El origen y naturaleza del universo ha sido una de las grandes incógnitas para el pensamiento humano. Las diferentes corrientes religiosas y filosóficas han ofrecido, a lo largo de la historia, su propia interpretación, basadas las primeras en la llamada verdad revelada y las segundas en las conclusiones de diferentes pensadores. Solo recientemente se ha abordado el problema desde un punto de vista científico de la mano de la cosmología. Como cualquier campo de la ciencia, la cosmología emplea el método científico para comprobar las diferentes teorías o hipótesis mediante observaciones experimentales. De este modo, las teorías permiten realizan predicciones que los experimentos deben corroborar, descartar o sugerir modificaciones para adecuarse a los datos obtenidos.
En la actualidad, la teoría predominante sobre el origen y la evolución de nuestro universo es la llamada Teoría del Big Bang. Su modelo postula que hace cerca de catorce mil millones de años, el universo observable estaba concentrado en un punto de solo unos milímetros de tamaño, caracterizado por su elevada temperatura y muy alta densidad. Supone que desde entonces ha evolucionado hasta el vasto cosmos actual, cuya temperatura media es extremadamente baja. Existen diferentes observaciones experimentales que confirman los postulados anteriores, entre las que destaca la medida del fondo de microondas en la radiación cósmica.
El modelo del Big Bang se fundamenta en la Teoría de la Relatividad General y en el Principio Cosmológico. Estos dos pilares permiten calcular los efectos gravitacionales de la materia distribuida uniformemente en el universo y realizar predicciones muy específicas acerca de las propiedades observables del universo, su forma y su evolución temporal.
La Teoría General de la Relatividad
La Teoría General de la Relatividad fue desarrollada por Albert Einstein en 1916, estableciendo un marco teórico que permite explicar fenómenos que escapan a la teoría de la gravedad de Isaac Newton de 1680, ampliamente establecida hasta ese momento. Esta última es válida para cuerpos en reposo o que se mueven muy lentamente en comparación con la velocidad de la luz, pero no es capaz de explicar ciertos fenómenos en los que intervienen ondas electromagnéticas. La diferencia fundamental es que la Relatividad General sustituye el concepto de campo gravitacional de Newton por la distorsión del espacio y el tiempo. En palabras del físico John Archibald Wheeler (1911- 2008), esta distorsión del espacio-tiempo puede resumirse en la expresión “La materia le dice al espacio cómo se curva, y el espacio le dice a la materia cómo moverse«. En su origen, la nueva teoría fue capaz de explicar las discrepancias encontradas en la órbita de Mercurio respecto a las leyes de Newton o la inexplicable curvatura de la luz por parte del Sol. Desde entonces, la Teoría de la Relatividad General ha superado multitud de rigurosos experimentos.
El principio cosmológico
Cuando Einstein y otros científicos intentaron aplicar la Relatividad General al estudio de las dinámicas gravitacionales en el universo, encontraron que era necesario asumir en sus cálculos una cierta distribución de la materia. Su primera suposición fue la distribución más simple posible, esto es, la materia se distribuye homogénea e isotrópicamente en todo el universo. Esta suposición se conoce como Principio Cosmológico y ha sido probada por las observaciones realizadas durante décadas hasta nuestros días. La imagen muestra el mapa de la radiación del fondo de microondas – el calor remanente del Big Bang – medida por WMAP, siendo la diferencia máxima entre los puntos azules y rojos es de tan solo 400 μK. Es decir, la temperatura del universo es prácticamente uniforme. Estas medidas apoyan la idea de que el gas emitido por la radiación del fondo de microondas en el momento del Big Bang se distribuyó de manera muy uniforme.
