Frecuentemente se utiliza el problema de la luz de las estrellas más lejanas como un argumento frente a la creación bíblica. Quienes sostienen que el universo tiene miles de millones de años a menudo afirman que la luz procedente de las galaxias más distantes no puede haber llegado a la Tierra en solo 6.000 años. Sin embargo, el argumento de la duración del recorrido de la luz no puede utilizarse para rechazar la Biblia a favor del los miles de millones de años que postula la teoría del Big Bang. Esto se debe a que el modelo del Big Bang también tiene un problema con el tiempo del recorrido de la luz.
Antecedentes
En 1965, Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson,
descubrieron que la Tierra está bañada por una débil radiación de
microondas que aparentemente proviene de las regiones visibles más
distantes del universo; este descubrimiento les hizo ganar el Premio
Nobel de Física en 1978. [1a]
La Radiación de Fondo de Microondas (en inglés Cosmic Microwave Background o CMB) proviene de todas las direcciones del espacio y tiene una temperatura característica.[2a],[3a]
Aunque el descubrimiento del CMB se ha presentado como una exitosa predicción del modelo del Big Bang, [4a] en realidad representa un problema para esta teoría.
Esto se debe a que la precisa temperatura uniforme del CMB crea un
problema para la duración del recorrido de la luz que utilizan los
modelos del Big Bang para determinar el origen del universo.
El problema
La temperatura del CMB es esencialmente la misma en todas partes5a y en todas las direcciones (con una precisión de 1/100.000). [6a]
No obstante, según los defensores de la teoría del Big Bang, la temperatura del CMB7ahabría
sido muy diferente en distintos lugares del espacio a consecuencia de
la naturaleza aleatoria de las condiciones iniciales. Estas regiones diferentes podrían haber llegado a la misma temperatura si hubieran estado en muy cerca unas de otras.
Las regiones más distantes habrían llegado a equilibrarse intercambiando radiación; es decir, luz. [8a]
La radiación traspasaría energía de las regiones más cálidas a las
regiones más frías hasta que todas alcanzaran la misma temperatura.
 |
| IZQUIERDA: A principios del supuesto Big Bang, dos puntos A y B tendrían diferentes temperaturas. DERECHA: Hoy en día, los puntos A y B tienen la misma temperatura, pero no ha habido tiempo suficiente para que se produzca el intercambio de luz. |
Este es el problema: aunque aceptemos el periodo de tiempo propuesto por los defensores del Big Bang, aún así no ha habido suficiente tiempo para que la luz viaje a diferentes regiones del espacio.
Entonces, ¿cómo pueden las regiones del actual CMB tener unas
temperaturas uniformes tan precisas si no se han comunicado nunca entre
sí? [9a] Esto plantea un problema para el tiempo del recorrido de la luz. [10a]
El modelo del Big Bang presupone
que el universo tiene miles de millones de años. Aunque esta escala de
tiempo es suficiente para que la luz hubiera viajado desde las lejanas
galaxias hasta la Tierra, no provee suficiente tiempo para que la luz
hubiera ido desde un rincón del universo visible hasta el otro. En el
momento en el que la luz fue emitida, supuestamente 300.000 años después
del Big Bang, el espacio ya tenía una
temperatura uniforme en una zona por lo menos 10 veces mayor a la
distancia que hubiera viajado la luz (llamado ‘horizonte’).[11a]
Entonces, ¿Cómo pueden estas regiones parecer iguales; es decir,
tener la misma temperatura? ¿Cómo puede un lado del universo visible
“conocer” las condiciones del otro lado si no ha habido suficiente
tiempo para que se intercambie información? Este problema se denomina
“el problema del horizonte”.[12a]
Algunos astrónomos seculares han propuesto muchas posibles
soluciones, pero hasta el momento no ha habido ninguna satisfactoria
(véase más abajo, Intentos de superar el problema del Big Bang de la duración del recorrido de la luz.)
Resumiendo
El Big Bang requiere que las
regiones opuestas del universo visible hayan intercambiado energía a
través de la radiación, ya que estas regiones del espacio parecen
iguales en los mapas de CMB.
Pero no ha habido suficiente tiempo para que la luz viaje esta distancia.
Tanto los creacionistas bíblicos como los partidarios del Big Bang
han propuesto diferentes soluciones posibles para los problemas de la
duración del recorrido de la luz en sus respectivos modelos.
Por lo tanto los partidarios del Big Bang
no deberían criticar a los creacionistas por plantear hipótesis de
posibles soluciones, ya que éstos hacen lo mismo con su propio modelo.
El problema del horizonte sigue siendo a seria dificultad para los partidarios del Big Bang, tal y como muestra las diferentes conjeturas que compiten entre sí intentando resolver el interrogante.
Por consiguiente, es incoherente que éstos utilicen el problema de la
duración del recorrido de la luz como un argumento en contra de la
creación bíblica, ya que su misma idea tiene un problema equivalente.
Intentos de superar el problema de la duración del recorrido de la luz
Actualmente la idea más popular es la de la “inflación”; una conjetura apuntada en 1981 por Alan Guth.
En este escenario la velocidad de expansión del universo (es decir,
el espacio en sí mismo) fue acelerado enormemente en una fase de
inflación poco después de originarse el Big Bang.
Las diferentes regiones del universo estuvieron muy cerca entre sí
antes de que empezara la inflación. De esta forma las regiones
consiguieron llegar a tener la misma temperatura por medio del
intercambio de radiación, antes de que fueran rápidamente (más que la
velocidad de la luz[1b]) separadas.
Según las estimaciones de la inflación, aunque actualmente no están
cerca, las regiones distantes del universo estuvieron en contacto antes
de la fase de inflación, cuando el universo todavía era pequeño.
Sin embargo el escenario de la inflación está lejos de ser algo
seguro. Existen muchos modelos inflacionarios, cada cual con una serie
de dificultades.
Es más, no hay un consenso sobre cuál es el modelo correcto (si es
que hay alguno que lo sea). No se conoce de ningún mecanismo capaz de
crear tal inflación, a pesar de las muchas especulaciones.
También hay problemas para explicar cómo podría haberse ido apagado
la inflación una vez iniciado el proceso. Este problema se conoce como
“la salida elegante”.[2b]
Se sabe que muchos modelos de inflación son erróneos ya que hacen predicciones que no son consistentes con las observaciones;[3b] como el modelo original de Guth.[4b]
Además, muchos aspectos de los modelos son actualmente incapaces de ser probados.
Los astrónomos que no aceptan los modelos inflacionarios han propuesto otras posibles soluciones al problema del horizonte.
Estas incluyen: escenarios donde las constantes gravitacionales cambian con el tiempo, [5b] el modelo ekpirótico el cual implica un universo cíclico,[6b] escenarios en los cuales la luz toma atajos a través de (hipotéticas) dimensiones desconocidas,[7b] modelos de singularidad nula,[8b] y modelos que estiman que la velocidad de la luz era mucho mayor en el pasado. (los creacionistas también han enfatizado que una velocidad lumínica
variable puede resolver el problema del tiempo de recorrido de la luz). [9b,10b,11b]
A la luz del amplio desacuerdo no es nada descabellado afirmar que el
problema del horizonte no se ha hallado una solución definitiva.
Otros problemas del Big-Bang
- EL PROBLEMA DEL HORIZONTE
- La
temperatura del universo
es la misma en cualquier dirección
que observemos. ¿Cómo sucede esto, sabiendo que no todos
los puntos del universo han interactuado de alguna forma para
igualar su temperatura?
- EL PROBLEMA DE LA GEOMETRÍA DEL UNIVERSO
- La teoría del Big-Bang se basa en la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, según la cual la geometría del universo puede ser plana (tal como la entendía Euclides) o esférica. El problema de la geometría radica en que el universo que observamos exhibe una geometría plana (o por lo menos muy cercana a ser plana), lo cual es poco probable ya que de no ser exactamente plana, con el tiempo evolucionaría rápidamente hacia una geometría altamente esférica.
- EL PROBLEMA DE LA MATERIA OSCURA DEL UNIVERSO
- Para resolver los dos problemas anteriores, se ha propuesto una solución que se llama el modelo inflacionario y que propone una etapa de rápido crecimiento del universo en sus primeros momentos. Para que esta propuesta funcione es necesario que el universo tenga muchísima más materia de lo que observamos directamente. A esta materia se le llama oscura y hasta el momento no se ha encontrado ni se sabe muy bien cuál es su naturaleza.
Referencias :
[1a] Este concepto no viola la relatividad, el cuál solo priva a los objetos de viajar más rapdio que la c a través del espacio. Mientras que en la propuesta de la inflación es el espacio quien se expande y lleva a los objetos con él.
[2a] Kraniotis, G.V., String cosmology, International Journal of Modern Physics A 15(12):1707Ð1756, 2000.
[3a] Wang, Y., Spergel, D. and Strauss, M., Cosmology in the next millennium: Combining microwave anisotropy probe and Sloan digital sky survey data to constrain inflationary models, The Astrophysical Journal 510:20Ð31, 1999.
[4a] Coles, P. and Lucchin, F., Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, p. 151, 1996.
[5a] Levin, J. and Freese, K., Possible solution to the horizon problem: Modified aging in massless scalar theories of gravity, Physical Review D (Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology) 47(10):4282Ð4291, 1993.
[6a] Steinhardt, P. and Turok, N., A cyclic model of the universe, Science296(5572):1436Ð1439, 2002.
[7a] Chung, D. and Freese, K., Can geodesics in extra dimensions solve the cosmological horizon problem? Physical Review D (Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology) 62(6):063513-1Ð063513-7, 2000.
[8a] CŽlŽrier, M. and Szekeres, P., Timelike and null focusing singularities in spherical symmetry: A solution to the cosmological horizon problem and a challenge to the cosmic censorship hypothesis, Physical Review D65:123516-1Ð123516-9, 2002.
[9a] Albrecht, A. and Magueijo, J., Time varying speed of light as a solution to cosmological puzzles, Physical Review D (Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology) 59(4):043516-1Ð043516-13, 1999.
[10a] Clayton, M. and Moffat, J., Dynamical mechanism for varying light velocity as a solution to cosmological problems, Physics Letters B460(3Ð4):263Ð270, 1999.
[11a] For a summary of the c-decay implications, see: Wieland, C., Speed of light slowing down after all? Famous physicist makes headlines, TJ 16(3):7Ð10, 2002.
[1b] Coles, P. and Lucchin, F., Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, p. 91, 1996.
[2b] 2.728 K (-270.422¡C).
[3b] Peacock, J.A., Cosmological Physics, Cambridge University Press, p. 288, 1999
[4b] However, the existence of CMB was actually deduced before big bang cosmology from the spectra of certain molecules in outer space.
[5b] Excluding sources in our galaxy.
[6b] Peebles, P.J.E., Principles of Physical Cosmology, Princeton University Press, p. 404, 1993.
[7b] For convenience, the commonly understood term CMB will be used without implying that the radiation peaked at the same wavelength in all epochs of the model.
[8b] Infrared radiation is part of the spectrum of light.
[9b] This is an internal inconsistency for the big bang model. It is not a problem for a creation model; God may have created the distant regions of the universe with the same temperature from the beginning.
[10b] Misner, C., Mixmaster Universe, Physical Review Letters 22(20):1071Ð1074, 1969.
[11b] Ref. 1, p. 136.
[12b.] Lightman, A., Ancient Light, Harvard University Press, London, p. 58, 1991.
[1a] Este concepto no viola la relatividad, el cuál solo priva a los objetos de viajar más rapdio que la c a través del espacio. Mientras que en la propuesta de la inflación es el espacio quien se expande y lleva a los objetos con él.
[2a] Kraniotis, G.V., String cosmology, International Journal of Modern Physics A 15(12):1707Ð1756, 2000.
[3a] Wang, Y., Spergel, D. and Strauss, M., Cosmology in the next millennium: Combining microwave anisotropy probe and Sloan digital sky survey data to constrain inflationary models, The Astrophysical Journal 510:20Ð31, 1999.
[4a] Coles, P. and Lucchin, F., Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, p. 151, 1996.
[5a] Levin, J. and Freese, K., Possible solution to the horizon problem: Modified aging in massless scalar theories of gravity, Physical Review D (Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology) 47(10):4282Ð4291, 1993.
[6a] Steinhardt, P. and Turok, N., A cyclic model of the universe, Science296(5572):1436Ð1439, 2002.
[7a] Chung, D. and Freese, K., Can geodesics in extra dimensions solve the cosmological horizon problem? Physical Review D (Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology) 62(6):063513-1Ð063513-7, 2000.
[8a] CŽlŽrier, M. and Szekeres, P., Timelike and null focusing singularities in spherical symmetry: A solution to the cosmological horizon problem and a challenge to the cosmic censorship hypothesis, Physical Review D65:123516-1Ð123516-9, 2002.
[9a] Albrecht, A. and Magueijo, J., Time varying speed of light as a solution to cosmological puzzles, Physical Review D (Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology) 59(4):043516-1Ð043516-13, 1999.
[10a] Clayton, M. and Moffat, J., Dynamical mechanism for varying light velocity as a solution to cosmological problems, Physics Letters B460(3Ð4):263Ð270, 1999.
[11a] For a summary of the c-decay implications, see: Wieland, C., Speed of light slowing down after all? Famous physicist makes headlines, TJ 16(3):7Ð10, 2002.
[1b] Coles, P. and Lucchin, F., Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, p. 91, 1996.
[2b] 2.728 K (-270.422¡C).
[3b] Peacock, J.A., Cosmological Physics, Cambridge University Press, p. 288, 1999
[4b] However, the existence of CMB was actually deduced before big bang cosmology from the spectra of certain molecules in outer space.
[5b] Excluding sources in our galaxy.
[6b] Peebles, P.J.E., Principles of Physical Cosmology, Princeton University Press, p. 404, 1993.
[7b] For convenience, the commonly understood term CMB will be used without implying that the radiation peaked at the same wavelength in all epochs of the model.
[8b] Infrared radiation is part of the spectrum of light.
[9b] This is an internal inconsistency for the big bang model. It is not a problem for a creation model; God may have created the distant regions of the universe with the same temperature from the beginning.
[10b] Misner, C., Mixmaster Universe, Physical Review Letters 22(20):1071Ð1074, 1969.
[11b] Ref. 1, p. 136.
[12b.] Lightman, A., Ancient Light, Harvard University Press, London, p. 58, 1991.
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