II. La respuesta de la Ciencia sobre el origen del universo: el Big

II. La respuesta de la Ciencia sobre el origen del universo: el Big Bang.
1) Fases de la formulación de la teoría del big bang.
2) Reflexiones filosóficas sobre la teoría del big bang.
“Las observaciones de Hubble sugerían que hubo un tiempo, llamado el Big
Bang (gran explosión o explosión primordial) en que el universo era infinitésimamente
pequeño e infinitamente denso. Bajo tales condiciones, todas las leyes de la ciencia, y,
por tanto, toda capacidad de predicción del futuro, se desmoronarían. Si hubiera
habido acontecimientos anteriores a este tiempo, no podrían afectar de ninguna
manera a lo que ocurre en el presente. Su existencia podría ser ignorada, ya que ello
no entrañaría consecuencias observables. Uno podría decir que el tiempo tiene su
origen en el Big Bang, en el sentido de que los tiempos anteriores simplemente no
estarían definidos. Es necesario señalar que este principio del tiempo es radicalmente
diferente de aquellos previamente considerados. En un universo inmóvil, un principio
del tiempo es algo que ha de ser impuesto por un ser externo al universo; no existe la
necesidad física de un principio. Uno puede imaginarse que Dios creó el universo en,
textualmente, cualquier instante de tiempo. Por el contrario, si el universo se está
expandiendo, pueden existir poderosas razones físicas para que tenga que haber un
principio. Uno aún se podría imagina que Dios creó el universo en el instante del big
bang, pero no tendría sentido suponer que el universo hubiese sido creado antes del big
bang. ¡Un universo en expansión no excluye la existencia de un creador, pero sí
establece límites sobre cuándo éste pudo haber llevado a cabo su misión!” (Hawking,
S., Historia del Tiempo).
3) La evolución del universo.
Documento 1: Del Big bang al curso de filosofía actual en el tercer milenio d. C.
Con la gran explosión (big bang), hace aproximadamente de 15 mil a 20 mil
millones de años, se inició la historia de nuestro universo. Y en ese mismo principio el
“huevo cósmico”, como le llamaba Lemaître, o realidad inicial, tendría una densidad y
temperatura prácticamente inconcebibles para nosotros. En ese comienzo no existiría
todavía la materia tal como la conocemos, ni los átomos que la forman, ni tan siquiera
las leyes físicas que la gobiernan. Se trataría, por consiguiente, de una situación, de un
hecho, totalmente excepcional, singular (hoy en día algunos investigadores buscan
reproducir en el laboratorio, a una escala por supuesto infinitesimal comparada con la
real, el big bang, pues todavía no se comprende la naturaleza, causas y características de
este fenómeno). Tras la explosión la energía se fue transformando en materia y ésta,
compuesta de partículas elementales –electrones, positrones, mesones, bariones,
neutrinos y un largo etcétera hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día-, fue
lanzada con el estallido en todas direcciones expandiéndose muy rápidamente.
Seguidamente, esas partículas elementales que constituían la materia primera del
universo, se agruparon formando átomos de helio (He) e hidrógeno (H), los cuales,
según las últimas investigaciones, fueron los elementos primarios del universo en
formación. Luego, conforme estos elementos se iban expandiendo iban enfriándose
condensándose, a continuación, en lo que llamamos estrellas. Éstas resultaron
fundamentales en la formación del resto de elementos que conocemos, dado que se
originaron en el interior de sus núcleos, que actuaban como gigantescos reactores
termonucleares, y que luego, después de la explosión de la estrella (fenómeno conocido
como supernova), se esparcían por el espacio a grandes velocidades dando lugar a
nuevas formaciones de estrellas y planetas, gas y polvo interestelar.
Unos mil millones de años más tarde esas estrellas, compuestas de hidrógeno y
helio, comenzaron a agruparse dando lugar a las galaxias. Según las teorías
astronómicas actuales, las galaxias fueron en su origen grandes conglomerados de gas
(H y He) y polvo cósmico o interestelar (oxígeno, carbono y otros átomos) que giraban
lentamente fragmentándose y condensándose en estrellas. Existen numerosos tipos de
galaxias en cuanto a forma y dimensiones y, por supuesto, sus distancias con respecto a
la nuestra también varían mucho.
Nuestra galaxia recibe el nombre de Vía Láctea (camino de leche), pues designa
la larga banda blanquecina que se puede observar en el firmamento en una noche clara
de verano. Los antiguos griegos creían que la banda había sido causada por el chorro de
leche que se le había escapado a la cabra Amaltea, cuando amamantaba al dios de los
cielos, Zeus. También la famosa banda ha recibido el apelativo de “Camino de
Santiago”, y por ella se orientaban los peregrinos de la Edad Media en su viaje hasta el
sepulcro del apóstol español. Sin embargo, dejando a un lado el mito, el filósofo griego
Demócrito, en el siglo V a. de C., atribuyó el fenómeno a un conjunto innumerable de
estrellas, tan cercanas entre sí, que resultaban indistinguibles. Luego Galileo en 1610,
usando por primera vez el telescopio, confirmó la observación de Demócrito. Y hoy en
día sabemos que esa banda blanquecina es uno de los brazos espirales de nuestra
galaxia; pues nuestra galaxia, formada por una agrupación de unos 400 mil millones de
estrellas, tiene forma de espiral o girándula. Nosotros mismos, quiero decir, nuestro
sistema solar, se halla en estos momentos en el extremo de uno de sus brazos.
Nuestra galaxia tiene unas dimensiones que se estiman en torno a los 100 mil
años luz, es decir, ése es el tiempo que tarda la luz en atravesarla (hay que recordar que
en astronomía la distancia se mide en años luz. Es decir, el tiempo que tarda la luz en
recorrer un espacio con una velocidad de 300 mil Km/s. Según lo cual, en 1 minuto la
luz habrá recorrido 18 millones de Km. Y en una hora, más de 1000 millones de Km).
En cuanto al disco central de nuestra galaxia, éste posee un tamaño de 16 mil años luz.
Por supuesto, todas las estrellas que componen la Vía Lactea están rotando alrededor de
su núcleo, movimiento que también lo lleva a cabo nuestro Sol con una velocidad de
250 km/s, empleando aproximadamente 250 millones de años en realizar una revolución
completa. Por cierto, nuestro brazo recibe el nombre de Orión (otros brazos son el de
Centauro, el más cercano al centro galáctico; el de Sagitario, que es el que le sigue en
orden hacia el exterior; el de Perseo...).
En nuestra galaxia la Vía Lactea hay innumerables sistemas solares; el nuestro
sólo posee una estrella, el Sol, y nueve planetas (Mercurio, Venus, Tierra, Marte,
Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón). El Sol es una estrella vulgar, ni grande ni
pequeña, ni caliente ni fría, ni joven ni vieja. Se calcula que su edad es de 5 mil
millones de años, y que seguirá brillando con la misma intensidad otros tanto. Sin
embargo, cuando el Sol alcance la edad de 11 mil millones de años habrá agotado todo
el hidrógeno, que una estrella utiliza como combustible, y éste se habrá ido
transformando en helio. Entonces el Sol se hinchará e hinchará y pasará de ser una
estrella normal a convertirse en una gigante roja. Para ese tiempo el volumen del Sol
habrá crecido lo suficiente para engullir a Mercurio, Venus, la Tierra y, probablemente,
a Marte. Mientras tanto, y antes de atraparlos y fundirlos en su masa, en la Tierra las
temperaturas se elevarán extraordinariamente y, a consecuencia de ello, la atmósfera se
evaporará dejándonos desprotegidos ante las radiaciones solares, las aguas de los mares
y océanos hervirán, toda forma de vida morirá, y la tierra se transformará en un desierto
de rocas calcinadas. Finalmente, el Sol dejará de ser una gigante roja para pasar a
convertirse en una enana blanca, es decir, una estrella moribunda, hasta que por última
se extinga dejando de brillar.
Podría pensarse, a partir de lo dicho acerca de la muerte del Sol, que todos los
finales de las estrellas son igualmente pacíficos. Sin embargo, esto no es así.
Dependiendo de muchos factores, como son el tamaño y masa de la estrella en cuestión,
de si hay una o varias estrellas en el mismo sistema solar, etc., puede que el final sea
verdaderamente violento. En este caso, en un momento de su evolución, la estrella
puede sufrir una terrible explosión dando lugar, como hemos dicho más arriba, al
extraordinario fenómeno de la supernova, expandiendo por el universo su materia
estelar.
Por último decir, con respecto al Sol, que su temperatura es de 21 mil millones
de grados; y su distancia de la Tierra es de 150 millones de Km (con exactitud,
149.570.000 Km.). Lo que hace, en consecuencia, que su luz tarde en llegar a la tierra 8
ó 9 minutos (es decir, un cambio en el sol tardaríamos ese tiempo en observarlo).
En cuanto a la Tierra, actualmente estamos bastante seguros de que adquirió su
forma actual hace unos 4 mil seiscientos millones de años. Durante los doscientos o
trescientos millones de años siguientes, la Tierra, al igual que los demás cuerpos del
sistema solar, fue bombardeada por una lluvia de meteoritos que poco a poco fue
“escampando”. En uno de esos grandes choques surgió nuestra Luna, como un
gigantesco desgajamiento de materia arrancada de la superficie terrestre por el impacto
de un enorme asteroide. Hace unos 4.430 millones de años, cesó o empezó a reducirse
este “granizo” cósmico, lo que permitió que se produjera un enfriamiento paulatino de
la superficie y la posterior aparición de la vida. La causa de este cese de meteoritos la
propició Júpiter, que empezó a servir de escudo gracias a su elevada masa y poder
gravitatorio (en 1994 colisionó sobre Júpiter un cometa -un trozo de hielo- que iba a
chocar contra la Tierra. Se calcula que su potencia fue de 200 bombas de H. Cada mes
se calcula que caen en la Tierra unos 4 asteroides o meteoritos).
Fue el filósofo griego Filolao de Tarento quien, hacia el año 450 a. de C.,
formuló la idea de que la tierra era una esfera. Sin embargo no fue hasta el siglo III a.
de C., cuando otro filósofo griego, Eratóstenes de Cirene (276-196 a. C.), la midió. Este
filósofo sabía que en el solsticio de verano, el 21 de junio, cuando el sol de mediodía se
encuentra más cerca del cenit, el sol pasaba justamente sobre el cenit sobre la ciudad de
Syene, en Egipto. Este hecho podía constatarse clavando un palo vertical en el suelo y
observando que no proyectaba sombra alguna. Por otro lado, repitiendo la misma
operación en Alejandría, situada unos 800 Km al norte de Syene, el palo proyectaba una
corta sombra, la cual venía a indicar que en aquel lugar el sol de mediodía se encontraba
algo más de 7 grados al Sur del cenit. Si la Tierra fuera plana, el Sol luciría
simultáneamente sobre Syene y Alejandría prácticamente en línea perpendicular sobre
ambas. Las últimas mediciones, que corroboran las de Eratóstenes, dan la cifra de 40
mil Km (exactamente 40.067,96 Km).
La Tierra tendría al principio una atmósfera muy rica en ciertos compuestos de
hidrógeno: vapor de agua, amoníaco, metano, sulfuro de hidrógeno, cianuro de
hidrógeno, etc. Y también habría un océano de agua líquida con gases atmosféricos
disueltos en ella. Pues bien, para que se iniciase la vida en un mundo como éste, era
preciso que las moléculas elementales que existían se combinaran entre sí para formar
moléculas cada vez más complejas (y ello pudo ser posible gracias a la energía solar), y
que una de ellas fuera capaz de autorreplicarse en otra molécula igual que ella
(reproducción asexual). A partir de aquí comenzó la vida, evolucionando gradualmente
hasta el presente. Dadas las condiciones de la Tierra primitiva, la vida no tuvo por
menos de formarse; cualquier otro planeta que se parezca física y químicamente a la
Tierra desarrollaría inevitablemente vida, aunque no necesariamente inteligente.
“En su origen el Cosmos era hidrógeno y helio. En las gigantes rojas y en las
supernovas se formaron elementos más pesados que luego (al explotar como
supernovas) se esparcieron y fueron utilizados por otras generaciones de estrellas y
planetas. Nuestro Sol es probablemente una estrella de tercera generación. Con
excepción del hidrógeno y del helio, todos los átomos del Sol y de la Tierra fueron
sintetizados en otras estrellas: el silicio de las rocas, el oxígeno del aire, el carbono de
nuestro ADN, el oro de nuestros bancos, el uranio de nuestros arsenales. Todos se
formaron a miles de años luz y hace miles de millones de años. Nuestro planeta,
nuestra sociedad y nosotros mismos estamos formados de materia de estrellas” (Sagan,
C., Cosmos).
CALENDARIO CÓSMICO: DE ENERO A NOVIEMBRE
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El big bang
1 de enero
Origen de la galaxia la Vía Láctea
1 de mayo
Origen del sistema solar
9 septiembre
Formación de la Tierra
14 septiembre
Origen de la vida en la Tierra
25 septiembre
Formación de las rocas
2 de octubre
Época de los fósiles más antiguos
9 de octubre
Diferenciación sexual (microorganismos) 1 noviembre
Plantas fotosintéticas más antiguas
12 noviembre
Primeras células con núcleo
15 noviembre
CALENDARIO CÓSMICO: DICIEMBRE
Domingo
Lunes
Martes
Miércoles
Jueves
Viernes
Sábado
1 Formación
atmósfera de
oxígeno en la
Tierra
2
3
4
5 Formación
de masas
volcánicas
en Marte
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16 Primeros
gusanos
17 Aparecen
los
invertebrados
18 Primer
plancton
marino
19 Primeros
peces.
Aparecen los
vertebrados
20 Primeras
plantas. La
vegetación
cubre el
suelo
21 Primeros
insectos.
Los animales
pueblan la
Tierra
22 Aparecen
los primeros
anfibios y los
insectos
alados
23 Primera
flora arbórea.
Aparecen los
reptiles
24 Primeros
dinosaurios
25
26
27
Aparición de
los
mamíferos
Aparición de
las aves
28 Primeras
flores. Se
extingue el
dinosaurio
29 Primeros
cetáceos y
primates
30 Primeros
homínidos y
grandes
mamíferos
31
Aparición del
primer
hombre
CALENDARIO CÓSMICO: 31 DE DICIEMBRE
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Aparición del primer hombre - 22:30 h
El hombre de Pekín aprende a servirse del fuego - 23:46 h
Invención de la agricultura - 23:59:20 h
Invención del alfabeto - 23:59:52 h
Nacimiento de Jesucristo - 23:59:56 h
Renacimiento, revolución científica - 23:59:59 h
Exploración del espacio, formulación de la teoría del big bang sobre el origen
del universo…
23:59:59… h
“¿Quién pudo alegrarse de los fuegos artificiales cósmicos mientras las filas de
butacas del firmamento no se habían llenado más que de hielo y de fuego? ¿Quién
pudo adivinar que ese atrevido primer anfibio no sólo había recorrido a gatas un paso
desde la orilla, sino que había dado un paso de gigante por el largo camino hacia la
orgullosa visión de conjunto del primate del principio de dicho camino? El aplauso a
la gran explosión no llegó hasta quince mil millones de años después de que hiciera
explosión” (Gaarder, J. Maya).
3) El largo viaje de las naves Voyager
Documento 2: La búsqueda de vida inteligente en el espacio
Saber si estamos o no solos en el universo ha sido uno de los objetivos de
muchos filósofos y científicos a lo largo de la historia. Hasta hace poco, los únicos
planetas conocidos formaban parte del Sistema Solar. El descubrimiento de planetas
extrasolares es un acontecimiento bastante reciente, porque aunque la búsqueda
sistemática comenzó en 1988, el primer planeta extrasolar o exoplaneta fue detectado en
1995. A partir de ese momento, los anuncios de nuevos planetas extrasolares se han ido
sucediendo sin pausa hasta llegar a la actualidad. Ahora ya se conocen varias decenas
de planetas extrasolares, y el número de planetas conocidos crece cada año.
En 1977 la NASA lanzó al espacio dos sondas, las Voyager 1 y 2 (años atrás
habían sido mandadas al espacio las Pioneer 10 y 11). La misión tenía un doble
objetivo. Por un lado, estudiar y tomar fotografías de los planetas más lejanos de
nuestro sistema solar; por otro, buscar fuera de nuestro sistema vida inteligente. La
misión había sido programada para aprovecharse de un alineamiento planetario que
tendría lugar a finales de los años 70 y 80, lo que podía permitir un viaje a cuatro
planetas empleando una cantidad de combustible muy baja y un tiempo mínimo de
vuelo. Esto sería posible porque este alineamiento o “situación geométrica” de Júpiter,
Saturno, Urano y Neptuno, que tiene lugar cada 175 años, permitiría a una sonda seguir
una trayectoria determinada impulsándose de un planeta a otro (al ser impelido por el
giro rotatorio) sin necesidad de sistemas de propulsión grandes o complejos.
Años después las dos sondas conseguían alcanzar sus objetivos con éxito,
obteniendo miles de fotografías y grandes cantidades de datos que harían reescribir y
actualizar los libros de planetología. Concretamente, en 1979, las sondas sobrevolaron
Júpiter; dos años más tarde, en 1980-1, lo hicieron sobre Saturno; cinco años después,
en 1986, lo hicieron sobre Urano y, luego, en 1989 sobre Neptuno. Finalmente
sobrevoló Plutón abandonando poco después nuestro sistema solar.
Ahora bien, si uno de los objetivos de la misión era el contactar con vida
inteligente, era necesario que las naves llevaran un mensaje que mostrara nuestras
formas de vida y la variedad de nuestras culturas. Por ello, los responsables científicos
del proyecto decidieron colocar en la cubierta de cada Voyager un disco de cobre, plata
y oro, que contenía imágenes y sonidos que representaban a los pueblos humanos y a
sus vidas en la Tierra. Los discos pretendían ser, como muy bien lo expresó uno de los
encargados de la misión, C. Sagan, “un mensaje en una botella arrojado al mar
cósmico”. Afuera, grabados sobre la cubierta de los discos, unos sencillos diagramas
representaban simbólicamente el origen de la nave y daban instrucciones para
reproducir los discos. Por supuesto, la construcción especial de estos discos debía
proporcionarles una larga vida mientras atravesaban el espacio interestelar.
Han pasado ya casi treinta años desde el lanzamiento de las dos sondas. Ya se
ha perdido todo rastro de ellas; sin embargo, los que soñaron con el proyecto siguen
confiando en que ambas, junto con el mensaje de sus discos, no se han destruido, sino
que siguen su rumbo vagando por el espacio interestelar.
¿Hay vida extraterrestre?
“Si en torno a la mitad de las estrellas de nuestra galaxia semejantes al Sol
orbitase un planeta, en el lugar preciso como para tener una temperatura favorable a
la aparición de la vida, entonces en la Vía Láctea habría diez mil millones de planetas
semejantes a la Tierra. Ahora bien, para conocer en cuántos de ellos puede haber
vida inteligente y con habilidad tecnológica, con la cual pudiésemos comunicarnos por
radio, habría que saber cuán probable es que esta surja cuando las condiciones de un
planeta son las adecuadas; cuán factible es que evolucione hasta generar seres
inteligentes y, por último, cuán posible es que estos formen una sociedad de
orientación tecnológica.
La consideración de todos estos factores escapa al dominio de la astronomía y
es de competencia de ciencias como la bioquímica, la biología o la sociología. Sin
embargo, según estimaciones de varios científicos, es posible que en uno de cada cien
planetas surja una civilización técnicamente avanzada. Por lo tanto, en la Vía Láctea
habría cien millones de planetas en los que, en algún momento de su desarrollo, surgió
una civilización tecnológica. No todas las civilizaciones evolucionan forzosamente
hacia sociedades tecnológicas. En el Universo puede haber muchas integradas por
poetas (que posiblemente sobrevivan mejor), muy respetables por cierto.
Desgraciadamente, con ellas nunca podremos comunicarnos utilizando las ondas de
radio. Por eso, nuestra atención se centra en las civilizaciones tecnológicas no porque
las consideremos "las más avanzadas" o las mejores del cosmos, sino porque solo con
ellas podemos entrar en contacto.
Más urgente que conocer cuántas civilizaciones esperamos estén ahí, en algún
lugar de la Vía Láctea, a la espera de comunicarse con nosotros, es importante
resolver un problema crucial: saber cuál es la longevidad de una civilización
técnicamente avanzada. ¿Cuánto vive una civilización de esta naturaleza antes de
autodestruirse o de sucumbir frente a problemas provocados por ella misma y que es
incapaz de resolver?
La única civilización tecnológicamente avanzada que
conocemos es la nuestra, y ha vivido como tal (es decir, con capacidad para
comunicarse mediante ondas de radio con otros puntos del espacio) unos 60 años. Esto
es, un lapso muy pequeño comparado con la vida de la galaxia.
Si las civilizaciones avanzadas carecieran de la sabiduría suficiente como para
superar los problemas que trae consigo el avance tecnológico, y solo vivieran (por
ejemplo) cien años, los cien millones de civilizaciones de nuestra galaxia ya estarían
extinguidos. Para saber cuántas están vivas hoy, basta con averiguar qué porcentaje
representa cien años en relación con la edad de la galaxia, una vida del orden de los
diez mil millones de años. La proporción es uno a cien millones. Eso significa que hoy
estaría viva solo una de los cien millones que hayan existido en la Vía Láctea: la
nuestra.
Pero no seamos tan pesimistas. Supongamos que una civilización
técnicamente avanzada viviese mucho tiempo, unos cien millones de años, por ejemplo,
y que solucionase todos los problemas que se le presentan. En ese caso habría en toda
la galaxia un millón de civilizaciones que estarían vivas hoy y con las cuales
podríamos, en principio, establecer contacto mediante ondas de radio.
Este número (un millón de civilizaciones) puede parecer muy grande, pero las
posibilidades de comunicación son menores si se recuerda que la distancia típica entre
dos estrellas es de unos cuatro años-luz. Aún si lográsemos saber exactamente cuál
estrella contiene al planeta donde está la civilización más cercana a la nuestra, la
posible conversación con sus miembros no sería fácil. Si en este momento dijésemos
¡Hola!, nuestro llamado demoraría 400 años en llegar a ellos; si respondiesen de
inmediato pasarían otros 400 años antes de que su respuesta a nuestro saludo llegase
de vuelta. Por lo tanto, es una posibilidad bastante poco excitante la de hablar por
teléfono de ida y vuelta, en vivo y en directo, con nuestros vecinos más próximos.
Las comunicaciones deberían ser en una sola dirección. Nosotros podríamos
mandar una gran cantidad de información en mensajes especialmente codificados para
que ellos comprendieran, y tener la esperanza de que algún día, alguien que los
escuche, sepa de nuestra existencia en el cosmos y aprenda algo de nosotros.
De igual modo, deberíamos escuchar con antenas adecuadas las bandas de radio, para
saber si alguien, desde algún punto de la galaxia, ha radiado ya un mensaje dando a
conocer su presencia y contando cómo es la civilización a la que pertenece. Es como
practicar la actividad de los radioaficionados, pero a escala cósmica”. (Extraído de la
página web www.astromia.com).