Hoyle Fred - Al Comienzo Del Tiempo

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Fred Hoyle

Al comienzo del tiempo

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2012

Este libro se publica y ofrece gratuitamente a los suscriptores de In Octavo, Octavo, con el único propósito de su puesta a disposición, en el mismo sentido en que lo haría una biblioteca pública. Esto no significa en modo alguno que su contenido haya sido librado al dominio público. Los propietarios de los derechos pertinentes están debidamente consignados. Cualquier uso alternativo, comercial o no, que se haga de esta versión digital o se derive de ella es absolutamente ilegal. In Octavo

inoctavo.com.ar

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Fred Hoyle


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Noticia Al matemático y astrofísico inglés Fred Hoyle se debe la expresión big bang (gran explosión) con que se conoce la teoría de que el universo se formó a partir del estallido de un núcleo original de materia altamente condensada que desde entonces no ha dejado de ex pandirse. Hoyle, sin embargo, nunca endosó la hipótesis que ayudó a bautizar, y le opuso en cambio la suya propia, que denominó de estado sostenido, según la cual en un universo en expansión, sin límites tem porales ni espaciales, hay una creación continua de materia que le permite mantener una densidad constante. Una tercera teoría, la que sugiere un universo de materia y espacio limitados pero en estado de continua expansión-contracción, aparecía a mediados del siglo XX como alternativa a las otras dos. Las tres coexistieron hasta que instrumentos de observación más sensibles acumularon pruebas — especialmente la radiación cósmica de fondo, descubierta en 1965 — en beneficio de la hipótesis del estallido ori ginal. El estado sostenido de Hoyle fue relegado al amable rincón de las extravagancias científicas, al igual que el modelo cíclico de expansión-contracción. Pero al poco tiempo surgieron las primeras dudas: para que el universo tal como es ahora hubiese nacido de un estallido primordial debieron haberse reunido en ese momento condiciones demasiado especiales como para ser aceptado el caso sin mayor exa4

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men. Providencialmente, llegó entonces la teoría de la inflación cósmica, según la cual, en los primeros minutos del estallido, la expansión del universo fue enormemente acelerada, para moderarse después. Esa aceleración inicial pareció resolver los interro gantes sobre las condiciones originales, y desde la década de 1980 la inflación cósmica pasó a ser parte constitutiva de la teoría del gran estallido, y con ella el concepto de inflatón, un campo de densidad de energía de presión negativa que funciona como motor de la aceleración. ¿Y dónde había aparecido ya ese campo de presión negativa? En la teoría de Hoyle, con el nombre de Campo C (campo creativo), motor de la expansión continua del universo tal como la entendía este científico. Investigaciones posteriores permitieron determinar además que la llamada in flación cósmica, lejos de detenerse, se mantiene, y esa expansión acelerada también estaba contemplada en la propuesta de Hoyle. La cosmología continúa aferrada hoy al modelo del gran estallido, pero la evidencia científica no sólo ha respaldado algunas de las intuiciones de Hoyle sino que choca cada día más con la teoría de la inflación cósmica, y por consi guiente con la del gran estallido. Algunos físicos parecen inclinarse ahora por la idea de un universo cíclico, que alterna la expansión y la contracción, como postulaba la tercera hipótesis en boga a mediados del siglo pasado, y para el que no es posible establecer un principio ni un fin en el tiempo, como sostenía Hoyle. 5

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A lo largo de su carrera, Fred Hoyle (1915-2001) exhibió una inteligencia aguda e intuitiva que lo llevó a formular hipótesis tan audaces como, a veces, francamente erróneas; solía defenderlas contra toda evidencia y con irritante desdén por la etiqueta académica. Su mayor contribución a la ciencia tuvo que ver con el origen de los elementos: su teoría sobre la nucleosíntesis estelar fue decisiva para todos los estudios posteriores, y le habría valido el Nobel de física. Pero el comité de selección se negó a halagar a un díscolo arrogante y en 1983 le asignó el premio a sus dos colaboradores en una decisión escandalosa. Las intuiciones de Hoyle desbordaron la ciencia para internarse en la ficción, y desde La nube negra, una novela de 1957, escribió solo o en colaboración una veintena de narraciones, obras teatrales y guiones para televisión, todos de temática especulativa. Su capacidad para exponer de manera sencilla los problemas más intrincados lo convirtió en una figura de referencia para la divulgación científica. En 1958 la revista estadounidense Saturday Evening Post — en el marco de la serie Aventuras de la mente, orientada a exponer las ideas más relevantes de la época en materia de arte, filosofía, ciencia y religión — le encomendó la preparación de un artículo sobre la situación de la cosmología. Ese artículo, un capítulo en la historia de la ciencia, es el que presentamos aquí.

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Índice El tiempo, el espacio y la materia Un universo en expansión La teoría de la explosión La teoría de la expansión-contracción La teoría del estado sostenido Observación y especulación Un punto de vista personal

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El tiempo, el espacio y la materia A través de los siglos, el hombre, al contemplar por las noches las maravillas del cielo, no ha cesado de meditar sobre los aspectos más generales del universo que lo rodea. ¿Cómo y por qué comenzó todo esto y cuándo tendrá su fin? Nuestras ideas modernas concernientes a los aspectos más lejanos del universo son actualmente más detalladas y al mismo tiempo más coherentes que las de épocas pasadas. Hoy pueden realizarse observaciones, tanto con radio como con telescopios, que eran imposibles hace una década. Inclusive, comenzamos a superar las trabas que la atmósfera nos impone mediante el uso de instrumentos instalados en los satélites artificiales. Y nuestros recientes progresos en la física de la partícula nos permiten calcular con exactitud cómo se comporta la materia bajo las condiciones extremadamente variadas vigentes a través del universo. Expondré aquí tres diferentes teorías que intentan penetrar estos misterios del tiempo, del espacio y de la materia. Nos referimos a ellas como a la teoría de la explosión, la teoría de la expansión-contracción y la teoría del estado sostenido. Sin embar-

go, antes de comenzar esta exploración cosmológica 8

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necesitamos comprender el fundamento común a las tres teorías.

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Un universo en expansión El espacio se halla poblado de inmensas galaxias de estrellas. La Vía Láctea, de la cual forma parte la Tierra, es una galaxia semejante. Las galaxias tienden a distribuirse en grupos, a veces en enormes grupos con miles de galaxias, otras en pequeños grupos de sólo dos o tres galaxias. Nuestra galaxia pertenece a una pequeña serie conocida como grupo local. Tiene solamente dos miembros principales, la Vía Láctea y la famosa galaxia M-31, que se ve a través de la constelación de Andrómeda, una configuración de estrellas de la Vía Láctea. Si se sabe exactamente hacia dónde mirar, se puede contemplar esta segunda galaxia a simple vista, en una noche clara. Aproximadamente mil millones de galaxias caen dentro del alcance del telescopio Hale de 200 pulgadas de Monte Palomar, California. Se las puede observar a la asombrosa distancia de 30 sextillones de millas. Sin duda, nuestros telescopios terrestres no señalan el límite del universo; las galaxias pueden esparcirse sin límite por el espacio. Las galaxias giran dentro de su grupo particular, y a veces dos de ellas chocan a una alta velocidad. En esos choques las estrellas constitutivas raramen10

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te hacen impacto unas contra otras, pues son pequeñas y las distancias que las separan son enormes. Pero las galaxias contienen también inmensas masas de gas, y estas masas sí chocan. En tales encuentros el gas se desplaza con violenta turbulencia y llega a muy altas temperaturas. El resultado parece ser una colosal emisión de ondas de radio. Una estación de radio ubicada en la Tierra, con una producción de 100 kilovatios, se considera de una potencia moderada. Dos de esas galaxias en colisión, observadas en la constelación de Cygnus, emiten alrededor de 10 decillones de kilovatios. Llegamos aquí al punto crucial. Las observaciones indican que los diferentes grupos de galaxias se mueven alejándose constantemente unos de otros. Para ilustrar el punto con una comparación hogareña, piénsese en una torta de pasas de uva que se cuece al horno. Supóngase que la torta se hincha uniformemente a medida que se cocina, pero las uvas conservan el mismo tamaño. Imagínese ahora que cada uva representa un grupo de galaxias y que el lector se encuentra en el interior de una de ellas. A medida que la torta se hinche, el lector observará que todas las otras uvas se alejan de él. Más aún, cuanto más lejos esté la uva, más velozmente parecerá moverse. Cuando la torta haya crecido al doble de sus dimensiones iniciales, la distancia entre todas las uvas se habrá también duplicado: dos uvas que estaban separadas por una distancia de una pulgada estarán ahora a dos pulgadas; dos uvas que 11

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estaban a un pie de distancia estarán ahora a dos. Como toda la acción tiene lugar dentro del mismo intervalo de tiempo, resulta obvio que las uvas más distantes deben alejarse más velozmente que aquellas que se encuentran más cerca. Lo mismo ocurre con los racimos de galaxias. La analogía nos lleva a otro punto importante. Cualquiera sea la uva en que el lector se encuentre, las otras se moverán siempre alejándose de él. Por consiguiente, el hecho de observar que todos los otros grupos de galaxias se alejan de nosotros no significa que estemos situados en el centro del universo. En realidad, lo que parece cierto es que el universo no tiene centro. De la torta puede decirse que tiene un centro porque tiene un límite. Pero imaginemos, para completar la analogía, una torta que se extiende sin límites, una torta infinita, por así decir, o sea que por mucha torta que imaginemos, siempre habrá más. Esto nos conduce a la teoría de la explosión.

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La teoría de la explosión En la expansión, como hemos visto, los racimos de galaxias se alejan unos de otros. Podría afirmarse entonces que el espacio se hace más vacío a medida que transcurre el tiempo. Esta argumentación sugiere que el espacio se hallaba antes más densamente ocupado. En realidad, si el universo ha estado siempre en estado de expansión, el espacio tiene que haber estado alguna vez repleto de galaxias. Los astrofísicos han calculado que esta congestión del universo ocurrió aproximadamente hace ocho o nueve mil millones de años. Según una línea totalmente distinta de razonamiento, las edades de las estrellas de nuestra propia galaxia pueden determinarse en atención a los procesos nucleares que ocurren desde su interior. De acuerdo con este cálculo, las estrellas más viejas se originaron también hace aproximadamente ocho o nueve mil millones de años. La concordancia entre los dos métodos de cálculo es muy interesante. Parecería que el universo se originó hace diez mil millones de años y que nuestra galaxia se formó aproximadamente mil millones de años después. 13

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El concepto básico es que la materia universal estuvo originariamente en un estado de muy alta densidad, enormemente mayor que la densidad actual de las galaxias. Se supone que esta materia originaria era explosiva. El universo todo se expandió velozmente, durando sólo unos pocos minutos su estado de elevada densidad. Con el tiempo, la expansión continua produjo cada vez menos densidad. Después de casi mil millones de años de expansión y densidad decrecientes, se formaron los grupos de galaxias. Desde entonces siguieron alejándose unos de otros y seguirán haciéndolo así por la eternidad. Así, según la teoría de la explosión, el universo nació hace una cantidad definida de tiempo. El estado de dispersión causado por la explosión no cesará nunca, según esta teoría. Las galaxias continuarán alejándose unas de otras hasta que, en un límite final, en el futuro, el espacio presentará un vacío uniforme, homogéneo. Toda actividad en el interior de las galaxias terminará, por fin. Las estrellas dejarán de brillar. Todas las fuentes de energía se habrán agotado. Hasta hace muy poco tiempo, los astrónomos y los físicos pensaban que esta teoría podía sostenerse con otro poderoso argumento. Los poco más o menos cien elementos químicos conocidos poseen curiosas regularidades en la abundancia con que existen en la naturaleza. Estas regularidades indican que ha estado en acción un proceso formativo a partir del hidrógeno, el más simple de los elementos. Pero si 14

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los elementos complejos se han formado del más simple, si el carbón, el oxígeno, el hierro, se han hecho, el gran problema consiste en saber cómo.

En un primer examen, pareció como si en los pocos minutos iniciales de la explosión universal se hubieran presentado las condiciones ideales para la creación de los elementos complejos: o sea, alta densidad combinada con alta temperatura. En síntesis, pareció como si los elementos complejos pudieran ser reliquias del más temprano período de la historia del universo. Sin embargo, pronto aparecieron puntos débiles en este argumento. En primer lugar, contenía hipótesis contradictorias con nuestros conocimientos de la física nuclear. Además, nos llevaba a esperar la comprobación de las mismas proporciones de átomos complejos en todas las estrellas. Porque si el proceso que originó los átomos complejos fue verdaderamente universal, no habría variaciones de composición puramente locales. Y esas variaciones locales existen. Se ha encontrado que las más antiguas estrellas de nuestra galaxia poseen muy bajas concentraciones de átomos complejos, mucho más bajas que las estrellas de edad mediana; el Sol, por ejemplo. Esto constituye un fuerte indicio de que la producción de los átomos complejos se efectúa en el interior de las estrellas y no tiene nada que ver con la primera fase de la historia del universo. Debemos, pues, plantear todo el problema al revés y preguntar por qué no quedan restos nuclea15

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res del primitivo estado súper denso de la materia, si es que en rigor hubo un estado súper denso. Puede darse una respuesta técnicamente satisfactoria, admitiendo que el estado primitivo fue aún más caliente que lo que se pensó anteriormente, por cuanto sabemos que una temperatura aún más alta, en vez de promover la fusión, impide que el hidrógeno se fusione para producir elementos complejos. Esta reflexión conduce a una modificación de la teoría de la explosión. Es la llamada teoría de la expansióncontracción.

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La teoría de la expansión-contracción Algunos astrónomos piensan que la explosión originaria del material súper denso quizá no fue lo suficientemente violenta como para producir una completa dispersión. Creen ellos que los racimos de galaxias se alejan unos de otros a un ritmo marcadamente decreciente, y que, eventualmente, la expansión cesará por completo. La atracción gravitacional hará entonces que los grupos galáxicos comiencen a moverse al mismo tiempo. Esto significa que el universo entrará en una fase de contracción. Las galaxias se aproximarán unas a otras a velocidades cada vez mayores hasta llegar a chocar. Como consecuencia del gran aumento de temperatura que acompaña esa fuerte compresión, los átomos complejos se desintegrarán y volverán a convertirse en hidrógeno. Quedará entonces abierto el camino para una inversión del proceso de contracción y para otra expansión universal. Aquí tenemos, pues, un cuadro muy diferente: un universo cíclico con expansión y contracción alternadas. Durante la expansión se forman las galaxias y las estrellas. El hidrógeno provee energía en el interior de las estrellas, y se transforma gra17

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dualmente en elementos complejos. Durante la contracción se desintegran las galaxias y las estrellas, y los elementos complejos se separan por la alta temperatura generada en la etapa de la máxima compresión. Cada ciclo es análogo al precedente, y no hay límite para el número de ciclos. Cada ciclo dura aproximadamente treinta mil millones de años. El universo se halla actualmente casi a mitad de una fase de expansión. Según la teoría de la expansión-contracción, la cantidad de materia del universo es finita. También el volumen del espacio es finito, en una forma algo semejante a como es finita el área de la superficie de una esfera. Durante la expansión, todo el espacio se hincha como un globo que se llena de aire. Durante la contracción, el espacio se reduce literalmente a un punto.

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La teoría del estado sostenido La tercera teoría — la teoría del estado sostenido — difiere en casi todas las notas esenciales tanto de la teoría de la explosión como de la teoría de la expansión-contracción. Las primeras dos teorías reposan sobre el supuesto de que toda materia existente en la actualidad existió también en el pasado. La tesis de un estado súper denso del universo desaparece si este supuesto es falso. Por lo tanto, es importante examinar la posibilidad de que gran parte de la materia ahora en existencia no existió en el pasado, y de que gran parte de la materia que existirá en el futuro no existe en el momento actual. ¿Qué dicen los físicos a este respecto? Consideran ellos que ninguna partícula de materia es permanente. Una partícula puede transformarse en otra; se pueden crear nuevas partículas. Estos procesos tienen lugar en parte a través de campos de fuerza asociados a las partículas del núcleo atómico, en parte a través del campo electromagnético. Estos campos son los responsables del mantenimiento de la cohesión del núcleo atómico, así como de la propagación de todas las formas de perturbaciones electromagnéticas, tales como la luz, los rayos X y las ondas radiales. 19

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Esa falta de permanencia parece, sin embargo, poco importante en el problema de la expansión del universo, pues aquí tenemos que considerar la falta de permanencia no en el campo nuclear o electromagnético sino en el campo gravitacional, o sea, aquel que trae de vuelta a tierra a un paracaidista o mantiene a nuestro planeta en su órbita alrededor del Sol. Es el principal campo de control del cosmos. Pero es muy poco lo que los físicos modernos pueden decirnos acerca de las propiedades de la gravitación. Ellos no han podido recoger información adecuada del trabajo experimental de laboratorio. La gravitación es difícil de estudiar en el laboratorio, pues en el laboratorio estamos limitados a pequeñas cantidades de materia. Estas cantidades son suficientes para producir el impacto total de los núcleos y campos electromagnéticos. En realidad, el campo nuclear puede estudiarse por sí mismo en un solo átomo. En cambio, para determinar el impacto total de la gravitación, necesitaríamos medir las fuerzas gravitacionales del universo entero, ya que todos los átomos del universo agregan simultáneamente al conjunto sus respectivas contribuciones gravitacionales. Por consiguiente, la gravitación no puede estudiarse en detalle; debe medirse en su totalidad. Todavía no se ha encontrado método satisfactorio de hacer esto. Así, a falta de una adecuada información de laboratorio, solo nos queda considerar dos posibilidades: primero, las partículas tienen permanencia en 20

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el campo gravitacional; segundo, las partículas no tienen permanencia. La teoría de la explosión y la teoría de la expansión-contracción exigen partículas permanentes, por cuanto ellas excluyen la posibilidad de una creación continua de la materia. La teoría del estado sostenido requiere partículas no permanentes, por cuanto ella postula esa creación continua. La teoría general de la relatividad, de Einstein, suministra un sólido marco dentro del cual puede someterse a prueba la posibilidad de la no permanencia. Pero si aceptamos ese marco no tenemos libertad para formular la hipótesis de la no permanencia exactamente como querríamos. A cambio de las ventajas que ofrece, la teoría de la relatividad impone limitaciones; pero son limitaciones que pueden afrontarse, y al hacerlo resulta que la no permanencia debe revestir ya sea la forma de una crea ción de materia, ya sea la de una aniquilación continua, pero que no puede revestir ambas formas al mismo tiempo. No podemos tener creación en una parte del universo y aniquilación en otra. La creación de materia se halla vinculada a la expansión del universo. Según las matemáticas einstenianas, el espacio no puede contener más de un determinado promedio de densidad de materia. Por lo tanto, no podemos tener una creación continua de materia sin una continua expansión del universo. A la inversa, no podemos tener una aniquilación continua sin una contracción del universo. Como resulta obvio, 21

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expansión y contracción del espacio no pueden tener lugar al mismo tiempo, del mismo modo que un globo no puede simultáneamente inflarse y desinflarse. Nos hallamos así frente a la alternativa: creación más expansión o aniquilación más contracción. Teóricamente, debemos ponderar ambos procesos, ya que toda hipótesis física considera dos formas posibles de mirar la dirección del tiempo: el caso del tiempo que corre hacia adelante, hacia el futuro, en el sentido usual, y el caso del tiempo que retrocede hacia el pasado. Podría encontrarse una analogía cuando se desenrolla una alfombra desde el principio hasta el fin, desde el pasado hasta el futuro, a través del presente; invirtamos el proceso, e iremos del fin al principio, o del futuro al pasado. En la práctica, cuando nos limitamos al sentido corriente de pasado y futuro, la teoría de la relatividad nos da precisamente una posibilidad: la de la creación de materia firmemente asociada a la expansión del universo. El mantenimiento de un promedio constante de densidad de materia en el espacio nos lleva a la teoría del estado sostenido, discutida por primera vez por el profesor Hermann Bondi, por el profesor Thomas Gold, y por mí mismo hace unos diez años. Como la densidad permanece constante, la condensación de racimos de galaxias debería aplicarse al presente y al futuro tanto como al pasado. Más recientemente, Gold y el suscripto hemos explorado la posibilidad de que la materia en el espacio pueda ser extremadamente caliente, y que la formación de las ga22

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laxias resulte de un proceso de enfriamiento dentro de burbujas localizadas de materia. En virtud de ese proceso, la presión dentro de las burbujas es reducida por debajo de la existente en la materia circundante aún caliente. Esto causa una fuerte compresión de las burbujas. Basándonos en este supuesto, encontramos que desaparecen muchas de las dificultades con que se ha tropezado anteriormente al tratar de comprender la génesis de las galaxias. Encontramos, además, que el proceso de enfriamiento puede vincularse a la producción de ondas de radio cósmicas y al origen de los rayos cósmicos. Nos inclinamos a creer que tal enfriamiento se halla en curso, actualmente, en muchas de las fuentes distantes de radio observadas por los radioastrónomos, y que en estas fuentes observamos una fase del proceso de formación de nuevas galaxias. En la teoría del estado sostenido, los grupos de galaxias se expanden independientemente; pero a medida que se desarrolla este proceso nacen nuevas galaxias, y con un ritmo tal que la densidad promedio de las galaxias en el espacio permanece invariable con el tiempo. Los grupos de galaxias cambian y evolucionan individualmente; pero el universo mismo, considerado en su conjunto, no cambia. Por consiguiente, el viejo problema del principio y del fin del universo no se plantea para nada en la teoría del estado sostenido, puesto que el universo no ha tenido un principio y no tendrá un fin. Cada racimo de galaxias, cada estrella, cada átomo, ha tenido un comienzo; pero el universo mismo, no. 23

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El lector atento, al llegar aquí, podría preguntarse por el destino de esas galaxias lejanas en un universo siempre en expansión y que no tiene fin. Tal como lo hemos demostrado en nuestra comparación de la torta de pasas de uva, cuanto más distante está la galaxia, tanto más velozmente se aleja del observador. Esta relación entre distancia y velocidad es un hecho observable y medido mediante el llamado desplazamiento hacia el rojo , en virtud del cual ciertas longitudes de ondas de luz de una estrella dada varían a través del espectro. Un desplazamiento semejante se observa en el espectro del sonido, cuando la altura del silbato del tren disminuye a medida que el tren se aleja del oyente. La velocidad de la galaxia lejana continúa aumentando hasta que, presumiblemente, llega a superar la velocidad de la luz: 300.000 kilómetros por segundo. En ese punto, la luz emanada de las estrellas de la galaxia se aleja a una velocidad que excede su velocidad de regreso, y la galaxia, como un hecho observable, escapa a nosotros para siempre.

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Observación y especulación

Estas son, pues, las hipótesis vigentes en relación con el origen del universo. La decisión por una o por otra depende de la observación. A manera de ejemplo, sería de gran interés saber si en el momento actual se están formando nuevas galaxias. Si ello sucediera, la teoría de la explosión y la teoría de la expansión-contracción se tornarían dudosas, por cuanto no contemplan dicha creación. Si no se están formando nuevas galaxias, la teoría del estado sostenido se hace insostenible. Aunque se trabaja activamente en muchas tareas de observación semejantes, debe tenerse en cuenta que las observaciones cosmológicas son muy difíciles de llevar a cabo. Todos esos experimentos se realizan sobre objetos que se encuentran extraordinariamente alejados de nosotros, lo cual obliga al observador a trabajar casi al límite de la confianza que se puede dispensar a los instrumentos. En tales circunstancias, solo una persistencia y un cuidado extremos, junto con un fino juicio, podrán distinguir lo genuino de lo espurio. Por lo tanto, una decisión respecto de las diferentes teorías no es algo que deba precipitarse. Únicamente un lento progreso de la 25

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astronomía nos permitirá llegar a una decisión inequívoca. Mientras tanto, debemos retornar a los criterios filosóficos para discernir entre las diferentes imágenes que nos presenta la teoría astronómica. Tales criterios no deben, en manera alguna, despreciarse, siempre que se entienda claramente que los experimentos de observación deben tener prioridad, y una vez que se disponga de los resultados de observación correspondientes. La teoría de la explosión nos suministra una imagen del universo como una explosión a partir de un estado súper denso de la materia. Muchas personas se sienten particularmente atraídas por esta hipótesis, por cuanto ella exige un momento definido de creación para el universo entero. De acuerdo con esta teoría, el universo no es una entidad autónoma. Necesita que se lo ponga en marcha, en forma muy parecida a como se conecta una enorme máquina. Existen muchas preguntas relativas a esta hipótesis que no podemos esperar que se contesten, por cuanto muchas de las actuales características del universo dependen de la modalidad exacta que tenga el proceso de la “conexión”. Existe también una tendencia

filosófica subyacente que postula una existencia exterior al universo, y que toca a la religión; un elemento que parece atractivo para muchos e indiferente para otros. La teoría de la expansión-contracción y la teoría del estado sostenido son semejantes en el hecho de 26

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que ambas presentan el universo como un sistema completamente autónomo. No existe momento de origen, pues el tiempo se extiende hacia atrás, en el pasado, tan lejos cuanto podamos considerarlo. En lo demás, estas dos teorías son muy diferentes, en cuanto la una afirma la permanencia, y la otra la no permanencia de las partículas dentro del campo gravitacional. Espacio y tiempo juegan muy diferentes papeles en las tres teorías. En la teoría de la explosión, el espacio es infinito, mientras que el tiempo es finito hacia el pasado e infinito hacia el futuro. En la teoría de la expansión-contracción, el tiempo es infinito

tanto para el pasado como para el futuro, pero el espacio es finito. En la teoría del estado sostenido, espacio y tiempo son infinitos. Además, espacio y tiempo tienen una conexión aún más profunda en la teoría del estado sostenido. Es este un punto tan interesante que merece una breve digresión. El concepto de la equivalencia de observadores espaciales ha sido usado durante muchos años en la cosmología. Significa, sencillamente, que observadores situados en puntos muy diferentes del espacio observarán exactamente la misma estructura macroscópica del universo, o sea, que no hay en el universo un punto del espacio desde el cual los objetos sean vistos en una forma diferente de aquella en que se los ve desde otros puntos del espacio. Un ob servador ubicado en una galaxia lejana vería los rasgos macroscópicos en una forma enteramente similar a la de nuestra propia observación. 27

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Esta importante condición se halla satisfecha tanto en la teoría de la explosión como en la teoría de la expansión-contracción siempre que se cumpla un requisito fundamental: que los observadores miren el universo exactamente al mismo tiempo. La equivalencia desaparece en estas teorías si esta condición no se efectúa, por cuanto el tiempo está vinculado a cambios cosmológicos irreversibles. Un universo evolutivo, en el cual el espacio se hace progresivamente menos denso de materia, presentará aspectos diferentes a un observador que lo mira en momentos diferentes de tiempo. Pero la equivalencia aún se mantiene en la teoría del estado sostenido, inclusive cuando el observador mira el universo en tiempos diferentes, pues hay un esquema continuo de desarrollo. Un universo que mantiene su estructura cosmológica general a través de la creación continua de materia presentará a los observadores el mismo aspecto en cualquier momento del tiempo. Esta más amplia interpretación de la equivalencia suministra una de las más poderosas razones estéticas para preferir la teoría del estado sostenido. Además, todo el progreso de la física moderna ha estado estrechamente vinculado con el descubrimiento de relaciones que son independientes de la posición especial del observador. Tan solo por esta razón, considero que sería sumamente extraño que la teoría del estado sostenido, con su obligatoria equivalencia espacio-tiempo, tuviera que resultar errónea. 28

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Un punto de vista personal Desearía presentar mi propio punto de vista sobre todas estas cuestiones, dar mis razones de preferencia en favor de la teoría del estado sostenido. Estas razones son en su mayor parte de carácter filosófico. Pero hay en primer término un punto puramente científico que debe consignarse. En la teoría del estado sostenido todos los caracteres observables del universo tienen que ser consecuencias de procesos que se vienen desarrollando a través de todo el tiempo: no podemos refugiarnos en el argumento de que las cosas fueron diferentes en el pasado, como es posible hacerlo en las otras teorías. Esto significa que todo carácter del universo será sensible al principio de la investigación observacional. La teoría del estado sostenido aspira así a poner la observación sobre una base mucho más sólida que en el caso de las teorías rivales. También parecen ser muy importantes las consideraciones de elegancia y economía. Tanto en la teoría de la explosión como en la teoría de la expansión-contracción se supone que la materia ha estado en una condición súper densa caliente. Sin embargo, hemos visto que esta condición no pudo haber provocado reacción nuclear alguna. El estado súper denso 29

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de la materia debe estar específicamente destinado a impedir que tengan lugar reacciones nucleares. En realidad, el universo tiene que estar construido en una forma que oculte de nosotros todo testimonio directo de la existencia de esta condición singular. Personalmente encuentro difícil otorgar mucho crédito a esta suposición tan negativa. Parecería mucho más natural pensar que un estado súper denso no existió nunca. En la teoría de la expansión-contracción se nos obliga a pensar en términos de expansiones y contracciones que se suceden una a otra en series interminables. Durante la expansión, la materia llega a organizarse en galaxias, estrellas, planetas, creaturas vivientes. Durante la contracción, las galaxias, estrellas, etc., se desintegran por completo en preparación de la fase subsecuente de expansión. Cada ciclo es exactamente similar al ciclo precedente. Nada nuevo ocurre jamás de ciclo a ciclo, y precisamente esto es lo que parece inelegante y falto de inspiración. Se trata de una objeción estética más que científica, pero vale la pena agregar que ¡los hombres de ciencia se interesan por la estética más de lo que comúnmente se supone! ¿Y en cuanto a la teoría del estado sostenido? Esta tercera imagen del universo parecería a primera vista incluir una inelegancia parecida. Pero resulta que hay un sentido importante en que esto no es así. Desearía iniciar la explicación de este punto con otra digresión. 30

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Los físicos han llegado a plantearse, en los últimos años, una pregunta muy importante: ¿hasta dónde calan las leyes de la física? ¿Hasta qué profundidad debemos ir para que no quede fundamentalmente algo nuevo por descubrir, para que se nos revele el nivel de la verdad absoluta? Por dos veces durante los últimos setenta años, los físicos se han creído muy próximos a las leyes últimas de la física. En ambas ocasiones su optimismo era infundado. La tendencia actual consiste más bien en preguntar: ¿existen leyes últimas de la física? ¿No podría suceder que, por muy hondo que exploremos, queden siempre por descubrir niveles aún más profundos de sutilezas? Hoy día existe la tendencia a contestar afirmativamente la segunda pregunta, a creer que no se encontrará fin al laberinto de las leyes de la física. Dicho punto de vista tiene sentido en la teoría del estado sostenido pero no, según creo, en las otras teorías. En la teoría de la expansión-contracción, por ejemplo, tenemos un universo que es totalmente finito: una cantidad finita de materia, espacio finito, un tiempo finito de evolución cíclica. Me parece sumamente dudoso que semejante universo puede acomodarse a leyes de una complejidad infinita. La situación es mejor en la teoría de la explosión. Aquí podríamos tener un universo infinito con infinitas leyes, pero un universo en el cual solo un fragmento finito de leyes fuera descubrible. Porque en la teoría de la explosión no hay sino una única generación de 31

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galaxias. Las estrellas y las creaturas vivientes viven dentro de estas galaxias solo por el tiempo finito de unas pocas decenas de miles de millones de años. De aquí que cualquier comprensión intelectual obtenida por las creaturas vivientes tiene que ser, siempre, finita. Penetrar más allá de cierta profundidad finita sería evidentemente imposible. La situación es diferente en la teoría del estado sostenido. Aquí es posible acumular conocimientos indefinidamente, cavar a cualquier profundidad, por profunda que sea. Aquí tenemos una serie interminable de generaciones de galaxias. Cuando muere una galaxia determinada, el conocimiento obtenido sobre ella por las creaturas puede (¡en principio!) pasarse a una galaxia próxima más joven. Este proceso puede repetirse sin fin, de tal modo que a largo plazo puede acumularse conocimiento en una medida cualquiera. Tenemos aquí un universo que es infinito, no solamente en sus características físicas más obvias sino también en sus posibilidades intelectuales. [1959]

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