George Smoot - Arrugas en el tiempo

El 23 de abril de 1992, George Smoot anunció que había detectado el origen de las galaxias en el universo de hace quince mil millones de años. Arrugas en el tiempo narra la historia de este extraordinario descubrimiento que ha provocado un espectacular avance en la comprensión del cosmos, impensable unos años atrás. Las fluctuaciones de densidad y temperatura captadas por Smoot —con ayuda de la más sofisticada tecnología de la NASA— prueban que el universo, originariamente uniforme, se convirtió en heterogéneo al crearse las galaxias. Dichas fluctuaciones confirman irrebatiblemente la teoría del segundo Big Bang, ocurrido inmediatamente después del primero y causante de la expansión del universo. Según Stephen Hawking, se trata del «mayor descubrimiento de la historia», dado que constituye la prueba última y definitiva sobre el origen del cosmos. Para dar respuesta a este último gran enigma, George Smoot realizó una paciente y ardua investigación a lo largo de casi dos décadas.

George Smoot & Keay Davidson

ePub r1.0

casc 14.11.15

Título original: Wrinkles in Time

George Smoot & Keay Davidson, 1993

Traducción: Néstor Míguez & J. A. González Cofreces

Ilustraciones: George Smoot

Retoque de cubierta: casc

Editor digital: casc

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[1] El principio de Galileo de la caída de los cuerpos fue demostrado en el transcurso de una de las misiones Apolo a la Luna, que carece de aire. Un astronauta dejó caer una pluma y un objeto pesado. Todo el mundo pudo ver por medio de la televisión cómo chocaban contra el suelo lunar al mismo tiempo.

[2] En 1992, tres siglos y medio más tarde, el papa Juan Pablo II promulgó una disculpa oficial por el trato que la Iglesia dio al astrónomo florentino. Ahora la Iglesia mantiene a astrónomos y otros científicos para que le aconsejen sobre el mundo físico. En la actualidad es difícil imaginar sociedades científicas que tengan teólogos y otras personas que les sirvan de consejeros sobre el mundo espiritual. Las sociedades científicas mantienen abogados y, ocasionalmente, comisiones de ética para que les aconsejen. A medida que la ciencia madure y encuentre su ámbito, es probable que hallemos más interacciones de este tipo.

[3] En 1705 el astrónomo inglés Halley usó el nuevo método de su amigo Newton y observó que los cometas de 1531,1607 y 1682 tenían aproximadamente la misma órbita, y predijo que un cometa retornaría en 1758. No des cubrió el cometa pero predijo su retorno. Reapareció dieciséis años después de su muerte y ahora lleva su nombre.

[4] Tal estimación ha sido aumentada desde entonces a alrededor de dos millones de años luz. Esto significa que la luz que vemos ahora abandonó la galaxia de Andrómeda hace dos millones de años, la misma época aproximadamente en que el género Homo, al que pertenecen los seres humanos, iniciaba su evolución en África.

[5] La frecuencia o longitud de onda se determina midiendo las líneas delgadas y os curas del espectro. Estas líneas de absorción son llamadas «de Fraunhofer» en honor del científico alemán Joseph von Fraunhofer (1787-1826) . Son causadas porgases intermedios más fríos (como la atmósfera de las estrellas) que absorben ciertas frecuencias de luz. El físico holandés Pieter Zeeman (1865-1943) descubrió las líneas brillantes delgadas producidas por la luz característica emitida por el mismo gas si está caliente. Los científicos del siglo XIX comprendieron que diferentes elementos producen diferentes ordenamientos de líneas, hecho explicado más tarde por la física cuántica.

[6] ¿Por qué es tan iconoclasta la nebulosa de Andrómeda en su movimiento hacia nosotros? Hasta donde sabemos, forma parte del «grupo local» de galaxias al igual que la nuestra, la Vía Láctea. Este grupo incluye algunas decenas de galaxias de considerable tamaño que permanecen unidas por la gravedad que ejercen entre sí y que les impide dispersarse en el cosmos. A la larga, Andrómeda y la Vía Láctea pueden chocar; los astrónomos tienen pruebas de este tipo de colisiones en el espacio. Afortunadamente, las estrellas están muy dispersas en las galaxias, de ahí que una de éstas pueda pasar a través de otra sin sufrir desgaste, del mismo modo que una nube pasa a través de otra nube.

[7] Literalmente «el maestro», juego de palabras con Lemaître. (N. del T.).

[8] El número atómico está relacionado con el número de protones de un elemento; el hidrógeno es el elemento más ligero, pues sólo tiene un protón. El helio tiene dos protones, el litio tres, etcétera.

[9] La idea de generar algo de la nada no era nueva; como ya hemos visto, Robert Millikan había sostenido que los rayos cósmicos eran fotones generados por la continua creación de materia en el espacio, creación que, argumentaba, demos traba que «Dios aún está en la tarea». Por otra parte, el astrofísico James Jeans había sugerido en su libro Astronomy and Cosmogony que los «centros de las nebulosas tienen el carácter de “puntos singulares” en los que la materia se vuelca en nuestro universo desde otra dimensión espacial completamente extraña, de modo que para un morador de nuestro universo, aparecen como puntos en los que continuamente es creada materia». Irónicamente, en respuesta a la consabida pregunta «¿Qué hubo antes del Big Bang?», recientemente Edward Trion y otros teóricos han utilizado la teoría cuántica para argumentar que nuestro cosmos se formó literalmente de la nada.

[10] Cinco grados Kelvin, o 5° K , es la temperatura en grados centígrados por encima del cero absoluto. Las unidades llevan el nombre de lord Kelvin, pionero en el estudio del calor. El cero absoluto es la temperatura de un objeto en el que todo su calor disponible ha sido eliminado. Equivale a — 273° centígrados, o 490° Fahrenheit (- 460° F ) por debajo del punto de congelación del agua.

[11] Lemaître insistió en que su teoría no tenía nada que ver con la religión. De hecho, se sintió disgustado cuando, en 1951, el papa Pío XII citó el Big Bang como prueba de la creación divina.

[12] Así llamada en homenaje a Max Planck, quien en 1900 sentó las bases de la teoría cuántica, que explica la intensidad de la radiación del cuerpo negro por la curva de frecuencia (espectro). La teoría cuántica, una de las mayores revoluciones en la historia de la ciencia, provenía directamente de la investigación sobre la radiación de cuerpo negro. Antes de desarrollarla, Planck y otros físicos estaban desconcertados por un enigma conocido como la «catástrofe ultravioleta», que era, en cierto sentido, una versión práctica de la paradoja de Olbers. Los físicos del siglo XIX habían razonado que, puesto que un cuerpo negro absorbe y emite perfectamente todas las frecuencias, la mayor parte de su radiación debe de estar en frecuencias elevadas, es decir, en la gama ultravioleta y más alta, ya que el número de estados disponibles a altas frecuencias es mucho mayor que el número de bajas frecuencias. En consecuencia, ¿por qué los cuerpos negros no emiten mucha más radiación de alta frecuencia de lo que lo hacen? Después de luchar con esta cuestión durante años, Planck decidió que a este dilema sólo se podía dar una respuesta radical que desafiase el «sentido común». En un discurso pronunciado en 1900, sugirió que la energía no se emitía de una manera continua e infinitamente divisible, sino en «paquetes» llamados «cuantos». La emisión de cuantos de luz de elevada frecuencia sólo era posible mediante cargas de energía de elevada frecuencia. Por ello, un cuerpo negro tiende a emitir una cantidad mucho mayor de bajas frecuencias, y, de ese modo, cuantos de baja energía más que altas frecuencias, y, en consecuencia, cuantos de elevada energía. Esta idea fue tan revolucionaria como las teorías de la relatividad de Einstein, porque demostró que la materia y la energía son, en última instancia, discretas, no continuas.