Reflexionando sobre lo que conversaríamos con Pablo Bernasconi y Diego Galperín en el contexto de la muestra El Infinito (se puede ver en YouTube), me vinieron a la mente los vaivenes que la idea del tamaño y la edad del universo sufrió a lo largo de la historia.
En los mitos primitivos el universo es finito, y de hecho, pequeño, a lo sumo rodeado de un caos, o un mar, o un vacío que, más que infinito, es indeterminado. Fue creado por un ser sobrenatural en algún momento del pasado, pero no hace mucho. No todas las religiones antiguas sostuvieron estos conceptos, pero casi todas. Una notable excepción es el Hinduísmo, con infinitos universos que se suceden cíclicamente.
El primero en sostener que el universo era infinito fue Anaximandro (y con él, los atomistas milesios, como Demócrito). Sólo conocemos su obra a través de referencias, ya que todos sus escritos se han perdido. Parece que sostenía que el infinito era la causa material de todas las cosas, incluídos los cielos y los mundos (plural). En su cosmología, la Tierra flota inmóvil en medio de un espacio infinito, con las estrellas, el Sol, la Luna y los planetas, girando alrededor. Anaximandro, como buen discípulo de Tales (a quien en este blog hemos llamado fundador de la ciencia), sería el autor del primer modelo físico, material, del universo.
Los filósofos griegos más conocidos, Platón y Aristóteles, repudiaron la cosmología de los atomistas de Mileto. Su universo finito, circunscripto por la esfera de las estrellas y puesto en marcha por el Primer Motor Inmóvil, fue abrazado por el Cristianismo hasta el Renacimiento.
La infinidad de mundos es el concepto central por el que recordamos a Giordano Bruno y su lamentable ejecución en la hoguera. Es conceptualmente lo mismo que el espacio infinito que caracteriza la cosmología de la Revolución Científica del siglo XVII (Newton, por ejemplo).
Infinito, hasta que a alguien, a fines del siglo XVIII, se le ocurre contar las estrellas. William y Caroline Herschel contaron las estrellas del cielo en todas direcciones, "para no apartarse del camino de la verdad y la naturaleza" (sic), y llegaron a la conclusión de que formaban un sistema finito, chato (como hoy sabemos que es nuestra galaxia), y que más allá no había nada, sólo un "espacio indefinido" (no dice infinito). ¡Bastante parecido a los mitos precientíficos!
Mientras tanto los geólogos habían empezado a sospechar que la Tierra era más antigua que lo que las Escrituras decían. Mucho más antigua. La Tierra tenía por lo menos millones de años. ¿Acaso el universo sería eterno, viniendo desde un infinito pasado, sin un origen?
Recién en 1909 Harlow Shapley descubrió, contando cúmulos globulares, que la galaxia de Herschel era mucho más grande que lo imaginado, y que el Sol no estaba en el centro sino más bien cerca de un borde.
En 1922 Alexander Friedmann, valiéndose de las ecuaciones de Einstein de la Relatividad General, demostró matemáticamente que el universo podía estar expandiéndose a partir de un tamaño nulo en un instante inicial. ¡Un universo dinámico! Poe, reivindicado. El trabajo de Friedmann, además, permitía que el universo fuera infinito, contradiciendo la posición bien establecida por entonces en el mundillo astronómico.
Al año siguiente, 1923, Edwin Hubble descubrió que había otras galaxias, que la "nebulosa" de Andrómeda era un sistema como la Vía Láctea, inmenso y lejanísimo, así como muchas de las otras nebulosas. El universo pasó, en un año, de tener una galaxia a ser, una vez más, infinito.
En 1927 el cura católico George Lemaitre redescubrió independientemente el resultado de Friedmann: el universo se está expandiendo a partir de un instante inicial (que insistió en no identificar con el Génesis bíblico). Simultáneamente Hubble, Slipher y otros estaban descubriendo el corrimiento al rojo de los espectros de las galaxias. Hubble publicaría dos años después que aumentaba proporcionalmente con su distancia, tal como predecían las ecuaciones de Friedmann-Lemaitre.
Fast forward hasta 1965: Penzias y Wilson descubren el fondo cósmico de microondas, exactamente como predijeron décadas antes los fundadores de la teoría que hoy llamamos popularmente Big Bang: el universo visible es finito, y comenzó en un estado denso y caliente hace miles de millones de años, como canta la canción de The Big Bang Theory.
En la década de 1980 una nueva propuesta vino a resolver varios problemas inexplicados que se observaban en el fondo cósmico de microondas: la inflación cósmica, un estado anterior al Big Bang caliente. La inflación hizo además un puñado de predicciones, casi todas las cuales ya han sido verificadas por observaciones. Así que hoy en día está prácticamente tan establecida como el Big Bang caliente. ¿Pero de dónde salió?
La inflación pudo ser eterna, y venir inflando el espacio desde una infinita profundidad de los tiempos, al estilo del infinito primordial de Anaximandro. O tal vez la inflación tiene lugar dentro de la Teoría de Cuerdas, que cuantifica la gravedad y podría evitar la singularidad. O tal vez la manera correcta de cuantificar la gravedad es con una descripción granular (¿o espumosa?) del espacio-tiempo, llamada Gravedad Cuántica de Lazos, que evita seguro la singularidad y parece decir que el universo debería ser cíclico, al estilo del del Hinduísmo. No lo sabemos con certeza: las teorías que cuantifican la gravedad necesitan más desarrollo, y finalmente un espaldarazo observacional, para que podamos estar seguros.
Lo que sí sabemos es que la medición de la curvatura del espacio, llevada a cabo con precisión del 0.2% por el satélite Planck, es compatible con un universo infinito. ¿Será?
La imagen promocional de El Infinito es de Pablo Bernasconi.
La imagen de la Vía Láctea de Herschel es de su paper: Herschel, On the construction of the Heavens, Philosophical Transactions (1785).
La imagen de las fluctuaciones del fondo cósmico de microondas es de ESA/Planck.
La imagen de las galaxias sobre un cielo oscuro es de NASA/ESA/CSA/JWST.
Las otras fotos e imágenes son mías.
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