viernes, marzo 07, 2008

¿El final de la cosmología?

Un artículo del Scientific American del 25 de febrero de 2008, de Lawrence M. Krauss y Robert J. Scherrer, que presenta inquietantes consecuencias para la cosmología, ya que un universo en aceleración elimina los vestigios de sus propios orígenes. Esto es, convierte a la cosmología en una disciplina sin objeto.

El artículo completo es largo, así que lo iré subiendo a medida que lo vaya traduciendo.

Conceptos claves:
  • Hace una década los astrónomos hicieron el descubrimiento revolucionario que la expansión del universo se está acelerando. Todavía se están resolviendo las consecuencias.
  • La aceleración de la expansión terminará por separar a las galaxias más rápidamente que la luz, poniéndolas fuera de nuestra visión. Este proceso elimina los puntos de referencia para medir la expansión y diluye los productos característicos del Big Bang a nada. En resumen: borra todos los signos de que alguna vez existió el Big Bang.
  • Para nuestros descendientes lejanos, el universo parecerá un pequeño amasijo de estrellas en un vacío infinito e inmutable.
  • ¿Qué conocimiento ha borrado ya el universo?
En la imagen: Un planeta solitario. A medida que el espacio se vacía a causa de la aceleración de la expansión cósmica, la galaxia que habita la Tierra llegará a estar rodeada de un vacío total.


Hace cien años un artículo del Scientific American sobre la historia y la estructura a gran escala del universo habría estado equivocado casi por completo. En 1908 los científicos pensaban que nuestra galaxia comprendía todo el universo. Lo consideraban un "universo isla", un cúmulo de estrellas aislado y rodeado por un vacío infinito. Ahora sabemos que nuestra galaxia es una más entre 400 mil millones de galaxias en el universo observable. En 1908 el consenso científico sostenía que el univeso era estático y eterno. El principio del universo en una ardiente gran explosión —el big bang— no era ni siquiera remotamente una sospecha. No se comprendía la síntesis de elementos en los primeros momentos del big bang y en el interior del núcleo de las estrellas. No se soñaba con la expansión del espacio y su posible curvatura en respuesta a la materia. El reconocimiento del hecho de que todo el espacio está bañado en radiación, que proporciona una imagen fantasmal de la fría luminiscencia de la creación, deberá esperar al desarrollo de las modernas tecnologías diseñadas no para explorar la eternidad sino para permitir que los seres humanos llamaran por teléfono a casa.

Es difícil pensar en un área de investigación intelectual que haya cambiado más que la cosmología en el último siglo, y el cambio transformó nuestra visión del mundo. ¿Pero debe la ciencia del futuro reflejar siempre un conocimiento más empírico del que había en el pasado? Nuestro trabajo reciente sugiere que la respuesta es no en lo que respecta al calendario cósmico. Podríamos estar viviendo en la única época de la historia del universo en la cual los científicos pueden alcanzar una comprensión exacta de la verdadera naturaleza del universo.

Un descubrimiento espectacular de hace casi una década impulsó nuestro estudio. Dos grupos diferentes de astrónomos examinaron la expansión del universo durante los últimos cinco mil millones de años y encontraron que ésta parecía estar acelerándose. Se cree que el origen de esta antigravedad o repulsión cósmica es alguna nueva forma de "energía oscura" asociada con el espacio vacío. Algunos teóricos, incluyendo uno de nosotros —Krauss—, había anticipado en realidad este último resultado basado en mediciones indirectas, pero en física lo que cuenta son las observaciones directas. La aceleración del universo implica que el espacio vacío contiene casi tres veces más energía que todas las estructuras cósmicas que hoy observamos: galaxias, cúmulos y supercúmulos de galaxias. Es irónico que Albert Einstein fue el primero en postular tal forma de energía para mantener estático al universo. La llamó constante cosmológica [ver “Cosmological Antigravity”, por Lawrence M. Krauss; Scientific American, enero 1999].

La materia oscura tendrá un impacto enorme en el futuro del universo. Krauss, junto con el cosmólogo Glenn Starkman de la Universidad de Case Western Reserve, analizaron las consecuencias para el destino de la vida en un universo con una constante cosmológica. El pronóstico no es favorable. Tal universo se convertirá en un lugar muy inhóspito. La constante cosmológica produce un "horizonte de eventos" fijo, una superficie imaginaria más allá de la cual ni la materia ni la radiación pueden alcanzarnos. El universo viene a parecerse a un agujero negro del revés, con la materia y la radiación atrapadas fuera del horizonte más bien que en su interior. Este hallazgo significa que el universo observable contiene sólo una cantidad de información finita, de forma tal que el tratamiento de la información —y la vida— no pueden perdurar eternamente [ver “The Fate of Life in the Universe,” por Lawrence M. Krauss y Glenn D. Starkman; Scientific American, noviembre 1999].

Mucho antes que este límite de la información se convierta en un problema, toda la materia en expansión del universo será llevada fuera del horizonte de eventos. El proceso fue estudiado por Abraham Loeb y Kentaro Nagamine, entonces en la Universidad de Harvard, quienes hallaron que el llamado Grupo Local de galaxias —la Vía Láctea, Andrómeda y una gran cantidad de galaxias enanas en órbita— colapsará en un único y enorme supercúmulo de estrellas. El resto de las galaxias desaparecerá en el olvido más allá del horizonte de eventos. Este proceso tomará unos cien mil millones de años en cumplirse, lo que puede parecer un tiempo muy largo pero es bastante corto comparado con la vastedad de la eternidad.


Colapsan los pilares

¿A qué conclusiones llegarán los astrónomos de un futuro lejano, viviendo en este supercúmulo, sobre la historia del universo? Para considerar esta pregunta, es oportuno recordar los pilares sobre los cuales se basa nuestra comprensión actual del big bang.

Segunda parte.

18 Sofismas:

El lun. mar. 10, 03:57:00 a.m. 2008, Anonymous Leon de la Montaña escribió...

Si el Universo se expande...¿Todo lo que hay en él se expande tambien? Es decir, si las estrellas se alejan unas de otras, y las galaxias y nebulosas, etc. ¿Lo que las forman tanbien se expanden a la misma velocidad? Nosotros ¿Nos expandimos? Las particulas que nos forman, y forman a los organismos y la tierra, con todo lo que hay en ella ¿tambien no se estan expandiendo? ya que, como es arriba es abajo, y un atomo podria decirce que es un sistema planetario en pequeño, mas o menos con lo mismo, un nuckeo al rededor del cual giran`pequeños planetitas que son los electrones. Este microuniverso ¿No esta tambien expandiendose y alejandose unos de otros? Y si no..¿Porqué? Como ve Ud, yo de astrofisica no se lo que se dice nada...pero me sobra curiosidad para preguntar, y solo preguntando de aprende.

 
El lun. mar. 10, 07:17:00 p.m. 2008, Blogger el sofista escribió...

Buena pregunta, creo todos alguna vez nos la hicimos. El universo se expande en todas sus escalas, pero no es fácil medir el efecto en todas las escalas; sí lo es cuando hablamos de grandes masas, como la de las galaxias. Pero a la escala del sistema solar, por ejemplo, la expansión es muy pequeña, casi imperceptible, y además los objetos no alejan entre sí porque está compensada por la fuerza de gravitación. También la gravedad compensa la expansión en otras escalas, como lo dice este mismo artículo: la predicción es que el Grupo Local termine formando una única galaxia, pero la gravedad no impedirá que los otros cúmulos se alejen definitivamente y más allá de toda posibilidad de observación.

Creo que la idea general quedará más clara cuando el artículo esté completo (son cinco partes).

Ciao.

 
El vie. sep. 12, 01:51:00 p.m. 2008, Blogger Ramon Marquès escribió...

El Universo se expande, las galaxias son un ejemplo de ello. Es mi parecer que la expansión de los gases y la segunda ley de la termodinámica son otros ejemplos. El átomo resiste, así como las moléculas, por la atracción química; las galaxias resisten por la atracción gravitatoria. Ramon Marquès

 
El mié. sep. 17, 04:49:00 p.m. 2008, Blogger Ramon Marquès escribió...

Es que yo creo que hay que dar un giro copernicano a la Cosmología. No es la materia la que crea el espacio sino el espacio el que crea la materia. Y entonces las cosas empiezan a ser coherentes. Es lo que explico en el libro que acaba de ser publicado: "Nueva Cosmología. Un giro copernicano", edit.Indigo. Ramon Marquès

 
El jue. sep. 18, 09:26:00 p.m. 2008, Blogger el sofista escribió...

Estimado Ramón: No busco decir algo paradógico, pero será el tiempo —el de investigación— el que decida sobre la cuestión espacial que planteas.

Suerte con el libro.

Ciao.

 
El dom. sep. 21, 03:32:00 p.m. 2008, Blogger Ramon Marquès escribió...

Gracias Sofista por tus buenos deseos y amables palabras. Creo, no obstante, que el éxito o comprobación del giro copernicano que propongo dependerá no sólo del tiempo, como tu dices, sino también del interés con que se trate. Por esto me esfuerzo en explicarlo. Sería muy interesante para todos, da una visión muy aperturista y coherente. Saludos. Ramon Marquès

 
El jue. oct. 02, 06:56:00 p.m. 2008, Blogger Ramon Marquès escribió...

Quizá lo de giro copernicano suene a demasiado ampuloso, lo podemos ver de otra forma: El Modelo Estándar presupone que el espacio de Higgs da la masa a todas las partículas, y digo yo ¿porqué no presuponemos que también les da la energía cinética correspondiente?. Así entenderíamos porqué se mueven las partículas, y no porque sí. Ramon Marquès

 
El mar. oct. 07, 01:12:00 a.m. 2008, Blogger el sofista escribió...

Hola Ramón: Cuando me referí al tiempo de investigación tenía in mente al HLC, que en ese momento comenzaba a entrar en operaciones. Entiendo que de las colisiones del HLC se inferirán conclusiones importantes para el Modelo Estándar, que también tendrán influencia en tu propuesta. Ahora, debido a la avería del acelerador, habrá que esperar un poco más, quizá podamos pisar sobre territorio firme.

Lo del giro copernicano lo veo como una simple cuestión retórica, quizás haya metáforas más modernas que puedas utilizar.

 
El mar. oct. 07, 01:16:00 p.m. 2008, Blogger Ramon Marquès escribió...

Hola Sofista: Lo del giro copernicano no es una custión retórica ni nada que se le parezca. Quiere expresar que un espacio vibratorio en expansión (llámese asi o llámese espacio de Higgs) da la energía que transporta a las partículas y por supuesto la masa, la gravedad o la inercia. El espacio vibratorio en expansión pasa a ser el origen de todo.
Que es una aproximación conceptual, sí, pero una aproximación o hipótesis que llevo muy estudiada, y la encuentro muy coherente, encaja con todo lo que he podido constatar. Entonces el giro copernicano implica que es un giro de unas dimensiones que es todo menos retórico, es algo muy real y ciertamente muy aperturista. Imáginate, que el origen de todo no es la materia sino un espacio "vacío" de dimensiones inenarrables. Ramon Marquès

 
El mié. oct. 08, 01:55:00 a.m. 2008, Blogger el sofista escribió...

Hola Ramón: Me parece que no nos entendemos. Mi comentario anterior se refería a la designación, no al designado, esto es, a la expresión que habías utilizado—a la que incluso habías calificado de "ampulosa"— para presentar tu aporte y no a este último, ya que no sólo no lo conozco sin que tampoco creo estar en condiciones de evaluarlo.

Aclaro entonces: la metáfora del giro copernicano tiene unos dos siglos de uso, con antecedentes en Kant, que en su interpretación tomó un sentido epistemológico. El universo de Copérnico es muy distinto al que se deduce de tu propuesta, de ahí que tampoco sea evidente la conexión entre este autor —su universo es cerrado y en su mayor parte aristotélico y ptolemaico— y tu libro. Por eso dije que "giro copernicano" estaba utilizado de una manera retórica; al fin y al cabo, si bien Copérnico propuso un cambio, su intención era establecer una reforma; los verdaderos revolucionarios fueron Galileo, Kepler, Descartes y Newton, quienes fueron los que impusieron la nueva concepción del universo.

 
El jue. oct. 09, 03:15:00 p.m. 2008, Blogger Ramon Marquès escribió...

Estimado Sofista:Te estoy muy agradecido porque haces posible un diálogo muy interesante. Estoy de acuerdo en que la designación de giro copernicano sea ampulosa e incluso que en un momento determinado lo haya querido disimular por modestia o para que no asustara a nadie. Pero las cosas son como son y el hecho de pasar el ecntro del Universo de la materia al espacio "vacío" es de una grandiosidad increíble. Y sería un justo golpe mortal al materialismo, de unas repercusiones incalculables pero entiendo que siempre positivas.
Pero volvamos a la semántica. Hay que admitir primero que en la Física académica no se utilizan adjetivos, las cosas simplemente se cuantifican, pero yo no me dirijo solamente a los medios académicos, de entrada pretendo entrar por la base de la pirámide o por lo menos dejar constancia de la concepción, en la punta de la pirámide se entra sólo con ecuaciones. Por otra parte, y admitiendo como acertadas todas tus consideraciones, ¿qué tiene de parecido el giro que yo propongo con el de Copérnico?. Primero que ambos afectan a la Cosmología, y segundo que ambos implican un cambio de centro cosmológico. Por lo tanto se trata de un "giro", ¿le tenemos que llamar giro de 180 grados? o tampoco me parece mal lo de giro copernicano por las similitudes citadas, aunque admito como acertadas las divergercias que tú muy acertadamente apuntas y que agradezco.
Un saludo muy cordial. Ramon Marquès

 
El vie. oct. 17, 08:53:00 p.m. 2008, Blogger Ramon Marquès escribió...

Estimado Sofista: ¿Te parece bien que hablemos, por ejemplo, del big-bang?. Concretamante, ¿te parece admisible que el Universo comenzara en un punto?. A mi, desde luego, no me parece admisible. Ramon Marquès

 
El sáb. oct. 25, 02:26:00 a.m. 2008, Blogger el sofista escribió...

Hola Ramón: Respecto a tu última pregunta, en estos momentos me interesa más el Sistema Solar —por motivos que no viene al caso mencionar— que la cosmología por sí misma. Por decirlo así, si los cosmólogos se deciden a cambiar la teoría del Big-Bang por otra cualquiera, yo no tendría nada que objetar.

Respecto al tema anterior, aclaro por si hace falta: tampoco dije que el uso de la expresión "giro copernicano" fuese ilegítimo, sino que como tiene tanta historia quizá fuese mejor utilizar otra metáfora, más actual y que expresara de un modo más directo la novedad de tu propuesta. De todas maneras, y corro el riesgo de aburrirte, la descripción del giro como "pasar el ecntro del Universo de la materia al espacio "vacío"" es en mi opinión una metáfora lejana, ya que ese centro no corresponde a un punto en el espacio; en cambio, para la astronomía de la época copernicana era un punto bien concreto.

Y dándole vueltas al tema de Copérnico, éste no era un cosmólogo como se entiende ahora la profesión —en aquella época hacer cosmología era hacer metafísica (y de corte aristotélico, en la mayoría de los casos), ya que no había manera de hacer algo distinto a la especulación—, por eso puede ser equívoca la comparación entre aquella época y la actual. Copérnico era más bien un astrónomo matemático dentro de la tradición aristotélica, y donde lo de matemático hay que entenderlo fundamentalmente como geometría: un trabajo mayormente limitado a círculos, excéntricas y epiciclos, sometidos a un movimiento uniforme, bien distinto al trabajo de la actualidad astronómica. A Copérnico no le preocupaba mayormente la cosmología y quizá por eso mismo propuso su innovación, porque no le prestó atención a las consecuencias cosmológicas de su propuesta; de haber vivido lo suficiente es seguro que se hubiera sentido muy incómodo, como mínimo, en un universo newtoniano.

PD: Disculpa el atraso en responder, se me fue el tiempo y no estoy muy seguro en qué.

 
El mié. oct. 29, 05:51:00 p.m. 2008, Blogger Ramon Marquès escribió...

Estimado Sofista: Muchas gracias por tus inteligentes matizaciones. Efectivamente, el espacio "vacío" no tiene centro, o todos sus puntos pueden actuar de centro. En cuanto al aristotelismo de Copérnico yo, en determinados aspectos también me siento aristotélico. Por ejemplo, Aristóteles dice y repite que nada se mueve sin una cuasa moviente. Yo entiendo que es así respecto a las partículas subatómicas, entiendo que no se mueven porque sí sino porque algo las hace mover, en este caso el espacio "vacío" o energía negativa (que yo llamo espacio vibratorio en expansión)que las transporta. Un saludo cordial. Ramon Marquès

 
El lun. nov. 03, 01:42:00 a.m. 2008, Blogger el sofista escribió...

Hola Ramón: Pareciera que todos tienen algo de aristotélicos. Copérnico intentó una reforma de la cosmología aristotélica y sus continuadores, en especial Galielo y Kepler llevaron esa innovación al punto de la ruptura. Descartes, con su universo atomístico está quizás en el punto más lejano. Newton marca una especie de regreso a Aristóteles, al apelar a una fuerza oculta, algo que fue muy resistido por sus contemporáneos —por ejemplo, por Leibniz—. Einstein se acerca a Aristóteles y se aleja de Newton, cuando propone un universo finito —aunque por razones distintas a las aristotélicas—.

Sin embargo, Aristóteles no estaría para nada contento con el espacio vacío, ya que para él no existe el espacio sin la materia y viceversa, rechaza de plano el vacío: así que aquí no entiendo bien qué quieres decir, aunque supongo que al entrecomillar el término lo usas en un sentido figurado. También el movimiento para Aristóteles es uno de los modos del cambio —esto es, implica más que un cambio de lugar— y la causa no se limita a la eficiente, como la entienden Galileo, Descartes, Newton y sus continuadores. Pero sí, para Aristóteles a diferencia de Newton hay que explicar el movimiento, aunque no el reposo, estado que Newton tampoco explica.

PD: En mi respuesta anterior, cuando dije que Copérnico era un astrónomo matemático perteneciente a la "tradición aristotélica" debí escribir "tradición ptolemaica", ya que este último es propiamente el astrónomo; ambos, Ptolomeo y Copérnico, suponen el marco cosmológico aristotélico.

 
El sáb. nov. 15, 06:46:00 p.m. 2008, Blogger Ramon Marquès escribió...

Hola Sofista: De acuerdo pero el giro, copernicano o no, es muy importante. Hacer del espacio que entendemos vacío, que no está vacío ni nada parecido, el centro del Universo representaría una auténtica revolución y un renacimiento muy aperturista.Ramon Marquès

 
El mar. nov. 18, 02:00:00 p.m. 2008, Blogger el sofista escribió...

Con lo cual, parece que estamos regresando al punto de partida de esta serie de comentarios, como una mini revolución astronómica. ¿Avanzamos en algo?

 
El mar. nov. 18, 03:38:00 p.m. 2008, Blogger Ramon Marquès escribió...

Hola Sofista: Creo que sí que adelantamos. La mini revolución que dices tu, primero: haría más inteligibles las cosas, por ejemplo, la gravedad, a través del efecto frenado, se haría inteligible hasta para los niños.
Segundo: Compara dos opciones, el Universo que surge de un punto o el Universo que surge de un espacio vibratorio en expansión. La primera opción es algo así como el no va más del materialismo. La segunda creo que representa un revulsivo intelectual capaz de inspirar y hacer evolucionar, de límites imprevisibles.
Saludos cordiales. Ramon Marquès

 

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