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Historia de la investigación científica, desde las primeras teorías griegas hasta las teorías más modernas de la Inflación y la Energía Oscura.

Creada19-10-2014
Modificada18-05-2017
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Febrero2

Reseña del Documental Más Allá del Big Bang de la serie El Universo

Más Allá del Big Bang

Desde el principio de la Ciencia, la Humanidad ha observado el Universo y ha intentado entenderlo. Para ello ha construido modelos esperando que en ellos encajen los hechos observados y poco a poco esos modelos se han ido refinando, corrigiendo y mejorando hasta conseguir uno que nos permita integrar y encajar casi todos los datos conocidos.

El modelo en el que hoy en día cree casi todo el mundo científico es el del Big Bang, que postula que hace 13'7 Ga (Giga·años) toda la materia y energía del Universo estaba contenida en un volumen muy reducido y de repente estalló, dando origen al Universo en Expansión en el que vivimos.

Desde la Prehistoria al Big Bang

No se sabe cuándo la Humanidad empezó a intentar entender los cielos, pero ya desde la prehistoria se construyeron algunos de los primeros observatorios astronómicos conocidos.

A unos 100 Km al Sur de Berlín se encuentra el Observatorio Solar de Gossek, un círculo de empalizadas con puertas orientadas a los Solsticios y Equinoccios solares. Fue construido por agricultores hace 7.000 años para calcular las fechas más propicias para las siembras y las cosechas.

La astronomía, desarrollada como calendario con fines agrícolas, se mezcló con la superstición de que los sucesos de los cielos podían influir en los sucesos terrestres, dando origen así a la Astrología.

Ya en el siglo VI aC, en Babilonia se empezó a dividir la esfera celeste en sectores zodiacales, identificándolos con los animales que parecían representados en las constelaciones.

El desarrollo de la Geometría y las Matemáticas por parte de los griegos les permitió deducir que la Tierra era redonda. Calcularon con bastante precisión su tamaño, y de forma bastante aproximada las distancias a la Luna y al Sol.

También vieron que la mayor parte de las estrellas estaban fijas con respecto a las demás, pero había cinco estrellas que cambiaban de posición entre ellas. Se las llamó estrellas errantes, planetas.

Aristóteles, en el siglo IV aC, propuso que la Tierra estaba en el centro del Universo y a su alrededor había varias esferas cristalinas en las que se movían la Luna, el Sol y los planetas, con una esfera exterior en la que estaban las estrellas.

En el siglo I, Ptolomeo completó este modelo con un complejo sistema de esferas interiores y epiciclos para explicar los movimientos, aparentemente erráticos, de los planetas.

Casi todo el mundo antiguo aceptó este modelo hasta que Copérnico propuso el modelo Heliocéntrico, en el que era el Sol, y no la Tierra, el que ocupaba el lugar central del Universo.

Nicolás Copérnico (1.473-1.543) era un diácono que además de sus labores eclesiásticas como recaudador de los impuestos de la Iglesia y las ayudas a los enfermos y necesitados, se interesaba por la Astronomía. Se dio cuenta de que colocando el Sol en el centro, y los planetas a su alrededor, a distancias proporcionales de la duración de sus órbitas, podían entenderse y calcularse de forma mucho más sencilla los movimientos de los planetas sin las complicaciones epicíclicas introducidas por Ptolomeo.

Copérnico también propuso que las esferas celestes se movían mucho más despacio de lo que se pensaba hasta entonces, y que era la Tierra la que giraba sobre sí misma cada 24 horas.

El cielo no se movía. Éramos nosotros.

Seguramente temeroso de la reacción de la Iglesia a sus revolucionarias teorías, Copérnico no las publicó hasta el año 1.543, sabiendo que estaba ya cerca de morir.

Su libro le sirvió a Johannes Kepler (1.571-1.630) para dar un paso más en el conocimiento científico al comprender que los planetas no se movían en círculos perfectos, sino en elipses, siendo más veloces cuando estaban más cerca del Sol y más lentos al estar más lejos. Kepler observó este fenómeno, lo cuantificó y creó una serie de ecuaciones matemáticas para calcular y predecir con precisión el movimiento de los planetas, aunque no pudo explicar las causas de esos cambios de velocidad.

El invento del Telescopio permitió hacer observaciones más precisas del cielo. Galileo mejoró el diseño en 1.609 consiguiendo un telescopio de 30 aumentos. Con él pudo ver las montañas de la Luna, los satélites de Júpiter y unas formaciones alrededor de Saturno, sin reconocer aún sus anillos. Y miles de estrellas más de las que se podían ver a simple vista.

También vio las fases del planeta Venus, similares a las de la Luna, y con ello demostró que Venus giraba en torno al Sol.

Lo que Copérnico había predicho y Kepler calculado, Galileo lo demostró.

Galileo publicó "El Mensajero de las Estrellas" en 1.610 y sus hallazgos fueron bien recibidos por todo el mundo científico.

También la Iglesia aceptó inicialmente sus teorías, aduciendo que la Ciencia podía explicar lo que había en los cielos, y la Iglesia cómo llegar al Cielo, pero Galileo cometió el error de intentar reinterpretar las Escrituras según sus descubrimientos, y eso fue lo que le enfrentó con la Iglesia.

En 1.633 fue acusado por herejía y le obligaron a retractarse de sus ideas.

Isaac Newton (1.643-1.727) fue el primero en explicar por qué los planetas cambiaban de velocidad en sus órbitas. Y no solo eso, también explicó cómo y por qué se movían y caían todos los cuerpos.

Descubrió que había una fuerza, la Gravedad, que hace que todos los objetos que tengan masa, atraigan y sean atraídos por todos los demás cuerpos del Universo que tengan masa, y escribió una fórmula capaz de calcular la magnitud de esa fuerza y cómo afectaba al movimiento de todos los cuerpos, desde los planetas hasta una simple manzana.

Su genio no fue superado en los siguientes 200 años.

A principios del siglo XX, Albert Einstein revolucionó la física al formular la Teoría de la Relatividad y descubrir no sólo el cómo, también el porqué del funcionamiento de la Gravedad.

El Espacio no existía por sí solo. Existía unido con el Tiempo, formando un tejido al que denominó Espacio-Tiempo. Los objetos con masa deforman ese tejido y los objetos en su entorno, viajando en línea recta por un tejido deformado, acababan por moverse en líneas curvadas alrededor de los objetos masivos.

La Fuerza de la Gravedad ¡no existía! No era una entidad real, sino que era una consecuencia del movimiento de los objetos en el espacio-tiempo deformado por objetos masivos.

Fue capaz de predecir que incluso la luz se desviaría en un espacio-tiempo deformado y lo demostró en 1.919 al observar, durante un eclipse solar, la luz de una estrella al pasar junto al borde del Sol. De haber seguido una línea recta, la luz de la estrella, oculta tras la silueta del Sol, habría pasado lejos de la Tierra, pero al pasar junto al Sol esos rayos se desviaron e incidieron en la Tierra, siendo vistos por los telescopios que les estaban esperando para confirmar la teoría de Einstein.

En aquella época la mayoría de los científicos, Einstein incluido, consideraban que el Universo es Infinito y Eterno, que siempre había existido tal como existía en el presente. Pero a través de sus fórmulas se deducía que el Universo estaba expandiéndose. Eso significaba que no era eterno: Había tenido un principio y, probablemente, también tendría un fin.

Intentó corregir sus propias fórmulas para soslayar esta incómoda conclusión, y al hacerlo cometió el que siempre consideró su mayor error científico. Dedicó muchos años a encontrar un elemento en sus ecuaciones que corrigiesen esa incómoda conclusión.

No lo consiguió.

El sacerdote católico Georges Lemaître estudió esas mismas fórmulas de Einstein y llegó a la misma conclusión, pero él no tuvo tantos reparos y formuló la hipótesis de que el Universo no era eterno, sino que había tenido un principio en forma de un Átomo Primigenio, del cual había surgido el Universo en expansión que se deducía de la Teoría de la Relatividad. Predijo que esta teoría podría confirmarse examinando el fondo de radiación del Universo, en el que se podría detectar la radiación remanente de la explosión del Átomo Primigenio.

A pesar de la oposición de Einstein, la expansión del Universo se demostró en 1.925, cuando Edwin Hubble observó la Nebulosa de Andrómeda, que hasta entonces siempre se había considerado una nube de gas dentro de la Vía Láctea, y descubrió que se encontraba a más de un millón de años luz de distancia.

Andrómeda era una galaxia similar a la Vía Láctea.

Posteriormente descubrió y estudió otras muchas galaxias y comprobó que la mayoría de ellas se estaban alejando de nosotros y también entre ellas.

Lemaître tenía razón: El Universo se estaba expandiendo.

Basándose en las distancias y velocidades a las que se alejaban, Hubble calculó que todas las galaxias debieron empezar su fuga hacía 2 Ga. Esa cantidad no podía ser correcta, pues ya se sabía que la Tierra era mucho más antigua.

Este error, y el hecho de que el mayor defensor de la expansión fuera un sacerdote católico, hizo que parte de la comunidad científica se mostrara reticente a aceptarla y surgió una nueva teoría para explicar este fenómeno.

Fred Hoyle había estudiado la creación de átomos pesados a partir del Hidrógeno en el corazón de las estrellas más calientes. Descubrió que todos los átomos por encima del Helio se habían formado en el corazón de las estrellas y se habían esparcido por el Universo al estallar éstas en Supernovas.

Supuso que tarde o temprano el Hidrógeno se agotaría, pero al mismo tiempo creía firmemente en que el Universo era Estacionario, que siempre había sido tal como era hoy en día. Sabiendo también que el Universo, efectivamente, estaba expandiéndose, imaginó que al mismo tiempo que las galaxias se alejaban, entre ellas se formaban nuevos átomos de hidrógeno que a la larga generarían nuevas estrellas y galaxias, manteniendo de esa forma un Universo Estacionario.

Fred Hoyle era buen propagandista y en diversas entrevistas y conferencias por radio, consiguió popularizar entre el público sus teorías. Para menospreciar la teoría de Lemaître inventó el término despectivo de Big Bang.

En los años 1.960, los cálculos de Hubble sobre las distancias a las galaxias se habían corregido dándoles más exactitud y disipando la mayor de las pegas que se habían opuesto a la Teoría del Big Bang.

Al mismo tiempo un equipo de investigadores de Princeton, partidarios de la Teoría del Big Bang, intentó construir un radiómetro para detectar la radiación de fondo predicha por Lemâitre. No necesitaron completarlo.

En 1.965, Penzias y Wilson, unos investigadores de Bell que estudiaban las comunicaciones con satélites, se enfrentaron al problema de que siempre que apuntaban al espacio con sus radiotelescopios encontraban una radiación de fondo que no conseguían limpiar.

Por pura casualidad se enteraron del proyecto del equipo de Princeton y se dieron cuenta de que ESO era lo que estaban oyendo.

La Teoría del Big Bang quedó así confirmada.

Aún quedaban algunas dudas, como el hecho de que la temperatura de la radiación de fondo fuese muy homogénea en todo el Universo. Partiendo de una explosión es materialmente imposible que todos los sectores del espacio se enfriaran a la misma velocidad: Debería haber zonas del Universo más calientes que otras. Y esas diferencias deberían incrementarse con el tiempo.

Para resolver esta duda, en los años 1.980, Alan Guth propuso que el Universo surgió de un punto tan diminuto que en él SÍ fuera posible que las temperaturas se homogeneizaran antes de la expansión. Después se produjo una Inflación Cósmica repentina, a una velocidad muy superior a la de la Luz, y eso hizo que el Universo se expandiese de una forma diferente a la que hubiera resultado de una explosión, haciendo que la temperatura residual fuera la misma en todo el Universo.

El 3 de Junio de 2.001 la NASA envió al espacio la Sonda WMAP que fotografió la Radiación de Fondo de Microondas remanente de la infancia del Universo, tan sólo 380.000 años después del Big Bang.

Gracias a los datos recopilados por la WMAP se han podido reconstruir los primeros estadios del Universo y cómo fue el proceso del Big Bang.

Del Big Bang hasta Hoy

En el principio, menos de una milmillonésima de segundo después del Big Bang, existía una pequeñísima partícula, más pequeña que una partícula subatómica.

En ella se encontraba concentrada TODA la materia y energía del Universo en un estado de densidad tan grande que las cuatro fuerzas fundamentales, Gravedad, Electromagnetismo y las Fuerzas Nucleares Débil y Fuerte, se encontraban amalgamadas en una sola Superfuerza.

La Gravedad se separa de esta Superfuerza y el Universo entra en una fase de hiperinflación, a una velocidad mucho mayor que la de la luz.

Al tener aún menos de un segundo de vida, la Superfuerza termina de descomponerse en las cuatro fuerzas fundamentales.

Tres minutos después, la temperatura del Universo ha descendido a unos 500 millones de grados. (El documental, en inglés, dice "Un billón de grados Farenheit", el narrador lo traduce al español como "555.555.537º centígrados". Así, tal como suena. ¿No sabe lo que es redondear?).

A esa temperatura se forman protones, neutrones, electrones, fotones y otras muchas partículas. La densidad es tan grande que algunos protones y neutrones se unen en núcleos formados por dos protones y dos neutrones. Apenas se forman algunas trazas insignificantes de núcleos más grandes, como los de Litio y Sodio, y nada de Carbono, Oxígeno ni, mucho menos, Hierro.

Cuando la temperatura baja un poco más, los electrones se ponen a orbitar alrededor de los protones formando los primeros dos elementos de la tabla periódica, el Hidrógeno y el Helio.

380.000 años después, el Universo se hace transparente y los fotones dejan de rebotar con todas las partículas del Universo y empiezan a recorrerlo en todas direcciones. Esta es la Radiación de Fondo predicha por Lemaître y descubierta por Penzias y Wilson.

Mil Millones de años después se forman las primeras estrellas. Las que son bastante grandes crean en su interior los elementos más pesados, como el Carbono, el Oxígeno y hasta llegar al Hierro.

Al agotar su combustible de Hidrógeno, las estrellas empiezan a explotar. En la explosión se crean todos los demás elementos de la Tabla Periódica por encima del Hierro, y toda esa nueva materia creada se esparce por el espacio interestelar.

De esas nubes de gas y polvo se forman nuevas estrellas y sistemas solares, esta vez con planetas sólidos a su alrededor.

Y en uno de ellos, hace 3'5 Ga, diversas sustancias químicas formaron moléculas complejas que dieron origen a la vida y a la inteligencia que contempla el universo y se maravilla de lo que está descubriendo.

Datos de Interés

El Sol convierte 700 Mega·Toneladas de Hidrógeno en 695 MT de Helio cada segundo.

El Sol, y con él el Sistema Solar, viaja a 215 Km/s alrededor del centro de la Vía Láctea.

Puede haber 200 Gigas (miles de millones) de estrellas en la Vía Láctea y aproximadamente 6 Gigas contienen sistemas planetarios.

Hay unas 125 Gigas de Galaxias en el Universo Visible.

Actualmente nuestro universo tiene 156 Gal de diámetro.

En mi Opinión

Pienso desde hace años que nuestro Universo es la superficie 3D de una hiperesfera 4D, así que cuando en un documental se representa el Universo como una burbuja dentro de la cual están las galaxias me produce un rechazo inmediato.

El Universo NO ESTÁ en el interior de una burbuja, sino que ES la superficie de una burbuja. Esa idea está ya asumida por algunos físicos, pero haría falta que los que hacen los gráficos que ilustran estos documentales incorporaran esa idea en ellos. La imagen que muestran genera más confusión que información.

De hecho, es más fácil comprender el Big Bang si pensamos, no que es una Gran Explosión, sino una perturbación en una membrana 4D que provocó una onda que se expande a una velocidad uniforme, la velocidad de la luz, en todas las direcciones del espacio de esa membrana. Esa onda es una hiperesfera y nuestro universo es el frente de esa onda, la superficie 3D de esa hiperesfera.

Por eso el espacio 3D en el que vivimos se CREA conforme la onda se expande, las posibles irregularidades del principio del Big Splash se van haciendo menores conforme la onda va creciendo y por eso la expansión del Universo es constante, no se ve frenada por la fuerza gravitatoria del resto del Universo (como se pensaba hace 30 años) ni se acelera (como piensan muchos físicos actuales).

Esta teoría está explicada con más detalle en varios artículos de la sección Teoría de La Gran Onda y el Omniverso.

Muchos físicos afirman que la Teoría del Big Bang explica todo lo que podemos observar en el Universo, pero no es cierto (Ver Contradicciones de la Teoría del Big Bang). Hacen falta otras teorías, como La Teoría de la Inflación Cósmica para corregir esas contradicciones.

Lo que más me ha sorprendido del documental es la afirmación del presentador de que el Universo actual tiene 156 Gal de diámetro. ¿Quién, cuándo y basándose en qué razonamientos ha llegado a esa conclusión?

Y, cuando dice que el Universo tiene ese diámetro será porque asume que tiene una forma determinada ¿Qué forma es esa? ¿Es una esfera 3D con las galaxias en el interior? Las galaxias que estén cerca del borde ¿verán más galaxias por un lado que por el otro? Puesto que nosotros vemos la misma cantidad de galaxias en todas direcciones, ¿estamos en el centro del Universo?

En mi opinión, esa imagen es incorrecta. Yo creo que existe una Membrana 4D y en ella, hace 13'7 Ga, se produjo una perturbación, quizás un choque de membranas o cualquier otra cosa, que generó una onda que se está extendiendo a la velocidad de la luz por la membrana. Esa onda es una hiperesfera 4D y su superficie 3D, el frente de onda, es Nuestro Universo.

Esta teoría explica varias cosas, por ejemplo, la expansión del Universo, la creación del espacio, el alejamiento de las galaxias y la homogeneidad de la temperatura de la radiación de fondo, así como el hecho de que en cualquier galaxia del Universo se tendrá una imagen muy similar del resto del Universo, no hay ninguna galaxia que esté cerca del borde del Universo.

El Universo, en mi modelo, no surgió de un Big Bang, no fue un estallido, sino un Big Plash, una piedra en la superficie de un estanque, una perturbación en una membrana 4D, que generó una onda 3D.

Nosotros estamos en la superficie 3D de esa hiperesfera.

Y en este modelo no es necesaria la Teoría de la Inflación propuesta por Alan Guth para explicar las contradicciones de la Teoría del Big Bang.

Si queréis saber más de este modelo, podéis leer los artículos que he publicado en la sección Teoría de La Gran Onda y el Omniverso, especialmente un resumen bastante reciente, y creo que bastante claro:La Ciencia del Big Bang y la Gran Onda.

Por lo demás, el documental está muy bien estructurado y presentado y vale la pena verlo.

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Ver Ficha de Más Allá del Big Bang de la serie El Universo

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