Del Big Bang a los Agujeros Negros (I)

Esta nota y las siguientes tiene como próposito comentar algunos fragmentos del libro Historia del tiempo  de Stephen Hawking. El cual pongo a los interesados a su disposición.

Comentario inicial

Decidí escribir una obra de divulgación sobre el espacio y el tiempo después deimpartir en Harvard las conferencias Loeb de 1982.     Ya existía una considerable bibliografía acerca del universo primitivo y de los agujeros negros, en la que figuraban desde libros muy buenos, como el de Steven Weinberg, Los tres primeros minutos del universo, hasta otros muy malos, que no nombraré.

Stephen Hawking

Sin embargo, sentía que ninguno de ellos se dirigía realmente a las cuestiones que me habían llevado a investigar en cosmología y en la teoría cuántica: ¿de dónde viene el universo? ¿Cómo y por qué empezó? ¿Tendrá un final, y, en caso afirmativo, cómo será? Estas son cuestiones de interés para todos los hombres. Pero la ciencia moderna se ha hecho tan técnica que sólo un pequeño número de especialistas son capaces de dominar las matemáticas utilizadas en su descripción. A pesar de ello, las ideas básicas acerca del origen y del destino del universo pueden ser enunciadas sin matemáticas, de tal manera que las personas sin una educación científica las puedan entender. Esto es lo que he intentado hacer en este libro. El lector debe juzgar si lo he conseguido. Alguien me dijo que cada ecuación que incluyera en el libro reduciría las ventas a la mitad. Por consiguiente, decidí no poner ninguna en absoluto. Al final, sin embargo, sí que incluí una ecuación, la famosa ecuación de Einstein, E=mc ². Espero que esto no asuste a la mitad de mis potenciales lectores.

INTRODUCCIÓN

Nos movemos en nuestro ambiente diario sin entender casi nada acerca del mundo. Dedicamos poco tiempo a pensar en el mecanismo que genera la luz solar que hace posible la vida, en la gravedad que nos ata a la Tierra y que de otra forma nos lanzaría al espacio, o en los átomos de los que estamos constituidos y de cuya estabilidad dependemos de manera fundamental. Excepto los niños (que no saben lo suficiente como para no preguntar las cuestiones importantes), pocos de nosotros dedicamos tiempo a preguntarnos por qué la naturaleza es de la forma que es, de dónde surgió el cosmos, o si siempre estuvo aquí, si el tiempo correrá en sentido contrario algún día y los efectos precederán a las causas, o si existen límites fundamentales acerca de lo que los humanos pueden saber. Hay incluso niños, y yo he conocido alguno, que quieren saber a qué se parece un agujero negro, o cuál es el trozo más pequeño de la materia, o por qué recordamos el pasado y no el futuro, o
cómo es que, si hubo caos antes, existe, aparentemente, orden hoy, y, en definitiva, por qué hay un universo.

En nuestra sociedad aún sigue siendo normal para los padres y los maestros
responder a estas cuestiones con un encogimiento de hombros, o con una referencia a creencias religiosas vagamente recordadas. Algunos se sienten incómodos con cuestiones de este tipo, porque nos muestran vívidamente las limitaciones del entendimiento humano. Pero gran parte de la filosofía y de la ciencia han estado guiadas por tales preguntas. Un número creciente de adultos desean preguntar este tipo de cuestiones, y, ocasionalmente, reciben algunas respuestas asombrosas. Equidistantes de los átomos y de las estrellas, estamos extendiendo nuestros horizontes exploratorios para abarcar tanto lo muy pequeño como lo muy grande.

En la primavera de 1974, unos dos años antes de que la nave espacial Viking aterrizara en Marte, estuve en una reunión en Inglaterra, financiada por la Royal Society de Londres, para examinar la cuestión de cómo buscar vida extraterrestre. Durante un descanso noté que se estaba celebrando una reunión mucho mayor en un salón adyacente, en el cual entré movido por la curiosidad. Pronto me di cuenta de que estaba siendo testigo de un rito antiquísimo, la investidura de nuevos miembros de la Royal Society, una de las más antiguas organizaciones académicas del planeta. En la primera fila, un joven en una silla de ruedas estaba poniendo, muy lentamente, su nombre en un libro que lleva en sus primeras páginas la firma de. Cuando al final acabó, hubo una conmovedora ovación. Stephen Hawking era ya una leyenda. Hawking ocupa ahora la cátedra Lucasian de matemáticas de la Universidad deCambridge, un puesto que fue ocupado en otro tiempo por Newton y después por P.A.M. Dirac, dos célebres exploradores de lo muy grande y lo muy pequeño. Él es su valioso sucesor. Este, el primer libro de Hawking para el no especialista, es una fuente de satisfacciones para la audiencia profana. Tan interesante como los contenidos de gran alcance del libro es la visión que proporciona de los mecanismos de la mente de su autor. En este libro hay revelaciones lúcidas sobre las fronteras de la física, la astronomía, la cosmología, y el valor.

También se trata de un libro acerca de Dios… o quizás acerca de la ausencia de
Dios. La palabra Dios llena estas páginas. Hawking se embarca en una búsqueda de la respuesta a la famosa pregunta de Einstein sobre si Dios tuvo alguna posibilidad de elegir al crear el universo. Hawking intenta, como él mismo señala, comprender el pensamiento de Dios. Y esto hace que sea totalmente inesperada la conclusión de su esfuerzo, al menos hasta ahora: un universo sin un borde espacial, sin principio ni final en el tiempo, y sin lugar para un Creador.

Carl Sagan

Universidad de Cornell,
lthaca, Nueva York

El principio antrópico (III): discusión final

Se pueden poner objeciones al pricipio antrópico fuerte. Por ejemplo:  ¿en qué sentido puede decirse que existen todos esos universos diferentes?,  otra  que va contra toda la historia de la ciencia.

Vía Lactea

En la primera se pueden decir que si están realmente separados  otros, lo que ocurra en otro universo no puede tener ninguna consecuencia observable en el nuestro. Por lo que pueden descartarse. «Si, por otro lado, hay diferentes regiones de un único universo, las leyes de la ciencia tendrían que ser las mismas en cada región, porque de otro modo uno no podría moverse con continuidad de una región a otra. En este caso las únicas diferencias entre las regiones estarían en sus configuraciones iniciales, y, por tanto, el principio antrópico fuerte se reduciría al débil».

Para  la segunda sabemos que «Hemos evolucionado desde las cosmologías geocéntricas de Ptolomeo y sus antecesores, a través de la cosmología heliocéntrica de Copérnico y Galileo, hasta la visión moderna. En la que la Tierra es un planeta que gira alrededor una estrella de tamaño medio que gira alrededor de las orillas de una  galaxia espiral ordinaria. La cual a su vez es sólo una de entre miles de millones de galaxias, de universo observable.»

«A pesar de ello, el principio antrópico fuerte pretendería que toda esa vasta construcción existe simplemente para nosotros. Eso es muy difícil de creer. Nuestro sistema solar es ciertamente un requisito previo para nuestra existencia, y esto se podría extender al conjunto de nuestra galaxia, para tener en cuenta la necesidad de una generación temprana de estrellas que creasen los elementos más pesados. Pero no parece haber ninguna necesidad ni de todas las otras galaxias ni de que el universo sea tan uniforme y similar, a gran escala, en todas las direcciones. Uno podría sentirse más satisfecho con el principio antrópico, al menos en su versión débil, si se pudiese probar que un buen número de diferentes configuraciones iniciales del universo habrían evolucionado hasta producir un universo como el que observamos. Si éste fuese el caso, un universo que se desarrollase a partir de algún tipo de condiciones iniciales aleatorias debería contener varias regiones que fuesen suaves y uniformes y que fuesen adecuadas para la evolución de vida inteligente.»

Fragmento de «La Historia del Tiempo»Stephen Hawking – El Principio Antropico.

El principio antrópico (II): Otros universos

En general el principio antrópico débil es acaptado, ya que  los descubrimientos de la ciencia lo corroboran. Sin embargo algunos van más allá y plantean una versión fuerte del principio, de acuerdo con esta teoría hay muchos universos diferentes o muchas regiones de un único universo, cada uno que se origina con una configuración inicial y tal vez con sus propias leyes, diferentes a las de nuestro universo, así en la mayoría de ellos las condiciones no serían adecuadas para el desarrollo de organismos complicado, «sólo en pocos universos parecidos al nuestro se desarrollarían seres inteligentes  que se harían la siguiente pregunta: ¿por qué es el universo como lo vemos?».  Surge la pregunta, entonces, ¿si hubiese sido diferente, nosotros no estaríamos aquí?.

«Las leyes de la ciencia, tal como las conocemos actualmente, contienen muchas cantidades fundamentales, como la magnitud de la carga eléctrica del electrón y la relación entre las masas del protón y del electrón. Nosotros no podemos, al menos por el momento, predecir los valores de esas cantidades a partir de la teoría; tenemos que hallarlos mediante la observación. Puede ser que un día descubramos una teoría unificada completa que prediga todas esas cantidades, pero también es posible que algunas, o todas ellas, varíen de un universo a otro, o dentro de uno único. El hecho notable es que los valores de esas cantidades parecen haber sido ajustadas sutilmente para hacer posible el desarrollo de la vida. Por ejemplo, si la carga eléctrica del electrón hubiese sido sólo ligeramente diferente, las estrellas, o habría sido incapaces de quemar hidrógeno y helio, o, por contrario, no habrían explotado.

Por supuesto, podría haber otras formas de vida inteligente, no imaginadas ni siquiera por los escritores de ciencia ficción, que no necesitasen la luz de una estrella como el Sol o los elementos químicos más pesados que son fabricados en las estrellas y devueltos al espacio cuando éstas explotan. No obstante, parece evidente que hay relativamente pocas gamas de valores para las cantidades citadas, que permitirían el desarrollo de cualquier forma de vida inteligente. La mayor parte de los conjuntos de valores darían lugar a universos que, aunque podrían ser muy hermosos, no podrían contener a nadie capaz de maravillarse de esa belleza. »

 

El principio antrópico (I): Big bang

El fragmento de «La Historia del Tiempo» Stephen Hawking» comenta  sobre el principio antrópico (cap 8 el origen y destino del Universo). Un principio que establece en su forma débil «… un universo que es grande o infinito en el espacio y/o en el tiempo, las condiciones necesarias para el desarrollo de vida inteligente se darán solamente en ciertas regiones que están limitadas en el tiempo y en el espacio. Los seres inteligentes de estas regiones no deben, por lo tanto, sorprenderse si observan que su localización en el universo satisface las condiciones necesarias para su existencia». Digamos que es una manera general de definirlo y del cual existen evidencias descubiertas por la física del siglo XX.

Hawking prosigue diciendo: » Un ejemplo del uso del principio antrópico débil consiste en «explicar» por qué el big bang ocurrió hace unos diez mil millones de años, se necesita aproximadamente ese tiempo para que se desarrollen seres inteligentes…  «para llegar a donde estamos tuvo que formarse primero una generación previa de estrellas, con una parte del hidrógeno y del helio originales en elementos como carbono y oxígeno, a partir de los cuales estamos hechos nosotros. «…

«Las estrellas explotaron luego como supernovas, los despojos formaron otras estrellas y planetas, entre ellos los de nuestro sistema solar, que tiene alrededor de cinco mil millones de años. Los primeros mil o dos mil millones de años de la existencia de la Tierra fueron demasiado calientes para el desarrollo de cualquier estructura complicada. Los aproximadamente tres mil millones de años restantes han estado dedicados al lento proceso de la evolución biológica, que ha conducido desde los organismos más simples hasta seres que son capaces de medir el tiempo transcurrido desde el bíg bang.»

Sincronicidad y acausalidad (I)

En esta nota empezaré a desarrollar el tema de la sincronicidad, que ha sido estudiado por diferentes pensadores de diferentes épocas y culturas. De acuerdo a su etimología (sin-, del griego συν-, unión, y χρόνος, tiempo), es simplemente la sincronización de dos eventos,  en forma más amplia sería «el concepto general de sincronicidad en el sentido especial de una coincidencia temporal de dos o más sucesos relacionados entre sí de una manera acausal».

Esto nos lleva a distinguir lo que sería una aproximación lo  acausal de lo causal, la ciencia experimental y el determinismo en general tiene una aproximación causal, es decir de causa-efecto.

Diagrama de housechart

Pero la ciencia contemporánea ha descubierto que los fenómenos naturales, tienen componentes que se puede que solo se pueden estimar bajo ciertos rangos, así  el determinismo absoluto  del siglo XIX se vien abajo y se reconoce, que el método experimental se reduce a la repetición de eventos observables y qu el comportamiento puede cambiar si se rebasan ciertos límites, como ocurre en el estudio de la estructura de la materia a nivel microscópico y del universo a nivel macroscópico. Así aún para el mundo físico que observamos la leyes de su comportamiento sólo se pueden establecer bajo ciertos límites.

Ahora se sabe que todo fenómeno tiene una componente determinista y una componente aleatoria, que se estudia de acuerdo a la teoría de la probabilidad y haciendo acopio y análisis de datos estadísticos que se obtiene mediante la observación o expreimentación en el laboratorio. Así lo que se establece en un cierto patrón del comportmaiento del fenómeno o sistema. Esto es algo a lo que se resisten muchas personas y citan a Einstein: «Dios no juega a los dados con el Universo», que si duda es una idea determinista, expresada porqué este gran genio no reconocía la teoría cuántica, formulada para estudiar los fenómenos subatómicos.

Podemos ver así que la causalidad es más bien un enfoque para el estudio del mundo físico y que limita este campo. Se ha querido extrapolar este método para el comportamiento humano,  su la interacción su entorno físico y social. Ahí es dónde entran las ideas de  acausalidad y  sincronicidad, como un posible enfoque para este tipo de fenómenos no-causales.