El Universo minimalista - El legado de Einstein

Importante: si no has visto las anteriores partes, te recomiendo que las leas antes de continuar con esta entrada: El Universo minimalista

Continuamos con la serie El Universo minimalista, esta vez con la tercera parte. En la entrada anterior, se explicó de la manera más simple que me es posible la teoría de la relatividad de Einstein que es, como ya dijimos, la teoría más completa del universo que tenemos a día de hoy.

Es por ello la gran importancia que supone entender lo más básico de esta teoría para comprender cómo funciona el universo ya que, a partir de esta teoría, se empezaron a suceder una serie de descubrimientos que revolucionarían para siempre nuestro modo de ver el cosmos. Éste, por tanto, es el tema central de esta entrada, por lo que también aconsejo que se lea desde una perspectiva reflexiva para entender el tremendo cambio de mentalidad que hubo durante el siglo pasado.

Estos descubrimientos los considero tan importantes que son el motivo por el que me decidí a escribir esta serie. Además, hay bastante desconocimiento sobre el tema y la poca información que se puede encontrar por Internet da por hecho una serie de conocimientos previos sin los cuales uno no llega a comprender el mensaje que se está transmitiendo. Espero, por tanto, aportar esos conocimientos esenciales que los considero fundamentales para comprender la realidad tan extraña que estamos viviendo.

El legado de Einstein

Quisiera aprovechar la introducción de este apartado para hacer una pequeña reflexión que constituye nada más y nada menos que la base de todo lo que se está explicando en esta serie. Todo lo que se conoce hasta ahora del universo se debe fundamentalmente a las matemáticas. De hecho, Einstein, tras muchos años de duro trabajo, resumió todas sus ecuaciones en la siguiente fórmula matemática que son los cimientos de su teoría de la relatividad general:

Con esta compleja fórmula quiero recalcar el tremendo poder que poseen las matemáticas. Es inconcebible, al menos para mí, que los hechos que ocurren en el universo se puedan resumir en esa ecuación. Gracias a esa fórmula, se puede entender no solo el presente, sino también el pasado, así como predecir los acontecimientos que sucederán en el futuro.

¿Cómo es posible que gracias a unos simples números puedas conocer de antemano el futuro? ¿Es que la naturaleza en sí misma es matemática; es decir, que rebosa de patrones que podemos cuantificar? ¿O tal vez es simplemente un medio bastante útil para entender mejor la realidad que nos rodea puesto que no será capaz de explicarlo todo? Sea cual sea la respuesta a estas preguntas, ya es de primeras sorprendente.

Los descubrimientos que se sucedieron tras la teoría de la relatividad general de Einstein son una de las muchas pruebas que corroboran el poder de las matemáticas. Estos descubrimientos constituyeron el legado de Einstein, y son tantos y tan extraños que hasta el propio Einstein fue reacio a aceptar algunos de ellos.

Para empezar, todavía se creía que el universo siempre había existido, sin un comienzo ni un final. Cabe destacar que todavía nos encontramos en pleno siglo XX; es decir, este pensamiento tan arraigado es de hace tan solo una generación. Curiosamente, el primer atisbo de que esto no era cierto vino de la mano de un sacerdote católico, Georges Lemaître.

Georges Lemaître, el "padre" del Big Bang

En la década de 1920, Georges Lemaître, uno de los pocos afortunados que pudieron comprender la compleja teoría de la relatividad general, se dio cuenta de que las ecuaciones de Einstein solo podían funcionar correctamente si el universo no es estático. Dicho en otras palabras, el universo debe estar expandiéndose. Pero Lemaître llegó más lejos aún: si el universo se está expandiendo, al retroceder en el tiempo debió estar concentrado todo en un punto. Así fue como Lemaître predijo el Big Bang.

Por aquella época, destacaba de manera sobresaliente un astrónomo estadounidense, Edwin Hubble. Hubble utilizó un potente telescopio para observar las galaxias lejanas y fue el primer astrónomo en descubrir la inmensidad del cosmos ya que todavía se desconocía el incontable número de galaxias que se encuentran más allá de la nuestra, la Vía Láctea. Anteriormente, las galaxias que se observaban no se clasificaban como tal, sino como nebulosas dentro de nuestra galaxia puesto que se desconocía su naturaleza exacta.

Edwin Hubble

Fue Hubble quien demostró una por una que cada una de estas nebulosas era, en realidad, otra galaxia similar a la nuestra. Este descubrimiento supuso una fuerte conmoción para la comunidad científica y pensadores de la época: el universo es tan grande, mucho más grande de lo que jamás nos podamos imaginar, que es imposible que nos hagamos una idea, por muy simple que sea, de su increíble inmensidad. Nuestro cerebro no está preparado para comprender tal magnitud. Se podría decir que nosotros somos átomos en comparación con el tamaño del universo.

Para ilustrarlo con un ejemplo, imagínate que vives toda tu vida creyendo que la Tierra es el único planeta que existe en todo el universo y de repente un día descubres que el número de planetas que existen es tan grande que es incomprensible para ti. El abanico de posibilidades que se abre de un día para otro es desconcertante. Prácticamente se pasó de ser el centro del universo, a ser tan solo una pequeña gota de agua en mitad de un inmenso océano. Esta vuelta de tuerca es la que sucedió hace tan solo una generación anterior a la nuestra. Es increíble la de giros que puede dar nuestro conocimiento de la realidad, nuestra conciencia, en tan poco tiempo.

Hubble, además, observó una característica peculiar que era común a todas estas galaxias: las galaxias se estaban distanciando de la nuestra. La conclusión era evidente: el universo se está expandiendo. Imagínate que dibujas una serie de puntos, que representarían las galaxias, en la superficie de un globo que simularía el universo, y después lo inflas. Cuando el globo se está hinchando, estos puntos se distancian cada vez más y más. Si los mirásemos desde la perspectiva de uno de esos puntos, veríamos que todos los demás se están distanciando de nosotros. Esto fue lo que observó Hubble: como el universo se está expandiendo, todas las galaxias se están distanciando unas de otras, con excepción de aquéllas que están atrapadas por la gravedad de una galaxia de mayor tamaño.

Representación de la expansión del universo

En definitiva, lo que descubrió matemáticamente Lemaître, fue demostrado en la práctica por Hubble. Ésta es una demostración más de la capacidad de las matemáticas para entender la realidad que nos envuelve. El Big Bang, por otra parte, debería esperar más tiempo para que finalmente se hallase la prueba que lo confirmaría definitivamente. Este descubrimiento llegaría de una manera bastante curiosa.

Varias décadas después, en 1965, unos jóvenes astrónomos llamados Arno Penzias y Robert Wilson estaban intentando utilizar una gran antena de comunicaciones. Sin embargo, había un ruido de fondo persistente las 24 horas del día que les impedía realizar su labor. Los astrónomos realizaron todo tipo de maniobras para eliminarlo sin éxito alguno. Llegaron incluso a creer que se trataba de excrementos de pájaros, pero cuando examinaron y limpiaron a fondo la antena, el ruido todavía continuaba incesantemente.

De izquierda a derecha: Robert W. Wilson y Arno A. Penzias

Vencidos por el problema, telefonearon a un grupo de investigadores dirigidos por Robert Dicke de la Universidad de Princeton para que les resolvieran este asunto. Dio la tremenda casualidad de que estos investigadores estaban trabajando sobre una idea propuesta en los años cuarenta por el astrofísico ruso George Gamow, por lo que se dieron cuenta inmediatamente de que Penzias y Wilson habían descubierto lo que ellos habían predicho. ¿Qué fue entonces lo que encontraron estos astrónomos? Ni más ni menos que el remanente del Big Bang; es decir, los restos de la Gran Explosión, lo que los científicos denominan como radiación de fondo de microondas.

Para que comprendas mejor este concepto, imagínate que lanzas una piedra a un estanque. Al principio, las ondas que se generan son muy intensas, pero con el tiempo las ondas se hacen cada vez más débiles hasta que apenas pueden observarse y, finalmente, desaparecen. De un modo similar es lo que ocurre con la radiación del Big Bang. Ha pasado tanto tiempo que la potente radiación del Big Bang se ha convertido en simples interferencias. De hecho, cuando no sintonizas ningún canal en tu televisión, el 1% del ruido que se emite se debe a los restos de la Gran Explosión. Efectivamente, puedes sintonizar el Big Bang tranquilamente en tu casa.

Este ruido, por tanto, fue el que hallaron por fortuna Penzias y Wilson y constituye la principal prueba de la Gran Explosión. Recuerda que estamos en la década de los 60, por lo que la idea de que el universo tiene un principio es bastante reciente. Anteriormente, este planteamiento se descartaba automáticamente porque se creía que era totalmente absurdo. De nuevo, la ciencia nos demuestra que lo menos inesperado puede ser cierto, y lo que hoy puede ser considerado como ciencia ficción, puede no serlo en un futuro no muy lejano. Quiero que se reflexione seriamente sobre esto último ya que para mí es un punto muy importante a la hora de interpretar la realidad, o incluso adelantarnos a los acontecimientos futuros.

Penzias y Wilson, que todavía no entendían del todo bien lo que habían encontrado, recibieron el Premio Nobel de Física en 1978. Por otro lado, los investigadores de Princeton, que habían sido los que habían interpretado perfectamente el ruido que Penzias y Wilson habían detectado, solo recibieron simpatías. En realidad, en la historia de la ciencia esto no es para nada ninguna novedad. Han existido numerosos casos en los que no se ha reconocido el trabajo de los científicos que verdaderamente lo merecían.

En resumen, todos estos descubrimientos que se realizaron durante el siglo pasado proporcionaron a la cosmología la base necesaria para dejar de ser una pseudociencia y convertirse de una vez por todas en una verdadera rama de la ciencia. A día de hoy se siguen realizando nuevos descubrimientos que nos están permitiendo comprender mejor el universo, aunque todavía queda mucho por aprender. ¿Cuáles son estos grandes misterios a los que se enfrenta la ciencia actualmente? La respuesta a esta pregunta será el tema de la siguiente entrada de esta serie.