CAP 10resumen

8/18/2019 CAP 10resumen

1/24

141

10

COSMOLOGÍA

LA REALIDAD DE LO INALCANZABLE

Nunca consideres el estudio como una obligación, sino como una oportunidad para penetrar en el bello ymaravilloso mundo del saber.

Albert Einstein.

INTRODUCCIÓN

En este capítulo vamos a conocer la historia científica más extraordinaria de todas y al mismo tiempo, la más humillante

para el género humano. Extraordinaria, porque en ninguna otra investigación científica se ha logrado penetrar tan

profundo como en la cosmología, para descubrir los detalles de lo que sucedió desde el primer segundo en que se

formó el Universo. Humillante, porque se comprobó que la posición central que supuestamente debía ocupar la Tierra

resultó ser totalmente errónea.

LA HISTORIA MÁS EXTRAORDINARIA

Greene sugiere que ”no sólo hemos descubierto lo que sucedió al principio, sino que hemos dado dimensiones y hemosmedido el tiempo de toda esta historia extraordinaria. Además, hemos sido capaces de visualizar los posibles escenarios

del futuro cósmico.”

La revolución conceptual

Que se produjo con Copérnico se debió, a que estas, estas condicionantes cayeron en terreno fértil durante el

Renacimiento. Entender los conceptos del espacio, tiempo, materia y energía es sin duda una de las conquistas más

extraordinarias de la mente humana.


2/24

142

El enigma más grande

El origen del universo es uno de los enigmas más grandes de la humanidad, sabemos que en un principio no había

materia, ni luz, ni sonidos, sólo un estado extremo de elevada energía, densidad y temperatura, también conocido como

una singularidad.

La gran inflación

La teoría desarrollada por Alan Guth y Andrei Linde , llamada de la Gran inflación que veremos más adelante, nos dice que al

principio del primer segundo de v ida del Universo, se produjo una expansión violenta, de tal manera que cada punto delUniverso se alejó de sus vecinos a velocidades superiores a la de la luz, y de esta forma se generó el espacio.

La materia

Los quarks formaron protones, neutrones y electrones que se unieron y generaron átomos de hidrógeno, helio y algo

de litio, para la formación de los primeros átomos pasó cerca de trescientos mil años. Estos elementos livianos, con la

gravedad se compactaron en ciertos lugares del cosmos y aparecieron las primeras nebulosas en que emergieron las

primeras estrellas llamadas novas o nuevas.

Las estrellas novas

Para la formación de estas estrellas debieron pasar tres billones de años, para que la gravedad condensara enormes

masas de gases de las nebulosas iniciales, formando las primeras novas y cuásares, (cuasar significa cuasi estrella) mucho

más grandes que nuestro Sol. Estas nuevas estrellas cuando terminaban sus vidas en pocos cientos de millones de

años, se convirtieron en supernovas al explotar y terminar sus vidas produjeron todos los elementos naturales, desde el

hidrógeno hasta el uranio.

Las pruebas del Big Bang

1.El hecho de que el Universo se expande y que las galaxias se alejan todo el tiempo. 2. Que desde todos los rincones

del Cosmos recibimos las radiaciones, ondas de radio y microondas que se produjeron al principio del Big Bang y que

prueban que éste realmente se produjo. 3. La abundancia de los elementos más livianos como el hidrógeno y el helio,

que fueron los que se formaron en esta primera fase del comienzo del Universo. 4. Este modelo ha sido verificado como

un modelo del Universo definitivamente no estático; sino más bien evolutivo.

Hadrones y leptones

Cuando el Universo se enfrió y se expandió, la temperatura inicial cayó muy rápido, los quarks se unieron para formar las

partículas pesadas llamadas hadrones, como los protones y neutrones. Lo mismo sucedió con los leptones o partículas

livianas, que formaron electrones y neutrinos. Por cada protón había un electrón en el Universo; los protones además se

unen a los neutrones y forman los núcleos atómicos, todo esto durante los tres primeros minutos.


3/24

143

LA ESTRUCTURA DEL UNIVERSO

Las soluciones de la relatividad

Para poder explicar la estructura del Universo, se requiere de la relatividad y la cuántica. La relatividad, describe la

estructura a gran escala del Universo, y la teoría cuántica describe la estructura atómica de la materia.

El huevo cósmico

En los primeros modelos no se tomaban en cuenta los recientes descubrimientos de la física cuántica y los descubrimientosque se hacían en los laboratorios y aceleradores de partículas. Con los aceleradores es posible simular las condiciones

que existieron en el Universo al comienzo, cuando recién se formaban las primeras subpartículas.

Los grandes telescopios

Con los grandes telescopios y satélites que exi sten para medir radiaciones y ver hasta los confines del cosmos, es posible

verificar si los resultados de las predicciones de las teorías cosmológicas son posibles o no.

Los misterios

En este capítulo vamos a ver los misterios de la constante cosmológica, de la materia que no se puede ver llamada

materia oscura y de la energía que acelera a las galaxias, llamada energía oscura.

La vida en un planeta especial

Mucho tiempo después, en un planeta común y corriente que giraba alrededor de una estrella de tamaño mediano, en

una galaxia también mediana, surgieron los océanos y luego las moléculas complejas que dieron inicio a una serie de

procesos autocatalíticos que formaron los ácidos nucleicos, los aminoácidos, las primeras proteínas, y las células de la vida.

Las células

Esto permitió el inicio de la vida probablemente bajo los mares. De esta manera aparecieron las primeras células

procariotas, significa antes del núcleo verdadero, y luego de varios cientos de millones de años las más complejas, las

eucariontes, que tienen un núcleo verdadero y muchos orgánulos, y luego emergieron los seres multicelulares como lasalgas, plantas y animales.

LA ASTROLOGÍA

EUDOXO DE CNIDO

(408 a. C.- 355 a. C.) Eudoxo nació en Cnido, que actualmente es parte de Turquía. Fue un astrónomo y filósofo griego,

alumno de Platón y el primero en plantear un modelo matemático para los planetas, por lo que es considerado el padre

de la astronomía matemática. Inventó la esfera astronómica y estableció que la duración del año era mayor en 6 horas


4/24

144

a los 365 días. Luego explicó el movimiento del Sol, la Luna y los Planetas e introdujo un ingenioso pero complicado

sistema en el que asigna cuatro esferas a cada a stro para explicar sus movimientos.

EL COSMOS DE ARISTÓTELES

Aristóteles aceptó las ideas de Eudoxo y con estas creó su propia hipótesis de un sistema planetario, llegando a la

conclusión de que como la sombra de la Tierra sobre la Luna en los eclipses siempre es redonda, entonces el Cosmos

también debía ser esférico en vez de plano.

La visión de Aristóteles

La Tierra estaba en reposo y los planetas describían órbitas circulares a su alrededor. Los cuerpos celestes como las

estrellas habitaban en estas esferas que estaban hechas del quinto elemento, también llamado la quinta esencia o éter.

El primer motor

Aristóteles propuso que una fuerza mística era la que producía los movimientos circulares de los planetas. Este modelo

fue aceptado por los teólogos que interpretaron este primer motor como que fueran los ángeles.

ARISTARCO DE SAMOS

(310 a.C.- 230 a.C) Astrónomo griego que pasó la mayor parte de su vida en Alejandría. Calculó que la Tierra se encuentra

unas 18 veces más distante del Sol que de la Luna, y que el Sol era unas 300 veces mayor que la Tierra, en ambos cálculosestaba equivocado. El método que uso de triangulaciones no es adecuado para distancias tan grandes, después se

comprobó que el Sol se encuentra unas 400 veces más lejos. Aristarco fue el primero en formular una teoría heliocéntrica

completa en que el Sol y las demás estrellas permanecen fijas en el espacio, la Tierra y los restantes planetas giran en

órbitas circulares alrededor del Sol. Su modelo heliocéntrico no tuvo seguidores en su época, y fue sustituido por la

teoría geocéntrica, que es más evidente aparentemente. Aristarco perfeccionó además la teoría de la rotación de la

Tierra sobre su propio eje, explicó el ciclo de las estaciones y realizó nuevas y más precisas mediciones del año sideral.

La idea heliocéntrica

Como vimos antes, Aristarco fue el primero en proponer la idea de que el Sol no se mueve, y que es la Tierra la que gira

alrededor del Sol y además, alrededor de su eje. Esta afirmación le significó la acusación de impío.

La creatividad de los griegos

Es realmente admirable la creatividad e inteligencia que demostraron los sabios y astrónomos griegos; lamentablemente

fueron ignorados por sus conciudadanos y por los que les siguieron, especialmente en el caso de Aristarco.

HIPARCO DE NICEA

Astrónomo y geógrafo griego, realizó sus observaciones en Rodas donde construyó un observatorio y en Alejandría.

Tolomeo desarrolló sus ideas basado en los conceptos de Hiparco, convirtiendo al movimiento celeste en un esquema

geométrico muy complicado y que contradice las leyes de la mecánica. En el 134 a.C. Hiparco observó una nueva estrella


5/24

145

en la constelación de Escorpión; estimulado por este descubrimiento, elaboró un catálogo de alrededor de 850 estrellas,

clasificadas según su luminosidad de acuerdo con un sistema de seis magnitudes de brillo, similar a los actuales.

El concepto de Hiparco

Tolomeo desarrolla sus ideas basado en los conceptos y mediciones de Hiparco, convirtiendo al movimiento celeste en

un esquema geométrico muy complicado y que contradice las leyes de la mecánica. Esta idea estuvo vigente por cerca

de 1500 años hasta que Copérnico rebatió la hipótesis geocéntrica.

CLAUDIO TOLOMEO(Siglo II d.C.) Tolomeo fue el último gran representante de la astronomía griega en Alejandría. Su obra principal y

más famosa, que influyó en la astronomía árabe y europea hasta el Renacimiento, es la Sintaxis matemática, en trece

volúmenes, que en griego fue calificada de grande o extensa para distinguirla de otra colección de textos astronómicos

debidos a diversos autores.

La idea geocéntrica

Fue Claudio Tolomeo, quien en su famosa obra Almagesto, presenta una exposición matemática de la concepcióngeocéntrica del Cosmos. Donde la Tierra está en el centro y en la esfera celeste están girando a su alrededor todos los

demás cuerpos celestes en órbitas muy complejas llamadas epiciclos, que son las curvas que recorre un punto sobre un

círculo pequeño, que gira sobre otro círculo más grande.

EL INICIO DE LA ASTRONOMÍA

NICOLÁS COPÉRNICO

(1473 - 1543) Clérigo, matemático y astrónomo polaco, nacido en el seno de una rica familia de comerciantes, quedó huérfano

a los diez años y se hizo cargo de él su tío materno, canónigo de la catedral de Frauenburg y luego obispo de Warmia. En 1491

Copérnico ingresó en la Universidad de Cracovia y en 1496 viajó a Italia para completar su formación en Bolonia, donde cursó

derecho canónico y recibió la influencia del humanismo italiano.

La crítica del geocentrismo

En enero de 1497, estando Copérnico en la Universidad de Bolonia, se alojó en casa de un profesor de matemáticas

llamado Domenico de Novara, quien influiría en sus actividades científicas y astronómicas, ya que de Novara fue uno de

los primeros críticos de las ideas geocéntricas de Claudio Tolomeo.

El santo

En 1503 de regresó en Polonia actuó como escribano y médico de su tío, el obispo. Luego fue gobernador militar, juez,

médico y reformador de la moneda y al ofrecer asistencia médica gratuita a los pobres, lo consideraron un santo.


6/24

146

El pensador incansable

Copérnico fue un pensador incansable, y escribió que durante mucho tiempo reflexionó acerca de la confusión en las

tradiciones astronómicas y comenzó a incomodarle el hecho de que los filósofos no hubieran descubierto un esquema seguro

para explicar los movimientos de la maquinaria del mundo.

La torre de observación

En 1513 Copérnico construyó una torre de observación a la cual le equipó con una serie de instrumentos astronómicos

como cuadrantes, paralácticos y astrolabios para observar el Sol, la Luna y las estrellas. En un escrito llamado Comentario

sobre las teorías de los movimientos de los objetos celestes a partir de sus disposiciones, por primera vez propone

una teoría en que la Tierra se mueve alrededor del Sol.

Sobre las revoluciones celestes

Copérnico temía exponerse a la ira del público y de la Iglesia y por esto trabajó durante varios años para la publicación

de Sobre las revoluciones de los orbes celestes el 24 de mayo de 1534, día de su muerte; estableciendo las bases de la

teoría heliocéntrica. La iglesia protestante fue la primera en atacar esta obra argumentando que estaba en contra de las

enseñanzas de la Biblia.

La explicación indispensable

Uno de los problemas más complejos que Copérnico no pudo explicar fue la razón por la cual los cuerpos que están sobrela Tierra que gira, se mantienen sobre ella sin salir despedidos al espacio, ya que no sabía de la existencia de la gravedad.

GIORDANO BRUNO

(1548 - 1600) Filósofo italiano, es uno de los personajes más trágicos de la historia de Italia. A los catorce años fue enviado a

Nápoles a estudiar, y se ordenó sacerdote en 1572; se doctoró en teología en 1575. Se interesó con pasión en los problemas

planteados en la Biblia. Huyó de Nápoles a causa de un proceso de herejía contra él, y también de Roma por temor a verse

acusado de un asesinato en el que no tenía ninguna culpabilidad. Se dirigió a Francia; donde dio cátedra en Toulouse y en

París, y publicó De las sombras de las ideas. Los dos años y medio que pasó entre Oxford y Londres se cuentan entre los más

importantes de su vida, por cuanto escribió y publicó la mayor parte de sus obras.

El gran idealistaBruno fue un gran filósofo, poeta, matemático y pensador científico que se inspiró en las obras de Heráclito, Demócrito,

Nicolás de Cusa y de Copérnico. La filosofía de Bruno se basa en la naturaleza de las ideas y fue uno de los precursores

en la ciencia del concepto de infinito.

La cosmología del infinito

Sugirió que el Cosmos es infinito y que podían haber innumerables mundos habitados por seres inteligentes superiores

a los humanos y que la Tierra no puede ser el centro del Universo.


7/24

147

LAS TEORÍAS ANTAGÓNICAS

La geocéntrica y la heliocéntrica

Los astrónomos se vieron confrontados con dos teorías antagónicas, la geocéntrica de Tolomeo y la heliocéntrica de

Copérnico y Bruno, las cuales diferían totalmente y ambas describían posibles universos.

La teoría verdadera

La teoría geocéntrica tradicional sostenía que la Tierra era el centro del Cosmos. La teoría heliocéntrica sostenía que la

Tierra giraba alrededor del Sol y que por tanto la humanidad no ocupaba el centro del Universo conocido.

La aplicación del método científico

La tarea para los astrónomos fue establecer científicamente cuál de los modelos describía correctamente el cosmos

verdadero; para resolver este dilema tenían que comparar las predicciones de las dos teorías, para lo cual se hacía

necesario realizar muchísimas observaciones y medidas de lo que realmente sucedía en los cielos.

Las dificultades con las medidas

Al realizar estas observaciones encontraron que las distancias eran tan grandes que las diferencias en las mediciones,

eran muy pequeñas para poder llegar a una definición precisa de cuál teoría era la correcta. El telescopio no se había

inventado aún y tenían que elaborar tablas de las posiciones planetarias al ojo con instrumentos muy imprecisos. Solocuando las mediciones fueran mejoradas por Tycho Brahe se pudo resolver esta cuestión.

TYCHO BRAHE

(1546- 1601) Astrónomo danés en 1560 presenció un eclipse de Sol y, decidió dedicarse a la astronomía, disciplina

que estudió por su cuenta. Su primer trabajo astronómico, publicado en 1573, estuvo dedicado a la aparición de una

estrella tipo nova en la constelación de Casiopea. El rey Federico II le concedió una pensión y le regaló de por vida la

isla de Hveen, donde Brahe edificó el castillo de Uraniborg, dotado de un observatorio, al cual lo equipó con todo tipo

de instrumentos, algunos de colosales proporciones, ya que estaba convencido de que el progreso de la astronomía

dependía, de realizar una serie continuada y prolongada de observaciones del movimiento de los planetas, el Sol y la Luna.

El viaje a BohemiaA la muerte del rey, su hijo y sucesor le retiró todo el apoyo a Tycho e incluso le obligó a abandonar el observatorio,

debido a su independencia religiosa y su desdén por los señores feudales. Brahe perdió su pensión y los derechos sobre

la isla. Rodolfo II de Bohemia invitó a Tycho a Praga, la capital de Bohemia donde iba a construir un nuevo observatorio

astronómico. Las mediciones planetarios realizadas por Brahe fueron entregadas a Kepler poco antes de su muerte;

Kepler aseguró que en unos ocho días tendría los resultados de su investigación. Le llevó cerca de ocho años al mejor

matemático de esa época, establecer que la órbita de Marte es una elipse que tiene al Sol en uno de sus focos.


8/24

148

El compromiso

Brahe nunca aceptó totalmente el sistema heliocéntrico de Copérnico y buscó una fórmula de compromiso entre éste y elantiguo sistema de Tolomeo. El sistema de Brahe presuponía que los cinco planetas conocidos giraban alrededor del Sol,el cual, junto con los planetas, daba una vuelta alrededor de la Tierra una vez al año. La esfera de las estrellas giraba una

vez al día alrededor de la Tierra inmóvil.

Las mejoras

Brahe realizó notables mejoras en las teorías de la Luna, fue el primer astrónomo que tuvo en cuenta la refracción y

aprendió a corregir sus mediciones, que eran afectadas por los cambios de temperatura que contraen o expanden al

metal de los cuadrantes y demás instrumentos de medida.

Los instrumentos

Brahe y otros astrónomos crearon nuevos aparatos para mejorar las mediciones, con un cuadrante, un dispositivo en

forma de triángulos sobre una base cuadrada, se podía medir cada posición de las estrellas o planetas con dos ángulos.

La superestrella

Brahe descubrió en 1572 una estrella de una luminosidad extraordinaria, que iluminó el cielo en un lugar en que no

había estrellas. Ahora sabemos que esta estrella fue una supernova, es decir, una estrella muy grande que al final de su

vida explotó con una fuerza descomunal.

La paralaje del cometa

En 1577 Tycho hizo una serie de observaciones de un cometa al medir la paralaje de éste; paralaje es la diferencia entre

las posiciones aparentes que en la bóveda celeste tiene un astro, al medirse desde dos extremos de la órbita terrestre.

Con las estrellas no hay paralaje, ya que están muy lejos. Así pudo comprobar que el cometa estaba más lejos que la

Luna de la Tierra.

La paralaje de las estrellas

Midió la paralaje de una serie de estrellas y encontró que no había paralaje. Esto podía tener dos explicaciones: o que la

Tierra estaba fija y no se movía, o que las estrellas estaban tan lejos que no se podía detectar ninguna paralaje.

JOHANNES KEPLER

(1571- 1630) Astrónomo, matemático y físico alemán. Hijo de un mercenario que sirvió en los ejércitos del duque

de Alba y de una madre sospechosa de practicar la brujería. Un edicto del archiduque Fernando contra los maestros

protestantes le obligó a abandonar Austria y en 1600 se trasladó a Praga invitado por Tycho Brahe. Cuando éste murió,

Kepler lo sustituyó como matemático imperial con el encargo de acabar las tablas astronómicas iniciadas por Brahe y en

calidad de consejero astrológico.


9/24

149

El hijo del soldado

El siguiente paso lo dio Johannes Kepler, que con su enorme intuición e insaciable deseo de precisión absoluta y, sus

habilidades matemáticas.

Las brujas en la familia

Su madre fue criada por una tía que practicaba la brujería, por lo que años después ella también fue acusada de bruja

y Kepler tuvo que defenderla. Kepler era una persona muy religiosa y por esto estudió teología en la Universidad de

Tubinga. Su afición por la astronomía se debía entre otras cosas a que cuando era niño su madre le enseñó una noche

un gran cometa que apareció ese año y además, porque quería cumplir su deber de cristiano y comprender el Cosmos

que Dios había creado.

Tubinga

Kepler conoció en Tubinga al profesor de matemáticas Michael Maestlin, quien era partidario de la teoría heliocéntrica

desarrollada por Copérnico. Kepler comprendió inmediatamente que la teoría copernicana debía ser la correcta por la

elegancia y belleza de su ordenamiento planetario, ya que éste tenía que haber sido el plan de Dios.

El profeta

En 1594 cuando Kepler fue a Graz en Austria como profesor de la Escuela Protestante, elaboró un calendario astrológico

completo en el que predecía un invierno muy frío y una incursión de los turcos, como ambas cosas sucedieron, lellamaron el profeta.

Triángulos y círculos

Kepler desarrolló durante sus años en Graz, la concepción planetaria según la cual el mundo se rige en base a una

armonía preestablecida, y creyó encontrar una respuesta geométrica relacionando los cinco sólidos regulares. Dibujó

un triángulo equilátero y dentro de él un círculo y dentro del círculo otro triángulo y consideró erróneamente que las

órbitas planetarias debían mantener algún tipo de proporción similar a los círculos que había trazado dentro de los

triángulos. De esta manera creyó haber resuelto el misterio cosmográfico que expuso en su primera obra, El misteriocosmográfico.

El ayudante de TychoDesde 1600 se convirtió en ayudante de Tycho en el observatorio de Praga. Brahe y Kepler no se llevaban muy bien,

había una cierta desconfianza, Brahe temía que su asistente fuera el que se llevara todos los laureles y Kepler anhelaba

ser considerado como un igual y tener cier ta independencia.

Las leyes de Kepler

El trabajo más importante de Kepler fue la revisión de las mediciones de la órbita de Marte. Labor que culminó con la

publicación de la Nueva astronomía, obra que contenía las dos primeras leyes de Kepler, relativas a la elipticidad de las


10/24

150

órbitas y a la igualdad de las áreas barridas, en tiempos iguales.

La primera ley. Establece que las órbitas de los planetas alrededor del Sol son elipses y que el Sol está en uno de sus focos.

La segunda ley. Establece que los planetas viajan más lentamente cuando están más lejos del Sol.

La tercera ley. Asevera que el tiempo de giro de los planetas alrededor del Sol es proporcional a la distancia mediadel planeta al Sol.

El funcionamiento del sistema solar

El trabajo de Copérnico, Bruno, Brahe y Kepler establece científicamente que la Tierra no es el centro del Universo y que lasórbitas planetarias no son circulares. Se probó, además, que el progreso científico permite responder a las preguntasmás importantes del funcionamiento del Universo, cuando se cuenta con los instrumentos necesarios y la precisión

adecuada para aplicar razonamientos matemáticos avanzados a los datos recogidos.

LA ASTRONOMÍA DE GALILEO

Isocronía del péndulo

En 1602 Galileo emprendió sus estudios sobre el movimiento, el isocronismo del péndulo y el desplazamiento en un

plano inclinado y, descubrió que las oscilaciones de todos los péndulos son casi exactamente iguales, lo que le permitió

después construir relojes astronómicos.

Los experimentos

Galileo cuando regresa a Florencia sin obtener ningún título, se dedica a la enseñanza de la matemática y a cuestionar la

ciencia y filosofía de Aristóteles, especialmente haciendo experimentos para comprobar la veracidad de ciertas teorías

o explicaciones.

Caída de los cuerpos

En 1589 lo nombran profesor de la Universidad de Pisa para enseñar astronomía tolemaica y, fue aquí donde discrepó

con Aristóteles sobre el movimiento de los cuerpos bajo la acción de la gravedad, ya que éste creía que los cuerpos más

pesados caen con mayor aceleración; mientras que Galileo encontró que todos caen con la misma aceleración.

El telescopio

En julio de 1609, de visita en Venecia, Galileo tuvo noticia de un nuevo instrumento óptico holandés, se trataba del

catalejo, cuya importancia práctica captó Galileo inmediatamente, dedicando sus esfuerzos a mejorarlo hasta hacer de

él un verdadero telescopio.

Las lunas

Con el telescopio mejorado empieza a hacer observaciones de la Luna y encuentra que ésta no es lisa, como antes se

habían imaginado, sino que tenía una serie de cráteres. Luego empieza a observar las estrellas y a elaborar mapas de


11/24

151

éstas en el cielo. Al observar al planeta Júpiter descubre una serie de lunas que giran alrededor de este planeta.

Las orejas de Saturno

Al observar a Saturno no puede distinguir los anillos que rodean al planeta, y los confunde con orejas y les llama las

orejas de Saturno.

Heliocentrismo

En el año 1613 Galileo escribe cartas en que trata sobre las manchas solares, que ya habían sido detectadas por una serie

de astrónomos anteriores en distintos lugares de Europa y defiende por primera vez la teoría heliocéntrica.

La mala ciencia

Cuando en 1616 describe el origen de las mareas, que son otra prueba más de que la Tierra gira alrededor del Sol, la

Inquisición le llamó a Roma a responder por sus ideas y un consejo de teólogos publicó un edicto diciendo que Galileo

hacía mala ciencia cuando enseñaba como un hecho la teoría heliocéntrica.

La inquisición

El Santo Oficio condenó en 1616 al sistema copernicano como falso y opuesto a las Sagradas Escrituras, y Galileo recibió

la admonición de no enseñar públicamente las teorías de Copérnico. Ya que Galileo no poseía las pruebas que probaban

el movimiento de la Tierra. La elección del nuevo papa Urbano VIII; el cardenal Barberini, llenó de júbilo a Galileo, ya queel cardenal le había mostrado su afecto. Esto animó a Galileo a redactar la gran obra sobre la cosmología copernicana,

Dialogo sobre los dos sistemas del mundo, tolemaico e copernicano. La obra daba una explicación falsa de las mareas,

como prueba del movimiento de la Tierra, por lo que el Santo Oficio abrió un proceso en contra de Galileo, pese a

que éste había conseguido un autorización para publicar el libro en 1632. El proceso terminó con la condena a prisión

perpetua de Galileo pese a su retractación formal. La pena fue suavizada al permitírsele que la cumpliera en su quinta

de Arcetri.

Sospechoso de herejía

Galileo admitió que quizá había ido muy lejos en sus argumentos contra el sistema tolemaico, por lo que la mayoría de

los cardenales le encontraron vehementemente sospechoso de herejía. Galileo fue obligado a retractarse pero se dice

que al levantarse susurró en voz baja (sin embargo, se mueve).

Diálogo sobre ciencias

En su retiro, Galileo consiguió completar la última y más importante de sus obras: los Discurso y demostraciones

matemáticas entorno a dos nuevas ciencias, publicado en 1638. En ella, trata sobre la estructura y la resistencia de los

materiales, y las bases físicas y matemáticas para un análisis del movimiento, que le permitió demostrar las leyes de

caída de los cuerpos en el vacío y elaborar una teoría completa del disparo de proyectiles. En esta obra desarrolló un

modelo matemático del movimiento acelerado y descubre las leyes que rigen la caída de los cuerpos bajo la acción de

la gravedad, refutando las afirmaciones de Aristóteles.


12/24

152

LOS DESCUBRIMIENTOS DE NEWTON

Diseñó y construyó el primer telescopio reflector, concluyó que la luz blanca era la suma de todos los colores y realizó el

experimento del prisma en donde pudo observar el espectro de la luz blanca y recomponerlo con un segundo prisma.

Descubrió los anillos de Newton, una serie de franjas claras y oscuras debidas a la interferencia luminosa. En 1666

Newton imaginó que la gravedad de la Tierra atraía a la Luna y balanceaba la fuerza centrífuga. Con su ley sobre la fuerza

centrífuga y utilizando la tercera ley de Kepler, dedujo las tres leyes fundamentales de la mecánica celeste. Demostró

que la fuerza gravitatoria disminuye según el cuadrado de la distancia que separa sus centros de gravedad. Aplicó el

primer tratamiento matemático al movimiento ondulado, dedujo las leyes de Kepler a partir de la ley de cuadrados

inversos de la gravitación y explicó las órbitas de los cometas; calculó las masas de la Tierra, el Sol y los planetas con sus

satélites, explicó la forma aplastada de la Tierra y utilizó esta idea para explicar la presesión de los equinoccios, ademásde que estableció la teoría de las mareas.

A hombros de gigantes

En 1676 le preguntaron a Newton cómo hizo para ver tan lejos. El respondió en una carta a su enemigo, Robert Hooke:

“Si he logrado ver más lejos, ha sido porque he subido a los hombros de gigantes” , que era un reconocimiento de sus

antecesores Brahe, Copérnico, Kepler, Galileo y otros más, que habían contribuido decisivamente en el desarrollo de la

ciencia y del método experimental y no de Hooke, que era una persona muy pequeña.

La manzana y la Luna

Newton vio una manzana caer miró la Luna que salía en el cielo por detrás, y razonó que si la gravedad causa que lamanzana caiga, debería también extenderse y alcanzar a la Luna, haciéndola caer hacia la Tierra.

La ley universal

Newton formuló la demostración de que dicha fuerza debe ser la gravedad y que ésta actúa sobre todos los planetas.8

Pero tal vez lo más importante fue que concibió que esta fuerza no está restringida solamente a la superficie de la Tierra,

sino que se encuentra en todo el Universo y por esto le llamó una ley universal.

La gravitación

Newton desarrolló la teoría de la gravitación universal, que explica en gran medida la estructura del Sistema Solar y del

Universo. Pero nunca supo cómo se ejercía esta fuerza a enormes distancias sin que haya ningún tipo de contacto entrelos cuerpos celestes.

El telescopio de reflexión

Newton, además, pudo observar a los planetas y las estrellas más de cerca al desarrollar el telescopio de reflexión, que

permitió mejorar sustancialmente los telescopios con unas dimensiones más manejables.


13/24

153

Lo celeste y lo terrestre

Lo más importante de los descubrimientos y conceptos que Newton descubrió fue que pudo unir lo celeste con lo

terrestre y de esta manera probar que las leyes que descubrimos en la Tierra se aplican en cualquier lugar del Universo.

LOS GRANDES ASTRÓNOMOS

WILLIAM HERSHEL

(1738 - 1822) Astrónomo germano-británico que emigró a Inglaterra, donde se ganó la vida como copista musical hasta

1767. Herschel construía sus propios telescopios de grandes espejos y en 1781 descubrió el planeta Urano; gracias a la

calidad de sus telescopios, catalogó 2.000 nuevas nebulosas, 800 estrellas dobles, 2 satélites de Urano (Titania y Oberon),

2 de Saturno (Mimas y Encelado) y los cometas de los años 1807 y 1811 y además estudió las estrellas dobles.

La estructura de la galaxia

Son muy destacables sus aportaciones sobre la estructura del universo y su evolución, fue un defensor de la composición

estelar de las nebulosas y, el primero en discernir la estructura de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

GEORGE HALE

(1868 - 1938) Astrónomo norteamericano, inventó el primer modelo de espectroheliógrafo, que lo perfeccionó

años después y con el cual obtuvo interesantes fotografías monocromáticas del Sol con luz de calcio e hidrógeno. Tal invención y sus ap licaciones al estudio de las pertur baciones solares dieron lugar a i mportan tes publ icacion es.

Los grandes observatorios

Hale en 1892 fundó, no lejos de Chicago, el Observatorio Yerkes, que tenía un telescopio refractor con un objetivo

de un metro de diámetro, que aún hoy es el mayor telescopio del mundo de su tipo. Con él, Hale y sus colaboradores

pudieron llevar a cabo importantes investigaciones sobre la física solar y en la espectroscopia estelar. El impulso de

Hale permitió el establecimiento no sólo de un laboratorio astrofísico, sino del Politécnico Calthec; el cual recibió

el mayor telescopio reflector del mundo en esa época, con un espejo de cinco metros de diámetro en monte

Palomar, un lugar especialmente adecuado para las observaciones astronómicas.

HARLOW SHAPLEY

(1885 - 1972) Va a la Universidad de Missouri para estudiar periodismo, pero como no se abrió la Escuela de

Periodismo, decidió estudiar Astronomía. Obtuvo la licenciatura y el magíster, y en la Universidad de Princeton, el

doctorado de astronomía con una tesis sobre 90 estrellas binarias eclipsantes, con lo que creó una nueva rama, l a

astronomía de las estrellas dobles. Entró a trabajar en el Observatorio de M onte Wilson gracias a George Hale, y allí

propuso la teoría de la pulsación de las estrellas cefeadas. Esto le permitió descubrir que la Vía Láctea era mucho

más grande de lo que se creía hasta entonces y que la posición del Sol en la misma no era en absoluto una posición

especial.


14/24

154

El observatorio de Mount Wilson

En este observatorio, en los años de 1910 a 1919, se analizó la luz de unas estrellas variables l lamadas cefeidas, que

les permitieron a los astrónomos establecer las distancias desde las regiones más alejadas del espacio. Shapley

demostró de esta manera que el Sol está muy lejos del centro de nuestra galaxia.

VESTO MELVIN SLIPHER

(1875 - 1969) Astrónomo estadounidense cuyas observaciones cósmicas proporcionaron los primeros datos

empíricos en los que se sustentó la teoría del universo en expansión. Sus primeras investigaciones tuvieron por

objeto la velocidad de rotación de cier tas galaxias espirales, entre las que se encontraba Andrómeda, y descubrió,mediante técnicas fotográficas complejas que requerían tiempos enormes de exposición, un valor de dicha

velocidad muy superior al esperado, que fue utilizado por el astrónomo Edwin Hubble para elaborar la teoría de

expansión del universo.

EDWIN P. HUBBLE

(1889 -1956) Astrónomo estadounidense, se graduó en derecho por la Universidad de Oxford, pero tras sólo un año como

abogado abandonó la práctica legal e ingresó en la Universidad de Chicago para estudiar astronomía, disciplina en la que

se doctoró en 1917. Finalizada la Primera Guerra Mundial, entró a trabajar en el observatorio del Monte Wilson, en California.

Hubble , fue uno de los científicos que más aportó para ampliar nuestra visión del Universo.

El descubrimiento de las galaxiasHubble descubrió que el Universo no es eterno ni invariable, al contrario, crece y evoluciona con el tiempo. Esto cambió

radicalmente la visión que se tenía a principios del siglo XX, en que se creía que la Vía Láctea era todo lo que había en

el Universo. Ya en 1755 Kant discrepó y sugirió que algunas nebulosas que aparecían en los telescopios debían ser otros

universos islas., es decir otras galaxias.

El Universo crece

Hubble descubrió que el Universo no es eterno ni invariable, al contrario, crece y evoluciona con el tiempo. Esto cambió

radicalmente la visión que se tenía a principios del siglo XX, en que se creía que la Vía Láctea era todo lo que había en

el Universo. Ya en 1755 Kant discrepó y sugirió que algunas nebulosas que aparecían en los telescopios debían ser otros

universos islas., es decir otras galaxias.

La constante de Hubble

En 1929 Hubble demostró que había muchísimas galaxias más y, que la mayor parte de ellas se alejan de la Vía Láctea, a

velocidades proporcionales a su distancia de nosotros. Es decir, mientras más lejos estaban de nosotros, más rápido se

alejaban. Hubble determinó que la velocidad con que se alejan las galaxias es directamente proporcional a la distancia

a que se hallan, y a la constante de proporcionalidad en esta línea recta; lo que se llama ahora la constante de Hubble.


15/24

155

Ley de Hubble

Hubble dedicó su vida a la observación de las galaxias, los objetos más lejanos que conocían los astrónomos y pudo

determinar las distancias de muchas de ellas, aumentando las fronteras del Universo. Comparó las distancias de las

galaxias en función a la velocidad con que se alejaban unas de las otras, y dedujo que cuanto más lejanas se encontraban

las galaxias, más rápidamente se movían. Esta relación, conocida como ley de Hubble, era prueba empírica de que el

universo se expandía.

La velocidad de recesión = constante de Hubble x distancia

Millones de galaxiasHubble descubrió que el Universo contiene cientos de miles de millones de galaxias, y que cada una de estas galaxias

tiene decenas de miles de millones de estrellas. Sabemos, además, que hay galaxias, elípticas, espirales e irregulares, que

no tienen una forma definida.

COSMOLOGÍA MODERNA

El Universo a gran escala

Es el estudio del Universo a gran escala, su historia, sus propiedades y su estructura como un todo. La cosmología usa

el método científico para conocer el origen, la evolución y además para determinar los posibles escenarios del fin del

Universo.

Los temas de la cosmología

Como cualquier otra rama de la ciencia, la cosmología hace predicciones que deben ser probadas por medio de las

observaciones, las mediciones y los experimentos. La cosmología trata sobre los siguientes temas importantes: el Big

Bang, la historia del Universo primitivo, los agujeros negros y de gusanos, los modelos del Universo, la gravedad y el espacio-

tiempo, la vida de las estrellas, el sistema planetario y otros temas.

El Universo estacionario

Fred Hoyle, astrofísico inglés, era partidario de la teoría llamada del estado estacionario que asumía que el Universo nunca

tuvo un comienzo y que tampoco tendría un fin. Que simplemente evolucionaba en este llamado estado estacionario.

Big Bang

Esta teoría, mal llamada teoría de la gran explosión o Big Bang en inglés, es la teoría más aceptada y comprobada para

entender la primera fase del origen y la evolución del Universo. Sabemos qué sucedió en el primer segundo.

MODELOS DEL UNIVERSO

Los modelos concuerdan con las observaciones que se han hecho en los aceleradores de altas energías que hay en

varios lugares del mundo y con las leyes de Newton, de la relatividad, de la física cuántica y con las ecuaciones de


16/24

156

Maxwell. Estos modelos nos indican que el Big Bang se produjo hace aproximadamente trece mil setecientos millones

de años y duró cerca de medio millón de años partiendo de una singularidad.

Enorme temperatura

Había una temperatura de trillones de trillones de grados, que se fue enfriando a medida que el Universo se expandía

desde un estado de altísima densidad y temperatura, al estado actual enormemente grande y muy frío.

La radiación de fondo

Podemos ahora observar y medir los remanentes de ese estado tan denso y caliente, en la radiación de fondo demicroondas que llegan de todas las direcciones a los detectores y antenas que apuntan hacia todas las direcciones del

cielo.

Las radiaciones

Las radiaciones electromagnéticas tuvieron un rol preponderante en este Universo primitivo, en que se generaban

protones y antiprotones; es decir, materia y antimateria, que se aniquilaban cuando chocaban liberando energía

electromagnética en forma de fotones. A medida que el Universo se expandió, se enfrió hasta el momento en que los

fotones ya no podían generar más partículas y antipartículas.

Fundamentos de la cosmología

El desarrollo de la cosmología moderna se basa en los siguientes pilares: 1. La teoría de la relatividad general de Einstein

de 1916 y los modelos cosmológicos. 2. La medición de la rapidez de expansión del Universo. 3. El estudio de los

materiales que constituyen el Universo. 4. El descubrimiento y la comprensión moderna de los fenómenos nucleares

que tienen lugar en el interior de las estrellas.

La singularidad

La relatividad general es uno de los triunfos más grandes de la ciencia y ha pasado por todas las pruebas y verificaciones

posibles. Esta teoría nos dice que el Universo se está expandiendo, cosa que se ha comprobado con las observaciones y

mediciones de Hubble. Pero además, nos dice que el Universo comenzó en un punto infinitamente pequeño, llamado

una singularidad, con una densidad infinitamente grande y con una temperatura de billones de grados en algún

momento del pasado.

La deformación del espacio

La relatividad general describe a la gravedad no como un campo de fuerzas, sino como una deformación del espacio-

tiempo. Como decía John Wheeler: “la materia le dice al espacio cómo curvarse y el espacio le dice a la materia cómo

moverse”.

La constante cosmológica

De acuerdo con las observaciones astronómicas de ese entonces, el Universo tenía que ser estático, de modo que


17/24

157

Einstein modificó la relatividad general al añadirle un término llamado constante cosmológica, para que aparezca como

estacionario. Con la publicación de la teoría general de la relatividad, se comenzó a aplicar la relatividad al Universo como

un todo y se desarrolló un primer modelo cosmológico que indicaba que el Universo debía ser dinámico y no estático.

WILLEM DE SITTER

Estudió matemáticas y astronomía en Groningen, Holanda. Y trabajó en el observatorio Cape Observatory en Sudáfrica. De

Sitter fue uno de los científicos de la época que contribuyó a popularizar la teoría de la relatividad, participando también

activamente en la organización de la expedición de 1919, destinada a verificar experimentalmente una de la predicciones de

dicha teoría durante el eclipse que tuvo lugar en este año.

La comprobación de la relatividad

Cuando Einstein publicó su teoría de la relatividad especial en 1905, pocos astrónomos se interesaron en realizar estudios sobre

los posibles efectos que tendría esa teoría sobre la astronomía. En 1911, de Sitter publicó una teoría simple en la cual asumía

la aplicación de la teoría de la relatividad especial a los astros. En su trabajo, de Sitter concluyó que las estimaciones realizadas

hasta la fecha bajo la teoría newtoniana quedaban obsoletas en función de la relatividad. En 1913 de Sitter promovió realizar

la comprobación de la idea de que la velocidad de la luz es independiente a la velocidad de la fuente. Después de que Einstein

publicara su teoría de la relatividad general en 1915, de Sitter le señaló a Ehrenfest que para él, un modelo cosmológico con un

espacio de cuatro dimensiones era absolutamente viable.

El Universo estático

Cuando Einstein se dedicó a desarrollar las soluciones a las ecuaciones de campo que describirían el universo real, ningunasolución a las ecuaciones de campo producía un modelo estático del Universo. En vez de ello, todos los cálculos de Einstein

indicaban que el Universo tenía que estar o expandiéndose o contrayéndose.

La constante cosmológica

En una actitud poco característica de Einstein, no prosiguió con las implicaciones de este descubrimiento. Tan

convencido estaba de la naturaleza estática del cosmos que prefirió modificar las ecuaciones, añadiéndoles un término

que se correspondía con una fuerza repulsiva cósmica que actuaba contra la gravedad. Al término extra, le llamó la

constante cosmológica.

El modelo estacionario de De Sitter

Willem de Sitter demostró que era posible otra solución a las ecuaciones de campo. El modelo de De Sitter, que también

incorporaba una constante cosmológica, era una descripción matemática de un universo completamente vacío; un

cosmos desprovisto de materia podía parecer absurdo a primera vista, pero en realidad es una aproximación bastante

acertada de la realidad.

Materia e inercia

De Sitter se preguntó: Si no existe materia ¿hay inercia? El modelo de De Sitter se convirtió en la base teórica para la

creación del universo estacionario. Los trabajos teóricos de Sitter fueron, una importante contribución al progreso de la

astronomía.


18/24

158

Las constantes astronómicas

De Sitter calculó muchas constantes astronómicas, así como sus análisis de los datos geodésicos y astronómicos que

permitieron el descubrimiento del mecanismo de rotación y revolución de la Tierra. De Sitter sugirió que tanto la rotación

de la Tierra como de la Luna son afectadas exclusivamente por la fricción de las mareas de la Tierra.

El Universo dinámico

De Sitter encontró otra solución a la relatividad general en la que el Universo era dinámico, es decir, que el Universo se

está expandiendo o contrayendo, pero no podía ser estático. Pocos años después, Hubble descubrió el movimiento de

expansión de las galaxias y cuando más tarde Einstein conoció los descubrimientos de Hubble, dijo que: “la constantecosmológica había sido el error más grande de mi carrera.”

ALEXANDER FRIEDMANN

(1888 - 1925) Friedmann descubre la teoría general de la relatividad que Einstein había publicado en 1915, y leyó los

artículos de Einstein, y empezó a sacar sus propias conclusiones. Friedmann propuso un nuevo modelo dinámico del

universo y se negó a ajustar las ecuaciones de la relatividad, con la constante cosmológica.

La relatividad de Friedmann

Friedmann descubre la teoría general de la relatividad que Einstein había publicado en 1915, y leyó los artículos de

Einstein, y empezó a sacar sus propias conclusiones. Friedmann propuso un nuevo modelo dinámico del universo y senegó a ajustar las ecuaciones de la relatividad, con la constante cosmológica.

El modelo de Friedmann

Tiene una distribución uniforme de materia y podría cambiar de tamaño ya sea expandiéndose para luego contraerse

para expandirse otra vez, cíclicamente. Un universo que se expande implica un universo que era más pequeño. La idea de

que el universo comenzó en un solo punto fue lo que más tarde evolucionaría hasta conocerse como teoría del Big Bang.

La respuesta de Einstein

Friedmann publicó su modelo Sobre la curvatura del espacio en Zeitschrift für Physik en 1922. Einstein respondió

en la misma revista tres meses más tarde: “Los resultados concernientes al mundo noestacionario, contenido en el trabajo

de Friedman, me parecen sospechosos. Friedmann escribió una carta muy cortés a Einstein en la que probaba las bases

matemáticas de su trabajo, cuando llegó la carta a Berl ín, Einstein ya se había marchado de viaje a Japón. Sólo cuando

un colega de Friedmann se encontró con Einstein y le contó los detalles de la carta de Friedmann, reconoció Einstein

su error.

La validez del modelo

Einstein siguió rechazando la validez del modelo de Friedmann, simplemente no estaba cómodo con la idea de un

universo que cambiase con el tiempo. La mayoría de los científicos tenían opiniones de que sólo podía ser estático y de

que sólo podía haber existido durante eones en la forma y tamaño que tenía en ese momento.


19/24

159

GEORGE LEMAITRE

(1894 - 1966) Astrónomo belga a quien se debe una primera formulación del Big-Bang; descubrió una solución para las

ecuaciones relativistas de Einstein, que ofrecían como resultado un universo en expansión. Lemaitre elaboró la hipótesis

de que toda la materia del universo en el momento del origen estaba concentrada en un átomo.

El huevo cósmico

Lemaitre, sin conocer el trabajo de Friedmann, redescubrió estas mismas soluciones y demostró que el modelo estático

que Einstein había descubierto era inherentemente inestable. Por esto Lemaitre propone en 1931 que el Universo comenzó

como un huevo cósmico que se infló y produjo el Universo que ahora conocemos , esta fue la primera idea para el Big Bang.

La expansión

Slipher fue el primero que midió la rapidez con que se alejaban las galaxias aprovechando el efecto Doppler, que produceun corrimiento hacia el rojo de la luz que nos llega de estas galaxias. Luego Humason y Hubble extendieron estas medidasy apareció la llamada ley de Hubble; ésta permitió por primera vez establecer las distancias a las lejanas galaxias que se

iban descubriendo a medida que mejoraban los telescopios.

LA INFLACIÓN

ALAN GUTH

Físico del MIT. Inicialmente se dedicó a la física de las partículas, pero estimulado por los trabajos de Steven Weinberg

cambio a la cosmología, y propuso un nuevo modelo llamado del universo inflacionario, en que sugería que al principio

del primer segundo, 10–30 y durante un corto período, se produjo una inflación extraordinariamente rápida en que de

un centímetro de diámetro paso a 1.032 años luz.

La energía del vacío

La inflación es un período de rapidísimo crecimiento del Universo, que se produce al principio del primer segundo y en

otros momentos y que va acompañado de una brutal disminución de la temperatura inicial ¿Cómo se puede producir

una inflación en el vacío? La explicación a este fenómeno es que el vacío tiene energía y que ésta produce la inflación.

Los problemas del Big BangLa teoría del Big Bang es muy interesante y tiene una serie de aciertos que la hacen muy aceptable, pero también existen

ciertos problemas que esta teoría no puede explicar, a saber:

1. La expansión del Universo significa que dos lugares del Universo, que se mueven uno con relación al otro, estarán cada vezmás separados el uno del otro.

2. El Universo es uniforme, esto significa que dos puntos muy alejados del Universo que no han tenido oportunidad decomunicarse entre sí, tienen la misma temperatura, en todas las direcciones que observamos.

3. El Universo tiene aparentemente la cantidad correcta de materia para que continúe expandiéndose eternamente.


20/24

160

4. No aparecen los monopolos magnéticos.

5. Por qué se produjo la estructura actual del Universo, con galaxias agrupadas alrededor de enormes huecos de vacío.

El cambio de fase

Tanto en Rusia, como en los Estados Unidos, Alexei Starobinsky y Alan Guth llegaron a la misma conclusión: la inflación

tiene lugar como una especie de cambio de fase, similar al que se produce cuando el hielo cambia de estado sólido a

líquido.

El falso vacíoA medida que el Universo se expande exponencialmente, se enfría hasta casi el cero absoluto. Pero llega un momento

en que el falso vacío colapsa en el verdadero vacío, liberando enormes cantidades de energía que permite que se

produzca la inflación.

ANDREI DIMITRIEVICH LINDE

( 1948-) Física ruso, estudió la teoría sobre las transiciones cosmológicas de fases que deberían ocurrir en las materias

superdensas expuestas a altísimas temperaturas, como esta considerado por las teorías unificadas de las interacciones

débiles, fuertes y el electromagnetismo. Recibe su PhD con su tesis sobre las Fases de Transición Cosmológica.

Los fermiones

En 1976, Linde predice un límite máximo para las masas pesadas de los fermiones de las teorías gauge, lo que cuatro

años más tarde es confirmado experi mentalmente, al conocerse el límite superior para la masa de los quarks. Un fermión

es uno de los dos tipos básicos de partículas que existen en la naturaleza, el otro tipo son los bosones.

La fase inflacionaria primaria

Linde propone la idea de una fase inflacionaria primaria en la creación del universo, en que la densidad de la energía

de un campo escalar homogéneo desempeña el papel de la densidad de la energía de vacío o constante cosmológica

en las ecuaciones de Einstein. En su labor investigativa ha demostrado que la energía lanzada durante la transiciones

de fase de un estado sometido a una sobrefusión de vacío puede ser suficiente para transformar un universo frío en

caliente.

La inflación caótica

En 1983, propone el modelo de inflación caótica del universo y, posteriormente, la teoría inflacionaria de un universo de

autogeneración. Su trabajo sobre la cosmología inflacionaria ha continuado en el tiempo. Ahora, investiga las distintas

implicancias que puede acarrear el modelo inflacionario para la teoría de las partículas elementales y para la teoría de

la gran estructura del Universo. Entre sus últimos descubrimientos hay un escenario híbrido de la inflación. La teoría de

la inflación no resolvía todos los problemas antes mencionados como el de los monopolos. En 1982 Linde desarrolló

unas mejoras que él llamó inflación caótica, que aclaraba los problemas antes enunciados. En esta versión no se requiere

ningún cambio de fase de altas temperaturas y permite predecir la estructura del Universo que ahora observamos.


21/24

161

El profesor de física

Linde es profesor de física en Stanford, California y, ha publicado en medios especializados más de 150 artículos sobre

física de partículas, transiciones de fase y cosmología. Ha escrito dos libros sobre física de partículas y cosmología

cuántica: Inflación y Cosmología Cuántica, y Física de Partículas y la Cosmología Inflacionaria.

La formación de los multiversos

Una de las cosas más extrañas de esta teoría es que predice la formación de nuevos universos a partir de las semillas del

nuestro, de modo que se forman los multiversos.

La radiación de fondo

Una de las predicciones de la teoría del Big Bang es que debe existir una radiación de fondo que proviene de la enorme

temperatura inicial en los distintos lugares del Universo. Esta radiación fue predicha en 1948 por George Gamow y fue

descubierta por Arno Penzias y Robert Wilson en 1965. Esta radiación tiene ahora una temperatura de 2.725 grados

Kelvin sobre el cero absoluto y son micro-ondas del espectro electro-magnético.

Fluctuaciones de la densidad

La mayor parte de cosmólogos consideran que las galaxias se formaron en el Universo primitivo por fluctuaciones en su

densidad. Estas fluctuaciones se pueden detectar por medio de variaciones en la temperatura de la radiación de fondo

de las microondas.

Ideas equivocadas

Relacionadas con el Big Bang y su concepción como la gran explosión que conviene aclararlas en este punto: El BigBang no se produjo en un sólo punto del espacio ni fue una explosión. Se debe entender como la aparición de espacio

en todos los puntos del Universo simultáneamente. Por definición, el Universo abarca todo el espacio-tiempo que

conocemos, de modo que esta teoría no puede explicarnos qué hay más allá del universo o qué hubo antes. No hayforma de explicar que fue lo que desató al Big Bang; hay varias especulaciones al respecto, pero ninguna permite hacer

predicciones que puedan ser probadas.

GEOMETRÍA DEL UNIVERSOLa relatividad explica una situación enigmática que se presenta al observar el Universo, ya que vemos que en todas las

direcciones este se expande como si estuviéramos en el centro. Lo que sucede es que situados en cualquier galaxia,

tendríamos la misma sensación. Para entender esta situación podemos imaginarnos cuando inflamos un globo en que

hemos dibujado unos puntos. A medida que se infla los puntos se empiezan a alejar unos de otros, ya que la superficie

del globo crece.


22/24

162

El principio cosmológico

Para poder aplicar la teoría de la relatividad, Einstein tenía que asumir un modelo de la distribución de la materia en el

Universo. De las observaciones realizadas, se apreciaba que esta distribución era uniforme en todas las direcciones, por

esto Einstein dijo que: “todos los lugares del Universo son iguales” . Este modelo se denomina homogéneo e isotrópico en

el lenguaje científico, y se le conoce como el principio cosmológico.

La geometría del Universo

Con el principio cosmológico, la teoría de la relatividad permite calcular la distorsión del espacio-tiempo en el Universo

debido a los efectos gravitatorios, de modo que la geometría del Universo sólo puede tener tres formas. Puede tener unacurvatura positiva como la superficie de una esfera y por tanto de dimensiones finitas. Puede tener cur vatura negativa

como una silla de montar y de extensión infinita, o puede ser plano y de extensión infinita.

Tipos de materia

En el universo existen los siguientes tipos de materia: Radiación, materia bariónica, materia oscura. La gravedad y laenergía oscura.

EL UNIVERSO PRIMITIVO

El primer segundo

Un segundo después del Big Bang la temperatura del Universo era de unos 10 milliardos de grados y estaba lleno de

un mar de protones, neutrones, electrones, positrones, fotones y neutrinos. A medida que el Universo se enfriaba, los

neutrones se convertían en protones y electrones o se combinaban con protones para producir núcleos de deuterio, un

isótopo del hidrógeno.

Nucleosíntesis

Durante los tres primeros minutos del Universo primitivo, la mayor parte del deuterio se combinó para formar núcleos

de helio, también se produjeron pequeñas cantidades de litio. Este proceso de producción de los primeros elementos

se llama núcleo-síntesis del Big Bang, todo el resto de elementos más pesados que el litio se sintetizan en las estrellas,

especialmente en las supernovas.

La síntesis del helioDurante las últimas etapas de la evolución de las estrellas se produce la síntesis del helio para formar carbono, oxígeno,

silicio, azufre y hierro. Todos los elementos más pesados que el hierro se producen en las capas externas de las estrellas

súper-gigantes y en las explosiones de las supernovas.

Nacimiento de las estrellas

Se cree que las estrellas se forman en las enormes nubes de gases que existen en las partes externas de las galaxias.

Estas nubes de gases colapsan debido al efecto gravitatorio y de esta manera se forman las protoestrellas. Al colapsar las


23/24

163

estrellas, la energía gravitatoria se transforma en calor.

Las reacciones nucleares

La temperatura del núcleo de la protoestrella sube a decenas de millones de grados. Entonces se encienden las

reacciones nucleares que convierten al hidrógeno en helio produciendo enormes cantidades de energía en forma

de radiaciones electro-magnéticas; ya que una pequeñísima parte de la masa d e la unión se convierte en energía

de acuerdo a la fórmula de Einstein E = mc 2.

La combustión del hidrógeno

Esta secuencia de tres pasos se llama la combustión del hidrógeno, en la que en resumen cuatro protones o núcleos de

hidrógeno se convierten en un núcleo de helio, más la producción de energía en la forma de fotones, más unas cuantas

partículas adicionales que se producen en el proceso y más la energía que se libera de acuerdo a la formula. E = mc2

Secuencia principal de las estrellas

Tenemos un modelo que nos permite predecir con bastante exactitud lo que puede suceder en la vida de las estrellas,

que se llama secuencia principal. Las estrellas están hechas de los mismos elementos que encontramos en la Tierra, de

modo que podemos probar con estos elementos cómo reaccionan a enormes temperaturas, pero nos es imposible

hacer experimentos con las estrellas que están tan distantes. Mientras más grande es la estrella, menos existe, nuestro

Sol puede durar unos diez mil millones de años; en cambio, una gran supernova solamente unos cientos de millones

de años.

La secuencia de vida de las estrellas

Hertzsprung y Russell, independientemente descubrieron la secuencia de la vida de los diferentes tipos de estrellas. Paraesto elaboraron un gráfico, que en el eje vertical indica la energía que las estrellas emiten y en el eje horizontal está

indicada la temperatura exterior o la luminosidad. Cada tipo de estrella tiene una combinación de energía y temperatura

para cada fase de su vida.


24/24

164

CAP 10resumen

Documents

Transcript of CAP 10resumen