¿Cómo sabemos que la Teoría de la Relatividad es correcta?

Seguramente todos hemos escuchado hablar de Albert Einstein, sin duda es uno de los físicos mas importantes de la historia y para muchos el mayor genio de todos los tiempos (en lo personal prefiero a Newton, pero queda a cuestión de gustos). Considero que estoy en lo correcto al afirmar que no existe persona en la tierra que tenga conocimientos básicos de ciencia y que no sepa quien es la persona de la siguiente imagen. 

Albert Einstein es un físico que en su época obtuvo un enorme reconocimiento de la sociedad y tanta fama como las actuales estrellas de cine o  de la música. No había lugar en el que una multitud de personas se acercaran a el para verlo mejor, intercambiar algunas palabras e inclusive obtener alguna fotografía del físico.

Pero no vamos a hablar acerca de su fama, vamos a hablar acerca de su obra, mas especificamente de su Teoría de la Relatividad, muchas personas han escuchado de esta revolucionaria obra, la idea general es fácil de comprender, pero adentrarse en sus variaciones y todo lo que implica dentro de la Física es algo que a muchos confunde con facilidad y a los que estamos familiarizados con ella nos causa ese nudo en la garganta al ver semejantes postulados.

Para muchos una simple obra teórica que no sirve de nada y que aun no ha sido comprobada, para muchos otros significa el futuro por develar junto con la mecánica cuántica.

La teoría de la relatividad, desarrollada fundamentalmente por Albert Einstein, pretendía originalmente explicar ciertas anomalías en el concepto de movimiento relativo, pero en su evolución se ha convertido en una de las teorías más importantes en las ciencias físicas y ha sido la base para que los físicos demostraran la unidad esencial de la materia y la energía, el espacio y el tiempo, y la equivalencia entre las fuerzas de la gravitación y los efectos de la aceleración de un sistema.

La teoría de la relatividad, tal como la desarrolló Einstein, tuvo dos formulaciones diferentes.

• La primera es la que corresponde a dos trabajos publicados en 1906 en los Annalen der Physik. Es conocida como la Teoría de la relatividad especial y se ocupa de sistemas que se mueven uno respecto del otro con velocidad constante (pudiendo ser igual incluso a cero).
• La segunda, llamada Teoría de la relatividad general (así se titula la obra de 1916 en que la formuló), se ocupa de sistemas que se mueven a velocidad variable.

La teoría especial de la relatividad no negaba las teorías de Newton o de Galileo, simplemente las corregía. La relatividad sólo se hacía evidente a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. A velocidades “normales”, las diferencias en los resultados al utilizar las transformaciones de Galileo y las transformaciones de Lorentz, son tan pequeñas que no se pueden detectar, y es por eso que las implicaciones de la relatividad especial nos parecen tan poco intuitivas. Pero si fuéramos capaces de generar una velocidad suficiente (digamos 3/4 de la velocidad de la luz, por ejemplo), empezaríamos a notar los efectos predichos por la relatividad:  

• Los relojes en movimiento irían más lentos que los estacionarios (no porqué el reloj funcionara más despacio, sino por el tiempo en sí).  
• Los objetos en movimiento se contraerían en la dirección del movimiento.  
• Cuanto más rápido se moviera un objeto, más masa tendría. 

Estos efectos están presentes en nuestra vida diaria, pero son tan increíblemente pequeños que los podemos despreciar perfectamente. Ese es el porque de que las transformaciones de Galileo funcionan tan bien, y las podemos seguir utilizando en nuestros sistemas de referencia que se mueven con velocidades relativamente pequeñas.

 

Teoría de la relatividad especial

Los postulados de la relatividad especial son dos. El primero afirma que todo movimiento es relativo a cualquier otra cosa, y por lo tanto el éter, que se había considerado durante todo el siglo XIX como medio propagador de la luz y como la única cosa absolutamente firme del Universo, con movimiento absoluto y no determinable, quedaba fuera de lugar en la física, que no necesitaba de un concepto semejante (el cual, además, no podía determinarse por ningún experimento).

El segundo postulado afirma que la velocidad de la luz es siempre constante con respecto a cualquier observador. De sus premisas teóricas obtuvo una serie de ecuaciones que tuvieron consecuencias importantes e incluso algunas desconcertantes, como el aumento de la masa con la velocidad. Uno de sus resultados más importantes fue la equivalencia entre masa y energía, según la conocida fórmula E=mc², en la que c es la velocidad de la luz y E representa la energía obtenible por un cuerpo de masa m cuando toda su masa sea convertida en energía.

Dicha equivalencia entre masa y energía fue demostrada en el laboratorio en el año 1932, y dio lugar a impresionantes aplicaciones concretas en el campo de la física (tanto la fisión nuclear como la fusión termonuclear son procesos en los que una parte de la masa de los átomos se transforma en energía). Los aceleradores de partículas donde se obtiene un incremento de masa son un ejemplo experimental  muy claro de la teoría de la relatividad especial.

La teoría también establece que en un sistema en movimiento con respecto a un observador se verifica una dilatación del tiempo; esto se ilustra claramente con la famosa paradoja de los gemelos:

«imaginemos a dos gemelos de veinte años, y que uno permaneciera en la Tierra y el otro partiera en una astronave, tan veloz como la luz, hacia una meta distante treinta años luz de la Tierra; al volver la astronave, para el gemelo que se quedó en la Tierra habrían pasado sesenta años; en cambio, para el otro sólo unos pocos días».

Teoría de la relatividad general

La teoría de la relatividad general se refiere al caso de movimientos que se producen con velocidad variable y tiene como postulado fundamental el principio de equivalencia, según el cual los efectos producidos por un campo gravitacional equivalen a los producidos por el movimiento acelerado.

La revolucionaria hipótesis tomada por Einstein fue provocada por el hecho de que la teoría de la relatividad especial, basada en el principio de la constancia de la velocidad de la luz sea cual sea el movimiento del sistema de referencia en el que se mide (tal y como se demostró en el experimento de Michelson y Morley [1]), no concuerda con la teoría de la gravitación newtoniana: si la fuerza con que dos cuerpos se atraen depende de la distancia entre ellos, al moverse uno tendría que cambiar al instante la fuerza sentida por el otro, es decir, la interacción tendría una velocidad de propagación infinita, violando la teoría especial de la relatividad que señala que nada puede superar la velocidad de la luz.

Tras varios intentos fallidos de acomodar la interacción gravitatoria con la relatividad, Einstein sugirió de que la gravedad no es una fuerza como las otras, sino que es una consecuencia de que el espacio-tiempo se encuentra deformado por la presencia de masa (o energía, que es lo mismo). Entonces, cuerpos como la tierra no se mueven en órbitas cerradas porque haya una fuerza llamada gravedad, sino que se mueven en lo más parecido a una línea recta, pero en un espacio-tiempo que se encuentra deformado por la presencia del sol.

Los cálculos de la relatividad general se realizan en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, tres espaciales y una temporal, adoptado ya en la teoría de la relatividad restringida al tener que abandonar el concepto de simultaneidad. Sin embargo, a diferencia del espacio de Minkowsy y debido al campo gravitatorio, este universo no es euclidiano. Así, la distancia que separa dos puntos contiguos del espacio-tiempo en este universo es más complejo que en el espacio de Minkowsky [2].

Con esta teoría se obtienen órbitas planetarias muy similares a las que se obtienen con la mecánica de Newton. Uno de los puntos de discrepancia entre ambas, la anormalmente alargada órbita del planeta Mercurio, que presenta un efecto de rotación del eje mayor de la elipse (aproximadamente un grado cada diez mil años) observado experimentalmente algunos años antes de enunciarse la teoría de la relatividad, y no explicado con las leyes de Newton, sirvió de confirmación experimental de la teoría de Einstein.

Un efecto que corroboró tempranamente la teoría de la relatividad general es la deflexión que sufren los rayos de luz en presencia de campos gravitatorios (conocido como doblamiento de la luz). Los rayos luminosos, al pasar de una región de un campo gravitatorio a otra, deberían sufrir un desplazamiento en su longitud de onda (el Desplazamiento al rojo de Einstein), lo que fue comprobado midiendo el desplazamiento aparente de una estrella, con respecto a un grupo de estrellas tomadas como referencia, cuando los rayos luminosos provenientes de ella rozaban el Sol.

La verificación se llevó a cabo aprovechando un eclipse total de Sol (para evitar el deslumbramiento del observador por los rayos solares, en el momento de ser alcanzados por la estrella); la estrella fue fotografiada dos veces, una en ausencia y otra en presencia del eclipse. Así, midiendo el desplazamiento aparente de la estrella respecto al de las estrellas de referencia, se obtenía el ángulo de desviación que resultó ser muy cercano a lo que Einstein había previsto.

El concepto de tiempo resultó profundamente afectado por la relatividad general. Un sorprendente resultado de esta teoría es que el tiempo debe transcurrir más lentamente cuanto más fuerte sea el campo gravitatorio en el que se mida. Esta predicción también fue confirmada por la experiencia en 1962. De hecho, muchos de los modernos sistemas de navegación por satélite tienen en cuenta este efecto, que de otro modo darían errores en el cálculo de la posición de varios kilómetros.

Otra sorprendente deducción de la teoría de Einstein es el fenómeno de colapso gravitacional que da origen a la creación de los agujeros negros. Dado que el potencial gravitatorio es no lineal, al llegar a ser del orden del cuadrado de la velocidad de la luz puede crecer indefinidamente, apareciendo una singularidad en las soluciones. El estudio de los agujeros negros se ha convertido en pocos años en una de las áreas de estudio de mayor actividad en el campo de la cosmología.

 

Cómo se demostró la Teoría de la Relatividad 

En 1919 un equipo de investigadores británicos partió hacia la isla africana de Príncipe para probar que un físico alemán tenía razón. Albert Einstein había presentado la Teoría General de la Relatividad en 1915. El nuevo paradigma, de ser correcto, iba a cambiar radicalmente la forma de entender el universo.

La oportunidad para comprobar si Einstein estaba en lo cierto se presentó el 29 de mayo de 1919. Ese día, se produciría un eclipse de magnitud descomunal que recorrería varios países cercanos al ecuador. Duraría 6 minutos y 50 segundos (la duración máxima de un eclipse es de 7 minutos y 31 segundos) y daría la oportunidad de realizar un gran número de observaciones útiles para dirimir la controversia.

El Astrónomo Real, Sir Frank Dyson, planeó una misión doble. Un equipo que él mismo dirigiría partiría hacia la ciudad brasileña de Sobral y un segundo grupo observaría el eclipse desde la isla africana de Príncipe. Al frente de esta misión estaría el astrofísico Arthur Eddington, en aquellos años uno de los pocos que de verdad comprendían la teoría de la relatividad.

Para explicar su teoría, Einstein había planteado una situación hipotética en la que la línea de visión entre un observador en la Tierra y una estrella estuviese bloqueada por el borde del Sol. Si Newton tuviese razón, la estrella permanecería invisible, pero Einstein calculó que algo mucho más sorprendente sucedería. La fuerza gravitatoria solar doblaría el espacio a su alrededor, los rayos de la estrella seguirían ese camino curvado para rodear el Sol y llegarían sin problemas hasta el observador en la Tierra. El oportuno eclipse permitiría poner a prueba esta hipótesis al ocultar la luz solar; gracias a la Luna, los científicos británicos podrían fotografiar las estrellas cercanas al Sol que en condiciones normales quedan ocultas por el fulgor del astro.

La suerte de Eddington pareció desvanecerse conforme se acercaba el día. Llovió durante los 19 días previos al 29 de mayo y cuando comenzó el eclipse las nubes tapaban el Sol.

Durante 400 segundos, los científicos pensaron que su oportunidad se había desvanecido, pero entonces, cuando sólo faltaban 10 segundos para que se apartase la Luna, las nubes se retiraron y Eddington pudo tomar una sola fotografía.

Comparando esa única imagen con otras que había tomado cuando el Sol no estaba allí, el astrofísico inglés pudo calcular que la gravedad solar había provocado una deflección de la luz de aproximadamente 1,6 segundos de arco. El resultado coincidía con la predicción de la Teoría de la Relatividad General; Einstein tenía razón.

MAS RECIENTEMENTE

La misión Gravity Probe B  [3] de la agencia espacial estadounidense (NASA) comprobó dos predicciones de la teoría general de la relatividad del científico Albert Einstein, tras más de 40 años de haberse iniciado el experimento.

Con un costo de 760 millones de dólares, la nave propiedad de la NASA demostró que la fuerza de gravedad de los grandes cuerpos del Universo distorsiona el tiempo y el espacio, demostrando que la gravedad se produce cuando la masa curva el espacio y el tiempo, referidos al efecto geodésico, al mismo tiempo en el que demuestra la torsión que se produce en el espacio y tiempo debido a la torsión de los cuerpos, por lo que dos predicciones de la teoría de la relatividad de Einstein son comprobadas.

En su página oficial, la NASA publicó que la sonda espacial determinó ambos efectos con una precisión mayor a lo esperado por científicos, explicando que el comportamiento de GP-B hubiera sido otro si la gravedad no afectara al espacio y al tiempo, por lo que la teoría de Einstein es confirmada.

En conferencia de prensa publicada también en el sitio de la NASA, Francis Everitt, físico de la Universidad de Stanford y principal investigador del satélite Gravity Probe B, señaló que el proyecto iniciado hace más de 40 décadas, pudo demostrar que el Universo de Einstein, el tiempo y el espacio son deformados por la gravedad. La Tierra distorsiona ligeramente el espacio a su alrededor debido a la gravedad.

El científico ejemplificó el descubrimiento del físico mencionando que si la Tierra estuviera sumergida en miel, a medida que el planeta rote, la miel a su alrededor de arremolinaría, mismo efecto que ocurre con el tiempo y el espacio.

En el Universo de Einstein, el tiempo y el espacio son deformados por la gravedad. La Tierra distorsiona ligeramente el espacio a su alrededor, debido a su gravedad.

Si los giroscopios hubieran apuntado en la misma dirección siempre que estuvieran en órbita (…) Pero como confirmación de la teoría general de la relatividad de Einstein, los giroscopios experimentaron cambios mensurables en la dirección de su giro a medida que eran atraídos por la gravedad de la Tierra

La NASA detalló que el proyecto fue ideado por primera ocasión en 1959, como un satélite que orbitaba la Tierra y a través de la recopilación de información determinar la teoría de Einstein.

El lanzamiento de GP-B se registró hace 41 años, a una órbita de más de 600 kilómetros sobre la Tierra con cuatro giroscopios, ruedas de un aparato circular que gira en torno a un eje y que indica el movimiento y registra los cambios en su orientación.

Las tecnologías creadas para desarrollar la sonda gravitacional fueron usadas luego para elaborar los sistemas de posicionamiento global (GPS) y el cálculo de la radiación de fondo del Universo.

Ese cálculo es la base de la teoría del Big Bang y dio lugar al premio Nobel para John Mather [4], de la NASA.

Datos curiosos acerca de la Teoría de la Relatividad

• Al crear su Teoría, Einstein no la llamó relatividad. La palabra nunca aparece en su trabajo original de 1905 : ”Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento”, y de hecho odiaba el término, prefiriendo el de “teoría de la invariación” (porque las leyes de la física parecen las mismas para todos los observadores –  y no hay nada “relativo” en ello).

• ¿El continuo del espacio-tiempo? No, eso no es de Einstein. La idea del tiempo como cuarta dimensión se le ocurrió a Hermann Minkowski, uno de los profesores de Einstein, quién una vez le llamó “perro vago” a causa de su poco aprecio por las matemáticas.

• El físico austriaco Friedrich Hasenöhrl publicó una variación de la ecuación: E = mc2 un año antes de que lo hiciera Einstein. (Pueden ver mas información en esta entrada: «El verdadero origen de E = mc^2»)
  

• El trabajo que Einstein desempeñaba a jornada completa para la oficina suiza de patentes le forzaba a trabajar en la relatividad durante las horas en que nadie le observaba. Escondía los papeles en su atiborrada mesa de trabajo cuando se le acercaba algún supervisor.

• El afecto también es relativo, o al menos para Einstein lo era. “Necesito a mi mujer, ella resuelve todos los problemas matemáticos por mi”, escribió Einstein mientras completaba su teoría en 1904. Para el año 1914, le ordenó “renunciar a tener toda clase de relación personal conmigo, ya que esto no es algo que se requiera de forma absoluta por razones sociales”.

• Las leyes también son relativas. Según Einstein, nada viaja más rápido que la luz, pero el propio espacio no tiene esta limitación; inmediatamente después del Big Bang, la huida expansiva del universo logró aparentemente superar a la luz.

• En retrospectiva, parece que Eddington modifico los resultados, descartando las fotos que mostraban el resultado “incorrecto” de la Teoría de la Relatividad, aunque esto quizás solo sea un mito.

• A día de hoy comprendemos tan bien la relatividad general que la usamos para pesar galaxias y para localizar planetas distantes por la forma en que doblan la luz.

 

Si aún no te aclaras demasiado con las ideas de Einstein prueba con esta explicación dada por el propio interesado:

“Pon tu mano en una estufa durante un minuto y te parecerá una hora. Siéntate junto a una chica bonita durante una hora y te parecerá un minuto. Eso es la relatividad”.

REFERENCIAS |

• [1] El experimento de Michelson y Morley
• [2] El espacio-tiempo de Mincowski
• [3] El Gravity Probe B
• [4] John C. Mather

Cosmología y el Principio Antrópico

¿El Universo fue creado para el hombre o eso es lo que nosotros queremos creer?

El principio antrópico quizás este entre los primeros lugares en el top de los temas mas polémicos de la cosmología. Prepárense para el debate y la controversia.!!!

Para empezar debemos tener un concepto general pero preciso acerca de lo que es la cosmología[1]. Desde que el hombre ha podido ver las estrellas, el Sol y la Luna se ha preguntado porque y como se origino, como ha evolucionado y como sera en un futuro, el conjunto de estudios sobre el Universo en su conjunto es lo que podemos llamar cosmología.

Por ende la cosmología conduce a cuestiones y teorías que se basan en 3 puntos de inflexión  la Ciencia, la filosofía y la religión. Para poder explicar quizás la pregunta mas importante de todas en la rama de la Cosmología, ¿Como se origino y porque nuestro Universo es como es?… se requiere de una mezcla de esas 3 disciplinas, lo que conlleva a muchos y muy acalorados debates para defender y/o descartar varias teorías.

Una de ellas engloba un principio que para muchos (realmente muchos) es un tanto confuso y fuera de toda lógica. Ese principio fue propuesto por un cosmólogo y físico teórico de origen australiano llamado Brandon Carter [2] durante una celebre conferencia ante la Unión Astronómica Internacional que se llevo a cabo en 1974.

Las ideas de este físico se pueden resumir en:

“Aunque nuestra situación [en el universo] no es necesariamente central, es necesariamente privilegiada en algún grado”. 

Según este principio, la vida en la Tierra y la aparición del hombre en ella se conectan en una relación con el origen del Universo. El principio es muchas veces confuso y casi siempre controvertido, puede expresarse de muchas formas distintas, pero su idea fundamental puede resumirse en que:

«El Universo es como es porque nosotros estamos aquí para observarlo».

Tanto desde el punto de vista físico como cosmológico, esta afirmación otorga un papel fundamental a los seres dotados de conciencia dentro de la inmensa maquinaria universal. 

Aunque tiene varias formulaciones (débil, fuerte y final), todas recogen (con un grado ascendente de rotundidad) que las condiciones y variables que se vienen dando desde el principio del Universo parecen haber sido «afinadas» de forma que, finalmente, hayan permitido la aparición de vida consciente e inteligente en el Cosmos. Esto no tiene nada que ver con la figura de un «creador»; más bien viene a decir que, de todos los Universos posibles que pudieron crearse en el Big Bang, éste es el que tenemos porque unos seres como nosotros están aquí para poder observarlo y plantear las preguntas necesarias para comprenderlo.

Podemos decir que es un principio que tiene parecido con el conocido argumento del diseño.

Cuando nos ponemos a contemplar cualquier forma de vida en la tierra no podemos sentir nada mas que admiración. La naturaleza ha llegado a tal complejidad que lo único que podemos hacer es preguntarnos como es que ha llegado a ser tal como es. Cada ser viviente tiene estructuras orgánicas y finalidad en sus funciones, algo tan increíble y magnifico no puede ser obra de la casualidad o de la probabilidad, y es allí donde los antiguos pensadores atribuyeron todo el merito a la voluntad creadora del Gran Diseñador o Dios. El argumento del diseño ha venido siendo utilizado junto con argumentos cosmologicos como prueba irrefutable de la existencia de un Creador del Universo.

El planteamiento del principio antrópico causo un enorme revuelo, sobre todo en los medios de divulgación científica, debido a que con el principio antrópico debemos «razonar a la inversa» de como se hace con el «método científico», dicho de otra manera, en vez de decir que la vida en la Tierra apareció porque las condiciones para ello fueron favorables, el principio manifiesta que la existencia de nosotros, seres inteligentes aquí en la Tierra puede ser usada para explicar porque el universo es como es y por qué las leyes de la naturaleza son como las conocemos.

Inclusive el celebre físico teórico Stepehn Hawking [3] sugirió un una de sus publicaciones del 2004 que nuestro Universo es mucho menos «especial» de lo que los exponentes del principio antrópico pretenden. En su Historia del tiempo [4], Stephen Hawking lo dijo escuetamente así:

“Vemos el universo de la forma que es porque si fuese diferente no estaríamos aquí para observarlo”. 

Aunque Brandon Carter presentó sus ideas en 1974 en una publicación de la Unión Astronómica Internacional [5], en 1983 declaró que, en su forma original, el principio sólo pretendía poner sobre aviso a los astrofísicos y los cosmólogos sobre los posibles errores que se derivarían de la interpretación de los datos astronómicos y cosmológicos a menos que las restricciones biológicas del observador se tomasen en cuenta.

Como naturalmente sabemos, los razonamientos de esta clase han sido y siempre serán objeto de muchos y muy intensos debates. A pesar de que ha sido muy combatido por la corriente materialista, el principio antrópico ha provocado un acercamiento del hombre al universo, hasta llegar al punto de que ya varios científicos han llegado inclusive a hablar del Universo como «un hogar para el hombre». 

Según el principio antrópico, el universo está adaptado al hombre, como si hubiese sido expresamente diseñado para que él lo habitase. Este principio, que en su forma débil es aceptado por los cosmólogos, dada su evidencia, viene a decir:

Las cosas en la Tierra son como son, porque en el universo fueron como fueron. Y si no hubieran sido como fueron, nosotros no existiríamos.

En términos más científicos, en dicha forma débil, el principio antrópico fue enunciado así por Barrow y Tipler en 1986:

“Los valores observados de todas las cantidades cosmológicas y físicas [del universo] no son igualmente probables sino que aparecen restringidos por el requisito de que existan lugares donde pueda surgir vida basada en el carbono y por el requisito de que el universo posea bastante edad para que ello haya sido ya así”.

Ambos autores lo calificaron como “uno de los más importantes y bien fundados principios de la ciencia”.

¿Esto es Física verdadera o tan solo Filosofía?

Algunos cosmologos como John Peacock se declararon a favor del principio antrópico  rechazando la idea relativamente extendida de que este principio representa un gran paso hacia atrás frente a la física  Muchos otros hablaron del principio como de una idea mas filosófica que científica. Tal es el caso del astrofisica Lawrence Karuss quien dijo que el principio antrópico era:

«una forma de matar el tiempo cuando los físicos no tenían una mejor idea.»

En lo personal, yo estoy mas que de acuerdo con Karuss, aunque el principio en si mismo da mucho en que pensar. Podemos decir que es una modificación a la filosofía escrita en el lenguaje de la física, no podemos afirmar donde termina una y empieza la otra, pero se nota un tanto fantasiosa.

¿Y todo eso que implica?

Antes de llegar a las conclusiones imaginemos la siguiente situación para poder comprender mejor las ideas del articulo:

Haz sido reclutado para participar en un experimento, estas en una ciudad que ha sido aislada completamente del mundo exterior, solo estas tu y 999.999 personas mas, en total hay un millón de personas. El experimento solamente durara 48 horas, antes de que lleguen las 6:00 P.M. todas las personas excepto una (elegida completamente al azar) recibirán una inyección que los matara mientras estén durmiendo, mientras que a la ultima persona recibirá una inyección placebo [6] .

Luego de ello todos son enviados a sus casas y todos se van a dormir. A la mañana siguiente, solo una persona de el millón despierta en su cama (todos los demás han muerto). Y por supuesto, supongamos que tú eres la única persona que despierta y que no sabes cual es el criterio que ha determinado la elección de quien vive y quien muere, solamente que todos menos uno han muerto y tú eres el muy agradecido afortunado.

Solo imagínate, al despertar estarías muy sorprendido, ¡estas vivo! Una probabilidad de uno entre un millón, ¡y has sido tú el que se ha salvado! ¿Pero por qué? ¿Qué es lo que te hace especial, diferente?

Con una probabilidad tan pequeña de salvarte, ¿no es lógico pensar que alguien ha elegido que tú seas el que se salve?

Pero tú sabes lo que significa la selección del observador: estas realizando estas conjeturas sabiendo que tú eres el observador, y no otro. ¿Qué quiere decir esto? Supongo que no tienes ninguna duda:

Cualquiera que fuera la persona que se salve pensaría que es especial y tiene mucha suerte, porque todos los demás están muertos y no pueden preguntarse nada.

Es decir, eres «especial» no porque haya ningún designio para salvarte, sino porque eres el único que puede hacerse preguntas. Y daría lo mismo que en vez de un millón hubiera un sextillón o un billón de personas de las cuales solo una se salva, esa persona se preguntaría porque la han elegido a ella.

¿Y todo esto que implica?

Desde hace muchos años se ha venido poniendo de manifiesto la aparente «sintonización» de las constantes del Universo para producir la vida tal como la conocemos. Si se cambia casi cualquiera de las constante sin dimensiones que determinan el comportamiento relativo de las fuerzas fundamentales del Universo, no estaríamos aquí.  Y el cambio puede ser muy pequeño: por ejemplo, hacer la fuerza nuclear fuerte un 2% mas grande, haría que el hidrógeno fuera el único elemento químico estable del Universo (no habría reacciones químicas porque no habría elementos con los que realizarlas ), lo mismo ocurre con la fuerza gravitatoria, la fuerza nuclear débil, la constante de estructura fina… cambios en muchas de ellas significaría un Universo estéril, frió y sin vida.

Esto nos ha llevado a preguntarnos, desde hace mucho tiempo:

 ¿No es demasiada casualidad? De todos los posibles valores que tienen estas constantes, ¿por qué razón tienen los que, precisamente, nos han creado a nosotros?

De hecho, esta “coincidencia” en las constantes universales es un argumento relativamente común a favor de la existencia de Dios. Puesto que, si estas constantes pueden tomar muchos valores (supongamos que todos los valores tienen la misma probabilidad de ocurrir) y justo han ocurrido los que han producido la vida, ¿no es lógico pensar que no puede ser fruto del azar? La probabilidad es tan pequeña que parece que el Universo ha tenido que ser “diseñado” para la vida.

Pero este argumento es incompleto. Para simplificar el problema, supongamos que la premisa de la que parte del argumento del “Diseño Inteligente” (que todos los valores posibles de las constantes tienen la misma probabilidad de ocurrir) es cierta y que (por ejemplo) la probabilidad de que tengan los valores reales que observamos es de una entre un billón.

El defensor del argumento anterior diría: La probabilidad de que el Universo sea como es y no de otra manera es de una entre un billón. Esta probabilidad es minúscula, por lo tanto podemos afirmar que es muy probable que haya un “diseñador” que ha elegido los valores de estas constantes a priori para producir la vida inteligente en la Tierra.

En efecto, supongamos que la probabilidad de que el Universo produzca la vida como la conocemos es de una entre un billón: supongamos que hay un billón de Universos “posibles”, y en todos menos uno no existe la vida. Si yo fuera un observador externo a todos los Universos, podría afirmar que la probabilidad de elegir uno al azar y que tenga vida es de una entre un billón….pero si estoy en el Universo y me hago estas preguntas, es que necesariamente estoy justo en el que existe la vida inteligente.

De hecho, expresado así, el argumento es una tautología [7]:

Un Universo en el que existo y puedo preguntarme por qué existe la vida en él debe, necesariamente, ser un Universo cuyas condiciones son las indispensables para la vida, independientemente de lo improbables que éstas sean.

Este argumento es, dicho con mis propias palabras, la forma débil del Principio Antrópico.

¿Qué utilidad puede tener una perogrullada así? Voy a expresar el Principio con otras palabras: Puede haber muchísimos Universos en los que no exista vida inteligente, pero sólo en los que sí la haya puede haber alguien que se sorprenda de lo excepcional que es el suyo.

Es decir, que puede que no haya nada en absoluto “excepcional” en nuestro Universo. Los valores de sus constantes pueden ser totalmente aleatorios, como los de otro millón, o billón, o trillón de Universos, pero sólo en aquellos de esos Universos en los que da la casualidad de que surja la vida puede algún ser preguntarse por qué tiene la suerte de que las constantes valgan lo que valen.

Lo mismo puede aplicarse a otros argumentos del “Diseño Inteligente”. Por ejemplo:

 ¿cómo es posible que, por azar ciego, la evolución haya creado algo tan complejo como el ser humano, capaz de hacerse preguntas sobre el Universo?

Imaginemos que, de cien millones de planetas en los que la evolución empieza de cero, sólo en uno (aleatoriamente elegido) pudiera producirse vida inteligente. ¿Qué pensarían los seres de ese planeta? No voy a redundar en los mismos razonamientos – la selección del observador una vez más.

Existen otras formas del Principio Antrópico que no me parecen tan filosóficamente sólidas y, de hecho, se llama a muchas cosas “Principio Antrópico” y no está muy claro, a veces, a qué se refieren con eso. Pero espero que la idea central haya quedado clara.

Conclusión

La humanidad hizo una buena utilización del aparente diseño de la naturaleza como prueba positiva de la existencia de Dios. Pero fue gracias a la aparición de  El origen de la especies de Darwin cuando el ateo pudo sentirse intelectualmente completo, al tener en sus manos una alternativa naturalista y científica a la diversidad y a la complejidad de la vida en la Tierra. Una vez desterrado de la biología  el viejo argumento del diseño resurgió en el contexto del principio antrópico y en un nuevo escenario, la cosmología. Al igual que con el argumento clásico del diseño, el nuevo argumento del principio antrópico ha sido perfectamente desmontado desde el punto de vista lógico  Y en la misma linea de Darwin, la física y la cosmología nos presentan escenarios completamente naturalistas donde el ajuste fino aparente de la constantes de la física y de los parámetros que rigen el universo es una consecuencia trivial de los mismo.

Como se puede ver, no es cierto que exista un callejón sin salida para una explicación completamente naturalista del origen del universo, de sus leyes y características. Es más, la situación es más bien todo lo contrario; Aquellos que siguen buscando alguna evidencia de diseño divino o finalidad en la Naturaleza se encuentran en las mismas narices con un muro al final del camino. A medida que sabemos más sobre la física del universo primigenio, la imagen del Creador se diluye hasta convertirse en sólo la esperanza de algunos de poner al hombre en un lugar central que nunca le ha correspondido. Porque el primer gran pecado del argumento del diseño siempre fue su injustificado antropocentrismo. Plantear un propósito para los cielos centrado en lo humano suena a una lamentable falta de sentido del humor acerca de la condición humana.

Pero como siempre, el lector tiene la ultima palabra.

Referencias: 

• [1]  Cosmología – Wikipedia 
• [2]  Brandon Carter 
• [3]  Stephen Hawking
• [4]  Historia del Tiempo (A Brief History of Time)  ISBN -521-09906-4
• [5]  Unión Astronómica Internacional ( IAU )
• [6]  Sustancia Placebo
• [7]  Tautología

Libros y Artículos de Interés relacionados:

• Barrow, John D. and Tipler,Frank J. 1986. The Anthropic Cosmological Principle. Oxford: Oxford University Press.
•  López, Cayetano 1999. Universo sin fin. Taurus
• Hoyle, F 1953 Phys. Rev. 92, pp. 649 y 1095. Ver también Hoyle, F., «The Universe: Past and Present Reflections,» in Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics, 20. (1982)
• Carter, Brandon 1974. Large Number Coincidences and the Anthropic Principle in Cosmology, in M. S. Longair, ed. D. Reidel Publishing Co. «Confrontation of Cosmological Theory with Astronomical. Proceedings of the second Copernicus Symposium».
• John Brockman 1995, La tercera cultura, Tusquets editores 1996
•  Mayr E. 1978 Scient. Am. 239, 46.
• Smolin, Lee 1997, The Life of the Cosmos. New York, Oxford.
• Thimothy Ferris 1998, Informe sobre el universo, Ed. Crítica, p.257.
• On the Anthropic principle in the Multiverse: Addressing Provability and Tautology 
• Anthropic Argument for Three Generations – Andrew Gould

Fuerzas magnéticas sin imanes

Los imanes se han convertido prácticamente en objetos cotidianos. Antes, sin embargo, el universo consistía solamente de elementos magnéticos y las partículas.

Como las fuerzas magnéticas llegaron a existir, es lo que ha sido investigado por el Prof. Dr. Reinhard Schlickeiser en el Instituto de Física Teórica de la Universidad del Ruhr en Bochum.

El cual describe un nuevo mecanismo para la magnetización del universo, incluso antes de la aparición de las primeras estrellas.

No hay imanes permanentes en los inicios del universo.

Antes de la formación de las primeras estrellas, la materia luminosa consistía sólo en un gas ionizado completamente de protones, electrones, núcleos de helio y núcleos de litio que se produjeron durante el Big Bang.

Todos los metales grandes y pesados, por ejemplo, hierro magnético, según la concepción de hoy sólo se forman en el interior de las estrellas. Por tanto aun no existían.

En los primeros tiempos, por lo tanto, no hubo imanes permanentes en el Universo. Los parámetros que describen el estado de un gas son, sin embargo, no constantes. Los campos de densidad y la presión, así como eléctricos y magnéticos fluctúan alrededor de los valores medios determinados. Como resultado de esta fluctuación, en ciertos puntos en el plasma campos magnéticos débiles formando los llamados campos aleatorios.

¿Qué tan fuertes estos campos se encuentran en un plasma ionizado por completo de protones y electrones? es lo que ha sido calculado por el Prof. Schlickeiser, específicamente para las densidades de gases y temperaturas que se produjeron en los plasmas de los inicios del universo. Arrojando como resultado:

Débiles campos magnéticos con grandes volúmenes…!!

El resultado: los campos magnéticos fluctúan en función de su posición en el plasma, sin embargo, independientemente del tiempo – a diferencia de, por ejemplo, ondas electromagnéticas, como las ondas de luz, que pueden fluctuar en el tiempo. En todo el gas luminoso del universo temprano había un campo magnético con una intensidad de 10 ^ -20 Tesla. Por comparación, el campo magnético de la Tierra tiene una resistencia de 30 millonésimas de Tesla. En los escáneres de resonancia magnética, las intensidades de campo de 3 Tesla son ahora habituales. El campo magnético en el plasma del universo temprano era, pues, muy débil, pero se cubre casi el 100 por ciento del volumen de plasma.

Interacción de ondas de choque térmico y los campos magnéticos.

Los vientos estelares y explosiones de supernovas de las estrellas masivas generan por primera vez ondas de choque que comprimen los campos magnéticos al azar en ciertas áreas. De esta manera, los campos se reforzaron y alineados en una gran escala. En última instancia, la fuerza magnética era tan fuerte que a su vez influyó en las ondas de choque. «Esto explica el saldo observado a menudo entre las fuerzas magnéticas y la presión de gas térmico de los objetos cósmicos», según los estudios del profesor Schlickeiser. Los cálculos muestran que todos los gases ionizados por completo en el universo temprano se magnetiza débilmente. Los campos magnéticos por lo tanto, existía incluso antes de que las primeras estrellas.