Introducción a la ciencia I. Ciencias Físicas (10 page)

Al proseguir la investigación en este sentido, la situación fue definiéndose cada vez más. Excepto algunas de las galaxias más próximas, todas las demás se alejaban de nosotros. Y a medida que mejoraron las técnicas y pudieron estudiarse galaxias más tenues y distantes de nosotros, se descubrió en ellas un progresivo desplazamiento hacia el rojo.

En 1929, Hubble, astrónomo del Monte Wilson, sugirió que estas velocidades de alejamiento aumentaban en proporción directa a la distancia a que se hallaba la correspondiente galaxia. Si la galaxia
A
estaba dos veces más distante de nosotros que la
B,
la
A
se alejaba a una velocidad dos veces superior a la de la
B
. Esto se llama a veces «ley de Hubble».

Esta ley fue confirmada por una serie de observaciones. Así, en 1929, Milton La Salle Humason, en el Monte Wilson, utilizó el telescopio de 100 pulgadas para obtener espectros de galaxias cada vez más tenues. Las más distantes que pudo observar se alejaban de nosotros a la velocidad de 40.000 km/s. Cuando empezó a utilizarse el telescopio de 200 pulgadas, pudieron estudiarse galaxias todavía más lejanas, y, así, hacia 1960 se detectaron ya cuerpos tan distantes, que sus velocidades de alejamiento llegaban a los 225.000 km/s.

¿A qué se debía esto? Supongamos que tenemos un balón con pequeñas manchas pintadas en su superficie. Es evidente que si lo inflamos, las manchas se separarán. Si en una de las manchas hubiera un ser diminuto, éste, al inflar el balón, vería cómo todas las restantes manchas se alejaban de él, y cuanto más distantes estuvieran las manchas, tanto más rápidamente se alejarían. Y esto ocurría con independencia de la mancha sobre la cual se hallara el ser imaginario. El efecto sería el mismo.

Las galaxias se comportan como si el Universo se inflara igual que nuestro balón. Los astrónomos aceptan hoy de manera general el hecho de esta expansión, y las «ecuaciones de campo» de Einstein en su
Teoría general de la relatividad
pueden construirse de forma que concuerden con la idea de un Universo en expansión.

Si el Universo ha estado expandiéndose constantemente, resulta lógico suponer que fue más pequeño en el pasado que en la actualidad y que, en algún momento de ese distante pasado, comenzó como un denso núcleo de materia.

El primero en señalar esta posibilidad, en 1922, fue el matemático ruso Alexadr Alexándrovich Friedmann. La prueba de las galaxias en retroceso aún no había sido presentada por Hubble y Friedmann trabajaba enteramente desde un punto de vista teórico, empleando las ecuaciones de Einstein. Sin embargo, Friedmann murió de fiebre tifoidea tres años después, a la edad de treinta y siete años, y su trabajo fue poco conocido.

En 1927, el astrónomo belga, Georges Lemaitre, al parecer sin conocimiento de los trabajos de Friedmann, elaboró un esquema similar del universo en expansión. Y, dado que se estaba expansionando, debió existir un momento en el pasado en que sería muy pequeño y tan denso como ello fuese factible. Lemaitre llamó a este estado
huevo cósmico
. Según las ecuaciones de Einstein, el Universo no podía encontrarse más que en expansión y, dada su enorme densidad, la expansión habría tenido lugar con una violencia superexplosiva. Las galaxias de hoy son los fragmentos del huevo cósmico, y su recesión mutua el eco de aquella explosión en un lejano pasado.

Los trabajos de Lemaitre también pasaron inadvertidos hasta que fueron puestos a la atención general por el más famoso astrónomo inglés, Arthur Stanley Eddington.

Sin embargo, fue el físico rusonorteamericano George Gamow quien, en la década de los años 1930 y 1940, popularizó verdaderamente esta noción del inicio explosivo del Universo. A esta explosión inicial la denominó
big bang
(la «gran explosión»), nombre por el que ha sido conocido en todas partes desde entonces.

Pero nadie quedó satisfecho con eso del
big bang
como forma de comenzar el Universo en expansión. En 1948, dos astrónomos de origen austríaco, Hermann Bond y Thomas Gold, lanzaron una teoría —más tarde extendida y popularizada por un astrónomo británico, Fred Hoyle—, que aceptaba el Universo en expansión pero negaba que hubiese tenido lugar un
big bang
. A medida que las galaxias se separaban, nuevas galaxias se formaban entre ellas, con una materia que se creaba de la nada en una proporción demasiado lenta para ser detectada con las técnicas actuales. El resultado es que el Universo sigue siendo esencialmente el mismo a través de toda la eternidad. Ha tenido un aspecto como el actual a través de innúmeros eones en el pasado, y tendrá el aspecto de ahora mismo a través de incontables eones en el futuro, por lo que no existe ni un principio ni un fin. Esta teoría hace mención a una
creación continua
y tiene como resultado un
universo de un estado estacionario.

Durante más de una década, la controversia entre el
big bang
y la creación continua prosiguió acaloradamente, pero no existía en realidad ninguna prueba que forzase a inclinarse por una u otra teoría.

En 1949, Gamow apuntó que, si el
big bang
había tenido lugar, la radiación que la acompañaría habría perdido energía a medida que el Universo se expansionaba, y debería existir ahora en la forma de emisión de radioondas procedente de todas las partes del firmamento como una homogénea radiación de fondo. La radiación debería ser característica de objetos a una temperatura de 5 K (es decir 5 grados por encima del cero absoluto, o –268 °C). Este punto de vista fue llevado más lejos por el físico norteamericano Robert Henry Dicke.

En mayo de 1964, el físico germanonorteamericano Arno Alian Penzias y el radioastrónomo norteamericano Robert Woodrow Wilson, siguiendo el consejo de Dicke, detectaron una radiación de fondo con características muy parecidas a las predichas por Gamow. Indicaba una temperatura media del Universo de 3 K.

El descubrimiento de ese fondo de ondas radio es considerado por la mayoría de los astrónomos una prueba concluyente en favor de la teoría del gran estallido. Se acepta ahora, por lo general, que el
big bang
tuvo lugar, y la noción de creación continua ha sido abandonada.

¿Y cuándo ocurrió el
big bang?

Gracias al fácilmente medible corrimiento hacia el rojo, sabemos con considerable certeza el índice según el cual las galaxias están retrocediendo. Necesitamos conocer asimismo la distancia de las galaxias. Cuanto mayor sea la distancia, más les habrá costado el llegar a su posición actual como resultado del índice de recesión. Sin embargo, no resulta fácil determinar la distancia.

Una cifra que se acepta por lo general como aproximadamente correcta, es la de 15 mil millones de años. Si un
eón
equivale a mil millones de años, en ese caso el gran estallido tuvo lugar hace 15 eones, aunque, posiblemente, también pudo tener lugar tan recientemente como hace 10 eones, o tan alejado como hace 20 eones.

¿Qué sucedió antes del
big bang
? ¿De dónde procedía el huevo cósmico?

Algunos astrónomos especulan respecto a que, en realidad, el Universo comenzó como un gas muy tenue que, lentamente, se condensó, formando tal vez estrellas y galaxias, y que continuó contrayéndose hasta constituir un huevo cósmico tras un colapso gravitatorio. La formación del huevo cósmico fue seguida instantáneamente por su explosión en un
big bang
, formando de nuevo estrellas y galaxias, pero ahora se expansiona hasta que algún día se convertirá de nuevo en un tenue gas.

Es posible que, si miramos hacia el futuro, el Universo continuará expandiéndose para siempre, haciéndose cada vez más y más tenue, con una densidad conjunta cada vez más y más pequeña, aproximándose más y más a un vacío absoluto. Y que si miramos hacia el pasado, más allá de la gran explosión, e imaginamos el tiempo retrocediendo hacia atrás, una vez más el Universo se considerará como expandiéndose para siempre y aproximándose a un vacío.

Semejante asunto de «en un tiempo dentro, en otro tiempo fuera», con nosotros mismos ocupando ahora un lugar lo suficientemente cerca al
big bang
para que la vida sea posible (pues, en caso contrario, no estaríamos aquí para observar el Universo e intentar extraer conclusiones), es lo que se denomina un
Universo abierto.

Dando esto por sentado, es posible que, en un mar infinito de la nada, un número infinito de
big bangs
tengan lugar en diferentes momentos, y que el nuestro no sea más que uno del número infinito de Universos, cada uno de ellos con su propia masa, su propio punto de desarrollo y, por cuanto sabemos, con su propia serie de leyes naturales. Es posible que sólo una muy rara combinación de leyes naturales haga posible las estrellas, la galaxia, y la vida, y que nos hallemos en una de tales situaciones inusuales, sólo porque no podríamos estar en otra.

Huelga decir que no existen aún pruebas de la aparición de un huevo cósmico de la nada o por multiplicación de universos, y tal vez nunca llegue a haberla. Sin embargo, se trataría de un duro mundo si a los científicos no se les permitiese especular poéticamente ante la ausencia de pruebas.

Y a propósito: ¿podemos estar seguros de que el Universo se expandirá infinitamente? Se está expansionando contra el impulso de su propia gravedad, y la gravedad puede ser suficiente para enlentecer el índice de recesión hasta cero e incluso llegado el caso, imponerse una contracción. El Universo pude expansionarse y luego contraerse en un gran colapso y desaparecer de nuevo en la nada, o expansionarse de nuevo en un salto y luego, algún día, contraerse otra vez en una interminable serie de oscilaciones. De una forma u otra, tenemos un
Universo cerrado.

Aún no es posible decidirse acerca de si el Universo es cerrado o abierto, y volveré más adelante en otro capítulo a tratar esta materia.

Que el Universo esté evolucionando o se halle en un estado estacionario, es algo que no afecta directamente a las galaxias ni a los cúmulos de galaxias en sí. Aun cuando las galaxias se alejen cada vez más hasta quedar fuera del alcance visual de los mejores instrumentos, nuestra propia Galaxia permanecerá intacta, y sus estrellas se mantendrán firmemente dentro de su campo gravitatorio. Tampoco nos abandonarán las otras galaxias del cúmulo local. Pero no se excluye la posibilidad de que se produzcan en nuestra Galaxia cambios desastrosos para nuestro planeta y la vida en el mismo.

Todas las teorías acerca de los cambios en los cuerpos celestes son modernas. Los filósofos griegos de la Antigüedad, en particular Aristóteles, consideraban que los cielos eran perfectos e inalterables. Cualquier cambio, corrupción y degradación se hallaban limitados a las regiones imperfectas situadas bajo la esfera más próxima, o sea, la Luna. Esto parecía algo de simple sentido común, ya que, a través de los siglos y las generaciones, jamás se produjeron cambios importantes en los cielos. Es cierto que los surcaban los misteriosos cometas, que ocasionalmente se materializaban en algún punto del espacio y que, errantes en sus idas y venidas, mostrábanse fantasmagóricos al revestir a las estrellas de un delicado velo y eran funestos en su aspecto, pues la sutil cola se parecía al ondulante cabello de una criatura enloquecida que corriera profetizando desgracias. (La palabra «cometa» se deriva precisamente de la voz latina para designar el «pelo».) Cada siglo pueden observarse unos veinticinco cometas a simple vista. Aristóteles intentó conciliar estas apariciones con la perfección de los cielos, al afirmar, de forma insistente, que pertenecían, en todo caso, a la atmósfera de la Tierra, corrupta y cambiante. Este punto de vista prevaleció hasta finales del siglo XVI. Pero en 1577, el astrónomo danés Tycho Brahe intentó medir el paralaje de un brillante cometa y descubrió que no podía conseguirlo (esto ocurría antes de la época del telescopio), ya que el paralaje de la Luna era mensurable. Tycho Brahe llegó a la conclusión de que el cometa estaba situado más allá de la Luna, y que en los cielos se producían sin duda cambios y había imperfección.

En realidad, mucho antes se habían señalado (Séneca había ya sospechado esto en el siglo I de nuestra Era) cambios incluso en las estrellas variables, cuyo brillo cambia considerablemente de una noche a otra, cosa apreciable incluso a simple vista. Ningún astrónomo griego hizo referencia alguna a las variaciones en el brillo de una estrella. Es posible que se hayan perdido las correspondientes referencias, o que, simplemente, no advirtieran estos fenómenos. Un caso interesante es el de Algol, la segunda estrella, por su brillo, de la constelación de Perseo, que pierde bruscamente las dos terceras partes de su fulgor y luego vuelve a adquirirlo, fenómeno que se observa, de forma regular, cada 69 horas. (Hoy, gracias a Goodricke y Vogel, sabemos que Algol tiene una estrella compañera, de luz más tenue, que la eclipsa y amortigua su brillo con la periodicidad indicada.) Los astrónomos griegos no mencionaron para nada este fenómeno; tampoco se encuentran referencias al mismo entre los astrónomos árabes de la Edad Media. Sin embargo, los griegos situaron la estrella en la cabeza de Medusa, el diabólico ser que convertía a los hombres en rocas. Incluso su nombre, «Algol», significa, en árabe, «demonio profanador de cadáveres». Evidentemente, los antiguos se sentían muy intranquilos respecto a tan extraña estrella.

Una estrella de la constelación de la Ballena, llamada Omicrón de la Ballena, varía irregularmente. A veces es tan brillante como la Estrella Polar; en cambio, otras deja de verse. Ni los griegos ni los árabes dijeron nada respecto a ella. El primero en señalar este comportamiento fue el astrónomo holandés David Fabricius, en 1596. Más tarde, cuando los astrónomos se sintieron menos atemorizados por los cambios que se producían en los cielos, fue llamada Mira (de la voz latina que significa «maravillosa»)

Más llamativa aún era la brusca aparición de «nuevas estrellas» en los cielos. Esto no pudieron ignorarlo los griegos. Se dice que Hiparco quedó tan impresionado, en el 134 a. de J.C., al observar una nueva estrella en la constelación del Escorpión, que trazó su primer mapa estelar, al objeto de que pudieran detectarse fácilmente, en el futuro, las nuevas estrellas.

En 1054 de nuestra Era se descubrió una nueva estrella, extraordinariamente brillante, en la constelación de Tauro. En efecto, su brillo superaba al del planeta Venus, y durante semanas fue visible incluso de día. Los astrónomos chinos y japoneses señalaron exactamente su posición, y sus datos han llegado hasta nosotros. Sin embargo, era tan rudimentario el nivel de la Astronomía, por aquel entonces, en el mundo occidental, que no poseemos ninguna noticia respecto a que se conociera en Europa un hecho tan importante, lo cual hace sospechar que quizá nadie lo registró.