¿Dónde está el centro del Universo?

Rob Knop

Antes de abordar la cuestión de saber dónde está el centro del universo, quiero dar un paso atrás para comentar por qué algunas personas esperan que haya un centro del universo. Puede parecer obvio, pero es un asunto que merece ser abordado. Sabemos que el universo se está expandiendo, y que se ha expandido mucho desde un estado muy caliente y muy denso hasta alcanzar lo que hoy vemos a nuestro alrededor. El nombre de la teoría que describe esta evolución es la teoría del Big Bang. El Big Bang se describe a menudo como una explosión, aunque, por razones que no analizaré, esta no es realmente una manera adecuada de pensar. Sin embargo, el resultado del Big Bang es que todo se está alejando de todo lo demás. De hecho, si nos fijamos en otras galaxias cercanas, las vemos alejarse de nosotros exactamente igual que lo vería una partícula proyectada por una explosión con respecto a otras partículas de la creciente nube de escombros de dicha explosión.

Y, por lo tanto, dado que el universo comenzó con un Big Bang, es muy natural preguntarse, ¿Dónde sucedió este Big Bang? ¿Cuál es el punto central del que se aleja todo lo demás?

Por desgracia, resulta que esto no es realmente una cuestión significativa. Se basa en un malentendido de lo que la teoría del Big Bang dice realmente sobre el Universo, que a su vez viene del hecho de que, a pesar de que el Big Bang es una gran teoría que ha sido confirmada por un gran número de observaciones, no ha recibido el nombre adecuado para describir una gigantesca explosión cósmica. La verdad es que no hay ningún centro del universo. ¿Dónde ocurrió el Big Bang? Sucedió en todas partes. Donde está usted sentado ahora mismo es donde ocurrió el Big Bang. Pero también ocurrió donde estoy sentado yo y en la galaxia de Andrómeda y en una galaxia situada a mil millones de años luz de nosotros.

¿Cómo podemos tener un universo en expansión sin tener un centro a partir del cual se expande todo lo demás? Para intentar explicar esto, pensemos en un modelo bidimensional del universo, modelo más sencillo, que podemos comprender como criaturas en tres dimensiones que somos. Este modelo de un universo 2D es la superficie de un globo de goma. Para ser más precisos, se trata de un globo perfectamente esférico; no tiene ningún punto especial en su superficie, como por ejemplo el orificio de inflado. (Si usted está preocupado por cómo vamos a introducir el aire para hacerlo expandir, recuerde que esto es un experimento. Se puede imaginar el globo cada vez más grande, sin preocuparse de los detalles técnicos de cómo lograrlo.)

Ahora, el punto clave aquí es que el universo es la superficie del globo. Las galaxias en el universo de este modelo existen sólo en la superficie. Las criaturas dentro de este universo pueden moverse sólo en la superficie. El concepto de desplazamiento fuera de la superficie del globo no es significativo para ellos. Nosotros, en nuestro espacio tridimensional, podemos movernos hacia delante hacia atrás, de izquierda a derecha y arriba-abajo, pero ni siquiera tenemos un concepto para una cuarta dimensión espacial que sería perpendicular a las otra tres anteriores. Asimismo, para las criaturas que viven en la superficie de este globo, pueden mover hacia delante hacia atrás y de izquierda a derecha, pero no tienen un concepto de arriba-abajo, que les llevaría fuera de la superficie del globo, lo que significaría abandonar su universo. Y, de hecho, es totalmente posible describir matemáticamente estas dos dimensiones espaciales sin referencia a alguna dimensión distinta de las dos dimensiones del espacio propio, dimensiones que se podrían considerar como longitud y latitud.

Ahora dejemos que el globo se expanda. Si tenemos un montón de galaxias en este modelo de universo 2D, imagine, por ejemplo, monedas pegadas en la superficie del globo, claramente todas se alejan entre sí. No cabe duda de que las criaturas que viven dentro de este universo 2D serían capaces de medir que se está expandiendo. Verían que la distancia de una galaxia a la siguiente es cada vez más grande y más grande con el tiempo. Sin embargo, ¿Qué punto de la superficie de este globo, se puede señalar y decir que es el centro de la expansión? La respuesta es, ninguno. No hay un punto especial en el globo en comparación con cualquier otro punto. Todo está cada vez más lejos entre sí, pero no hay punto en el globo al que se le pueda llamar el centro.

Nosotros, como criaturas 3D podemos identificar un punto que podríamos llamar el "centro" del globo. Pero ese punto que nosotros identificamos no está en la superficie del globo y por lo tanto no es parte del universo de esa superficie en la que viven nuestras criaturas hipotéticas 2D. Tenemos una expansión sin ningún centro. De hecho, si damos marcha atrás, en un momento el globo pudo haber sido muy pequeño, con todas las cosas contenidas en él muy cerca unas de otras, lo que significaría que la materia en este universo 2Dsería muy densa. Entonces, el universo de globo se expandió desde ese punto hasta lo que se ve ahora. Cada punto de la superficie fue parte del estado original caliente y denso. No hay nada dentro de ese universo que esté "fuera"  del estado original denso y caliente. Pero después se hizo cada vez más grande, y cada punto se fue alejando de los demás. 

Nuestro universo es similar, sólo que nosotros tenemos tres dimensiones espaciales. Las criaturas 2D que viven dentro de la superficie del globo pueden describir la curvatura de su universo sin referencia alguna a una tercera dimensión, usando sólo las dos dimensiones espaciales de su universo. Asimismo, el espacio de nuestro propio universo puede ser curvo, pero sólo necesitamos nuestras tres dimensiones espaciales para construir una descripción matemática completa. En el universo inicial, todo estaba mucho, mucho más agrupado de lo que está ahora, por lo que la densidad era muy alta. Pero todo estaba allí. El espacio se hizo más grande y todo se separó entre sí, pero igual que en el globo todo estaba allí al comienzo de su expansión, todo el espacio estaba comprimido en nuestro universo primigenio. Y, de la misma manera que no hay ningún punto de la superficie del globo que pueda identificarse como el punto central, el punto especial, no hay ningún punto en el universo que podemos identificar como el "centro" de nuestro universo, o un lugar especial donde ocurrió el Big Bang. No hay ningún centro del universo.

Puede que a estas alturas su mente esté agotada con la visualización, pero vamos a ir un paso más allá. Resulta que el globo no es el mejor modelo bidimensional del espacio de nuestro universo real. La superficie de un globo es lo que llamaríamos "superficie espacialmente cerrada". Si empieza a andar en un punto en el globo y camina en línea recta en una dirección, eventualmente recorrerá todo el camino alrededor del globo y volver al punto de partida. Y, de hecho, es posible que nuestro universo tenga una geometría tridimensional equivalente a esto. Sin embargo, hace poco más de diez años se realizaron mediciones que nos dijeron que el universo como un todo está mucho más cercano al plano. Esto significa que un mejor modelo bidimensional para el universo sería una hoja de goma, en lugar de un globo.

Ahora, es cuando usted rápidamente me indica que la hoja de goma tiene un centro muy fácilmente identificable. Pero esta no es cualquier hoja de goma, es una hoja de goma infinita. Infinito es una de esas cosas que pueden causar su cerebro se haga un nudo al intentar visualizarlo. Pero así es a pesar de todo. Si selecciona cualquier punto en esta hoja de goma. En cualquier momento, habrá una cantidad infinita de hoja en cualquier dirección que mire. Por lo tanto, no hay un punto en la hoja de goma que sea diferente de cualquier otro punto, por lo que con una hoja de caucho infinita, es imposible definir cualquier punto como el centro.

Resulta que un globo muy, muy grande es similar a una hoja de goma infinita. Si el globo es tan enorme que usted no puede afirmar que es curvo en función de lo que ve, en la práctica a usted le parecerá igual que una hoja de goma. De hecho, este es un concepto con el que está familiarizado. Después de todo, sabemos que la superficie de la tierra es curva, pero en su vida diaria usted camina sobre la tierra y puede ver que la tierra es plana. Utiliza mapas de su ciudad y tal vez incluso su país entero, en hojas planas de papel. Así que, para ser completamente honesto, las mediciones que tenemos no demuestran que nuestro universo es el equivalente tridimensional de una hoja de goma plana infinita, podría ser el equivalente de la superficie de un globo. Pero, si lo es, la curvatura es tan pequeña que no podemos detectarla basándonos en el tamaño de todo lo que somos capaces de ver.

¿Qué sucede con el Big Bang y la expansión del universo en el caso de una hoja de goma infinita? Es igual que el globo. Como el universo se expande, imagine que la hoja de goma se extiende en todas las direcciones al mismo ritmo. Sin embargo, esto presenta un problema conceptual. Con una hoja finita, puede ir a una cierta distancia y llegar a un borde. Puede imaginar el vacío fuera de esa hoja en esa misma dirección, y ese vacío es hacia donde se expendería una hoja de goma plana finita. Pero si es una hoja de goma infinita, nunca se puede alcanzar un borde,  lo que significa que no se está expandiendo en nada. La pregunta "¿En qué se expande el universo en expansión? es una pregunta difícil de tratar, porque no tiene una respuesta. No se está expandiendo en "nada"  más bien, la respuesta es que es una pregunta sin sentido, porque no hay ningún "fuera" del universo, al menos no dentro de las tres dimensiones espaciales que vivimos. No se puede cruzar el borde y salir fuera de nuestro universo de igual forma que usted  no puede salir de una hoja de goma infinita, o no puede salir fuera de la superficie de un globo, moviéndose en las dimensiones de la superficie.

Si una hoja de goma infinita está en expansión, al principio era mucho menor y mucho más densa pero ya era infinita. Es sólo que fue en un sentido de menor tamaño infinito de lo que es ahora. A medida que se expande, la densidad disminuye y todo se aleja de todo lo demás, pero una cosa no cambia. No importa en qué dirección vaya sigue  habiendo más hoja de goma. Eso era verdad en el universo muy temprano, y sigue siendo cierto ahora. Así, de igual forma que en el ejemplo del globo, no hay punto que se puede identificar como el centro, no tiene ningún sentido identificar un único punto del que todo se aleja. Todo se aleja todo lo demás.

Esto es lo que realmente es el Big Bang. Usted oirá a menudo descripciones incorrectas de una explosión cósmica que hace que todo se aleje de un punto. De hecho, la teoría no aborda aquello a lo que se refiere su nombre, el momento del “Bang” en sí mismo. Nuestros conocimientos actuales de la física no nos permiten entender lo que ocurrió en ese momento, y puede ser que no fuera un momento único. La teoría del Big Bang describe cómo evoluciona el universo a partir de un estado muy caliente y muy denso, donde todo era una sopa de partículas fundamentales, hasta el estado en el que hoy vemos las estrellas y las galaxias,  la materia oscura aglutinada alrededor de las galaxias y la energía oscura que se extendió a lo largo de todo. Pero no es correcto decir que todo se aleja de un punto; más bien, todo se aleja de todo lo demás. No hay ningún centro del universo. Todo el espacio estuvo concentrado en el universo temprano. El Big Bang sucedió en todos lados. Simplemente el universo es más grande ahora.

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