La ilustración muestra un cuásar, uno de los objetos más brillantes del Universo, emitiendo chorros de energía – ABC Ciencia emite el presente reportaje.

¡Sorpresa! El poder de la energía oscura aumenta a medida que el Universo envejece.

Un equipo de investigadores logra medir con una precisión sin precedentes la tasa de expansión del Universo primitivo

Puede que una de las mayores sorpresas que se hayan llevado nunca astrónomos y cosmólogos fue la comprobación, en 1998, de que el Universo en que vivimos no solo se expande, esto es, se hace cada vez más grande, sino que lo hace cada vez más deprisa. La idea de esta « expansión acelerada», comprobada ya en múltiples ocasiones, llevó a los científicos a preguntarse qué tipo de fuerza o energía podría ser tan inconcebiblemente grande como para someter al Universo entero a esta aceleración. Fue así como nació el concepto de « energía oscura», algo que sabemos que constituye casi el 70% de la masa total del Universo, pero de cuya naturaleza seguimos, 20 años después, sin tener la menor idea.

Pero, ¿cómo de rápido exactamente se expande el Universo? Se trata de una pregunta que los científicos aún no han logrado responder con precisión. Sí que tenemos una magnitud para referirnos a la tasa de expansión universal, la constante de Hubble, pero las diferentes mediciones hechas a lo largo de los años arrojan valores diferentes, de forma que la cuestión sigue estando, después de décadas enteras de investigación, abierta. Y el debate continúa.

Ahora, y por primera vez, un equipo de astrónomos de las universidades de Florencia y Durham, en Reino Unido, anuncia en un artículo recién publicado en Nature Astronomy que ha conseguido usar lejanos cuásares del Universo primitivo (poco después del Big Bang), para medir con una precisión sin precedentes la tasa de expansión del Universo en aquellos tiempos lejanos. Un esfuerzo descomunal que, sin embargo, ha puesto ante nuestros ojos un misterio aún mayor del que ha conseguido resolver.

Medir la constante de Hubble

“La constante de Hubble, representada comúnmente como H, especifica la velocidad a la que se está expandiendo el Universo. A través de ella, y una asumido un cierto modelo cosmológico, también podemos estimar el tamaño y la edad del Universo. Por este motivo, muchos investigadores defienden que la determinación experimental de la constante de Hubble es el proyecto más importante de la cosmología observacional”.

La forma en que hasta ahora se ha medido la constante de Hubble es observando fuentes de luz distantes, normalmente supernovas del tipo 1A o estrellas variables, conocidas como « candelas estandar», cuya distancia de nosotros se puede calcular y que permiten medir con bastante precisión el «corrimiento hacia el rojo» de la luz que emiten, lo que determina la velocidad a la que esos objetos se alejan de nosotros.

Sin embargo, hacer esas mediciones no resulta fácil. Y hagan lo que hagan los astrónomos, nunca consiguen llegar a un valor único, sino a un rango de valores diferentes. La tasa de expansión se mide en kilómetros por segundo por Megaparsec (km/s/Mpc). Un «parsec» es una unidad de medida cuyo nombre deriva de «paralaje de un segundo de arco» y que corresponde a 3,26 años luz. Un Megapársec, por lo tanto, equivale a un millón de veces esa distancia, es decir, 3.26 millones de años luz.

La incómoda cuestión es que los valores obtenidos hasta el momento con los diferentes métodos de medición oscilan entre los 67 y los 77 kilómetro por segundo por Megapársec. En otras palabras, eso significa que dos puntos en el espacio que estén separados por un Megapársec se alejan el uno del otro a una velocidad de entre 67 y 77 km/s. Para explicar estas diferencias, se ha llegado a proponer que quizá la velocidad de expansión no haya sido la misma a lo largo de toda la historia del Universo, sino que ésta ha ido cambiando a lo largo del tiempo. Algo que invalidaría la idea misma de una constante (la de Hubble) y que nadie ha conseguido demostrar hasta ahora. Para eso habría que ser capaces de medir el valor de la constante de Hubble a muchos miles de millones de años de distancia, y no existían candelas estándar lo suficientemente lejanas como para permitir esos cálculos.

Una diferencia incómoda

La diferencia entre 67 y 77 km/s puede no parecer tanta, pero la Ciencia se resiste a aceptar un rango de valores para algo que debería tener un valor concreto. De modo que los investigadores siguen probando diferentes métodos para medir la constante de Hubble y tratar de llegar de una vez a un valor definitivo.

La cuestión tiene mucha más importancia de la que parece a simple vista. De hecho, sin un valor preciso, los astrónomos son incapaces de determinar con precisión, por ejemplo, los tamaños de galaxias muy lejanas, la edad exacta del Universo o la historia de su expansión a partir del Big Bang.

Pero el nuevo método desarrollado por los investigadores de Florencia y Durham ha permitido, por primera vez, medir la constante de Hubble en los lejanos tiempos cercanos al Big Bang. Y los resultados han sido toda una sorpresa.

En busca de cuásares

Cuatro imágenes cuásar rodean una lente galáctica

Los cuásares fueron los primer AGN que se descubrieron. Existe una variedad de tipos de AGN según sus propiedades observaciones, pero los cuales se cree que …

El método se basa en los cuásares, objetos muy lejanos y también ultrabrillantes, también llamados «núcleos galácticos activos». Son los objetos más brillantes de todo el Universo y se cree que su brillo procede de la actividad de los agujeros negros supermasivos que hay en el centro de la mayoría de las galaxias. La intensa radiación electromagnética que emiten es causada por el disco de acreción, formado por los materiales que giran alrededor del agujero negro, atraídos por su gravedad. A medida que el disco de materia acelera, emite una enorme cantidad de energía. Tanta, que deslumbra a los telescopios de la Tierra, a miles de millones de años luz de distancia.

                 Científicos descubren el cuásar más lejano observado hasta la fecha.

“Un equipo de científicos de la Institución Carnegie ha descubierto el cuásar más lejano detectado hasta la fecha. Los resultados, publicados en la revista Nature, nos permiten comprender cómo era el universo en su ‘infancia’. La razón es que el cuásar se originó cuando el cosmos presentaba una antigüedad de tan solo 690 millones de años. “Nos ofrece una fotografía de cómo era el universo cuando este tenía solo 5% de su edad actual”, explica a Hipertextual Eduardo Bañados, primer autor del trabajo e investigador en el observatorio de la Institución Carnegie.”

Hace ya unos años, otro equipo de astrónomos consiguió medir la distancia a la que estaban ciertos cuásares. Y resulta, además, que los cuásares también emiten rayos X y luz ultravioleta. Ahora, tal y como explican en su estudio Guido Risaliti, de la Universidad de Florencia, y Elisabeta Russo, de la de Durham, los investigadores han conseguido descubrir que la relación entre estas dos diferentes longitudes de onda emitidas por un cuásar varía en función de su luminosidad en el ultravioleta. Y una vez conocida esa luminosidad, cosa que los investigadores consiguieron a partir de esa relación, resulta que el cuásar puede ser utilizado como cualquier otra candela estándar. Solo que muchísimo más lejana que cualquiera de las supernovas o las de estrellas variables utilizadas hasta ahora.

En otras palabras, por primera se ha conseguido encontrar la forma de medir la constande de Hubble en el remoto pasado del Universo. Según Elisabeta Luso, «el uso de los cuásares como candelas estándar tiene un gran potencial, ya que ahora podemos observarlos a distancias mucho mayores que las supernovas del Tipo IA, y utilizarlas para investigar épocas mucho más tempranas en la historia del Universo».

Inmersión en el Universo primitivo

De esta forma, el equipo de investigadores recopiló datos de 1.598 cuásares situados a distancias entre 12.600 y 11.400 millones de años luz de nosotros, poco después del Big Bang (que fue hace unos 13.700 millones de años). Y usaron esas distancias para calcular, por primera vez, la tasa de expansión del Universo primitivo y comprobar si, efectivamente, era distinta de la actual.

Los científicos también compararon sus resultados con los obtenidos durante años de supernovas del tipo IA, que cubren los 9.000 millones de años más recientes, y encontraron que, a las distancias en que los resultados se superponen, éstos son muy similares. Pero en el Universo temprano, donde sólo los cuásares pueden facilitar mediciones, había una notable diferencia entre lo que observaron y lo que predice el modelo cosmológico vigente.

«Observamos cuásares hasta apenas mil millones de años después del Big Bang -explica Guido Risaliti- y encontramos que la tasa de expansión del Universo en la actualidad es más rápida de lo que era antes. Y eso puede significar que la energía oscura se está haciendo más y más fuerte a medida que el Universo envejece».

Las implicaciones de este hallazgo son tremendas. Si efectivamente la densidad de la energía oscura aumenta con el tiempo, entonces la constante de Hubble no sería «constante», sino que variaría a lo largo del tiempo. y posiblemente eso bastaría para explicar las discrepancias encontradas en las diferentes mediciones llevadas a cabo hasta ahora.

Pero hay otra cuestión. Si bien es cierto que el trabajo de este equipo de investigadores podría ayudar resolver la espinosa cuestión del auténtico valor de la constante de Hubble, también lo es que coloca sobre el tapete un misterio aún mayor: ¿Cómo es posible que la energía oscura se vaya haciendo más fuerte a medida que el Universo envejece?

«Algunos científicos -concluye Risaliti- sugirieron en el pasado que podría ser necesaria una nueva Física para explicar las discrepancias encontradas hasta ahora, incluída la posibilidad de que la fuerza de la energía oscura esté aumentando. Y nuestros resultados parecen confirmar esa sugerencia».

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Los “ojos” de Alma atisban supercúmulos de protoestrellas

“Nebulosas con este potencial se habían considerado hasta ahora adolescentes, posteriores al inicio de la formación estelar”, dijo Johnson. “Esto significaba que el semillero ya se había alterado. Y para entender la formación de un cúmulo globular necesitas ver su verdadero origen”, agregó.

La mayoría de los cúmulos globulares se formaron durante un ‘baby boom’ ocurrido hace aproximadamente 12 mil millones de años, en los inicios de las galaxias. Cada una contiene densas agrupaciones de hasta un millón de estrellas de segunda generación, estrellas con concentraciones de metales pesados notoriamente bajas, lo que indica que se formaron muy temprano en la historia del Universo. Nuestra propia Vía Láctea es conocida por contener al menos unos 150 cúmulos de estas características, aunque podría contener muchos más.

A través del Universo se siguen formando cúmulos de estrellas de diferentes tamaños. Es posible, aunque muy improbable, que los más grandes y densos terminan transformándose en cúmulos globulares.

El cúmulo globular Omega Cantauri con diez millones de estrellas

“La probabilidad de supervivencia para que un cúmulo de estrellas joven y masivo se mantenga intacto es muy baja, de alrededor del uno por ciento” dijo Johnson. “Fuerzas externas e internas tienden a separar estos objetos, ya sea formando cúmulos abiertos como las Pléyades o desintegrándolos completamente para formar parte del halo galáctico”.

Sin embargo, los astrónomos piensan que el objeto que observaron con ALMA, que contiene gas molecular equivalente a 50 millones de veces la masa del Sol, es lo suficientemente denso como para tener una buena probabilidad de ser uno de los afortunados en convertirse en cúmulo estelar.

Los cúmulos globulares evolucionan rápidamente, en sólo un millón de años, desde su estado embrionario carente de estrellas. Esto significa que el objeto descubierto por ALMA está pasando por una etapa muy especial de su vida, ofreciendo a los astrónomos una oportunidad única de estudiar un componente importante del Universo temprano.

Los datos de ALMA también indican que la nube del Petardo se encuentra bajo una presión extrema, aproximadamente 10 mil veces mayor que las típicas presiones interestelares, lo que apoya las teorías que señalan que para formar cúmulos globulares se requieren altas presiones.

Al explorar las galaxias Antena, Johnson y su equipo observaron las débiles emisiones de las moléculas de monóxido de carbono, lo que les permitió obtener imágenes y características de distintas nubes de gas y polvo. La falta de indicador térmico apreciable –revelador de la presencia de gas calentado por estrellas cercanas– confirma que este objeto recién descubierto aún se encuentra en su estado prístino, sin alteraciones.

Posteriores estudios con ALMA pueden revelar nuevos ejemplos de supercúmulos de protoestrellas en las galaxias Antena y en otras galaxias en colisión, aportando luces sobre los orígenes de estos antiguos objetos y su función en la evolución galáctica. (Fuente: OBSERVATORIO ALMA/DICYT)

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La imagen de ordenador muestra los numerosos filamentos de gas caliente que llenan el espacio intergaláctico. ¿Estará ahí la materia que falta en el Universo? – Springel et al. (2005); Espectro: NASA/CXC/CfA/Kovács et al

Dicen haber hallado la pista de la “materia perdida” del Universo

Para deconcierto de los astrónomos, por lo menos la tercera parte de la materia de la que estamos hechos permanece oculta.

Un equipo internacional de astrónomos cree haber dado con la llave que permitirá resolver uno de los principales misterios del Cosmos: dónde se “esconde” por lo menos un tercio de toda la materia que hay en el Universo. Su trabajo se acaba de publicar en The Astrophysical Journal.

Esta búsqueda, que dura ya varias décadas, no tiene nada que ver con la materia oscura. Muy al contrario, la materia “perdida” a la que se refiere es perfectamente normal, ordinaria y del tipo que conocemos, solo que los científicos, sencillamente, no logran encontrarla. Algo que, dicho sera de paso, se ha convertido en un enorme fastidio para los astrónomos.

Ahora, sin embargo, y utilizando el Observatorio espacial de rayos X Chandra, un equipo de científicos del Centro Harvard Smithsonian de Astrofísica, de la NASA, afirma haber descubierto una pista que nos llevaría directamente a la resolución del misterio.

“Si conseguimos encontrar toda esa materia perdida -afirma Orsolya Kovács, autora principal de la investigación- podremos resolver uno de los mayores enigmas de la Astrofísica: ¿Dónde ha podido esconder el Universo tanta cantidad de la materia que sirve para fabricar estrellas, planetas y a nosotros mismos?”.

Para realizar su trabajo, Kovács y su equipo decidieron volver a considerar una de las teorías más populares al respecto: la que dice que la materia que falta está oculta en los tenues filamentos de gas caliente que llenan el espacio entre galaxias. Dichos filamentos, que forman parte de la denominada “telaraña cósmica” resultan muy difíciles de estudiar, y no aparecen en las imágenes de los telescopios ópticos (los que estudian el cielo en el rango de la luz visible).

       Este no es el cuásar llamado A1821+643

Así que los investigadores decidieron tomar otro camino. Y recurrieron a las observaciones hechas por el telescopio espacial de rayos X Chandra de un cuásar llamado A1821+643. La idea era que si efectivamente toda esa materia que falta se esconde en los filamentos intergalácticos, podría estar afectando de algún modo a la señal del cuásar, modificándola. Si hallaban esa modificación, podrían partir de ella para trabajar “hacia atrás”, comparando la señal esperada con la realmente detectada.

«En las fuentes de agua»

Hay una nube de vapor de agua en el espacio que tiene 100 billones de veces la cantidad de agua presente en la Tierra. El más alejado y el embalse más inmenso que imaginar podamos. Y, donde hay agua… ¡La Vida estará cerca!

Para simplificar en lo posible la búsqueda, los investigadores se concentraron en las longitudes de onda específicas de la luz de rayos X. Según ellos, en efecto, esas eran las longitudes de onda más capaces de mostrar los efectos causados por los filamentos. En otras palabras, se plantearon utilizar los rayos X emitidos por el cuásar como una herramienta, en lugar de quedar abrumados, como es lo habitual, por su enorme brillo.

“En principio -asegura Akos Bogdan, coautor de la investigación- nuestra técnica resulta similar a la que se podría utilizar para llevar a cabo una búsqueda eficiente de animales en las vastas llanuras de África. Sabemos que los animales necesitan beber, así que tiene todo el sentido buscar primero alrededor de las fuentes de agua”.

Una clase de matería o sustancia cósmica invisible a la que llamo sustancia cósmica y creo, que es la precursora de la materia normal, la Bariónica que podemos ver y emite radiación.

El resultado fue positivo. Utilizando ese método, el equipo de astrónomos logró identificar 17 filamentos intergalácticos diferentes. Y a partir de ahí, utilizaron sus observaciones para calcular cuánta masa se estaba ocultando en esos filamentos. Los cálculos sugieren que, por lo menos en esa zona concreta del Universo, la masa faltante sí que está oculta el interior de esas enormes estructuras filamentosas.

Todo un logro para la Astrofísica y un paso decisivo para descubrir, por fin, el “escondite” de por lo menos una tercera parte de la materia de la que estamos hechos.

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Cuando los físicos trabajan con las matemáticas de la nueva teoría de supercuerdas, Einstein, sin que nadie le llame, allí aparece y se hace presente por medio de las ecuaciones de campo de la relatividad general que, como por arte de magia, surgen de la nada y se hacen presentes en la nueva teoría que todo lo unifica y también todo lo explica; posee el poder demostrar que todos los sorprendentes sucesos que se producen en nuestro universo (desde la frenética danza de una partícula subatómica que se llama quark hasta el majestuoso baile de las galaxias o de las estrellas binarias bailando un valls, la bola de fuego del Big Bang y los agujeros negros) todo está comprendido dentro de un gran principio físico en una ecuación magistral.

Las ecuaciones del Universo de Einstein

Esta nueva teoría requiere conceptos nuevos y matemáticas muy avanzados y nos exige cambiar nuestra manera actual de entender el espacio, el tiempo y la materia. Llevará cierto tiempo adaptarse a ella hasta instalarnos en un nivel en el que resulte cómodo su manejo y su entendimiento. No obstante, vista en su propio contexto, la teoría de cuerdas emerge como un producto impresionante pero natural, a partir de los descubrimientos revolucionarios que se han realizado en la física del último siglo. De hecho, gracias a esta nueva y magnifica teoría, veremos que el conflicto a que antes me refería existente entre la mecánica cuántica y la relatividad general no es realmente el primero, sino el tercero de una serie de conflictos decisivos con los que se tuvieron que enfrentar los científicos durante el siglo pasado, y que fueron resueltos como consecuencia de una revisión radical de nuestra manera de entender el universo.

                                      Ver la luz como partícula y onda

El primero de estos conceptos conflictivos, que ya se había detectado nada menos que a finales del siglo XIX, está referido a las desconcertantes propiedades del movimiento de la luz.

Isaac Newton y sus leyes del movimiento nos decía que si alguien pudiera correr a una velocidad suficientemente rápida podría emparejarse con un rayo de luz que se esté emitiendo, y las leyes del electromagnetismo de Maxwell decían que esto era totalmente imposible. Einstein, en 1905, vino a solucionar el problema con su teoría de la relatividad especial y a partir de ahí le dio un vuelco completo a nuestro modo de entender el espacio y el tiempo que, según esta teoría, no se pueden considerar separadamente y como conceptos fijos e inamovibles para todos, sino que por el contrario, el espacio-tiempo era una estructura maleable cuya forma y modo de presentarse dependían del estado de movimiento del observador que lo esté midiendo.

El escenario creado por el desarrollo de la relatividad especial construyó inmediatamente el escenario para el segundo conflicto. Una de las conclusiones de Einstein es que ningún objeto (de hecho, ninguna influencia o perturbación de ninguna clase) puede viajar a una velocidad superior a la de la luz. Einstein amplió su teoría en 1915 – relatividad general – y perfeccionó la teoría de la gravitación de Newton, ofreciendo un nuevo concepto de la gravedad que estaba producida por la presencia de grandes masas, tales como planetas o estrellas, que curvaban el espacio y distorsionaban el tiempo.

La Gravedad sigue firme como el Peñón de Gibraltar como nos decía Dirac. Así se confirma con las pruebas realizadas de diversas maneras

Tales distorsiones en la estructura del espacio y el tiempo transmiten la fuerza de la gravedad de un lugar a otro. La luna no se escapa y se mantiene ahí, a 400.000 Km de distancia de la Tierra, porque está influenciada por la fuerza de gravedad que ambos objetos crean y los mantiene unidos por esa cuerda invisible que tira de la una hacia la otra y viceversa. Igualmente ocurre con el Sol y la Tierra que, separados por 150 millones de kilómetros, están influidos por esa fuerza gravitatoria que hace girar a la Tierra (y a los demás planetas del Sistema Solar) alrededor del Sol.

Así las cosas, no podemos ya pensar que el espacio y el tiempo sean un telón de fondo inerte en el que se desarrollan los sucesos del universo, al contrario; según la relatividad especial y la relatividad general, son actores que desempeñan un papel íntimamente ligado al desarrollo de los sucesos.

La geometría del Espacio está determinada por la presencia de grandes masas

El descubrimiento de la relatividad general, aunque resuelve un conflicto, nos lleva a otro. Durante tres décadas desde 1.900, en que Max Planck publicó su trabajo sobre la absorción o emisión de energía de manera discontinua y mediante paquetes discretos a los que él llamo cuantos, los físicos desarrollaron la mecánica cuántica en respuesta a varios problemas evidentes que se pusieron de manifiesto cuando los conceptos de la física del siglo XIX se aplicaron al mundo microscópico. Así que el tercer conflicto estaba servido, la incompatibilidad manifiesta entre relatividad general y mecánica cuántica.

La forma geométrica ligeramente curvada del espacio que aparece a partir de la relatividad general, es incompatible con el comportamiento microscópico irritante y frenético del universo que se deduce de la mecánica cuántica, lo cual era sin duda alguna el problema central de la física moderna.

Concepción artística de la sonda Gravity Probe B orbitando la Tierra para medir el espacio-tiempo, una descripción de cuatro dimensiones del universo, incluyendo la altura, anchura, longitud y tiempo….

Las dos grandes teorías de la física, la relatividad general y la mecánica cuántica, infalibles y perfectas por separado, no funcionaban cuando tratábamos de unirlas, eran incompatibles.

Entonces llegó la nueva teoría que siguió a la de supersimetría y supergravedad que no dieron la talla. Sin embargo, la teoría de supercuerdas, según todos los indicios, es una candidata muy firme para que de una vez por todas queden unificadas la relatividad general de Einstein y la mecánica cuántica de Planck y otros.

SMOS utiliza 69 antenas dispuestas en tres brazos en forma de Y para medir con exactitud esta radiación térmica proveniente de la superficie de la Tierra.

La solución que ofrece la teoría de cuerdas data de mediados de la década de los ochenta. Además, la teoría de cuerdas se construye sobre la relatividad general y sobre la relatividad especial y a partir de la teoría de Kaluza–Klein que vino a imponer el concepto de más dimensiones; además de las tres de espacio y una de tiempo cotidianas, otras dimensiones permanecen enrolladas como espacios arrugados que no se desarrollaron, como las tras que conocemos en el mundo ordinario, y quedaron retenidos en el límite de Planck. Son como estructuras plegadas del cosmos, dimensiones que existen y que por razones que no conocemos, no llegaron a desplegarse en el instante primero del Big Bang y permanecen ahí ocultas a nuestra vista.

La teoría de cuerdas, en realidad, es la historia del espacio y el tiempo desde Einstein en adelante. Físicos modernos y avanzados como el famoso “cuarteto de cuerdas” de Princeton, capitaneados por Gross, trabajaron en la teoría de cuerdas ya elaborada antes por otros y la perfeccionaron con la versión de la cuerda heterótica, muy bien elaborada y de amplios y nuevos conceptos.

La última versión y más avanzada de la teoría de supercuerdas, es la conocida como la teoría M de E. Witten (también de Princeton), que lleva la M de mágica dada su perfección de planteamientos que han llevado a esta teoría a unas alturas del conocimiento científico de la física y de las matemáticas que están al alcance de pocos el poder comprender plenamente.

La teoría de cuerdas es un modelo físico que trata de unificar todas las fuerzas de la naturaleza. “Una teoría para gobernarlas a todas”

La teoría de cuerdas profundiza mucho más en la materia y en las fuerzas fundamentales, llega mucho más allá en el conocimiento de las cosas y en ella están los átomos, los electrones, los protones y neutrones, los quarks… y las “cuerdas”.

En realidad, según esta nueva teoría, si pudiéramos observar con aparatos más perfeccionados de los que tenemos actualmente la verdadera estructura de la materia, veríamos que además de los pequeños quarks, existen otros minúsculos filamentos que como cuerdas vibran, oscilan y bailan como elásticos de goma infinitamente delgados.

En los tiempos de Einstein no se había descubierto aun la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil, pero él opinaba que la existencia de dos fuerzas distintas (la gravedad y el electromagnetismo) era profundamente preocupante. A Einstein le costaba admitir que la naturaleza se basara en un modelo tan extravagante. Esta opinión le llevó a ese viaje de treinta años en los que, infructuosamente, buscó una teoría unificada de campos demostrativa de que todo se basaba en un único principio.

Einstein quedó aislado en esta búsqueda quijotesca que lo apartó de la corriente principal y más viva de la física que, por aquel entonces, estaba más interesada en profundizar en el marco de la mecánica cuántica, surgida con fuerza en aquellos años.

En el comienzo de la década de los 40, Einstein escribía a un amigo: “Me he convertido en un tipo viejo y solitario que es conocido principalmente por no usar calcetines y al que exhiben como una curiosidad en ocasiones especiales”.

Lo que sucedía era que Einstein, sencillamente, como había hecho en otras ocasiones, se estaba adelantando con su visión de futuro a su época.  Más de un siglo después, su sueño de una teoría unificada se ha convertido en el Santo Grial de la física moderna. Los físicos-matemáticos más prestigiosos del mundo están convencidos de que en la teoría de cuerdas puede estar la respuesta al sueño de Einstein que él no pudo alcanzar porque, entre otras razones, en su tiempo no se conocían las matemáticas que son necesarias para plasmarla. Incluso ahora, a principios del siglo XXI en que la teoría está muy avanzada, son necesarias matemáticas que aún nadie es capaz de inventar para llegar al fondo de la esperada respuesta final.

Parte real (rojo) y parte imaginaria (azul) de la línea crítica Re(s) = 1/2 de la función zeta de Riemann. Pueden verse los primeros ceros no triviales en Im(s) = ±14,135, ±21,022 y ±25,011.

Un gráfico polar de zeta, esto es, Re(zeta) vs. Im(zeta), a lo largo de la línea crítica s=it+1/2, con t con valores desde 0 a 34.

                Función Zeta de Reimann ζ(s).

La hipótesis de Riemann, por su relación con la distribución de los números primos en el conjunto de los naturales, es uno de los problemas abiertos más importantes en la matemática contemporánea.

Se ha ofrecido un premio de un millón de dólares por el Instituto de Matemáticas para la primera persona que desarrolle una demostración correcta de la conjetura.La mayoría de la comunidad matemática piensa que la conjetura es cierta, aunque otros grandes matemáticos como J. E. Littlewood y Atle Selberg se mostraron escépticos, si bien el escepticismo de Selberg fue disminuyendo desde sus días de juventud. En un artículo en 1989 sugirió que un análogo debe ser cierto para una clase mucho más amplia de funciones (la clase de Selberg).

¿Estará la respuesta escondida en las funciones modulares de los cuadernos perdidos de Ramanujan?

Ante todo estos planteamientos que tratan los cerebros más privilegiados del mundo para descubrir el misterio final del universo, la materia, el espacio-tiempo y las fuerzas fundamentales que interaccionan con las partículas fundamentales o elementales de las que todo está hecho, nos podríamos parar a pensar y preguntarnos:

¿Es posible que las maravillas de la vida y del universo sean meros reflejos de unas partículas microscópicas implicadas en una danza sin sentido, totalmente coreografiados por las leyes de la física?

¿Es realmente posible que los sentimientos de alegría, pena, aburrimiento, curiosidad, ansias de saber o de amar no sean más que unas reacciones químicas que tienen lugar en el cerebro, unas reacciones entre moléculas y átomos que, yendo a un nivel aún más microscópico, son reacciones entre algunas de las partículas que llamamos elementales y más profundamente aún, todo sea debido en su origen a unas infinitesimales cuerdas vibrantes?

Yo desde luego no tengo el talento necesario ni los conocimientos requeridos para contestar a estas preguntas de una manera clara y precisa y con todo lujo de detalles. Sin embargo, por lo poco que sé, pocas dudas me pueden acechar sobre una cosa para mí muy cierta.

Algunas veces se podría pensar que todo el Universo es un “Ente vivo” que crea las condiciones necesarias para que existan criaturas que lo observen y traten de saber sobre todo ese inmenso conglomerado de complejidad “infinita” del que nunca, podrán obtener todas las respuestas.

Claro que, formamos parte del universo y estamos hechos por los materiales complejos que sólo se pueden formar en las estrellas. El polvo estelar de supernova que hizo posible nuestra existencia se formaría, seguramente, hace miles de millones de años en estrellas situadas a miles o millones de años luz de distancia.

Toda la materia conocida está formada por los quarks que forman protones y neutrones que forman los núcleos que al ser rodeados por los electrones, componen los átomos, que al unirse dan lugar a células, que juntas conforman la materia.

                    De estos materiales se forman estrellas, mundos y …. ¿Vida?

Así también estamos formados todos nosotros, que con esos materiales complejos y en unas condiciones muy especiales de un planeta Tierra primitivo, bombardeado por enormes tormentas, acribillado por rayos y partículas y radiaciones cósmicas como las ultravioletas y gamma, en los océanos y mares primigenios y en una enrarecida atmósfera, surgió la primera célula que fue capaz de multiplicarse para que miles de años y de millones de años después, tras una larga y penosa evolución, apareciéramos nosotros, unos seres capaces de pensar y de tener conciencia de su propia existencia, buscar en sus orígenes y mirar en su futuro, sentir unos sentimientos muy profundos que nos elevan a una categoría muy por encima de todas las demás cosas conocidas y, en este punto, tras toda esta larga reflexión, yo mismo me digo que sí, la ciencia nos demuestra que aunque nos parezca mentira, aunque lo clasifiquemos como “milagro”, todos nosotros, a pesar de estar dotados de esos sentimientos, estamos hecho de ese mismo ingrediente que llamamos materia formada por partículas diminutas que a partir de algo inanimado e inerte, dio lugar a lo que somos ahora.

¡Nos quedan tantos secretos que desvelar!

emilio silvera

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René Descartes, filósofo, matemático y físico  francés, considerado el padre de la filosofía moderna, así como uno de los nombres más destacados de la revolución científica. El método científico ( del latín scientia = conocimiento; camino hacia el conocimiento) es un método de investigación usado principalmente en la producción de conocimiento en las ciencias. Para ser llamado científico, un método de investigación debe basarse en la empírica y en la medición, sujeto a los principios específicos de las pruebas de razonamiento.  El método científico es: «un método o procedimiento que ha caracterizado a la ciencia natural desde el siglo XVII, que consiste en la observación sistemática, medición, experimentación, la formulación, análisis y modificación de las hipótesis»

¡Son posibles tantas cosas!

                  El tejido de finas cuerdas que vibran y que forman la estructura de nuestro Universo

Claro que, siendo todos los indicios muy buenos, para ser serios, no podemos decir aún que las predicciones sean definitivas y comprobables para estar seguros de que la teoría de cuerdas ha levantado realmente el velo de misterio que nos impedía ver las verdades más profundas del universo, sino que con propiedad se podría afirmar que se ha levantado uno de los picos de ese velo y nos permite vislumbrar algo de lo que nos podríamos encontrar.

La teoría de cuerdas, aunque en proceso de elaboración, ya ha contribuido con algunos logros importantes y ha resuelto algún que otro problema primordial como por ejemplo, uno relativo a los agujeros negros, asociado con la llamada entropía de Bekenstein-Hawking, que se había resistido pertinazmente durante más de veinticinco años a ser solucionada con medios más convencionales. Este éxito ha convencido a muchos de que la teoría de cuerdas está en el camino correcto para proporcionarnos la comprensión más profunda posible sobre la forma de funcionamiento del universo, que nos abriría las puertas para penetrar en espacios de increíble belleza y de logros y avances tecnológicos que ahora ni podemos imaginar.

Como he podido comentar en otras oportunidades, Edward Witten, uno de los pioneros y más destacados experto en la teoría de cuerdas, autor de la versión más avanzada y certera, conocida como teoría M, resume la situación diciendo que: “la teoría de cuerdas es una parte de la física que surgió casualmente en el siglo XX, pero que en realidad era la física del siglo XXI“.

Witten, un físico-matemático de mucho talento, máximo exponente y punta de lanza de la teoría de cuerdas, reconoce que el camino que está por recorrer es difícil y complicado. Habrá que desvelar conceptos que aún no sabemos que existen.

El hecho de que nuestro actual nivel de conocimiento nos haya permitido obtener nuevas perspectivas impactantes en relación con el funcionamiento del universo es ya en sí mismo muy revelador y nos indica que podemos estar en el buen camino revelador de la rica naturaleza de la teoría de cuerdas y de su largo alcance. Lo que la teoría nos promete obtener es un premio demasiado grande como para no insistir en la búsqueda de su conformación final.

El universo, la cosmología moderna que hoy tenemos, es debida a la teoría de Einstein de la relatividadgeneral y las consecuencias obtenidas posteriormente por Alexandre Friedmann. El Big Bang, la expansión del universo, el universo plano y abierto o curvo y cerrado, la densidad crítica y el posible Big Crunch que, según parece, nunca será un hecho y, el universo, tendrá una “muerte” térmica, es decir, cuando el alejamiento de las galaxias lo haga más grande, más oscuro y más frío. En el cero absoluto de los -273 ºC, ni los átomos se moverán.

Un comienzo y un final que abarcará miles y miles de millones de años de sucesos universales a escalas cosmológicas que, claro está, nos afectará a nosotros, insignificantes mortales habitantes de un insignificante planeta, en un insignificante sistema solar creado por una insignificante y común estrella.

Pero… ¿somos en verdad tan insignificantes

emilio silvera

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