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Recordando el pasado

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Recordando el pasado    ~    Comentarios Comments (0)

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La Ciencia avanza sin cesar

El triángulo de verano sobre Cataluña

La madre Naturaleza,  que si da un suspiro a destiempo, nos podría alejar de la faz de la Tierra para siempre y, ahí se acabó nuestro histórico recorrido por el este Valle de Lágrimas que, aunque nos ha dado la posibilidad de conocer la Belleza, algo de Felicidad, el Amor y el placer de Descubrir para saber…no nos ha entregado un Certificado de Garantías de nuestra permanencia para siempre en este bello planeta que, no siempre,  hemos sabido tratar como se merece.

En el siglo XX hemos podido ser testigos de múltiples y maravillosos descubrimientos científicos que han cambiado la concepción que del mundo podíamos tener: La teoría de Planck del cuanto que nos llevó directamente a la Mecánica Cuántica, el Relatividad de Einstein que nos lleva a un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, nos dijo que la luz marcaba el límite de transmitir la información y, también, que la masa y la energía eran una misma cosa, así como que, ¡el Tiempo!, era relativo y no absoluto. Más tarde, en su ampliación de la teoría en 1916, nos dijo que la presencia de grandes masas distorsionaba el espacio-tiempo.

  Deformación de la malla espacio-tiempo

Estos dos claros exponentes de aquella revolución científica nos abrieron los ojos y la mente a un Universo distinto que ahora, después de dichas teorías, tenía más sentido.

Otro de aquellos descubrimientos explosivos, fue la teoría cosmológica del big bang, que surgió como combinación de ambas, y, justo es que, se digan quienes fueron sus protagonistas que, no por sabido, estará demás dejar aquí un pequeño homenaje.

Cuando Einstein publicó en 1916 la teoría de la relatividad general era consciente de que ésta modificaría la ley de la gravedad universal de Newton: la solución a sus ecuaciones no sólo sustituyo el planteamiento dinámico de fuerza de atracción por otro geométrico de deformación del espacio-tiempo, sino que permitía explicar el universo en su conjunto.

Fue él el primer sorprendido al encontrar que dicha solución global traía como consecuencia un mundo cambiante, un universo que inicialmente estimó en contracción. Como esto no le cabía en la cabeza introdujo un término en las ecuaciones que contrarrestara el efecto gravitatorio: una fuerza repulsiva, a la que llamó constante cosmológica (Λ) Esta constante dotaba al espacio vacío de una presión que mantenía separados a los astros, logrando así un mundo acorde a sus pensamientos: estático, finito, homogéneo e isótropo.

El cúmulo abierto NGC 290: un joyero estelar

                                                                             El Universo se expande

Años más tarde, Einstein comentaría que la introducción de esta constante, había sido el mayor error de su vida, porque (con una mejor estimación de la densidad) podía haber predicho la expansión del universo antes de que fuera observada experimentalmente. Claro que, su excusa era admisible, cuando el introdujo la constante cosmológica, nadie sabía que el universo estaba en expansión.

                                Albert Einstein

Con todo y a pesar de su enorme importancia, la teoría de la relatividad no llegó a tener verdadera importancia hasta que, en 1919, Arthur Eddintong confirmó la predicción del físico alemán con respecto a la curvatura de la luz, aprovechó el eclipse solar de Sol de ese año. De la noche a la mañana, Einstein se convirtió en el físico más popular del mundo al predecir con su ingenio y con su enorme intuición fenómenos que eran reales antes de que éstos fueran comprobados. Así, con carácter desenfadado, expresándose en términos sencillos y muy distintos (menos estirados) que los de sus colegas, había dado respuesta a preguntas que habían sido formuladas pero, que nadie hasta entonces, había sabido contestar.

Entre tanto, el astrónomo holandés Willem de Sitter obtuvo en 1917 una solución a las ecuaciones del sabio alemán, sugiriendo la posibilidad de que el universo fuera infinito, aparentemente estático y de densidad prácticamente nula en el que tan solo había energía. Por otro lado, el matemático ruso Alexander Friedmann consiguió en 1922 varias soluciones a las ecuaciones proponiendo universos que se contraían o que se expandían, según los valores que tomara la constante cosmológica. Cuando su trabajo se publicó en Alemania, Einstein respondió con una nota en la misma revista presumiendo un error matemático. El error resultó finalmente inexistente, pero Einstein tardó en rectificar, por lo que la respuesta de Friedmann quedó en un segundo plano.

 

Los dos grandes retos que los Astrónomos habían tenido desde siempre habían sido medir las distancias a las estrellas y averiguar su composición. Como sabéis, el primero de los problemas se solucionó al utilizar las Cefeidas, estrellas de brillo variable, como estándares. Estas estrellas habían sido estudiadas por la americana Henrietta Leavitt, y en 1912 había conseguido relacionar la magnitud absoluta (brillo intrínseco de una estrella) con el período de su oscilación luminosa.

Teniendo en cuenta esta Ley, Edwin Hubble había detectado en 1925 en el Mount Wilson Observatory doce cefeidas en la “Nebulosa” de Andrómeda que las situaban a una distancia mayor que el tamaño de nuestra Galaxia. Esto rompía todas las expectativas, ya que en ese momento se pensaba que todo el Universo estaba contenido en la Vía Láctea.

Clark dome.jpg

     Lowell Observatory de Flagstaff

El segundo reto había llevado a los astrónomos a estudiar el espectro de la luz que emiten las estrellas. Aunque en esa época la técnica espectroscópica era muy rudimentaria, comenzó a dar sus frutos. Uno de ellos vino de la mano de Vesto Slipher, quien en la conferencia que impartió en el Lowell Observatory de Flagstaff (Arizona), en junio de 1925, anunció que el espectro de la luz que había recogido en la mayor parte de las galaxias estaba desplazado hacia el rojo. No se sabía a ciencia cierta lo que esto podía significar, pero Harlow Shapley, apoyado en el Efecto Doppler, consideró que ese corrimiento hacia el rojo era consecuencia de que las galaxias se desplazaban.

Un Universo eterno en evolución

Georges Lamaìtre irrumpió en ese escenario tímidamente, como un estudiante de postgrado. Había nacido a finales del siglo XIX en el sur de Bélgica. Era el mayor de cuatro hermanos. Su padre había estudiado Derecho en la Universidad de Louvain y tenía una fábrica de vidrio. Georges comenzó la carrera de Ingeniero de Minas en Lovaina, pero sus estudios se vieron interrumpidos al estallar la Primera Guerra Mundial, en la que participó como artillero. Al acabar el conflicto bélico, regreso a las Aulas, pero no para continuar sus estudios de Ingeniería, sino que, se matriculó de en el segundo ciclo de Física y Matemáticas. A su término, ingresó en el Seminario de Malinas y en 1923 recibió las Órdenes sagradas.

Lemaitre.jpg

Georges Lemaître en 1933, durante una de sus exposiciones.

Su condición de sacerdote no le impidió continuar en su carrera científica y pidió ser admitido como estudiante investigador de Astronomía en el Royal Observatory de Greenwich para el curso 1923-24. Allí fue alumno de Eddintong, que le enseñó a conjugar la Astronomía con la Teoría de la Relatividad. No dejó de estar al día con todos y cada uno de los adelantos y experimentos que se realizaban en aquel campo de la Astronomía Cosmológica.

En 1926, el Jurado de su Doctorado le comunicó que su tesis contenían todos y cada uno de los requisitos exigidos para su admisión y, resaltaban su grado de madurez matemática. En 1927, publicó un trabajo en el que presentaba una solución a las ecuaciones de la Relatividad general y que explicaba el Universo en su Conjunto.

Cuando escribió el trabajo no tenía noticias de trabajos previos de Friedmann, pues estaban escritos en ruso o alemán, y ninguno de los modelos ni soluciones que conocía hasta entonces le convencían: el de Einstein contenía materia, pero era estático; el de De Sitter ajustando la constante cosmológica: un universo de simetría esférica era dinámico pero carecía de materia. Al considerar que la densidad de materia podía variar en el tiempo, Lamaítre propuso una solución intermedia entre la de Einstein y la de De Sitter ajustando la constante cosmológica: un universo de simetría esférica, eterno y en evolución. Con ese modelo no sólo buscaba una solución matemática correcta, sino que fuera compatible con la Física, al dar explicación a las observaciones astronómicas.

          Edwin Hubble

Años más tarde, Hubble hizo la misma propuesta que hoy conocemos como  Constante de Hubble. Así que, el trabajo de Lamaítre pasó muy desapercibido y ello, le obligó a darlo a conocer para que, al menos, se le diera el mérito a que era acreedor por justicia. Lamaítre consideró que el universo estaba en expansión exponencial con un pasado infinito, donde su tamaño, era casi constante en un primer momento, para luego crecer rápidamente.

La foto fue realizada en octubre de 1927 durante la celebración del quinto congreso Solvay. El tema principal fue “Electrones y Fotones” y entre todos ellos discutieron sobre física cuántica, una nueva rama de la que ellos serían los principales creadores. Fue una generación de oro de la ciencia, posiblemente como no ha habido otra en en la historia. Para que os hagáis una idea diecisiete de los veintinueve asistentes eran o llegaron a ser ganadores de Premio Nobel.

Los personajes:

  1. Peter Debye
  2. Irving Langmuir
  3. Martin Knudsen
  4. Auguste Piccard
  5. Max Planck
  6. William Lawrence Bragg
  7. Émile Henriot
  8. Paul Ehrenfest
  9. Marie Curie
  10. Hendrik Anthony Kramers
  11. Edouard Herzen
  12. Hendrik Antoon Lorentz
  13. Théophile de Donder
  14. Paul Adrien Maurice Dirac
  15. Albert Einstein
  16. Erwin Schrödinger
  17. Arthur Holly Compton
  18. Jules-Émile Verschaffelt
  19. Paul Langevin
  20. Louis-Victor de Broglie
  21. Charles-Eugène Guye
  22. Wolfgang Pauli
  23. Werner Heisenberg
  24. Max Born
  25. Charles Thomson Rees Wilson
  26. Ralph Howard Fowler
  27. Léon Brillouin
  28. Niels Bohr
  29. Owen Willans Richardson

La celebración del V Congreso Solvay de Física, que tuvo lugar en Octubre de 1927 en Bruselas, le facilitó a Lemaítre la oportunidad de reivindicarse. Acudió y al término de una de ellas, se entrevistó con Einstein, que le comentó: “He leído su artículo. Sus cálculos son correctos, pero su física es abominable”. A pesar de todo, Lemaítre no se desanimó y esperó otra oportunidad. Esta se presentó en Enero de 1930, con motivo de la Reunión habitual de la Royal Astronomical Society. En ella, De  Sitter mostró sus dudas sobre el modelo estático de Einstein, opinión que era compartida por Eddintong. Cuando Lemaítre leyó las Actas de la reunión, volvió a escribir a Eddintong, su antiguo profesor para recordarle que hacía tiempo que había propuesto una solución a ese problema. Su Profesor cayó en la cuenta del “olvido” y rectificó dando una conferencia titulada “La inestabilidad del universo esférico de Einstein”, en la que aplicó la solución de Lemaítre.

Allí quedó reconocido el mérito debido al primero que expuso un universo en expansión que, por motivos misteriosos de la historia, se llevó Hubble. De la misma manera, Copérnico se adjudicó lo que propuso, muchos años antes, Aristarco de Samos.

¡Qué cosas!

emilio silvera