ENSAYO FILOSÓFICO 3
EL
UNIVERSO
Año 2023
Autor
Javier Colomo Ugarte
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ÍNDICE
1.
La interpretación del Cosmos
2. Sobre la forma, el
espacio y el tiempo del Universo
2.1 La forma
del Universo
2.2 El
espacio
3.3 El tiempo
2.4 El
movimiento expansivo en el Universo
2.5 El instante
2.6 La
simultaneidad
3. Energía, materia,
masa
3.1 La
expansión del Universo
3.2
Formación y final de las estrellas
3.3 Los agujeros negros y el horizonte de sucesos
3.4 Fases de la evolución del Universo
3.5 Variaciones en
la evolución del Universo
3.6 Objeciones a la teoría estándar,
hacia un tercer paradigma
NOTAS
ANEXO:
Preguntas y respuestas: JC -
IA de Google
*
1. LA INTERPRETACIÓN DEL COSMOS
La interpretación del Cosmos y la percepción
del planeta Tierra como centro del Universo vigente hasta el siglo
XVI, será reemplazada por una interpretación fundamentada en la observación
realizada por Nicolás Copérnico (1473-1543), poniendo fin al Mito
de la Tierra como centro del Universo. Gracias a sus investigaciones Copérnico
desarrolló la teoría heliocéntrica del sistema solar, afirmando que la Tierra no
era más que otro de los planetas que giran alrededor del Sol.
La teoría heliocéntrica de Copérnico dio lugar a la
física clásica, la cual fue continuada por figuras como Galileo (1564-1642), que
describiría más detalladamente los movimientos de los planetas alrededor del
Sol, y Newton (1643-1727), que interpretaría matemáticamente las leyes de la
gravitación universal y del movimiento cósmico, dando lugar en el siglo XVII al
primer paradigma científico en la historia de la humanidad.
La ley de la gravedad universal de Newton
establece que cada cuerpo del Universo atrae a todo otro cuerpo con una fuerza
proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de
la distancia entre ellos.
Fuerza
de atracción (F) masas
(m1 y m2); cuadrado de la distancia
(d) que los separa.
Fórmula.
F = G . (m1 . m2) / d2 ,
donde si duplicas la distancia, la fuerza baja cuatro veces.
Pero
Einstein sabía que Newton no podía ofrecer una
idea de por qué esto era así.
La mecánica de Newton fue considerada como la
descripción definitiva del Universo, hasta que Einstein (1879-1955) en el siglo
XX vino a cambiarlo todo.
Einstein abordó la cuestión de la gravedad dándose
cuenta de que la forma en la que era comprendida no era exacta. En 1911
publicaría su primera aproximación a la teoría general de la relatividad,
que reformaba las grandes teorías de newton.
y, con ello, el tiempo que tarda la luz en recorrer
la distancia entre dos puntos
varia en función de esa curvatura; aunque en las grandes
regiones del espacio entre galaxias donde predomina el vacío sin cuerpos con
masa para distorsionar el espacio, éste puede ser plano .
La teoría de la
relatividad de Einstein
daría lugar a un segundo paradigma
científico que ha supuesto la apertura hacia una nueva
interpretación general del Universo.
*
2. SOBRE LA FORMA, ESPACIO Y TIEMPO DEL UNIVERSO
En la teoría universal en el actual
paradigma científico, existen una serie de premisas que son invariantes en el
Universo:
-La luz es una onda y carece de masa. Ningún
objeto o partícula con masa puede sobrepasar la velocidad de la luz en el
vacío, estimada en unos 300.000 km por segundo
-La temperatura mínima más baja que se puede
alcanzar en cualquier parte del Universo es el denominado cero absoluto,
estimado en −273,15 °C.
-El Universo tiene su origen en el Bing Bang
o gran explosión acontecida hace unos 13.700 millones de años terrestres.
-Desde ese momento el Universo ha venido
expandiéndose de forma constante.
-Según el segundo principio de la termodinámica
todo cuerpo caliente emite su calor en forma de radiación hacía las partes más
frías, en ningún caso a la inversa.
-En todo proceso térmico se produce un aumento de
la entropía (S) o irreversibilidad del proceso térmico.
LA FORMA DEL UNIVERSO
La forma del Universo es la de un objeto
tridimensional que se expande de su centro al exterior. La expansión es
constante en todos sus puntos, de lo que se deduce una forma esférica.
Otras formas no esféricas serían posibles si la
expansión del Universo no fuera igual en todos sus puntos.
2.2 ESPACIO
El Universo es finito, el infinito (∞)
es un concepto metafísico que no puede ser estudiado por la física, puesto que
la física no puede operar con números infinitos.
2.3 TIEMPO
El concepto del tiempo no es una realidad física,
lo que existe es el movimiento.
El Universo es movimiento constante de todos sus
elementos, y su interpretación se realiza en diferentes unidades de medida de:
Espacio - Tiempo.
El tiempo como las matemáticas son abstracciones
humanas que permiten interpretar la realidad de forma más o menos precisa, el
concepto del tiempo sirve para dividir el movimiento en unidades contables que
permitan medir el movimiento.
Por ejemplo, cuando decimos, la tierra gira sobre
si misma cada 24 horas; el enunciado “La tierra gira sobre si misma” específica
el movimiento; “cada 24 horas” especifica las unidades de medida que miden el
movimiento. Sin recurrir a una unidad de tiempo, se podría decir, que cualquier
punto del ecuador recorre en un giro de la Tierra 40.800 km. Si la Tierra no
girase no habría tiempo terrestre.
En un Universo de movimiento constante de todos
sus elementos no existe el reposo absoluto de los cuerpos, sino lo que existe es el reposo relativo entre dos cuerpos.
Por ejemplo, si miramos una montaña podemos decir
que la misma está en reposo, sin embargo la montaña se mueve con el movimiento
de rotación y traslación de la Tierra, pero relativamente está en estado de
reposo con relación a ese movimiento de la Tierra.
2.4 EL MOVIMIENTO EXPANSIVO EN EL UNIVERSO
El movimiento expansivo del Universo le hace
cambiar constantemente de tamaño de menor a mayor.
Conocida la velocidad del movimiento expansivo,
dividiendo en partes la distancia recorrida de la expansión, se obtienen los
diferentes tamaños que ha tenido el Universo hasta llegar estimativamente al
origen primigenio.
En el Universo en expansión la sucesión de
acontecimientos se realiza en base a dos características: El instante y
la
simultaneidad.
2.5 EL INSTANTE
El instante es una fracción del movimiento
pues lo que ha sucedido en un instante ya no existe como realidad física en el
siguiente instante, solamente quedan los efectos físicos del instante
precedente.
Por ejemplo, el río fluye y el agua que está en un
punto del río nunca es la misma.[5]
Todos los instantes acontecidos en el universo
están interconectados hasta donde las leyes de la física y la
termodinámica lo permiten. Por ejemplo, en el universo, la explosión de una
supernova puede alterar de manera imprevisible el espacio cósmico hasta donde
llegan sus efectos.
2.6 LA SIMULTANEIDAD
La simultaneidad son los sucesos producidos
en un
instante en todos los puntos del Universo a la vez.
Por ejemplo, si observamos una estrella situada a
5.000 millones de años luz, estamos viendo lo que sucedió en esa región del
Universo hace 5.000 millones años, cuando el tamaño del Universo era
aproximadamente un tercio
menor del instante de la observación y nuestro sistema solar aun no estaba
formado.
En ese periodo de 5.000 millones de años del
movimiento de la luz, es muy posible que la estrella observada ya no exista y en
su lugar exista una enana blanca.
La luz es el transmisor de imágenes de todos los
instantes acontecidos en los cuerpos brillantes a lo largo de su
existencia. El observador visualiza esos instantes en función del momento
de la observación como es el caso de la explosión de una
supernova.
Retroceder en el movimiento es imposible, y pensar
en ello una estupidez, pues sería retroceder en todos los instantes simultáneos
acontecidos. Por ejemplo, el agua del río debería retroceder, la estrella
convertida en enana blanca recuperaría su forma de estrella, Juan que murió hace
un tiempo estaría vivo, la entropía que mide los procesos térmicos sería
reversible, etc.
Reflexión con la IA de Google
*
3. ENERGÍA, MATERIA, MASA
En el Universo, la energía y la materia
conforman una unidad en una realidad cambiante de materia por
energía térmica que es el proceso que realizan las estrellas con la fusión
nuclear.
La energía de las estrellas emitida durante toda su
vida se realiza bajo el segundo principio de la termodinámica por el que
toda fuente de calor va a calentar las regiones más frías de su entorno.
Sin embargo, si bien la energía de las estrellas
calientan el Universo su constante expansión crea nuevas regiones frías.
En este proceso, las temperaturas por la ley de la
entropía tienden a equilibrarse
produciendo un aumento constante de la entropía.
Una constante estudiada por Emmanuel
Clausius (1822-1883) que debería culminar en la denominada por él como la
muerte térmica del Universo.
En cada instante del Universo se producen,
pues, dos nuevas realidades:
1ª La reducción del volumen de la materia que sirve
de combustible a las estrellas.
2ª Un aumento constante de la entropía
en el espacio cósmico.
3.1 LA EXPANSIÓN DEL UNIVERSO
En el Bing Bang la energía expansiva debería haber
surgido de la transformación instantánea de gran parte de la materia del
protonúcleo del Bing Bang en energía oscura abriendo un espacio cósmico
en constante expansión.
(Esta es una formulación diferente a
la constante cosmológica de Einstein por considerarla falsable al no definir su
origen físico y atribuirle una densidad constante en todo el tiempo del universo).
Los restos de la materia que no fueron
transformados en energía oscura se dividieron en
dos formaciones diferentes: una parte permaneció en subpartículas atómicas hasta que el descenso de temperatura
debido a la expansión del Universo propiciaría la
aparición de átomos estables que fueron constituyendo los elementos más ligeros
de la materia como el hidrógeno, otra parte constituyó la
materia oscura en fragmentos de diversos tamaños.
Conforme aumenta la expansión del universo la
relación del espacio respecto del volumen de la materia es mayor, lo que
significa un distanciamiento entre sí de los núcleos galácticos a modos de islas
en medio de un creciente y frío vacío. [10]
3.2
FORMACIÓN Y FINAL DE LAS ESTRELLAS
Las estrellas surgen a partir de nubes de gas de
hidrógeno y restos de otras estrellas (supernovas),
que hacen de catalizadores del hidrógeno, la gravedad va uniendo todas las partes formándose una protoestrella que
empieza a colapsar por la fuerza de la gravedad, lo cual produce que la protoestrella aumente su
temperatura hasta llegar al punto de la fusión nuclear de las nubes de
hidrógeno; las reacciones en cadena de la
fusión nuclear encienden la estrella y frena el colapso de la estrella
manteniendo un equilibro entre su gravedad y la fuerza expansiva de las
reacciones termonucleares, y de ser un cuerpo oscuro se transforma en uno
brillante que comienza a transformar el hidrógeno en helio liberando cantidades
ingentes de energía en forma de calor de onda corta dentro del espectro visible,
con ello el Universo progresivamente tiene menos volumen de materia al
convertirse ésta en energía térmica.
El colapso de una
estrella tanto en su formación, como en su final al término de su reservas
termonucleares, genera una energía cinética implosiva.
En el proceso de
formación de la estrella el colapso de la misma es lento hasta que alcanza la
temperatura para la fusión nuclear de hidrógeno y la energía cinética
implosiva es débil.
Sin embargo, cuando
la estrella llega al final de sus reservas termonucleares, el colapso es muy
rápido y la energía cinética implosiva es muy fuerte, derivando hacia tres
cuerpos diferentes:
1. Enanas blancas;
2
Supernovas,
y 3. Agujeros Negros
Enanas blancas
Las
estrellas con una masa Masa promedio: Entre 0,5 y 07 masas solares cuando
agotan
todo el combustible
que utilizaban para la fusión nuclear, se constituyes en enanas blancas,
que son estrellas densas que concentran elementos muy pesados, y su brillo
proviene de la materia no fusionable de estos elementos en estado magmático
hasta su progresivo enfriamiento en el que se convertirán en cuerpo oscuros, o
enanas negras.
En algunos
escenarios específicos, el núcleo de la estrella colapsa forzando a los
electrones y protones a combinarse para formar neutrones. Esto da origen a una
estrella de neutrones.
Supernovas
Las
estrellas
cuando agotan
todo el combustible
que utilizaban para la fusión nuclear,
en su colapso cuando alcanzan el Límite de Chandrasekhar de
aproximadamente 1,44 masas la del sol,
los elementos más ligeros de la
tabla periódica,
pasan a
constituirse
en elementos muy pesados
hasta alcanzar su núcleo el límite del hierro y su contracción tiende al límite
cuántico, generando una onda de choque o de rebote que provoca
una explosión estelar, y la luz de
su explosión
se manifiesta
visualmente en el espacio.[11].
Agujeros negros
En el caso de
las estrellas con una masa entre 20-25 veces la del sol derivan en agujeros
negros.
La
energía cinética implosiva liberada es capaz de curvar el espacio hasta atraer a
la luz, y los
elementos más pesados pasan a estar confinados más allá del horizonte de sucesos
en una masa colapsada en una singularidad,
convirtiéndose para el observador en un cuerpo oscuro.
3.3 LOS AGUJEROS NEGROS Y EL HORIZONTE DE SUCESOS
La enorme curvatura del espacio formado por
la fuerza gravitatoria del agujero negro ejerce
una poderosa atracción sobre toda la materia circundante principalmente sobre
las nubes de gas de hidrógeno.
la fuerza de la gravedad y la temperatura del agujero negro incrementa la
temperatura de las nubes de hidrógeno capturado en su entorno y cuando alcanza
el punto de la fusión nuclear se crea un anillo fotónico visible a su alrededor. De esta manera, el agujero negro, a pesar de ser un cuerpo oscuro por
la captura que realiza de la luz, pasa a generar un potente y
luminoso anillo
de combustión termonuclear en su perímetro, en el que las
reacciones termonucleares lo mantienen en equilibrio con la poderosa fuerza de
atracción del agujero negro.
Este anillo termonuclear impide a su vez que el agujero negro
expulse su calor al espacio exterior, manteniendo así su fuerza
de atracción y su temperatura.
Primera imagen de la esfera de fotones de un agujero negro supermasivo ubicado
en el centro de la galaxia M87, presentado el 10 de abril de 2019 por el
consorcio internacional Telescopio del horizonte de sucesos.
La luminosidad que emite la corona del agujero negro se
desdobla en dos direcciones, 1ª la que es emitida al espacio exterior en forma
de radiación de onda corta dentro del espectro visible, lo que permite
visualizar el contorno del agujero negro, y 2ª la que es capturada por la fuerza
gravitatoria del agujero negro hacía si mismo que impide que sea visible desde
el cosmos más allá de su corona.
Fuente. Consorcio Internacional Telescopio del horizonte de sucesos.
Elaboración propia.
Al término de las reservas de hidrógeno de su corona, la
barrera de contención termonuclear que impedía que fuera absorbida por el agujero negro y mantenía su temperatura, desaparecerá, y el agujero negro
capturará la materia residual no combustible de la corona
aumentando su masa, y se irá
enfriando lentamente expulsando su calor al espacio exterior.
A partir de ese momento el agujero negro convertido en
materia oscura ya no será observable, y solo será detectable por sus efectos
gravitatorios.
3.4 FASES EN LA EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO
1. El origen del Bin
Bang puede estar en un núcleo originario con la singularidad de que la enorme
temperatura adquirida en su contracción llegó a un punto donde parte de su masa
se convirtió en energía expansiva de forma instantánea y explosiva.
La explosión abrió un espacio cósmico que la
energía oscura generada por la misma sigue ampliándolo con la expansión
continua del Universo.
2.
En el periodo de los primeros 400 millones de
años del Universo,
parte de la materia no convertida en
energía, debido a la enorme temperatura en el oscuro espacio primigenio,
permaneció en forma de subpartículas atómicas hasta que el progresivo
enfriamiento debido a la expansión del universo permitió la creación de átomos
de los elementos más ligeros como el hidrógeno.
3. Con posterioridad,
la fuerza de la gravedad concentraría la nubes de hidrógeno y daría lugar a la
formación de las primeras estrellas, y el espacio comenzaría a iluminarse con
radiación de onda corta.
Es muy probable, que
en el periodo de los primeros 400 millones de años
del Universo, partes de la materia
original del Bing Bang hubieran resistido la enorme temperatura inicial formando
cuerpos oscuros al modo de agujeros negros primordiales, formando una materia
oscura que, en unos casos, según su masas, hubieran dado lugar a las
primeras estrellas al atraer las nubes de hidrógeno recién formadas; en otros
casos,
formando agujeros negros primitivos sin pasar por el proceso previo de formación
de estrellas, y que continuarían prevaleciendo conjuntamente con los agujeros
negros posteriores surgidos del colapso de las estrellas supermasivas al término
de su vida cósmica.
El agujero negro detectado en la galaxia GN-z11, cuando
el Universo tenía solamente unos 400 millones de años, no puede ser, pues, el
resultado del final de una estrella, pues en ese momento de la vida del
Universo, éste estaba saliendo de su época oscura con la formación de las
primeras estrellas. La explicación más plausible es que la masa del agujero
negro estaría formado por la materia oscura primigenia del Bing Bang, lo que
daría lugar a un tipo de agujeros negros primigenios diferentes a los
conocidos como resultado del colapso de una estrella supermasiva.[12].
Este hallazgo, cuestiona la fomación
de los agujeros negros en la teoría estándar que los atribuye exclusivamente
al colapso de una estrella con millones de años existencia. Lo cual
demuestra otro de los puntos falsables de la teoría estándar.
Este tipo de materia oscura formada en los
primeros 400 millones de años del Universo y fracturada en millones de cuerpos
oscuros no fusionables en energía, habrían sido durante los siguientes
9.000 millones de años, los
catalizadores en la captura de las nubes de hidrógeno y de su colapso
gravitatorio hasta alcanzar la temperatura de fusión del hidrogeno que da inicio
a las estrellas.
Ello explicaría, la formación en muy poco tiempo, de los millones de estrellas que pueblan el Universo, pues resulta poco probable
que sin mediar un elemento aglutinador de las nubes de hidrógeno estás
comenzarían a colapsar en millones de núcleos dispersos
hasta alcanzar la temperatura de
fusión nuclear del hidrógeno, y no se hubieran
mantenido en su estado original de nubes erráticas en medio de la expansión del
Universo, lo que abre la interrogante sobre si las estrellas no están
constituidas por un núcleo de materia oscura primigenia, no observable por el
brillo de la estrella, y no detectable por estar circunscrito dentro de la masa
de la estrella.
A su vez, los cuerpos supermasivos primigenios de
esta materia constituirían los agujeros negros que hubieran dado lugar a la
formación de galaxias, pues el proceso de formación de una galaxia
de forma azarosa,
sin un cuerpo oscuro supermasivo previo que comience a aglutinar las estrellas en su
entorno, desatando un efecto dominó de aumento de la masa global
de la galaxia que atrae más estrellas, no concuerda con la estructura similar en todas las galaxias conocidas
hasta ahora con un agujero negro supermasivo en su centro.
4. Esta fase del
Universo en el que ha permanecido durante 13.000 millones años ha sido la de una
sucesión de generaciones de estrellas y su posterior conversión en enanas
blancas, supernovas o agujeros negros.
5.
En los últimos
4.500 millones de años la formación de estrellas cayó de forma significativa,
tal vez porque los elementos de materia oscura finalizaron, y desde hace 4.500
millones de años las pocas estrellas que se forman tienen como catalizadores del
hidrógeno, como es el caso de nuestro sol formado hace 4.500 millones de años, a
restos de supernovas. Sin embargo, la menor formación de estrellas no se debe a
la falta de hidrógeno en el Universo pues sus reservas se estiman en un 90% de
las originales, sino debido a la pérdida de eficiencia en su formación al no
existir catalizadores del hidrógeno que lleven a la formación de la estrella.
6 . El Universo es
limitado en materia y por consiguiente también en la conversión de ésta en
energía
de los elementos fusionables
principalmente el hidrógeno y el helio.
Una vez agotados estos elementos, las estrellas y las coronas de los
agujeros negros se habrán extinguido quedando los restos en forma
de materia oscura que será absorbida por los agujeros
negros aumentando su masa, dando lugar a una etapa de oscuridad total del Universo.
Elaboración propia.
3.5 VARIACIONES EN LA EVOLUCIÓN DEL
UNIVERSO
De los apuntes realizados anteriormente sobre el Universo, las conclusiones son:
Todo lo que existe en el Universo tiene su origen
en el Bing Bang, sin embargo, el Universo en su evolución se transforma en base
a las variaciones de tres elementos fundamentales que se formaron en su inicio.
a). La energía oscura, o impulso constante
desde un centro inicial original del universo.
b). La materia oscura o partes de la
materia no fusionable en energía de la que estaría formado el núcleo que dio
origen al Bing Bang.
c). Las partículas de los átomos de los
elementos más ligeros de la materia, principalmente el hidrógeno, dispersos
por la enorme temperatura del Universo primigenio de los primeros 400 millones
de años.
-------------
Los cambios en estos tres fundamentos primigenios
son sobre los que ha evolucionado y evolucionará el Universo.
1º En los primeros 400 millones de años desde el
Bing Bang, la ampliación del Universo por el efecto de la
energía oscura llevaría a un enfriamiento progresivo del espacio cósmico,
lo que permitió la formación de los átomos de hidrógeno.
2º Estos átomos constituirían la nueva materia con
masa sobre la que actuaría la fuerza gravitatoria de la materia oscura
formada por millones de fragmentos de la materia de la que estaba formado el
núcleo del que se desencadenó el Bing Bang.
3º La contracción de las nubes de gas de hidrógeno
por parte de los restos de la materia oscura aumentaría la temperatura
hasta el punto de la fusión nuclear y el nacimiento de las estrellas.
4º El universo seguiría expandiéndose y los
cuerpos masivos o agujeros negros primordiales de la materia oscura ejercerían un influjo gravitatorio
sobre los conjuntos de estrellas dando lugar progresivamente
a las galaxias con un incremento progresivo de su masa
muy superior al primer agujero negro primordial que inició la atracción de las
primeras estrellas, en una secuencia de: 1. Agujero Negro Primordial; + 2.
atracción de algunas estrellas; +3. aumento de la masa de la galaxia; + 4.
atracción de más estrellas; 5. mayor aumento de la masa de la galaxia; etc.
5º La materia ordinaria, formada en un 98%
por hidrogeno, las estrellas la van transformando en Energía
térmica, a modo de
millones de quemadores termonucleares de hidrógeno,
dando lugar en este proceso a otro elemento ligero
de la materia, el helio.
El resto de elementos más pesados
conocidos se crearán en el
proceso de la vida de las estrellas durante 13.000 millones de años, y
constituyen el % restante.
6º La energía de las estrellas calientan el
universo, pero al aumentar el volumen del espacio cósmico debido a su expansión,
el Universo está constantemente enfriándose en un proceso de
intercambio térmico entrópico.
7º En el proceso de expansión del Universo,
las estrellas y la coronas fotónicas de los agujeros negros agotarán las reservas de hidrógeno de todo el Universo, y toda la
materia pasará a estar constituida por cuerpos oscuros formados al término
de la vida de las estrellas, y por la materia oscura originaria del Bing
Bang presente en el Universo.
8º En ese nuevo estadio, el Universo estará
formado solamente por agujeros negros y por la energía oscura.
9º
Los agujeros negros por el segundo principio de la termodinámica irán
equilibrando su temperatura con la del resto del espacio, dando lugar a la
muerte térmica del Universo, comentada anteriormente.
10º La energía oscura seguirá ampliando el
universo y distanciando los núcleos de la materia oscura entre sí, dando
lugar a un universo oscuro sin procesos energéticos.
11º El Universo
desde el Bing Bang siempre es finito, lo que cambia
continuamente es su tamaño debido a su expansión constante.
Lo que está por dilucidar es si el
efecto de expansión del Universo es finito o infinito.
12º La finitud de
la expansión del Universo está en función de su
densidad media. En su expansión el espacio se amplía constantemente, y
sobre el supuesto de una masa total fija la densidad media disminuye en
función de un espacio cada vez mayor; en esa situación si el Universo no supera
la densidad media crítica para su colapso seguiría ampliándose.
Como ya se ha comentado anteriormente, el proceso de expansión del universo
produce el alejamiento continuo de las galaxias y, por lo tanto, sobre la
base de una masa constante de cada galaxia al aumentar el cuadrado de las
distancias, la interacción o intercambios gravitatorios recíprocos entre las mismas
disminuyen.
En la
siguiente imagen se muestra gráficamente esta variación
de los
intercambios gravitatorios recíprocos
entre las galaxias
en la fase actual
del Universo (clasificada en el
gráfico anterior como: Fase nº 4).
En la teoría
Estándar esto es lo que sucede. Conforme evoluciona el Universo los
intercambios gravitatorios disminuyen por el aumento del cuadrado de las
distancias entre las galaxias; además, la masa de los agujeros negros que
suceden a la extinción de las estrellas, en la teoría Estándar tienen
menos masa que éstas por lo que el producto de las masas también disminuye, y en
su conjunto la Galaxia también tiene menos masa y la densidad media
del universo disminuye.
Según estas
premisas de la teoría Estándar, el Universo seguirá expandiéndose "infinitamente",
aun después de que las estrellas hayan agotado su energía y el Universo por la
ley de la entropía haya muerto térmicamente.
Lo que plantea la pregunta sobre como deberá producirse la finitud de la
expansión del Universo, puesto que el infinito por no ser
cuantificable no es un concepto físico sino metafísico. [13]
3.6 OBJECIONES A LA
TEORÍA ESTÁNDAR, HACIA UN TERCER PARADIGMA
Sin embargo,
los agujeros negros formados dentro de cada galaxia, una vez agotada
la materia fusionable de su corona fotónica capturarán la materia residual de la
misma y
aumentarán su masa.
En cada
galaxia, al aumentar la masa de los agujeros negros debido al aumento del
producto de sus masas, en el mismo cuadrado de sus distancias los intercambios gravitatorios recíprocos irá
uniendo unos agujeros negros con otros.
La constante
cosmológica de Einstein que atribuye a la energía oscura un origen en si mismo,
y una densidad que no se altera con la expansión del universo, es con toda
probabilidad uno de los puntos falsables de la teoría Standar, y en realidad la Energía
Oscura, como se ha venido afirmando, es el resultado de la conversión de la
mayor parte de la masa geométrica del big bang en energía expansiva y por lo
tanto no es infinita sino finita.
En este proceso de
unión de los agujeros negros en cada galaxia, y debilitación de la energía
oscura el producto de
sus masas será progresivamente superior respecto al cuadrado de sus distancias
y
los intercambios gravitatorios recíprocos irán aumentando, como se puede ver en la siguiente imagen.
En un
universo en el que la Energía Oscura es finita
y formado solamente por
galaxias de agujeros negros uniendose unos con otros, se
generarán potentes ondas gravitacionales que podrían llevar a superar
la densidad crítica con relación al espacio[14]
En ese estadio del universo ya habrán desparecido dos de los tres componentes
primordiales del Big Bang, el hidrógeno y la energía oscura, y solo quedará la
materia oscura y la muerte térmica del Universo sin procesos energéticos
térmicos.
En ese momento nace otra fuerza, la energía cinética de todo el Universo
hacia su centro, produciéndose una contracción muy rápida hasta concluir
en único
agujero negro o Bing Crunchs, generado por una poderosa energía
cinética hasta explosionar al igual que una supernova al llegar al limite
cuántico de Planck dando lugar a un rebote o nuevo big bang.
La
materia que existe en el Universo en el momento que éste puede entrar una
fase de energía cinética implosiva, esta constituida por dos formaciones
de materia diferentes: la Materia Oscura que sigue siendo el único
remanente primordial del Big Bang, y el resto de materia ordinaria formada
como consecuencia del colapso de las estrellas.
Es posible que la primera
materia oscura primordial, no experimente cambios importantes,
mientras que parte de la materia
oscura ordinaria en su compresión pasaría a constituirse en una sopa de subpartículas
y las mayor parte de la misma al llegar al límite de
densidad cuántica produciría un efecto de rebote
(Big Bounce)**,
transformada en Energía Oscura que, al no existir
espacio externo iniciaría un nuevo proceso inflacionario del Universo.
**La física cuántica expresa
que el espacio-tiempo no puede comprimirse infinitamente. Al alcanzar una
densidad extrema (la llamada densidad de Planck), el propio tejido del
espacio podría actuar como un resorte cuántico, generando una repulsión
gravitatoria colosal que daría origen a un nuevo Big Bang.
NOTAS
Donde:
E = Energía
m = Masa
C = Velocidad de la luz
De lo que se deduce que la
masa es igual a:
m = E / c2
Sin embargo, estas fórmulas se refieren a los cuerpos que están en reposo.
Ósea, cuando la velocidad del objeto (v) es igual a 0.
E = m.c2 +
v = 0
m = E / c2
+ v = 0
En el caso
de un objeto en movimiento la
energía y la masa total de un objeto equivale a la que tiene cuando está
quieto (E=m.c2)
(m
= E / c2),
más la fuerza de gravedad de la energía cinética que gana según el
momento del objeto en movimiento
= p.
E = m.c2 +
(p =E.v)
m = E / c2 +
(p =m.v)
Por tanto,
un objeto que se mueva muy rápido tendrá más energía
cinética como fuerza gravitatoria más su masa que otro
objeto idéntico, que está en reposo.
La masa es la propiedad que determina cuánta resistencia ofrece un cuerpo a
ser acelerado,
y cuanta más masa tenga será necesaria más energía para impulsar su
movimiento.
Ahora bien,
como dicta la ecuación de Einstein, si el objeto se está acelerando
por el vacío, su energía total aumenta, porque se añade una
cantidad de energía cinética a la precedente. Y, como
esa energía cinética adicional tiene asociada una inercia, el esfuerzo
necesario para acelerar el objeto será mayor a la inicial de cuando está en
reposo.
La
magnitud de esos efectos va creciendo de manera exponencial a
medida que la velocidad de un objeto se aproxima cada vez más a la de la luz.
Por ejemplo, a la mitad de la velocidad de la luz (0,5c), la
fuerza de gravedad de un objeto sólo aumenta alrededor de un 15%,
pero, a tres cuartos de esa velocidad (0,75c), su fuerza de
gravedad habrá aumentado un 51% en total. Cuanto más nos acercamos a
la velocidad de la luz, más rápido se produce este incremento: un objeto que
se desplaza a 0,99c tendrá una fuerza de gravedad 7 veces mayor que en
reposo, 20 veces mayor si alcanza 0,999c, 1000 veces mayor a los 0,9999c.
La cantidad de energía
que necesita un cuerpo para acelerar hasta la velocidad de la luz tiende al
infinito y recíprocamente su fuerza de gravedad cuanto más se acerca a ella. Este
es el motivo por el que ningún objeto puede alcanzar la velocidad de la luz.
El siguiente gráfico
muestra esa progresión.
Albert Einstein lo apodó "acción fantasmal
a distancia" (spooky action at a distance) porque parecía violar la
teoría de la relatividad, la cual establece que nada puede viajar más rápido
que la luz.
Para demostrar que la teoría cuántica era
incompleta y requería "variables ocultas", Einstein, Podolsky y Rosen
formularon una paradoja en 1935. En 1964, John Bell transformó este debate
filosófico en una prueba matemática comprobable: el Teorema de Bell.
Las partículas (como electrones o fotones)
comparten un mismo sistema y origen, comportándose como una sola entidad
matemática.
Los valores de las partículas son
completamente aleatorios hasta que se miden lo cual produce una alteración
de la partícula (A) objeto de la medición, que
determina el estado la partícula (B), pero no se ha enviado ninguna "señal"
física entre ellas.
El Teorema de Bell demuestra, pues,
experimentalmente que esta conexión no cuestiona ni viola la Teoría de la
Relatividad porque el entrelazamiento no transmite información ni energía.
Hasta ahora, la
distancia máxima comprobada experimentalmente en el entrelazamiento cuántico
es de 1.203 kilómetros. Este récord se logró mediante la distribución de
fotones entrelazados desde el satélite espacial chino Micius hacia
estaciones terrestres, superando ampliamente las limitaciones de los cables
de fibra óptica en tierra.
Recordemos lo que la teoría de
la relatividad general nos dice al respecto. Las posibilidades que ofrece
son dos:
1. El universo es espacialmente
infinito. Esto es posible sólo si en el universo la densidad espacial media
de la materia, concentrada en las estrellas, se anula, es decir, si la razón
entre la masa total de las estrellas y el volumen del espacio en el cual
estos cuerpos están dispersos se aproxima a cero indefinidamente, cuanto
mayores sean los volúmenes considerados,
2. El universo es espacialmente
finito. Esto ha de ser así si la densidad media de la materia ponderable en
el universo es distinta de cero. Cuanto menor sea esta densidad media, mayor
será el volumen del universo.
Estoy en la obligación de
mencionar que se puede aducir un argumento teórico en favor de la hipótesis
de un universo finito. La teoría de la relatividad general enseña que la
inercia de un cuerpo dado es mayor cuando existen en su proximidad mayores
masas ponderables. De modo que parece muy natural reducir la inercia total
de un cuerpo a la interacción entre éste y los otros cuerpos en el universo;
así es como, desde los tiempos de Newton, la gravedad ha sido reducida por
completo a la interacción entre los cuerpos. A partir de las
ecuaciones de la teoría de la relatividad general se puede deducir que esta
reducción de la inercia a interacción entre masas —tal como lo exigía E.
Mach, sólo es posible si el universo es espacialmente finito.
El texto
señalado se recoge también en la obra Einstein: Mis ideas y opiniones,
una antología de escritos de Albert Einstein,
preparada por él mismo poco antes de morir en 1955. La obra
se divide en cinco partes.
La quinta parte que se adjunta en PDF se refiere a su pensamiento
científico.
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