OcioCiencia 0.3

¡Hay más preguntas! ¡Cosmología, Cosmología, Cosmología!

Curioso ritmo el que llevamos, lo que salga del 0.1 va para el 0.3, y lo que salga del 0.2, supongo, irá para el 0.4. ¿A alguien más le parece que estamos siguiendo una superposición de las gráficas del seno y del coseno? Bueno, olvidadlo. Lo importante es que para esta entrega tenemos más preguntas, y nada menos que... ¡6! ¡Weeee! El valiente que ha lanzado semejante batería es Nelion, al cual agradezco mucho su interés, sus preguntas y sus halagos, y no necesariamente en ese orden, je. Empecemos, que aquí hay jugo para un zumito de OcioCiencia.

La verdad por delante, no podré responder con precisión a algunas preguntas, y no porque no sepa las respuestas sino porque algunas carecen de sentido. Pero no pasa nada, las comentamos y con eso revisamos aquellas ideas relativistas, ¿no? No es fácil adaptarse a una visión del universo en cuatro dimensiones, y dejar el tiempo ligado al espacio con todo lo que ello conlleva (aparentes paradojas y demás) lo hace aún más complicado. Pero, como dijera mi profe (vaya tío) “tenéis que dar el salto... aunque sea con colchoneta”. Venga, como montar en bici, que cuando uno se acostumbra ya no es para tanto.

Esto me recuerda otra cosa que nos dijo ese profe (hoy estoy nostálgico). Déjenme compartirlo con ustedes. Éramos sólo cuatro en clase (de un total de seis, pero sólo íbamos cuatro). Era viernes, la clase era de 13.30 a 14.30 y, a finales de Mayo, a esas alturas del curso y a esa hora no había ya casi nadie por la universidad. Pasó que acabada la lección dedicada a todo este rollo y con muchísimas formulitas, subíndices, numeritos y letras (incluyendo griegas), el profesor se giró entusiasmado a nosotros y dijo “esta teoría parece difícil pero no lo es”. Uno de nosotros le respondió “tiene mala fama”, y al momento repuso él alegremente “¡tiene mala fama!”. Luego hizo una pausa de unos cinco segundos y, tras ver nuestras caras, añadió “no es... para tanto” (ni me imagino cómo nos pusimos, pero parecía un velatorio). Y tras otros cinco segundos mirándonos, sentenció “yo creo, vamos”. Y se fue... asumiendo su culpa, supongo. Ya está, tenía que dejarlo escrito para que quedase constancia de aquello en alguna parte, y le ha tocado a esta web. Sigamos.

La primera pregunta dice así: Mencionabas que el universo siempre está aumentando, por lo tanto su geodésica también estaría variando constantemente, ¿no?

Aquí veo el problema de usar un lenguaje un poco ambiguo, porque quizás he usado la palabra universo para referirme a más de un concepto, y obviamente eso trae confusión. Para aclararnos, a partir de ahora llamaré universo al espacio-tiempo (esa cosa de 4 dimensiones), y cosmos a lo que es el espacio que se ve en las pelis galácticas. Entonces, observando ya la pregunta planteada debo decir que hay que tener cuidado con las conclusiones que sacamos. El espacio-tiempo no está creciendo, pues alberga todos los espacios en todos los tiempos posibles. Es como si considerásemos simultáneamente a una persona en su etapa infantil, juvenil, madura y senil. No puede crecer porque no pasa ningún tiempo para ella, ¡está en todas sus edades posibles a la vez!

Ahora bien, lo que sí crece es el espacio respecto al tiempo. Se sabe que ahora mismo el cosmos está creciendo y... ¡nada puede pararlo! Je, no, qué va. Nos ponemos serios: se sabe que está creciendo pero no si lo hará siempre. Este detalle es importante. No todos los científicos creen que esta expansión vaya a ser interminable. Algunos se acogen a la llamada Teoría del Universo Pulsante, ya vista en el OcioCiencia inaugural. Este modelo, pese a que no parece el más acertado, aún no se puede descartar. Repetiré su idea: la visión general del universo sería como el acordeón de Maria Jesús y su baile de los pajaritos, que está expandido y contraído una y otra vez soportando infinitos Big Bang’s por toda la eternidad. En cada estiramiento/contracción lo que crece y decrece es el cosmos, no el universo. El espacio-tiempo lo abarca siempre todo, no puede crecer ni tampoco decrecer. ¿Y acaso no se dice que el universo aparece con el Big Bang? Pues sí, pero eso no significa que crezca. Una vez que ha surgido ni crece ni decrece. Estamos viendo el cosmos en todas sus épocas posibles a la vez. O al menos eso intentamos. Y sin usar drogas alucinógenas, que tiene más mérito.

En referencia a las geodésicas, aclararé un poco lo de “la geodésica del universo”, que hasta donde sé es una expresión incorrecta. Una geodésica es un concepto geométrico propio de un espacio (en nuestro caso, el universo de 4 dimensiones, y no le podemos quitar ninguna, ojito con quitarle la del tiempo, eh). Esas geodésicas son los caminos de mínima longitud para ir de un sitio a otro, y por ello no tiene por qué haber una única. Yo al menos no sé de ningún espacio que sólo tenga una geodésica, salvo un punto o un espacio unidimensional, en el que la geodésica es el espacio mismo. Lo que sí es usual es que haya un solo tipo de geodésica, como es el caso de un espacio plano (todas son rectas) o una esfera (todas son circunferencias máximas).

Pero ocurre que el espacio-tiempo no es una superficie bonita, sino que está tan, tan, tan... ¿que es una campana? ¡No! Nuestro universo lo que está es muy deformado por las estrellas, galaxias, agujeros negros y demás cuerpos (con una materia suficiente) que alberga. Eso sin mencionar que estamos en 4 dimensiones, y quizás haya unas 7 más, con lo que para viajar de un punto del universo a otro podrían existir lo que se denominan puentes de Einstein-Rosen o, más vulgarmente, agujeros de gusano. Voy a explicar esto último porque es interesante.

El gráfico siguiente, obra mía (lo siento, no logré hacerlo mejor), muestra una posible geodésica (pura conjetura) que pasaría por lo que es la garganta del agujero sin necesidad de ir por el camino usual en el caso de que dos puntos estuviesen simétricos y alejados respecto del plegado. Es como si el agujero de gusano fuera un atajo que permite viajar de un punto del cosmos a otro muy alejado. Pero el chiste no es que sólo nos permitiría viajar en el espacio sino en, no discriminemos, cualquier dimensión, y eso incluye el tiempo.



Con esto quiero decir que en el universo no hay un único tipo de geodésica, y como prueba, sin mencionar teorías poco contrastadas ni agujeros ni gusanos, basta ver que Marte sigue una trayectoria elíptica mientras que aquellos cometas que sólo visitan una vez nuestro sistema solar describen una órbita hiperbólica.

Ahora bien, aunque no hay un único tipo de geodésica, para cada cuerpo sí hay una geodésica. Las cosas en el universo no se mueven por donde les da la gana, se mueven por el único sitio por donde pueden ir. Imaginaos la caída libre de una bola por una rampa. ¿Puede elegir hacia donde moverse? No, no puede, y lo mismo les pasa al resto de cosas que viajan en el espacio-tiempo.

¿Y cómo sabemos que no hay un único tipo de geodésica? Porque al compararlas vemos que no son iguales. Hay una variación de unas respecto a otras que se mide con la curvatura intrínseca del espacio-tiempo. Sobre esta curvatura actúan varios factores y gaitas que ni algunos científicos entienden, y es mejor que no profundicemos en ellas (se escapa de mis modestos límites, la verdad), pero sí podemos mencionar que para hallarla se usa una métrica. Métricas hay muchísimas, pero la métrica más famosilla es la de Robertson-Walker que, junto a las ecuaciones de Friedman, saca diferentes modelos del universo que nos plantean qué tipos de geodésicas presentará. Así tenemos el modelo de Einstein-DeSitter que nos dice que el cosmos se expande proporcionalmente al cuadrado de la raíz cúbica del tiempo mientras que otros, como el modelo de Milne, afirma que la expansión es directamente proporcional al tiempo... Como curiosidad, decir que todos esos modelos anuncian que, como mínimo, una vez se produjo un Big Bang.