MT616, MEDIO AMBIENTE Y SOSTENIBILIDAD, DICIEMBRE 2009 0

Teorıa del BIG BANGMiyagusuku Rıos, Renato y Villalta Ramirez, Oscar Alfonso

Abstract

El siguiente trabajo trata acerca de las teorıas sobre el orıgen del universo, dando especial enfasis a la Teorıa del BIG BANG,que es la mas aceptada en la actualidad. Se realizara un analisis sobre la evolucion de dichas teorıas relacionandolas con los avancescientıficos y filosoficos que se dieron a lo largo de la historia del ser humano, narrando acerca de los principales cientıficos quesentaron las bases para estas teorıas ası como los que ofrecieron pruebas o instrumentos que ayudaron a corroborarlas. Finalmentese detallan algunas de ls teorıas mas recientes que son aceptadas en la actualidad como la teorıa de la superinflacion y de lascuerdas.

Index Terms

Origen del universo, Bib Bang, Superinflacion, Teorıa de las Cuerdas.

MT616, MEDIO AMBIENTE Y SOSTENIBILIDAD, DICIEMBRE 2009 1

CONTENTS

I Introduccion 2

II Edad Antigua 2II-A Los Griegos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2II-B Ptolomeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

III Edad Media 3

IV Edad Moderna 3IV-A Copernico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

IV-A1 Modelo Heliocentrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3IV-B Kepler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3IV-C Galileo Galilei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4IV-D Isaac Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

IV-D1 Ley de la gravedad Universal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

V Edad Contemporanea 5V-A Einstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6V-B Lemaitre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7V-C Huble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8V-D Hoyle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

V-D1 Teorıa del Estado Estacionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9V-E Gamow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9V-F Robert Dickey y Colegas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10V-G Penzias y Willson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11V-H Guth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

VI Teorıa de la Super Inflacion 12VI-A Vacio Primordial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12VI-B La materia en el Universo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12VI-C Pruebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

VII Teorıa de las Super Cuerdas 13VII-A Teorıa de las dimensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13VII-B Origen del Universo segun la teorıa de las supercuerdas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13VII-C ¿El universo crece o se expande aceleradamente? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16VII-D ¿La materia-energıa es finita? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17VII-E Teorıas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17VII-F La cuarta dimension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18VII-G El origen del universo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18VII-H El fin del universo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18VII-I La gran herejıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18VII-J Motores naturales recicladores de la energıa degradada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21VII-K Materia oscura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2

I. INTRODUCCION

EN cosmologıa fısica, la teorıa del Big Bang o teorıade la gran explosion es un modelo cientıfico que trata

de explicar el origen del Universo y su desarrollo posteriora partir de una singularidad espaciotemporal. Tecnicamente,se trata del concepto de expansion del Universo desde unasingularidad primigenia, donde la expansion de este se deducede una coleccion de soluciones de las ecuaciones de larelatividad general, llamados modelos de Friedmann- Lemaıtre- Robertson - Walker. El termino “Big Bang” se utiliza tantopara referirse especıficamente al momento en el que se iniciola expansion observable del Universo (cuantificada en la leyde Hubble), como en un sentido mas general para referirse alparadigma cosmologico que explica el origen y la evoluciondel mismo.

II. EDAD ANTIGUA

En la antiguedad el entorno dominaba al ser humano, portanto la humanidad trataba de compender su entorno parapoder sobrevivir, es ası que se comienzan a explicar losfenomenos naturales con leytendas y mitos, es ası que pocoa poco se tratan de explicar los fenomenos, ya con el avancedel hombre y su domınio sobre la naturaleza es que inicianlos primeros grandes avances en las ciencias, entre ellas lasmatematicas, fisica y astronomıa.

A. Los Griegos

En Grecia comenzo a desarrollarse lo que ahora conocemoscomo astronomıa occidental. En los primeros tiempos de lahistoria de Grecia se consideraba que la tierra era un disco encuyo centro se hallaba el Olimpo y en torno suyo el Okeanos,el mar universal. Las observaciones astronomicas tenıan comofin primordial servir como guıa para los agricultores por lo quese trabajo intensamente en el diseno de un calendario que fuerautil para estas actividades.La Odisea de Homero ya se refiere a constelaciones comola Osa Mayor y Orion, y describe como las estrellas puedenservir de guıa en la navegacion. La obra “Los trabajos y losdıas” de Hesıodo informa sobre las constelaciones que salenantes del amanecer en diferentes epocas del ano, para indicarel momento oportuna para arar, sembrar y recolectar.Las aportaciones cientıficas giegas mas importantes se asociancon los nombres de los filosofos Tales de Mileto y Pitagoras,pero no se conserva ninguno de sus escritos. La leyenda deque Tales predijo un eclipse total de Sol el 28 de mayo de585 a.C., parece ser apocrifa.Hacia el ano 450 a.C., los griegos comenzaron un fructıferoestudio de los movimientos planetarios. Filolao (siglo V a.C.),discıpulo de Pitagoras, creıa que la Tierra, el Sol, la Luna ylos planetas giraban todos alrededor de un fuego central ocultopor una ’contratierra’ interpuesta. De acuerdo con su teorıa,la revolucion de la Tierra alrededor del fuego cada 24 horasexplicaba los movimientos diarios del Sol y de las estrellas.El mas original de los antiguos observadores de los cielos fueotro griego, Aristarco de Samos. Creıa que los movimientoscelestes se podıan explicar mediante la hipotesis de que laTierra gira sobre su eje una vez cada 24 horas y que junto

con los demas planetas gira en torno al Sol.Esta explicacion fue rechazada por la mayorıa de los filosofosgriegos que contemplaban a la Tierra como un globo inmovilalrededor del cual giran los ligeros objetos celestes. Esta teorıa,conocida como sistema geocentrico, permanecio inalteradaunos 2.000 anos. Sus bases eran:• Los Planetas, el Sol, la Luna y las Estrellas se mueven

en orbitas circulares perfectas.• La velocidad de los Planetas, el Sol, la Luna y las estrellas

son perfectamente uniformes.• La Tierra se encuentra en el centro exacto del movimiento

de los cuerpos celestes.Bajo estos principios Eudoxo (408 - 355 a.C) fue el primero

en concebir el universo como un conjunto de 27 esferasconcentricas que rodean la tierra, la cual a su vez tambienera una esfera. Platon y uno de sus mas adelantados alumnosAristoteles (384 - 322 a.C.) mantuvieron el sistema ideado porEudoxo agregandole no menos de cincuenta y cinco esferasen cuyo centro se encontraba la Tierra inmovil.Pero el centro de la vida intelectual y cientıfica se traslado deAtenas a Alejandrıa, ciudad fundada por Alejandro Magno ymodelada segun el ideal griego.

B. Ptolomeo

Fig. 1. Claudio Ptolomeo

Claudio Ptolomeo nacio en Tolemaida, Tebaida aproximada-mente en el ano 100, fue un astronomo, quımico, geografo ymatematico greco-egipcio, llamado comunmente en espanolPtolomeo (o Tolomeo).Uno de los astronomos y geografos griegos mas influyentes desu epoca, Tolomeo planteo la teorıa geocentrica en una maneraque prevalecio durante 1400 anos. Sin embargo, de todos losmatematicos de la Grecia Antigua, es justo decir que su obraha generado mas discusiones y argumentos que la de ningunotro.Ptolomeo catalogo muchas estrellas, asignandoles un brillo ymagnitud, establecio normas para predecir los eclipses.Su aportacion fundamental fue su modelo del Universo: creıaque la Tierra estaba inmovil y ocupaba el centro del Universo,y que el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas, girabana su alrededor. A pesar de ello, mediante el modelo delepiciclo-deferente, cuya invencion se atribuye a Apolonio,trato de resolver geometricamente los dos grandes problemasdel movimiento planetario:

3

1) La retrogradacion de los planetas y su aumento de brillo,mientras retrogradan.

2) La distinta duracion de las revoluciones siderales.Sus teorıas astronomicas geocentricas tuvieron gran exito,

e influyeron en el pensamiento de astronomos y matematicoshasta el siglo XVI.Aplico sus estudios de trigonometrıa a la construccion deastrolabios y relojes de sol. Y tambien aplico el estudio de laastronomıa al de la astrologıa, creando los horoscopos. Todasestas teorıas y estudios estan escritos en su obra Tetrabiblon.

III. EDAD MEDIA

Durante la Edad Media a causa del miedo hacia la iglesia ylas guerras no se dieron grandes avances en muchas areas dela ciencia, entre ellas la astronomıa, a pesar de esto se lograronalgunos avances.

IV. EDAD MODERNA

Durante la edad moderna resurge la inquietud en el hombrede indagar acerca de sus origenes y el origen del universo,nuevas teorıas surgen y los avances cientıficos y tecnologicosfacilitan el descubrimiento de nuevos astros y el conocimientoaumenta notablemente.

A. Copernico

Fig. 2. Nicolas Copernico

Nicolas Copernico, en polaco Mikolaj Kopernik, en latınNicolaus Copernicus , fue el astronomo que formulo la primerateorıa heliocentrica del Sistema Solar. Su libro, “De revolution-ibus orbium coelestium” (de las revoluciones de las esferascelestes), es usualmente concebido como el punto inicial ofundador de la astronomıa moderna, ademas de ser una piezaclave en lo que se llamo la Revolucion Cientıfica en la epocadel Renacimiento. Copernico paso cerca de veinticinco anostrabajando en el desarrollo de su modelo heliocentrico deluniverso. En aquella epoca resulto difıcil que los cientıficoslo aceptaran, ya que suponıa una autentica revolucion.Entre los grandes eruditos de la Revolucion Cientıfica,Copernico era matematico, astronomo, jurista, fısico, clerigocatolico, gobernador, administrador, lıder militar, diplomaticoy economista. Junto con sus extensas responsabilidades, laastronomıa figuraba como poco mas que una distraccion. Porsu gran contribucion en el campo de la astronomıa, en 1935se decidio en su honor llamarle “Copernicus” a un craterlunar visible con la ayuda de binoculares, ubicado en el MareInsularum.

1) Modelo Heliocentrico: En 1533, Johann Albrecht Wid-mannstetter envio a Roma una serie de cartas resumiendo lateorıa de Copernico. Estas fueron oıdas con gran interes porel Papa Clemente VII y varios cardenales catolicos.Para 1536 el trabajo de Copernico estaba cercano a su formadefinitiva, y rumores acerca de su teorıa habıan llegado aoıdos de toda Europa. Copernico fue urgido a publicar desdediferentes partes del continente.En una epıstola fechada de noviembre de 1536, el Arzobispode Capua Nikolaus Cardinal von Schonberg pidio a Copernicocomunicar mas ampliamente sus ideas y solicito una copia parası. Algunos han sugerido que esta carta pudo haber hechoa Copernico sospechoso a publicar, mientras que otros hansugerido que esto indicaba el deseo de la Iglesia de asegurarseque sus ideas fueran publicadas.A pesar de la presion ejercida por parte de diversos grupos,Copernico retraso la publicacion de su libro, tal vez por miedoal criticismo. Algunos historiadores consideran que de ser ası,estaba mas preocupado por el impacto en el mundo cientıficoque en el religioso.Las ideas principales de su teorıa son:

1) Los movimientos celestes son uniformes, eternos, ycirculares o compuestos de diversos ciclos (epiciclos).

2) El centro del universo se encuentra cerca del Sol.3) Orbitando el Sol, en orden, se encuentran Mercurio,

Venus, la Tierra y la Luna, Marte, Jupiter, Saturno.4) Las estrellas son objetos distantes que permanecen fijos

y por lo tanto no orbitan alrededor del Sol.5) La Tierra tiene tres movimientos: la rotacion diaria, la

revolucion anual, y la inclinacion anual de su eje.6) El movimiento retrogrado de los planetas es explicado

por el movimiento de la Tierra.7) La distancia de la Tierra al Sol es pequena comparada

con la distancia a las estrellas.

B. Kepler

Fig. 3. Johanes Kepler

Johannes Kepler nacido el 27 de diciembre de 1571 enWeil der Stadt, Alemania fue figura clave en la revolucioncientıfica, astronomo y matematico aleman; fundamentalmenteconocido por sus leyes sobre el movimiento de los planetassobre su orbita alrededor del sol.

Durante su estancia con Tycho le fue imposible accedera los datos de los movimientos aparentes de los planetas

4

ya que Tycho se negaba a dar esa informacion. Ya en ellecho de muerte de Tycho y despues a traves de su familia,Kepler accedio a los datos de las orbitas de los planetas quedurante anos se habıan ido recolectando. Gracias a esos datos,los mas precisos y abundantes de la epoca, Kepler pudo irdeduciendo las orbitas reales planetarias. Afortunadamente,Tycho se centro en Marte, con una elıptica muy acusada, deotra manera le hubiera sido imposible a Kepler darse cuentade que las orbitas de los planetas eran elıpticas. InicialmenteKepler intento el cırculo, por ser la mas perfecta de lastrayectorias, pero los datos observados impedıan un correctoajuste, lo que entristecio a Kepler ya que no podıa saltarse unpertinaz error de ocho minutos de arco. Kepler comprendioque debıa abandonar el cırculo, lo que implicaba abandonarla idea de un “mundo perfecto”. De profundas creenciasreligiosas, le costo llegar a la conclusion de que la tierra eraun planeta imperfecto, asolado por las guerras, en esa mismamisiva incluyo la cita clave: “Si los planetas son lugaresimperfectos, ¿por que no deben de serlo las orbitas de lasmismas?”. Finalmente utilizo la formula de la elipse, una rarafigura descrita por Apolonio de Pergamo una de las obrassalvadas de la destruccion de la biblioteca de Alejandrıa.Descubrio que encajaba perfectamente en las mediciones deTycho.

Fig. 4. Orbitas de Kepler

Habıa descubierto la primera ley de Kepler:1) Los planetas tienen movimientos elıpticos alrededor del

Sol, estando este situado en uno de los focos de laelipse. Despues de ese importante salto, en donde porprimera vez los hechos se anteponıan a los deseos ylos prejuicios sobre la naturaleza del mundo. Keplerse dedico simplemente a observar los datos y sacarconclusiones ya sin ninguna idea preconcebida. Paso acomprobar la velocidad del planeta a traves de las orbitasllegando a la segunda ley:

2) Los planetas, en su recorrido por la elipse, barren areasiguales en el mismo tiempo. Durante mucho tiempo,Kepler solo pudo confirmar estas dos leyes en el resto deplanetas. Aun ası fue un logro espectacular, pero faltabarelacionar las trayectorias de los planetas entre sı. Trasvarios anos, descubrio la tercera e importantısima leydel movimiento planetario:

3) El cuadrado de los perıodos de los planetas es propor-cional al cubo de la distancia media al Sol.

Esta ley, llamada tambien ley armonica, junto con las otrasleyes permitıa ya unificar, predecir y comprender todos losmovimientos de los astros. Marcando un hito en la historiade la ciencia, Kepler fue el ultimo astrologo y se convirtioen el primer astronomo, desechando la fe y las creencias yexplicando los fenomenos por la mera observacion.

C. Galileo Galilei

Fig. 5. Galileo Galilei

Galileo Galilei nacido en Pisa, 15 de febrero de 1564,fue un astronomo, filosofo, matematico y fısico que estuvorelacionado estrechamente con la revolucion cientıfica. Em-inente hombre del Renacimiento, mostro interes por casitodas las ciencias y artes (musica, literatura, pintura). Suslogros incluyen la mejora del telescopio, gran variedad deobservaciones astronomicas, la primera ley del movimientoy un apoyo determinante para el copernicanismo. Ha sidoconsiderado como el “padre de la astronomıa moderna”, el“padre de la fısica moderna” y el “padre de la ciencia”.Su trabajo experimental es considerado complementario a losescritos de Francis Bacon en el establecimiento del modernometodo cientıfico y su carrera cientıfica es complementaria ala de Johannes Kepler.En mayo de 1609, Galileo recibe de Parıs una carta del francesJacques Badovere, uno de sus antiguos alumnos, quien leconfirma un rumor insistente: la existencia de un telescopioque permite ver los objetos lejanos. Fabricado en Holanda,este telescopio habrıa permitido ya ver estrellas invisibles asimple vista. Con esta unica descripcion, Galileo, que ya no dacursos a Cosme II de Medicis, construye su primer telescopio.Al contrario que el telescopio holandes, este no deforma losobjetos y los aumenta 6 veces, o sea el doble que su oponente.Tambien es el unico de la epoca que consigue obtener unaimagen derecha gracias a la utilizacion de una lente divergenteen el ocular. Este invento marca un giro en la vida de Galileo.El 21 de agosto, apenas terminado su segundo telescopio (au-menta ocho o nueve veces), lo presenta al Senado de Venecia.La demostracion tiene lugar en la cima del Campanile de laplaza de San Marco. Los espectadores quedan entusiasmados:

5

ante sus ojos, Murano, situado a 2 km y medio, parece estara 300 m solamente.Galileo ofrece su instrumento y lega los derechos a laRepublica de Venecia, muy interesada por las aplicacionesmilitares del objeto. En recompensa, es confirmado de porvida en su puesto de Padua y sus emolumentos se duplican.Se libera por fin de las dificultades financieras. Sin embargo,contrario a sus alegaciones, no dominaba la teorıa optica y losinstrumentos fabricados por el son de calidad muy variable.Algunos telescopios son practicamente inutilizables (al menosen observacion astronomica). En abril de 1610, en Bolonia, porejemplo, la demostracion del telescopio es desastrosa, comoası lo informa Martin Horky en una carta a Kepler.Galileo reconocio en marzo de 1610 que, entre mas de 60telescopios que habıa construido, solamente algunos eranadecuados. Numerosos testimonios, incluido el de Kepler,confirman la mediocridad de los primeros instrumentos.

D. Isaac Newton

Fig. 6. Isaac Newton

Sir Isaac Newton, nacido el 4 de enero, 1643 fue unfısico, filosofo, inventor, alquimista y matematico ingles,autor de los Philosophiae naturalis principia mathematica,mas conocidos como los Principia, donde describio la ley degravitacion universal y establecio las bases de la MecanicaClasica mediante las leyes que llevan su nombre. Entresus otros descubrimientos cientıficos destacan los trabajossobre la naturaleza de la luz y la optica (que se presentanprincipalmente en el Optica) y el desarrollo del calculomatematico. Newton fue el primero en demostrar que lasleyes naturales que gobiernan el movimiento en la Tierra ylas que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes sonlas mismas. Es, a menudo, calificado como el cientıfico masgrande de todos los tiempos, y su obra como la culminacionde la Revolucion cientıfica.Entre sus hallazgos cientıficos se encuentran los siguientes:el descubrimiento de que el espectro de color que se observacuando la luz blanca pasa por un prisma es inherente a esa luz,en lugar de provenir del prisma (como habıa sido postuladopor Roger Bacon en el siglo XIII); su argumentacion sobre la

posibilidad de que la luz estuviera compuesta por partıculas;su desarrollo de una ley de conduccion termica, que describela tasa de enfriamiento de los objetos expuestos al aire;sus estudios sobre la velocidad del sonido en el aire; y supropuesta de una teorıa sobre el origen de las estrellas.

1) Ley de la gravedad Universal: El momento culminantede la Revolucion cientıfica fue el descubrimiento realizado porIsaac Newton de la ley de la gravitacion universal. Con unasimple ley, Newton dio a entender los fenomenos fısicos masimportantes del universo observable, explicando las tres leyesde Kepler. La ley de la gravitacion universal descubierta porNewton se escribe

~F = −Gm1m2

r2~u (1)

donde F es la fuerza, G es una constante que determinala intensidad de la fuerza y que serıa medida anos mas tardepor Henry Cavendish en su celebre experimento de la balanzade torsion, m1 y m2 son las masas de dos cuerpos que seatraen entre sı y r es la distancia entre ambos cuerpos, siendoel vector unitario que indica la direccion del movimiento (sibien existe cierta polemica acerca de que Cavendish hubieramedido realmente G, pues algunos estudiosos afirman quesimplemente midio la masa terrestre).La ley de gravitacion universal nacio en 1685 como culmi-nacion de una serie de estudios y trabajos iniciados muchoantes. En 1679 Robert Hooke introdujo a Newton en elproblema de analizar una trayectoria curva. Cuando Hookese convirtio en secretario de la Royal Society quiso entablaruna correspondencia filosofica con Newton. En su primeracarta planteo dos cuestiones que interesarıan profundamente aNewton. Hasta entonces cientıficos y filosofos como Descartesy Huygens analizaban el movimiento curvilıneo con lafuerza centrıfuga, sin embargo Hooke proponıa “componer losmovimientos celestes de los planetas a partir de un movimientorectilıneo a lo largo de la tangente y un movimiento atractivo,hacia el cuerpo central.” Sugiere que la fuerza centrıpeta haciael Sol varıa en razon inversa al cuadrado de las distancias.Newton contesta que el nunca habıa oıdo hablar de estashipotesis.Sin embargo, la gravitacion universal es mucho mas que unafuerza dirigida hacia el Sol. Es tambien un efecto de losplanetas sobre el Sol y sobre todos los objetos del Universo.Newton intuyo facilmente a partir de su tercera ley de ladinamica que si un objeto atrae a un segundo objeto, estesegundo tambien atrae al primero con la misma fuerza. Newtonse percato de que el movimiento de los cuerpos celestesno podıa ser regular. Afirmo: “los planetas ni se muevenexactamente en elipses, ni giran dos veces segun la mismaorbita”. Para Newton, ferviente religioso, la estabilidad de lasorbitas de los planetas implicaba reajustes continuos sobre sustrayectorias impuestas por el poder divino.

V. EDAD CONTEMPORANEA

Una vez sentadas las bases matematicas con Newton yKepler, en la edad contemporanea otros grandes cientıficos seunen a la difıcil tarea de decifrar nuestro orıgenes aportandograndes ideas y nuevos conceptos.

6

A. Einstein

Fig. 7. Albert Einstein

Albert Einstein nacido en Ulm el 14 de marzo de 1879fue un fısico de origen aleman, nacionalizado posteriormentesuizo y estadounidense. Es el cientıfico mas conocido yconsiderado el mas importante del siglo XX.En 1905, siendo un joven fısico desconocido, empleado enla Oficina de Patentes de Berna (Suiza), publico su teorıade la relatividad especial. En ella incorporo, en un marcoteorico simple, fundamentado en postulados fısicos sencillos,conceptos y fenomenos estudiados anteriormente por HenriPoincare y Hendrik Lorentz. Probablemente, la ecuacion de lafısica mas conocida a nivel popular es la expresion matematicade la equivalencia masa-energıa, E = mc2, deducida porEinstein como una consecuencia logica de esta teorıa. Esemismo ano publico otros trabajos que sentarıan algunas delas bases de la fısica estadıstica y la mecanica cuantica. En1915 presento la Teorıa General de la Relatividad, en la quereformulo por completo el concepto de gravedad. Una delas consecuencias fue el surgimiento del estudio cientıficodel origen y evolucion del Universo por la rama de la fısicadenominada cosmologıa. En 1919, cuando las observacionesbritanicas de un eclipse solar confirmaron sus prediccionesacerca de la curvatura de la luz, Einstein fue idolatrado porla prensa. Einstein se convirtio en un icono popular de laciencia mundialmente famoso, un privilegio al alcance demuy pocos cientıficos. La Teorıa general de la relatividado relatividad general es una teorıa del campo gravitatorio yde los sistemas de referencia generales, publicada por AlbertEinstein en 1915 y 1916. El nombre de la teorıa se debe aque generaliza la llamada teorıa especial de la relatividad. Losprincipios fundamentales introducidos en esta generalizacionson el Principio de equivalencia, que describe la aceleraciony la gravedad como aspectos distintos de la misma realidad,la nocion de la curvatura del espacio-tiempo y el principio decovariancia generalizado.

La intuicion basica de Einstein fue postular que en unpunto concreto no se puede distinguir experimentalmente entre

Fig. 8. Efecto de la gravedad sobre el espacio

un cuerpo acelerado uniformemente y un campo gravitatoriouniforme. La teorıa general de la relatividad permitio tambienreformular el campo de la cosmologıa. La aceptacion delprincipio de equivalencia por Albert Einstein le llevo a undescubrimiento ulterior: la contraccion o curvatura del tiempocomo consecuencia de la presencia de un campo gravitatorio,que quedo expresado en su artıculo de 1911 “Sobre la influ-encia de la gravedad en la propagacion de la luz”.Supongamos que un foton emitido por una estrella cercanase aproxima a la Tierra. En virtud de la ley de conservaciondel tetramomentum la energıa conservada del foton permaneceinvariante. Por otro lado, el principio de equivalencia implicaque un observador situado en el foton (que es un sistemainercial, es decir, se halla en caıda libre) no experimentaninguno de los efectos originados por el campo gravitatorioterrestre. De ello se deduce que la energıa conservada del fotonno se altera como consecuencia de la accion de la gravedad,y tampoco lo hace la frecuencia de la luz, ya que, segun laconocida formula de la fısica cuantica, la energıa de un fotones igual a su frecuencia v multiplicada por la constante dePlanck h

E = hv (2)

Ahora bien, si las observaciones las realizara un astronomosituado en la superficie de la Tierra, esto es, en reposo respectosu campo gravitatorio, los resultados serıan muy diferentes: elastronomo podrıa comprobar como el foton, por efecto de sucaıda hacia la Tierra, va absorbiendo progresivamente energıapotencial gravitatoria y, como consecuencia de esto ultimo, sufrecuencia se corre hacia el azul.Ahora bien, en el parrafo anterior hemos demostrado quela energıa conservada del foton permanece invariante. Portanto, ¿como es posible que exista esta divergencia entrelos resultados de la medicion de la energıa obtenidos por elastronomo (Eobs) y la energıa conservada del foton (Econ)? Launica manera de resolver esta contradiccion es considerandoque el tiempo se ralentiza como consecuencia de la presenciade un campo gravitatorio.Es decir, la frecuencia es igual al numero de ciclos que tienenlugar en un determinado periodo de tiempo (generalmente, un

7

segundo). Donde ∆tem es el tiempo medido por un observadorsituado a una distancia infinita del cuerpo masivo (y porlo tanto no experimenta la atraccion gravitatoria de este),mientras que ∆tobs es el tiempo medido por un observadorbajo la influencia del campo gravitatorio y en reposo respectoa este (como, por ejemplo, una persona situada sobre lasuperficie terrestre).En una singularidad espacio-temporal (como las que existen enel interior de los agujeros negros), la densidad de masa-materiay el campo gravitatorio tienden al infinito, lo que provoca lacongelacion del tiempo y por lo tanto la eliminacion de todotipo de procesos dinamicos:

limr→0∆tobs = ∆teme−∞ → limr→0∆tobs = 0 (3)

La contraccion del tiempo debido a la presencia de uncampo gravitatorio fue confirmado experimentalmente en elano 1959 por el experimento Pound-Rebka-Snider, llevado acabo en la universidad de Harvard. Se colocaron detectoreselectromagneticos a una cierta altura y se procedio a emitirradiacion desde el suelo. Todas las mediciones que se re-alizaron confirmaron que los fotones habıan experimentadoun corrimiento hacia el rojo durante su ascenso a traves delcampo gravitatorio terrestre. Hoy en dıa, el fenomeno de lacontraccion del tiempo tiene cierta importancia en el marcodel servicio localizador GPS, cuyas exigencias de exactitudrequieren de una precision extrema: Basta con que se produzcaun retraso de 0.04 microsegundos en la senal para que seproduzca un error de posicionamiento de unos 10 metros. Deahı que las ecuaciones de Einstein hayan de ser tenidas encuenta al calcular la situacion exacta de un determinado objetosobre la superficie terrestre. Desde un punto de vista teorico, elartıculo de Einstein de 1911 tuvo una importancia aun mayor.Pues, la contraccion del tiempo conllevaba tambien, en virtudde los principios de la Relatividad Especial, la contraccion delespacio. De ahı que fuera inevitable a partir de este momentodescartar la existencia de un espacio-tiempo llano, y fueranecesario asumir la curvatura de la variedad espacio-temporalcomo consecuencia de la presencia de masas. En la relatividadgeneral, fenomenos que la mecanica clasica atribuye a laaccion de la fuerza de gravedad, tales como una caıda libre,la orbita de un planeta o la trayectoria de una nave espacial,son interpretados como efectos geometricos del movimientoen un espacio-tiempo curvado. De hecho una partıcula libreen un campo gravitatorio sigue lıneas de curvatura mınima atraves de este espacio tiempo-curvado. Finalmente, podemoshacer referencia a la desviacion de los rayos de la luz comoconsecuencia de la presencia de un cuerpo masivo, fenomenoque da lugar a efectos opticos como las lentes gravitacionaleso los anillos de Einstein.

B. Lemaitre

Georges Henri Joseph Edourd Lemaıtre nacido el 17 de juliode 1894 fue un sacerdote catolico y astrofısico belga. Nacioen Charleroi. A la edad de 17 anos entro en la Universidad deLovaina y estudio ingenierıa civil. Despues de servir comovoluntario en el ejercito belga durante la Primera Guerra

Fig. 9. Georges Lemaitre

Mundial, empezo a estudiar fısica y matematicas, incluyendola teorıa de la relatividad de Albert Einstein. Recibio sudoctorado en 1920 y ese mismo ano ingreso en el Seminariode Malinas. En 1923 fue ordenado sacerdote.Despues de un ano en la Universidad de Cambridge conel astronomo Arthur Eddington y otro en Cambridge, Mas-sachusetts con Harlow Shapley, regreso a la Universidad deLovaina como profesor a tiempo parcial. Ahı, en 1927, publicoun informe en el que resolvio las ecuaciones de Einsteinsobre el universo entero (que Alexander Friedman ya habıaresuelto sin saberlo Lemaıtre) y sugirio que el universo seesta expandiendo, segun una de las soluciones, y que es porello que Slipher y Wirtz habıan observado un corrimientohacia el rojo de la luz de las nebulosas espirales. En 1931,propuso la idea que el universo se origino en la explosion deun “atomo primigenio” o “huevo cosmico” o hylem. Dichaexplosion ahora se llama el Big Bang.En los anos siguientes desarrollo la teorıa y participo en lacontroversia cientıfica y religiosa sobre el origen del universo.Segun su estimacion, el universo tiene entre 10 y 20 milmillones de anos, lo cual corresponde con las estimacionesactuales.Lemaıtre encontro una explicacion teorica del universo enexpansion, y la publico en un artıculo de 1927. Pero, aunqueese artıculo era correcto y estaba de acuerdo con los datosobtenidos por los astrofısicos de vanguardia en aquellos anos,no tuvo por el momento ningun impacto especial, a pesar deque Lemaıtre fue a hablar de ese tema, personalmente, conEinstein en 1927 y con de Sitter en 1928, ninguno de los dosle hizo caso.Para que a uno le hagan caso, suele ser importante tenerun buen intercesor. El gran intercesor de Lemaıtre fue Ed-dington, quien le conocıa por haberle tenido como discıpuloen Cambridge el curso 1923-1924. El 10 de enero de 1930tuvo lugar en Londres una reunion de la Real SociedadAstronomica. Leyendo el informe que se publico sobre esareunion, Lemaıtre advirtio que tanto de Sitter como Eddingtonestaban insatisfechos con el universo estatico de Einstein ybuscaban otra solucion, escribio a Eddington recordandoleese trabajo de 1927. A Eddington, como a Einstein y pormotivos semejantes, tampoco le hacıa gracia un universo

8

en expansion; pero esta vez se rindio ante los argumentosy se dispuso a reparar el desaguisado. El 10 de mayo de1930 dio una conferencia ante la Sociedad Real sobre eseproblema, y en ella informo sobre el trabajo de Lemaıtre:se refirio a la “contribucion decididamente original avanzadapor la brillante solucion de Lemaıtre´´, diciendo que “da unarespuesta asombrosamente completa a los diversos problemasque plantean las cosmogonıas de Einstein y de de Sitter´´. El19 de mayo, de Sitter reconocio tambien el valor del trabajode Lemaıtre que fue publicado, traducido al ingles, por la RealSociedad Astronomica. Lemaıtre se hizo famoso.La fama de Lemaıtre se consolido en 1932. Muchosastronomos y periodistas estaban presentes en Cambridge(Estados Unidos), en la conferencia que Eddington pronuncioel dıa 7 de septiembre en olor de multitud, y en esa conferenciaEddington se refirio a la hipotesis de Lemaıtre como una ideafundamental para comprender el universo (Lemaıtre estabapresente en la conferencia). El dıa 9, en el Observatorio deHarvard, se pidio a Eddington y Lemaıtre que explicasen suteorıa. Si el universo esta en expansion, resulta logico pensarque, en el pasado, ocupaba un espacio cada vez mas pequeno,hasta que, en algun momento original, todo el universo seencontrarıa concentrado en una especie de “atomo primitivo”.Esto es lo que casi todos los cientıficos afirman hoy dıa, peronadie habıa elaborado cientıficamente esa idea antes de queLemaıtre lo hiciera, en un artıculo publicado en la prestigiosarevista inglesa “Nature” el 9 de mayo de 1931.El artıculo era corto, y se titulaba “El comienzo del mundodesde el punto de vista de la teorıa cuantica”. Lemaıtre publicootros artıculos sobre el mismo tema en los anos sucesivos,y llego a publicar un libro titulado “La hipotesis del atomoprimitivo”.En la actualidad estamos acostumbrados a estos temas, perola situacion era muy diferente en 1931. De hecho, la idea deLemaıtre tropezo no solo con crıticas, sino con una abiertahostilidad por parte de cientıficos que reaccionaron a vecesde modo violento. Especialmente, Einstein encontraba esahipotesis demasiado audaz e incluso tendenciosa.Llegamos ası a una situacion que se podrıa calificar como“sındrome Galileo”. Este sındrome tiene diferentes manifesta-ciones, segun los casos, pero responde a un mismo estadode animo: el temor de que la religion pueda interferir conla autonomıa de las ciencias. Sin duda, una interferencia deese tipo es indeseable; pero el sındrome Galileo se producecuando no existe realmente una interferencia y, sin embargo,se piensa que existe.En nuestro caso, se dio el sındrome Galileo: varios cientıficos(entre ellos Einstein) veıan con desconfianza la propuestade Lemaıtre, que era una hipotesis cientıfica seria, porque,segun su opinion, podrıa favorecer a las ideas religiosasacerca de la creacion. Pero antes de analizar mas de cercalas manifestaciones del “sındrome Galileo” en este caso, valela pena registrar como se desarrollaron las relaciones entreLemaıtre y Einstein.

C. HubleEdwin Powell Hubble (Marshfield, Misuri, 20 de noviembre

de 1889 - Pasadena, California, 28 de septiembre de 1953)

Fig. 10. Edwin Powell Hubble

fue uno de los mas importantes astronomos estadounidensesdel siglo XX, famoso principalmente por haber demostradola expansion del universo midiendo el desplazamiento al rojode galaxias distantes. Hubble es considerado el padre de lacosmologıa observacional aunque su influencia en astronomıay astrofısica toca muchos otros campos.Aunque Hubble “solo” hubiera transformado la imagen deluniverso, hizo mas. En medio siglo transcurrido desde queHuggins registro el corrimiento hacia el rojo del espectro deSirio, habıa registrado multiples corrimientos al rojo y al azulde varios objetos del universo.Entre 1923 y 1924, Hubble utilizo el telescopio mas grandeque existıa entonces en el mundo - el Hooker de 100 de MountWilson - para examinar la nebulosa de Andromeda. Ası comoGalileo con su debil catalejo, mas de tres siglos antes, habıalogrado convertir la luz difusa de nuestra Vıa Lactea en estrellaindividualmente observables, Hubble descubrio y fotografıocon el poderoso astrografo de ese telescopio las estrellas quecomponıan un brazo de la nebulosa espiral de Andromeda.Entre las estrellas del brazo espiral de Andromeda, Hubble en-contro algunas cefeidas, y aplicando la ley de Henrietta Leavittcalculo la distancia de la nebulosa en 800.000 anos luz. ¡Nuncahasta entonces el cartabon metrico de la astronomıa habıapenetrado en semejantes profundidades del espacio! Con ello,se confirmaba lo que algunos astronomos habıan sospechado:la mancha lechosa de la lejana nebulosa se habıa reveladocomo una galaxia semejante a la nuestra. Sin embargo, lanebulosa de Andromeda es una de las mas proximas galaxiasdistantes de los lımites de nuestra Vıa Lactea.Un grupo de nebulosas en la constelacion de la Virgen estanubicadas a seis millones de anos luz. Mas lejos aun, en unode los espejos del VLT, una inmensa galaxia, con una mirıadade soles, se reduce a una minuscula mancha brillante o a unpunto luminoso. Entre los varios centenares de millones degalaxias que pueblan el espacio explorable con los actualesinstrumentos, las mas lejanas se encuentran a unos trece milquinientos millones de anos luz.La busquedas de Hubble, en las exploraciones del universoque pudo realizar en su epoca, penetraron profundamente en elreino de las nebulosas y desplazaron gradualmente los lımitesdel espacio explorado, Vesto Melvin Supher (1875-1969), alexaminar durante los anos 1914 a 1925 los espectros de unacincuentena de nebulosas, choco con el imprevisto fenomenode que los rayos de toda esta legion de galaxias evidencia-

9

ban un corrimiento hacia el extremo rojo del espectro. Estecorrimiento al rojo es el ındice unıvoco de una velocidadpositiva: toda esta inmensa familia de galaxias se aleja de laTierra, parece huir de nuestro sistema solar, o mejor dicho, denuestra Vıa Lactea. Tan extraordinario hallazgo fue superadoen 1929 por el sorprendente descubrimiento de Hubble quele permite afirmar que cuanto mas distante se encuentra unanebulosa, tanto mas rapido es su receso, creciendo su velocidadde alejamiento por segundo en 160 kilometros por cada millonde anos luz (velocidad actalmente corregida) .Para las galaxias mas alejadas se obtuvieron velocidades dehasta 42.000 kilometros por segundo. Nunca hasta entonceshabıan sido registradas velocidades tan vertiginosas para cuer-pos celestes.Erwin Hubble dedico su vida a la observacion de las galaxias,los objetos mas lejanos que conocıan los astronomos enaquellos tiempos. Pudo determinar las distancias de muchasde ellas, empujando eventualmente hacia fuera centenares demillones de anos luz las fronteras del universo. Comparo, en-tonces, las distancias de las galaxias en funcion a la velocidadcon que se alejaban unas de las otras, y dedujo que cuantomas lejanas se encontraban las galaxias, mas rapidamente semovıan. Esta relacion, conocida como ley de Hubble, eraprueba observacional de que el universo se expandıa. Bajosu direccion, la cosmologıa de observacion se convirtio enciencia.

D. Hoyle

Sir Fred Hoyle nacido en Bingley, Yorkshire, Inglaterraen 24 de junio de fue un eminente matematico, astrofısico yescritor britanico.Trabajo en casi todos los campos de la astrofısica. Hoyle fueun astrofısico muy polemico y, a pesar de ello, ampliamenterespetado. Hoyle es celebre principalmente por la propuesta dedos teorıas de caracter heterodoxo. La primera, su modelo deUniverso Estacionario o Teorıa del Estado Estacionario y, lasegunda, su propuesta junto a Nalin Chandra Wickramasinghe,en 1978, de la teorıa de la Panspermia que afirma que lavida no surgio en la Tierra sino que llego a nuestro planeta abordo de cometas capaces de dispersar el mismo tipo de vidapor diferentes mundos.

1) Teorıa del Estado Estacionario: Con enormes aportes enel campo de la evolucion y estructura de las estrellas, Hoylefue mas conocido por su, hoy en dıa poco canonico, modelodel Universo Estacionario, conocido como Teorıa del EstadoEstacionario. Este modelo sostenıa que el Universo nunca tuvoun origen, sino que siempre existio de la misma manera comolo conocemos hoy.Aunque el modelo tuvo un gran numero de seguidores en ladecada de los 50, y 60, su popularidad disminuyo notable-mente a finales de los 60, con el descubrimiento de la radiacionde fondo de microondas, y se considera desde entonces comocosmologıa alternativa.De acuerdo con la teorıa del estado estacionario, la dismin-ucion de la densidad que produce el Universo al expandirsese compensa con una creacion continua de materia. Debido

Fig. 11. Fred Hoyle

a que se necesita poca materia para igualar la densidad delUniverso (2 atomos de hidrogeno por cada m3 por cada 1.000millones de anos), esta Teorıa no se ha podido demostrardirectamente. La teorıa del estado estacionario surge de laaplicacion del llamado principio cosmologico perfecto, elcual sostiene que para cualquier observador el universo debeparecer el mismo en cualquier lugar del espacio. La versionperfecta de este principio incluye el tiempo como variable porlo cual el universo no solamente presenta el mismo aspectodesde cualquier punto sino tambien en cualquier instante detiempo siendo sus propiedades generales constantes tanto enel espacio como en el tiempo.Los problemas con esta teorıa comenzaron a surgir a finales delos anos 60, cuando las evidencias observacionales empezarona mostrar que, de hecho, el Universo estaba cambiando:se encontraron quasares solo a grandes distancias, no enlas galaxias mas cercanas. La prueba definitiva vino con eldescubrimiento de la radiacion de fondo de microondas en1965, pues en un modelo estacionario, el universo ha sidosiempre igual y no hay razon para que se produzca unaradiacion de fondo con caracterısticas termicas. Buscar unaexplicacion requiere la existencia de partıculas de longitudmilımetrica en el medio intergalactico que absorba la radiacionproducida por fuentes galacticas extremadamente luminosas,una hipotesis demasiado forzada.Hoyle llego a bautizar humorısticamente a la teorıa alternativade expansion del Universo a partir de una singularidad inicialcomo Teorıa del Big Bang, nombre por el que ahora seconoce a la teorıa. Su nombre tambien esta ligado a diferentesformulaciones del Principio antropico.

E. Gamow

George Gamow nacio en Odessa, actual Ucrania en 1904fue un fısico nuclear estadounidense de origen ruso. Estudioen las universidades de San Petersburgo y Gotinga. Susprimeros hallazgos en el campo de la mecanica cuanticale hicieron merecedor de un puesto de investigador en elInstituto de Fısica Teorica de Copenhague (1928), dondepropuso el modelo atomico de la “gota de agua”, base de las

10

modernas teorıas sobre la fision y la fusion nuclear. En 1934emigro a Estados Unidos y entro en contacto con el tambienfısico Edward Teller, con quien elaboro conjuntamente lahipotesis del origen termonuclear de la energıa solar. En unaobra publicada en 1948, El origen de los elementos quımicos,Gamow elaboro una nueva exposicion de la teorıa de laexpansion cosmica y acuno el termino big bang, Gamowapoyo esta teorıa, preanunciada por Georges Lemaıtre desdeel principio y propuso un modelo de la explosion de un Ylemque explicaba la formacion del helio en el universo.

Fig. 12. George Gamow

Tambien predijo que el Big Bang habıa dado lugar a laradiacion de fondo que fue identificada en 1965 por ArnoPenzias y Robert Wilson.Gamow se intereso por la evolucion de las estrellas y enconcreto, por como se genera la energıa en ellas. Tambientrabajo en la nucleosıntesis estelar tratando de averiguar comose formaron los distintos elementos ası como prediciendo laproporcion de estos en el Universo.Las ideas de Gamow sobre el Big Bang y la nuleosıntesis hansido puestas a prueba por numerosos experimentos y se hanencontrado evidencias que lo avalan:

1) Las mediciones han mostrado que el universo estaexpandiendoseLas galaxias estan tomando distancia unas de otras a ve-locidades colosales. Esto concuerda con el surgimientoexplosivo del universo. Al imaginar el comienzo deaquella expansion, los astronomos han calculado que eluniverso habıa nacido hace 15.000 millones de anos,aproximadamente.

2) La hipotesis de Gamow es apoyada por la deteccion deradiacion cosmica.Durante miles de millones de anos, el universo incan-descente se ha ido enfriando a no mas de -270◦C. A estatemperatura buena parte de la energıa se concentra en laregion de radiacion de microondas. Debido a que el BigBang pudo acaecer simultaneamente a la formacion deldiminuto volumen del universo, la radiacion generadapodrıa haber llenado todo el confın cosmico. Por ello,la radiacion deberıa ser la misma en cualquier direccion

que se observara. En efecto, las senales de microondasregistradas por los astronomos, indican la dispersionde un gas difuso formado por hidrogeno y helio atraves de todo el universo naciente mucho antes de quese formaran las galaxias. En el ano 1995, astronomosanalizaron una luz ultravioleta de un quasar (que se creeque era una galaxia que hizo explosion en los margenesdel universo) y encontraron que una parte de la luz eraabsorbida por atomos de helio en su viaje a la Tierra. Yaque este quasar esta a mas de 10.000 millones de anosluz, la luz que llega a la Tierra revela hechos de hace10.000 millones de anos.No se ha detectado mayor abundancia de hidrogeno,porque un atomo de H solo tiene un electron, el cual esquitado por la luz de un quasar en un proceso conocidocomo ionizacion, los atomos de hidrogeno ionizadosno pueden absorber ninguna luz del quasar. Por otrolado, el atomo de helio tiene 2 electrones; la radiacionpuede arrancarle un electron, pero no siempre ambos.Los atomos de helio ionizados aun pueden absorber laluz, por lo cual es posible su deteccion.

3) El descubrimiento del helio primitivo.Los cientıficos estiman que el hidrogeno y helio fueronlos primeros elementos formados en las etapas decomienzo de la evolucion cosmica; se piensa que losdemas elementos, se originaron mediante una serie dereacciones nucleares en que participaron el hidrogeno yel helio en el centro estrelar

F. Robert Dickey y Colegas

Fig. 13. Robert Dickey

Robert Henry Dicke nacido el 6 de mayo de 1916 fueun fisico experimental estadounidense, que hizo importantescontribuciones en astrofısica, fısica atomica, cosmologıa ygravitacion. Dicke termino su licenciatura en la Universidadde Princeton y su doctorado, en 1939, en la Universidad deRochester en fısica nuclear.Durante la Segunda Guerra Mundial trabajo en el laboratoriode radiacion del Instituto Tecnologico de Massachusetts dondese implico en el desarrollo del radar y diseno el radiometro deDicke, un receptor de microondas. El lo uso para determinarun lımite en la temperatura de la radiacion de fondo cosmica,desde el tejado del laboratorio de investigacion, de menos de20o Kelvin.

11

En efecto, Robert Dicke, habıa detectado realmente la ra-diacion cosmica de fondo en 1946, dos anos antes de que fuerapredicha. Trabajando con un equipo especial de medicion queel mismo habıa desarrollado, Dicke descubrio una radiacioncon una temperatura algo por debajo de los veinte gradosKelvin, el lımite inferior de la precision de sus instrumentos.Informo de su descubrimiento en un ensayo que aparecio en laPhysical Review, pero, no teniendo ninguna explicacion parael fenomeno, lo aparto de su mente.Dicke no recordo esta observacion cuando empezo a trabajaren modelos cosmologicos un par de decadas mas tarde, aprincipios de los anos sesenta. Aunque practicamente no sabıanada acerca de las teorıas y predicciones iniciales del BigBang, llego por sı mismo a la conclusion de que tenıa queexistir alguna radiacion fosil de la infancia del universo. Pidioa un companero investigador de Princeton, James Peebles, queviera lo que podıa conseguir en terminos de numeros precisos,y Peebles vino con una cifra de diez grados Kelvin para laradiacion del entorno cosmico. Luego Dicke pidio a otrosa otros dos investigadores de Princeton, Peter Roll y DavidWilkinson, que vieran si podıan conseguir hallar la radiacionperdida. Para ello, Roll y Wilkinson construyeron una antenaen el tejado del edificio de geologıa de Princeton.

G. Penzias y Willson

Fig. 14. Penzias y Willson

En una localidad cercana a Holmdel, Nueva Jersey, un parde radioastronomos de los Laboratorios de la Bell Telephonehabıan topado con algo peculiar. Arno Penzias era un judıopolaco cuya familia habıa escapado de Alemania justo antesde que estallara la Segunda Guerra Mundial.Estudio fısica en el City College de Nueva York, obtuvo sudoctorado en Columbia en 1961, y luego consiguio un trabajoen los Laboratorios Bell. En 1963 se le unio Robert Wilson, untejano que habıa estudiado en la Universidad Rice de Houstony en el Caltech de Pasadena.Wilson habıa asistido a un curso de cosmologıa en el Caltechdado por Hoyle, que se hallaba por aquel entonces en visita deconferencias, y el estudiante se habıa convertido en un creyentede la teorıa del estado estacionario. Como Dicke, tanto Penziascorno Wilson no sabıan nada del trabajo de Gamow. Losdos cientıficos tenıan a su disposicion una radioantena quehabıa sido usada recientemente para probar algunos primitivossatelites de comunicaciones, y esperaban usar el instrumento

para radioastronomıa de alto calibre. En consecuencia, sededicaron a corregir algunas deficiencias en la antena, pero,no importaba lo que hicieran, seguıan obteniendo lecturas deradiacion de microondas a unos tres grados Kelvin. En aquelpunto pensaron que el problema era causado por unas palomasque habıan anidado en el cuerno de la antena. Pero cuandofueron expulsadas las aves, la radiacion siguio.Por casualidad, Penzias menciono el problema a un companeroinvestigador. Bernard Burke, del Instituto de Tecnologıa deMassachusetts. Burke dijo que un amigo suyo acababa de oıra Peebles dar una conferencia sobre la conjetura cosmologicaen Princeton. Quiza, sugirio Burke, los dos grupos debieranentrar en contacto. Cuando lo hicieron, Penzias y Wilsonreaccionaron con el equivalente intelectual de un encogimientode hombros: No podıan comprender por que los muchachosde Princeton se mostraban tan excitados acerca de su excesode tres grados Kelvin.De todos modos, a peticion de Dicke, Penzias y Wilsonescribieron un informe que fue publicado en el numero dejulio de 1965 del Astrophysical Journal. El ensayo no atribuıaningun significado al descubrimiento, y se limitaba a enviara los lectores a otro artıculo de Princeton que aparecıa en elmismo numero y que ofrecıa una posible explicacion. Ningunode los dos artıculos mencionaba los ensayos clave de 1948 quepredecıan la existencia de la radiacion de fondo, una falta dereconocimiento que, comprensiblemente, molesto a Gamow ya otros.Mediciones posteriores confirmaron la evidencia: que el uni-verso visible de galaxias y estrellas se halla permeado poruna radiacion a 2,7 grados Kelvin, el eco perceptible de lacreacion. En lo que a la mayorıa de cientıficos se referıa, elBig Bang habıa ganado.

H. Guth

Alan Harvey Guth nacido en New Brunswick, New Jerseyen 1947 es un fısico y cosmologo estadounidense, investigadordel MIT, quien elaboro la primera formulacion de la teorıa deluniverso inflacionario en los anos setenta.Sus intereses de investigacion estan en el ambito de la teorıa departıculas elementales y la aplicacion de la teorıa de partıculasal universo temprano.La inflacion sugiere que hubo un periodo de expansion ex-ponencial en el Universo muy pre-primigenio. La expansiones exponencial porque la distancia entre dos observadoresfijos se incrementa exponencialmente, debido a la metrica deexpansion del Universo (un espacio-tiempo con esta propiedades llamado un espacio de Sitter). Las condiciones fısicasdesde un momento hasta el siguiente son estables: la tasa deexpansion, llamado la constante de Hubble, es casi constante,lo que lleva a altos niveles de simetrıa. La inflacion es amenudo conocida como un periodo de expansion aceleradaporque la distancia entre dos observadores fijos se incrementaa una tasa acelerante cuando se mueven alejandose. (Sinembargo, esto no significa que el parametro de Hubble se esteincrementando).La importancia de la teorıa de inflacion radica en que contestaa los interrogantes clasicos de la cosmologıa del Big Bang:

12

por que el Universo parece ser plano, homogeneo e isotropode acuerdo con el principio cosmologico como se esperarıa,y basandose en la fısica del Big Bang, un Universo altamentecurvado y heterogeneo. La inflacion tambien explica el origende la estructura a gran escala del universo. Las fluctuacionescuanticas en la region microscopica inflacionaria, magnificadaa tamano cosmico, podrıan entonces ser las semillas para elcrecimiento de estructuras en el universo.

Fig. 15. Alan Guth

VI. TEORIA DE LA SUPER INFLACION

Propuesta por Alan Guth, quien fue el primero en ofreceruna descripcion verosımil del universo cuando tenia menos deuna centesima de segundo de edad.Segun Guth durante un periodo explosivo de entre 10-37 y 10-34 segundos despues de su nacimiento, el universo se expandioa una velocidad que continuo duplicandose antes de comenzara estabilizarse en la expansion descrita por la Teorıa de laGran Explosion.

Fig. 16. Crecimiento del Universo

A. Vacio Primordial

El vacıo primordial puede considerarse como un caldohirviente del cual se escapan pares de partıculas subatomicaspositivas y negativas, existiendo durante el mas breve de losinstantes. La teorıa inflacionaria sugiere que lo que surgiofue un “falso vacıo”, una forma peculiar de la materia, cuyaexistencia fue predicha por muchos teoricos de las partıculas,aunque nunca ha se ha observado en la realidad.

El falso vacıo se caracteriza por un campo gravitatorio re-pelente, tan fuerte que puede explotar y convertirse en ununiverso.Este falso vacıo no se diluye al expandirse como lo haceun gas. La densidad de la energıa que contiene permanececonstante, aun cuando crece.Por eso la expansion del falso vacıo, acelerandose exponen-cialmente por la accion de su fuerza repelente, creo realmentegrandes cantidades de energıa siempre duplicandose, la cualse descompuso formando un plasma de partıculas, tales comoelectrones, positrones y neutrinos.

B. La materia en el Universo

A medida que el universo inicial continuo duplicandose cadamicrosegundo, la materia que contenıa tambien se duplico,a partir de la nada. Los electrones, positrones y neutrinos300.000 anos mas tarde se neutralizo formando atomos sim-ples.Al explotar hacia el espacio por las supernovas, se convirtieronen la materia que vemos y somos actualmente.El pedazo inicial de falso vacıo que requieren los calculos deGuth resulto ser increıblemente pequeno: una mil millonesimaparte de un proton. El periodo requerido de crecimientoexponencial fue muy corto. En, quizas, solo 10-34 segundos,sugiere el, el universo se expandio en 25 ordenes de magnitud,hasta aproximadamente el tamano de una canica.De acuerdo con la teorıa de la relatividad de Einstein, laenergıa de un campo gravitatorio es negativa. La energıa dela materia, sin embargo, es positiva.Por eso el conjunto universo-creacion pudo desdoblarse sinromper las leyes de conservacion de la energıa. La energıapositiva de toda la materia del universo se pudo balancearcon exactitud por la energıa negativa de toda la gravedad deluniverso.Esto es algo mas que teorıa. Las observaciones son consis-tentes con la idea y los calculos que determinan el total de lamateria y la energıa en el universo observable, indican que losdos valores parecen estar balanceados. Toda la materia mas lagravedad es igual a cero. Por eso el universo pudo surgir dela nada, porque es basicamente nada.

C. Pruebas

Las lecturas del satelite Cosmic Background Explorer, lan-zado en 1989, muestran que la temperatura de la radiacion quese difunde por el universo es asombrosamente uniforme.La teorıa clasica de la Gran Explosion sin inflacion no ofreceexplicacion. Algunos mecanismos tendrıan que transmitir en-ergıa e informacion aproximadamente a 100 veces la velocidadde la luz para que estas distantes partes de la radiacion“conozcan” y reflejen las temperaturas respectivas.La inflacion, expandiendose a velocidades mayores que la luz,es la unica forma conocida mediante la cual dicha uniformidadpudiera expandirse tan ampliamente. (Incidentalmente, esaexpansion no viola el limite de la velocidad cosmica. Einsteincorrectamente afirmo que nada en el universo podrıa excederla velocidad de la luz, pero aun en la medida en que el cosmoscrecio a velocidades mayores que la de la luz, ninguna de sus

13

partıculas pudo nunca ganarle la competencia a un rayo deluz).

VII. TEORIA DE LAS SUPER CUERDAS

Por una casualidad del destino un joven encuentra unaserie de formulas matematicas que le dieron pie a investigarla exactitud y relevancia de lo que encontro. Con una seriede matematicos investigaron que para que la resolucion delproblema seria necesario que existan al menos 6 dimensionesy no 3 como se conocen normalmente. La idea parecıadescabellada para toda la comunidad cientıfica, por lo que sepropuso resolver la formula inicial con dos interpretacionesdistintas, pero al finalizar se obtuvo el mismo resultado.La formula esta relacionada con la solucion Gamma deecuaciones diferenciales, por lo que podıa ser interpretadacomo la vibracion de una cuerda.Con esta teoria se buscaba interpretar mejor el comportamientoy propiedades de algun programa. La teorıa de supercuerdases un esquema teorico para explicar todas las partıculas yfuerzas fundamentales de la naturaleza en una sola teorıaque modela las partıculas y campos fısicos como vibracionesde delgadas cuerdas supersimetricas que se mueven en unespacio-tiempo de mas de 4 dimensiones.Una de las motivaciones esgrimidas por los teoricos de lassupercuerdas es que el esquema es una de las mejores teorıascandidatas para formular una teorıa cuantica de la gravedad.La teorıa de las supercuerdas es una taquigrafıa de la teorıasupersimetrica de cuerdas porque, a diferencia de la teorıa decuerdas bosonica, esta es la version de la teorıa de cuerdasque, mediante la supersimetrıa, incorpora a los fermiones.La teorıa de las supercuerdas comprende cinco teorıas oformulaciones alternativas de teorıas de cuerdas, combinadasen la que se han introducido requerimientos de supersimetrıa.El nombre teorıa de cuerdas se usa actualmente comosinonimo ya que todas las teorıas de cuerdas ampliamenteestudiadas son, de hecho, teorıas de supercuerdas.La idea fundamental es que en realidad son cuerdas quevibran en resonancia a una frecuencia de la longitud dePlanck y en donde el graviton serıa una cuerda de espın 2 ymasa nula.Recientemente se ha podido probar que varias de estasformulaciones son equivalentes y tras todas ellas podrıaexistir una teorıa unificada o teorıa del todo. Las cinco teorıasexistentes no serıan mas que casos lımite particulares deesta teorıa unificada, denominada provisionalmente comoTeorıa M. Esta teorıa M intenta explicar a la vez todas laspartıculas subatomicas existentes y unificar las cuatro fuerzasfundamentales de la naturaleza. Define el universo formadopor multitud de cuerdas vibrantes, ya que es una version de lateorıa de cuerdas que incorpora fermiones y la supersimetrıa.El principal problema de la fısica actual es poder incorporarla fuerza de la gravedad tal y como la explica la teorıa de larelatividad general al resto de las fuerzas fısicas ya unificadas.La teorıa de las supercuerdas serıa un metodo de unificacionde dichas teorıas. La teorıa esta lejos de estar acabada yperfilada, ya que hay muchısimas variables sin definir, por loque existen varias versiones de la misma.

A. Teorıa de las dimensionesAunque el universo fısico observable tiene tres dimensiones

espaciales y una dimension temporal, nada prohıbe a unateorıa describir un universo con mas de cuatro dimensiones,especialmente si existe un mecanismo de “inobservabilidadaparente” de las dimensiones adicionales. Ese es el caso delas teorıa de cuerdas y la teorıa de supercuerdas que postulandimensiones adicionales compactificadas y que solo serıanobservables en fenomenos fısicos que involucran altısimasenergıas. En el caso de la teorıa de supercuerdas, la con-sistencia de la propia teorıa requiere un espacio-tiempo de10, 11 o 26 dimensiones. El conflicto entre la observacion yla teorıa se resuelve compactando las dimensiones que no sepueden observar en el rango de energıas habituales. De hecho,la teorıa de supercuerdas no es la primera teorıa fısica quepropone dimensiones espaciales extra; a principios de siglose propuso una teorıa geometrica del campo electromagneticoy gravitatorio conocida como teorıa de Kaluza-Klein quepostulaba un espacio-tiempo de 5 dimensiones.La mente humana tiene dificultad visualizando dimensionesmayores porque solo es posible moverse en 3 dimensionesespaciales. Una manera de tratar con esta limitacion es nointentando visualizar dimensiones mayores del todo sino sim-plemente pensando, al momento de realizar ecuaciones quedescriban un fenomeno, que se deben realizar mas ecuacionesde las acostumbradas. Esto abre las interrogantes de queestos ’numeros extra’ pueden ser investigados directamente encualquier experimento (donde se mostrarıan resultados en 1, 2,2+1 dimensiones a cientıficos humanos). Ası, a su vez, aparecela pregunta de si este tipo de modelos que se investigan eneste modelado abstracto (y aparatos experimentales potencial-mente imposibles) puedan ser considerados ’cientıficos’. Lasformas de seis dimensiones de Calabi-Yau pueden contar condimensiones adicionales por la teorıa de supercuerdas.Una teorıa que la generaliza es la teorıa de branas, en dondelas cuerdas son sustituidas por constituyentes elementalesde tipo “membrana”, de ahı su nombre. La existencia de10 dimensiones es matematicamente necesaria para evitar lapresencia de taquiones, partıculas mas rapidas que la luz, y los“fantasmas”, partıculas con probabilidad de existencia nula.La Teorıa de las Supercuerdas se puede explicar con la FısicaRacional a traves de la Mecanica de Fluidos, sin necesidad derecurrir a espacio superiores a tres dimensiones. A este fin,basta considerar a las cuerdas como hilos de remolinos, quehay en un fluido ideal en agitacion (fluido magnetico). Losremolinos segun su espın seran fermiones o bosones, corre-spondientes a las partıculas subatomicas, con los remolinostambien explicamos los agujeros negros, las cargas electricas,ası como la formacion de masa en el campo, a la vez que nosda explicacion a las cuatro fuerzas de la naturaleza. Todo estoconstituye una nueva teorıa denominada Teorıa del Cladın, yhay colgados de ella varios artıculos en Internet.

B. Origen del Universo segun la teorıa de las supercuerdasSegun Martın Jaramillo Perez 1 para que una Teorıa de

Supercuerdas pueda ser consistente con la Teorıa del Campo

1http://javiercienciamania.blogspot.com

14

Fig. 17. Teorıa de las Super Cuerdas

Fig. 18. Teorıa de las Super Cuerdas

Cuantico, requiere que el espacio-tiempo este constituido pordiez dimensiones; de no ser ası, la teorıa resulta inconsistenteo anomala. Con diez dimensiones espacio-temporales, lasanomalıas son anuladas con precision, liberando a la teorıapara su consistencia. Claro esta que el hecho de considerar aun espacio-tiempo con diez dimensiones, aparece como unacontradiccion con las observaciones de un espacio temporalde cuatro, pero no deja de ser interesante para la investigacionsobre la naturaleza de nuestro Universo el indagar sobre laposibilidad de la viabilidad de una Fısica de diez dimensiones.Ya en 1984, existıan varias teorıas de supercuerdas en 10dimensiones. Pero todas estas teorıas comportaban una serie deirregularidades anomalas. En ese mismo ano 84, M.B. Green yJ. Schwarz descubrieron un metodo para anular las anomalıasde Yang-Mills, las gravitacionales y los infinitos, al que se lellamo mecanismo de Green-Schwarz, liberando con ello a tresteorıas que mostraban inconsistencia. Estas fueron la Tipo I(con grupo de norma SO(32)), Tipo IIA, y Tipo IIB.Por otra parte, en 1984, se presentaron dos nuevas teorıas a las

que se les llamo heteroticas y que satisfacıan el mecanismode Green-Schwarz, con grupo de norma SO(32), y E8 x E8.Fueron propuestas por J. Gross, J.A. Harvey, E. Martinecy R. Rhom. Luego se logro identificar a la heterotica E8x E8, gracias a los aportes de P. Candelas, G.T. Horowitzy A. Strominger, como la candidata mas prometedora paraconstituirse en una teorıa que unificara a las interaccionesfundamentales, incorporando en forma natural a la gravedadde la Relatividad General. En este procesos, se logro disenar,dentro de los lımites de baja energıa, una teorıa que se asemejabastante a las GUT’s, pero con la ventaja de que, muchasde las propiedades, tales como el numero de generaciones deleptones y quarks, el origen del “sabor”, etc. son deducidospor la teorıa en diez dimensiones a traves de un mecanismode compactificacion de seis de las diez dimensiones.Resumiendo, podemos senalar que es posible contabilizar laexistencia de cinco Teorıas de Supercuerdas que serıan con-sistentes conteniendo la gravedad: I, IIA, IIB, Het (SO(32)), yHet (E8 x E8) y que a partir de estas se llegarıa a la obtencionde una gran teorıa unificada.

1) Tipo I SO(32)Se trata de uno de los modelos teoricos de las Super-cuerdas estructurado con cuerdas abiertas. Tiene unaSupersimetrıa uno (N = 1) con diez dimensiones. Lascuerdas abiertas transportan grados gauges libres en supuntas comas o finales. Esta teorıa esta compelida acorrelacionarse, exclusivamente, con el tipo SO(32) de lateorıa gauge para anular las perturbaciones o anomalıas.Contiene D-comas o D-branes con 1, 5 y 9 dimensionesespaciales.

2) Tipo IIAEsta es una Teorıa de Supercuerdas desarrollada concuerdas cerradas y que tiene dos (N = 2) supersimetrıas

15

en diez dimensiones. Inserta dos gravitinos (teoricaspartıculas supercompaneras del graviton) que se muevenen sentido opuesto en las cuerdas cerradas de la hoja delmundo, con oposiciones a las chirales (no es una teorıachiral) bajo diez dimensiones del grupo de Lorentz. Nose inserta en el grupo de las gauges. Tiene D-comas con0, 2, 4, 6, y ocho dimensiones espaciales.

3) Tipo IIBEsta se trata de una teorıa semejante a la descritaanteriormente, o sea, con cuerdas cerradas e identicaSupersimetrıa. Sin embargo, en este caso, los dos grav-itinos tienen los mismos chirales bajo diez dimensionesdel grupo de Lorentz, o sea, es una teorıa chiral. Tambienno es gauge, pero contiene D-comas con -1, 1, 3, 5, y7 dimensiones espaciales.

4) SO(32) HeteroticaSe trata de un modelo teorico fundamentado con cuerdascerradas, en que los campos de la hoja del mundo semueven en una direccion con Supersimetrıa y, en ladireccion opuesta, sin ese tipo de simetrıa. El resultadoes una supersimetrıa N = 1 en diez dimensiones. Loscampos sin Supersimetrıa, constituyen los vectores sinmasa de los bosones; en consecuencia, se trata de unateorıa que requiere de una simetrıa gauge SO(32) paraanular las perturbaciones.

5) E8 x E8 Heterotica: Esta teorıa es identica a la descritaprecedentemente, excepto que corresponde al grupo E8 xE8 de las gauges que, junto con el SO(32), son los unicospermitidos para anular las perturbaciones o anomalıas.Vemos que ambas teorıas heteroticas no contienen D-comas. Sin embargo, contienen un soliton 5-comas o“fivebrane” que no corresponde a un D-comas. Este 5-comas generalmente se le llama el fivebrane de Neveu-Schwarz o del NS.

Fig. 19. Origen del Universo

De las cinco Teorıas de Supercuerdas que hemos descrito,hasta el ano 1995 la heterotica E8 x E8 fue considerada lamas prometedora para describir la Fısica mas alla del ModeloEstandar.

Descubierta en 1987 por Gross, Harvey, Martinec, y Rohm,fue considerada, por mucho tiempo, como la unica Teorıade Cuerdas que podrıa llegar a describir nuestro Universo.Se pensaba ası debido a que el grupo gauge del ModeloEstandar SU(3) x SU(2) x U(1) se puede insertar confacilidad dentro del grupo gauge E8. La materia bajo elotro E8 no podrıa interaccionar sin la participacion de lagravedad, lo que abrıa la posibilidad de encontrar una mejorexplicacion en Astrofısica sobre el fenomeno de la materiaoscura. Por otra parte, las cinco Teorıas de Supercuerdasestaban definidas perturbativamente, esto es, validas solo paradiminutos valores de una constante fundamental llamada “e”.Problemas propiamente endogenos de la Teorıa dificultabansustancialmente cualquier tipo de predicciones de cantidadesfısicas que pudieran ser contrastadas con experimentos enaceleradores.Sin embargo, tal como ya lo hemos reconocido, se tratade una teorıa que provee un marco conceptual rico parapredecir la estructura matematica del Modelo Estandar, unasimetrıa llamada “supersimetrıa” y la Teorıa Cuantica de laGravedad. Recordemos que la Supersimetrıa es una simetrıaentre partıculas cuanticas que surge como la materia y laspartıculas que transportan la interaccion. Se espera buscarlacon nuevos aceleradores que recientemente han empezado aoperar o que se tiene proyectado hacerlo en el futuro, y sudescubrimiento es de importancia medular para la solucion dealgunos problemas teoricos presentes en el Modelo Estandar.En la TSC’s se sostiene que las cuerdas son objetosunidimensionales extendidos que evolucionan en el espacio-tiempo. Pero esta evolucion solo se hace consistente en 10dimensiones o mas, apuntando uno de los aspectos massorprendentes de la teorıa. Las cuerdas forman rizos o buclesy/o se extienden hasta el infinito, vibrando con un ritmoque envıa olas ondulantes de gravedad a traves del espacio.Puesto que las cuerdas cortas oscilan rapidamente, disipandosu energıa en unos cuantos millones de anos, solo las cuerdasmas largas, con poderosos ındices de oscilacion, serıan losfosiles que todavıa seguirıan a nuestro alrededor. Pero serıanlas ya hace tiempo desaparecidas cuerdas cortas las causantesprimarias de la creacion de los cumulos de galaxias que hoyobservamos.El inconveniente mas serio que se presentabapermanentemente en las Teorıas de Cuerdas y tambienen la TSC’s, era la dificultad que se tenıa, y que aun persiste,para hacer calculos mas precisos. Pero ello, en los ultimosanos, han venido siendo abordadas con la creacion de unconjunto de nuevas herramientas que han permitido soslayar,en alguna medida, las limitaciones matematicas de la teorıa.Estas herramientas son las que se conocen como “dualidad”,que se trata de la insercion en las ecuaciones de la Teorıa delas Supercuerdas de un cierto tipo de simetrıa.Hasta ahora, solo queda esperar para ver si los nuevosmodelos matematicos cumplen un papel semejante al quesucedio con el que, finalmente, se aplico para desarrollarantimateria y, con ello, hacer posible predicciones verificablesen forma experimental para la Teorıa de las Supercuerdas.Podemos concebir que algunos aspectos de la teorıa no seencuentran alejados de los ya experimentados, ya que hay que

16

tener presente que en las observaciones astrofısicas es posiblecomprobar teorıas de partıculas. Para ello, basta recordarque lo que hoy dıa se ve del Universo es el la radiografıadel pasado y aquı se nos da una forma de poder abordar laTSC, ya que si pensamos en el Universo retrospectivamentehacia el estado en que las densidades y las energıas soncada vez mayores, se llega a un momento en que todas laspredicciones de la Teorıa de las Supercuerdas se conviertenen importantes. En este sentido, el Universo es un laboratoriode una gran eficiencia experimental para comprobar teorıas.

Se supone que el Big Bang, que dio origen al Universo,distribuyo la materia regularmente a traves del espacio. De loanterior tenemos pruebas en la radiacion cosmica de fondo quenos llega con igual intensidad desde todas direcciones. Peroel quid de la cuestion es que las evidencias observacionalestambien revelan una gran grumosidad del Universo: Galaxiasy cumulos de galaxias parecen producirse en la superficie deinterconectados vacıos parecidos a burbujas. ¿Como es quelas Supercuerdas fueron, entonces, capaces de generar esasestructuras observadas a gran escala? Una hipotesis propugnaque la materia en el Universo primitivo, sin rasgos distintivos,se coagulo alrededor de las Supercuerdas, atraıda por supoderosa gravedad. Otra idea opuesta a esa hipotesis es quela presion de la radiacion electromagnetica de las Cuerdasempujo lejos a la materia. Si las Cuerdas fueron el andamiajesubyacente sobre el que se construyo el Universo, podrıan hal-larse pruebas indirectas de su existencia en las observacionesde tipos especıficos de lentes gravitacionales. Otra prueba,menos facil de encontrar, serıa el susurro que dejan atras lasondas de gravedad junto a esos hoy desaparecidos perfilescosmicos.Aunque muchos de los fısicos que han trabajado con las Su-percuerdas subrayan que con ellas se podrıa llegar a alcanzaruna descripcion completa de las fuerzas fundamentales de laNaturaleza, no obstante senalan que quedarıan muchısimaspreguntas cientıficas sin contestar.En principio, una teorıa del Universo microscopico es respon-sable de las propiedades fısicas de otros aspectos observables,pero en la practica, y tan solo hablando de funciones del pen-samiento experimental, es imposible matematicamente pasarde una a otra, ya que se requerirıa un poder de computacioninimaginable, incluso con ordenadores de dentro de cien anos.Sin embargo, existen otros teoricos que han visto en ella laposibilidad de contar con una herramienta que les permita,ahora, conseguir avanzar hacia una descripcion unificada detodas las fuerzas del Universo y de todas las partıculaselementales que dan forma a la materia, de manera que sepudiera formular una “Teorıa del Todo”. Unificacion esta que,en el mundo de la Fısica, es la maxima aspiracion de lageneralidad de los cientıficos.Creemos que tiene que existir esta unificacion porque se haunificado la Radiactividad con el Electromagnetismo en laTeorıa Electrodebil dentro del marco de una confirmacion ex-perimental. Pero esta por ver si son las Supercuerdas el caminocorrecto o seguira siendo necesario seguir desarrollando otroscampos de investigacion o, por ultimo, asumir la decision dereformular teorıas que por sus aciertos generales, especial-

mente en lo macrocosmico, han sido ritualizadas y, quizastambien, causantes de un encapsulamiento en la evolucion dela Fısica teorica.Para poder explicarnos el Universo observable, ademas delas ecuaciones que describen el Universo microscopico, serequieren conocer las condiciones iniciales y, tan solo en-tonces, podrıamos empezar a entender cuales han sido lospasos de su evolucion. ¿Seran las Supercuerdas las que logrenese objetivo? Por ahora, no se ve nada claro que se puedaestructurar una teorıa de las condiciones iniciales. No se ob-serva que podamos tener la capacidad como para explicar todolo sucedido o deducir matematicamente todo lo acontecido.La Tierra existe y nosotros estamos en ella, pero ello no lopodemos explicar a partir de un principio, ya que para ellosolamente contamos con herramientas probabilısticas, comoes el caso de la Mecanica Cuantica.

C. ¿El universo crece o se expande aceleradamente?

Fig. 20. Teorıa de las Cuerdas

El Universo, entendido como todo lo que existe, (o sim-plemente El Todo), esta compuesto por: espacio + materia+ energıa + tiempo. El espacio, por simple logica, necesari-amente tiene que ser infinito y tridimensional, muy a pesarde cualquier otra teorıa ”cientıfica” o de cualquier creenciafilosofica o religiosa, que a veces hablan de que el espaciopuede ser finito o que puede ser plano, bidimensional, o demas de tres dimensiones espaciales, especialmente para losque creen que el espacio y el tiempo fueron tambien creadosen el big bang. Si uno cree que el espacio fue creado con elbig bang tiene que creer que el espacio es finito, porque nadaque alguna vez haya sido finito, que haya tenido limites, comolos que tuvo el universo en la singularidad, podra crecer hastallegar a ser infinito; porque tendrıa que crecer a una velocidadinfinita, lo que no es posible.Pueden existir abstracciones que tienen principio y que soninfinitas como una semirrecta, pero una semirrecta no nace en

17

el punto de origen y va creciendo, una semirrecta no puedeirse formando, una semirrecta siempre tendra que ser y estarcompleta desde su origen hasta el infinito. De lo contrarionunca sera una semirrecta, siempre sera un segmento de rectacada vez mayor. Todo lo infinito tiene que ser eterno. Nadaque sea infinito se puede ir haciendo o formando. Todo lo quecrece, siempre, se podra medir, por lo tanto nunca podra llegara ser infinito, por mas que crezca.Para los creacionistas y para los creyentes en el big bang nopuede haber en el Universo nada eterno ni infinito, y ese essu grave problema para comprender el universo, para ellos nisiquiera pueden ser infinitas las coordenadas que definen lasdimensiones espaciales, sencillamente porque se les saldrıande su espacio finito. Para ellos el unico espacio posible esel ocupado por la materia-energıa. Para ellos el espacio solopuede tener la forma finita que tenga la materia-energıa. Poreso se pueden imaginar multiples dimensiones espaciales yhasta multiples universos, a veces paralelos y hasta contenidosunos en otros.

D. ¿La materia-energıa es finita?

Ademas, otros componentes del Todo, diferentes al espacioINFINITO, como lo es el conjunto materia-energıa, sumatoriaesta que perfectamente puede ser finita o infinita, como hastahoy no podemos saberlo porque hay mucha materia-energıaque no se puede ver ni detectar con instrumentos por queno emite ninguna senal, tanto los defensores de las difer-entes creencias como de las muy variadas teorıas, podemoscontinuar especulando sobre si la cantidad total de materia-energıa es infinita o no lo es. Parece que las mayorıas de:filosofos, cientıficos y simples creyentes consideran que esfinita, especialmente los creacinistas y los amigos del big bang.Los creacionistas y creyentes en el big bang, todos creen ytienen que creerlo, para ser consecuentes, que la cantidad deenergıa-materia es finita y que ademas es constante ya quecreen tambien en la ley de la conservacion de la energıa.Los que no creemos ni en la creacion ni en el big bang estamosdivididos en dos grupos, los que creen que la totalidad demateria-energıa es finita y los que creen que es infinita.Entre los que creen que la materia-energıa es finita y nocreen en la gran explosion, la mayorıa creen en la ley de laconservacion de la energıa y hay otra minorıa que no creenen esta ley.Hay otro grupo tambien minoritario, que cree que la totalidadde materia-energıa es infinita y por lo tanto no le interesa lavalidez o invalidez de ley de la conservacion de la energıa,porque para el efecto es igual; debido a que una cantidadinfinita de materia-energıa mas otra cantidad cualquiera quese pueda crear o menos otra cantidad que se pueda destruir,sigue siendo igual, una cantidad infinita.Estos diferentes grupos defienden distintas concepciones deluniverso.Las teorıas defendidas por los grupos mayoritarios son muyconocidas, pero las TEORIAS que defendemos las minorıas,no son tan conocidas, por eso pretendemos hablar de ellas eneste documento.

Fig. 21. Teorıa de las Super Cuerdas

E. Teorıas

Es decir, vamos a plantear basicamente dos teorıas de lasminorıas:

1) La de los que creen que la materia-energıa es finita, y nocreen en la ley de la conservacion de la energıa. (Teorıade La gran herejıa)

2) La de los que cree que la totalidad de materia-energıaes infinita y por lo tanto no le interesa la validez oinvalidez de ley de la conservacion de la energıa. (Teorıadel eterno infinito).

Ambas teorıas tienen bases comunes, a saber:• El espacio y el tiempo son infinitos y eternos.• El universo (materia-energıa) es amorfo y tridimensionalAcerca de la forma que pueda tener el universo o el conjunto

de la materia-energıa conocida, dijimos que hay quienesafirman que puede ser plano o que incluso puede tener formasde objetos muy conocidos como: sillas de montar, cascos deesferas, embudos, roscas o cornetas, otros creemos que lo masrazonable es que sea amorfo o parecido a una nube o tal vez,tan irregular como un maız tostado, de lo que si estamos muyconvencidos es que debe ser tridimensional y algo irregular. Nocreemos en mas de tres dimensiones espaciales, porque cuandoalgunos teoricos, como los defensores de la teorıa de cuerdas,tratan de explicar lo de las otras dimensiones espaciales,especialmente la quinta, sexta, septima y ası sucesivamente,lo que logramos entender es que se refieren a “dimensiones”como coordenadas finitas, entonces pueden imaginarse formas:planas, curvas, entorchadas, paralelas o dobladas, pero quede todas maneras no son realmente otras dimensiones espa-ciales, porque no son coordenadas infinitas, sino mas biendimensiones de las partes y componentes de los seres quequieren ubicar en el espacio tridimensional. Nos parece queconfunden las dimensiones espaciales generales e infinitascon dimensiones finitas y especıficas de las formas, de loscomponentes y de las posiciones que pueden adoptar los seresen el espacio. Algunas veces, hasta, llegan a dar a entender,que el problema de las otras multiples dimensiones no puede

18

ser entendido por personas normales o de inteligencia normal,casi que plantean que ese es un tema de superdotados y parasuperdotados.Nos ponen como ejemplo de la dificultad para comprender laexistencia de otras multiples dimensiones, el cuento de que unobservador ve a la distancia un cable de energıa extendido y leparece que es una lınea, que solo tiene una dimension, la cuales su longitud. Pero para unas hormigas que caminan sobre elcable es evidente que el cable posee otras dimensiones comoespesor y que ademas esta compuesto por torones helicoidalescuyos entorchamientos resultan ser otras “dimensiones”, quesencillamente el observador no las puede comprender porqueno las ve. A estos argumentos les cuestionamos; sera que elespesor del cable y sus respectivas helicoidales no estan yacontenidas dentro de las tres primeras y simples dimensionesinfinitas, aquellas que todo los seres normales conocemos ycomprendemos.Resumiendo: creemos que nada puede existir por fuera deun simple espacio infinito y tridimensional, todo lo quelogremos imaginarnos tiene que estar dentro de las primerastres dimensiones infinitas.

F. La cuarta dimension

Otro caso similar, es la consideracion de Einsten y de otroscientıficos, que califican al tiempo como la cuarta dimension.Creemos que no habıa razon para clasificarla como dimensionespacial, ya que se trata de una dimension temporal, es decir deuna dimension de naturaleza diferente. Que problema habrıapara la teorıa de la relatividad considerar tres dimensionesespaciales y una dimension temporal distinta a las espaciales.Creemos que el tiempo sin observadores es absoluto y lineal,pero para los observadores en movimiento que analizan objetoscon movimientos diferentes, en espacios curvos y/o cıclicos,el tiempo tiene que resultar relativo, aun cuando ese tiempono sea considerado una cuarta dimension espacial sino unadimension temporal y simplemente distinta.

G. El origen del universo

Fig. 22. Origen del Universo

Y con relacion al tema sobre el origen y el fin del universo,parece que las mayorıas creen que tuvo principio, unos dicen

que fue creado de la nada o de una especie de agitaciondel vacıo y otros afirman que se origino de un extranopunto muy compacto que hizo una tremenda explosion, perogeneralmente, NO nos dicen, si ese punto, al que llamaronSingularidad, fue creado o si siempre existio, lo que siaseguran es que, dentro de ese punto, cabıa todo lo que existey pueda existir, incluidos el espacio vacıo y hasta el tiempo.Claro esta, que algunos religiosos que no quieren pelear conla ciencia y algunos cientıficos que no quieren pelear con lareligion, dicen que el increıble puntito fue creado y ası tratande darle gusto a los dos bandos.

H. El fin del universo

Con respecto al fin del universo, la mayorıa de las teorıasmas conocidas predicen un final apocalıptico. Unos, losamigos de hacer de la termodinamica una panacea, opinanque terminara: frıo, disperso, oscuro y degradado y otros,hasta hace poco, creıan que cuando el universo terminara deexpandirse como consecuencia de la gran explosion volverıaa contraerse por efecto de la gravedad y que posiblemente serepetirıa la historia del puntito explosivo, aunque los ultimosdescubrimientos sobre la expansion acelerada del universo,apuntan, a que eso parece que no va ha ser posible. Detodas formas para los que creen en finales apocalıpticos, hastatienen razon, si quieren ser consecuentes con sus principios,ası tendra que ser el fin del Universo, porque si para ellosla cantidad de materia-energıa es finita y constante y eluniverso se les esta creciendo aceleradamente pues entonces,necesariamente va a tener que terminar desgarrado.Otros plantean: que el que creo el universo, simplemente,algun dıa, le va a dar fin y no explican por que razon.Otros creemos que el universo, (espacio + energıa + materia)incluso el tiempo, siempre ha estado ahı y que siempre estaraahı, creemos que el Todo es eterno.Diferencias entre las dos teorıas minoritarias:

1) La de los que creen que la materia-energıa es finita, yno cree en la ley de la conservacion de la energıa. (Lagran herejıa).

2) La de los que cree que la totalidad de materia-energıaes infinita y por lo tanto no le interesa la validez oinvalidez de ley de la conservacion de la energıa. (Teorıadel eterno infinito).

I. La gran herejıa

La defienden los que se atreven, con algunos modestospero inquietantes argumentos, a cuestionar trascendentalesprincipios de la fısica considerados hasta hoy inamovibles.Muy a pesar de los amigos de la termodinamica y de losdefensores de las cosas constantes y de las cosas que siemprese conservan, se atreven a pensar que aunque el espaciovacıo es infinito y tridimensional, la sumatoria de la materiay la energıa existentes en el, por el contrario, son finitas, yaunque los tilden de herejes, creen que la energıa-materiaesta en crecimiento constante, no solamente se expandenincrementando el espacio entre la mayorıa de las galaxias,sino que la materia y la energıa tambien se reproducen, seauto procrean, incrementando su cantidad, en la medida en

19

que colonizan aceleradamente el infinito y oscuro espaciovacıo, pero sin perder densidad y reafirmando su razon deser, que es hacer inconmensurable su crecimiento para, cadavez, llenar mas el espacio infinito durante el tiempo infinito.Se atreven a cuestionar principios considerados vigentes,sencillamente porque con ellos no se ha podido darle unaexplicacion satisfactoria a los fenomenos observados en eluniverso.Cuales son esos argumentos para considerar que la energıase crea y que se convierte en materia y que a su vez estacrea mas energıa y ası sucesivamente va creciendo el universo.

1) Un ejemplo es la energıa potencial recurrente de lasmareas, que no es el resultado de la transformacionde ninguna otra energıa, porque la luna no pierde per-manentemente su energıa cinetica manteniendo alta esamarea, ese promontorio de agua atraıdo por la luna yque recorre el globo continuamente mientras la tierragira. Y la tierra tampoco se desacelera disminuyendoconstantemente su velocidad de rotacion o su energıacinetica. Esa energıa potencial, del promontorio de agua,se esta creando continuamente. Los generadores mare-motrices, localizados en la trayectoria de esa “gran ola”generan electricidad todos los dıas con nuevas mareasque a su vez se crean continuamente por la gravedadde la luna. Si la luna, la tierra o ambas, tuvieranque invertir continuamente parte de su energıa cineticapara ser transformada en energıa maremotrız ya habrıanterminado colisionando.

2) Los cuerpos celestes, los asteroides, los satelites y algu-nas naves espaciales, son moviles, que pueden viajaraprovechando la gravedad, la inercia y el vacıo, suenergıa cinetica se renueva constantemente, se crea, esproducto de las circunstancias, de la trayectoria delmovil y de las propiedades gravitacionales de la materiay no del consumo o transformacion de otro tipo deenergıa. Mas bien es la aparicion recurrente de una seriede energıas potenciales sucesivas, que van apareciendoen cascada, en la medida en que el movil en cuestion,va dejando la influencia gravitacional de un cuerpoceleste y se introduce dentro del campo gravitatorio delsiguiente. Esa trayectoria seguida por el movil puede sercircunstancial y las cantidades de energıa potencial y deenergıa cinetica resultantes pueden ser muy diferentes,dependiendo de si el movil choca con alguno de loscuerpos celestes o les pasa cerca logrando evitar lacolision, continuando su viaje. Las energıas potencialesgravitatorias se crean en la medida en que sucede unhecho especıfico, como lo es, el que una masa se intro-duce dentro de un campo gravitatorio. Si la cantidad deenergıa fuera constante, la cantidad de energıa resultanteen este ejemplo no dependerıa de las circunstancias o dela trayectoria seguida por el movil. Si el movil no chocaresulta mas energıa potencia y cinetica que si choca.

3) Algo similar ocurre con las energıas potencialesmagneticas que pueden aparecer o no aparecer depen-diendo de las circunstancias. Por ejemplo si un cuerpo

ferromagnetico cae por casualidad dentro de un campomagnetico o no lo hace. Si lo hace resulta mas energıapotencial magnetica que la que habrıa si el hecho noocurre. Si la cantidad de energıa fuera constante, laenergıa resultante no deberıa depender de la casualidado de la aleatoriedad de que el hecho ocurra o no.

Fig. 23. Acumulacion de Energıa debido a la gravedad

4) En los grandes cuerpos celestes, especialmente enlos solidos, que se han ido formando a lo largo demiles de millones de anos, debido a la acumulacion demateria por la atraccion de la gravedad, en su interiorse genera, de forma permanente, una gran cantidadde energıa termica, debida a las grandes presionesque alcanzan a acumularse en su interior. Podrıamossuponer que esa energıa calorica es el resultado de latransformacion de la energıa potencial gravitatoria queposeıan las masas que han ido impactando al cuerpoceleste durante todo el proceso de formacion. A la luzde la ley de la conservacion de la energıa, la energıatermica resultante deberıa ser igual a la sumatoria de lasenergıas potenciales gravitacionales que tenıan cuandoeran atraıdas todas y cada una de las partes que hanconformado el cuerpo celeste. Pero es evidente queestas dos energıas no son iguales.

Explicacion:La sumatoria de las energıas potenciales gravitatoriasque poseıan las masas que han ido impactando al cuerpoceleste durante todo el proceso de formacion es unacantidad limitada, es limitada por las magnitudes con-mensurables de sus masas y sus aceleraciones y siempreseran cantidades de energıa potencial finitas.Si el cuerpo celeste en cuestion no es destruido porningun evento cosmico y perdura en el tiempo, mientrasexista, se estara generando permanentemente la energıatermica en su interior, o sea que serıa una generacionde energıa calorica por tiempo indefinido, por no decireterno, mas bien digamos que es una fuente inagotablede energıa.No toda la energıa termica generada dentro del cuerpoceleste se debe a los impactos. Una cantidad limitada de

20

energıa potencial no se puede transformar en cantidadesilimitadas de energıa termica.El calor producido eventualmente por los impactos enla corteza externa se dispersa en un tiempo determinadoy el calor permanentemente producido por la presioninterna se dispersara continuamente durante un tiempoindefinido mientras subsista esa presion interna, o seamientras exista el cuerpo celeste.La temperatura generada constantemente por la presioninterna es mayor que la temperatura generada ocasional-mente por los eventuales impactos externos. Por lo tantolos grandes cuerpos celestes crean energıa termica comoconsecuencia de su gran masa acumulada y no es esaenergıa termica el resultado de la transformacion de otraenergıa. Si no hay otra energıa, la ley de la conservacionde la energıa no puede ser valida.La materia, por su naturaleza, tiene las propiedadesfısicas necesarias y suficientes para crear energıa: Lamateria tiene masa, entre dos masas existe la atraccionde la gravedad, ademas como tambien existe la inerciay existe el vacıo y con el, la falta de friccion, y esas sonlas condiciones suficientes y necesarias para que existanlos movimientos gravitacionales. Cuando se equilibranlas velocidades de los cuerpos con sus masas y porende con sus fuerzas de atraccion, los movimientosorbitales resultantes son continuos y permanentes, ydonde hay movimiento continuo hay energıa cineticacontinua. Si el cosmos genera movimiento continuoinagotable, tambien genera energıa cinetica permanente-mente. La energıa cinetica es la energıa del movimiento.El universo se mueve y todo dentro del universo semueve y se mueve gracias a la energıa, y se mueve,cada vez, a mayor velocidad, se mueve expandiendoseaceleradamente, cada vez con mayor energıa.Los sistemas orbitales son generadores naturales deenergıa.

5) En un planeta rocoso de topografıa quebrada y conatmosfera, que rota rapidamente sobre su eje, peroque no tiene un astro cercano que le irradie calor, suatmosfera, por no ser rıgida, se movera tratando deseguir la rotacion del planeta, pero a menor velocidad,debido a que la capa inferior de la atmosfera es agitadao impulsada por los relieves de la superficie del planeta.En las crestas de las montanas a lo largo de su lıneadel ecuador se presenta un viento permanente que, conrespecto a la superficie, se mueve en sentido contrarioal de la rotacion planetaria. Si se instalan molinos deviento con generadores a lo largo de la lınea del ecuador,se puede generar energıa electrica indefinidamente. Esaenergıa electrica generada por los molinos de viento ysus generadores no es el resultado de la transformacionde ningun otro tipo de energıa, porque los cuerpos ce-lestes que rotan sobre sus ejes no consumen ni requierenningun tipo de energıa, porque su rotacion se debe a unmovimiento inercial en el vacio donde no hay friccionentre la atmosfera y el espacio vacio circundante y suenergıa cinetica asociada a su rotacion no se disminuyeal instalar los molinos de viento. Razon por la cual

la energıa eolica obtenida es energıa nueva, es energıacreada. La cantidad total de energıa sera mayor si seinstalan los generadores eolicos y sera menor si nose instalan. Por eso la Ley de La Conservacion de laenergıa no es valida porque la cantidad de energıa no esconstante sino que varıa con las circunstancias.

Los defensores de esta teorıa (La Gran Herejıa) planteanque la naturaleza y el universo crean energıa, aunque elhombre no haya podido desarrollar artificialmente el motorde movimiento continuo. La naturaleza si tiene motoresnaturales de movimiento continuo. Un cuerpo celeste quegira continuamente por inercia en el vacıo, con materialesconductores como componentes de su estructura y con supropio campo magnetico, como hay tantos, es, sencillamente,un motor generador de energıa. No sera eso lo que sucedecon las estrellas de neutrones que tienen un gran campomagnetico y que giran a gran velocidad y generan y emitenincalculables cantidades de energıa electromagnetica.Por eso se considera que el hecho de haber elevado a principiode la fısica la ley de la conservacion de la energıa, fue unaligereza que debe reconsiderarse. Amigos de la ciencia nose aferren a inamovibles, a lo absoluto, a lo constante, alo estatico, al conservacionismo, esa practica dificulta labusqueda de la verdad.La primera afirmacion de la ley de la conservacion de laenergıa, dice que la energıa no se puede crear y la segundaafirmacion, dice que tampoco se puede destruir y quesolamente se puede transformar en otras formas de energıa.Y la ley se complementa con el planteamiento de que laenergıa se degrada al transformarse en calor disipado conbajas temperaturas que no se puede reutilizar.

Fig. 24. Teorıa de las Super Cuerdas

21

Lo que serıa cierto si el universo no tuviera sistemas dereciclaje de la energıa degradada.De acuerdo con la ley de la conservacion de la energıa, entodos los procesos de transporte y de movimiento, la energıainvertida, solo tiene dos alternativas:

1) Que la energıa invertida se transforme: una parte enalgun otro tipo de energıa potencial y que la otra parte,se degrade en forma de calor, debido a las fricciones delcuerpo transportado, ya sea fricciones con el aire o conel piso o internamente en rodamientos.

2) Que la energıa invertida se degrade toda, cuando elcuerpo transportado no gana una nueva energıa potencialo pierde la que pudiera haber tenido.

Como es practicamente imposible comprobar y medir, comoen un laboratorio, toda la energıa calorica, hasta la mas mınimafraccion de grado de calor, que pueda producirse en todos losprocesos de friccion susceptibles de presentarse asociados alas energıas cineticas de todo lo que se mueve en el universo,es por eso que no se puede demostrar en la practica la validezo invalidez de la segunda afirmacion de la ley de la conser-vacion de la energıa. Ante esta dificultad y falta de pruebas,consideramos que afirmar una u otra cosa es mas especulacionteorica que fundamento para una ley. Algunos nos atrevemos acreer que puede ser posible que una buena parte de la energıa,que hoy se cree que se degrada, pueda llegar a destruirse,o transformarse en una especie de trabajo realizado o comouna magnitud comparable con las magnitudes de la energıainvertida. Pero no tiene como mucho sentido discutir sobrealgo que definitivamente resultarıa especulativo.De todos modos si asumimos como verdad lo de que laenergıa no puede destruirse y que solo puede transformarse y/odegradarse como sucede con la energıa cinetica involucradaen todo tipo de movimiento, y que hasta donde sabemostodo esta permanentemente en movimiento, lo que trae comoconsecuencia, que, de todas maneras, todos, creyentes y nocreyentes en la ley, tenemos que aceptar que la energıadegradada a traves del tiempo ha sido mucha, muchısimaenergıa. Ademas debemos tener en cuenta toda esa energıaque permanentemente irradia y que siempre ha emitido todala materia visible. Esa gran cantidad de energıa (luz y todotipo de ondas electromagneticas) se irradian en todas lasdirecciones y viajan por el espacio.Sera que nos hemos preguntado: ¿que sucede con toda esaenergıa?, ¿donde esta?, ¿para donde se va?, ¿para que sirveesa energıa?. O sera que, alguna vez, le hemos dado respuestassatisfactorias a estas preguntas.Creemos que la energıa degradada en forma de calor, de muybajas temperaturas, lo que hace es mantener los sitios masfrıos del universo visible a unas temperaturas, algo superioresal cero absoluto, que es de - 273.15o centıgrados o 0o kelvin,prueba de ello, es que en ninguna parte del universo visiblese han detectado temperaturas con el cero absoluto y estasituacion sirve para que los atomos no pierdan totalmentesu actividad interna y su volumen y probablemente hastacolapsen, eso no lo podemos saber porque, en el universovisible, es imposible lograr el cero absoluto. Estas temper-aturas, producto de la degradacion de la energıa, aunque

mınimas, garantizan que los componentes subatomicos, yasean partıculas o cuerdas, se mantengan activos, a una vi-bracion mınima, aunque pierdan su capacidad de emitir energıaelectromagnetica.En laboratorios se han logrado las temperaturas mas frıasconocidas, mas frıas que las temperaturas mas bajas registradasen la naturaleza, y muy cercanas al cero absoluto y se ha obser-vado que gases como el helio practicamente desaparecen muycerca de los cero grados K, despues de sufrir un proceso deperdida de volumen y de perdida de la actividad subatomica.

J. Motores naturales recicladores de la energıa degradada.

De estos hechos deducimos que los atomos a nivel delmicrocosmos y los agujeros negros a nivel del macro cosmostienen, como otra de sus funciones, servir como motoresrecicladores de la energıa que se degradada ya sea en forma decalor o como cualquier otro tipo de radiacion emitida hacia elespacio exterior. Tanto atomos como agujeros negros toman laenergıa del medio y con ella los atomos pueden mantener sumınima actividad interna, y los agujeros negros la almacenan yhasta logran convertir por acumulacion, cantidades mınimas demateria-energıa inservibles, hasta acopiar incalculables canti-dades de masa capaces de producir grandes presiones, grandestemperaturas y grandes explosiones nucleares. El universo serecicla.

K. Materia oscura

Fig. 25. Materia

Creemos que todo es energıa. Que la materia es tambienenergıa. Que la materia puede transformarse en energıa. Sila energıa se condensa conforma la materia. La materia esenergıa concentrada mas densa y menos activa que la energıa.Hay dos tipos de materia dependiendo de su actividad internay de su temperatura: la materia visible o activa, organizadaen forma de atomos que emite radiaciones y la materia frıa,desenergizada o materia oscura, inactiva, que no irradia energıaelectromagnetica.En otras palabras: La materia muy frıa es materia inactiva, quele falta energıa para organizarse en forma de atomos y que noemite radiaciones, por eso tambien es llamada materia oscura.

22

La materia visible es materia relativamente caliente o medi-anamente energizada, organizada en atomos, o sea la materiaconocida, es materia activa que emite radiaciones, no sololuz, como la emitida por los astros, sino todo tipo de ondaselectromagneticas y esta energıa viaja por el espacio en todaslas direcciones, es logico que el espacio cercano al conjuntomaterial conocido donde nosotros habitamos este muy satu-rado de la energıa radiante emitida por el universo visible yque el espacio mas externo, mas distante, mas grande, masfrıo y mas oscuro, este cada vez menos saturado de radiacion,alla en el espacio exterior frıo esta irregularmente dispersala mayor cantidad de materia oscura, la que todavıa no haalcanzado a ser activada ni por la energıa radiante emitida yenviada hacia alla por la materia activa, ni por la energıa engestacion en el interior de sus multiples agujeros negros dondese va concentrando esa materia frıa y densa, en espera de sureactivacion por suficiente acumulacion de calor y presion yposterior explosion debida su actividad nuclear.Una parte de la materia oscura esta distribuida, en forma denodos (probablemente agujeros negros) entre la materia visiblepero la mayor cantidad de materia oscura esta localizada en elespacio mas exterior, orbitando como una corteza irregular queenvuelve y atrae la materia visible, gracias a su mayor masa.En esa oscura y frıa corteza exterior proliferan los agujerosnegros, capturando la energıa-materia que se escapa irradiadadel universo visible.Creemos que NO existe la energıa oscura, creemos quesolo existe materia oscura, pero que es la misma materiaconocida, los mismos componentes subatomicos, disponiblescomo materia prima para ser reactivados y construir atomos,y que mientras tanto son materia oscura, inactiva, frıa ydesenergizada.No creemos que exista la antigravedad o fuerza repulsiva quesea la responsable de la expansion acelerada del universo.El total de masa-energıa del universo no puede contraersey colapsar, porque orbita aceleradamente alrededor de sucentro de gravedad con una fuerza centrifuga cada vez mayor,aceleradamente gracias al continuo aporte de energıa que seincorpora como energıa cinetica al acelerado proceso expan-sivo del universo, ya sea que dicha energıa, sea el resultado dela nueva transformacion de materia oscura en energıa o quetambien gran parte de esa energıa, sea creada, en caso de quesea valida la gran herejıa.Esas mayores concentraciones de energıa oscura localizadasirregularmente en la periferia, orbitando tambien acelerada-mente en el espacio mas exterior, ayudan a la expansionacelerada del universo conocido, arrastrando, por efecto dela gravedad al conjunto menor de materia-energıa visiblelocalizado mas cerca del centro del todo.La materia oscura no puede ocupar o saturar uniformemente elespacio vacıo porque no serıa posible la falta de friccion queviabiliza los movimientos orbitales de los cuerpos celestes. Sinvacıo y sin inercia nada orbitarıa.Si es valida la “gran herejıa” la energıa se creara siempre y sies valida la teorıa del “eterno infinito” la energıa sera infinitay siempre estara disponible.Los agujeros negros son uteros cosmicos donde se gestan y/oreciclan las nuevas energıas necesarias para la conquista futura

del infinito, frıo y negro espacio vacıo.El ciclo se repite indefinidamente, la cantidad de materia-energıa visible sera cada vez mayor y colonizara el espacioinfinito y ası sera durante el tiempo infinito.La materia visible, actualmente activada por la energıa essolamente el 4% del limitado universo aceptado por los amigosdel big bang, que es solamente lo poco que se ha podido ver.Falta mucho por hacer.Ya sea que la energıa-materia sea infinita o que se cree,porque sea valida la gran herejıa, de todos modos el futurodel universo no sera apocalıptico.El universo crece y se va reciclando, por eso no habra nimuertes termicas ni desgarres.La energıa se crea o la materia es infinita.El universo conocido y visible sera cada vez mas grande, cadavez se activara mas materia oscura y se convertira en materiaactiva, en materia visible y en energıa, cada vez se iluminaramas el infinito.