Los problemas con la primera causa tradicional o el argumento cosmológico de la existencia de Dios son legión. Antes de examinar los méritos del argumento del Big Bang, será útil tenerlos ante nosotros.
El argumento tradicional de la primera causa se basa en el supuesto de que todo tiene una causa. Como nada puede causarse a sí mismo, y dado que la serie de causas no puede ser infinitamente larga, debe haber una primera causa, a saber, dios. El argumento de Santo Tomás es este:
1. Todo es causado por algo distinto a sí mismo.
2. Por lo tanto, el universo fue causado por algo distinto a sí mismo.
3. La cadena de causas no puede ser infinitamente larga.
4. Si la cadena de causas no puede ser infinitamente larga, debe haber una primera causa.
5. Por lo tanto, debe haber una primera causa, a saber, Dios.
La crítica más reveladora de este argumento es que se auto-refuta. Si todo tiene una causa que no sea ella misma, entonces Dios debe tener una causa que no sea él mismo. Pero si Dios tiene una causa diferente a él, él no puede ser la primera causa. Entonces, si la primera premisa es verdadera, la conclusión debe ser falsa.
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Para guardar el argumento, la primera premisa podría ser enmendada para leer:
1 ‘. Todo, excepto Dios, tiene una causa distinta de sí misma.
Pero si estamos dispuestos a admitir la existencia de cosas sin causa, ¿por qué no admitir que el universo no está causado y eliminar al intermediario? David Hume se preguntaba lo mismo:
Pero si nos detenemos y no vamos más lejos, ¿por qué ir tan lejos? ¿Por qué no parar en el mundo material? … Al suponer que contiene el principio de su orden dentro de sí mismo, realmente afirmamos que es Dios; y cuanto antes lleguemos a ese Ser Divino, mucho mejor. Cuando vas un paso más allá del sistema mundano, solo excitas un humor inquisitivo, que nunca se puede satisfacer.
La forma más sencilla de evitar un retroceso infinito es detenerlo antes de que comience. Si asumimos que el universo siempre ha existido, no necesitamos identificar su causa.
Incluso si el universo no es eterno (como sugiere el Big Bang), 1 ‘sigue siendo inaceptable porque la física moderna ha demostrado que algunas cosas no están causadas. De acuerdo con la mecánica cuántica, las partículas subatómicas, como los electrones, los fotones y los positrones, entran y desaparecen de manera aleatoria (pero de acuerdo con los principios de incertidumbre de Heisenberg). Como informa Edward Tryon:
… La electrodinámica cuántica revela que un electrón, positrón y fotón emergen de manera espontánea en un vacío perfecto. Cuando esto sucede, las tres partículas existen por un breve tiempo y luego se aniquilan unas a otras, sin dejar rastro. (Se viola la conservación de energía, pero solo durante una vida útil de partículas
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t permitido por la incertidumbre
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E ~ h donde
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E es la energía neta de las partículas y h es la constante de Planck. La aparición espontánea y temporal de partículas de un vacío se denomina fluctuación del vacío y es absolutamente común en la teoría cuántica de campos. [6]
Una partícula producida por una fluctuación de vacío no tiene causa. Dado que las fluctuaciones de vacío son comunes, Dios no puede ser lo único que no está causada.
La materia y la radiación son gravitacionalmente atractivas, por lo que en un espacio-tiempo simétrico máximo lleno de materia, la fuerza gravitacional inevitablemente hará que cualquier bulto en la materia crezca y se condense. Así es como el gas hidrógeno se convierte en galaxias y estrellas. Pero la energía de vacío viene con una alta presión de vacío, y esa alta presión de vacío resiste el colapso gravitatorio como una especie de fuerza gravitatoria repulsiva. La presión de la energía de vacío aplana la protuberancia y hace que el espacio se vuelva más plano, no más grumoso, a medida que se expande.
Entonces, una posible solución al problema de la planitud sería si nuestro Universo atravesara una fase en la que la única densidad de energía presente fuera una energía de vacío uniforme. Si esta fase ocurriera antes de la era dominada por la radiación, entonces el Universo podría evolucionar para ser extraordinariamente plano cuando comenzó la era dominada por la radiación, tan extraordinariamente plana que la evolución desigual de los períodos dominados por la radiación y la materia sería consistente con la alta Grado de llanura restante que se observa hoy.
Este tipo de solución al problema de la planitud fue propuesto en la década de 1980 por el cosmólogo Alan Guth. El modelo se llama el Universo inflacionario. En el modelo de inflación, nuestro Universo comienza como una burbuja en rápida expansión de pura energía de vacío, sin materia ni radiación. Después de un período de rápida expansión, o inflado, y rápido enfriamiento, la energía potencial en el vacío se convierte a través de los procesos de la física de partículas en energía cinética de la materia y la radiación. El Universo se calienta de nuevo y obtenemos el Big Bang estándar.
Por lo tanto, una fase inflacionaria antes del Big Bang podría explicar cómo comenzó el Big Bang con una extraordinaria planitud espacial que aún hoy está tan cerca de ser plano.
Los modelos inflacionarios también resuelven el problema del horizonte. La presión de vacío acelera la expansión del espacio en el tiempo para que un fotón pueda atravesar mucho más espacio que en un espacio-tiempo lleno de materia. Para decirlo de otra manera, la fuerza atractiva de la materia sobre la luz, en cierto sentido, frena la luz al disminuir la expansión del espacio en sí. En una fase inflacionaria, la expansión del espacio se acelera por la presión de vacío de la constante cosmológica, y la luz se vuelve más rápida porque el espacio se expande más rápido.
Si hubiera una fase inflacionaria de nuestro Universo antes de la era dominada por la radiación del Big Bang, entonces, al final del período inflacionario, la luz podría haber atravesado todo el Universo. Y así, la isotropía de la radiación del Big Bang ya no sería inconsistente con la finitud de la velocidad de la luz.
El modelo inflacionario también resuelve el problema del monopolo magnético, porque en la física de partículas que subyace a la idea inflacionaria, solo habría un monopolo magnético por burbuja de energía de vacío. Eso significa solo un monopolo magnético por universo.
Es por eso que la teoría del universo inflacionario sigue siendo la cosmología preferida antes del Big Bang entre los cosmólogos.
Pero, ¿cómo funciona la inflación?
La energía de vacío que impulsa la rápida expansión en una cosmología inflacionaria proviene de un campo escalar que forma parte de la dinámica de ruptura de simetría espontánea de alguna teoría de partículas de teoría unificada, por ejemplo, una Gran Teoría Unificada o teoría de cuerdas.