El autor de El Tiempo, gran obra de la cosmología, es Stephen W. Hawking[1]. Para tener una idea general sobre el pensamiento cosmológico actual hay que tener un acercamiento directo a todo lo que se escribe actualmente sobre el universo, especialmente el libro que se encuentra resumido más adelante.
Capítulo I – Nuestra Imagen del Universo
El ser humano está en constante búsqueda de respuestas a realidades, quiere saber de dónde viene y a dónde va, por esta razón, considera necesario explicar los orígenes universo, para explicar sus orígenes desde el punto de vista que se considere más documentado y razonado. A lo largo de la historia muchos han explicado los orígenes del universo, a nivel filosófico y/o a nivel matemático, como: Aristóteles, Ptolomeo, Copérnico, Galileo, Kepler, San Agustín, etc.
En la actualidad los científicos describen el universo a través de dos teorías parciales:
- La teoría de la relatividad general (describe la fuerza de la gravedad y la estructura a gran escala del universo, es decir, la estructura a escalas que van desde sólo unos pocos kilómetros hasta un billón de billones de kilómetros, el tamaño del universo observable).
- La mecánica cuántica (la mecánica cuántica, por el contrario, se ocupa de los fenómenos a escalas extremadamente pequeñas, tales como una billonésima de centímetro). Desafortunadamente, sin embargo, se sabe que estas dos teorías son inconsistentes entre sí: ambas no pueden ser correctas a la vez. En la actualidad se busca una teoría que las una a las dos para llegar a un acuerdo.
Capítulo II – Espacio y Tiempo
Las leyes que tenemos en estos tiempos sobre las leyes del movimiento, se remontan a la época de Galileo y Newton. Antes de ellos se creía en la concepción aristotélica que decía que el estado natural de un cuerpo era mantenerse en reposo y sólo se movía si era impulsado por una fuerza externa. Las mediciones que realizó Galileo Galilei sirvieron de modelo para las leyes del movimiento de Newton. Junto con las leyes del movimiento, Newton descubrió las leyes de la gravedad, la cual, afirma que todo cuerpo atrae a otro con una fuerza proporcional a la masa de otro. Mientras más separados estén los cuerpos menor será la acción de la gravedad ejercida sobre éstos. Tanto Aristóteles como Newton creían que el tiempo es absoluto, es decir, que se pueden medir dos intervalos de tiempo entre dos sucesos ubicados en diferentes lugares y el resultado será exactamente el mismo, si usan un mismo reloj.
Ole Christensen Roemer fue quien descubrió que la luz viajaba a una velocidad finita, dándole un valor de 225.000 kms/s que difiere con el valor actual que es de 300.000 Kms/s. No fue hasta 1865 cuando el físico británico James Clerk Maxwell unificó las teorías parciales que hasta entonces se habían usado para definir las fuerzas de la electricidad y el magnetismo. Newton creía en el “éter” y que la luz necesariamente debía viajar por el éste.
La teoría de la relatividad acabó con la idea de un tiempo absoluto. Cada observador debe tener su propia medida del tiempo según el espacio donde se encuentra, es decir el tiempo y espacio son cosas relativas.
Capítulo III – El universo en Expansión
Se ha demostrado que el espacio y el tiempo son relativos, no absolutos, como se creía antes con la concepción de Newton. La concepción de que el universo es el mismo en todas las direcciones no es verdad, porque en cada lugar tiene sus variantes, que pueden ser comprobados a través de la observación. Se considera el Big Bang como la teoría más aceptada en el mundo; la Iglesia Católica en un comunicado manifestó que ésta teoría encaja perfectamente con el modelo de creación.
El primero que dijo que el universo se expandía fue Friedman, cosa que luego fue comprobado por Hubble, que descubrió que la galaxia no era única y que se expandía a través del efecto Doppler (cuando una estrella se aleja tiene corrimiento hacia el rojo y cuando se acerca corrimiento hacia el azul).
También aparecen muchas teorías con el fin de destruir la concepción del Big Bang porque pone en el filo de la navaja la concepción del tiempo, sobre su finitud o su infinitud.
Capítulo IV – Principio de Incertidumbre
Analiza la concepción determinista del universo, que fue sugerida por Laplace diciendo que debía existir un conjunto de leyes científicas que nos permitieran predecir todo lo que sucede en el universo, con tal que conociéramos el estado completo del universo en un instante de tiempo. Pero esta doctrina se contrapone al principio de incertidumbre, ya que, este principio afirma que es imposible medir simultáneamente de forma precisa la posición y el momento lineal de una partícula. Este principio hizo posible la formulación de una nueva teoría llamada mecánica cuántica. En esta teoría las partículas ya no poseen posiciones y velocidades definidas por separado, en vez de ello, las partículas tienen un estado cuántico, que es una combinación de posición y velocidad.
Capítulo V – Las partículas elementales y las fuerzas de la naturaleza
Inicia con la idea de Aristóteles, que consideraba que la materia es continua, es decir, indivisible, pasando por el átomo donde la materia es indivisible hasta llegar al descubrimiento de una partícula más pequeña llamada quark. Luego, explica la teoría de Dirac, la cual fue confirmada más tarde, con esta sabemos que cada partícula tiene su antipartícula con la que puede aniquilarse. Y por último explica las teorías de las partículas portadoras de fuerza, en sus cuatro categorías y lo que éstas implican en la comprensión del universo.
Capítulo VI – Los Agujeros Negros
La concepción de agujero negro no tiene mucho tiempo, fue acuñado por John Wheeler en 1969. John Michell, en 1783 escribió que una estrella que fuera suficientemente masiva y compacta tendría un campo gravitatorio tan intenso que la luz no podría escapar: luz emitida desde la superficie de la estrella sería arrastrada de vuelta hacia el centro por la atracción gravitaría de la estrella, antes de que pudiera ir muy lejos, no podríamos ver su luz porque no nos alcanzaría. Estos son los Agujeros Negros, que no son más que un hueco en el espacio. Para conocer la formación de un agujero negro es necesario conocer el ciclo vital de una estrella, la cual, se forma cuando una gran cantidad de gas, principalmente hidrogeno, comienza a colapsar sobre sí misma debido a su atracción gravitatoria. El gas se calienta, lo que provoca una explosión que permite que la luz brille. Se demostró que de acuerdo con la relatividad general, los agujeros negros sin rotación debían ser muy simples; eran perfectamente esféricos, su tamaño sólo depende de su masa, y dos agujeros negros cualesquiera con la misma masa serían idénticos. Según la relatividad general, nada puede viajar más rápido que la luz, y la luz es absorbida por los Agujeros Negros, por lo tanto, nada puede esparse de ellos. Los agujeros negros más pequeños son más fáciles de detectar porque irradian más calor que los grandes.
Capítulo VII – Los Agujeros Negros no son tan negros
Un agujero negro se define como el conjunto de sucesos desde los que no es posible escapar a una gran distancia. La teoría cuántica responde que las partículas no provienen del agujero negro, sino del espacio vacío justo fuera del horizonte de sucesos del agujero negro. Otra idea que se plasma aquí es que la energía no puede ser creada de la nada. Gracias a los cálculos matemáticos se ha demostrado que los Agujeros Negros emiten partículas y radiación, como si fueran un cuerpo caliente y por tanto emiten algo de luz. La idea de la existencia de radiación, proveniente de los agujeros negros, fueron el primer ejemplo de una predicción que dependía de un modo esencial de las dos grandes teorías: la relatividad general y mecánica cuántica.
Capítulo VIII – Origen y destino del Universo
La teoría de la relatividad de, predijo que el espacio-tiempo empezó con el Big Bang. Justo en el momento del Big Bang se piensa que el universo tuvo un tamaño nulo, y por lo tanto estuvo infinitamente caliente. Gracias a la expansión del universo la temperatura de la radiación fue disminuyendo. Un segundo después, la temperatura había descendido alrededor de diez millones de grados. Esto representa una mil veces la temperatura del centro del sol, pero esas temperaturas tan altas solo se alcanzan en explosiones. La materia del universo está hecha de energía positiva. La vida empezó en nuestra galaxia porque se dieron las condiciones necesarias para que exista la vida, hasta llegar a la composición que tiene hoy día, y logrando así, el desarrollo de formas de vida superiores, como los peces, reptiles, mamíferos y, por último, el género humano.
Capítulo IX – La flecha del tiempo
Hasta los inicios del siglo XX (el siglo pasado) la gente creía en el tiempo absoluto, o sea, que en cada suceso podría ser etiquetado con un número llamado “tiempo” de una forma única, y los buenos relojes estaría de acuerdo en el intervalo de tiempo transcurrido entre dos sucesos. Pero el descubrimiento que la velocidad de la luz resultaba ser la misma para todo observador, sin importar cómo se estuviese moviendo éste, condujo a la teoría de larelatividad, y en ésta tenía que abandonarse la idea que había un tiempo absoluto único. Las leyes de la ciencia no distinguen entre el pasado y el futuro. Hay tres flechas del tiempo: la flecha termodinámica (es la dirección del tiempo en la que el desorden o la entropía aumentan); flecha psicológica (es la dirección en la que nosotros sentimos que pasa el tiempo, donde recordamos el pasado pero no el futuro); flecha cosmológica (es la dirección donde el universo está expandiéndose en vez de contraerse). También hay dos tipos de tiempo: el imaginativo (aquí no hay diferencia entre las direcciones hacia delante y hacia atrás) y tiempo real (aquí se distingue claramente entre las direcciones de adelante y de atrás).
Capítulo X - Agujeros de Gusano y Viajes en el Tiempo
En este capítulo se ve la pregunta: ¿sería posible viajar en tiempo? La primera indicación que las leyes de la física podrían permitir realmente los viajes en el tiempo se produjo en 1949 cuandoKurtGödel descubrió un nuevo espacio-tiempo permitido por la teoría de la relatividad.La definición que se da de agujero de gusano es un tubo estrecho de espacio y tiempo que conecta dos regiones distantes casi planas. En relación a los viajes en el tiempo, una forma posible de resolver las paradojas de los viajes en el tiempo se denomina la hipótesis de las historias alternativas, es decir, que los viajeros pueden cambiar la historia. Las observaciones del fondo de microondas y de la gran cantidad de elementos ligeros indican que el universo primitivo no poseía el tipo de curvatura necesario para permitir los viajes en el tiempo.
Capitulo XI – La unificación de la física
Se tiene esperanza de encontrar una teoría unificada, consistente, completa, que incluirá todas esas teorías parciales como aproximaciones, y que para que cuadraran los hechos necesitaría ser ajustada mediante la selección de los valores de algunos números arbitrarios. Einstein gastó mucha de sus energías en búsqueda de la teoría unificada. Se han planteado las siguientes afirmaciones sobre la teoría ubicada de la física, pero sólo una de ellas es la verdadera, ¿Cuál será?:
- Existe realmente una teoría unificada completa, que descubriremos algún dia si somos lo suficientemente inteligentes.
- No existe ninguna teoría definitiva del universo, sino una sucesión infinita de teorías que describen el universo cada vez con más precisi
- No hay ninguna teoría del universo; los acontecimientos no pueden predecirse más allá de cierto punto, ya que ocurren de una manera aleatoria y arbitraria.
El principio de incertidumbre parece ser una característica fundamental del universo en que vivimos, y una teoría unificada que tenga éxito, tiene por tanto, que incorporar necesariamente este principio.
Capitulo XII - Conclusión
Los primeros intentos teóricos de describir y explicar el universo involucran la idea de que los sucesos y los fenómenos naturales eran controlados por espíritus con emociones humanas, que actuaban de una manera muy humana e impredecible. Fue pasando el tiempo y las sociedades fueron evolucionando hasta llegar a la mecánica cuántica que implica que ciertas parejas de cantidades, como la posición y la velocidad de una partícula, no pueden predecirse con completa precisión. Las leyes de la gravedad no eran compatibles con algunas realidades que proponían la expansión de universo. De acuerdo con la teoría de la relatividad tuvo que haber habido un Big Bang que habría dado inicio al tiempo. Los filósofos no avanzaron tanto en relación con los científicos (más prácticos). Quedan muchas cosas que solucionar, que si llegan a solucionarse, van a permitir la realización del hombre.
Conclusión personal sobre el libro:
A través de los siglos han surgido una serie de pensadores y científicos que han tratado de explicar la realidad del universo, lo que ha dado origen a una serie de teorías que son aceptadas porque se ha comprobado su validez o porque son más razonables que otras; y rechazadas porque no pueden ser comprobadas empíricamente. El hombre ha ido avanzando y saliendo de la ignorancia, algunos ejemplos son: antes se creía que la tierra era plana, que las estrellas eran fijas en el cielo y también que el sol giraba en torno a la tierra que era el centro del universo. Posteriormente surgen pensadores que van demostrando que la tierra es un planeta más que pertenece a un sistema solar, el cual pertenece a una galaxia y que ésta galaxia es una entre tantas del universo. Pero a pesar de que el hombre ha avanzado y dado explicación a muchas realidades en el universo, tiene un reto por delante: seguir comprobando lo que se ha planteado para alejarse cada día más de errores y elaborar nuevas teorías que ayuden a la explicación del universo. Hay muchas preguntas que resolver como: ¿Cómo es el inicio del universo, que pasó en realidad uno segundos antes del Big Bang? ¿Dios tendrá algo que ver? ¿Cual fue el primer ser vivo en la tierra?
Refenrencias.
[1] Aquí podrás encontrar información sobre Stephen W. Hawking. 25/12/11. 10.39am. http://es.wikipedia.org/wiki/Stephen_Hawking.