente después de cada 'rebote'. Si el Big Bang, por ejemplo, fue solo una de una serie eterna de explosiones, su grado de entropía debería haber sido realmente alto. Y sin embargo no lo fue. Al contrario, si durante el Big Bang el Universo hubiera tenido una entropía alta, no habría podido existir tal y como lo conocemos.

En 2019, sin embargo, la idea del Big Bounce pareció resurgir con la publicación de un modelo revisado que contenía una solución a este importante obstáculo. De hecho, ese año los investigadores descubrieron que en cada nuevo ciclo, la expansión del Universo 'diluye' la entropía lo suficiente como para devolver el cosmos a su estado original (de baja entropía) antes del siguiente rebote.

Pero un nuevo estudio llevado a cabo por los físicos Will Kinney y Nina Stein, de la Universidad de Buffalo, y recién publicado en 'Cosmology and Astroparticle Physics' ha vuelto a invalidar la teoría. De hecho, según estos investigadores, incluso los modelos de universos cíclicos que eliminan el problema de la entropía (como el de 2019), no pueden extenderse infinitamente hacia el pasado. Es decir, que deben por fuerza tener un principio. Y por lo tanto, una singularidad.

«Desafortunadamente -dice Stein- se sabe desde hace casi 100 años que estos modelos cíclicos no funcionan porque el desorden o la entropía se acumula en el universo con el tiempo, por lo que cada ciclo es diferente del anterior. Un modelo cíclico reciente soluciona este problema de acumulación de entropía al proponer que el Universo se expande mucho con cada ciclo, diluyendo la entropía. Estiras todo para deshacerte de estructuras cósmicas como los agujeros negros, lo que devuelve el universo a su estado homogéneo original antes de que comience otro rebote».

«En resumen - dice por su parte Kinney-, demostramos que al resolver el problema de la entropía se crea una situación en la que el Universo aún tuvo que tener un principio. Nuestra prueba muestra en general que cualquier modelo cíclico que elimine la entropía por expansión debe tener un comienzo».

«Hay muchas razones -concluye Stein- para tener curiosidad sobre el Universo primitivo, pero creo que mi favorita es la tendencia humana natural de querer saber qué vino antes. En todas las culturas, los humanos han contado historias sobre la creación, sobre 'el principio'. Siempre queremos saber de dónde venimos».

Pero al parecer estamos aún lejos de cumplir ese objetivo. Si queremos librarnos de una vez por todas de la singularidad, habrá que pensar en otra cosa. Mientras tanto, seguiremos sin poder preguntarnos qué es lo que había 'antes'.