Del Universo: El principio

Capítulo Uno. Un relato de misterio cósmico: El Principio.

El libro titulado "A universe from nothing : why there is something rather than nothing", en español denominado "Un Universo de la nada: por qué hay algo en lugar de nada.", es  de la autoría del físico Lawrence M. Krauss (2012). (LMK), publicado el 10 de enero de 2012 por "Free Press".

De esta obra, creadora de polémicas, continuaciones de las polémicas existentes con anterioridad al respecto del Universo y su posible nacimiento, relataré lo anotado por (LMK), en el primer capítulo, en un ejercicio de conocimiento, referido a manera de novela.

Mapa del Universo de Nicolás Copérnico (1473 - 1543).

En "Cosmología", un "Universo Estático", también conocido como estacionario, infinito, estático infinito o estático eterno, es un modelo en el que el Universo es espacial y temporalmente infinito, y no se expande, ni se contrae; carece de la denominada "Curvatura Espacial"; es decir que es "plano". Fue propuesto por primera vez por el astrónomo Thomas Digges  (1546-1595), al explicar el paralelaje de la supernova observada en 1572, y concluyó que debía estar más allá de la órbita de la Luna. Lo que contradijo la visión aceptada hasta entonces del Universo, según la cual ningún cambio podría tener lugar entre las estrellas fijas.

Tomada de wikipedia, mapa de Thomas Digges, dominio público.

Nos situaremos a principios del siglo Veinte:

A comienzos de 1916, Albert Einstein (1879 - 1955) acababa de completar el mayor logro de su vida: un intenso esfuerzo intelectual, de un decenio de duración, por deducir una nueva teoría de la gravedad que él denominó «Teoría General de la Relatividad». En realidad, no se trataba únicamente de una nueva teoría de la gravedad, sino que era también una teoría nueva sobre el espacio y el tiempo. Y fue la primera teoría científica que pudo explicar no tan solo cómo se mueven los objetos en el Universo, sino también cómo podría evolucionar el Universo en sí.

Sin embargo, había un pequeño detalle. Cuando Einstein empezó a aplicar la teoría para describir el universo en su conjunto, constató que no describía el Universo en el que parecíamos vivir.

En el año 1917, en lo que concernía a la comunidad científica, "el Universo era estático y eterno", y constaba de una única galaxia: nuestra Vía Láctea, rodeada por un vasto espacio vacío, oscuro e infinito. A fin de cuentas, es lo que uno concluiría al levantar la vista hacia el cielo nocturno o mirarlo con un telescopio pequeño; y en aquel tiempo, apenas había razones para sospechar otra cosa.

Fuimos como los primeros cartógrafos de la Tierra, pues solo ahora estamos empezando a tener mapas que en verdad recojan toda la extensión del Universo. Apenas es de extrañar, por lo tanto, que en las décadas recientes nuestra imagen del Universo haya experimentado cambios revolucionarios. 

En la teoría de Einstein —como en la concepción gravitatoria previa, la de Isaac Newton (1643 - 1727), se llegó a inferir que: la gravedad es una fuerza de pura atracción entre todos los objetos. Lo que significa que resulta imposible tener en el espacio un conjunto de masas en reposo perpetuo: su atracción gravitatoria mutua terminará provocando que colapsen hacia el interior, en manifiesta contradicción con la apariencia estática del Universo.

El hecho de que la "Teoría de la Relatividad General" pareciera incoherente con la concepción coetánea del Universo representó para si mismo, un golpe mayor de lo que uno podría pensar, por razones que me servirán para desmentir un mito que siempre me ha molestado sobre Einstein y su mencionada teoría. Es habitual suponer que él trabajó durante muchos años en una sala cerrada, en aislamiento, sin recurrir más que a la pura razón y el pensamiento, hasta que se le ocurrió su hermosa teoría, con independencia de la realidad. Ahora bien, nada podría estar más lejos de la verdad.

A pesar de la preparación adquirida por Einstein, ello no era suficiente para avanzar a la teoría, pasaron diez años (1905 - 1915) de profundas conclusiones, recapitulaciones, "experimentos mentales" y hubo de aprender matemáticas innovadoras y seguir muchas pistas teóricas falsas antes de poder formular, por fin, una teoría que en efecto poseía belleza matemática. Y aun así, el momento específico más importante, a la hora de consolidar su relación de amor con la Relatividad General, tuvo que ver con la observación. Así, durante las últimas semanas de frenética culminación de su teoría —en plena competencia con el matemático alemán David Hilbert (1862 - 1943)—, usó sus ecuaciones para calcular la predicción de lo que, de otro modo, podría parecer un resultado astrofísico extraño: una ligera precesión en el perihelio, esto es, punto de mayor aproximación, en recorrido del planeta Mercurio en torno al Sol.

Se tiene que tiempo atrás, los astrónomos habían observado que la órbita de Mercurio difería ligeramente de la que predijera Newton, en función a sus cálculos. Así, en lugar de trazar una elipse perfecta que vuelva sobre sí misma, la órbita de Mercurio experimenta una precesión, es decir: tras completar una órbita, el planeta no regresa con exactitud al mismo punto, sino que la orientación de la elipse cambia ligeramente a cada paso, de forma que va dibujando un recorrido espiraloide, de una magnitud increíblemente pequeña: 43 segundos de arco, aproximadamente una centésima de grado, por siglo.

En cambio, cuando Einstein calculó la órbita de acuerdo con su teoría de la relatividad general, obtuvo la cifra exacta. Según la valoración de un biógrafo de Einstein, Abraham Pais (1918 - 2000) : «A mi entender, este descubrimiento supuso la experiencia emocional más poderosa —con mucho— de toda la vida científica de Einstein; quizá incluso de toda su vida». Einstein afirmó haber sufrido palpitaciones, como si «algo se hubiera roto» en su interior. Un mes más tarde, cuando, al describir la teoría a un amigo, mencionaba su «belleza incomparable», manifestaba a todas luces el placer que le producía su forma matemática; pero no hubo constancia de palpitaciones.

Ilustración de la Constante Cosmológica de la Relatividad General. Tomada de YouTube.

Sin embargo, esta aparente incoherencia entre la "Relatividad General" y la observación, con respecto a la posibilidad de un "Universo Estático, no duró mucho tiempo. Aun así, hizo que Einstein introdujera una modificación a su teoría, en sus ecuaciones, un término de expansión, la famosa "Constante Cosmológica", cuyo efecto era compensar la acción de la gravitación debida a toda la masa del universo; que más tarde, él mismo calificó  como su mayor torpeza.

Hoy es bien aceptado por todos, con la excepción de algunos cuantos, como la señora de las tortugas, que el Universo no es estático, sino que está expandiéndose; y que dicha expansión se inició en un "Big Bang", una «Gran Explosión» increíblemente caliente y densa que tuvo lugar hace unos 13 mil 720 millones de años.

Y lo que es igual de importante: sabemos que nuestra galaxia es solo una más del total de Galaxias del "Universo Observable", que quizá ascienda a los cuatrocientos mil millones. Somos como los primeros cartógrafos de la Tierra, pues solo ahora estamos empezando a tener mapas que en verdad recojan toda la extensión del Universo. Apenas es de extrañar, por lo tanto, que en las décadas recientes nuestra imagen del universo haya experimentado cambios revolucionarios.

El descubrimiento de que el Universo no es estático, sino que está en expansión, tiene una profunda significación filosófica y religiosa porque parece indicar que nuestro Universo tuvo un principio. Un principio implica creación, y la creación despierta emociones. Aunque la confirmación empírica independiente de la noción de un "Big Bang" no se produjo hasta varias décadas después de que, en 1929, se descubriera que el universo está en expansión.

En el año 1951 el papa Pío XII todavía la ensalzaba como una demostración del Génesis. En sus palabras:

"Parecería que la ciencia contemporánea, con un salto al pasado, por encima de los siglos, hubiera logrado atestiguar el augusto instante del Fiat Lux [«Hágase la luz»] primordial, cuando, junto con la materia, brotó de la nada un mar de luz y radiación, y los elementos se dividieron y revolvieron para formar millones de galaxias. Así, con el carácter concreto que caracteriza las pruebas materiales, [la ciencia] ha confirmado la contingencia del universo, así como una deducción bien fundamentada sobre la época en la que el mundo surgió de manos del Creador. Es decir: existió una creación. Y a esto decimos: «Por lo tanto, existe un Creador. Por lo tanto, ¡Dios existe!»".

El conjunto de la historia, en realidad, es un poco más interesante. De hecho, la primera persona que propuso un Big Bang fue un sacerdote y físico belga llamado Georges Lemaitre (1894 - 1966). El poseía una notable combinación de conocimientos. Empezó estudiando ingeniería, fue un artillero condecorado en la primera guerra mundial, y luego se pasó a las matemáticas al mismo tiempo que estudiaba para el sacerdocio, a sus veinte años. Después pasó a la Cosmología; primero estudió con el famoso astrofísico Arthur Stanley Eddington (1882 - 1944), luego se trasladó a Harvard y, a la postre, completó un segundo doctorado, en Física, en el Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT).

En el año 1927, antes de recibir su segundo título de doctor, Lemaitre había logrado resolver las ecuaciones de Einstein sobre la Relatividad General y demostró que la teoría predice que el Universo no es estático y sugiere, de hecho, que vivimos en un universo en expansión.

Esta idea se antojaba tan extravagante que el propio Einstein replicó con el siguiente comentario pintoresco: «Emplea usted una matemática correcta, pero su física es abominable». Sin embargo, Lemaitre continuó adelante y, en 1930, propuso una nueva idea: que nuestro universo en expansión, de hecho, comenzó como un punto infinitesimal, que él denominó «átomo primigenio»; y que este principio representaba, quizá como alusión al Génesis, un «día sin ayer».

De izquierda a derecha: Ferdinand Ellerman (1869 - 1940), Albert Einstein, Walther Mayer (1887 - 1948) y Edwin Hubble, en el observatorio astronómico "Mount Wilson".

Tomada del diario El País.

Sea como fuere, ni Lemaitre ni el papa convencieron al mundo científico de que el Universo se estaba expandiendo. Como siempre en la buena ciencia, la prueba se obtuvo mediante observaciones cuidadosas, en este caso realizadas por Edwin Powell Hubble (1889 - 1953). Hubble es de esas personas que no dejan de reforzar mi gran confianza en la humanidad, porque empezó siendo abogado... y luego se dedicó a la astronomía.

Hubble ya había logrado un adelanto notable en 1925, mediante el nuevo Telescopio del Monte Wilson, el "Hooker" de cien pulgadas. A efectos de comparación, digamos que ahora estamos construyendo telescopios cuyo diámetro es más de diez veces superior, y la superficie, ¡cien veces más extensa!.

Pero, hasta aquel momento, con los telescopios entonces disponibles, los astrónomos podían distinguir imágenes borrosas de objetos que no eran simples estrellas de nuestras Galaxias. Las llamaron «nebulosas», a tenor, precisamente, de lo nebuloso de las imágenes. También discutían si tales objetos se hallaban en nuestra galaxia o fuera de ella.

Como en aquella época la concepción imperante del Universo decía que nuestra galaxia era todo cuanto existía, los astrónomos se decantaron, en su mayoría, por el bando de «en nuestra galaxia». Este grupo lo encabezaba el famoso astrónomo Harlow Shapley (1885 - 1972), de Harvard. Shapley había dejado la escuela en el quinto curso, estudió por su cuenta y, unos años más tarde, fue a Princeton. Decidió estudiar Astronomía porque era el primer tema que encontró en el plan de estudios. En un trabajo de gran influencia, demostró que la "Vía Láctea" era mucho más extensa de lo que se pensaba, y que el Sol no se hallaba en su centro, sino en un mero rincón remoto y carente de interés, él representaba una fuerza formidable en la astronomía y, por ello, sus ideas sobre la naturaleza de las nebulosas se tenían muy en cuenta.

El día de año nuevo de 1925, Hubble publicó los resultados de sus dos años de estudio de las llamadas «nebulosas espirales». Había logrado identificar en esas nebulosas —incluida la que hoy conocemos como "Andromeda"— cierto tipo de estrella variable, denominada «cefeida».

Fotografía de Henrietta Swan Leavitt. Tomada de la Enciclopedia Británica.

Las estrellas variables cefeidas, observadas por vez primera en el año 1784, son astros cuya luminosidad varía a lo largo de cierto período regular. En 1908, Henrietta Swan Leavitt (1868 - 1921), una aspirante a astrónoma, desconocida y, en aquella época, apenas apreciada, halló trabajo como «calculadora» en el Observatorio del Harvard College. Recuérdese la película "Hidden Figures" o "Talentos Ocultos", del año 2016, las «calculadoras o computadoras» eran mujeres dedicadas a catalogar la luminosidad de las estrellas según las registraban las placas fotográficas del observatorio; por aquel entonces, a las mujeres no se les permitía usar los telescopios del observatorio.

Ella era hija de un pastor congregacionista y descendiente de los Padres Peregrinos, e hizo un descubrimiento asombroso, en 1912: "Se dio cuenta de que existía una relación regular entre la luminosidad de las estrellas cefeidas y su período de variación. En consecuencia, si uno podía determinar la distancia a una cefeida aislada de un período conocido, como se logró determinar al año siguiente, es decir en 1913, entonces medir la luminosidad de otras cefeidas del mismo período ¡permitía determinar la distancia a esas otras estrellas!".

Como la luminosidad observada de las estrellas es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a la estrella, dado que la luz se difunde, de forma uniforme, por una esfera cuya área se incrementa el cuadrado de la distancia; por ello, como la luz se difunde sobre una esfera mayor, la intensidad de la luz observada en cualquier punto es inversamente proporcional al área de la esfera, determinar la distancia a estrellas remotas ha sido siempre un gran reto de la astronomía. Este descubrimiento revolucionó el campo. El propio Hubble, que ansió en vano el premio Nobel, afirmó a menudo que el trabajo de Leavitt merecía este galardón; pero era bastante interesado y podría haberlo sugerido por la mera razón de que él mismo, por su obra posterior, habría sido un aspirante natural a compartir el premio con ella. De hecho, la Real Academia sueca había empezado el papeleo necesario para proponer a Leavitt para el Nobel de 1924 cuando recibió la noticia de que había fallecido tres años antes, por un cáncer. Gracias a su fuerte personalidad, su don para la propia promoción y su pericia como observador, Hubble terminó siendo muy conocido; a Leavitt, por desgracia, solo la conocen los aficionados a este campo.

Hubble acertó a emplear su medición de las cefeidas y la relación de Leavitt entre período y luminosidad para demostrar definitivamente que las "cefeidas de Andromeda", y otras varias nebulosas, estaban demasiado lejos como para hallarse dentro de la Vía Láctea.

Se descubrió que "Andromeda" era otro Universo aislado: otra galaxia espiral, casi idéntica a la nuestra, y una de las más de cien mil millones de galaxias que, según sabemos ahora, existen en nuestro "Universo Observable".

El resultado de Hubble tenía tan poca ambigüedad que la comunidad astronómica, incluido Shapley, quien, dicho sea de paso, por entonces se había convertido en director del Observatorio del Harvard College, donde Leavitt había realizado su trabajo pionero, aceptó con rapidez el hecho de que la Vía Láctea no es todo cuanto nos rodea. De pronto, y de un solo salto, ¡La extensión del Universo conocido se había multiplicado mucho más que a lo largo de varios siglos! Y también había cambiado su carácter, como casi todo lo demás.

Tras este descubrimiento espectacular, Hubble podría haberse dormido sobre los laureles; pero iba detrás de una pieza mayor o, en este caso, de galaxias mayores. Al medir cefeidas aún más tenues en galaxias aún más distantes, logró trazar un mapa del universo que cubría una escala aún mayor. Ahora bien, en el proceso, descubrió algo aún más llamativo:

¡El Universo está en expansión!

Expansión Métrica del Espacio. Tomada de wikipedia.

Hubble alcanzó este resultado comparando las distancias a las galaxias que él medía con un conjunto de mediciones distinto, de otro astrónomo estadounidense, Vesto Slipher (1875 - 1969), que había medido los espectros de luz que procedían de esas Galaxias. Para explicar la existencia y naturaleza de tales espectros, es necesario volver al comienzo mismo de la astronomía moderna.

Uno de los descubrimientos más importantes de la astronomía fue que las estrellas y aún la Tierra, en gran medida, constan de la misma materia. Todo empezó, como tantas cuestiones de la ciencia moderna, con Isaac Newton. En el año de 1665, Newton, hizo pasar un rayo de sol, obtenido al dejar a oscuras la habitación, salvo por un pequeño agujero realizado en el postigo de la ventana, a través de un prisma y, de esta forma, vio que el rayo de sol se dispersaba dando origen a los consabidos colores del arco iris. Concluyó que la luz blanca del sol contenía todos estos colores, y estaba en lo cierto.

Ciento cincuenta años después, en 1815, Joseph von Fraunhofer (1787 - 1826), examinó con más cuidado la luz así dispersada y descubrió bandas oscuras entre los colores; coligió que se debían a la existencia de materiales en la atmósfera exterior del Sol, que estaban absorbiendo luz de ciertos colores, o "longitudes de onda", específicos. Estas «líneas de absorción», como se les dio en llamar, pudieron identificarse con longitudes de onda luminosas que, según se comprobó, eran absorbidas por materiales conocidos en la Tierra, como por ejemplo: hidrógeno, oxígeno, hierro, sodio y calcio. Originalmente descubrió 574 líneas fijas oscuras en el espectro solar; se conocen en la actualidad millones de estas líneas de absorción fijas, las que fueron inicialmente explicadas, llamadas por ello "Líneas de Fraunhofer"; esto sirvió como base al profundo análisis que llevaron a cabo en 1860, Gustav Robert Kirchhoff (1824 - 1887) y Robert Wilhelm Bunsen (1811 - 1899). Tras un laborioso trabajo para obtener muestras puras de los elementos conocidos, ya habían mostrado que las "líneas oscuras" en el espectro solar correspondían con las "líneas brillantes" en los espectros de algunos gases conocidos, siendo líneas específicas que correspondían a elementos químicos únicos presentes en la atmósfera del Sol: cada elemento emitía y absorbía luz a ciertas frecuencias fijas que lo caracterizaban, Kirchhoff dedujo que las líneas oscuras en el espectro solar eran causadas por la absorción de elementos químicos en la atmósfera solar y comprobó que los elementos químicos que se encuentran en el Sol y en las estrellas también se encontraban en la Tierra y fue la prueba de que la materia de los objetos celestes era la misma que la de la Tierra. Este descubrimiento posteriormente condujo a un nuevo método de análisis indirecto, que permitía conocer la constitución química de las estrellas lejanas y clasificarlas

En 1868, Pierre Jules César Janssen (1824 - 1907), observó dos nuevas líneas de absorción en la zona amarilla del espectro solar, que no se correspondían con ningún elemento conocido en nuestro planeta. Decidió que debían corresponderse con algún elemento nuevo, que denominó atinadamente helio. Una generación más tarde, se descubrió la presencia de helio en la Tierra.

Examinar el espectro de radiación que procede de otras estrellas es una técnica científica relevante para comprender la composición, temperatura y evolución de tales estrellas. A partir de 1912, Slipher examinó los espectros luminosos procedentes de varias "nebulosas espirales" y halló que eran similares a los de estrellas cercanas, salvo por el hecho de que todas las líneas de absorción se desplazaban en una misma cantidad de longitud de onda.

En aquel momento, se entendió que el fenómeno se debía al conocido «efecto Doppler», así llamado por el físico Christian Andreas Doppler (1803 - 1853), que en el año 1842 había explicado que: "Las ondas que recibimos desde una fuente en movimiento se alargarán si la fuente se aleja de uno y se comprimirán si se acerca". Es una manifestación de un fenómeno del que todos tenemos constancia, y que a mí suele recordarme una tira cómica de Sidney Harris, en la que dos vaqueros a caballo contemplan un tren que corre a lo lejos, por la llanura, y uno le dice al otro: «¡Me encanta oír el solitario lamento del pitido del tren a medida que la magnitud de la frecuencia cambia debido al efecto Doppler!». En efecto, un pitido de tren, o una sirena de ambulancia, suenan más altos si el tren o la ambulancia se acerca a uno, y más bajos, si se aleja.

Imagen que muestra el efecto Doppler en la Tierra. Ondas sonoras. Tomada de la página FísicaLab.

Resulta que el mismo fenómeno que afecta a las ondas luminosas afecta a las sonoras, aunque sea por razones ligeramente distintas. Las ondas de luz emitidas por una fuente que se aleja de uno, ya sea debido a su movimiento local en el espacio o bien debido a la intervención de la expansión del espacio, se alargarán y, en consecuencia, aparecerán más rojas de lo que se verían en otro caso, porque el rojo es el extremo más largo de la longitud de onda del espectro visible; las ondas procedentes de una fuente que se mueve hacia ti, por el contrario, se comprimirán y se verán más azules.

En 1912, Slipher observó que las líneas de absorción de la luz que procedía de todas las nebulosas espirales se habían desplazado sistemáticamente, casi todas, hacia longitudes de onda más largas, aunque en algunos casos, como Andromeda, el cambio suponía longitudes de onda más cortas). De ello concluyó, acertadamente, que la mayoría de esos objetos se estaba alejando de nosotros y lo hacía a velocidades considerables.

Ilustración del efecto Doppler en el espacio exterior. Tomada de la página Arterias y Venas.

Hubble pudo comparar sus propias observaciones sobre la distancia de estas galaxias espirales, en ese momento, ya se sabía que eran tales, con las mediciones de Slipher, relativas a las velocidades a las que se alejaban. En 1929, con la ayuda de Milton Humason (1891 - 1972), un empleado del "Monte Wilson" cuyo talento técnico era tan notable que había conseguido un trabajo en el observatorio sin haber completado siquiera los estudios de secundari, anunció el descubrimiento de una relación empírica llamativa, que hoy se conoce como «Ley de Hubble»: "Existe una relación proporcional entre la velocidad de recesión y la distancia a una galaxia. Es decir, las galaxias que están más lejos de nosotros, se alejan de nosotros a velocidades aún más rápidas".

Y entonces (LMK), supone lo siguiente: Cuando a uno le cuentan por vez primera este hecho notable —que casi todas las galaxias se están alejando de nosotros, y que las que se hallan el doble de lejos se alejan el doble de rápido, el triple de lejos el triple de rápido, etc... hay una conclusión que parece obvia: ¡nos hallamos en el centro del universo!

Según me sugieren algunos amigos, a mí hace falta recordarme cada día que esto no es así. Por el contrario, era algo del todo coherente con la relación que había predicho Lemaitre. Nuestro universo, en efecto, está en expansión."

He probado a explicarlo de distintas maneras y, sinceramente, creo que lo mejor es intentar mirar el bosque desde fuera, para que los árboles no nos lo oculten; más en concreto, el bosque del Universo. Para ver qué implica la "Ley de Hubble", es preciso alejarse de la atalaya miope de nuestra galaxia y contemplar el universo desde el exterior. Aunque es difícil situarse fuera de un universo tridimensional, resulta fácil distanciarse de uno bidimensional. En las dos figuras siguientes, he dibujado ese universo en expansión en dos momentos distintos. Como se puede ver, en el segundo caso, las galaxias están más distantes entre sí.

Ahora bien, cuando Hubble y Humason dieron a conocer su análisis por vez primera, en  el año 1929, no sólo informaron de una relación lineal entre la distancia y la velocidad de recesión, sino que además calcularon cuál podría ser la velocidad de la propia expansión.

Se aprecia la cierta relación; pero se formula sobre la única base de estos datos, no está tan claro que la solución que mejor encaja sea una línea recta. La cifra que obtuvieron para la velocidad de expansión, deducida de la gráfica, sugería que una galaxia situada a un millón de "parsecs" de distancia, esto es, a tres millones de años luz, la separación media entre galaxias, se aleja de nosotros a una velocidad de quinientos kilómetros por segundo. Este cálculo ya no fue tan afortunado, sin embargo. La razón es relativamente fácil de comprender. Si hoy todas las cosas se alejan unas de otras, en tiempos pretéritos tenían que estar más próximas entre sí. Pues bien, si la gravedad es una fuerza de atracción, debería estar ralentizando la expansión del Universo. Esto supone que la galaxia que hoy vemos alejarse de nosotros a quinientos kilómetros por segundo, anteriormente se habría estado alejando con mayor rapidez.

Si por el momento, sin embargo, nos limitamos a suponer que la galaxia se había alejado siempre a esa velocidad, podemos contar hacia atrás y calcular en qué momento del pasado estaba en la posición actual de nuestra Galaxia. Como las Galaxias situadas al doble de distancia se alejan el doble de rápido, si contamos hacia atrás hallaremos que todas ellas se superponían en nuestra posición exactamente en el mismo momento. De hecho, todo el Universo observable se hallaría superpuesto en un punto único, el "Big Bang", en un momento del tiempo que podemos calcular de esta manera.

Esta estimación, a todas luces, marca un límite máximo para la edad del universo, porque si, tiempo atrás, las galaxias se movían más rápidamente, habrían alcanzado su posición actual en un tiempo menor de lo que se derivaría de esta cifra.

A partir de este cálculo, basado en el análisis de Hubble, el "Big Bang", debió haber ocurrido  hace aproximadamente un mil quinientos millones de años. No obstante, en el año 1929, ya se aceptaban como ciertas pruebas claras, con excepción de algunos literalistas de las Escrituras en Tennessee, Ohio, y unos pocos estados más; de que nuestro planeta existía desde hacía más de tres mil millones de años.

Bien, para un científico es ciertamente incómodo concluir que la Tierra es más antigua que el Universo. Y, lo que es más importante: nos dice que hay algo mal en ese análisis.

La fuente de esta confusión era, sencillamente, el hecho de que los cálculos de las distancias con los que trabajaba Hubble, derivados de las relaciones de las cefeidas en nuestra Galaxia, eran incorrectos por sistema. La escala de distancias que se basaba en utilizar las cefeidas próximas para calcular la distancia de las cefeidas más alejadas, y luego calcular la distancia hasta galaxias en las que se observaban cefeidas aún más distantes, era deficiente.

La historia de cómo se han superado estos efectos sistemáticos es demasiado larga y compleja para describirla aquí y, en todo caso, ha perdido su importancia porque ahora contamos con un calculador de distancias mucho mejor.

Imagen. Galaxia Espiral captada por el telescopio Hubbble. Tomada de El Universo Hoy. net.

Se muestra una hermosa galaxia espiral, situada muy, muy lejos y en un tiempo muy, muy anterior; muy, muy anterior porque, para llegar hasta nosotros, la luz de la galaxia necesita más de cincuenta millones de años. Una "Galaxia Espiral" como esta, que se asemeja a la nuestra, contiene cerca de cien mil millones de estrellas. En el núcleo brillante de su centro habrá quizá unos diez mil millones de estrellas. Fijémonos en la estrella situada en la esquina inferior, cuyo brillo es casi igual al de esos diez mil millones de estrellas. La primera vez que la vemos, podemos suponer razonablemente que se trata de una estrella que, situada mucho más cerca de nuestra galaxia, se ha colado en la fotografía. Pero en realidad es una estrella de esa misma galaxia remota, que dista de nosotros más de cincuenta millones de años luz.

Desde luego, no es una estrella corriente. Es una estrella que acaba de explotar, una supernova, una de las exhibiciones de fuegos artificiales más brillantes del Universo. Cuando una estrella explota, durante un breve período de tiempo, un mes, aproximadamente, brilla con una luz visible que equivale al brillo de diez mil millones de estrellas.

Por fortuna para nosotros, las estrellas no explotan muy a menudo sino, más o menos, una vez cada cien años en cada Galaxia. Pero es una suerte que exploten, porque si no lo hicieran, no estaríamos aquí. Uno de los hechos más poéticos de los que tengo constancia, al respecto del Universo, es que, en lo esencial, todos los átomos de nuestro cuerpo estuvieron antes en una estrella que explotó.

Y aquí nos recuerda el dicho de Carl Sagan, sobre nuestra esencia física, formada con material estelar, he aquí su dicho: Más aún: los átomos de su mano izquierda y su mano derecha, probablemente, procedían de estrellas distintas. Todos somos, literalmente, hijos de las estrellas; nuestros cuerpos están hechos de polvo de estrellas.

Podemos extrapolar nuestra imagen del "Big Bang" hasta un tiempo en el que el Universo tenía solamente un segundo de existencia; en ese preciso momento, podemos calcular que toda la materia observada estaba comprimida en un plasma denso, cuya temperatura debió de ser de unos diez mil millones de grados, en la escala de Kelvin. A esta temperatura, es fácil que se puedan desarrollar reacciones nucleares entre protones y neutrones, que se unen y luego separan en nuevas colisiones. Si seguimos este proceso mientras el Universo se va enfriando, podemos predecir con qué frecuencia estos constituyentes nucleares primigenios se unirán para formar los núcleos de átomos más pesados que el hidrógeno, que al tener solamente un protón en su átomo, es el elemento más sencillo que encontramos en la tabla que incluye a todos ellos, como son: helio, dos; litio, tres; sodio, once; magnesio, 12, potasio, 19; cobre 29; plata 47; oro 79, radio, 88; uranio, 92 y Oganesón, 118 átomos, que es actualmente el último elemento clasificado.

Al hacerlo así, hallamos que, en lo esencial, ningún núcleo, fuera del litio, el tercer núcleo más ligero de la naturaleza, se formó durante la "bola de fuego primordial" que fue el "Big Bang". Tenemos la certeza de que son cálculos correctos porque nuestras predicciones sobre la abundancia cósmica de los elementos más ligeros coinciden, punto por punto, con estas observaciones. La abundancia de estos elementos más ligeros: hidrógeno; deuterio, el núcleo del hidrógeno pesado; helio y litio, varía en diez órdenes de magnitud, a grandes rasgos, el 25% de los protones y neutrones, por masa, terminan formando helio, mientras sólo uno de cada diez mil millones de neutrones y protones termina dentro de un núcleo de litio. En todo este espectro tan increíble, la observación y las predicciones teóricas coinciden.

Esta es una de las predicciones más famosas, significativas y acertadas que nos indican que el "Big Bang" ocurrió de verdad. Solo una «gran explosión caliente» puede producir la abundancia observada de los elementos ligeros y ser coherente con la "Expansión del Universo" que se observa en la actualidad. En mi bolsillo trasero llevo una tarjeta que muestra la comparación de las predicciones de la abundancia de elementos ligeros y la abundancia constatada, de forma que, cada vez que me encuentro con alguien que no da crédito al Big Bang, se la puedo mostrar. Por lo general, no llego tan lejos en la conversación, dado que, claro está, los datos casi nunca impresionan a aquellos que ya han decidido de antemano que un panorama es erróneo.

Recreación artística de los primeros instantes del Big Bang. Tomada de la página Portal Astronómico.

Sin embargo, según dijo en cierta ocasión Richard Feynman, (1918 - 1988): "Las leyes de la física podrían ser una cebolla de infinitas capas, con nuevas leyes que entrarían en funcionamiento a medida que examináramos nuevas escalas".

Sencillamente, ¡no lo sabemos!

Lo anterior se puede constatar con lo sucedido con el "heliocentrismo", mismo que fue mencionado al inicio del presente capítulo.

Veamos: A cualquier humano de épocas antiguas, que se detuviera a mirar el cielo, le parecería que estamos en este mundo, en forma estática, pues parece que permanece en un solo lugar, mientras que todo en el cielo se mueve, su contenido lo observamos a diario, sabemos que aparece por el Oriente y se esconde, por el Poniente, una vez al día, incluido el Sol. La conclusión lógica fue que la Tierra, ocupaba el centro de lo observado, todo giraba a su alrededor.

Pasarón los siglos y con algo más de escrutinio, se observaron movimientos más complicados. Por ejemplo, que los puntos de salida del Sol y de la Luna cambian a lo largo del año, o que algunas estrellas y planetas llegan a desaparecer durante muchos meses; o bien que los planetas a veces aparentan haberse movido en dirección contraria en relación con las estrellas de fondo, este «movimiento aparente» se conoce como "retrogradación de los planetas".

Estas ideas permanecieron en lo colectivo por milenios de años, fue el astrólogo y astrónomo Claudio Ptolomeo (100 - 170), quién explicó formalmente que todo giraba físicamente sobre nuestro mundo, sustentado en su trabajo como "empirista", que consistió en estudiar la gran cantidad de datos existentes sobre el movimiento de los planetas con el fin de construir un modelo geométrico que explicase dichas posiciones en el pasado y fuese capaz de predecir sus posiciones futuras. Publicando un catalogo de estrellas y proponiendo un sistema el cual afirmó explícitamente no pretendía descubrir la realidad, y que era solamente un método de cálculo, tratando de resolver geométricamente los dos grandes problemas del movimiento planetario, que son:

La  retrogradación de los planetas y su aumento de brillo mientras retrogradan;

así como la distinta duración de las revoluciones siderales.

Los planetas del Sistema Solar, vistos con la aplicación de las matemáticas de las "Leyes de Kepler".

Tomada de la página Astro Aventura.

Su teoría astronómica geocéntrica tuvo gran éxito e influyó en el pensamiento de astrónomos y matemáticos hasta el Siglo Dieciséis. En ese momento la interpretación se modificó, al considerar más variables, como se vio, con el trabajo y propuesta de Nicolás Copérnico, pasando el centro del Universo de la Tierra al Sol. Pero Johannes Kepler (1571 - 1630), fue el encargado de aplicar ciencia matemática y encontró su formalización al emitir las llamadas "Leyes de Kepler", leyes que aplican al movimiento de los planetas alrededor del Sol, esa estrella que tiene forma esférica, con un muy lento movimiento de rotación, y da coherencia al Sistema Solar.

Pero esta percepción fue transitoria, después se descubrió que el Sol forma parte de un sistema mayor, ese sistema se denomina Galaxia Vía Láctea, la que también se mueve, así la situación de la vida en la superficie de la Tierra, es de movimiento continuo, para empezar gira sobre su eje de rotación obligando a describir circunferencias enormes en 24 horas, pero también se mueve alrededor del Sol, mismo que gira en torno al centro de la Vía Láctea, nuestra Galaxia se mueve entre el "Grupo Local de Galaxias" y éste se mueve por el espacio hacia un ente gravitatorio enorme que los científicos denominan el "Gran Atractor". El cual es factible predecir que también se mueve, aunque no lo percibamos y que por el momento desconozcamos su rumbo o en que entorno.

Conclusión: nada en el Universo esta estático, todo se mueve con velocidades elevadas, para nuestra humana percepción, y muy apropiadamente en la escala estelar. Lo que parece seguro es que nada está en reposo. Y la pregunta que se me antoja inmediata, es si existirá un lugar reservado a la "nada".

Nota: Volveré con el siguiente capítulo en la "Machincuepa Cuántica".