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domingo, 18 de noviembre de 2012

Crónicas Antrópicas 46 - "El nuevo universo relativista".


Tanto la Teoría de la Relatividad como la Mecánica Cuántica proporcionaron nuevas y valiosísimas herramientas para penetrar en los misterios del universo como nunca antes se había pensado en lograr. Ambos desarrollos abrieron las puertas para cuestionar las mismísimas bases del universo, su estructura y su composición, a un nivel que ninguna teoría anterior consiguió alcanzar. La serie de descubrimientos cada vez más extraño se fue sucediendo. Por ejemplo, en pocos años se determinó que las ecuaciones que valían para la materia, podían valer también para todo un set de partículas que operaban como espejo de la anterior, y que al encontrar mutuamente en contacto, se desintegraban en energía: en la década de 1930 se obtuvo la primera evidencia empírica de que dichas antipartículas, en efecto, no eran artilugios matemáticos, sino que tenían existencia real. Incluso, algunos científicos piensan que la idea de probabilidad aportada por la Mecánica Cuántica, proporciona la justificación matemática para postular que, en efecto, existen otros universos paralelos al nuestro, quizás con otros juegos diferentes de constantes matemáticas y leyes naturales, con los cuales quizás algún día podamos comunicarnos.


La Teoría de la Relatividad permitió explicar uno de los más profundos misterios del universo: ¿cómo funciona una estrella? Si el Sol fuera una gigantesca bola de carbón ardiendo, entonces debería agotarse en cosa de un par de milenios. Dentro del marco de la Teoría de la Relatividad, fue posible conjeturar que cada cuatro átomos de hidrógeno dentro del Sol se combinan en un átomo de helio, en un proceso llamado fusión nuclear. Como el peso del helio es ligeramente inferior al de los cuatro átomos de hidrógeno reunidos, esa diferencia se transforma en energía: ésa es la fuente de la energía solar. Se determinó también que cuando una estrella consume todo su combustible, disminuye de tamaño hasta transformarse en un nuevo objeto espacial: una enana blanca. Pero si es una estrella supermasiva, su propio peso la hace implotar a una velocidad tal, que rebota sobre su propio núcleo y explota: por primera vez era posible explicar el misterio de las supernovas. Y si la cantidad de materia supera un cierto umbral, dicha materia generará tanta gravedad que se hundirá sobre sí misma, y la velocidad de escape de dicho cuerpo superará a la de la luz, transformándose en pozos de oscuridad de los cuales nada en el universo podría salir: la Teoría de la Relatividad permitió por primera vez predecir la existencia de los agujeros negros.


En 1929, el científico Edwin Hubble anunció un descubrimiento inquietante: el universo mismo se estaba expandiendo. Un par de científicos belgas sacaron las conclusiones obvias: que esa expansión debió empezar en algún punto del tiempo. Pero sus ideas no fueron escuchadas hasta que en la década de 1960 fue captada por primera vez una radiación que parecía venir desde todas partes del universo al mismo tiempo. Los científicos dedujeron que esa llamada radiación de fondo en realidad es una especie de eco del más primigenio y cataclísmico de los eventos cósmicos: el Big Bang, la gran explosión con la que empezó todo el universo. La averiguación con datos empíricos en la mano de que el universo no es infinito en el tiempo o en el espacio, y de que tuvo un comienzo, y quizás tendrá también un final, es una de las más hercúleas hazañas del intelecto humano.


En la segunda mitad del siglo XX, tanto la Mecánica Cuántica como la Teoría de la Relatividad superaron indemne todo un nuevo set de pruebas que venían desde un nuevo campo: la Astronáutica. En 1957 fue lanzado el Sputnik, el primer satélite artificial, comenzando así una edad en que los artefactos humanos, e incluso los humanos mismos, salieron de la Tierra y empezaron a explorar el universo desde más allá de las fronteras de la atmósfera terrestre. A inicios del siglo XXI, la exploración espacial ha llegado a un punto en donde por primera vez se ha determinado la existencia de planetas fuera de nuestro Sistema Solar, varios de los cuales parecieran presentar condiciones favorables para la vida, tal y como la entendemos en la Tierra; en un aspecto al menos, las elucubraciones por las que Giordano Bruno fue quemado en otra época, si bien especulativas, tenían mucho más fundamento del que se pensó. Pero la Teoría de la Relatividad también nos enseña que existe un muro en apariencia insuperable: cuando un cuerpo es acelerado a velocidades cercanas a la de la luz, su masa se incrementa, y se necesita aún más combustible para propulsarlo. Además, ningún cuerpo puede rebasar la velocidad de la luz. La luz misma demora más de cuatro años en viajar hasta la estrella más cercana, y miles de años en viajar hasta el núcleo de la Vía Láctea; hasta la Galaxia Andrómeda, la más cercana que no es un satélite de la nuestra, demora dos millones de años. Peor aún: si bien a velocidades relativistas el tiempo de viaje se acortaría para los astronautas a bordo, en la Tierra se alargaría de manera correspondiente. Dependiendo de la velocidad y de la distancia, mientras un astronauta viaja lo que para él sería medio siglo, para la Tierra podría ser medio millón de años. La Teoría de la Relatividad nos ha enseñado mucho sobre el universo, pero también nos ha demostrado que el viaje espacial tal y como lo conocemos, es impracticable. Si algún día queremos abandonar los confines del Sol y viajar a otras estrellas, debemos encontrar mecanismos que vayan más allá de la Teoría de la Relatividad. Quizás no sea imposible, pero si son barreras que pueden ser superadas, lo serán como el reto más grande que ha afrontado el intelecto humano en toda su historia.


El mayor problema estructural de la ciencia a finales del siglo XX y comienzos del siglo XXI es la disparidad entre la Mecánica Cuántica, que describe el funcionamiento de lo muy pequeño, y de la Teoría de la Relatividad, que describe el funcionamiento de lo muy grande. Ambas teorías se contraponen en demasiados puntos como para que podamos considerarla en conjunto como una visión unificada y sin fisuras del universo. Irónicamente, la superación de la Mecánica Newtoniana nos llevó a una situación muy parecida a la de la ciencia anterior a Newton, en que se utilizaban dos juegos de leyes distintos para dos ámbitos distintos de la realidad. Frente a esto, los científicos parecen haber hecho una apuesta más o menos laplaciana de que el universo sea regido por alguna clase de determinismo, de algún modo; después de todo, la búsqueda de las leyes últimas y fundamentales de la naturaleza sólo puede tener éxito si es que dichas leyes naturales existen en primer lugar. Desde la década de 1980, los físicos vienen trabajando en varias posibles hipótesis que conduzcan a una llamada "teoría del todo", una que reunifique las bases de todas las partículas e interacciones conocidas en un todo orgánico y armonioso, y sobre todo simple, de leyes naturales. No existe una teoría que sea candidata única para el puesto. Algunos científicos consideran la teoría de supercuerdas como aquella que enlaza todas las fuerzas básicas de la naturaleza. Otra posibilidad alternativa es la llamada teoría cuántica de la gravitación, que explicaría dicha fuerza en términos cuánticos, además de einstenianos como ocurre hasta ahora. Sea cual sea la teoría triunfadora, lo cierto es que la unificación de la Teoría de la Relatividad y de la Mecánica Cuántica en un único marco teórico sin grietas significativas, significará una revolución científica tan grande como la creación de ambas teorías en primer lugar.

Próxima entrega: "La progenie del ser humano".

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