7- Otra teoria digna de consideración

           7-OTRA TEORÍA DIGNA DE CONSIDERACIÓN-

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"No creo nada de lo que usted dice, pero tómese una copa."

(Lo que el físico Charles Lauritson dijo a Fred Hoyle en una fiesta)

                   Si lo expuesto sobre la expansión del universo tiene una verosimilitud bastante apreciable, no por eso dejaron de idearse otras teorías más o menos alternativas, que trataban de explicar la realidad cosmológica. A pesar de su gran aceptación, hubo un buen número de intentos de deslegitimar la conclusión de que había habido un Big Bang o Gran Explosión origen de todo lo creado. Así, en 1946 Fred Hoyle y dos físicos austriacos Hermann Bondi y Thomas Gold retomaron las ideas de Milne (1935) y Robertson (1936) y sugirieron que las nuevas galaxias se formaban continuamente en regiones intergalácticas, a partir de nueva materia que se creaba continuamente. Coordinando o engarzando las distintas visualizaciones realizadas del mundo, con otras hechas por

observadores, situados en lugares y momentos indistintos, llegaban a obtener los mismos resultados que si se aplicase la teoría de la relatividad a una distribución de materia  y energía, conforme a un aspecto del universo observado.

                   Esta alternativa al universo en expansión se denominó teoría del "estado estacionario"  (steady state) y la idea que subyace en ella, es la de que el universo no tiene principio ni fin. Éste, que siempre tendría más o menos el mismo aspecto, vendría influido por el surgimiento de materia que rellenaba el espacio vacío dejado tras de si, por las galaxias al expansionarse.

                   Digamos previamente que la teoría general de la relatividad fue completada más de diez años antes de que Hubble divulgara convincentemente que el universo se expande. La relatividad entrelazaba muy bien espacio, tiempo y materia y abría nuevos horizontes al conocimiento científico no sólo en lo que respecta a la dinámica de los objetos del universo, sino también en lo que se refiere a la dinámica del mismo cosmos. Pero había un problema a solucionar: al contrario que las demás  fuerzas fundamentales a las que se halla sometida la materia, la gravedad es siempre contractiva. Daba la impresión que la inexorable atracción gravitatoria podría hacer que el universo acabara por desplomarse sobre si mismo. Para conjurar tal posibilidad, Einstein que en principio no cuestionó el universo estático y estable, introdujo un término en sus ecuaciones, un término cosmológico, que lo estabilizaba con una nueva fuerza de largo alcance en el espacio. Su valor debía ser positivo y sería una fuerza repulsiva, una suerte de "antigravedad" que impediría que el universo se colapsara bajo su propio peso.

                   Sin embargo, el mismo Einstein cinco años más tarde abandonó esta idea por considerarla un completo fiasco. La estabilidad que ofrecía el término era ilusoria y contaba en su contra con el respaldo de observaciones crecientes en favor de la tesis de la expansión. En el año 1923 Einstein le escribió una carta al físico Hermann Weyl en la que renegaba del término cosmológico por considerarlo incompatible con la existencia de un mundo que se atisbaba cada vez más como no cuasiestático. Como antes la idea del "éter" parecía que el término acabaría por engrosar el sueño de las ideas científicas fallidas. Por si fuera poco, en 1930 Arthur Eddington, confirmando las sospechas, demostró que el universo de Einstein no era estático. Realmente el equilibrio entre el término cosmológico y la gravedad era tan precario, que bastarían pequeñas perturbaciones para que se produjera una contracción o una expansión absolutamente desbocadas.

                   Pero hubo quien retomó las ideas de Einstein desde otra perspectiva. La teoría del estado estacionario se publicó en 1948 y en ella, Hoyle, tomando como base el desechado principio cosmológico de Einstein, reelaboró las características básicas de su modelo. Añadiendo un término a las ecuaciones de campo gravitatorio elaboradas por aquél, (principio cosmológico perfecto), Hoyle dedujo que el universo a gran escala debe parecer siempre el mismo, como lo ha parecido en el pasado y seguramente lo parecerá en el futuro. En la teoría general de la relatividad la energía es la fuente de la fuerza gravitatoria y la materia no es más que una forma de energía.

                   Pero el término cosmológico es otra cosa. Su energía asociada no depende de la posición o del tiempo; de ahí que se le llame también constante cosmológica. Su fuerza causante actuaría incluso cuando no hubiera materia ni radiación presentes. Su fuente, pues, sería una forma de energía que residiría en el espacio vacío. La constante cosmológica, como antaño el éter, confería al vacío una especie de poder misterioso y sublime. Esa cosmología, aunque admite que el universo se expandirá siempre, trata de recobrar la antigua preeminencia estática del mismo. Para ello, los vacíos que se producen desaparecen supuestamente con la nueva materia que se crea de forma espontánea en cualquier región del espacio y a cada instante, formándose nuevas galaxias a partir de esa materia y manteniendo fijo su número en todo momento.

                   Hoyle no pasaba por alto que el modelo estacionario tenía ciertos problemas para explicar el origen de algunos elementos químicos como el carbono, el oxígeno, el hierro, el oro, el nitrógeno, el uranio y el plomo pero como esas dificultades también las tenía la teoría de la Gran Explosión, se propuso demostrar que todas las trasmutaciones nucleares necesarias para explicar la creación de los elementos tenían lugar en las estrellas. Según él, no era preciso que hubiera habido un poderosísimo "reactor nuclear" en forma de Gran Explosión al principio del tiempo que debió mantener la temperatura y la densidad propias de una reacción termonuclear. Si la materia aparecía a partir de la nada, poco a poco, en los vacíos intergalácticos daba por hecho que había una probabilidad abrumadora de que apareciera en su forma más simple y elemental, en forma de partículas elementales tan conocidas como protones y electrones. En esta historia, las estrellas y las galaxias son solo un medio de evolución del hidrógeno, que incorporándose a si mismo en procesos de fusión, forman oxígeno, nitrógeno, hierro, carbono, etc., compuestos todos ellos necesarios para la vida, que de ningún modo podrían haber sucedido en los pocos segundos durante los cuales la supuesta Gran Explosión desarrolló la temperatura y la densidad necesarias para tener un carácter termonuclear.

                   La hipótesis del estado estacionario predice que los conjuntos de galaxias que están cerca de nosotros deberían, estadísticamente, asemejarse a los más alejados. Con ese razonamiento, Hoyle podía, teóricamente, soslayar el problema de la recesión de las galaxias (lo que implica que las distancias entre ellas deben ir aumentando), que es un fenómeno difícilmente compatible con el de un universo estacionario. Eso es al revés, justamente, de aquello que defiende la teoría del universo expansivo. Si todas las galaxias se formaron hace mucho, se mostrarían más jóvenes a los ojos del observador, las galaxias lejanas que las cercanas, pues la luz procedente de aquéllas necesita más tiempo para llegar hasta él; las galaxias remotas deberían contener estrellas de vida corta y más gas interespacial,  a partir del cual se crearían futuras generaciones de estrellas.

                   Los astrónomos han tardado muchos años en lograr detectores de sensibilidad suficiente para abordar el estudio de las galaxias más lejanas y es por eso, que, mientras tanto, la teoría del estado estacionario tuvo cierta cantidad de partidarios. Aunque requería de una modificación de la teoría de la relatividad general para permitir la creación continua de materia, bastaba para que todo encajase en ella, con la creación de partículas a un ritmo tan bajo como el de un protón por año y por cada diez kilómetros cúbicos de espacio vacío, cantidad ínfima pero suficiente para compensar el flujo recesivo de las galaxias. Los experimentos, por otra parte, nunca entraban en conflicto con ella lo que siempre proporciona respetabilidad científica.

                   Pero el supuesto espacio vacío es más complicado de lo que podemos imaginarnos y resultaba que las partículas elementales podían brotar espontáneamente de la nada y desaparecer de nuevo, siempre y cuando fuera en un tiempo cuya brevedad impidiera la medición. Partículas y antipartículas virtuales, así se las conoce, recorren cortas distancias y desaparecen. Esas partículas virtuales producen efectos mensurables; alteran los niveles de energía de los átomos y hacen surgir fuerzas entre las placas metálicas neutras utilizadas en la observación. Las partículas virtuales, por citar un ejemplo, alteran, de una forma mensurable, el espectro del hidrógeno.

                   De hecho, se ha medido. La teoría de las partículas virtuales concuerda con las observaciones, incluso hasta el noveno decimal, lo que quiere decir que estos fenómenos se producen porque el espacio vacío, como objeto de experimentación, no está después de todo, vacío realmente.

                   Además no es solo lo que ocurre en la práctica. Un somero examen del modelo estacionario, nos permite ver que la creación "ex nihilo" de materia que implica el mismo, es un enorme reparo que oponer desde un punto de vista de un determinismo lógico, pues supone la adopción de un lenguaje próximo a lo mágico, por muy enrevesadas que sean las ecuaciones matemáticas que se utilicen en la exposición de la teoría. La contemplación de un espacio vacío real, productor de materia, es algo que quizá pueda sostenerse desde una perspectiva teológico-metafísica, pero hay que recurrir a otros elementos de juicio, en la medida que sean asequibles, si se quiere obtener una correcta interpretación de los sucesos cosmogónicos. En última instancia siempre podemos remitirnos a las palabras de Sandage: "¿Qué es la naturaleza de la nada? ¿Tiene esta declaración algún sentido, o es un galimatías? La naturaleza de nada. Lo que dicen me parece una solemne tontería. Dicen que el universo podría crearse a si mismo a partir de la nada, que es una entidad autocausante, porque dicen que se podría hacer con energía nula. Basta combinar energía negativa con energía positiva hasta tener un juego de suma nula. Bueno esto equivale a utilizar las palabras para convencerse a si mismos de que pueden ganarse la vida."

                   Sin embargo, la resolución mediante observaciones de esa antinomia no es tan sencilla como parece a primera vista. Al examinar las galaxias cercanas, que emiten poderosamente en longitudes de ondas de radio se aprecian sistemas de estrellas bastante redondeados a longitudes de ondas ópticas, mientras que las radiogalaxias lejanas, por su parte, se muestran como estructuras alargadas y frecuentemente irregulares. Esto es una señal inequívoca de que las galaxias evolucionaron desde formas primitivas más irregulares. Los cúmulos distantes comprenden galaxias de luz azulada que nos hablan de una formación activa de estrellas. Los cúmulos cercanos, aunque de características similares, encierran por lo general galaxias de luz rojiza donde la formación de estrellas cesó hace tiempo. Parece ser que la mayor intensidad de la formación de estrellas en esos cúmulos más jóvenes resulta, en buena parte de ellas, de la colisión entre sus galaxias, proceso mucho más raro en la actualidad.

                   Si ya en 1927 Georges Lemaître supuso que la expansión del universo podría remontarse hasta un estado increíblemente denso, al que llamó "superátomo" primigenio, parece que vendría a dársele razón al observar que las galaxias se hallan en un mutuo distanciamiento y evolucionando a partir de sus formas anteriores, que se vislumbran racionalmente, como aglomerados en un denso mar de materia y energía. Además, cuanto más lejos están las galaxias, a mayor velocidad se alejan de nosotros lo que significa que la distancia entre ellas está aumentando continuamente. El hecho cierto es que el universo se esta expandiendo y para acotar mejor los valores susceptibles de ser objetivados, se siguen investigando las distancias intergalácticas y la densidad del universo.

                   Los cálculos sobre el tiempo que lleva en vigor la expansión constituyen test confirmativos importantes, no solo de la realidad de la misma, sino también de lo que el propio Hoyle llamó con ironía evidente, el modelo de la "Gran Explosión". Si dicha teoría anda en lo cierto, y todo apunta a que así es, cuanto objeto hay en el universo visible debe tener, como mucho, los mismos años que los transcurridos desde el inicio de la expansión. Ambas escalas temporales concuerdan con bastante aproximación. Así las estrellas más antiguas de la Vía Láctea, según un cálculo inferido de la velocidad de enfriamiento de un determinado número de ellas, tienen unos nueve mil millones de años; mientras que las situadas en el halo de la propia Vía Láctea, datadas con técnicas radiactivas, tienen unos trece mil ochocientos millones de años. Esas edades, obtenidas con técnicas muy precisas de física atómica y nuclear, concuerdan, de forma aproximada, con las edades resultantes de la medición de la expansión del cosmos.

                   En realidad, los cosmólogos que defienden todavía el estado estacionario conceden que el universo se está expandiendo, porque les resulta imposible refutar el hecho observable de la recesión de las galaxias. Sin embargo, defienden que la densidad de la materia permanece constante indefinidamente. Por lo tanto, el modelo requiere de la aparición de materia adicional con lo que se viola uno de los principios más estimados de la ciencia contemporánea: la conservación de la materia y la energía. El gran enigma del modelo estacionario, es, pues, el proceso de creación de la materia "a partir de la nada". Además se presentan dificultades adicionales. La suposición de que el universo parece el mismo en todas direcciones, debe ser matizada. Parece ser aproximadamente el mismo en cualquier dirección, con tal de que se le estudie a gran escala, comparada con las distancias entre galaxias, y se ignoren las diferencias a pequeña escala. Además el principio cosmológico perfecto, que Einstein había elaborado introduciendo en sus ecuaciones la llamada constante cosmológica, no tenía otro objeto que preservar la idea de la existencia de un universo estático. Para ello, como dijimos, concibió la presencia de una fuerza antigravitacional, que sin provenir de ninguna fuente específica, estaba inscrita en la propia estructura del espacio-tiempo. Su teoría necesitaba que la tendencia a la atracción de toda la materia del universo pudiera ser equilibrada por la tendencia a expandirse del espacio-tiempo. Pero la teoría del estado estacionario daba un paso más allá, no reconociendo esa hipotética fuerza capaz de equilibrar que sustituía por la "creación de materia".

                   Es imprescindible comprender que antes de que la teoría de la cosmología y del universo en expansión tuviera unos sólidos fundamentos empíricos basados en los datos y observaciones de Hubble, nadie se atrevía a hacer un planteamiento que cuestionase el universo estático. La cuestión era que Einstein sabía poco de galaxias, y Hoyle no quería renunciar a elaborar un modelo que mantuviera incólume la grandiosidad de un universo mayestático. Pero en los primeros años de la década de 1920, un físico teórico de Petrogrado llamado Alexander Friedmann ya había hecho notar que la manipulación de las ecuaciones por parte de Einstein con su constante  cosmológica era un error asumido por el mismo, que no servía siquiera para contener el dinamismo del universo. Friedmann hizo ver que omitiendo la constante cosmológica en las ecuaciones de Einstein, se posibilitaba la descripción de un universo que podía ser tanto expansivo como contractivo, según lo impulsasen las fuerzas de la gravedad. La idea era tan interesante, que la adoptó el mismo Einstein sobre todo después de los descubrimientos de Hubble.

                   Así, mientras que el universo expansivo con origen en una Gran Explosión iba teniendo cada vez más adeptos, se seguían acumulando pruebas que desmerecen los argumentos del modelo estacionario. Las observaciones con radiotelescopios, por ejemplo, reciben una señal a cualquier hora del día o de la noche procedente de cualquier región del cielo que se investigue. En contraposición a las observaciones ópticas, en las que a veces se halla un completo vacío de señales luminosas, en las regiones oscuras del espacio, las observaciones de radio nunca dejan de detectar alguna radiación por tenue que sea. Cuando el telescopio esta enfocado a regiones muy definidas como radiofuentes, la señal es fuerte. Otras veces es más débil, sobre todo en regiones que no se detectan radioseñales conocidas. Pero en cualquier caso, siempre que se aísle la emisión acumulada de todas estas radiofuentes, e incluso del propio ruido instrumental, persiste todavía una débil señal de radio, una especie de tenue zumbido no muy distinto a las interferencias que se producen en un radio de amplitud modulada. Parece como si todo el universo estuviese invadido por una radiación de muy escasa potencia. La señal ni se intensifica ni se debilita, se detecta en todo momento y en cualquier estación del año. Y lo más importante: no varía en ninguna dirección del cielo, o sea que es isotrópica. Su existencia concuerda a la perfección con los modelos evolutivos del universo, pero no hay forma de hacerla encajar en el esquema del modelo estacionario.

                   La motivación inicial del modelo estacionario, se basaba no tanto en la ciencia como en la filosofía acientífica. Es en su concepción primaria, la defensa de la inmutabilidad. Un universo existente desde siempre permitía dejar de lado preguntas sobre lo que precedió a su origen. ¿Qué existía antes de su origen? ¿Qué o quién lo provocó?, etc. son preguntas que carecen de sentido. Su mayor atractivo era que proporcionaba una gran seguridad anímica, puesto que el universo se concebía como "sin principio ni fin". Pero la ciencia ha ido luego en sus descubrimientos, hipótesis y teorías por otros derroteros, que no confirman precisamente las ideas del modelo estacionario.