¿Qué espacio ocupa el universo al expandirse?

Filosóficamente hablando, el universo es todo. Eso quiere decir que no se puede expandir hacia nada porque no hay nada que no sea el universo. Para entender esto se suele plantear la analogía de que el Big Bang, la llamada explosión que dio origen al universo, no es como una bomba nuclear que parte de un punto central y tiene una expansión radial. El Big Bang, y no solo ese inicio del universo sino también la expansión del cosmos desde entonces, se parece más a la superficie de un globo que se hincha: todo se separa de todo. Una primera aproximación es esa, imagínate las galaxias en la superficie de un globo o de una pelota que se inflan. Todo se distancia de todo, no hay un punto que tenga una significación geométrica particular. Todos son equivalentes.

Lo que ocurre es que la superficie del globo tiene dos dimensiones y el universo tiene tres y una cuarta que es el tiempo. Hay otro modelo con el que podemos hacer una aproximación ajustada a estas características. Es el modelo del plumcake, las galaxias son las pasas y cuando haces un pastel y la masa crece, las pasas se separan unas de otras, pero no cambian de tamaño. Esta es una aproximación muy buena porque, a nivel local, en el universo no se produce expansión. Pero el plumcake se expande hacia una dimensión exterior que puede ser el espacio del horno que ocupa. Hay una persona que mide esa expansión que eres tú comprobando que el horneado va bien. El problema con el modelo del plumcake es que no hay realmente manera de comprobar si hay una dimensión extra en la que se expanda tu universo, así que tendrías que imaginarte dentro de un bizcocho que no tenga un borde observable.

La galaxia es similar a hornear un bizcocho: la masa crece y las pasas se separan unas de otras, pero no cambian de tamaño

Aquí tienes que tener en cuenta que en el universo están la curvatura que puedes medir y la que no puedes medir o que de alguna manera no puedes borrar. Imagínate que eres una hormiga y que vives en un cilindro, si dibujas un triángulo en tu cilindro, la suma de los tres ángulos mide 180 grados. Pero si eres una hormiga que vive en una esfera, el espacio que define la superficie de tu esfera está curvada, la misma suma de antes da más de 180º. Eso significa que es una curvatura intrínseca, en cambio para ver la curvatura del cilindro que a ti te parece plano tendrías que mirarlo desde fuera, recurriendo una dimensión más. Pero, ¿quién define esa dimensión extra? ¿Cómo la mides? Tú eres esa hormiga que vive ahí y no puedes lanzarte a esa nueva dimensión. La persona que está fuera es la única que puede apreciarlo. Para la hormiga no hay manera de explorar esa dimensión si existiera, así que para ella no es real y no existe.

Fuera del universo no hay nada. Y no estamos hablando de vacío, porque la teoría de la relatividad con sus rarezas también puede describir las partes del universo en las que hay vacío, siempre y cuando se puedan definir el espacio y el tiempo. De lo que hablamos es de auténtica nada, donde esas nociones geométricas no tienen sentido. Así que la respuesta a tu pregunta es esa, como todo lo que existe es universo, no se expande hacia ningún sitio que no sea el propio universo.

El espacio-tiempo que ocupa el cosmos se crea a la vez que el universo se expande.

Ruth Lazkoz es doctora en Física y profesora e investigadora de la Universidad del País Vasco.

Pregunta enviada por Juan Gualberto Manzolillo

Coordinación y redacción: Victoria Toro

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