Del Universo y del Futuro que nos espera

El universo, como todos sabemos, abarca a todo lo que existe, incluyendo el espacio y el tiempo y, por supuesto, toda la materia está en la forma que esté constituida. El estudio del universo se conoce como cosmología. Si cuando escribimos Universo nos referimos al conjunto de todo, al cosmos en su conjunto, lo escribimos con mayúscula, el universo referido a un modelo matemático de alguna teoría física, ese se escribe con minúscula.

El universo real está constituido en su mayoría por espacios aparentemente vacíos, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas y gas (también planetas, quásares, púlsares, cometas, estrellas enanas blancas y marrones, estrella de neutrones, agujeros negros y otros muchos objetos espaciales). El universo se esta expandiendo, las galaxias se alejan continuamente los unas de las otras. Existe una evidencia creciente de que existe una materia oscura invisible, no bariónica, que puede constituir muchas veces la masa total de las galaxias visibles. El concepto más creíble del origen del universo es la teoría del Big Bang de acuerdo con la cual el universo se creó a partir de una singularidad infinita de energía y densidad a inmensas temperaturas de millones de grados K, hace ahora unos 15.000 millones de años.

Los científicos y estudiosos del universo han especulado mucho con la clase de universo que nos acoge, y para ello han realizado las más diversas teorías de universo abierto, universo cerrado, universo estacionario, universo en expansión, inflacionario, estático, oscilatorio, etc, etc, etc.  Pero, ¿cuál tenemos?

En páginas de este mismo trabajo aparecen unos gráficos de figuras geométricas que pueden representar perfectamente tres clases de universos: el universo plano, el universo abierto y el universo cerrado.

El tipo de universo que nos acoja estaría diseñado y tendrá su final en función de la Densidad Crítica que, está referida a la “densidad media” requerida para que la gravedad detenga la expansión del universo. Un universo con una densidad muy baja se expandirá para siempre, mientras que uno con una densidad muy alta colapsará finalmente (universo cerrado). Sin embargo, un universo con exactamente la densidad crítica, alrededor de 10^-29 g/cm³, es descrito por el modelo de Einstein-de Sitter, que se encuentra en la línea divisoria de los otros dos extremos. La densidad media de materia que puede ser observada directamente en nuestro universo representa sólo el 20% del valor crítico. Pero como antes comentamos, puede existir, sin embargo, una gran cantidad de materia oscura que elevaría la cantidad hasta el valor crítico que es, el que parece que existe realmente.

¡Ya veremos! Si con los 10^-29 g/cm³ = 10^-5 átomos/cm³ + la materia oscura, el universo resultante es el ideal y equilibrado para evitar el Big Crunch que es el estado final del universo de Friedmaniano, cerrado, es decir que su densidad excede a la densidad crítica, dicho universo se expande desde el Big Bang inicial, alcanza un radio máximo, y luego colapsa hacia el Big Crunch, donde la densidad de materia se volvería infinita al confluir toda la materia del universo en un punto de una energía, densidad y temperatura infinitas. ¡Una singularidad !

El final del universo, sea cual fuere la densidad crítica, nunca será bueno para la humanidad. El universo cerrado nos achicharrará en una enorme bola de fuego. El universo abierto nos congelaría con el termómetro marcando el cero absoluto (-273,16º Celsius)*. ¿Qué más da el tipo de universo que nos acoge?  El final nos lo pondrá muy difícil.

Pero el problema de la humanidad – si es que llegamos -, está antes de todo eso. Nuestro planeta que tiene unos 4.000 millones de años, contiene los materiales necesarios, la atmósfera ideal, los ríos, los océanos y los mares, las plantas y todo aquello que podamos necesitar. Pero sobre todo, tenemos la luz y el calor que nos regala el Sol. Sin el Sol, la vida no sería posible en el planeta Tierra.

Nuestra atmósfera tiene una composición en volumen de 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y un 0’9% de argón, además de dióxido de carbono, hidrógeno y otros gases como vapor de agua. La distancia que nos separa del Sol, unos 150 millones de kilómetros (una Unidad Astronómica), hace que la distancia sea la ideal para que la temperatura permita la vida en el planeta. De la enorme importancia que el agua tiene para la vida casi no es necesario mencionarlo aquí, sin agua no estaríamos.

Pues muy bien, todo eso está previsto que se acabe en unos 4.500 millones de años. Cuando nuestro Sol, estrella mediana amarilla del tipo G2V, con un diámetro de 1.392.530 Km, con una masa de 1,989 x 10³⁰ Kg, y, que consume 4.654.000 toneladas de hidrógeno cada segundo, de las que 4.650.000 las convierte en helio y 4.000 toneladas son expulsadas al espacio exterior en forma de luz y de calor, de lo que una pequeña parte llega a la Tierra y nos permite vivir (como expliqué antes en alguna parte anterior de este mismo trabajo).

La vida del Sol durará lo que dure su combustible nuclear, el hidrógeno, que la mantiene activa y su horno nuclear sirve de contrapunto a la enorme fuerza gravitatoria que genera su enorme masa.

Cuando se agote el hidrógeno, el Sol se resistirá a morir y fusionará helio y después oxígeno…, llegará un momento en que la estrella se convertirá en una gigante roja, su órbita aumentará tanto que se tragará el planeta Mercurio, se tragará Venus y quedará muy cerca del planeta Tierra. En ese proceso, las temperaturas de nuestro planeta habrán alcanzado miles de grados, los océanos se habrán evaporado y cualquier clase de vida desaparecerá.

La gigante roja se convertirá, mediante una enorme explosión en una nova; las capas exteriores de los materiales del Sol, serán expulsados de manera violenta al espacio y el resto, no teniendo la energía termonuclear que la contrarrestre, quedaría a merced de la fuerza gravitatoria que la estrujará literalmente sobre su propio núcleo, hasta convertirla en una estrella enana blanca de gran densidad que, con el tiempo, se irá enfriando para ser un cadáver estelar.

¿Qué podrán hacer nuestros descendientes? ¿Cómo podrán escapar a situación tan terrible?

En tales circunstancias debemos poner nuestras esperanzas en que sobre todo, sabrán aprovechar “el tiempo”** para ir buscando soluciones que nos permitan, antes de que todo eso pueda llegar, a trasladarnos a otros mundos. Si es posible, en otro sistema solar, ya que en el nuestro sin el Sol tendríamos algo de frío.

¡Qué poca gente piensa en éstos graves problemas que tiene planteados, a plazo fijo, nuestra humanidad!

Pero retomemos el tema que nos ocupa y volvamos a las transformaciones que nos esperan en el futuro. Aunque algunos colaboren poco, el avance es irreversible, el conocimiento es insaciable, siempre quiere más y empujado continuamente por la curiosidad prosigue su camino incansable para abrir puertas cerradas que tienen las respuestas que necesitamos para seguir avanzando.

Si calentamos gases de oxígeno e hidrógeno por encima de 3.000° K hasta que se descomponen los átomos de hidrógeno y oxígeno, los electrones se separan de los núcleos y tenemos ahora un plasma (un gas ionizado a menudo llamado el cuarto estado de la materia, después de los gases, líquidos y sólidos). Aunque un plasma no forma parte de la experiencia común, podemos verlo cada vez que miramos al Sol. De hecho, el plasma es el estado más común de la materia en el universo.

Sigamos ahora calentando el plasma hasta 1.000 millones de grados Kelvin, hasta que los núcleos de hidrógeno y oxígeno se descomponen, y tenemos un “gas” de neutrones y protones individuales, similar al interior de una estrella de neutrones.

Si calentamos aun más el gas de nucleones hasta 10.000 millones grados K, estas partículas subatómicas se convertirían irremisiblemente en quarks disociados. Ahora tenemos un gas de quarks y leptones (los electrones y neutrinos).

Está claro que, si calentamos este gas de quarks y leptones, aún más, la fuerza electromagnética y electrodébil se unen. Aparecen simetrías antes ausentes y las fuerzas electrodébil y fuerte se unifican y, aparecen las simetrías superiores GUT [SU (5), O (10), o E (6)].

Finalmente, a la fabulosa temperatura de 10³² K, la gravedad se unifica con la fuerza GUT, y aparecen todas las simetrías de la supercuerda decadimensional.

Hemos vuelto, con el proceso descrito, a la situación reinante en los primeros instantes del Big Bang, la simetría era total y existía una sola fuerza. Más tarde, el universo recién nacido y en expansión, comenzó a enfriarse, la simetría se rompió para crear las cuatro fuerzas de la naturaleza que hoy nos gobiernan y lo que al principio eran quarks sueltos que formaban un plasma opaco, se juntaron para formar protones y neutrones que unidos, crearon los núcleos que al ser rodeados por los electrones conformaron los átomos que más tarde creó la materia tal como ahora la conocemos, haciendo el universo transparente y apareciendo la luz.

Todo este relato anterior no es gratuito, lo expongo como una muestra de cómo pueden evolucionar las cosas de acuerdo a las condiciones reinantes y a los hechos y circunstancias que concurran. He contado lo que sucedería a un poco de agua que se calienta de manera continua. Pasa por todos los procesos de su evolución hacia atrás hasta llegar a lo que fue en origen: quarks y leptones.

De la misma manera, nuestra civilización, no puede dejar de avanzar en el conocimiento a medida que va pasando el tiempo. Nuestras necesidades (cada vez más exigentes) nos llevan a inventar nuevas tecnologías y a producir artículos de consumo más y más sofisticados que hacen más fácil y cómoda la vida, eliminan las distancias, acercan las conexiones y globaliza el mundo.

Ahora se habla de operaciones delicadas que se realizan sin ningún riesgo mediante láseres que están planificados por ordenador para intervenir con precisión milimétrica. Se avanza en lo que denominamos nanotecnología, una maravilla de artilugios microscópicos que permitirá (entre otras muchas cuestiones), colocar un fármaco en el lugar exacto de nuestro organismo, el dañado, evitando así (como ocurre ahora) que partes sanas de nuestro cuerpo soporte fármacos que ingerimos para curar partes dañadas pero que, no podemos evitar que incida de manera generalizada en todas partes. Podemos investigar en computación cuántica (teoría cuántica de la luz) que permitirá la revolución tecnológica de crear y transmitir información y crear ordenadores que permitirán cálculos a velocidades ahora imposibles en ordenadores de plasma (Juan Ignacio Cirac, físico español de 41 años, director del Departamento de teoría del Instituto Max Planck, es el autor y responsable de estos estudios). Se investiga en la energía de fusión que estará lista para cuando en los próximos cincuenta años, cuando sea difícil extraer gas y petróleo, se pueda suministrar la demanda mundial que está en aumento creciente.

El que tenga la fortuna de vivir a finales de este siglo XXI y a comienzos del XXII, podrá disfrutar de maravillas ahora impensables. A mediados del siglo XXII, por ejemplo, comenzará a ser utilizado otro medio de transporte que, poco a poco, desbancará al automóvil terrestre que ahora abarrotan las calles y carreteras.

Para desplazarnos por la ciudad, por las calles, tendremos aceras móviles que nos llevaran a cualquier parte. Traslados más rápidos serán cosa de vagones subterráneos o de naves voladores que suplirán a los coches y desterrarán, casi por completo, los accidentes de tráfico que nuestro sistema actual de transporte nos hace padecer.

También en los desplazamientos largos se verá un cambio radical.  Modernas naves súper rápidas nos llevarán de un continente a otros lejanos en la décima fracción de tiempo que emplean los actuales aviones.

La carrera espacial, en el 2.250, será un hecho tangible y modernas naves tripuladas cruzaran el vacío estelar de nuestro sistema solar visitando las colonias terrestres de Marte, Europa, Titán, Ganímedes o en las minas de Azufre de Io.

Para entonces, modernas naves surcarán el espacio exterior camino de estrellas lejanas, ocupadas por sofisticados robots que irán enviando al planeta Tierra datos y fotografías del cosmos que permitirá confeccionar rutas y mapas para próximos viajes tripulados en aeronaves espaciales que utilizaran nuevas técnicas de desplazamiento basada en la curvatura del espaciotiempo que, permitirá por vez primera, vencer o mejor burlar la barrera de la velocidad de la luz sin traspasarla.

emilio silvera

1 El cero absoluto está referido en realidad al punto cero de la escala de temperatura termodinámica, igual a -273.16° Celsius ó -459,69° Fahrenheit.  Se afirma la posibilidad de que allí cese el movimiento molecular.  El cero absoluto es teóricamente la temperatura más fría posible, en la práctica es inalcanzable.

** 4.000 millones de años (si antes no nos extinguimos como otras especies antes que nosotros).

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