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Una descripción de lo que es el Espacio, el escenario donde ocurren todas las cosas o el lienzo donde ruedan todas las partículas

Creada26-05-2014
Modificada18-05-2017
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Noviembre10

Reseña del Documental Odisea Espacial de la serie La Fábrica del Cosmos

Odisea Espacial

Si hiciéramos desaparecer todo lo que existe, personas, vehículos, edificios, incluso los planetas, estrellas y galaxias, gases, polvo y átomos, incluso las partículas subatómicas, quarks y neutrinos, cualquiera pensaría que no quedaría nada. Estaríamos equivocados.

Quedaría el Espacio.

Para comprender el Universo hay que comprender el Espacio.

¿Qué es el Espacio?

Newton describió el Espacio como un escenario infinito en el que existen todos los objetos interactuando entre sí según unas leyes matemáticas exactas e inmutables.

Einstein estudió la luz y la forma en que se transmite y comprobó que la velocidad de la luz es la misma para cualquier observador, incluso aunque el observador se estuviera moviendo.

Normalmente para medir la velocidad de un objeto, si nosotros también nos estamos moviendo, tenemos que calcular la velocidad de ese objeto respecto a nosotros y luego sumar o restar nuestra propia velocidad para obtener la velocidad real del objeto.

Con la luz no pasa eso. No importa si nos estamos moviendo o no, siempre obtendremos la misma velocidad de la luz, estemos detenidos o viajemos a muy altas velocidades en la misma dirección o en contra del rayo de luz que pretendamos medir.

Para explicarlo, Einstein propuso que el Espacio y el Tiempo son dos magnitudes interrelacionadas de forma que ni el Espacio ni el tiempo son marcos de referencia absolutos, sino que son relativos. Ambas magnitudes están relacionadas entre sí.

El Espacio Elástico

La Tierra y la Luna en el EspacioPor otro lado, el Espacio no era un escenario estático, como lo había definido Newton, sino un escenario dinámico, flexible, como una lona elástica en la que los planetas deforman el espacio y esa deformación es la que hace que otros planetas rueden por las deformaciones que generan otros, explicando así el movimiento de los planetas y la fuerza de la gravedad.

¿Era un artificio matemático o era realidad? ¿Era cierto que el espacio se deformaba?

Para averiguarlo se diseñó un experimento en el que había que enviar un telescopio y cuatro giróscopos de muy alta precisión al espacio. Si el espacio se retorcía alrededor de un planeta giratorio como La Tierra, los giroscopios detectarían esa torsión y podrían confirmar si efectivamente el espacio se deforma o si la teoría de Einstein era un simple artificio matemático que facilita los cálculos matemáticos del movimiento de los planetas.

Tras cuatro décadas de preparación, en Abril de 2004 se lanzó la Sonda de Gravedad B con los instrumentos necesarios y tras varios años de observación se pudo comprobar que, en efecto, la teoría de Einstein sobre la deformación del espacio por la masa de los planetas y su torsión por la rotación de los mismos, era un fenómeno real.

El Espacio Cuántico

Pero a nivel atómico y subatómico el Espacio se rige por unas reglas muy diferentes: La Mecánica Cuántica.

En el Espacio a nivel cuántico, si eliminamos todas las partículas conocidas, átomos, quarks, fotones... si lo eliminamos TODO, el Espacio sigue teniendo una gran actividad.

Continuamente aparecen partículas, chocan entre sí y desaparecen. Interactúan a escalas tan pequeñas como el tamaño de los electrones, y eso es algo que ya fue predicho y comprobado desde hace más de 50 años.

Dos partículas en el Campo de HiggsPeter Higgs se preguntaba por qué las partículas tenían masa, qué era lo que había en el Espacio que le diera a diferentes partículas una masa diferente. Imaginó que el espacio era un océano repleto de unas pequeñas partículas, más pequeñas que todas las partículas conocidas. A través de ese océano circulaban las partículas conocidas, electrones, quarks, protones, fotones. Cada una de ellas interactuaba con las partículas de Higgs en mayor o menor medida, y mientras más interactuaban mayor era la masa de las partículas.

En el CERN se ha construido un colisionador de hadrones para intentar localizar las partículas de Higgs, aún sin resultados.

La Expansión del Espacio

De nuevo a nivel galáctico, los astrónomos se preguntaban, si el espacio se estaba expandiendo, ¿acabaría frenándose esa expansión por la atracción gravitatoria del resto del Universo?

Observando gran cantidad de supernovas a grandes distancias de la Vía Láctea se pudo determinar que el Espacio no se estaba frenando, sino que al contrario, cada vez se expandía más rápido.

Para explicarlo, la mayoría de los físicos han supuesto que conforme el Universo se expande algo viene a rellenar los huecos, apareciendo en el espacio interestelar y contrarrestando la atracción de la gravedad. Ese algo lo han llamado Energía Oscura.

Se ha estimado que la masa de la Energía Oscura es el 70% de la masa de TODO el Universo.

El futuro probable del Universo es que conforme siga expandiéndose seguirá apareciendo Energía Oscura hasta que llegado un punto esa energía supere las cuatro fuerzas conocidas y entonces todas las partículas del universo dentro de las galaxias, los planetas, incluso de los agujeros negros, acaben repeliéndose entre sí.

El documental termina con unas nuevas teorías según las cuales el Universo tiene una estructura similar a un holograma, en la que a partir de una membrana bidimensional se pueden extrapolar objetos tridimensionales, los mismos objetos tridimensionales que componen nuestro Universo y a nosotros mismos.

En mi Opinión

La búsqueda del Bosón de Higgs parece haber dado sus frutos dos años después de producirse este documental, aunque aún quedan cosas por comprobar.

La teoría del Universo Holográfico ni la entiendo ni, por lo poco que llego a entender, me parece plausible.

Respecto a la expansión acelerada del Universo, hay una explicación diferente para ella. Esta explicación se encuentra en otros artículos de esta página pero aquí indicaré sólo un breve resumen.

El Espacio no tiene tres dimensiones, sino nueve o diez, tal vez alguna más.

El hecho de que sólo podamos mirar y movernos en tres dimensiones es porque nosotros no existimos en el Espacio sino en una membrana de tres dimensiones. Tal como en la membrana de una burbuja de jabón, si en ella existieran seres capaces de percibir su entorno sólo percibirían lo que ocurre en su membrana, no percibirían lo que ocurra por encima o por debajo de ella, serían seres bidimensionales, planícolas viviendo en Planilandia, y no entenderían una tercera dimensión que, ni podrían ver, ni en la que se podrían mover.

La membrana de una burbuja tiene largo y ancho y ambas dimensiones son extensas, los planícolas pueden moverse e interactuar en esas dos dimensiones. La tercera dimensión existe, la membrana tiene un grosor, pero ese grosor es muy reducido. Los planícolas no son capaces de percibir ese grosor ni interactuar fuera de él. El universo de los seres bidimensionales está encapsulado en dos dimensiones. Las demás existen pero no pueden ser percibidas por los planícolas.

Si ahora imaginamos que la burbuja de jabón se está expandiendo a una velocidad constante, los planícolas observarán exactamente los mismos fenómenos que nosotros observamos en nuestro Universo tridimensional.

Las galaxias más lejanas, o su equivalente planícola, parecerá que se están alejando de la nuestra en todas direcciones. A partir de las observaciones veremos que mientras más lejanas están más rápido se alejan. La constante de Expansión es fácil de calcular: Es la velocidad de expansión de la burbuja dividida entre el radio. Dos galaxias situadas a una distancia X se alejarán a la velocidad de expansión dividida por el radio de la burbuja y multiplicada por X.

Volviendo a nuestro universo tridimensional, ocurre exactamente lo mismo. Existe una membrana de tres dimensiones (una 3-brana) en forma de hiperesfera. Nuestro universo no es el interior de esa esfera, sino la hipersuperficie de la misma. Esta hipersuperficie tiene 3 dimensiones y los seres que la habitan pueden observar y moverse en esas tres dimensiones. La brana es extensa en tres direcciones perpendiculares entre sí pero es una membrana de un grosor muy reducido en las demás direcciones del Espacio de 10 dimensiones.

Nosotros, nuestro Universo, está encapsulado en esa membrana, y no podemos ver ni interactuar con nada de fuera de ella.

Esta hiperesfera no es estática, sino que se está expandiendo a la velocidad de la luz. Si pensamos en nuestro universo como una burbuja que empezó como un punto hace 13.700 Mega-años, debemos asumir que la burbuja está aumentando su radio a la velocidad de la luz. Es decir, que cada segundo que pasa el tamaño del Universo es 2·PI·300.000 Km más grande.

La constante de expansión, igual que en una burbuja en expansión o en una onda en una charca es H = v/r. Como nuestro Universo se expande a la velocidad de la luz, H=c/r. Esto es, 21'9 Km/s·Mega-año-luz. Los astrónomos calculan la constante de Hubble en Km/s·Mega-Parsecs, pero si multiplicamos 21'9 ·3'26, que es el factor de conversión de año-luz a parsec, veremos que es 71'4, la misma cantidad que los astrónomos están considerado actualmente.

Trayectoria de los Rayos de Luz en un Universo en ExpansiónUna consecuencia de esta imagen es que los rayos de luz que vienen hacia nosotros no siguen una línea recta. Como nuestro Universo es una hiperburbuja podríamos pensar que están siguiendo una curva circular, pero tampoco, porque conforme los rayos de luz viajan hacia nosotros por la hiperburbuja 3d, esta hiperburbuja también se está expandiendo, así que el movimiento de los rayos de luz en su camino hasta nosotros no es una línea recta ni un segmento de circunferencia, sino un segmento de una espiral logarítmica.

Esto hace que la observación de las galaxias más lejanas estén escoradas hacia una distancia menor que la real, y por eso da la impresión de que la expansión del Universo se está acelerando.

No es así, esa es mi opinión, y lo explico con más detalle en otros artículos de esta página, especialmente en La Ciencia del Big Bang y La Gran Onda y otros de la misma sección.

Dejando aparte este detalle, el documental me parece sumamente correcto e interesante.

Ver Ficha de Odisea Espacial de la serie La Fábrica del Cosmos

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