El universo en expansión
En 1929 Hubble publicó evidencia de que el universo se está expandiendo, refutando la idea de que el universo es estable. Este descubrimiento irritó a Einstein. Derribó el muro conceptual que Einstein había construido para dejar fuera a Dios. Aproximadamente un año después, Lemaître demostró que las ecuaciones de la relatividad general tenían una solución para un universo en expansión y, por lo tanto, obtuvo una audiencia con Einstein. Durante un período de varios días en reuniones privadas, Lemaître persuadió a Einstein para que cambiara de opinión y dejara que sus ecuaciones hablaran por sí mismas. Eventualmente, Einstein visitó el Monte Wilson en California y miró a través del telescopio Hooker de 100 pulgadas que Hubble había usado para recopilar sus datos. Einstein inmediatamente repudió el valor especial de la constante cosmológica que él había elegido para anular la fuerza gravitatoria a largas distancias. Posteriormente, en comunicaciones privadas con su amigo George Gamow, Einstein admitió que su elección del valor de la constante cosmológica fue “el mayor error garrafal” de su carrera científica.
En 1929 Hubble publicó evidencia de que el universo se está expandiendo, refutando la idea de que el universo es estable. Este descubrimiento irritó a Einstein. Derribó el muro conceptual que Einstein había construido para dejar fuera a Dios. Aproximadamente un año después, Lemaître demostró que las ecuaciones de la relatividad general tenían una solución para un universo en expansión y, por lo tanto, obtuvo una audiencia con Einstein. Durante un período de varios días en reuniones privadas, Lemaître persuadió a Einstein para que cambiara de opinión y dejara que sus ecuaciones hablaran por sí mismas. Eventualmente, Einstein visitó el Monte Wilson en California y miró a través del telescopio Hooker de 100 pulgadas que Hubble había usado para recopilar sus datos. Einstein inmediatamente repudió el valor especial de la constante cosmológica que él había elegido para anular la fuerza gravitatoria a largas distancias. Posteriormente, en comunicaciones privadas con su amigo George Gamow, Einstein admitió que su elección del valor de la constante cosmológica fue “el mayor error garrafal” de su carrera científica.
Einstein mira a través del gran telescopio del Observatorio Mount Wilson en California mientras Hubble parece preocupado.
El átomo gigante que explotó
Lemaître y Gamow pensaron que, al principio, una explosión nuclear produjo el universo. Lemaître tenía razón en la medida en que persuadió a Einstein para que aceptara la evidencia de que el universo tuvo un comienzo. También tenía razón al pensar que la energía inicial debe haber sido altamente organizada. Sin embargo, el modelo que Lemaître representó en ese momento no es correcto.
Lemaître escribió en 1931, cuando la teoría atómica aún estaba en sus primeras etapas de desarrollo.[i] Propuso que el universo alguna vez estuvo altamente organizado como un átomo gigantesco.[ii] Los físicos ya sabían que los elementos naturales más pesados son inestables y pueden romperse espontáneamente en átomos más pequeños. Lemaître pensó en 1931 que la ciencia finalmente descubriría átomos con millones o billones de partículas. Dijo que tal vez todas las partículas del universo fueran originalmente parte de un enorme átomo. La mecánica cuántica ya había establecido que la energía de los orbitales atómicos es proporcional al cuadrado del número atómico. Lemaître razonó que la energía del átomo primordial involucraría números cuánticos muy grandes. La energía estaría bien organizada como dinero pagado en billetes de $10.000 cada uno. Un átomo tan grande seguramente sería inestable y en un momento impredecible explotaría como una enorme bomba atómica.
[i] Lemaître, Georges, “The beginning of the world from the point of view of quantum theory [El comienzo del mundo desde el punto de vista de la teoría cuántica]”, Nature, 127 (Número 3210, 9 de mayo de 1931), p. 706.
[ii] Lemaître, Georges, “I propose to give some answer to the two questions raised by Sir James Jeans [Propongo dar alguna respuesta a las dos preguntas planteadas por Sir James Jeans]”, Suplemento de Nature, 127 (Número 3210, 24 de octubre de 1931), págs. 704–706.
Los científicos ahora pueden crear átomos con más de cien protones, pero cuanto más grandes son los átomos, más rápido se descomponen espontáneamente en átomos más pequeños y estables. Ahora nadie pregunta quién armó el átomo primordial, porque ahora sabemos que átomos tan grandes no existen. Lemaître estaba equivocado acerca de los átomos enormes, pero tenía razón al pensar que el universo debe haber comenzado en un estado altamente organizado.
La idea actual es que la energía inicial del universo estaba organizada en rayos cósmicos de muy altas frecuencias de vibración. La energía de un fotón es directamente proporcional a la tasa de vibración. Por lo tanto, al principio la energía altamente organizada era la energía electromagnética de los rayos cósmicos, no la energía de las partículas materiales en un átomo. Más tarde, parte de la energía se materializó en partículas subatómicas y el resto de la energía se dividió en muchos rayos de energías más bajas, incluidos rayos de luz y calor.
Expansión, no una explosión de “Big Bang”
Lemaître partió de la idea de que el universo comenzara con una explosión. También se equivocó en eso. El universo no explotó. Se expandió. Las explosiones interrumpen el orden existente, pero la expansión del universo fue ordenada. Los astrónomos han fotografiado el universo tal como era después de la gran expansión. Todavía se ve claramente un orden considerable, particularmente el orden de uniformidad u homogeneidad. Dentro de unas pocas decenas de microkelvins la primera luz tiene la misma temperatura en todas partes.
La acción aleatoria hace que algunos parámetros sean regulares a través de la "ley estadística de los grandes números". Esto significa que los procesos aleatorios producen promedios muy regulares cuando hay muchas partículas involucradas.
Las colisiones aleatorias de moléculas de aire mantienen la presión del aire casi constante en nuestras habitaciones. ¿Quién podría dormir temiendo que el aire se colapsara repentinamente en una fina capa en el suelo y permaneciera allí durante 10 minutos? Afortunadamente, la probabilidad de que eso suceda es tan pequeña que también podemos decir que es imposible.
La acción aleatoria produce las características de la luz térmica, luz de fuentes incandescentes. La primera luz es la luz térmica más perfecta que jamás hayamos detectado.
Por estas razones no es correcto decir que el universo comenzó con un “big bang [una gran explosión]”. P. J. E. Peebles explica lo que está mal con esta idea.
El nombre familiar de esta imagen, el modelo cosmológico del "big bang [la gran explosión]", es desafortunado porque sugiere que estamos identificando un evento que desencadenó la expansión del universo, y también puede sugerir que el evento fue una explosión localizada en el espacio. Ambos están equivocados. Se infiere que el universo que observamos es casi homogéneo, sin evidencia de un centro preferido que podría haber sido el sitio de una explosión. La imagen cosmológica estándar trata del universo tal como es ahora y podemos rastrear su evolución en el tiempo a través de una red entrelazada de observación y teoría. Tenemos pruebas de la teoría del origen de los elementos ligeros. La teoría, a través del modelo estándar, describe con éxito la evolución hasta una época en la que la distancia media entre las partículas era unas diez órdenes de magnitud menor de lo que es ahora. Si se encuentra que épocas anteriores dejaron evidencia que puede ser analizada y utilizada para probar nuestras ideas, entonces eso puede incorporarse al modelo estándar o alguna extensión del mismo. Si hubo un instante, en un "big bang [gran explosión]", cuando nuestro universo comenzó a expandirse, no está en la cosmología como se acepta ahora, porque nadie ha pensado en una manera de aducir evidencia física objetiva de que tal evento realmente sucedió.[ i]
[i] Peebles, P. J. E., Principles of Physical Cosmology [Principios de cosmología física]" (Princeton, Nueva Jersey: Princeton University Press, 1993), pág. 6.
Más tarde, Peebles sugiere que en lugar de decir "el Big Bang" deberíamos sustituir el nombre por "la imagen estándar del mundo en expansión". La Biblia expresa la idea de manera más simple, afirmando que Dios puso expansión en los cielos.
Lemaître y Gamow pensaron que, al principio, una explosión nuclear produjo el universo. Lemaître tenía razón en la medida en que persuadió a Einstein para que aceptara la evidencia de que el universo tuvo un comienzo. También tenía razón al pensar que la energía inicial debe haber sido altamente organizada. Sin embargo, el modelo que Lemaître representó en ese momento no es correcto.
Lemaître escribió en 1931, cuando la teoría atómica aún estaba en sus primeras etapas de desarrollo.[i] Propuso que el universo alguna vez estuvo altamente organizado como un átomo gigantesco.[ii] Los físicos ya sabían que los elementos naturales más pesados son inestables y pueden romperse espontáneamente en átomos más pequeños. Lemaître pensó en 1931 que la ciencia finalmente descubriría átomos con millones o billones de partículas. Dijo que tal vez todas las partículas del universo fueran originalmente parte de un enorme átomo. La mecánica cuántica ya había establecido que la energía de los orbitales atómicos es proporcional al cuadrado del número atómico. Lemaître razonó que la energía del átomo primordial involucraría números cuánticos muy grandes. La energía estaría bien organizada como dinero pagado en billetes de $10.000 cada uno. Un átomo tan grande seguramente sería inestable y en un momento impredecible explotaría como una enorme bomba atómica.
[i] Lemaître, Georges, “The beginning of the world from the point of view of quantum theory [El comienzo del mundo desde el punto de vista de la teoría cuántica]”, Nature, 127 (Número 3210, 9 de mayo de 1931), p. 706.
[ii] Lemaître, Georges, “I propose to give some answer to the two questions raised by Sir James Jeans [Propongo dar alguna respuesta a las dos preguntas planteadas por Sir James Jeans]”, Suplemento de Nature, 127 (Número 3210, 24 de octubre de 1931), págs. 704–706.
Los científicos ahora pueden crear átomos con más de cien protones, pero cuanto más grandes son los átomos, más rápido se descomponen espontáneamente en átomos más pequeños y estables. Ahora nadie pregunta quién armó el átomo primordial, porque ahora sabemos que átomos tan grandes no existen. Lemaître estaba equivocado acerca de los átomos enormes, pero tenía razón al pensar que el universo debe haber comenzado en un estado altamente organizado.
La idea actual es que la energía inicial del universo estaba organizada en rayos cósmicos de muy altas frecuencias de vibración. La energía de un fotón es directamente proporcional a la tasa de vibración. Por lo tanto, al principio la energía altamente organizada era la energía electromagnética de los rayos cósmicos, no la energía de las partículas materiales en un átomo. Más tarde, parte de la energía se materializó en partículas subatómicas y el resto de la energía se dividió en muchos rayos de energías más bajas, incluidos rayos de luz y calor.
Expansión, no una explosión de “Big Bang”
Lemaître partió de la idea de que el universo comenzara con una explosión. También se equivocó en eso. El universo no explotó. Se expandió. Las explosiones interrumpen el orden existente, pero la expansión del universo fue ordenada. Los astrónomos han fotografiado el universo tal como era después de la gran expansión. Todavía se ve claramente un orden considerable, particularmente el orden de uniformidad u homogeneidad. Dentro de unas pocas decenas de microkelvins la primera luz tiene la misma temperatura en todas partes.
La acción aleatoria hace que algunos parámetros sean regulares a través de la "ley estadística de los grandes números". Esto significa que los procesos aleatorios producen promedios muy regulares cuando hay muchas partículas involucradas.
Las colisiones aleatorias de moléculas de aire mantienen la presión del aire casi constante en nuestras habitaciones. ¿Quién podría dormir temiendo que el aire se colapsara repentinamente en una fina capa en el suelo y permaneciera allí durante 10 minutos? Afortunadamente, la probabilidad de que eso suceda es tan pequeña que también podemos decir que es imposible.
La acción aleatoria produce las características de la luz térmica, luz de fuentes incandescentes. La primera luz es la luz térmica más perfecta que jamás hayamos detectado.
Por estas razones no es correcto decir que el universo comenzó con un “big bang [una gran explosión]”. P. J. E. Peebles explica lo que está mal con esta idea.
El nombre familiar de esta imagen, el modelo cosmológico del "big bang [la gran explosión]", es desafortunado porque sugiere que estamos identificando un evento que desencadenó la expansión del universo, y también puede sugerir que el evento fue una explosión localizada en el espacio. Ambos están equivocados. Se infiere que el universo que observamos es casi homogéneo, sin evidencia de un centro preferido que podría haber sido el sitio de una explosión. La imagen cosmológica estándar trata del universo tal como es ahora y podemos rastrear su evolución en el tiempo a través de una red entrelazada de observación y teoría. Tenemos pruebas de la teoría del origen de los elementos ligeros. La teoría, a través del modelo estándar, describe con éxito la evolución hasta una época en la que la distancia media entre las partículas era unas diez órdenes de magnitud menor de lo que es ahora. Si se encuentra que épocas anteriores dejaron evidencia que puede ser analizada y utilizada para probar nuestras ideas, entonces eso puede incorporarse al modelo estándar o alguna extensión del mismo. Si hubo un instante, en un "big bang [gran explosión]", cuando nuestro universo comenzó a expandirse, no está en la cosmología como se acepta ahora, porque nadie ha pensado en una manera de aducir evidencia física objetiva de que tal evento realmente sucedió.[ i]
[i] Peebles, P. J. E., Principles of Physical Cosmology [Principios de cosmología física]" (Princeton, Nueva Jersey: Princeton University Press, 1993), pág. 6.
Más tarde, Peebles sugiere que en lugar de decir "el Big Bang" deberíamos sustituir el nombre por "la imagen estándar del mundo en expansión". La Biblia expresa la idea de manera más simple, afirmando que Dios puso expansión en los cielos.