¿El Universo es infinito?

El infinito es un concepto matemático que hace referencia a una cantidad sin límite dentro de una magnitud. Y desde nuestra perspectiva humana, es, simplemente, imposible de concebir. Y paralelamente, el Universo es algo que nos asombra pero que estamos muy lejos de conocer. Cada vez que respondemos una preguntas acerca del Cosmos, cientos de nuevas aparecen.

Entonces, ¿qué pasa si mezclamos estos dos conceptos? ¿Qué sucede cuando nos aventuramos a descubrir si el Universo es infinito o, por el contrario, es finito? Pues que nos topamos con una de las preguntas más complejas pero a la vez asombrosas y ambiciosas que se ha planteado la especie humana.

¿Es el Universo infinito o tiene un final? Esta cuestión, que mezcla Astronomía con Filosofía, es seguramente la pregunta clave de la ciencia. Una pregunta cuya respuesta, en caso de encontrarla, lo cambiaría todo. Y es que las implicaciones de que sea infinito serían asombrosas y, a la vez, aterradoras.

Y lo más sorprendente de todo es que, por ahora, todas las evidencias indican que el Universo no tiene bordes. En otras palabras, en principio, el Universo es infinito. Prepárate para que te estalle la cabeza, pues hoy mostraremos el por qué los astrónomos coinciden en que el Universo no es algo finito, sino infinito. Vamos allá.

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El Universo, la luz y los límites de nuestro conocimiento

Sabemos muchas cosas acerca del Universo. Y más que sabremos en el futuro. Pero hemos estado, estamos y estaremos limitados siempre por un aspecto: la velocidad de la luz. Tal y como estableció Einstein en su teoría de la relatividad general, lo único constante en el Universo es la velocidad de la luz, que es de 300.000 km por segundo.

Sabemos también que el Universo nació hace 13.800 millones de años en el conocido como Big Bang, que es el inicio de la expansión del Cosmos a partir de una singularidad en el espacio-tiempo. Y desde entonces, sabemos que está expandiéndose. Y que lo está haciendo, además, de forma acelerada. De hecho, se expande 70 km por segundo más deprisa por cada 3,26 millones de años luz de distancia.

Pero, ¿cuál es el problema con el que nos topamos cuando intentamos determinar si el Universo tiene límite o no? Es decir, cuando intentamos determinar si es infinito o no. Pues que estamos limitados por el tiempo que ha tenido la luz para viajar desde el nacimiento del propio Universo.

Lo más lejos que podemos ver en el espacio son 13.800 millones de años luz de distancia. Bueno, técnicamente, 13.799.620.000 millones de años luz, pues durante los primeros 380.000 años de vida del Universo, la energía era tan alta que no podían formarse átomos como tal, por lo que las partículas subatómicas se encontraban libres formando una “sopa” que impedía que los fotones viajaran libremente por el espacio. Bueno, la cuestión es que no fue hasta 380.000 años después del Big Bang que, literalmente, se hizo la luz.

Por lo tanto, este es nuestro límite. No podemos ver más allá. Y al no poder ver más allá, no podemos saber si realmente el Universo tiene un borde o, si, por lo el contrario, es infinito. La única manera de determinar, pues, si el Universo es eterno o finito, es apoyarnos en los cálculos matemáticos y predicciones astronómicas. Y lo cierto es que han arrojado mucha luz. Muchísima.

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La geometría del Universo y su eternidad

Una de las principales maneras de saber si el Universo era infinito o no era determinar su forma. Se trata de una tarea increíblemente compleja, pero las mediciones y predicciones matemáticas determinaron que el Cosmos solo podía tener cuatro geometrías posibles: euclídea (plana), esférica, hiperbólica (plano pero con curvatura) o toroidal (como un donut).

La toroidal la terminamos desechando (aunque queda una pequeña puerta abierta) ya que la presencia de dos curvaturas distintas (la longitudinal y la transversal) haría que la luz se propagara de formas distintas en el espacio. Y esto atenta contra el principio cosmológico, que nos dice que el Universo es isótropo, es decir, que las propiedades físicas no dependen de la dirección en la que son examinadas. Si fuera como un donut, sí que dependería de ello.

Por lo tanto, nos quedamos con tres formas posibles: plana, esférica o hiperbólica.Y ahora viene lo interesante. La hipótesis de la forma esférica implicaría que el Universo está cerrado. Es decir, es finito. Si el Universo es una esfera, no puede ser infinito. Y las hipótesis de las formas plana e hiperbólica, al plantear ambas un Universo abierto, implicarían que el Universo es infinito.

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En este sentido, determinando la forma del Universo podemos saber si este es infinito o no. ¿Y podemos saber su geometría? Sí. Al menos, de forma aproximada. Mediante el análisis del fondo cósmico de microondas. Es la radiación que queda del Big Bang. Son los ecos de primera luz que hubo en el Universo 380.000 años después de su nacimiento. Y se trata de una radiación que ha viajado muchísimo hasta llegar a nosotros.

Por lo tanto, es esta radiación cósmica de fondo la que mejor habrá experimentado los efectos de la curvatura (o no curvatura) del Universo. Si el Universo es plano, su curvatura es de 0. Si es esférico, su curvatura es positiva (mayor que 0). Y si es hiperbólico, su curvatura es negativa (menor que 0).

En este contexto, lo que hacemos es calcular la distorsión que ha sufrido la radiación cósmica de fonde a lo largo de su viaje desde los orígenes del Universo. Comparamos las estimaciones de tamaño de las manchas del fondo cósmico de microondas con el tamaño de manchas que realmente vemos. Si la curvatura es positiva (geometría esférica), veríamos las manchas más grandes de lo que estiman los modelos matemáticos.

Si la curvatura es negativa (geometría hiperbólica), veríamos las manchas más pequeñas de lo que estiman los modelos matemáticos. Y si no hay curvatura (geometría plana), veríamos las manchas del mismo tamaño que estiman los modelos matemáticos.

¿Y qué es lo que vemos? Que no hay distorsión. O que, como mínimo, estamos muy cerca del 0 en curvatura. La geometría del Universo parece ser plana. Y si el Universo es plano, significa que es abierto. Y si es abierto, es infinito.

El hecho de que su geometría parezca ser plana, junto al hecho de que la energía oscura no se diluya en el espacio por mucho que aumente la expansión del Universo, parece indicar que, en efecto, el Universo es infinito. No tiene límites. Siempre que avances por él, encontrarás nuevas galaxias y nuevas estrellas. Jamás encontrarás un límite ni regresarás al mismo sitio. El Universo es eterno. O eso parece.

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Entonces, ¿el Universo es realmente infinito?

A pesar de que los estudios de geometría del Universo y de energía oscura parecen indicar que, en efecto, el Cosmos es infinito, nunca podremos estar seguros de ello. ¿Por qué? Básicamente, porque no podemos confirmar al 100% que el Universo es plano.

Sabemos que ronda el 0 de curvatura, pero no estamos totalmente seguros de ello. Los cálculos no pueden ser del todo precisos, por lo que es posible que haya una ligera curvatura positiva (si es negativa, no importa demasiado, porque sería hiperbólico y seguiría siendo infinito) que no podemos medir.

El Universo o es plano o es ligeramente esférico. Pero que sea ligeramente esférico ya implicaría que el Universo sería una esfera cerrada que, por lo tanto, haría del Cosmos un lugar finito. Quizás nunca podamos medir exactamente su curvatura. Y sin saber si realmente es de cero o no, estamos totalmente ciegos. Esa pequeña diferencia numérica haría que pasáramos de una concepción de Universo infinito a uno de finito. Lo cambia todo.

Por no hablar de que seguimos sin saber la escala real del Universo. Es inmenso, eso está claro. Pero no sabemos cómo de inmenso. Estamos limitados por la porción de Cosmos que la luz nos permite ver. Y quizás la porción que nosotros vemos, sea, en efecto plana; pero el Universo es tan increíblemente grande que, aun siendo en la totalidad esférico, nuestra “parcela” parece ser plana.

Es lo mismo que pasa a nivel de la Tierra. Si tú mides la curvatura que hay en el suelo en una porción de 1 km de largo, verás que esta curvatura es de 0. ¿Significa esto que la Tierra es plana? No. Es esférica. Lo que pasa es que, a una escala tan pequeña en comparación con la totalidad, la curvatura es imperceptible.

En este sentido, no sabemos ni si la parcela que estamos viendo del Universo es realmente plana del todo ni tampoco que, en caso de que podamos confirmar que es absolutamente plana, no pertenece a un “todo” esférico tan increíblemente grande (pero finito) que no nos permite percibir la curvatura.

Nunca podremos estar seguros de si el Universo es infinito o de si tiene un límite. La pregunta, pues, se abre a interpretaciones. Cualquier posición es válida. Y, tanto que sea infinito (lo que implicaría que hay infinitos “tú” en el Universo ya que todas las probabilidades físicas, químicas y biológicas pueden cumplirse infinitas veces en un panorama eterno) finito (que implicaría que estamos encerrados dentro de un cosmos rodeado de “nada”) son dos escenarios realmente aterradores si lo paras a pensar. Sea infinito o no, el Universo es algo asombroso e indescifrable. Y es seguramente esto lo que lo hace tan maravilloso.

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