Big bang
Al salir al aire libre durante la noche, vemos el cielo cubierto de estrellas. Son millones, si quisiéramos contarlas perderíamos la cuenta muy rápidamente. Muchas de ellas forman parte de nuestra galaxia, que es una agrupación de miles de millones de estrellas conocida como Via Lactea. El nombre se debe a que los griegos la veían como una mancha blanca cruzando el cielo, lo que da una idea de lo que la contaminación lumínica nos oculta hoy en día.
En el universo hay miles de millones de galaxias similares a la Vía Lactea.
Ahora bien, según la leyenda, al ver una manzana caer a la luz de la Luna, Isaac Newton se preguntó
Si la manzana cae ¿por qué no lo hace también la Luna?
Isaac Newton (Fuente)
La respuesta, que llevó a Newton a descubrir las leyes de la Mecánica, es relativamente sencilla: al estar la Luna girando alrededor de la Tierra, el efecto centrifugo centrífugo generado por tal rotación evita que la gravedad la haga caer sobre nosotros.
Pero entonces esto motiva una primera pregunta ¿por qué no caen las galaxias unas sobre otras?. Ciertamente la fuerza de gravedad hace que se atraigan ¿están acaso girando en torno a un centro común y por eso no caen? La respuesta es, paradógicamnete, no. Si bien las galaxias giran sobre sí mismas, evitando así que las estrellas que las componen se precipiten hacia su centro, no están a su vez girando en torno a algún hipotético centro del universo.
Pero entonces ¿por qué no caen?
Ese misterio fue resuelto por Edwin Hubble y Milton Humason, quienes descubrieron que las galaxias se alejan unas de otras a gran velocidad. En otras palabras, las galaxias no caen hacia un centro común, al igual que no cae hacia la tierra un objeto que acabamos de arrojar hacia arriba mientras aún está subiendo. Si bien la gravedad está tirando de él, su velocidad inicial hace que no se dirija inmediatamente hacia abajo.
La historia del descubrimiento de Hubble y Humason es muy interesante. Hubble era astrónomo. Humason era guía de burros. En serio. Conoció a Hubble cuando se construía un telescopio en la cima del Monte Wilson, mientras llevaba los burros que cargaban las piezas hasta el lugar. Hubble se impresionó con la inteligencia de Humason y lo incorporó a su equipo. E hicieron uno de los descubrimientos más impresionantes de la historia de la humanidad.
¿Cómo supieron Hubble y Humason que las galaxias se alejan unas de otras? Usaron un fenómeno conocido como efecto Doppler, que se manifiesta cuando la fuente de una onda se está moviendo.
En las ondas de sonido, el efecto Doppler es lo que nos permite saber cuándo una ambulancia que se estaba acercando hacia nosotros comenzó a alejarse. Mientras la ambulacia viene hacia nosotros el sonido es más agudo (porque la ambulancia empuja las ondas sonoras, y las comprime). Cuando comienza a alejarse, se vuelve más grave (porque la ambulancia tira de ellas, y las dilata).
En las ondas electromagnéticas, como la luz y las ondas de radio, también hay efecto Doppler. Si un foco luminoso se acerca hacia nosotros, comprime las ondas de luz que emite y las vuelve más azules. Si en cambio se aleja, arrastra las ondas tras de sí volviéndolas más rojas. Eso nos permite saber si una luz lejana, como la que es emitida por una galaxia, se está acercando o alejando de nosotros.
Hubble y Humason notaron que la luz de las galaxias lejanas es ligeramente roja, y que lo es más cuanto más lejos está la galaxia. Eso significa que las galaxias se están alejando de nosotros, más rápido cuanto más lejanas.
Además de explicar por qué la gravedad no hace que las galaxias se aglutinen cayendo unas sobre otras, el descubrimiento de Hubble y Humason plantea nuevas preguntas: si las galaxias se alejan, las más lejanas a velocidades altísimas, eso implica que en el pasado estuvieron más cerca. Bueno, pero entonces ¿qué tan cerca estuvieron?
Si en el pasado llegaron a estar demasiado cerca, entonces en algún momento las galaxias aún no eran galaxias, sino una masa desordenada de estrellas.
Y si en un pasado más remoto estuvieron aún más cerca, entonces en algún momento las estrellas aún no eran estrellas, sino que estaban mezcladas en un mar homogéneo de plasma extremadamente caliente...
¡Aja! pero entonces hubo un pasado donde el universo estaba completamente lleno de una sopa de material estelar extremadamente caliente. Y un escenario como ese tiene consecuencias observables.
En efecto, cuando algo está caliente, brilla. O sea emite calor en forma de ondas electromagnéticas. Hoy deberíamos ser capaces de detectar el calor emitido hace eones por la sopa de partículas que llenaba el universo. Pues bien ¿podemos hacerlo?
La historia del descubrimiento de esa radiación de fondo cósmica o fondo cósmico de microondas es también una historia fascinante.
Resulta que unos ingenieros de la empresa Bell llamados Arno Penzias y Robert Wilson, experimentaban con una antena supersensible para comunicaciones satelitales. La antena tenía un maldito zumbido que no podían eliminar por más que agregaran filtros y refinamientos. Y concluyeron que el ruido era un fenómeno real y no un efecto epúreo debido a la antena.
(Wilson y Penzias Fuente)
Un amigo de Penzias había visto un manuscrito que se proponía publicar el físico David Wilkinson sobre la radiación de fondo cósmica ¡Voilá! Lo que estaban escuchando era el eco del Big Bang, la radiación calórica emitida en el pasado por esa sopa hirviente de material estelar.
Wilkinson Fuente
En otras palabras Penzias y Wilson hallaron la prueba de que se podía extrapolar hacia el pasado el descubrimiento de Hubble y Humason. Demostraron que las galaxias estuvieron tan cerca que las estrellas no tenían identidad, y todo era un mar caliente de material estelar.
Pero... ¿se puede extrapolar aún más hacia atrás?
Sabemos que en algún momento más lejano en el pasado los átomos estuvieron tan cerca que perdían su identidad.
E incluso más hacia atrás, hubo una era en la cual los núcleos atómicos no existian, y todo era un plasma de protones, neutrones y electrones. El haber podido predecir a partir de esa imagen la cantidad actual de hidrógeno, helio y litio es uno de los exitos más grandes de la física teórica (y material para otro post).
En algún momento en el pasado aún más lejano, la materia estuvo tan apretada que hasta la gravedad perdió su identidad. Pero de esa era de Planck ya no sabemos más nada.
Lo interesante de la historia del Big Bang, de Hubble y Humason y Penzias y Wilson y Winkinson, es que muestra la horizontalidad de la ciencia. Humason era arriero, Penzias y Wilson eran ingenieros, Hubble y Wilkinson eran científicos. Y el aporte de todos ellos fue crucial para resolver el problema.
Porque ciencia no es "eso que hacen los científicos", ni cualquier cosa que haga un científico se debe llamar ciencia. Y las credenciales no importan. El credencialismo es uno de los signos de crap sciencie, ningún científico serio exhibe títulos para probar un punto. Cuando la ciencia no acepta opiniones "alternativas" no es porque vengan de personas sin título de científico, sino por falta de pruebas.
A nadie le importa si un homeópata es médico o no, mientras entienda que la dilusión de una parte en 10^[23]^ nos deja sin nada que diluir.
A nadie le importa si un naturista tiene título en nutrición o no, mientras entienda que un niño necesita comer grasas.
Es decir, cuando se cuestiona una opinión "disidente", es porque se requiere que sea compatible con todo lo demás que ya se sabe, no por la ausencia de un título en quien la esgrime. Por eso la denuncia de la ciencia como una escuela de iniciados no solo es maniquea y autoindulgente, sino además profundamente errada.
Uno de los más grandes descubrimientos del siglo XX se lo debemos a un arriero y a dos ingenieros, a quienes nadie excluyó de una imaginara torre de marfil. Pero claro, Humason ni Penzias y Wilson pretendieron "desenmascarar una conspiración", sino que tuvieron la humildad de aprender lo que fuera necesario para probar su descubrimiento.
Cierro con un link a un viejo post en mi blog, torpemente ficcionado, sobre el Big Bang.
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