5- La conquista mental del universo

                                                           

5-LA CONQUISTA MENTAL DEL UNIVERSO-

                   õ

"El universo tiene su centro en todas partes y su circunferencia en ninguna"

Nicolás de Cusa (1401-1464) en su libro De Docta ignorancia

 

                   No hace más de trescientos  cincuenta años, los grandes astrónomos creían en un cielo "pequeño". Incluso después de Copérnico y en tiempos de Newton se pensaba que una esfera de "estrellas fijas" contenía todos los astros situados más allá de Saturno, y podía servir de referencia para determinar las posiciones de las llamadas "estrellas errantes" (es decir, los cinco planetas conocidos) y de la Luna y el Sol. La Vía Láctea era sólo una señal enigmática sujeta a todo tipo de leyendas, mitos y demás curiosas especulaciones.

                   Esa situación se había venido prolongando durante más de mil quinientos años, debido a que las antiguas ideas griegas al respecto se avenían muy bien con la visión preexistente de un universo moral en el que el hombre ocupaba un lugar preeminente. Nada parecía más obvio que la Tierra era el centro de todo y que el Sol y los planetas giraban a su alrededor. Eso y la creencia en la perfección mágica del círculo, inducía a creer a los astrónomos griegos con argumentos un tanto simplistas, que los cielos eran evidentemente perfectos e inmutables y que las estrellas y los planetas se movían en órbitas circulares por ser el círculo la más perfecta (?) de las figuras geométricas. Cuando se piensa en el más importante de los astrónomos griegos, se menciona a Claudio Tolomeo que vivió en Alejandría en el siglo II d. de C. y tuvo el mérito de recopilar las mediciones y datos de sus predecesores griegos, egipcios y babilonios. Combinándolo todo con algunas observaciones que realizó por si mismo se propuso elaborar un modelo de universo que fuera lo más consistente posible con las ideas establecidas.

                   El movimiento de los cuerpos celestes se producía con el supuesto de dos principios básicos fundamentales que predominaban en el pensamiento griego. El primero de ellos es la doctrina del geocentrismo, es decir, que la Tierra es el centro de todas las cosas. El segundo es, como podría suponerse, que el movimiento de los cielos se realiza siguiendo la perfección que imponen los círculos y las esferas. Éstas, que eran de cristal, giraban en movimientos concéntricos pero a diferente ritmo. Así, la Tierra que, ocupaba el centro, era circundada por la esfera más próxima a ella, que girando, portaba el Sol, la Luna y los planetas. Más externamente giraban las esferas que portaban los planetas exteriores, y por último, la esfera que portaba las estrellas. Claro que, como la explicación no era enteramente satisfactoria, además de suponer que la esfera exterior daba un poco más de una vuelta diaria, debía de haber un giro mayor para dar cuenta del cruce del cielo durante la noche por las estrellas y otro más pequeño para explicar la presencia de distintas estrellas en los cielos nocturnos del invierno y del verano. Explicar con detalle el movimiento de los planetas también requería de un reajuste. Se suponía que esos objetos giraban alrededor de epiciclos, o pequeños círculos, que a su vez se movían, rodando sobre las esferas principales.

                   El universo de Tolomeo fue hecho suyo por el pensamiento cristiano medieval sin reserva alguna, no sólo por tener su fundamento en la supuesta razón científica, sino también porque reforzaba la idea de la cosmología geocéntrica que la propia doctrina religiosa había adoptado previamente en las Escrituras. El hombre ocupaba el lugar central. Las sutiles esferas de las estrellas y los planetas se interponían entre el hombre y el cielo, pero también le indicaban que eran peldaños en el camino de perfección hasta ese lugar de gloria espiritual. Por su parte, los volcanes y los movimientos telúricos, no cuestionaban la solidez del mundo terrestre en el que apoyaba sus pies, pero proporcionaban atisbos de un submundo de fuerzas "malignas", probablemente infernales, todas ellas pruebas psicológicas, más que físicas, que daban idea de la validez de esa cosmología.

                   Cuando el viejo sistema tolemaico no pudo resistir la prueba de las técnicas de observación más perfeccionadas, cosa que ocurrió a finales de la Edad Media, el respeto al antiguo modelo era tan grande que nadie consideró la posibilidad de hacer una revisión a fondo del sistema. Los astrónomos que calculaban dónde debía de estar un planeta o brillar una estrella, se encontraban que no estaban allí. No era suficiente con hacer retoques en las esferas, si luego los cálculos y las observaciones daban resultados dispares. A pesar de eso, el modelo, por la inercia y la respetabilidad de lo ya establecido siguió perdurando durante bastante tiempo.

                   Sin embargo, retomando la idea de un griego llamado Aristarco de Samos (310 ad C-230 ad C) disidente de la mayoría de los viejos griegos, y que era partidario de la teoría heliocéntrica, el astrónomo polaco Nicolás Copérnico propuso en 1514 un modelo más simple y compatible con la realidad. Por miedo a las represalias, hizo circular el modelo anónimamente. La idea era que el Sol estaba estacionario en el centro y que la Tierra y los planetas se movían en órbitas circulares a su alrededor. Además le añadió su propio descubrimiento de que la Tierra gira sobre su eje, mientras que la Luna lo hace alrededor de nuestro planeta. De la obra de Copérnico nace la astronomía moderna por su rigor en las observaciones y los cálculos, y por el desarrollo de hipótesis contrastables que iban más allá de las especulaciones filosóficas.

                   Todavía pasó casi un siglo hasta que la idea fue plenamente aceptada. Se había puesto en claro que para explicar el movimiento de los planetas era preciso situar el Sol en el centro y la Tierra, moviéndose en órbita a su alrededor. Reconciliar este hecho con la ausencia de paralaje exigía suponer que los planetas y las estrellas estaban mucho más alejados de lo que nunca nadie había imaginado. Gracias a los estudios y observaciones de Tycho Brahe, Johannes Kepler y Galileo Galilei que perfeccionaban el sistema de Copérnico se completó la revolución o "giro copernicano", se pusieron las bases de la física moderna y sentaron un precedente de la nueva revolución que tendría lugar en el siglo XVI con la poderosa personalidad de Newton.

                   Un nuevo avance en el conocimiento del universo, no supuso el fin del concepto de "estrellas fijas". Éste llegó con las observaciones del músico profesional, astrónomo aficionado y constructor de telescopios, Federico Herschel (1732-1822) quien se propuso realizar un mapa del cielo, contando el número máximo de estrellas posible que se podía ver al enfocar su telescopio en una dirección dada. Simultáneamente a las observaciones de Herschel, se estaban realizando otra serie de descubrimientos muy importantes. Ya hacía mucho tiempo que los astrónomos árabes del siglo VIII se habían dado cuenta que en el cielo nocturno y extremadamente despejado del desierto, había unos objetos bastante misteriosos, llamados nebulosas (por el gran parecido con las formas algodonosas que adoptan las nubes). Incluso cuando las condiciones de observación son óptimas, estos objetos astronómicos pueden ser vistos a simple vista. Lo que se aprecia es una mancha de luz difusa y esponjosa, demasiado grande para tratarse de una estrella individual. Al examinar estas formaciones con telescopios, se puso de manifiesto que muchas de ellas contenían estrellas individuales visibles sobre un fondo luminoso pero traslúcido o borroso. A ese respecto fue el filósofo Inmanuel Kant, quien teorizó que estas nebulosas podían ser otros "universos isla" parecidos al nuestro.

                   Herschel fue más lejos, pues comparó el brillo aparente de la estrella Sirio con el del Sol, y sin dejar de tener en cuenta la distribución aparente de las estrellas en el cielo, a las cuales suponía del mismo brillo absoluto, pudo deducir que la Vía Láctea era un universo independiente constituido por millones de estrellas. Eso fue el inicio intuitivo de lo que con el tiempo se convertiría, gracias al perfeccionamiento de los telescopios, la aplicación de la fotografía, el radar, la radio, etc., en un Universo con mayúsculas, de profundidades increíbles. Las propias y colosales proporciones de la Vía Láctea se ven empequeñecidas ante las de otros objetos astronómicos diseminados por el espacio, miles de millones de veces más distantes que la propia galaxia que habitamos.

                   Lo que quedó muy claro a lo largo de los siglos, es que no fue la brillantez o la distribución de los cuerpos estelares en la bóveda celeste, las que permitieron resolver la cuestión de las nebulosas y las estrellas que contienen, sino la disponibilidad de telescopios con la suficiente capacidad de resolución para poder hacer mapas adecuados del cielo. Así el universo ha llegado a ser comprendido como un conjunto de objetos astronómicos de variada clasificación, según sus diversas categorías. Se hace necesario por ello realizar siquiera una somera descripción, que aclare el panorama cosmológico.

                   Nos encontramos con varias clases de astros, irregularmente distribuidos en el cielo, como las estrellas, cuerpos luminosos cuyo ejemplar más representativo para nosotros es el Sol. Se distribuyen en el firmamento según una clasificación convencional de ochenta y nueve constelaciones: ventiocho boreales  (Osa Mayor, Casiopea, Hércules, etc.), trece zodiacales (Virgo, Ofiuco, Sagitario, etc.) y cuarenta y ocho australes (Cruz del Sur, Centauro, Can Mayor, etc.). Las agrupaciones de estrellas con formas diversas constituyen los conglomerados o cúmulos globulares (hasta con medio millón de estrellas) y los conglomerados abiertos, como las Pléyades, en formas más irregulares y en constante dispersión. Las estrellas, en muchos casos poseen un cortejo planetario a su alrededor constituyendo todo el conjunto un sistema. Planetas como la Tierra, satélites como la Luna, asteroides, cometas, etc., forman esos sistemas planetarios.

                   También existe una sencilla forma de clasificación de estrellas que es encuadrarlas en dos clases de poblaciones:

                Población I: Se trata de estrellas jóvenes, entre las que descuellan las estrellas variables Cefeidas, que forman parte de los conglomerados abiertos.

                Población II: La forman astros, casi todos de la misma edad. Son muy antiguos y constituyen los conglomerados globulares.

                   En el transcurso del tiempo, y a medida que los conocimientos han ido avanzando, hemos podido llegar a saber que las nebulosas no solo están compuestas de muchas estrellas arracimadas, sino que también las grandes masas de gases y polvo interestelares se encuentran diseminadas por el espacio formando grandes extensiones. Según su configuración estructural, se pueden agrupar en nebulosas difusas, formadas principalmente de hidrógeno, lo que favorece su luminosidad ya sea por la excitación provocada por las estrellas cercanas muy calientes o bien, y más comúnmente, por los destellos que emiten los propios astros que albergan. Cuando las nebulosas están formadas por gases y polvo fríos muy condensados, que no reflejan la luz de estrellas lejanas y ocultan con su opacidad, los astros que tienen detrás se denominan nebulosas oscuras. Un subgrupo de las nebulosas lo forman las nebulosas planetarias, consistentes en grandes masas esferoidales o desgarramientos muy extensos de gases extruidos por estrellas que han explotado, como ocurre en el caso de las "novas". En las profundidades celestes se descubren innumerables nebulosas galácticas o extragalácticas distribuidas en varias tipologías, pero con gran predominio de las llamadas nebulosas espirales, que son muy parecidas a nuestra Vía Láctea. Las galaxias cobijan en su seno una cantidad tan enorme de objetos astronómicos, que con mucha propiedad se las ha llamado "universos-isla", incluso desde los tiempos en que eso solo eran meras conjeturas.

                   Ya desde los comienzos del siglo XX, los catálogos de posiciones de nebulosas mostraban claramente que los mejores lugares para encontrar nebulosas estaban cerca de otras nebulosas. Fue en 1908 cuando el astrónomo sueco C. V. L. Charlier estableció la hipótesis de que estas nebulosas eran extragalácticas, es decir, que estaban situadas mucho más allá de nuestra galaxia. Esa sensación estaba apoyada en el descubrimiento de nuevas estrellas brillantes llamadas novas. Estas estrellas eran tan brillantes que parecía como si no pudieran estar muy lejos. Ahora sabemos que se trataba de un tipo especial de estrellas gigantes que explotan violentamente.

                   También sabemos que durante un breve período de tiempo, una supernova debido a las explosiones nucleares que se desarrollan en ella, pueden minimizar o eclipsar el brillo de toda una galaxia, pero en aquellos primeros años de la década de los veinte, cuando la naturaleza de esas reacciones nucleares no era bien conocida, esta explicación no hubiera tenido muchos seguidores. De manera que, aunque todo parecía indicar que la teoría del "universo-isla" único era incorrecta, se mantenía la idea de Shapley de que el universo consistía en una sola y colosal galaxia, no en muchas.

                   Los progresos en el conocimiento de la jerarquía con la que se distribuyen las estructuras del universo, se basaron en un principio, casi exclusivamente en el análisis de catálogos de posiciones proyectadas en el firmamento. Sin conocimientos sobre las distancias intergalácticas, los astrónomos tuvieron que hacer caso omiso de la tercera dimensión, es decir, de la profundidad del universo. Al hacer esto se exponían a los efectos de la ilusión proyectiva, pues en efecto, dos galaxias pueden estar muy alejadas unas de otras, aunque al estar alineadas en la visual del observador, puedan parecer muy próximas en el cielo. Por ello es importante tener una visión más detallada de las estructuras astronómicas, de tal forma que pueda medirse con más precisión la distancia que separa las galaxias. Debemos a Shapley la visión relativamente moderna de lo que es una estructura galáctica, pero las dimensiones descubiertas eran tan colosales, que parecía haber pocas posibilidades de que hubiera nebulosas fuera de sus límites. Todavía en una fecha tan cercana como la de 1920 se discutía si había una sola y colosal galaxia o muchas más pero hasta 1925 no pudo clarificarse la situación. Fue entonces cuando Edwin Hubble constató definitivamente la naturaleza extragaláctica de las nebulosas y situó el punto de mira de los astrónomos fuera de los límites de nuestra galaxia. Hasta donde llega el alcance máximo de nuestros telescopios, hay galaxias. No se ha visto ningún indicio de que desaparezcan más allá de un límite, ni de que su densidad disminuya en algún punto. Así pues, no parece haber centro cósmico, ni tampoco límite cósmico aunque muchas veces se habla del "límite del universo", como dando a entender que hay una frontera más allá de la cual no hay nada.

                   La "cartografía" del universo se ha visto muy favorecida con el desarrollo de una gama de detectores electrónicos entre los cuales se encuentra la cámara CCD desarrollada en los años setenta del siglo XX. Estos detectores son muchísimo más sensibles que las cámaras fotográficas y localizan las partículas luminosas con gran facilidad lo que permite agilizar las observaciones astronómicas y optimizar los resultados. En ese sentido y a diferencia de lo que ocurrió durante el siglo XIX, en el que muchos sabios llegaron a la conclusión de que la cosmología era incompatible con las leyes de la física, el observador ha adquirido una importancia relevante.

                   Esta idea experimentó un auge extraordinario al cuestionarse Einstein el problema cosmológico en toda su intensidad, sentando las bases de la teoría de la "relatividad restringida" en 1905. Las concepciones sobre el espacio, el tiempo y el movimiento fueron trastocadas. En 1915, fecha en que fue publicada la teoría de la "relatividad general", aún se proponían posibilidades más extraordinarias. La antigua creencia en el universo mecánico newtoniano, fue sustituida por el nuevo paradigma, y su enunciación sugirió toda una serie de razonamientos que dieron origen al primer modelo de universo de la moderna cosmología.

                   Partiendo de la premisa de que el espectador desempeña un papel activo, se describe la relación necesaria entre una distribución de materia y movimiento y la correspondiente geometría global del espacio-tiempo. Es decir, se supone que hay una determinación local de la geometría que es dependiente de la distribución de materia y energía en el entorno del lugar, y del instante en que se realizan las mediciones. No sólo las medidas de espacio y tiempo no son independientes, sino que la geometría espacial pasa a ser la del espacio-tiempo. En ese instante se plantea el problema de cómo engarzar las geometrías locales o parciales con una geometría universal. Fue preciso que la observación astronómica de la materia y el movimiento vinieran a concordar posteriormente con el modelo sugerido. El descubrimiento de Hubble, por ejemplo, de que las nebulosas parecían estar huyendo todas ellas de nuestra galaxia podía predecirse, o explicarse, notablemente bien mediante la teoría de la relatividad  general de Einstein, entonces todavía no muy desarrollada, que asimilaba la gravedad a la adopción del espacio curvado. El espacio y el tiempo que se expandían como un globo, eran acompañados por las galaxias en su carrera frenética. La teoría de la relatividad de Einstein, confirmada en sus principales aspectos por las observaciones de Hubble nos enseña que el centro del universo está en todas partes y en ninguna parte. A decir verdad, es el presente visto desde cualquier lugar y rodeado por ondas concéntricas del pasado, hacia el que la historia cósmica se precipita a la mayor velocidad a la que puede viajar la información, a los trescientos mil kilómetros por segundo de la velocidad de la luz.

                   Como vemos, el panorama cosmológico sigue confuso pero un poco menos. No pensamos en el firmamento como en el viejo campo de aventuras y desventuras de los dioses mitológicos. Tampoco pensamos ya en que es lo que hay detrás del fin del espacio o en su parte exterior. Si se dispara una flecha o un rayo de luz a infinita distancia en cualquier dirección acaba regresando y dándonos en nuestra espalda. Einstein descubrió que el peso de todo el universo deformaba el espacio-tiempo sobre si mismo, curvándolo como la superficie de un globo.

                   Pero el universo curvado de Einstein presentaba un grave inconveniente y era su inestabilidad. Los astrónomos coetáneos y él mismo, creían que el universo estaba compuesto por una formación estática de estrellas que o bien, tendían a separarse unas de otras, o bien a atraerse cada vez más hasta entrar en colapso. Como no parecía que ninguna de las dos cosas fuera previsible que sucedieran, Einstein se vio obligado a retocar sus ecuaciones introduciendo un nuevo elemento que denominó "constante cosmológica" que era la responsable teórica de producir una interacción repulsiva de largo alcance, capaz de contrarrestar la gravedad cósmica. En realidad, la teoría de la relatividad general, no exigía la introducción de ese término, sino que más bien describía un universo dinámico todavía no aceptado. Solo cuando se produjo el descubrimiento del alejamiento intergaláctico por parte de Hubble, fue descartada la “constante cosmológica” que tanto afeaba las ecuaciones cuasiprofeticas de Einstein, que auguraban la eclosión de un universo expansivo.

                   Las galaxias individuales se alejan a velocidades diferentes, pero el espacio se expande en todas direcciones y en todas partes a la misma velocidad, lo cual no es obstáculo para que nuevas y complejas estructuras se descubran continuamente provocando en nosotros la sensación de que ha comenzado la conquista mental del universo.