Meditaciones desde Prasanthi Nilayam

EN BUSCA DE LO INFINITO – PARTE II

por el Prof. G. Venkataraman

Como comenzó todo

Sai Ram y de nuevo cálidos saludos. ¡Me siento feliz de retomar con ustedes nuestra búsqueda en común de lo Infinito! La última vez les entregué un breve atisbo del Universo en el que vivimos y de como el hombre, sin moverse mucho y mayormente sólo mirando, preguntándose y discurriendo, combinado con bastante ingenuidad por supuesto, ha llegado a acopiar tanta información sobre el Universo. En esta oportunidad, me gustaría relatarles algo acerca de lo que sabemos sobre el nacimiento del Universo.

Desde el ‘Estado Estable’ al ‘Big Bang’

Puede que no lo crean, pero incluso tan recientemente como en los años veinte del siglo XX, las gentes incluyendo a los astrónomos pensaban que la Vía Láctea en la que estamos ubicados, era la única galaxia en el Cosmos, que el Universo existía desde siempre y que se mantendría siempre en un estado estable, vale decir, sin cambio alguno de tamaño.

La primera mitad del siglo XX vio como todos esos conceptos le abrían paso a algo totalmente diferente. Lo más importante, ahora creemos que el Universo Físico en el que vivimos tuvo un nacimienmto definido, un evento que es popularmente conocido como el Big Bang.

Aunque la gente había considerado ya antes modelos relativos al Universo, la cuestión de un real nacimiento no adquirió importancia hasta que no entrara Gamow en escena. Sin embargo, la historia previa es interesante a su manera, y tal vez debiera esbozarla brevemente antes de volver a Gamow y al gatillo que proporcionara.

La Seriedad de la Teoría de Einstein

Corte hacia el año 1915, cuando Einstein, ya famoso y pronto a convertirse casi en una estrella del ‘rock’, desarrolló su Teoría de la Relatividad General y la Gravitación. Esto fue un desarrollo muy importante y tal vez debiera decir algunas palabras al respecto. Todos sabemos que fue Newton el primero en decirnos que la materia atrae a la materia debido a una fuerza llamada fuerza gravitacional; que una piedra cae a la tierra cuando se la ha lanzado hacia arriba, debido a la fuerza de gravedad, y que la Tierra rota en torno al Sol y la Luna en torno a la Tierra debido a la gravedad. Mas, ¿qué es exactamente esta gravedad? Esa fue la interrogante que respondiera Einstein, aunque no plenamente, por lo menos en gran medida.

La Teoría de la Relatividad General [RG] de Einstein es bastante complicada; de hecho, en la época en que fuera desarrollada, muy pocos científicos la entendían y ni hablar de la gente común. Sin embargo, no nos conciernen los detalles técnicos, sino una historia interesante relacionada con ella. El núcleo de la RG es un conjunto de ecuaciones y jugando con ellas, Einstein las aplicó a todo el Universo. Y, ¿qué fue lo que halló? Algo increíble: el Universo había tenido un nacimiento y se había expandido a partir de entonces.

Einstein quedó impactado y no podía darle crédito a lo que sus propias ecuaciones le decían. Se dijo a sí mismo, “Debe haber algo erróneo con mis ecuaciones, ¡cómo podría haber nacido el Universo! Siempre ha estado ahí; y este asunto de la expansión, es una absoluta estupidez. Entonces, para poner las cosas en su lugar, voy a ajustar mis ecuaciones para que digan la verdad.” Y Einstein “ajustó” sus ecuaciones agregando lo que él denominó la Constante Cosmológica y, ¡presto!, las ecuaciones se “portaron bien”, es decir no predijeron un nacimiento ni una expansión para el Universo. Einstein, se sintió satisfecho y se relajó.

Hoy en día, hasta los chicos de escuela saben que el Universo tuvo un comienzo y que se está expandiendo todo el tiempo, mas alrededor de 1920, la gente tenía una idea muy diferente. Algunos estudiosos dicen que todo se debió a la sutil influencia de la religión; desconozco esto, mas el hecho es que en aquellos días, ¡la gente, incluso los astrónomos [¡!] pensaban que la Vía Láctea representaba al Universo entero!

La Teoría de Friedman entrega nueva Luz

La historia se desarrolla ahora a dos bandas: una girando en torno a Alexander Friedman y la otra, en torno a Edwin Hubble. Las tomaremos por separado, empezando por Friedman en Rusia. Friedman era un joven en la época y se fascinó con la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Al igual que éste, comenzó a jugar con las ecuaciones y descubrió que, dependiendo de la circunstancia, el Universo podía tener historias diferentes. Estas se describen separadamente. Mas, les era común a todas un nacimiento y una expansión [en un modelo, sólo en las primeras etapas].

Siendo Einstein el Gran Maestro, Friedman le envió una carta sometiéndole sus resultados y pidiéndole que publicara su artículo en una de las principales publicaciones de física de Alemania. Como dijera antes, Einstein ya había hallado y desechado este asunto del nacimiento del universo, de modo que le escribió a Friedman diciendo que todo era erróneo.

El joven Friedman se sintió desilusionado, pero no renunció. Revisó de nuevo todos sus trabajos y encontró que no había cometido error alguno y que sus hallazgos eran ciertos. Le escribió una segunda carta a Einstein, solicitándole que, puesto que no había errores, sus resultados merecían ser publicados. Einstein estaba de viaje en la época y, de hecho, debido a sus viajes, no pudo asistir a Estocolmo para recibir el Premio Nobel, en diciembre de 1922 [en esos días había que viajar por barco y un viaje tomaba semanas]. Sin embargo, cuando Einstein regresó a Berlin [su residencia entonces] un científico ruso llamado Krukov, logró visitarle personalmente y argüir en favor de Friedman. A raiz de esto, Eisntein estudió el trabajo del joven, encontró que no había errores y admitió que el trabajo de Friedman lanzaba una nueva luz.

Edwin Hubble

Llegamos ahora a la segunda parte de la historia, la que nos lleva a Estados Unidos y trata de Hubble. Edwin Hubble nació en Missouri, USA, en 1889. Después de conseguir un diploma de Bachiller en Ciencias de la Universidad de Chicago en 1910, Hubble estudió para ser abogado. No obstante, debido a la influencia de amigos desarrolló también un gran interés por la astronomía. Después de obtener su diploma, Hubble se fue a Oxford. Allá le mostró al mundo que era también un buen deportista, llegando a ser un Oxford Blue en atletismo. Además, también entrenó como boxeador de peso pesado, ¡y hasta llegó a derrotar a Gorge Carpentier en una pelea de exhibición!

De regreso en Estados Unidos en 1913, Hubble fue admitido en el cuerpo de abogados en Kentucky. Por un tiempo practicó la abogacía. No obstante, su interés en la astronomía prevaleció, y Hubble se preparó para retornar a Chicago y seguir estudios de graduado en astronomía. Entretanto, intervido la Primera Guerra Mundial y Hubble se alistó en el ejército de USA. Estuvo destacado en Francia y llegó al rango de mayor.

Una vez terminada la guerra, volvió a retomar su interés por la astronomía; y así empezó una fructífera carrera. Hubble era un agudo observador e hizo muchos descubrimientos importantes.

Para entonces, los astrónomos habían demostrado que el Universo contenía millones de galaxias y, en 1924, Hubble desarrolló un importante método para medir las distancias entre las galaxias, en especial las más alejadas.

Su mayor descubrimiento se produjo algunos años más tarde, cuando halló que las galaxias se separaban unas de otras, mostrando que el Universo estaba en verdad expandiéndose. Comentándolo, Hubble escribió:

“[todo esto] debiera proveer una pista en cuanto a la exacta naturaleza del Universo. Podría ser posible entonces... decir si el Universo y el espacio mismo se están expandiendo a un ritmo rápido y de manera notable. Y, finalmente, podría ser posible describir la naturaleza de la expansión y determinar el momento en que la expansión se iniciara – vale decir, la edad de Universo.”

La idea del universo expandiéndose estaba ahora claramente establecida por la observación, confimando lo que las ecuaciones de Einstein habían predicho anteriormente. Cuando Einstein supo del descubrimiento de Hubble, lamentó el haber tratado de ajustar sus ecuaciones introduciendo la Constante Cosmológica, y describió esa acción como su mayor desacierto.

Mas, ¿saben qué? Dios ha ordenado que la Constante Cosmológica tenga un lugar en Su Creación, ¡y está de vuelta ahora en un nuevo Avatar, sin perturbar al Universo en expansión!

Georges Lemaître redescubre la Teoría de Friedman

Sucedía a menudo con la Ciencia en esos días, en parte presumo debido a la falta de comunicaciones, que muchos hechos eran redescubiertos independientemente por muchas personas.

Les decía antes que Friedman en Rusia descubrió lo que Einstein había hallado con anterioridad, es decir que el Universo podía haber tenido un comienzo. La misma historia una vez más, esta vez la persona involucrada era un sacerdote belga llamado Georges Lemaître. Nacido en 1894, Lemaître asistió a un Colegio Jesuita y entró en 1911 a la Universidad de Lovaina para estudiar ingeniería. Cuando estalló la Primera Guerra Mundial en 1914, Lemaître se unió al ejército belga y fue condecorado por su valor. En 1918, una vez terminada la guerra, retomó sus estudios universitarios, pero se cambió de ingeniría a matemáticas y física. Simultáneamente, también se matriculó en cursos de filosofía. Mas, ¡su ambición era especializarse en física y metafísica!

En 1923, Lemaître escribió una tesis sobre la relatividad y la gravitación y ella le valió una beca del Gobierno Belga, permitiéndole viajar a Cambridge. Alli estuvo en contacto con un famoso astrónomo llamado Eddington y esto incitó su interés por la Cosmología. Desde Inglaterra, Lemaître viajó a los Estados Unidos, conoció a muchos astrónomos allá y pasó algún tiempo en el famoso MIT en Boston. En octubre de 1925, Lemaître regresó a la Universidad de Lovaina, en donde permaneció por el resto de su vida.

Para 1920, Lemaître se había interesado profundamente en la Teoría de la Relatividad General de Einstein, la que llegó a dominar por su propio esfuerzo. Hacia mediados de los años veinte, Lemaître, sin saber del trabajo llevado a cabo por Friedman en Rusia, examinó críticamente algunos trabajos tempranos por de Sitter sobre cosmología, y extrajo algunos resultados nuevos. Los publicó en una oscura publicación, por lo que no sorprende que los resultados pasaran inadvertidos. En 1927, hubo una gran conferencia sobre física realizada en Bruselas, a la que asistieron todos los señores de campanillas, incluyendo a Einstein. Como belga, naturalmente Lemaître estuvo presente y aprovechó la oportunidad para llamar la atención de Einstein y hablarle de sus resultados. La reacción del Maestro fue fría. Le dijo simplemente [en francés], “Sus cálculos son correctos, aunque su inspiración física es abominable.”

En enero de 1930, hubo una reunión de la Real Sociedad Astronómica en Londres, durante la cual hubo mucho debate en torno al nuevo descubrimiento de Hubble sobre el Universo en expansión. Todo esto fue reportado debidamente en

el ejemplar de febrero de la revista “The Observatory”, que Lemaître leyó entera. De inmediato le envió una carta a Eddington, recordándole que ya en 1927 le había enviado un artículo que predecía un universo en expansión. Eddington recordó haber recibido el artículo, mas se había olvidado por completo de él. Lo rectificó ahora escribiendo una carta a la revista “Nature”, llamando la atención sobre el brillante trabajo de Lemaître tres años antes. De la noche a la mañana, Lemaître se convirtió en una celebridad.

En mayo de 1931, Lemaître publicó en “Nature” un artículo que se aventuraba a sugerir que el Universo había nacido de un estado supremo infinitesimal de condensación de materia, el Átomo Primigenio, como lo llamaba Lemaître. La explosión de este Átomo Primigenio, fue lo que inciara más adelante la expansión del Universo. Pintorescamente, Lemaître se refería a esta explosión como “el día sin ayer”. Se ha hecho referencia a su teoría también como “la teoría de los fuegos de artificio del principio”. En cierto sentido, Lemaître redescubrió lo que había sido hallado antes por Friedman, aunque quizás con algo más de física que mera Cosmología. No es de extrañar que los rusos se sientan molestos con el crédito dado a Lemaître, pasando por alto lo logrado por su científico.

George Gamow  

Todo esto sucedió antes de la Segunda Guerra Mundial. Durante los años de la guerra, la ciencia básica se recluyó silenciosamente a un asiento trasero, mas tan pronto como la guerra terminó, los científicos retornaron con renovado vigor a su pasión. Es tiempo de traer de vuelta al escenario de George Gamow. Entre paréntesis, Gamow fue alumno de Friedman y logró una temprana fama gracias a algunos brillantes trabajos sobre radioactividad. En aquellos días, Rusia estaba bajo el estrecho control de una dictadura. Gamow encontró demasiado asfixiante la atmósfera. Con su mujer compraron una pequeña canoa y acopiaron alimentos por meses. Entonces se las arreglaron para conseguir permiso para pasar unas vacaciones en un puerto del Mar Negro. Y un buen día intentaron salir remando de Rusia – tenían que remar por una distancia de 250 Km y pensaron que serían capaces de hacerlo. Mas no resultó así, ¡la canoa fue cogida por una borrasca y empujada por el viento de regreso a la costa, 48 horas más tarde! La oportunidad para dejar Rusia llegó dos años después, cuando el Gobierno le envió a Bruselas para asistir a una conferencia. Desde ahí, Gamow viajó a los Estados Unidos en 1934, en donde permaneció por el resto de su vida. Durante la Segunda Guerra Mundial, Gamow trabajó en el proyecto de la bomba atómica. Después de la guerra, retomó la Física y comenzó a preguntarse acerca del origen de los elementos en el universo temprano.

Un Universo Infante

Mientras estaba intentando responder a esta interrogante, fue que Gamow razonó que primero debía haber existido un Universo infante. Luego, dijo que este bebé de Universo debía haber sido muy, pero muy caliente. A continuación, arguyó que este era el ambiente ideal para el cocimiento cósmico de los elementos – este fue el tren de razonamiento de Gamow. Todo esto sucedió alrededor de 1948 aproximadamente

Fue sólo después de este trabajo básico de Gamow que los físicos comenzaron a aceptar la noción del Universo con un nacimiento definido. Más tarde, gracias a un comentario casual del astrofísico británico Hoyle, comenzó a acuñarse el término de Big Bang y llegó a ser asociado con el evento primordial que significaba el nacimiento del Universo Físico. Dicho sea de paso, Hoyle mismo nunca creyó en el Big Bang y, de hecho, introdujo el término de manera sarcástica, durante una charla de divulgación científica transmitida por la BBC. ¡Más el término pegó... y también la creencia en el concepto!

Un importante resultado de la conjetura de Gamow es el siguiente: “Muy bien, el Universo nació en un ardiente Big Bang. Luego, debe haberse irradiado entonces una gran cantidad de calor. Si así fuera, ¿quedará algún resíduo de ese calor todavía?” El argumento básico en favor de un tal resíduo sería el siguiente: el bebé Universo debe haber estado tremendamente caliente, ¡a temperaturas del rango de trillones, sí trillones, de grados! Por ende, la radiación emitida en ese momento también debe haber tenido una temperatura astronómicamente elevada. Mas, a partir de entonces, el Universo se ha expandido enormemente y, puesto que la expansión produce enfriamiento, la radiación original también debe haberse enfriado considerablemente.

Los estudios de Gamow estimaron que en la época actual la radiación sobreviviente debía tener una temperatura absoluta de cerca de 5 grados absolutos, o -268ºC! Comparativamente, la más baja temperatura registrada sobre la faz de la Tierra es de alrededor de -60ºC. Las predicciones que estamos mencionando datan de 1948 aproximadamente. En 1960, dos científicos estadounidenses llamados Arno Penzias y Robert Wilson, descubrieron accidentalmente esta Radiación Cósmica de Fondo que había sido predicha en base a la teoría de Gamow. ¡Uno podría decir que Penzias y Wilson realmente habían oído el OM de la Creación! Y por su [casual] descubrimiento, recibieron más adelante el Premio Nobel. El descubrimieno de esta Radiación Cósmica de Fondo representó un evento señero para la Cosmología, porque le proveyó una evidencia clara al que el Universo se había originado en un Big Bang.

Tres Escenarios Alternativos descubiertos por Alexander Friedman

Cuando Friedman trabajó con las ecuaciones de la Relatividad General de Einstein y las aplicó al Universo [¡arduas matemáticas cabría decir!] halló que se presentaban tres escenarios posibles.

En el escenario 1, el Universo tiene un principio y luego se expande infinitamente. En el escenario 2, el Universo nace, se expande por algún tiempo y luego comienza a contraerse. Eventualmente, desaparece en un Big Crunch, tal como apareciera en un Big Bang. En el escenario 3, el Universo nace y luego se expande. No obstante, con el paso del tiempo, la expansión se va haciendo cada vez más lenta y después de un tiempo literalmente infinito, el Universo adquiere un tamaño fijo.

Surgen dos interrogantes: a) ¿Por qué tres escenarios? y b) ¿Cuál de ellos es realmente aplicable a nuestro Universo?

Veamos primero la primera pregunta. Tres escenarios existen dependiendo de la cantidad de ‘materia’ contenida en el Universo. El asunto es algo complicado de modo que evitaré los tecnicismos. Veamos ahora la pregunta b). Después de años de especulaciones, pareciera ser ahora que en un 95% o incluso más, es probable que el Universo se encamine hacia el escenario 3 descrito antes. Tal vez en algún artículo subsiguiente agregaré algunos comentarios sobre este muy importante asunto.

Tengo mucho más por contarles, pero eso tendrá que esperar hasta la próxima vez. A propósito, por favor tomen nota que, aunque estoy tratando actualmente con el Universo Físico, iremos más adelante allende la Física hacia la Metafísica y luego más allá aún hacia el Vedanta y así sucesivamente. ¡Esperando por nosotros al final de todo estaría la Infinitud Cósmica! ¡Es un largo camino por recorrer y nos esperan más adelante muchos trayectos estimulantes!

¡Les deseo todo lo mejor hasta que nos volvamos a encontrar! Jai Sai Ram

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Fuente: h2h@radiosai.org

Traducción de Herta Pfeifer,

Santiago, 13 de febrero 2007