La Paradoja de Olbers y la necesidad de un Universo finito

El Universo ha fascinado al ser humano desde los comienzo. Esa aparente inmensidad que sobrecoge, preocupa e intriga; pero sobre nos hace preguntarnos por el origen de todo, por la naturaleza de las estrella y, quizás más importante aún, ¿cómo de grande es el universo? No ha sido hasta hace menos de un siglo que hemos descubierto el Big Bang, pero hace 2 siglos ya se anticipó que este sería finito; sin necesidad de ningún cálculo.

El astrónomo alemán Heinrich W. Olbers propuso un experimento mental, una paradoja que vaticinaba que el universo tal y como lo conocemos debería ser finito. Para ello se hizo una pregunta muy sencilla: ¿Por qué la noche es oscura? Parece una pregunta inocente, pero encierra un montón de información acerca del universo y su origen.

La Paradoja de Olbers y el límite del Universo

Si el Universo fuera infinito en el espacio, miráramos a donde miráramos podríamos encontrar siempre una estrella en ese punto del cielo, algunas más cercanas y otras más alejadas. Si además nuestro universo no tuviera un principio, fuera infinito en el tiempo, la luz de todas sus estrellas habría tenido tiempo de llegar hasta nosotros, de forma que no habría punto de luz en el cielo que no apareciera iluminado y el cielo nocturno serían brillante y no oscuro como lo observamos.

De esta forma se ve que el Universo no puede ser infinito en el espacio y en el tiempo ya que eso no concuerda con nuestras observaciones. Si el Universo hubiera tenido un comienzo, entonces no toda la luz de todas las estrellas habría tenido tiempo de llegar a nosotros y tendríamos un cielo parcheado como el que vemos cada noche.

Universos no uniformes

Si hay algo que a los físicos les ha gustado siempre es divagar y buscar soluciones estrambóticas a problemas más o menos corrientes en base a principios físicos conocidos. La Paradoja de Olbers no es una excepción y cuenta con varias soluciones de lo más variopintas. Algunas de ellas son fáciles de entender y otras no tanto, así que vamos a explicar las más interesantes.

La primera, que puede que se le haya ocurrido a alguien es que el  Universo no fuera uniforme y más allá de un punto dejara de haber estrellas por alguna razón desconocida. Similarmente uno puede pensar que las estrellas pueden tener una evolución de forma que siempre hay el mismo número de ellas, que es un número finito pero muy grande. En tiempos de Olbers nadie habría creído la segunda, se creía que las estrellas eran algo permanente y ambas respuestas presentan un problema conceptual que parece tontería, pero es muy interesante: el Principio Cosmológico.

Este principio establece que no somos una parte especial del Universo y por tanto lo que vemos es un reflejo de cómo es el resto del Universo que no podemos ver. Evidentemente esto no se puede comprobar aún, pero suena razonable ya que las probabilidades de estar en una región especial son mínimas dado el tamaño del Universo. Pero sigamos con las soluciones, ¿qué pasa si el Universo se expande más rápido que la velocidad de la luz?

El Universo en expansión

Buena pregunta; lo primero que hay que saber es que el espacio sí puede expandirse más rápido que la velocidad de la luz. Lo que prohíbe la relativada especial es que algo se mueva a través del espacio más rápido que la propia luz, no dice nada del propio espacio. El problema con esta solución es que aunque la luz de las estrellas más distantes jamás nos llegaría, si damos marcha atrás en el tiempo todo se comprime hasta acabar condensado en un punto que llamaríamos “principio del Universo” con lo cual volvemos a no tener un Universo infinito.

Otra posible solución es que se produzca un corrimiento al rojo. Este fenómeno es real y se observa y consisten en que la luz se estira y cambia de longitud de onda de forma que los rayos UV pasan al azul, luego al rojo, luego a microondas… de forma que las estrellas con mayor corrimiento al rojo no serían visibles por nuestros ojos. El problema es que este fenómeno despreciable si no consideramos un Universo en expansión, en cuyo caso os remito al párrafo anterior.

Por supuesto estas no son todas las soluciones. Existen algunas más complejas y extrañas como la de Mandelbrot, que propone una distribución fractal de las estrellas, o las soluciones de Universo estático. Sobre ellas y algunas más podéis encontrar información en internet; un buen sitio para empezar es la Wikipedia, especialmente el artículo en inglés. Y como siempre, si tenéis cualquier duda, en los comentarios responderemos a ellas.