José Luis Carrillo Aguado *
Ciudad de México, México, 19 de enero de 2018, México Ambiental.- La estructura del espacio y del tiempo está en los fundamentos mismos tanto de la física como de nuestra experiencia perceptual del mundo. Tiempo y espacio son conceptos tan fundamentales, que en la vida diaria no nos preguntamos cuáles son sus propiedades. Nuestras nociones y experiencias del espacio y el tiempo tenían hasta hace pocos años un marco de referencia prácticamente indiscutible.
Sin embargo, la ciencia moderna – en particular en el campo de la astrofísica- ha descubierto situaciones en que el espacio y el tiempo cambian tan drásticamente su carácter, que ocurren fenómenos notables e inesperados. Muchas de estas situaciones provienen de los últimos descubrimientos de la astronomía. Las posibilidades de que existan hoyos negros o de que el universo se haya originado en un gran estallido, han alentado el desarrollo de investigaciones minuciosas acerca del comportamiento del espacio, del tiempo y de la materia cuando la gravedad es extraordinariamente intensa. Los resultados indican que bajo ciertas circunstancias el espacio-tiempo puede sufrir un colapso y dejar de existir. Las consecuencias que estos descubrimientos tienen para la naturaleza y la evolución del universo son profundas y de largo alcance.
La puesta a punto de los cinco sentidos desde el nacimiento y a través de la infancia nos permite, como adultos, evaluar sucesos y fenómenos de nuestra vida, declarar si “tienen sentido” o no. El problema es que casi ningún descubrimiento del siglo pasado ha surgido de la aplicación directa de nuestros sentidos, sino de la aplicación directa de matemáticas y hardware que trascienden los sentidos. Este simple hecho explica por qué la relatividad, la física de partículas y la teoría de cuerdas de las once dimensiones carecen de sentido para las personas comunes y corrientes.
Podemos añadir a la lista los agujeros negros, los agujeros de gusano o el Big Bang. La verdad es que estos conceptos tampoco tienen mucho sentido para los científicos; no lo tendrán hasta que hayamos explorado el universo durante bastante tiempo con todos los sentidos disponibles desde el punto de vista tecnológico.
Lo que surgirá al final será un nivel superior y más nuevo de “sentido poco común” que permitirá a los científicos pensar de forma creativa y emitir juicios en el desconocido submundo del átomo o en el alucinante ámbito del espacio multidimensional.
El origen de la estructura
Cuando estudiamos la historia del universo, remontándonos a catorce mil millones de años, enseguida nos encontramos con una tendencia que exige una explicación. En el conjunto del cosmos, la materia se ha organizado sistemáticamente en estructuras. Desde su distribución casi homogénea poco después del Big Bang, la materia se ha aglutinado en todas las escalas de magnitud para producir gigantescos cúmulos y supe cúmulos de galaxias, amén de galaxias individuales dentro de esos cúmulos, estrellas que se congregan por miles de millones en cada galaxia, y muy posiblemente objetos mucho más pequeños –planetas, sus satélites, asteroides y cometas- que giran alrededor de muchas, si no la mayoría, de esas estrellas.
Una descripción completa de cómo surgieron las estructuras en el cosmos exige que fusionemos dos aspectos de la realidad cuya combinación por el momento no entendemos. Debemos considerar el modo en que la mecánica cuántica –que describe el comportamiento de las moléculas, los átomos y sus partículas integrantes- encaja en la teoría de la relatividad general –que describe cómo cantidades elevadísimas de materia y espacio se afectan mutuamente-.
Los intentos de crear una sola teoría que uniese nuestros conocimientos sobre lo subatómicamente pequeño y lo astronómicamente grande empezaron con Einstein. Y han proseguido, con relativamente poco éxito, en la actualidad, y perdurarán en un futuro incierto hasta lograr la “gran unificación”. Entre todas las cosas desconocidas que molestan a los cosmólogos modernos, lo que más notan es la falta de una teoría que combine como es pertinente la mecánica cuántica con la relatividad general.
Para comprender cómo surgieron las inmensas estructuras del universo, hemos de hacer todo lo que podamos en nuestro actual estado de ignorancia; esto es, pasar de los ámbitos minúsculos regidos por la mecánica cuántica –que tienen la clave del origen del universo- a aquellos tan grandes que la mecánica cuántica no desempeña en ellos ningún papel y en los que la materia obedece a leyes establecidas por la relatividad general.
La creación de herramientas que agudizan nuestros sentidos
Por muchas posibilidades que ofrezca el futuro, no deberemos ignorar los admirables logros de los astrofísicos de las tres últimas décadas, surgidos de sus capacidades para crear herramientas nuevas con las que observar el universo. A Carl Sagan le gustaba decir que, si uno no se queda sobrecogido ante lo que ha hecho el cosmos, es que no tiene sangre en las venas. Gracias a ciertos avances en nuestras observaciones, ahora sabemos más de lo que sabía Sagan sobre la pasmosa secuencia de episodios que han desembocado en nuestra existencia, como las fluctuaciones cuánticas en la distribución de materia y energía en una escala inferior al tamaño de un protón, que generaron supe cúmulos de galaxias a lo largo de treinta millones de años luz. Desde el caos al cosmos, esta relación causa-efecto atraviesa un tamaño superior a 1038 y un tiempo superior a 1042 . Como pasa con las hebras microscópicas del ADN que predetermina la identidad de una especie macroscópica y las propiedades exclusivas de sus miembros, el aspecto y el comportamiento del cosmos estaban ya latentes en el tejido de sus momentos más tempranos, y fueron transportados implacablemente a través del tiempo y el espacio. Lo percibimos al levantar la vista. Lo percibimos al bajarla. Lo percibimos al mirar hacia dentro.
*Periodista científico y divulgador de la ciencia independiente. Colaborador de México Ambiental
Bibliografía.
Davies, P.C.W. “El Espacio y el Tiempo en el Universo Contemporáneo”. Breviarios del Fondo de Cultura Económica. Traducción de Roberto Heller. Primera edición en inglés, 1977. Primera edición en español, 1982. Segunda reimpresión, 1986. Libro publicado con el patrocinio del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. Título original: Space and Time in the modern universe. © 1977, Cambridge University Press. D.R. © 1996, Fondo de Cultura Económica. Impreso en México.
Tyson, Neil deGrasse, y Goldsmith, D. “Orígenes”. Catorce mil millones de años de evolución cósmica. Traducción de Joan Soler Chic. Primera edición impresa en España: noviembre de 2014. Primera edición impresa en México: noviembre de 2015. Obra editada en colaboración con Espasa Libros, S.L.U.-España. Título original: Origins. © 2014 Neil deGrasse y Donald Goldsmith. Publicado originalmente en inglés por W.W. Norton. © 2014, Joan Soler Chc. De todas las traducciones en castellano, © 2014 Espasa Libros, S.L.U. – Barcelona, España. © 2015, Ediciones Culturales Paidós, S.A. de C.V. Bajo el sello de editorial CRÍTICA M.R. Impreso en los talleres de Litográfica Ingramex, S.A. de C.V., Centenario núm. 162-1, colonia Granjas Esmeralda, México, D.F. Impreso en México – Printed in Mexico.
