Angel "Java" Lopez en Blog

Publicado el 19 de Mayo, 2012, 8:20

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Mi idea era seguir con modelos del Universo, cosmologías, de tiempos antiguos, como la de Aristóteles. Pero en estos días me reencuentro con un libro que conseguí en mi adolescencia, el "Cosmología" de Hermann Bondi (tengo una edición de editorial Labor) publicada por primera vez en 1951 (noten que antes del descubrimiento de la radiación de fondo cósmica; Bondi fue un gran proponente del estado estacionario). Es interesante para el tema de esta serie. Veamos cómo aparecen modelos de cosmología, de dónde nacen y cómo se trata de contrastarlos con la realidad. Leo en los primeros párrafos del libro:

Es costumbre dedicar las primeras frases de un texto científico a la definición de su tema y a una breve discusión de sus límites. En cosmología, esta definición merece más que una breve atención, ya que muchas de las diferencias de opinión tan caracteríscas del tema pueden ser atribuidas a los distintos conpcetos de sus límites y al lugar que le corresponde dentro de la física y la astronomía. En particular existen dos importantes métodos de aproximación a su estudio, tan distintos entre sí que no es sorprendente que conduzcan a respuestas diferentes.

Veo hoy de presentar el primer método que menciona Bondi, el segundo quedará para próximo post.

El desarrollo de la dinámica (y más tarde de otras ramas de la física de laboratorio) es una continua sucesión de éxitos, y no debe extrañarnos que cada uno de ellos haya conducido a nuevas extrapolaciones. La ley de gravitación fue inmediatamente aplicada a la Luna; la identificación en el laboratorio de las líneas espectrales se extendió rápidamente al espectro estelar. Es natural que tras la aplicación satisfactoria de muchas de estas extrapolaciones a la observación de obetos cada vez más lejanos surgieran dos preguntas: ¿Cuál es el mayor conjunto de objetos al que pueden aplicarse nuestras leyes físicas de modo consistente y satisfactorio? ¿Cuál es el mayor conjunto de objetos significativos físicamente? A ambos conjuntos se les dio el nombre de "universo", sin que al principio se intentara hacer distinción alguna sobre los dos conceptos. Vamos, pues, a discutir esta distinción que adquiere importancia al ir avanzando en el estudio.

Aca aparece el primer método que nos interesa:

Un método posible de progreso para responder a estas preguntas puede consistir en construir mentalmente un número de modelos distintos de tal universo y averiguar si las leyes físicas pueden serles aplicadas consistentemente.... No debe sorprendernos que este enfoque condujera a la aparición de considerable número de modelos del universo, cada uno de ellos interesante y notable por derecho propio, con lo que la cuestión de la "realidad" del universo fue perdiendo interés. De acuerdo con este punto de vista la cosmología es uno de los muchos campos de prueba de la física en donde las leyes de la naturaleza conocidas por los experimentos terrestres se aplican a la construcción de una serie de "universos" posibles. Entonces pierde importancia el averiguar cuál de estos universos es el "llevado a la práctica", y en todo caso, ésta es una cuestión que debe ser averiguada a través de la observación, ya que no existen bases teóricas para preferir uno cualquiera de los modelos posibles al resto.

La base es: extrapolar los resultados locales, y ver si concuerda con la realidad (notablemente, en la última década, hay resultados que no concuerdan con lo que sabemos de la gravedad, y ha debido acudirse a la materia oscura, por ejemplo).

Bondi cita como ejemplos de esta postura:

La relatividad general, por otra parte, investiga tantas cuantas distribuciones sean posibles a las que pueda acomodarse la naturaleza, dejando a la observación la determinación de la distribución adoptada en la realidad (C.G. McVittie, Observatory, 63, 281, 1940).

La teoría relativística de la cosmogonía no tiene por qué centar una distribución univorme a gran escala de la materia a través del universo. En este punto nos contentamos con aceptar lo que las observaciones astronómicas decidan (A.S. Eddington, Sci. Progr., 34, 227, 1939).

Sigo leyendo a Bondi:

De acuerdo con esta escuela de pensamiento, la cosmología es un inmenso taller, el mayor de todos, en que puede montarse un equipo, cuyos componentes sean leyes físicas verificadas en la tierra. Todos los modelos construidos son de interés, pero uno de ellos adquiere relieve al ser una imagen del universo en que vivimos. Si ninguno de los modelos sencillos correspondiera a las observaciones realizadas sobre el universo real, ello constituiría un ligero inconveniente, por cuanto nos obligaría a construir modelos más complicados, pero no invalidarías las suposiciones de la teoría.

Justamente, el nuevo modelo propuesto que agrega la existencia de una supuesta materia oscura, nació como una forma de "complicar" un modelo propuesto para adecuarse a las observaciones. El futuro nos dirá si fue el camino adecuado.

Pero vean cómo al final es un tema de proponer modelos. El primer método que destaca Bondi es el de extrapolar los resultados locales. En las décadas desde la publicación del libro, se ha visto que, para explicar la radiación de fondo, los cosmólogos se han inclinado por una serie de modelos de "big bang" (esta denominación es de Fred Hoyle, otro de los proponentes del estado estacionario, pero de una forma distinta a la de Bondi (y Gold); Hoyle pretendía, ligeramente, mofarse de la idea poniéndole ese mote), donde de alguna forma hay que extrapolar resultados locales (por ejemplo, de fuerzas de partículas elementales) hacia el pasado (ejemplo: viendo que sus relativas fuerzas se unifican si volvemos a los principios del tiempo). No deja de ser una extrapolación, que tiene su sustento en explicar algunas observaciones.

En próximos posts, veré de comentar el segundo camino que destaca Bondi, y entonces volveré a modelos de Aristóteles, como otros ejemplos, esta vez anteriores a la ciencia moderna.

Nos leemos!

Angel "Java" Lopez
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Por ajlopez, en: Ciencia