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Aumentar tamaño del texto Disminuir tamaño del texto Partir el texto en columnas Ver como pdf 27-05-2019

El principio cosmolgico de Coprnico

Caleb Scharf
El Viejo Topo


Nota de edicin: Tal da como hoy [24.05] de 1543 mora en Frombork, en la actual Polonia, el astrnomo Nicols Coprnico. Ilustre iniciador de la revolucin cientfica que acompa al Renacimiento europeo, plant las semillas de una gran mutacin en el pensamiento cientfico.

***

A finales del siglo XIX estbamos empezando a apreciar la verdadera inmensidad del universo. Se aceptaba ya que las estrellas eran anlogos sumamente distantes de nuestro Sol, un hecho corroborado por el hecho de que los astrnomos haban conseguido finalmente medir sus apenas apreciables movimientos de paralaje a partir del movimiento anual de la Tierra por el espacio. Tambin se haban descubierto nuevos planetas en nuestro sistema solar, desde los misteriosamente distantes Urano y Neptuno hasta objetos de menor tamao pero tambin masivos como Ceres y Vesta, justo ms all de la rbita de Marte. Y la composicin elemental de los objetos extraterrestres estaba empezando a hacerse evidente gracias al espectro de la luz, incluido el descubrimiento de una especie atmica en el Sol la sustancia que ahora llamamos helio.

Pero quedaban por resolver otras grandes cuestiones: Era el universo infinito en el espacio y tal vez tambin en el tiempo? Constitua esa extensin de estrellas que llamamos Va Lctea la totalidad del universo, o tal vez algunas de aquellas otras extraas manchas borrosas que se vean en el cielo, como la llamada Andrmeda, eran en realidad otros universos isla, otras galaxias?

En un estallido sin precedentes de descubrimientos e invenciones, durante las tres primeras dcadas del siglo XX hubo otra serie de revoluciones cientficas. Su historia se ha contado innumerables veces: la teora de la relatividad de Albert Einstein, la medicin de la verdadera escala del cosmos y la naturaleza de las galaxias, y el desarrollo de la mecnica cuntica. Todas estas revoluciones produjeron puntos de vista radicales sobre la naturaleza relacionados con las propiedades entrelazadas de lo muy grande, lo submicroscpico, lo rpido y energtico, y los fundamentos de la propia realidad.

Estas revoluciones tambin tuvieron que abordar y enfrentarse con la forma de percibir nuestro lugar en el cosmos.

La implicacin de un modelo copernicano heliocntrico era que el universo tendra ms o menos el mismo aspecto independientemente del planeta desde el que se lo contemplase. La prolongacin obvia de esta idea era que el universo tendra ms o menos el mismo aspecto fuera cual fuese el lugar del mismo donde se encontrase uno: en nuestro sistema solar o en otro, en nuestra galaxia o en otra tal vez situada a decenas de millones de aos-luz de distancia. Para Einstein y su forma de trabajar con posterioridad a 1915, esta era una proposicin con la que se senta filosficamente cmodo y que facilit mucho la aplicacin de su teora de la relatividad general al universo en su conjunto, dando lugar al denominado principio cosmolgico.

En unos trminos algo ms tcnicos, esta idea afirmaba que el universo era homogneo. Si bien poda contener muchas pequeas asimetras, como cmulos de estrellas y galaxias, habra la misma cantidad de estos cmulos en cualquier lugar en el que se encontrase uno. Es un poco como la superficie de la Tierra: algunos lugares son montaosos y en otros hay ocanos planos, pero por trmino medio uno puede encontrar aproximadamente la misma combinacin de montaas y ocanos est donde est. Esto era muy til si uno trataba de aplicar una teora generalizada del espacio y el tiempo como haca Einstein al funcionamiento del cosmos.

Tambin significaba asumir que el universo era isotrpico, o sea, que tena el mismo aspecto en todas direcciones y desde cualquier lugar. Esto es un poco ms difcil de aceptar. Al fin y al cabo, no podemos afirmar con certeza que esta sea la forma como experimentamos el mundo y el sistema solar, y adems el cielo nocturno interestelar est plagado de heterogeneidades como la franja de la Va Lctea. Pero de nuevo, a escalas que van ms all de nuestra galaxia y en lo ms profundo del cosmos, el nmero y la disposicin de los objetos vistos en cualquier direccin deberan ser ms o menos constantes.

La primera vez que alguien parece haber relacionado pblicamente este principio cosmolgico con las ideas copernicanas fue a comienzos de la dcada de 1950, cuando el famoso fsico de origen austraco Hermann Bondi utiliz la expresin principio cosmolgico copernicano en su discusin de un modelo cosmolgico actualmente refutado conocido como la teora del estado estacionario.

Como su propio nombre indica, la teora del estado estacionario propona que el universo era eterno, sin principio ni fin. Para hacer ms pasable esta teora, Bondi introdujo un principio an ms fuerte, segn el cual el universo no solo parecera ser el mismo en todas direcciones a cualquier observador situado en cualquier lugar del mismo, sino tambin a cualquier observador en cualquier momento del tiempo. Aunque hoy sabemos que nuestro universo no se encuentra en absoluto en un estado estacionario, el principio cosmolgico copernicano reforz la idea general de que no hay absolutamente nada especial o privilegiado en nuestro lugar en el cosmos, ni en el espacio ni en el tiempo.

Este perodo de mediados del siglo XX vio el desarrollo explosivo de una multitud de campos, desde la cosmologa a la microbiologa y a la gentica, as como la emergencia de varias generaciones de cientficos extraordinariamente influyentes. Pero a medida que se iba haciendo evidente que el propio universo era un lugar diverso y que evolucionaba, diferentes personas haban empezado a advertir ciertas extraas coincidencias en el valor de las constantes fsicas fundamentales. Las constantes son nmeros que describen cosas como la fuerza de la gravedad o las masas de las partculas subatmicas, y en particular el tiempo de vida estimado del cosmos.

Determinadas combinaciones de estos nmeros podan producir relaciones sorprendentes. Por ejemplo, la proporcin entre las fuerzas gravitacional y elctrica, que implica cantidades constantes que describen la fuerza de la gravedad, y las masas y cargas de electrones y protones, es aproximadamente de 1039. Este nmero es increblemente similar a la edad actual del universo descrita en unidades atmicas de tiempo (una unidad atmica de tiempo es unos 2 x 10_17 segundos), un hecho sealado por vez primera por el fsico Paul Dirac.

Pero por qu tenan que estar relacionadas estas constantes inmutables con la unidad que tiene el universo ahora? Mucho ms atrs o mucho ms adelante en el tiempo csmico, este no sera ciertamente el caso. Adems, en algn otro momento csmico, puede que las condiciones imperantes no permitiesen que hubiese vida inteligente para observar estas coincidencias! Esto era un problema molesto para un principio copernicano, ya que sugera que haba algo especial en el cundo y el dnde en que nos encontrbamos nosotros, y en las actuales propiedades fsicas del cosmos.

La prueba definitiva de que el universo era de edad finita se obtuvo en 1965 con el descubrimiento de una radiacin de fondo de microondas que se origin cuando el cosmos era muy joven, y que de hecho era parte de los restos de un big bang caliente. Esta huella de un universo muy diferente, un universo que en su da haba sido violentamente denso y caliente, era algo ms que un problema sin importancia; era una autntica impugnacin del concepto copernicano de mediana o irrelevancia. Y la cosa lleg a un punto crtico en una famosa presentacin hecha en 1973 por un fsico de origen australiano llamado Brandon Carter.

Carter, que ha desempeado un papel central en el moderno desarrollo de la fsica de los agujeros negros, se sinti animado por el inters de varios colegas, incluidos el fsico John Wheeler y un joven Stephen Hawking.

As pues, eligi armar un poco de alboroto nada menos que en una conferencia especial celebrada en Cracovia, Polonia, para conmemorar el quinientos aniversario del nacimiento de Coprnico. En su charla, Carter articul las ideas que se haban estado cociendo entre un grupo de cientficos que se haban sentido intrigados por todas aquellas aparentes coincidencias entre las propiedades csmicas y nuestras circunstancias. Fue hasta el fondo de la cuestin argumentando lo diferente que podra haber sido el universo solo con que hubiesen cambiado algunas de sus caractersticas, como la intensidad relativa de las fuerzas fundamentales que mantienen unida a la materia.

La consideracin de tales cambios suscit una intrigante idea que Carter elabor para su audiencia. Una versin retocada de la naturaleza podra, por ejemplo, no tener estrellas, pero dado que nosotros estamos hechos de elementos producidos por las estrellas, y dado que de hecho estamos aqu observando el cosmos, este hecho mismo puede esgrimirse para decirnos algo acerca del universo en que vivimos. En otras palabras: nuestra existencia misma nos dice algo acerca de la naturaleza de la fsica en el universo; podramos ser ms importantes de lo que creamos. Carter bautiz esta forma de abordar el cosmos como el principio antrpico, ya que antrpico significa que algo pertenece a la existencia humana.

Esto no era exactamente lo que Carter pretenda decir, ya que l se refera a cualquier tipo de observador, no solo los humanos. Pero aunque ms tarde propuso un trmino semnticamente ms preciso, la palabra antrpico ya haba hecho fortuna.

El sentido implcito de este enfoque a la comprensin del mundo lo resumen perfectamente las palabras que utiliz entonces el propio Carter: Coprnico nos dio una leccin muy sensata: que no hemos de suponer gratuitamente que ocupamos una posicin central privilegiada en el universo. Lamentablemente se ha dado una tendencia (no siempre subconsciente) a convertir este principio en un dogma mucho ms cuestionable, el de que nuestra posicin no puede ser privilegiada en ningn sentido.

El argumento subyacente en estas palabras es que no podemos ni debemos ignorar la multitud de fenmenos que aparentemente necesitan darse para que sea posible la vida y para que nosotros existamos.

Extractos del captulo 1 del libro de Caleb Scharf El complejo de Coprnico. Nuestra relevancia csmica en un universo de planetas y probabilidades.

Fuente: https://www.elviejotopo.com/topoexpress/el-principio-cosmologico-de-copernico/



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