La singularidad del Big Bang

Formacion de los elementos quimicos desde la evolucion estelar. Mientras la estrella se condensa, e polvo se aglutina y crea planetas rocosos, como la Tierra El gas remanente se acumula y origina grandes planetas gaseosos como Júpiter. historiaybiografias.com

Cuando se dice: que el universo surgió de una gran explosión a partir de un punto de singularidad (singularity), significa que, al principio, el universo surgió de algo parecido a un agujero negro, o más precisamente, al centro de un agujero negro. Ya que, si hacemos que el universo vuelva a su posible comienzo según el modelo estándar, es decir, que hagamos regresar a los planetas, las estrellas, las galaxias y todo lo que hay en el universo en sentido inverso hasta su comienzo donde el tiempo es cero, tendremos tamaño cero, ya que no habrá materia, ni espacio, ni tiempo, y habrá una densidad muy alta y una fuerza de gravedad inmensa. En resumen, tendremos una singularidad y la singularidad hace colapsar las leyes actuales de la física. Por eso no existen leyes que predigan con precisión lo que ocurre a partir de una singularidad.

Para familiarizarnos con la idea del Big Bang pasaremos al agujero negro, pues en su centro también hay un punto de singularidad, y abordaremos la evolución del agujero negro hasta su final con una explosión, como esperan algunos físicos teóricos. Repetiré la definición de agujero negro:

O bien es una masa de materia que fue expuesta a una enorme presión externa que la rodeaba al comienzo del nacimiento del universo y que la condensó drásticamente hasta convertirla finalmente en un agujero negro pequeño. Este tipo se llama agujero negro primordial y es un tipo hipotético puesto que no hay ninguna prueba concreta y firme de su existencia hasta ahora.

O bien el agujero negro consiste en una gran estrella que al agotarse su combustible nuclear se contrajo hasta colapsar sobre sí misma debido a su enorme gravedad.

Cuando una estrella pierde la fuerza de las explosiones nucleares que mantienen su volumen resistiendo a la gravedad, la gravedad intrínseca es superada causando el encogimiento de la estrella y su colapso total, curvando completamente el espacio-tiempo. El tamaño hipotético del agujero negro depende de su masa y su rotación. Ningún cuerpo que entra al horizonte de sucesos escapa del agujero negro, porque éste es el límite en el que los rayos de luz fallan al escapar lejos del agujero negro. Se sabe que la mayor velocidad científicamente conocida hasta ahora es la velocidad de la luz, la cual constituye una constante universal. Justo después del horizonte de sucesos hacia el exterior del agujero negro se encuentra una región hipotética del espacio en la que hay un efecto de la fuerza gravitatoria y electromagnética, en ella hay oscilaciones o fluctuaciones cuánticas que consisten en parejas de partículas virtuales que simultáneamente aparecen y se aniquilan mutuamente, actuando como algo que surge de la nada sin realmente aparecer. Debido a la fuerza de gravedad del agujero negro, una de estas dos partículas o energías virtuales positivas y negativas, puede caer en el agujero negro formando una partícula o una antipartícula de energía negativa real dentro del agujero negro. Por consiguiente, de una partícula virtual también puede nacer una partícula real, opuesta a la partícula que cayó en el agujero negro y seguir a su compañera cayendo en el agujero negro, o bien liberarse gracias a su energía positiva formando una partícula real y alejándose del agujero negro. Esta es la radiación emitida por el agujero negro. De esta manera, la energía positiva emitida por el agujero negro hacia el exterior se equilibra con las partículas de energía negativa del interior del agujero negro disminuyendo su masa hipotética según la ecuación de Einstein que establece que la energía es igual a la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz (E = mc2), y esto disminuye la entropía del agujero negro. Sin embargo, esta disminución de la entropía (entropy) del agujero negro se compensa con la entropía de la radiación emitida por el agujero negro y con un aumento de su temperatura, de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, que dice: que “cualquier variación espontánea que ocurra en un sistema físico debe ir acompañado por un aumento de su entropía”, o formulado de otra manera, “en un ciclo reversible la entropía permanece constante, mientras que en un ciclo irreversible debe tener un aumento de esta”.

La entropía: es una medida que expresa la cantidad de desorden de un sistema.

Según la segunda ley de la termodinámica:

En un sistema cerrado la entropía no puede disminuir.

Además, la entropía total de un sistema no disminuye cuando hay un intercambio térmico entre los sistemas.

La entropía disminuye en un sistema que pierde temperatura y aumenta en un sistema que gana temperatura.

En el caso del agujero negro que pierde parte de su masa —si es radiactivo— y pierde entropía, por ser un sistema irreversible, su entropía debe aumentar. Esto ocurre primero por las partículas disparadas por él hacia el exterior, equivalentes a la disminución, y luego por el aumento de la temperatura para que haya un aumento en el balance final de la entropía. Por eso no se viola la segunda ley de la termodinámica.

Así pues, con la continuidad de este proceso, llegaremos finalmente a un agujero negro de masa infinitamente pequeña y una enorme temperatura, casi infinita. Stephen Hawking dice:

«Lo que sucede cuando la masa del agujero negro se hace, con el tiempo, extremadamente pequeña no está claro, pero la suposición más razonable es que desaparecería completamente en una tremenda explosión final de radiación, equivalente a la explosión de millones de bombas H».[1]

Según la teoría del Big Bang, el universo comenzó con una singularidad similar a la que hay en el corazón de un agujero negro, pues el universo comenzó con una singularidad de tamaño igual a cero. No había espacio ni lo que se conoce como cuatro dimensiones, y la temperatura y la densidad eran inmensas. Por lo tanto, hay una fuerza de gravedad que finalmente provocó una liberación de energía y, por ende, el acontecimiento del Big Bang —como en el caso mencionado del agujero negro— dando lugar al nacimiento del universo, que con el pasar de miles de millones de años ha conseguido la forma que observamos hoy.


[1] Fuente: Hawking, Breve historia del tiempo, pág. 101.


Del libro La ilusión del ateísmo del Imam Ahmed Alhasan (a)