El infinito es un concepto matemático que se refiere a una cantidad sin límite dentro de una magnitud. Desde nuestro punto de vista humano, es imposible concebir. Siempre se habla del universo infinito pero es algo difícil de comprender. Cada vez que respondemos una pregunta sobre el universo, surgen cientos de preguntas nuevas. ¿El universo es infinito o tiene un fin? Esta cuestión, que mezcla astronomía y filosofía, es sin duda la cuestión clave de la ciencia. La respuesta a esta pregunta, una vez encontrada, lo cambiará todo. Es infinito y sus implicaciones serán asombrosas y aterradoras al mismo tiempo.
En este artículo vamos a contarte sobre el universo infinito, las teorías que existen y mucho más.
Índice
¿Es el universo infinito?
Toda la evidencia actual demuestra que el universo no tiene fronteras. En otras palabras, en principio, el universo es infinito. Sabemos muchas cosas sobre el universo. Sabremos más en el futuro. Pero estábamos, estamos y estaremos limitados por un aspecto: la velocidad de la luz. Como estableció Einstein en su teoría general de la relatividad, la única constante en el universo es la velocidad de la luz, que es de 300.000 kilómetros por segundo.
También sabemos que el universo nació en el big bang hace 13.800 millones de años, que fue el comienzo de la expansión del universo a partir de la singularidad espacio-temporal. Desde entonces, sabemos que se está expandiendo y lo está haciendo de forma acelerada. De hecho, se expande a un ritmo de 70 kilómetros por segundo por cada 3,26 millones de años luz adicionales de distancia.
Pero, ¿cuál es el problema con el que nos topamos cuando intentamos determinar si el universo tiene un límite? Es decir, cuando intentamos determinar si es infinito o no. Bueno, estamos limitados por la cantidad de tiempo que la luz tiene para viajar desde que nació el universo.
Lo más lejos que podemos ver en el espacio son 13.800 millones de años luz. Bueno, técnicamente, 13.799.620.000 millones de años luz, porque durante los primeros 380.000 años de vida del universo, la energía era tan alta que los átomos no podían formarse, por lo que las partículas subatómicas eran libres, se formaban para bloquear fotones. La verdad es que la luz no surgió realmente hasta 380.000 años después del Big Bang.
Entonces ese es nuestro límite. No podemos ver más allá. Como no podemos ver más lejos, no tenemos forma de saber si el universo realmente tiene un borde o, por el contrario, si es infinito. Entonces, la única manera de determinar si el universo es eterno o finito es confiar en cálculos matemáticos y predicciones astronómicas.
La geometría del universo y su eternidad
Una de las principales formas de saber si el universo es infinito es determinar su forma. Es una tarea increíblemente compleja, pero las mediciones y predicciones matemáticas determinan que el universo sólo puede tener cuatro geometrías posibles: euclidiana (plana), esférica, hiperbólica (plana pero curvada) o toroidal (como un donut).
Terminamos abandonando la abierta toroidal, porque la presencia de dos curvaturas diferentes (longitudinal y transversal) haría que la luz viajara de manera diferente en el espacio. Esto viola el principio cosmológico, que nos dice que el universo es isotrópico, es decir, las propiedades físicas no dependen de la dirección en la que se examinan.
Entonces nos quedan tres formas posibles: plana, esférica o hiperbólica. La hipótesis esférica implica que el universo está cerrado. Es decir, es limitado. Si el universo es una esfera, no puede ser infinito. Los supuestos de formas plana e hiperbólica, dado que ambas suponen un universo abierto, implican que el universo es infinito.
En este sentido, determinar la forma del universo nos dice si es infinito o no. ¿Podemos conocer su geometría? Sí, al menos, aproximadamente. Analizando el fondo cósmico de microondas. Esta es la radiación que quedó del Big Bang. Fueron los primeros ecos de luz que aparecieron en el universo 380.000 años después de su nacimiento. Es una radiación que ha recorrido una gran distancia para llegar hasta nosotros.
Entonces, es esta radiación cósmica de fondo la que más siente los efectos de la curvatura (o no curvatura) del universo. Si el universo es plano, su curvatura es 0. Si el universo es esférico, su curvatura es positiva (mayor que 0) y si es hiperbólica, su curvatura es negativa (menor que 0).
En este caso lo que hacemos es calcular la distorsión que ha sufrido la radiación cósmica de fondo a lo largo de su recorrido desde el origen del universo. Comparamos las estimaciones del tamaño de la mancha de fondo cósmico de microondas con el tamaño de la masa que realmente vemos. Si la curvatura es positiva (geometría esférica), vemos manchas más grandes de lo que estima el modelo matemático.
Si la curvatura es negativa (geometría hiperbólica), vemos que las manchas son más pequeñas que las estimaciones del modelo matemático. Sin curvatura (geometría plana), veríamos manchas del mismo tamaño estimado por el modelo matemático.
¿Qué vemos? Sin distorsión. O al menos nuestra curvatura es muy cercana a 0. La geometría del universo parece ser plana. Si el universo es plano, significa que está abierto. Si está abierto, entonces es infinito.
Su geometría aparentemente plana, combinada con el hecho de que la energía oscura no se diluye en el espacio por mucho que se expanda el universo, parece sugerir que el universo es realmente infinito. No tiene límites. Descubrirás nuevas galaxias y nuevas estrellas cada vez que viajes a través de él. Nunca encontrarás el límite ni volverás al mismo lugar. El universo es eterno.
¿Es entonces el Universo infinito realmente?
Aunque los estudios de geometría cósmica y energía oscura parecen sugerir que el universo es realmente infinito, nunca podremos estar seguros de ello. Esto es básicamente, porque no podemos estar 100% seguros de que el universo sea plano.
Sabemos que tiene una curvatura de aproximadamente 0, pero no estamos del todo seguros. El cálculo no puede ser perfectamente exacto, por lo que puede haber una ligera curvatura positiva que no podemos medir (no importa mucho si es negativa, ya que será hiperbólica y aún así infinita).
El universo es plano o ligeramente esférico. Pero si fuera ligeramente esférico, eso ya significaría que el universo sería una esfera cerrada, por lo que esto haría del universo un lugar finito. Es posible que nunca podamos medir con precisión su curvatura. Estaríamos totalmente ciegos si no supiéramos si realmente empezó desde cero. Esta pequeña diferencia numérica nos llevará del concepto de universo infinito al de universo finito. Sin mencionar que todavía no conocemos el verdadero tamaño del universo. Estamos limitados por las partes del universo que la luz nos permite ver.
Espero que con esta información puedan conocer más sobre el universo infinito y si realmente lo es o no.
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