La aspiración de representar la estructura de todo el mundo que nos rodea siempre fue una de las necesidades indispensables de la humanidad en su desarrollo. ¿Qué estructura tiene el mundo? ¿Por qué existe? ¿Dónde apareció? Son ejemplos de eternas preguntas. Estas preguntas se planteaban los hombres todavía en aquellos tiempos cuando aún no existía la verdadera ciencia y luego, cuando el conocimiento que surgía y se iba fortaleciendo comenzó su interminable avance en búsqueda de la verdad.
En cada etapa histórica predominaban diversas concepciones sobre el universo. Estas concepciones reflejaban aquel nivel de conocimientos y experiencia en el estudio de la naturaleza, el que se alcanzaba en la correspondiente etapa de desarrollo de la sociedad. A medida que se ampliaban la escala espacial (y de tiempo) de la parte del universo conocida por el hombre, también se iban cambiando las concepciones cosmológicas. Como primer modelo cosmológico con argumentación matemática puede ser considerado el sistema geocéntrico del mundo de Ptolomeo (siglo II). En el sistema de Ptolomeo en el centro del universo estaba inmóvil la Tierra esferoidal, y a su alrededor giraban la Luna, el Sol y los planetas, movidos por un complejo sistema de circunferencias -"epiciclos" y "diferencias"-, y además, todo esto estaba dentro de una esfera de estrellas inmóviles. Hay que subrayar que el sistema pretendía describir a todo el mundo material, es decir, era precisamente un sistema cosmológico. Por más ingenuo que parezca este "todo el mundo" desde nuestro punto de vista contemporáneo, debemos señalar que en él había un grano racional, a saber: este sistema describía algunos aspectos en lo esencial correctamente. Por supuesto, la descripción correcta no se refería a todo el mundo, a todo el universo, sino sólo a una pequeña parte de éste. ¿Qué es lo que era correcto en este sistema? Lo era la concepción de nuestro planeta como un cuerpo esferoidal, pendiente libremente en el espacio; lo era también el que la Luna gira alrededor de la Tierra. Todo lo restante no correspondía a la realidad. En aquel entonces la ciencia aún estaba en tal estado que, excluyendo algunas conjeturas geniales, no podía salir del círculo del sistema Tierra-Luna. El sistema del mundo de Ptolomeo dominó en la ciencia cerca de 1,300 años. Después fue sustituido por el sistema heliocéntrico del mundo de Nicolás Copérnico (siglo XVI).
La revolución que produjo en la ciencia la teoría de Copérnico, residía en primer lugar en el hecho de que nuestra Tierra fue reconocida un planeta como cualquiera. Desapareció toda contraposición de lo "terrenal" y lo "celestial". También el sistema de Copérnico se consideraba sistema de "todo el mundo". En el centro del mundo estaba el Sol, alrededor del cual giraban los planetas. Todo ello estaba en una esfera de estrellas inmóviles.
En realidad como se sabe ahora, el sistema de Copérnico no era un sistema del mundo, sino el esquema de la estructura del Sistema Solar, y en este sentido era correcto.
En lo sucesivo la ampliación extraordinaria de la escala del mundo investigado, a consecuencia de la invención y perfeccionamiento de los telescopios redundó en beneficio de la concepción del universo estelar. Por fin, al principio del siglo XX surgió la concepción sobre el universo como de un mundo de galaxias (una metagalaxia). Analizando esta sucesión histórica de concepciones cosmológicas se observa claramente el siguiente fenómeno. Cada "sistema del mundo" en su esencia era un modelo del sistema más grande de cuerpos celestes que para ese entonces e había estudiado con más plenitud. Así, el sistema de Ptolomeo revelaba correctamente la estructura del sistema Tierra-Luna, el sistema de Copérnico era un modelo del Sistema Solar, las ideas del modelo del mundo de W. Herschel y otros revelaba algunos rasgos de la estructura de nuestro sistema estelar -la Galaxia.
Veamos muy brevemente las etapas, por las cuales ha pasado en su desarrollo la ciencia sobre el universo en el siglo XX. La cosmología moderna surgió a principios de este siglo después de haber creado Albert Einstein la teoría relativista de la gravitación (teoría general de relatividad, TGR).
El primer modelo cosmológico relativista, basado en la nueva teoría de la gravitación, que pretendía describir todo el universo fue construido por A. Einstein en el año 1917. Sin embargo, el modelo describía un universo estático y, como lo han comprobado investigaciones astrofísicas, resultó incorrecto.
El matemático soviético, A. Friedmann obtuvo en los años 1922-1924 las soluciones generales de las ecuaciones de Einstein, aplicadas a la descripción de todo el universo. Resultó que en el aspecto general, estas soluciones describían el universo que va cambiando en el transcurso del tiempo. Los sistemas estelares que llenan el espacio no pueden hallarse en posición media a una distancia invariable uno de otro. Ellos deben ora alejarse, ora acercarse recíprocamente... La deducción de Friedmann significaba que el universo debe o expansionarse, o contraerse... El astrónomo estadunidense E. Hubble, basándose en observaciones astrofísicas, descubrió en el año de 1929 la expansión del mundo de galaxias que nos rodea y la expansión del universo, lo que confirma que las conclusiones de A. Friedmann eran correctas. Los modelos de Friedmann sirvieron de base para el posterior desarrollo de la cosmología... Si las imágenes cosmológicas anteriores estaban destinadas principalemente para describir la estructura del universo que se observaba en el momento dado con un invariable, en término medio, movimiento de los mundo en éste, los modelos de Friedmann, en cambio, en su esencia eran evolucionistas, relacionando el estado actual del universo con su historia anterior. En particular, de esta teoría se concluía que en un pasado lejano el universo no se parecía en nada al que hoy observamos. En aquel tiempo no había ni cuerpos celestes separados, ni sus sistemas, toda la sustancia era casi homogénea, muy densa y se expansionaba con rapidez. Sólo bastante tiempo después de esta sustancia surgieron las galaxias y sus cúmulos.
A finales de los años 40 fue propuesta por George Gamow la llamada teoría del universo caliente. En esta teoría se examinaban las reacciones nucleares que transcurrían en la sustancia muy densa en el mismo inicio de expansión del universo, suponiéndose que la temperatura de la sustancia era elevada (de aquí el nombre de la teoría) y se reducía durante la expansión. Y, a pesar de que en las primeras versiones de la teoría había considerables fallos -eliminados en lo sucesivo-, ésta pudo hacer dos pronósticos que pudieron ser comprobados con las observaciones realizadas. La teoría predecía que la sustancia, de la que se formaban las primeras estrellas y galaxias, debía consistir básicamente en hidrógeno (aproximadamente en 75%) y helio (cerca de 25%), la existencia de otros elementos químicos era insignificante. La segunda conclusión de la teoría consistía en que en el universo actual debe existir una débil radiación electromagnética, que ha quedado de la época de enorme densidad y temperatura de la sustancia. Esta radiación, enfriada durante la expansión del universo, fue denominada por el astrofísico I. Shklovski radiación relicta. Ambos pronósticos de la teoría se corroboraron brillantemente.
En este mismo periodo aparecieron posibilidades de observación esencialmente nuevas en cosmología. Surgió la radioastronomía y después del comienzo de la era cósmica se desarrolló la astronomía roentgen, la astronomía gamma y otras. También aparecieron nuevas posibilidades en astronomía óptica.
Los físicos estadunidenses A. Penzias y R. Wilson descubrieron en el año 1965 la radiación relicta, por lo que en el año 1978 fueron galardonados con el premio Nobel. Este descubrimiento demostró la veracidad de la teoría del universo caliente.
La etapa contemporánea en el desarrollo de la cosmología se caracteriza por la intensiva investigación del problema referente al comienzo de la expansión cosmológica, cuando las densidades de la materia y las energías de las partículas eran enormes.
(Nóvikov. I. Cómo explotó el universo. Editorial Mir, Moscú, 1990. Páginas 11-18)
No hay comentarios:
Publicar un comentario