EL ORIGEN DEL UNIVERSO.

Desde que el hombre ha existido ha buscado resolver sin  número de problemas, las necesidades que se le presentan lo han obligado a tratar de dar una respuesta como una reacción natural. Y es así que a través del razonamiento intuitivo, deductivo, analógico que aprendió a observar y adquirir experiencias para formar el pensamiento₁. Es por eso que hablar del universo nos ocasiona asombro e incluso miedo, a la vez que nos hace una invitación a tratar de descubrir los secretos que encierra. Por lo que en el escrito siguiente se mencionaran algunos de los postulados acerca del origen del Universo y su concepción

Big Bang.

La teoría del Big Bang supone que el Universo tuvo un origen en el tiempo, que se expande constantemente, en el pasado el universo era caliente y denso, formando un ambiente dinámico y vibratorio, el resultado ocasiono una gran explosión e hizo que la materia formara agrupaciones y éstas a su vez conformaron galaxias y constelaciones₂.

Esta teoría surge a través de observaciones astrológicas y estas, han sido reforzadas por mediciones con diversas tecnologías, una de ellas es el telescopio. Ya que funciona como una máquina del tiempo, porque las imágenes que se obtienen son construidas a partir de los rayos de luz que llegan a sus lentes después de un largo viaje por el espacio profundo que separa los objetos astronómicos. Esto es que cuando observamos la luz del sol fue hace 8 minutos y que la velocidad de la luz se propaga a 300, 000 km por segundo,  sin embargo, las galaxias lejanas se encuentran a millones de años luz de distancia, y que la luz se demora millones de años viajando por el espacio antes de ser detectada por los telescopios, esta cualidad nos permite  investigar cómo era el Universo y eventualmente llegar a saber cómo se originó y como esta evolucionando₂.

Además se puede analizar esta luz que es originada en galaxias lejanas y procesarlas en un espectofotómetro,  si la luz de una galaxia se “aleja” presenta un corrimiento en el espectro hacia el color rojo, por el contrario si se “acerca” se torna azul y se puede medir con precisión.  Los astrónomos utilizan este principio para determinar las distancias más grandes en el Universo y se obtiene comparando el brillo aparente de la galaxia (o de una estrella en la galaxia) con el brillo intrínseco, por lo que es necesario conocer el brillo intrínseco para que funcione el método, de manera que las supernovas son instrumentos ideales de referencia para el cálculo, y es bien conocido ya que resulta de la explosión de una estrella enana blanca cuando adquiere una masa de 1.4 masas solares (límite de chandrasekhar).

Estas mediciones hicieron que Edwing Hubble en 1929 demostrara que las galaxias lejanas se alejan de nosotros a una velocidad que aumenta de acuerdo  a la distancia₄. Lo que implica que con estas observaciones y mediciones se puede obtener la tasa de velocidad de expansión del espacio - de acuerdo al parámetro de Hubble (H0)- aumenta con la distancia a la cual se hacen observaciones, 22 kilómetros por segundo por cada millón de año-luz de distancia, lo que implica una edad del universo aproximadamente de 13,700 millones de años, además de mencionar que las galaxias se agrupan en vecindades de tamaños aproximadamente iguales. Es impresionante el conjunto de observaciones que ha reforzado esta postulación, de acuerdo al gran número de mediciones realizadas de forma independiente por más de 80 años, sin embargo, no es una teoría acabada y no está libre de retos observacionales.

Existen tres pilares fundamentales en la concepción del Universo de los cuáles son:

1. Principio Cosmológico. Este principio se basa en que en todo el universo valen las mismas leyes de la física y además que estas son las mismas independientemente del punto donde las miremos y la dirección (homogéneo e isotrópico) El principio Cosmológico fue formulado por A. Einstein alrededor de 1915, cuando los astrónomos consideraban a los sistemas de estrellas de la Vía Láctea como el todo  del Universo. El inconveniente de este postulado es que sólo es válido para grandes distancias, ¿qué sucede con las distancias pequeñas? ¿Tienen el mismo comportamiento? La respuesta es que en este caso este principio cosmológico no es válido₅

2. Relatividad General. Es una teoría que abarca los principios de aceleración y gravedad, como aspectos distintos de la misma realidad. La intuición básica de Einstein fue postular que en un punto concreto no se puede distinguir experimentalmente entre un cuerpo acelerado uniformemente y un campo gravitatorio uniforme₆.

Esto llevó a que antes de la formulación de la relatividad general existiera dos teorías físicas incompatibles, por un lado la incorporación del electromagnetismo (covariante) y la teoría de la gravitación de Newton (no-covariante). Einstein interpreta los fenómenos gravitatorios como simples alteraciones de la curvatura del espacio-tiempo producidas por la presencia de masas. De ello se deduce que el campo gravitatorio, al igual que el campo electromagnético, tienen una entidad física independiente y sus variaciones se transmiten a una velocidad finita en forma de ondas gravitacionales. La presencia de masa, energía en una determinada región de la variedad tetradimensional, provoca la alteración de los coeficientes de la métrica, y esta puede ser onda hiperbólica, plana o euclideo y onda elíptica₆.

3. Inflación. Esta teoría propuesta por Allan Guth en 1980, menciona que nuestro universo comenzó como una región increíblemente pequeña de espacio-tiempo, en este brevísimo tiempo el universo aumentó en proporción de n veces, a una velocidad mucho mayor que la velocidad de la luz y predice que el universo sea plano y que tendría irregularidades que vemos en el fondo cósmico₇.

Los científicos con el gran acelerador de Hadrones, aceleran partículas cargadas eléctricamente hasta velocidades cercanas a la de la luz, por medio de campos electromagnéticos. Y hacen chocar frontalmente estos haces para poder analizar sus componentes básicos₈. La finalidad es describir el comportamiento de estas partículas y fuerzas con precisión. El gran reto es unificar estas teorías, sin embargo, actualmente se tienen ya dos candidatos que son: la Teoría de Cuerdas y la Teoría M₈.

Teoría de Cuerdas.

Durante mucho tiempo se ha considerado que el electrón es como un punto, de cero dimensiones, esta suposición es incorrecta₉. La teoría de cuerdas propone que el Universo está compuesto por objetos unidimensionales que son similares a una cuerda, un conjunto infinitamente pequeño de elementos que solo tienen una dimensión: la longitud, pero no poseen altura o anchura y sugiere que el universo se compone de múltiples dimensiones. Una cuerda puede hacer algo más que moverse, puede oscilar de diferentes maneras, vibran en múltiples dimensiones y en función de la forma en que vibran podrían ser percibidas en el espacio de tres dimensiones como materia, luz o gravedad. Por lo tanto, la teoría de cuerdas une de forma satisfactoria la Relatividad General con la mecánica Cuántica. Los inconvenientes que se tienen es la gran complejidad de las matemáticas en que se fundamenta esta teoría, además se presentan 5 formulaciones para describir el mismo fenómeno.

Teoría M.

Es una teoría innovadora que propone unificar la cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, partículas elementales, el origen y estructura fundamental del universo, propuesta por Edward Witten. Supone la existencia de once dimensiones, fundamenta la unificación de todas la fuerzas incluyendo la gravedad y propone que la última estructura de la materia, lo que estaría bajo los quarks serían unos diminutos círculos semejantes a una membrana.₁₁.

Lisa Randall plantea que la aparente debilidad de la gravedad se debe a que su fuerza se distribuye no sólo en nuestro universo sino en otras dimensiones, desde la onceava membrana donde la fuerza es muy fuerte y se filtra entre las demás dimensiones hasta llegar a nuestro Universo. Es así como podría explicarse la fuerza de la gravedad al incorporar un “Universo Paralelo”. Este Multiverso supondría un cambio radical en nuestra profunda comprensión de la física. Las leyes reaparecerían como tipos de fenómenos, otras constantes, otra cantidad de dimensiones, en otros lugares del Multiverso y nuestro mundo sería sólo una pequeña muestra₁₁.

Conclusión.

Se exige cada vez una nueva física, el 96 % del contenido del Universo son entes exóticos y desconocidos, donde el hombre continúa avanzando en  su compresión

Buscamos encontrar teorías que abarquen ideas anteriores y las unifiquen

La vida es el conflicto de lo singular contra lo universal; del equilibrio de cada sistema contra el equilibrio máximo, del esfuerzo de mantenerse inestable en relación con la máxima estabilidad a que tiende la naturaleza y del orden contra el caos₁₂.

Espero haber dado una idea de los problemas abiertos en el ámbito de la cosmología y de cuanto ha evolucionado esta ciencia en los últimos años. Claramente todavía hay mucho más que aprender. En los próximos años podría haber descubrimientos que afectaran nuestra visión e interpretación de lo que consideramos infinitamente grande e  infinitamente pequeño.

Referencias Bibliográficas.

1.    Ruiz Limón, R.: (2006) Historia y evolución del pensamiento científico. Edición electrónica gratuita. Recuperado de:  http://es.slideshare.net/khyn/historia-pensamiento-cientifico  Consultado el día 03/06/2015.

2.    Torres S., (2011). El Big Bang: aproximación al universo y a la sociedad. Innovación y Ciencia, 17(1): 28-40

3.    De Régules, S. (2003). El lado oscuro del universo. ¿Cómo ves?, N°. 58, 10-15. México: UNAM. Recuperado el 13/04/15, de: http://www.comoves.unam.mx/numeros/articulo/58/el-lado-oscuro-del-universo. Consultado el día 03/06/2015.

4.    Torres, S. (2005). El cosmos ayer y hoy. Innovación y Ciencia, 12(4): 22-29.

5.    Peebles P., Schramm D., Turner E., Kron R. (1994). The evolution of the universe. Scientific American 271, 52.

6.    Hartle J.B.,(2002). Gravity: An introduction to Einstein’s General Relativity, Addison-Wesly.

7.    Guth, Alan (1997). The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Perseus edición. ISBN 0-201-32840-2.

8.    Ruiz J., (2008) ¿Que es el Bosón de Higgs? [Artículo publicado en la Web] Recuperado de:  http://www.sabercurioso.com/2008/09/14/%C2%BFque-es-el-boson-de-higgs/.

9.    Wikipedia, (2015). Introducción a la Teoría M. [Articulo publicado en la web]. Recuperado: http://es.wikipedia.org/wiki/Introducci%C3%B3n_a_la_Teor%C3%ADa_M

10.  Swick D.. (2008). Teoría de Cuerdas y Teoría “M”. [Instituto Global] Recuperado de: http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-12_05-03-04.htm

11.  Herrera L., Suárez O. (2007). La teoría M. [Web La Gran Época]. Recuperado de: www.lagranepoca.com/archivo/articles/2007/07/10/900.html