OcioCiencia

Imagen de Luc Hamill

¿De dónde procede el universo? ¿Qué existía antes de que comenzara? Tales cuestiones trascienden los límites de la Ciencia”. (P. Cloud)

Me resulta bonito, y también gracioso, ver cómo la gente pasa de la Ciencia hasta que escucha un término como Big Bang, Teoría de la Relatividad o agujero negro. Parece que, al fin y al cabo, la Ciencia no sólo no nos es aburrida, sino que es hasta interesante. O más exactamente no es interesante ella, sino de lo que se ocupa, pero, al fin y al cabo, está ahí y no nos es indiferente. Lo digo por experiencia. Me consta que las conferencias con más expectación son las que tocan esos temas que casi rozan la ciencia ficción, aunque luego el meollo de fórmulas y tecnicismos deje frustrado a los menos curtidos en estos campos y, si alguno no abandona la sala pronto, deseará que la charla acabe rápido.

 

Yo siempre he sido un científico decente hasta que me uní al bando de los que saben que en el cambio climático no ha influido el hombre. Desde entonces, para algunos amigos he perdido credibilidad, o quizás reputación. Eso no me importa, lo que sí me importa es llevar al público las ideas de la Ciencia con un handicap casi insalvable: el lector estándar no ha cursado ninguna asignatura de Teoría de la Relatividad, Física, Cinemática o Astronomía... Es más, dudo que esté ampliamente implicado en el mundillo. Y digo más, es casi seguro que no ha leído ningún libro que trate el tema con todo el rigor científico que merece. Pero por suerte yo sí. Desde hace casi una década estoy muy empapado de relativismos, quásares, supercuerdas y demás parafernalia. También he estudiado explícitamente la Teoría de la Relatividad, y volví a tratarla con la Geometría Riemanniana. Y volví a acercarme a ella, ya casi con un trato familiar, cuando me leí el libro de Callahan The geometry of spacetime, que para el que lo quiera cuesta unos 100 euritos. Por tanto, todo esto me hace, si no un experto (que claro que no), sí alguien bastante indicado para escribir sobre esas ideas de la Royal Society sin quemarme y sin quemaros (en especial esto último). De las experiencias se aprende y, si aún así alguien me salta diciendo con que he puesto alguna mentira y me lo tacha todo con un rotundo, escueto e injustificado ¡eso es falso!, pues nada, viva la libertad de expresión y gallifante para el valiente, que no me molestaré en quitarle las orejeras.

 

Dicho esto, vamos a irnos acercando a la pizarra... Lo malo es que no disponemos de ella. Es casi imposible (bueno, lo es sin más) explicaros al detalle las ideas menos conocidas por la sociedad sin que sepáis algunas cosillas más básicas que, digamos, enseñarlas nos llevaría un par de años. Pero podemos pasar de los detalles, ¿no? Hawking en sus libros lo hace, y Asimov igual. La divulgación al fin y al cabo no pretende poner a los ciudadanos al nivel científico que se mueve por la Universidad de Princeton, sólo que sepan qué se hace por allí.

 

Así pues, cuando hayáis leído este artículo ninguno de vosotros sabrá realmente por qué pasa lo que pasa con la Teoría de la Relatividad, como esas mal llamadas paradojas (esta teoría no tiene paradojas, sólo insuficiencias o incertidumbres). ¿Y por qué ninguno lo sabrá? Porque yo no lo habré demostrado. ¿Y por qué no haré tal cosa? Porque no puedo escribir formulitas, y aunque pudiera dudo de que alguien me siga (en persona ya se hace difícil al principio, dejándolo por escrito ni me lo imagino).

 

Por último, quisiera mencionar que esta idea me ha surgido de dos situaciones que se me han presentado. La primera fue con mi tío en el salón de mi casa cuando de pronto empezó a conversar conmigo, a un nivel amateur, sobre el principio del universo y demás. Esto me recordó que hoy día vivimos con una gran cantidad de ideas erróneas. La segunda fue aquí, hace ya unos meses, cuando publicando un artículo relacionado con la Astronomía fue un jovencísimo amiguito de Sudamérica quien me dejó unas cuantas preguntas que lo más pronto que pude respondí, aunque luego por un error en OcioJoven ese artículo se perdió, y con ello uno de los recuerdos más bonitos que tenía de mi labor en esta web. A él y a todos los niños que se ilusionan por conocer nuestro mundo les dedico esta nueva empresa.

 

Al lío. Lo cierto es que no me gustaría exponer nada que a nadie le fuese indiferente, así que iré a por un tema atrayente y, después de eso, nos damos la mano y quedamos para otro día. Pero para esa segunda ocasión (si se da, dependiendo de vosotros) no quisiera volver a sacar artículos nacidos de mis ideas propias sino responder a preguntas que vosotros, ávidos de respuestas, me planteéis con el fin de aprender más, buscarme las cosquillas o las dos cosas a la vez. El lugar para mandarme las cuestiones me es igual siempre que reciba las potenciales preguntas: lo mismo me valen los comentarios, que un mensaje a mi cuenta de OcioJoven, que a donde el jefe Akhul os diga (Nota del “jefe” Akhul.- tenéis la opción de contactar con LucHamill a través de su ficha de poblador, pinchando en su nombre, en la cabecera del artículo).

 

Y me he enrollado bastante, pero para que se tuvieran las justas aclaraciones creo que debía explicaros todo eso al menos en esta primera entrega. Comenzamos ya (y terminaremos hoy) con el tema atrayente: el origen del universo.

¿Cómo empezó todo? Ésta es una antiquísima pregunta de la humanidad. Hasta hace poco, los científicos creían que era materia de Metafísica o Religión más que de Ciencia. Sin embargo, en los últimos años se ha podido explicar con leyes científicas hasta casi cómo fue el instante más primordial del universo. De lo que hubo antes ni idea, y es posible que nunca se sepa, así que hemos de admitir que la Ciencia sabe poco del universo, y lo poco que sabe no es ni seguro. Pero somos valientes, ¿no? Pues vamos a abordarlo hoy, aquí y ahora.

 

Básicamente en la antigüedad hubo dos ideas. Una de ellas se basaba en los mitos y religiones por la cual el universo tuvo una creación reciente de hace sólo unos pocos miles de años. Por ejemplo, el obispo Usher a partir del Antiguo Testamento estimó que el universo había sido creado hace 4.000 años antes de Cristo, pero este periodo nos lleva al final de la pasada época glacial, justo cuando aparecen los homo sapiens, dejando fuera entre otras cosas a los dinosaurios, la creación de la Tierra y, ejem, lo que quería abarcar el obispo: el origen del universo.

 

Por otra parte estaba el modelo del griego Aristóteles, para el que el universo no tenía ni principio ni fin. Aunque esta concepción eterna gusta a muchos, los actuales descubrimientos la han hecho de dudosa aceptación. Sea como fuere, en lo que sí coinciden las dos ideas mencionadas es en que afirmaban que el universo no había experimentado cambio alguno, es decir, el universo había sido creado o había existido siempre tal como lo vemos ahora.

Aunque en 1781 el filósofo Kant dijo que racionalmente había argumentos válidos tanto para creer que el universo tuvo un principio como para creer que no. En el siglo XIX se empezaron a acumular evidencias de que el universo sufrían cambios y, en definitiva, no siempre fue ni iba a ser como es ahora. Por un lado, la Paleontología a partir de la edad de algunos fósiles (que era de cientos o miles de millones de años) nos dijo que la Tierra era más vieja de lo que se pensaba. Por otro lado, el físico Boltzmann descubrió la Segunda Ley de la Termodinámica, que dice que la cantidad total de desorden en el universo (lo que se conoce por entropía) siempre aumenta con el tiempo. Como dice Hawking, pensad en un puzzle resuelto que guardáis en una caja. Ahora, imaginaos que la agitáis. Cuando abráis la caja, lo lógico será pensar que está otra vez sin resolver, y así el desorden ha aumentado. Luego eso de un universo quietecito tururú. Esto sugiere que el universo tiene un tiempo de vida finito, ya que de no ser así todo se degenera en un estado de desorden completo, como la casa del vecino tras una fiesta.

 

Pero lo que definitivamente cambió el debate sobre el origen del universo fue el descubrimiento de su expansión. Hoy en día, con el progreso que vive la Cosmología parece que todo apunta a un principio. En concreto, a un principio de materia, energía, espacio y tiempo. Uh, se pone interesante la cosa, ¿eh? Sigamos.

 

Entre 1925 y 1930 los científicos Hubble y Humason midieron las velocidades y distancias de unas cuantas galaxias para demostrar que se están alejando de nosotros. Entonces, si todas las galaxias se comportan así unas con otras, es que el universo se está expandiendo en todas las direcciones, como cuando pintamos unos puntitos en un globo y luego lo llenamos de aire. Esto los astrofísicos lo llaman una expansión de espacio-tiempo en cuatro dimensiones (3 espaciales y 1 temporal).

Siguiendo con esta idea, es lógico pensar que cuanto más retrocedamos en el tiempo más juntas estarían las galaxias. De este modo llegaríamos a un instante donde todas se encontraban unidas en un volumen muy pequeño y una densidad muy alta. Es decir, todas las galaxias estarían apiladas ocupando muy poco espacio y pesando muchísimo. ¿Y eso podría ser así? Sí, imaginaros una bolita hecha de plomo y rellena también de plomo y compararla con otra bola más grande de corcho y hueca. La primera es más pequeña que la segunda pero pesa mucho más, como el pegote de nuestras galaxias.

 

Con una serie de experimentos se ha verificado que el universo podría haber estado encogido hasta ser sólo un punto llamado singularidad. Como un punto tiene dimensión cero, esto significa que el universo en su inicio no tendría dimensiones y, por tanto, no tiene sentido hablar de espacio ni de tiempo (que forman las 4 dimensiones). Así, no podemos preguntarnos qué pasó antes de esa singularidad, pues sencillamente... ¡no había ningún antes! (repito, aún no existía el tiempo).

 

Lo que vino después fue que ese “pesadísimo puntito” explotó arrojando en todas direcciones toda la materia que contenía a una enorme potencia. Imaginaos el comienzo de una partida de billar. ¿Qué es lo que pasa cuando la bola blanca golpea a las demás? Pues que todas (o unas pocas, si sois tan malillos jugando como mi amigo) se mueven sin orden ni concierto. Lo mismo pasó con los “trozos” de la singularidad y, al igual que las bolas de billar, esos miles y miles de millones de pedazos chocaron innumerables veces entre sí haciendo que la materia nuevamente se agrupara en algunos sitios del espacio. Y sí, he dicho espacio porque con esa explosión ya tiene sentido hablar del espacio y del tiempo pues el punto al explotar ha dejado de tener dimensión cero para alcanzar dimensión 4 (como mínimo, se sospechan de más). Con esas uniones de materia que son nuestras bolas de billar chocadas (y pegadas para siempre, qué romántico) se formaron las primeras estrellas y los primeros conjuntos de estrellas (galaxias). Desde aquella explosión (llamaba Big Bang, que significa gran bang, como en los comics) el universo está en constante movimiento.

 

¿Os ha gustado? Pues como no podía ser de otra forma a esta teoría se la conoce como Teoría del Big Bang y se basa en observaciones rigurosas. Aunque matemáticamente es correcta a partir de la explosión, no es capaz de explicar nada para el instante cero que es en el que la singularidad revienta.

En resumen, que el hecho de que sepamos que las galaxias se alejan unas de otras nos lleva a pensar que el universo está creciendo y por tanto hubo un momento en el que era muy, muy chiquitito. Concretamente, ese momento es anterior a que existiera el tiempo y el espacio. Toma ya.

 

Pero esta no es la única teoría. Algunos buscan evidencias de que el universo es eterno. Un modelo propuesto por Ernst Öpik sugiere que el Big Bang fue en realidad un “gran rebote” (o Big Bounce) y que el universo no siempre está creciendo sino que crece y decrece como un acordeón. El momento en que el universo se va a contraer sobre sí mismo atraído por su propia gravedad se conoce como el Big Crunch. Según Öpik, tras un Big Bang el universo empieza a crecer hasta llegar a su punto culminante tras 50.000 millones de años. Luego, tiene lugar el Big Bounce y en otros 50.000 millones de años decrece hasta llegar a un Big Crunch que lleva a otro Big Bang (decidlo rápido y parecerá un anuncio de chocolatinas), y así sucesivamente vuelve a crecer y decrecer sin descanso. Vamos, que el universo no tiene ningún principio ni tendrá ningún fin. Entre otros divulgadores, esta teoría le molaba a Carl Sagan e Isaac Asimov, y se conoce como Teoría del Universo Pulsante (una pulsación es cada estiramiento y encogimiento del “acordeón”).

 

Sin embargo, no a todos los científicos satisfizo la idea del Big Bang ni del Big Crunch. Muchos hicieron intentos para evitar tales modelos creando la teoría de un universo estacionario, es decir, las galaxias se mueven, y los planetas, y las bolas de billar y todo, pero el universo globalmente está quieto y por tanto es eterno. Pero si esto es cierto, la densidad del espacio debería ser cada vez menor. A ver, pensad en un pegote de plastilina que ponéis en una mesa. Si le pasáis un rodillo lo vais expandiendo, aunque cada vez será más fino, y los experimentos no parecen decir que el universo sea cada vez más “fino”. Bueno, pues para los defensores de esta teoría no importa eso, se toma por hipótesis (por la cara, vamos) que hay una continua creación de materia y problema resuelto (aunque eso va en contra de la Ley de la Conservación de la Energía). Cada vez que pasamos el rodillo surge más plastilina que reemplaza a la que hemos aplastado. Por esta razón, a esta teoría se le conoce como Teoría del estado estacionario o Teoría de la creación continua.

Este modelo tuvo un enorme éxito hasta finales de los 60. Todo fueron risas y diversión hasta que aparecieron unos resultados astronómicos que contradecían las predicciones del modelo, ya que si el universo es estacionario tenemos que es infinito en el tiempo (nunca cambia por más años que cumpla), pero Edwin Hubble descubrió que se expande, algo que las ideas de Albert Einstein ya habían previsto. Rebobinando la peli, vemos que los datos astronómicos nos acercan más al Big Bang.

 

La otra teoría, que en parte complementa a la del Big Bang, es la Teoría Inflacionaria de Alan Guth. Ésta nos dice que una fuerza única se dividió en las cuatro que ahora conocemos produciendo el origen del Universo. El empuje inicial apenas duró nada, pero fue tan fuerte el estallido que, a pesar de que la atracción de la gravedad está frenando a las galaxias, el Universo aún crece.

 

Como anécdota, decir que en 1965, Arno Penzias y Robert Wilson trataban de hacer funcionar un nuevo receptor de microondas (no un simple microondas, cuidado) cuando se toparon con un problemita. Al principio creyeron que era un nido de palomas que había en la antena, pero cuando mandaron a paseo a las aves la cosa no se solucionó. Continuaron investigando hasta que observaron que la misteriosa radiación procedía de más allá de nuestra galaxia. Nada más ni nada menos descubrieron la radiación cósmica de fondo, algo así como los restos que quedan de la enorme explosión que tuvo que ser el Big Bang. Esto les dio el Nobel de Física en 1978, y esa radiación es la prueba que hace que la Teoría del Big Bang sea hoy la más aceptada.

 

Otro debate es si el universo es finito o infinito. Por ahora, no existen pruebas importantes en contra de que sea finito. De ser así, nuestras ideas se aproximan a la imagen de un mundo limitado que se tenía en la Edad Media. Irónicamente, a pesar de los avances científicos, hemos avanzado poco.

 

Si algún día llegamos a saber las leyes de la creación y evolución del universo, entonces, como ha dicho más de una vez Hawking, llegará el fin de la Física más teórica (para los investigadores, el paro eterno). Muchos científicos no comparten esta opinión, pues creen que existen estructuras inacabables y nuevas leyes aún por descubrir. ¿Quién tiene razón? Ah, en este tema, saben unos más que otros, pero desde luego nadie tiene un conocimiento lo bastante aceptable.

 

En fin, esa última y tajante sentencia pone el punto y final. Espero que ahora sepáis un poco más por donde van los tiros. Como ya dije, que haya o no otro artículo como éste (que, sinceramente, merecería muchísimo la pena) dependerá de vosotros. Así que os aconsejo que mandéis muchas preguntas para así impulsar la merecida sección de Ciencia que debe tener este rincón. Por mi parte nada más. Al menos no me neguéis que no le puse un nombre original.

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