¿Qué habrá más alládel Modelo Estándar?

Para los babilonios,  incluso la existencia del universo era un hecho contingente, algo que podía suceder. Estamos aquí porque Marduk ganó su batalla contra el monstruo. Si no hubiera sido así, todavía prevalecería el caos primordial. No hubiera habido ni tierra ni cielos y, por supuesto, seres humanos que se maravillasen ante la creación. Así, los aspectos más importantes del mundo dependen de sucesos a los que no se aplica ninguna ley inmutable.

Impresión de un Cilindro-sello babilónico en la que se aprecia la lucha de Marduk contra el monstruo serpentiforme Tiamat. Ya en aquella lejana época los miembros de nuestra especie dejaron muestras de su inmensa imaginación para describir las cosas que ellos “creían” que eran el significado de los fenómenos de la Naturaleza que traducían en dioses. Ahora nosotros, lo hacemos con “la materia oscura” y cosas similares.

El universo sólo podía ser controlado por los dioses, y los dioses sólo podían ser inducidos a atender a las necesidades humanas mediante el uso de rituales. Sospecho que los “universos de espíritus y dioses” proporcionaban mucha más gratificación emocional a los que creían en ellos de la que nuestro universo nos proporciona a nosotros que, habiendo llegado a comprender, más que gratificarnos lo que hace es asombrarnos y sólo nos gratifican los descubrimientos que de la Naturaleza vamos conquistando. Después de todo, el universo de los babilonios era un lugar en el que las cosas que sucedían eran muy humanas.

                   Tales de Mileto dejó a un lado la Mitología y aplicó la Lógica

El atractivo de todas estas viejas creencias (de alguna manera) no ha desaparecido ni siquiera ahora, en nuestro tiempo actual. Una gran parte del movimiento contracultural de los sesenta implicaba un rechazo de la cultura racional y científica de la Norteamérica moderna que comenzaba a florecer con fuerza y una vuelta a una visión más mítica del universo.

No obstante, por muy satisfactorios emocionalmente que fueran los viejos sistemas, dejaba mucho que desear en el terreno intelectual. Batalla o no batalla en el mundo inferior, el Sol sale cada mañana. Los movimientos de las estrellas y de los planetas pueden depender del humor de los dioses, pero son regulares y predecibles. De algún modo, la yuxtaposición de las verdades muy personales y contingentes de los antiguos universos con el comportamiento regular de los cielos parece difícil de explicar, al menos para las mentes del siglo XXI.

Fueron los griegos los primeros que concibieron un universo algo parecido al que concebimos hoy. Sus ideas se caracterizaban por un vivo escepticismo. Por ejemplo,  en una generación anterior a Arquitas, el historiador Herodoto hizo un viaje por Egipto. Le mostraron un templo en el que los sacerdotes ponían comida para el dios todas las noches. La comida había desaparecido siempre por la mañana, hecho que presentaban a Herodoto como demostración de la existencia del dios.

“Yo no ví ningún dios -comentó-, pero vi muchas ratas junto a la base de la estatua.”

¡Es difícil no encontrar simpático a alguien que piensa de ese modo!

Este tipo de mente inquisitiva condujo a los griegos a un universo que era notablemente diferente de los que hemos podido conocer que representaban civilizaciones más antiguas. Y su trabajo era tan impresionante que siguió siendo la versión aceptada de los cielos hasta después del Renacimiento, casi mil quinientos años y, ante eso, me tengo que preguntar: ¿Durará tánto tiempo nuestra actual visión del Universo?

Y llegó Ptolomeo

Nació en Tolemaida Hermía, en el Alto Egipto. Fallece en Alejandría, ciudad en donde desarrolló toda su actividad. Está considerado como uno de los personajes más relevante e importante de la historia. Astrónomo, matemático y geógrafo. Ptolomeo propuso el sistema geocéntrico como la base de la mecánica celeste que persistió durante más de 1400 años. Sus teorías, investigaciónes y explicaciones astronómicas prevalecieron en el pensamiento científico hasta el siglo XVI. Esta considerado como el último científico más importante de la antigüedad y su fama se debe a su exposición del sistema ptolomaico. Recopiló los conocimientos científicos de su época, añadiendo sus observaciones y las de Hiparco de Nicea. Escribo una obra conocida con el nombre de “Almagesto” (Ptolomeo la había denominado Sintaxis Matemática) realizada en 13 volúmenes, llegando a Europa en una versión traducida al árabe.

En la explicaciones del Almagesto del sistema ptolomaico,  la Tierra se encuentra situada en el centro del Universo y el Sol, la Luna y los planetas giran en torno a ella arrastrados por una gran esfera llamada “Primum Movile”, mientras que la Tierra es esférica y estacionaria. Las estrellas están situadas en posiciones fijas sobre la superficie de dicha esfera.

Claudio Tolomeo, es el hombre en el que se piensa siempre como expositor de la astronomía griega, vivió en Alejandría en el siglo II d. C., y trabajaba en el Museo de Alejandría que funcionaba en cierto modo como un moderno centro de investigación y laboratorio gubernamental.

Tolomeo recopiló las mediciones de sus antecesores griegos y babilonios, hizo algunas por sí mismo y utilizó el trabajo previo para producir un modelo de universo que explicara todo lo que había sido observado y, como es natural, si pensamos en los medios que tenía, puso a la Tierra en el centro, mientras que esferas de cristal giraban siendo portadoras del Sol, de la Luna, de los planetas y de las estrellas.

Explicar aquí ahora lo que era el universo telemaico no parece lo más adecuado por lo sabido del tema. Sin embargo, sí es preciso decir que, estaba basado en el supuesto tácito del  geocentrismo, y, aunque algunos científicos griegos, como Pitágoras e Hiparco, sugirieron que el Sol no debería ocupar un lugar central en el cosmos, pocos hicieron caso a sus argumentos.

 Galileo Galilei (1564 – 1642) y Johannes Kepler (1571 – 1630)

Después de quello, como todos con0cemos, llegaron Galileo, Tycho Brahe y Kepler…Newton y Einstein que nos trajeron un Universo muy diferente. Se explicaba las órbitas de los planetas, se descubrió la Gravedad causada por las grandes masas como las galaxias, estrellas y planetas, se habló de cómo se curvaba el espacio-tiempo, se conocieron los cuásares, las estrellas de neutrones y los agujeros negros y, en definitiva, supimos que estamos en un universo en expansión donde la materia y la energía está representada por la materia y las interacciones de fuerzas que interactúan entre sí.

Es cierto, el acto de explorar modifica la perspectiva del explorador. Así ha sucedido con la investigación científica de los extremos de las escalas, desde la grandiosa extensión del espacio cosmológico hasta el “mundo” infinitesimal y vertiginosamente enloquecido de las partículas subatómicas y del átomo.

La exploración del ámbito de las galaxias extendió nuestro alcance de visión en un factor de 10²⁶ veces mayor que nuestra propia escala humana, y produjo la revolución que llamamos relatividad, la cual reveló que la visión newtoniana del mundo sólo era una imagen local y pequeña en un universo más vasto donde el espacio es curvo y el tiempo se hace flexible. La exploración del dominio subatómico nos llevó lejos en el ámbito de lo muy pequeño, a unos 10^-15 de la escala humana, y también significó una revolución, la de la física cuántica que vino a cambiarlo todo en ese dominio infinitesimal.

Aunque la semilla la puso Planck en 1900, fue a partir de 1930 cuando la mecánica cuántica se aplicó con mucho éxito a problemas relacionados con núcleos atómicos, moléculas y materia en estado sólido. La mecánica cuántica hizo posible comprender un extenso conjunto de datos, de otra manera enigmáticos. Sus predicciones han sido de una exactitud notable. Ejemplo de ésto último es la increíble precisión de diecisiete cifras significativas del momento magnético del electrón calculadas por la EDC (Electrodinámica Cuántica) comparadas con el experimento.

Imagen ilustrativa de la dualidad onda-partícula, en el que se aprecia cómo un mismo fenómeno puede ser percibido de dos modos distintos. La mecánica cuántica describe, en su visión más ortodoxa, cómo en cualquier sistema físico –y por tanto, en todo el universo- existe una diversa multiplicidad de estados, los cuales habiendo sido descritos mediante ecuaciones matemáticas por los físicos, son denominados estados cuánticos. De esta forma la mecánica cuántica puede explicar la existencia del átomo y desvelar los misterios de la estructura atómica, tal como hoy son entendidos; fenómenos que no puede explicar debidamente la física o más propiamente la mecánica clásica.

Este es el Universo que hoy podemos ver gracias a los avances de la tecnología y los nuevos conocimientos

¡Qué lejos quedan los babilonios y el universo de Marduk!

¡Qué simple se ve ahora el universo de Ptolomeo!

El desarrollo de la relatividad especial creó un escenario nuevo. Una de las conclusiones del trabajo de Einstein es que ningún objeto -de hecho, ninguna influencia o perturbación de ninguna clase- puede viajar a una velocidad mayor que la de la luz. Sin embargo, como hemos podido leer muchas veces, la teoría universal de la gravedad de Newton, que experimentalmente funciona tan bien y es tan grata para la intuición, habla de influencias que se transmiten en el espacio a grandes distancias instantáneamente. De nuevo fue Eisntein el que intervino en el conflicto y lo resolvió ofreciendo un nuevo concepto de la Gravedad en su teoría general de la relatividad.

Así, nuestro mundo cambió de nuevo y ahora, se rige por estas dos leyes: Cuántica y Relativista que son las que marcan las pautas de la Ciencias físicas y Cosmológicas. ¿Cómo veremos el Universo dentro de un milenio? Seguramente nos parecerá el universo ahora presente, tan atrasado como nos parece hoy el de Tolomeo.

No es sólo que el Espacio y el Tiempo estén influidos por el estado del movimiento del observador, sino que, además, pueden alabearse y curvarse como respuesta a la presencia de materia o energía. Tales distorsiones en la estructura del Espacio y el Tiempo, transmiten la fuerza de Gravedad de un lugar a otro que, más cercano o más lejano, recibe la influencia de esta fuerza fundamental. Así que, desde entonces no se puede ya pensar que el Espacio y el Tiempo sean un telón de fondo inamovible e inerte en el que se desarrollan los sucesos del universo; al contrario, según la relatividad especial y la relatividad general, son actores de primera fila que desempeñan un papel íntimamente ligado al desarrollo de todos los hechos que en el universo ocurren.

Una vez más  el modelo se repite: el descubrimiento de la relatividad general, aunque resuelve un cnflicto, nos lleva a otro. A lo largo de tres décadas a partir de 1900, los físicos desarrollaron la mecánica cuántica en respuesta a varios problemas  evidentes que se pusieron de manifiesto cuando los conceptos de la física del siglo XIX se aplicaron al mundo microscópico. Como he mencionado anteriormente, el tercer conflicto, el más trascendental, surge de la incompatibilidad entrem la mecánica cuántica y la relatividad general. La forma geométrica ligeramente curvada del esapcio, que aparece a partir de la relatividad general, es incompatible con el comportamiento microscópico irritante y frenético del universo que se deduce de la mecánica cuántica.

            Un amigo tiene en sus manos la teoría luz-luz… ¿Será el Futuro?

Y, volvemos otra vez al principio: Tenemos que persistir en aquellos trabajos de los años ochenta, cuando se presentó la solución que ofrecía la teoría de cuerdas para este tercer conflicto o problema. En realidad, es el mayor conflicto que se nos presenta en la física moderna. Necesitamos ya, para poder explicar muchas cosas y seguir avanzando, una teoría cuántica de la gravedad. Estamos parados, no podemos avanzar como sería deseable y, desde luego muchas son las iniciativas que se intentan: Teoría de Cuerdas, Teoría Luz-luz (energía-masa) y otras muchas que están, en la mente de los mejores físicos del mundo pero que no acaban de germinar.

Esperémos que pronto salgan a la luz esas ideas y pensamientos que nos lleven hacia una ciencia física del futuro en la que, nuevos paradigmas vengan a jubilar (cariñosamente lo digo) a estas dos que ahora son el soporte de todo: ¡Cuántica y Relatividad! y, me pregunto yo: ¿Habrá algo más después de esas dos teorías que, llevando un siglo en el candelero, piden a gritos que las jubilemos?

Según todos los indicios, para cuando pasen algunos miles de millones de años más, si es que aún estamos aquí (como poco probable), cuando apuntemos con nuestros telescopios al cielo profundo, ya no podremos ver imágenes como esta, toda vez que las galaxias, se alejan las unas de las otras y nuestro universo se estará dirigiendo, de manera inexorable, hacia su “muerte térmica”. Claro que, esa podría ser una visión del presente que, en realidad, nada tendría que ver con la realidad del universo futuro.

Nos creemos los más listos, los más guapos, y, somos tan osados que a veces, incluso decimos que podremos dominar a la Naturaleza, al mismo universo… ¡Ilusos! No se dan cuenta de que solo somos una colonia de pequeños seres habitando en un ínfimo mundo en medio de una inmensidad que no hemos llegado a comprender. Nuestra importancia está limitada a nuestro pequeño entorno familiar y social.

El mundo que nos rodea es como es, debido a las 4 fuerzas que lo rigen y a las constantes universales

                                           Efecto triple Alfa

Observamos la Naturaleza y no siempre la podemos comprender. Existen varias coincidencias aparentemente inusuales entre constantes de la Naturaleza no relacionadas en un nivel superficial que parecen ser cruciales para nuestra propia existencia o la de cualquier otra forma de vida concebible. Los inusuales niveles resonantes del Carbono y el Oxígeno que Fred Hoyle nos señaló son buenos ejemplos. Hay muchos otros. Cambios pequeñas en las intensidades de las diferentes fuerzas de la Naturaleza y en las masas de las diferentes partículas destruyen muchos de los equilibrios delicados que hacen posible la vida.

Presentar a estas alturas a Isaac Asimov, sería un ejercicio inútil por ser alguien al que todos conocen por su faseta de escritor científico y de ciencia-ficción. Él escribió más de trescientos libros que iban desde la bioquímica y la física hasta Schakespeare y la Biblia. Todo lo quería tocar y, se introdujo en las más diversas ramas del saber humano para explicar sus ideas con respectos a esas muchas cuestiones que abordó con más o menos éxito. En lo que más destacó y se hizo más popular, fuen en la rama de la Ciencia-Ficción en las que nos dejó novelas inolvidables que, como la Saga de La Fundación conocida en todo el mundo, así como sus historias sobre Robots y las tres leyes por todos conocidas. Como hoy tratamos sobre cosmología, se me ocurre que, podríamos utilizar una de sus obras como comienzo de este sencillo trabajo:

Una de sus mejores obras fue temprana. En 1941 publicó “Nightfall”, una historia sobre una civilización condenada a un destino funesto y ubicada en el planeta Lagash, que no giraba en torno a un único Sol, como lo hace la Tierra, sino que estaba inmerso en el campo gravitatorio de generado por seis soles independientes. Él no explicaba, en la obra, cómo era la órbita de ese planeta -sería un problema nada menos (y nada más) que de siete cuerpos-, nada fácil de explicar.

Para los habitantes de un planeta con más de un Sol, no sería fácil sobrellevar las diferencias que esto supondrían. Los planetas ahora desvelados, llamados Kepler-34b y Kepler-35b-, giran alrededor de un par de estrellas unidas gravitatoriamente que se orbitan entre sí. El primero se encuentra a 4.900 años luz de la Tierra y el segundo, aún más lejos, a 5.400 años luz. Si tuvieran habitantes, ¿qué sensación tendrían con esos dos focos luminosos sobre ellos?

Pero sigamos con la historia de los habitantes de Lagash que, en tal situación de estar iluminados por seis soles era que, recibían luz constante proveniente de los soles, cuando no eran unos eran los otros los que les enviaba sus rayos de luz y su calor.

Dado que no conocían ningún tipo de cielo nocturno, los astrónomos extrapolan la idea de qué en su universo sólo existen unas pocas docenas de estrellas. Se trataba de unas luces misteriosas apenas visibles contra el resplandor de los seis soles. Así, los que consideraban importantes las estrellas estaban en minoría y eran considerado como gente “especiales” y, algo raras.

       De hecho, se han descubierto planetas con tres soles:

“Sí, se han descubierto planetas que orbitan tres soles, entre ellos HD 131399Ab y KOI–5Ab. “

Además, en Lagash existía una silenciosa sensación incómoda. Los arqueólogos habían hallado restos de nueve culturas anteriores, cada una de las cuales había podido alcanzar una cultura muy avanazada del nivel de la cultura presente y luego, habían desaparecido. Los estratos geológicos indican que cada una de aquellas civilizaciones había permanecido durante un período de alrededor de dos mil años.

La historia de Asimov nos parece una fantasía pero, lo que hasta ahora sólo había sido cuestión de ciencia ficción, un grupo de astrónomos trabajando con el satélite espacial Kepler  han encontrado a un planeta desde el que, si se pudiera uno parar en él, se podrían apreciar amaneceres y atardeceres con dos soles, justo cómo el que apareció en la primera entrega de Star Wars desde el planeta Tatooine.

Así es, resulta que este planeta recientemente descubierto, que por lo pronto lleva el nombre de Kepler-16b,  se encuentra orbitando a un sistema binario de estrellas. Esto es, un par de estrellas girando una al rededor de la otra, mientras que el planeta gira al rededor de ese sistema.

Nos podríamos preguntas cómo serían en ese mundo de seis soles las cosas. La fotosíntesis de una planta queda afectada por el color de la luz que recibe. En la Tierra, la mayoría de las plantas evolucionaron al color verde con el fin de aprovechar el color amarillento de la luz solar que recibe la superficie de nuestro planeta. Nuestro sol, clasificado como una estrella enana amarilla, puede parecer de un brillo blanco visto desde el espacio, pero nuestra atmósfera nos hace verlo amarillo.

Existen muchas otras clases de estrellas que no son como el Sol en el vasto Universo, y muchas de ella están, como el el mundo de Lagahs compartiendo órbitas múltiples con otros tipos de estrellas: enanas rojas, estrellas azules, gigantes rojas, enanas blancas…Las estrellas  poseen diferentes colores dependiendo de su composición, edad, tamaño y temperatura. Quizás estemos acostumbrados al amarillo, pero la naturaleza realmente no tiene preferencias,  y, en un sistema de seis soles…para el planeta que depende de ellos, la cosa no sería fácil.

Aquí teneis a Gliese 667, un sistema solar múltiple de dos estrellas. Lástima que no haya podido encontrar ninguna imagen que pusiera representar el sistema Solar de Lagahs, el planeta de seis soles que, tendría que ser una verdadera alucinación para sus habitantes.

Al final de la Historia del planeta Lahahs que estaba en un sistema de seis soles, se descubrió la terrible verdad de por qué, casi de dos mil en dos mil años, desaparecían las civilizaciones que estaban allí aposentadas y firmemente establecidas. Cada 2.049 años los seis soles se ponen y cae la noche, algo totalmente desconocido para los lagashianos que consecuentemente, sienten un inmenso terror hacia la oscuridad y el frío (seis soles les enviaban su luz y su calor durante todas sus vidas). El Miedo y el terror de aquel nuevo y aterrador escenario, les hace volverse locos y comienzan a provocar fuegos hasta que la cultura muere y, como las anteriores, desaparece.

La oscuridad total del mundo parece ser un denominador común en todas esas profecías. Seguramente por eso la escogería Asimov. Un físico, Anthony Peratt, que ha trabajado en el National Laboratory de los Álamos y en el Departamento de Energía, afirma que a los lagashianos los destruyó algo más que el fuego. La apición del cielo nocturno y de incontables estrellas destruye su cosmología; socava su fe y los cimientos filosóficos de su sociedad, que entonces se derrumba.

Todos sabemos que la Cosmoogía es el estudio del Universo como un todo, de su historia y de su origen. Habitualmente, aunque no siempre, se basa en la Astronomía, así como en la religión y en las creencias sociales.

El antropólogo George P. Murdock hizo una lista de sesenta y ocho civilizaciones que han configurado sus cosmologías. Algunas de estas civilizaciones han desarrollado poco la ciencia y escasamente la astronomía. Nosotros los seres humanos, en cuanto identificamos un puñado de estrellas, pretendemos construir una imagen de todo el universo. La Directora del Programa de de religión del Hunter College de la City University de Nueva York, expresa su desacuerdo con la cifra de las 68 civilizaciones de dadas por Murdock: “Todas las civilizaciones tienen cosmologías de algún tipo que dicen como está estructurada la realidad. Al decir “realidad” se refiere a sus distintos universos, como ellos lo podían percibir”.

No pocas de aquellas Civilizaciones antiguas coincidieron en muchas cuestiones del “mundo que veían” y, destacaron de las demás: Sumerios, Babolonios, Hindúes, Chinos, Egipcios y Griegos, todos ellos, nos dejaron su impronta y, el resultado de todas aquellas culturas, fue recopilado y traducido por el mundo del Islam cuando llegó el oscurantismo en la Edad Media. Mucho despúes, en el Renacimiento, volvieron a florecer aquellos saberes del mundo para que pudieran lelgar hasta hnuestros días.

Existe un  monstruo en el centro de nuestra galaxia está a punto de alimentarse del material presente en esa nube de gas.  En efecto, recientes observaciones del VLT  indican que una nube de gas pronto se aventurará peligrosamente cerca del agujero negro supermasivo  que ocupa el centro de nuestra galaxia. La nube está siendo desgarrada, estirada y calentada.

Los investigadores predicen que durante los próximos dos años parte de la nube será engullida por el agujero negro. ¿Os podeis imaginar que, nuestro mundo estuviera cerca de un monstruo estelar semejante? ¿Cuál sería nuestra reacción cuando el planeta comenzara a ser espaguetizado por esa fuerza de atracción descomunal? ¿Que reacciones y fuerzas se desatarían en el planeta?

Hoy, nuestros conocimientos del Universo son bastante aceptables y hemos podido comprobar que, nuestros modelos cosmológicos, se acercan a la realidad que podemos observar. Aquellos tiempos lejanos en los que pre-valencias las creencias y la intuición, han pasado para dar paso a la auténtica Ciencia que guía el camino que tenemos que seguir.

Claro que, si alguien me pidiera una justificación de la cosmología como ciencia, me vería en un gran apuro para poder dar una respuesta. La raíz de la palabra Cosmos nos remite a una palabra que abarca el todo. ¿Cómo se puede tener una Ciencia basada en que conozcamos todo? Cuando ni siquiera sabemos cuál puede ser el tamaño real del Universo.

Claro que, aunque eso resulta ser así, no por ello, la Cosmología deja de ser interesante y también, importante. Dado quen está estrechamente entrelazada con las creencias y aptitudes generales de nuestra sociedad, la cosmología puede ser una clave para conocer la psicología colectiva de una civilización. Generalmente, también suele haber algo de ciencia en esto.

Emilio Silvera Vázquez