domingo, 20 de febrero de 2011

Pateando la estantería.





El País Cultural
Viernes 14.09.2007 | Montevideo, Uruguay

 
Nueva teoría cosmológica





 

La luz del primer día
 

DANIEL VELOSO



JOÃO MAGUEIJO, físico y cosmólogo portugués de 40 años, ha conmocionado toda la estantería de la física actual al proponer que la luz era mucho más veloz en los comienzos del universo, contradiciendo el postulado de Einstein de que la luz viaja a velocidad constante.
Pese a la oposición, Magueijo tuvo el suficiente coraje para mantener firmes sus convicciones. Algo así le pasó antes al propio Einstein que, en 1905 -a los 26 años de edad-, publicó en un artículo la idea de que la luz viajaba siempre a la misma velocidad, causando una revolución en el pensamiento científico y derrumbando la concepción newtoniana del universo que había permanecido firme por 250 años. El dato que indica que la velocidad de la luz es siempre la misma, unos 300.000 km. por segundo, es de vital importancia para muchas teorías que surgieron después de la Teoría de la Relatividad. Las teorías cosmológicas que explican el origen y la naturaleza del universo fueron construidas sobre esta información. 


 




Al pretender cambiar semejante dato, Magueijo tuvo que decidir entre poner en riesgo su carrera como físico o abrazar su teoría y proseguir en su profundización. La teoría de la velocidad variable de la luz o VSL, por sus siglas en inglés, surgió por necesidad. La teoría del big bang, la gran explosión que originó el universo hace 15 mil millones de años, es aceptada por todos los cosmólogos, pero no ha podido contestar varios enigmas, conocidos precisamente como enigmas cosmológicos. 










INFLACIÓN Y DESPUÉS. Para intentar resolver estos enigmas, el físico estadounidense Alan Guth desarrolló la Teoría de la inflación. Ésta explica que en sus primeros segundos de vida, el universo, que estaba comprimido, se expandió a una gran velocidad, inflándose y aumentando de tamaño. Aunque aún no se han encontrado pruebas experimentales que confirmen esta teoría, es aceptada por muchos cosmólogos. A pesar de su buen recibimiento, sin embargo hace tiempo que no conformaba a todos, entre ellos a Magueijo. Para él se mantenía hasta hace poco el enigma, y la forma de resolverlo llegaría si se rompiera una regla sagrada: la velocidad constante de la luz. 








Este hecho es el segundo postulado de la Teoría especial de la Relatividad publicada por Albert Einstein en el famoso artículo de 1905. El fenómeno había sido comprobado ya en 1887 con el experimento Michelson-Morley, en el que se demostró la inexistencia del éter, supuesto medio por el que se desplazaba la luz. Ante estos datos Einstein se dijo: "si la velocidad de la luz no cambia, entonces tendrán que cambiar otras cosas". Estas cosas fueron el tiempo y el espacio, derribando la idea de que hay un espacio y un tiempo universales. Einstein describió un universo en el que el espacio-tiempo puede curvarse y cambiar, expandirse y contraerse según los movimientos relativos del observador y del objeto observado. Lo único que no cambia es la velocidad de la luz, afirmó. 






UNA POSIBLE SOLUCIÓN. Uno de los enigmas que no puede contestar la teoría del big bang es conocido como el "problema del horizonte". Anclados en la Tierra, los astrónomos sólo pueden ver una pequeña porción del universo. Este horizonte lo establece el límite de la velocidad de la luz. "Cuando vemos una estrella, la vemos como fue en el pasado", recuerda Magueijo. La luz de una galaxia distante tuvo que viajar millones de años por el vacío para llegar hasta esta región donde se encuentra el sistema solar. A medida que se mira más profundamente en el espacio, más atrás en el tiempo se va. Esas distancias determinan nuestro horizonte cosmológico. Eso significa que la luz emitida por objetos aún más distantes, todavía no ha tenido tiempo de llegar hasta la Tierra.
Pero lo que le preocupaba a Magueijo era el tamaño del horizonte inmediatamente después del big bang. Si la luz en ese comienzo se hubiera desplazado a la velocidad actual, cuando el universo tenía un año, el radio de su horizonte era de sólo un año luz. Eso daría un universo que estaría fragmentado en varias regiones que no tendrían contacto entre sí porque la luz no hubiera tenido tiempo para llegar hasta cada una de ellas. Este argumento contradice el hecho observable de que el universo actual se presenta como homogéneo. Hacia donde apunten sus telescopios, encuentran la misma cantidad de materia.  



 
 



El problema surge en que para que un sistema llegue a homogeneizarse, sus partes tienen que entrar en contacto, como el café cuando se mezcla con la leche. Pero en los comienzos del universo, cuando éste comenzó a expandirse, la luz, a sus 300.000 km. por segundo actuales, no hubiera podido alcanzar todos los extremos como para que estos estuvieran conectados entre sí y así hubiesen podido mezclarse.
La solución a este enigma pasaría por pensar que al comienzo el universo tuvo una luz en extremo veloz. Para imaginar a qué velocidad iba esa luz primigenia, hay que agregarle a la cifra actual, nada menos que 32 ceros. Entonces, explica Magueijo, "un año luz veloz sería mucho mayor que 15.000 millones de años luz comunes". 



 Alexander Friedman

SUPERVELOZ. Otro misterio cosmológico, que atormentaba a Magueijo es el de la planitud. En 1910, el físico ruso Alexander Friedman, partiendo de las ecuaciones de campo de Einstein, llegó a la conclusión de que el universo estaba en expansión. El físico alemán, que se había dejado llevar por los prejuicios de la época, había optado por un universo estático. A regañadientes tuvo que aceptar que Friedman podía tener razón. Friedman se imaginó tres tipos de modelos de universo: los espacios esféricos o cerrados; los seudoesféricos o abiertos y los universos de geometría "plana". 









En un espacio cerrado la expansión del universo es frenada por la gravedad haciendo que colapse sobre sí mismo hasta finalizar en un big crunch, que posiblemente diera origen a un nuevo big bang, lo que se conoce como universo pulsante. En uno abierto, la expansión vencería a la atracción gravitatoria, separando cada vez más a las galaxias y terminando en un cosmos vacío y oscuro. Un universo de geometría plana es aquel que ha llegado a cierto equilibrio en que ni se supera la "densidad crítica" en el que actuaría la gravedad y lo convertiría en uno cerrado, ni se está por debajo de la misma, cosa que lo llevaría a convertirse en uno abierto. La observaciones astronómicas hacen pensar que el cosmos actual es uno de tipo "perturbado", que tiene fluctuaciones de densidad. Es decir, posee zonas en que la densidad es más baja de lo normal, lo que las asemejaría a un pequeño universo abierto, y otras zonas en que la densidad sería mayor, pareciéndose a uno cerrado. 






Magueijo



LA LUCHA POR PUBLICAR. Al principio los amigos de Magueijo lo trataron de tonto y le recomendaron que se dedicara a cosas más serias. Esto no lo hizo desistir; procuró conseguir un socio para afrontar la difícil tarea de darle forma a la teoría. Ese fue al fin el cosmólogo Andy Albrecht, el más importante del Imperial College de Londres, donde trabaja actualmente Magueijo. Juntos redactaron el primer artículo en que exponen sus ideas. Lo enviaron a la revista de divulgación Nature, y pasado un año de espera recibieron una nota en que se les respondía que su enfoque "no era profesional". Por eso lo publicaron en Internet.
En 1992 John Moffat, físico de la Universidad de Toronto, había ideado una teoría similar a la de Magueijo, pero como se la habían rechazado y no tuvo ganas de darse la cabeza contra una pared, prefirió publicarla en una revista de menor difusión. Magueijo no estaba enterado del trabajo de Moffat, pero ante las protestas de éste ambos aceptaron reunirse hasta que salvaron toda disputa y difunden juntos sus especulaciones.  






MÁS RÁPIDO QUE LA VELOCIDAD DE LA LUZ, de Joao Magueijo, Fondo de Cultura Económica, Buenos Aires, 2006,  270 págs.







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domingo, 6 de febrero de 2011

El viejo mar... depredado.

 

El País Cultural

Viernes 10.08.2007
Montevideo, Uruguay




Mares y oceanografía



La vida sin luz





DANIEL VELOSO


SE SABE MÁS del espacio exterior que de los mares de la Tierra, y de eso se quejan los oceanógrafos. El dinero que invierten los países desarrollados en estudiar el océano es una fracción mínima de lo que gastan en la exploración espacial y en la producción de armas. Sólo se invierte si hay posibilidades de obtener resultados económicos, como en la prospección de petróleo y gas natural en las plataformas continentales. Otro motivo para la exploración es el militar. Por ejemplo cuando se realizó la cartografía del fondo del mar por parte de la marina estadounidense durante la Guerra Fría. Para 1990 la marina de Estados Unidos había cartografiado cerca de la cuarta parte del océano mundial gracias al sonar multihaz. Al no difundir sus datos, los científicos tuvieron que financiar y construir sus propios sonares. Recién en 1981 la marina permitió que un barco oceanográfico pudiera utilizar un instrumento similar pero de menor resolución, con 16 haces en lugar de 61. 





A pesar de la falta de recursos, los oceanógrafos han develado bastantes misterios del océano, como qué fuerzas se manifiestan en su lecho, qué seres lo habitan o qué influencia tiene sobre el clima y sobre la vida en el planeta. En el libro "La exploración del mar", escrito con pasión y sencillez, Robert Kunzig, oceanógrafo y periodista, transmite justamente el estado actual de los conocimientos sobre ese universo líquido que la Humanidad apenas ha empezado a conocer.



Ilustración para 20.000 leguas de viaje submarino, de Julio Verne.


LAS PROFUNDIDADES. Los sabios del siglo XIX argumentaban que el fondo marino era un lugar plano, aburrido y desprovisto de vida. La presión aplastante y la ausencia de luz les llevaba a pensar que allí abajo el agua se estancaba y que no tenía contacto con la superficie. Fue duro vencer tales prejuicios. A lo largo de un siglo los científicos del mar se embarcaron en distintos buques oceanográficos en busca de pruebas. El buque oceanográfico HMS Challenger en 1876 descubrió la cordillera submarina que recorre la parte central del Océano Atlántico de Norte a Sur, conocida como la Dorsal Meso atlántica. Este descubrimiento probaba que el fondo oceánico no era plano y daba una pista sobre el origen de los continentes y las cuencas marinas.




En 1912 el alemán Alfred Wegener lanzó su teoría sobre la Deriva de los Continentes, en la que explica que las masas continentales se deslizan sobre un océano de roca fundida, el Manto. Esta idea, muy resistida, fue confirmada en los 60` cuando se pudo probar que en el fondo del Atlántico se estaba creando corteza terrestre nueva. La lava aflora en un angosto valle tectónico en medio de la cordillera atlántica y, al solidificarse, forma nuevo fondo marino, empujando hacia ambos lados las placas africana y sudamericana. Esta última deriva hacia el oeste, obligando a las placas del Pacífico a sumergirse debajo, creándose una profunda fosa marina, además de la elevación de la Cordillera de los Andes. Se podría decir que el Atlántico crece a expensas del Pacífico. Este descubrimiento ocasionó una verdadera revolución en la geología. No era que los continentes derivaran, sino que era el fondo marino el que se expandía.


Chimenea submarina, rodeada de una colonia de gusanos tubícolas.



OASIS DE VIDA. El fondo del mar, tan poblado de animales como una selva tropical, es muy distinto al mundo sin vida imaginado en el siglo XIX. Lo habita una gran variedad de especies como gusanos planos llamados holoturias o pequeños crustáceos, conocidos como anfípodos además de los animales gelatinosos como las medusas de largas y pegajosas redes.





El 23 de enero de 1960 el batiscafo Trieste, diseñado por el explorador suizo Auguste Piccard y tripulado por su hijo Jacques, descendió hasta el fondo de la Fosa de las Marianas, en el Pacífico Occidental. Lo primero que pudo descubrirse cuando el sedimento del fondo se disipó fue un pez plano similar a un lenguado. La profundidad era de 10.915 metros y allí había vida que soportaba esa presión descomunal, 1100 veces la que se siente a nivel del mar. Hoy día sigue sin conocerse cómo es que sobreviven estos animales a esa presión.





En 1977 otro sumergible famoso, el Alvin, estaba siendo utilizado por una expedición que exploraba la cordillera submarina conocida como Dorsal del Pacífico Oriental, al norte de las islas Galápagos. Los hombres que guiaban el submarino no podían creer lo que veían. Vapores calientes de sulfuro salían de chimeneas submarinas. Pero lo más espectacular fue descubrir verdaderos oasis de vida arracimados en torno a esas fuentes de agua hirviendo. Largos gusanos tubícolas del color de la sangre se apretaban como flores. Cangrejos y peces albinos habían hecho su hogar a 2.500 metros de profundidad y en la más absoluta negrura. Entonces no se sabía cómo hacían todos esos animales para vivir sin seres que generaran alimento a partir de la luz solar, como lo hacen las plantas a través de la fotosíntesis. La respuesta está en que el agua alrededor presenta nubes blancuzcas, ni más ni menos que bacterias que extraen su energía del azufre.





Esos ecosistemas se sustentan no en la fotosíntesis sino en la quimiosíntesis. Tan asombrosa es la adaptación de estos organismos a ese medio hostil que, por ejemplo, los gusanos tubícolas que no tienen tubo digestivo, se alimentan a través de las bacterias que viven en sus cuerpos. Pero estos oasis no son eternos y prosperan lo que dure el agua termal, a lo sumo un par de décadas, siempre y cuando no ocurra una erupción volcánica y toda la vida quede cocinada.






DEPREDACIÓN. Muchos de los preconceptos sobre el mar y sus recursos cayeron a lo largo del siglo XX. Algunos gracias a la ciencia y otros, por la fuerza de los hechos. En 1883, el biólogo inglés Thomas Huxley escribió: "Creo que la pesquería de bacalao y probablemente todas las grandes pesquerías marinas son inagotables, es decir, que nada de lo que hacemos afecta seriamente al número de peces". No podía estar más equivocado. La población de bacalao, un pez que habita las aguas del Atlántico Norte, ha visto descender su número a lo largo de todo el siglo pasado. Lo comenzaron a pescar en el siglo XV vascos e ingleses, intensificándose la captura con la aparición de los barcos a vapor provistos de redes de arrastre. Este tipo de redes devasta el fondo al capturar no sólo las especies de valor comercial sino a muchos otros animales. Poco después, la captura de las especies comerciales se vio disminuida.





En los años veinte, con la invención del filete congelado, la explotación pesquera creció. El eglefino, pariente del bacalao pero más sabroso, fue diezmado. En 1929 se capturaron 120.000 toneladas en el Golfo de Maine, en Estados Unidos. En 1934 sólo se logró extraer 28.000 toneladas, pero nadie atendió al aviso. Mientras, el bacalao volvió a respirar, hasta la aparición en 1954 del primer barco factoría. En pocos años, buques de varias nacionalidades pescaban frente a aguas del Labrador. En 1968 se capturaron 810.000 toneladas de bacalao, el triple de lo que se obtenía antes de los barcos factorías. Frente al desastre que se avecinaba, en 1977 los pescadores estadounidenses consiguieron que se expulsara a los barcos extranjeros fuera de las 200 millas marinas de la costa. Pero el resultado fue peor. Los estadounidenses aumentaron más el "esfuerzo de pesca", impidiendo que algunas especies lograsen su recuperación. En 1992 Canadá suspendió la pesca del bacalao y en 1994 Estados Unidos tuvo que cerrar amplias zonas del mar para darle un respiro a estas especies. A pesar de las advertencias de los científicos, y de que las poblaciones marinas son ya muy pequeñas, no se ha dejado de pescar.




El océano es lo bastante grande como para comprenderlo con facilidad, dice Kunzig, pero "es lo bastante pequeño para estropearlo". La advertencia está centrada en la urgencia de entender el poder que tiene el Hombre para afectar al mar. El calentamiento global causado por el aumento de emisiones de carbono a la atmósfera, por ejemplo, puede hacer que las corrientes oceánicas cambien su rumbo, desencadenando una nueva pequeña era glacial sobre Europa, como la ocurrida en el Medioevo.





LA EXPLORACIÓN DEL MAR. La extraordinaria historia de la oceanografía, de Robert Kunzig. Laetoli-Océano. Navarra, 2006,  387 págs.


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