Hace mucho tiempo ya que los físicos tratan de idear instrumentos que les posibilite oír las sinfonías que, las ondas gravitatorias, nos transportan hasta la Tierra desde los lejanos Agujeros negros en colisión y también desde otros objetos cosmológicos cuya densidad, son la fuente de esos mensajes que ahora no sabemos leer. El día que eso sea posible, seguramente conoceremos un nuevo Universo.

Puesto que la curvatura espacio-temporal es similar o lo mismo que la gravedad, estas ondulaciones de curvatura son realmente ondas de gravedad, u ondas gravitatorias. La teoría de la relatividad general de Einstein predice, de forma inequívoca, que tales ondas gravitatorias deben producirse siempre que dos agujeros negros orbiten uno en torno al otro; y también siempre que dos estrellas orbiten una en torno a la otra.

Cuando parten hacia el espacio exterior, las ondas gravitatorias producen una reacción sobre los agujeros de la misma forma que una bala hace retroceder el fusil que la dispara. El retroceso producido por las ondas aproxima más los agujeros y les hace moverse a velocidades mayores; es decir, hace que se muevan en una espiral que se cierra lentamente y se vayan acercando. Al cerrarse la espiral se libera poco a poco  energía gravitatoria, una mitad de la cual va a las ondas y la otra mitad va a incrementar las velocidades orbitales de los agujeros.

Finalmente, cuando los agujeros adquieren una velocidad que es una fracción considerable de c, los horizontes se tocan y terminan por fusionarse, donde una vez hubo dos agujeros ahora sólo hay uno. El horizonte del agujero giratorio queda perfectamente liso y con su sección ecuatorial circular, con la forma descrita precisamente por la solución de Kerr a la ecuación de campo de Einstein.

Sin embargo, la historia del suceso no se ha perdido por completo: ha quedado un registro codificado en las ondulaciones de la curvatura espacio-temporal que emitieron los agujeros coalescentes. Dichas ondulaciones de curvatura son muy parecidas a las ondas sonaras de una sinfonía y, de la misma manera que las ondas sonaras llevan su sinfonía codificada desde la orquesta hasta la audiencia, también las ondulaciones de curvatura llevan su historia codificada desde los agujeros fusionados hasta el Universo distante.

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En alguna ocasión me he referido a los orígenes de la escritura (una cuestión muy polémica sobre uno de los pasos más importantes de la Humanidad), y, propiamente reconocida como tal, tiene más de un candidato, y en éste momento, son al menos tres.   Durante muchos años se dio como seguro que la escritura cuneiforme de Mesopotamia era la más antigua.  Había, sin embargo, un inconveniente.  El cuneiforme se compone de signos más o menos abstractos, y son muchos los que opinan que la primera escritura estaba relacionada con vínculos más fuertes e incuestionables con la pintura y los pictogramas, signos que son en parte dibujos de objetos y en parte símbolos.

En ese punto, hay que referirse a la obra de la arqueóloga Denise Schamndt-Besserat que, a finales de la década de los sesenta, esta investigadora advirtió que por todo Oriente Próximo se habían encontrado miles de “objetos de arcilla bastante prosaicos” que la mayoría de los arqueólogos habían considerados insignificantes.

Ella, pensaba lo contrario: que dichos objetos podían haber conformado un antiguo sistema que los estudiosos habían pasado por alto.  Visitó y estudió varias colecciones de estos “especimenes”, como los llamaba, en Oriente Próximo, el norte de África, Europa y América.

En el curso de sus estudios, descubrió que aquellos especimenes tenían, algunas veces, formas geométricas (esferas, tetraedros, cilindros) mientras que otras tenían forma de animales, herramientas o embarcaciones.  Además comprendió que se trataba de los primeros objetos de arcilla endurecidos por el fuego: fueran lo que fueran, su fabricación había requerido mucho trabajo y esfuerzo, y, desde luego, no eran prosaicos.

Finalmente, Dense tropezó con una descripción de una tablilla ahuecada encontrada en Nazi, un yacimiento del segundo milenio a. de C. al norte de Irak.  La inscripción cuneiforme decía: “Cuentas que representan ganado pequeño: veinte ovejas, seis borregas, ocho carneros adultos…” y así sucesivamente.

Cuando se abrió la tablilla, se encontraron dentro cuarenta y nueve cuentas, exactamente el número de animales escrito en la lista.

Para Schmandt-Besserat, aquello fue “como una piedra Rosetta”.  Durante los siguientes quince años examinó más de diez especímenes y concluyó que estos constituían un sistema primitivo de contabilidad y, en particular, uno que conduciría a la invención de la escritura.

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El electrón y el positrón son notables por sus pequeñas masas (sólo 1/1.836 de la del protón, el neutrón, el antiprotón o antineutrón), y, por lo tanto, han sido denominados leptones (de la voz griega lentos, que significa “delgado”).

Aunque el electrón fue descubierto en 1897 por el físico británico Josepth John Thomson (1856 – 1940), el problema de su estructura, si la hay, no está resuelto.  Conocemos su masa y su carga negativa que responden a 9,1093897 (54)x10^-31 kg la primera y, 1,602 177 33 (49)x10^-19 culombios, la segunda, y también su radio clásico:  no se ha descubierto aún ninguna partícula que sea menos cursiva que el electrón (o positrón) y que lleve  una carga eléctrica, sea lo que fuese (sabemos como actúa y cómo medir sus propiedades, pero aun no sabemos qué es), tenga asociada un mínimo de masa, y que esta es la que se muestra en el electrón.

Lo cierto es que, el electrón, es una maravilla en sí mismo.  El Universo no sería como lo conocemos si el electrón (esa cosita “insignificante”), fuese distinto a como es, bastaría un cambio infinitesimal para que, por ejemplo, nosotros no pudiéramos estar aquí ahora.

¡No por pequeño, se es insignificante!

Recordémoslo, todo lo grande está hecho de cosas pequeñas.

En realidad, existen partículas que no tienen en absoluto asociada en ellas ninguna masa (es decir, ninguna masa en reposo).  Por ejemplo, las ondas de luz y otras formas de radiación electromagnéticas se comportan como partículas (Einstein en su efecto fotoeléctrico y De Broglie en la difracción de electrones*.

Esta manifestación en forma de partículas de lo que, de ordinario, concebimos como una onda se denomina fotón, de la palabra griega que significa “luz”.

El fotón tiene una masa de 1, una carga eléctrica de o, pero posee un espín de 1, por lo que es un bosón. ¿Cómo se puede definir lo que es el espín? Los fotones toman parte en las reacciones nucleares, pero el espín total de las partículas implicadas antes y después de la reacción deben permanecer inmutadas (conservación del espín).  La única forma que esto suceda en las reacciones nucleares que implican a los fotones radica en suponer que el fotón tiene un espín de 1. El fotón no se considera un leptón, puesto que este termino se reserva para la familia formada por el electrón, el muón y la partícula tau con sus correspondientes neutrinos: V_e, V_μ y V_τ.

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Cuando Einstein tenía 26 años, calculó exactamente cómo debía cambiar la energía si el principio de la relatividad era correcto, y descubrió la relación E=mc².  Puesto que la velocidad de la luz al cuadrado (C²) es un número astronómicamente grande, una pequeña cantidad de materia puede liberar una enorme cantidad de energía.  Dentro de las partículas más pequeñas de materia hay un almacén de energía, más de un millón de veces la energía liberada en una explosión química.  La materia, en cierto sentido, puede verse como un depósito casi inagotable de energía; es decir, la materia es en realidad, energía condensada.

Einstein supo ver que las dimensiones más altas tienen un propósito: unificar los principios de la Naturaleza.  Al añadir dimensiones más altas podía unir conceptos físicos que, en un mundo tridimensional, no tienen relación, tales como la materia y la energía o el espacio y el tiempo que, gracias a la cuarta dimensión de la relatividad especial, quedaron unificados.

Desde entonces, estos conceptos, los tenemos que clasificar, no por separado, sino siempre juntos como dos aspectos de un mismo ente materia-energía por una parte y espacio-tiempo por la otra.  El impacto directo del trabajo de Einstein sobre la cuarta dimensión fue, por supuesto, la bomba de hidrógeno, que se ha mostrado la más poderosa creación de la ciencia del siglo XX.  Claro que, en contra del criterio de Einstein que era un pacifista y nunca quiso participar en proyectos de ésta índole.

Einstein completó su teoría de la relatividad con una segunda parte que, en parte, estaba inspirada por lo que se conoce como principio de Mach, la guía que utilizó Einstein para crear esta parte final y completar su teoría de relatividad general.

Einstein enunció que, la presencia de materia-energía determina la curvatura del espacio-tiempo a su alrededor.  Esta es la esencia del principio físico que Riemann no logró descubrir: la curvatura del espacio está directamente relacionada con la cantidad de energía y materia contenida en dicho espacio.

Esto, a su vez, puede resumirse en la famosa ecuación de Einstein, que esencialmente afirma:

Materia-energía determina la curvatura del espacio-tiempo

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Poco después de la muerte del profeta Mahoma en el año 632, los musulmanes establecieron una especie de commanwealth o comunidad de naciones desde España h

asta Asia Central. Llevaron a todas las tierras conquistadas una astronomía popular árabe que era una mezcla de la hindú, persa y griega que se unificaba con la local de cada lugar de conquista, y, hasta el siglo X no adquirió las características distintivas propias. A partir de entonces y hasta el siglo XV los expertos musulmanes fueron inigualables en sus conocimientos de astronomía que, en sus fundamentos más profundos estaba presente el legado de la antigua Mesopotamia.

En sus formas más tardías los zijs llegaron a ser unos documentos formados por varios cientos de páginas de textos y tablas. Algunos aspectos de la astronomía matemática que se podía encontrar en un zij típico incluían: trigonometría; astronomía esférica; ecuaciones solares, lunares y planetarias; latitudes lunares y planetarias; posiciones planetarias; paralajes; visibilidad solar y planetaria; geografía matemática (lista de ciudades con sus coordenadas geográficas correspondientes) con lo que se determina la dirección de la Meca; uranometría (tablas de estrellas fijas con sus coordenadas), y, no en menor proporción, astrología matemática.

En uno de estos zij, el famoso astrónomo egipcio Ibn Yunus describe cuarenta conjunciones planetarias y treinta eclipses lunares. Aplicando lo que sabemos actualmente sobre las posiciones de los planetas, se llega a la conclusión de que los resultados de Yunus son absolutamente correctos.

Aunque la religión no fue la única fuerza impulsora que espoleó el crecimiento de la astronomía en el mundo islámico –el hecho de ser una sociedad tolerante, multirracial y de una gran erudición, con una lengua predominante, el árabe, también fomentó este crecimiento-, las cuestiones sacras desempeñaron asimismo un importante papel.

El Islam necesitaba resolver de algún modo el problema de orientar exactamente hacia La Meca todas sus estructuras sagradas, así como a las personas que realizaban los cultos diarios. La cartografía de los cielos surgió de esta necesidad de fijar las coordenadas de los lugares santos y la dirección correcta,  o gibla, de la orientación hacia la Cava, el altar de La Meca hacia el cual se vuelven los musulmanes cinco veces al día para rezar sus oraciones.

Pero ¿hacia donde está La Meca? Probablemente en los primeros tiempos las autoridades religiosas determinaron la gibla observando ciertos cuerpos celestes, tales como la estrella de Belén, que estaban en la dirección que en general tomaban los peregrinos cuando caminaban hacia La Meca. La propia Cava está alineada con unas direcciones específicas; su eje principal (meridional) se sitúa hacia el punto por donde sale la estrella Canope; su eje secundario, el de las fachadas este u oeste. Se alinea con el punto por donde el Sol sale el  solsticio de verano y se pone en el solsticio de invierno. Un experto situado en un altar distante tenía que idear algún procedimiento para orientarse hacia el segmento de la Cava correspondiente a su ubicación, como si realmente se encontrara frente a ese segmento del perímetro de la Cava.

Al llegar el siglo IX, los astrónomos ya utilizaban instrumentos de cálculo trigonométrico y de otros tipos para determinar la gibla a partir de coordenadas geográficas. El enigma se convirtió muy pronto en un problema de astronomía esférica que utilizaba el cenit de la localidad en cuestión. En el tratado de geografía matemática de al-Biruni, por ejemplo, el objetivo era determinar la gibla correspondiente a Ghazni, Afganistán.

En el siglo IX, el gran mecenas de la ciencia el califa abasí al-Mamun, reunió a varios astrónomos en Bagdad para crear la casa de la Sabiduría (Bait al-Hikmah). Allí los astrónomos llevaron a cabo observaciones del Sol y de la Luna, con el fin de determina la latitud y la longitud locales para fijar la gibla. Recopilaron algunos de los mejores resultados de un zij titulado “Lo Comprobado” (al-Mumtahan).

Al-Biruni desarrolló técnicas para medir la Tierra y las distancias sobre ella utilizando la triangulación. Descubrió que el radio de la Tierra era 6.339,6 Kilómetros, un valor que no se obtuvo en Occidente hasta el siglo XVI. Uno de sus zijs contiene una tabla que da las coordenadas de seiscientos lugares, casi todos conocidos por él directamente.

Sin embargo, no todas las mediciones fueron hechas por el propio Biruni, sino que algunas las tomó de una tabla similar realizada por al-Jwarizmi (Parece ser que al-Biruni se dio cuenta de que, por lo que respecta a los lugares medidos tanto por al-Jwarismi como por Tolomeo, los valores obtenidos por al-Jwarismi eran los más precisos. Este personaje realizó también mediciones sobre la velocidad de la luz y constató que ésta, era inmensa si la comparaba con la del sonido.

La fascinación árabe por los aparatos mecánicos fomentó el desarrollo de la primera colección importante de instrumentos astronómicos diseñados para conseguir datos precisos sobre el tiempo, así como sobre el movimiento y la posición de los cuerpos celestes.

Lo dejo aquí, ya que, hablar de la Astronomía del Islam requeriría todo un tratado y una lista interminable de personajes que, como Thabit ibn Qurrah que realizó observaciones en la fundación de al-Mamun en Bagdad y en el siglo XI Ibn Yunus dirigió un equipo de observadores en El Cairo. En un Observatorio palaciego de Ghazni, en Afganistán, al Biruni consiguió y suministró unos datos que formaron la base sobre la que se realizaron los zijs más importantes de la astronomía islámica.

Tycho Brahe siempre ha sido presentado ante los estudiantes occidentales como el maestro de la creación y utilización de instrumentos anteriores al telescopio. La realidad es que al-Mamun construyó en el año 829 un esplendido observatorio y lo equipó con un sextante de piedra cuyo radio media unos 17 metros y con un cuadrante de 6 metros de radio. Este cuadrante era mayor que el famoso instrumento construido por Tycho Brahe siete siglos más tarde. Los sextantes de Beg  llegaban a tener un radio de hasta 55 metros y se decía que el margen de error de sus instrumentos era tan aceptable, o más, que el de los instrumentos de Tycho Brahe construido un siglo más tarde. La obra teórica de los árabes fue también superior. Tycho Brahe llegó a la conclusión de que la Tierra no hacía movimiento de rotación alguno, haciendo así que la astronomía retrocediera varios siglos.

La Astronomía árabe fue muy importante para que Occidente saliera del oscurantismo cosmológico.

emilio silvera

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