COSMOLOGÍA

Néstor Luis Peretti

(Desgravación de charla)

De acuerdo a la Teoría de Newton, el espacio es isotrópico. Esto significa que tiene la misma dirección en todas las direcciones: es todo homogéneo, y todo el universo, el conjunto de todos los sistemas que pueda haber por ahí, están metidos dentro de ese espacio que es isotrópico.

Pero para que funcione todo el sistema de atracción, que funcionen las Leyes de Newton, tiene que haber una fuerza mecánica de atracción entre un cuerpo y otro cuerpo. Por ejemplo, el sol atrae a los planetas, a los planetas que hay alrededor. No es así realmente. Ese es el sistema de Newton de atracción.

Entonces Newton hizo una descripción matemática de ese proceso que era muy buena y que se asemeja bastante con la realidad. Es decir que la experiencia, por lo menos en ese tiempo, parecía probar que la Teoría de Newton era correcta con respecto a la posición, al movimiento de todos los planetas alrededor del sol.

Newton mismo no creía que lo que decía fuera verdad. El mismo dijo que todo ocurría como si fuera así. Pero él no lo creía porque decía “no puede ser que haya fuerzas a distancia”. Eso no lo pudo comprender nunca él porque para que la Teoría funcione tenía que haber una fuerza entre, por ejemplo, el sol y un planeta que gire alrededor del sol. Ahora él no pudo entender nunca cómo podía haber una fuerza sin que hubiera un vínculo material.

Tampoco pudo comprender cómo se podían medir las velocidades de los planetas, porque él habló de las velocidades de los planetas, de todos, sin tener un punto de referencia. Porque siempre que se mide la velocidad es con respecto a algo. Sin vos medís la velocidad de un auto, por ejemplo ahora, es con respecto al suelo. Pasa a 50km. por hora pero son 50km. de recorrido que está haciendo de suelo ¿no?

Pero en los astros, en todos los planetas, no solamente los planetas, en todas las estrellas que existen, también hay velocidades ¿Con respecto a qué se miden esas velocidades? Ese era el problema de Newton.

Si el espacio es isotrópico, es decir que hay un espacio infinito, no hay ningún punto de referencia para medir esas velocidades. El lo sabía, él lo comprendió, entonces nunca creyó en todo su sistema.

El se dio cuenta que era absolutamente imposible todo lo que decía. Pero lo único que comprendió es que más o menos las fórmulas, las derivadas se aproximaban a la realidad. Por lo menos en ese tiempo, de acuerdo a la observación experimental, las derivadas eran correctas. Es decir que el cálculo que se puede hacer en ese momento de la órbita de los planetas correspondía a la observación. Era real. Posteriormente se encontraron que había cosas raras que no explicaban bien. Por eso después se inventaron planetas exteriores que encontraron en este último tiempo, que son tres después de Júpiter. Ahora como no encontraron algún planeta interior lo inventaron para explicar los fenómenos incomprensibles en la órbita de Mercurio, por ejemplo. Entonces como habían inventado planetas exteriores para explicar la cuestión de las orbitas de esos planetas como Júpiter, había que inventar también algún planeta interior, más adentro que Mercurio: Vulcano. La idea de Vulcano era correcta dentro de esa misma hipótesis. Estaba muy bien orientada puesto que si las excentricidades que encontraron del otro lado funcionaron bien con los planetas que los buscaron y no lo encontraron, los perdieron y todo, también podría haber ocurrido en estos. Ahora en estos no ocurrió. El problema de Mercurio quedó postergado mucho tiempo, hasta su explicación moderna de años. Bueno, pero eso no tiene nada que ver con lo que estábamos hablando.

Es que la cosa no caminaba con ese espacio infinito de Newton -y Newton lo sabía- que era de la física clásica pero funcionó hasta fin del siglo pasado.

Bueno, a fin del siglo pasado ya todo el mundo estaba convencido de que eso no podía ser. El último de los grandes matemáticos, Henri Poincarè, ya lo sabía que eso no funcionaba. Y en los primeros días de este siglo apareció Albert Einstein (en 1905, por ahí fue el primer trabajo que hizo) y empezó a tratar la cuestión desde otro punto de vista.

El problema era que, para toda la física de ese tiempo, el tiempo y el espacio eran invariantes. Es decir, todos en el pensamiento antiguo- descontando algún raro loco griego por ahí- todos pensaron que había un tiempo y un espacio infinitos, que estaban ahí y que dentro de esto estaba el universo. Detrás de esto hay un problema lógico, aparte del problema vulgar astronómico que no tiene ninguna importancia.

Ahora para poder construir una cosmología que tenga una base más o menos científica y que es lo único que podemos decir, tenemos que decir que el universo es todo, desde el punto de vista de la Teoría de los conjuntos hay un conjunto universal que es todo lo que hay. Después de eso no hay nada. En matemática se dice que el complemento del universo es nada.

Ya hubo algún griego primitivo, mucho tiempo antes de Cristo como Parménides o como otros griegos de ese tiempo que comprendieron esto en esa forma borrosa. Parménides dice “Te prohíbo decir que la nada es”. Nosotros ahora podemos decir que la nada no es predicable. Es decir, el verbo ser no se puede aplicar a la nada y cualquier otro verbo que se use incluye al verbo ser.

Todo lo que se habla por ahí en la literatura seudocientífica o la fantaciencia, mejor dicho, de otros universos, etc., realmente quieren hablar de otros mundos, de otros planetas, cosas similares. Porque cuando se habla de todo lo que es, absolutamente todo y después de ese todo no hay nada. Eso es una cuestión de lógica pura.

Desde que se les ocurrió a los más antiguos pensadores griegos buscar una explicación sobre el funcionamiento del universo, desde el principio existió la idea de la causalidad. La idea de la causalidad, naturalmente, es algo que está totalmente fuera de la experiencia. Pero aunque no pasa de ser una idea, la ciencia así como la conocemos actualmente utiliza constantemente esa idea de la causalidad. Toda la escuela inglesa, los empiristas por ejemplo, discutieron desde el principio la idea de la causalidad.

No nos importa de dónde nace la idea de la causalidad. Vamos a suponer que es un problema síquico. El hombre se siente naturalmente, aunque no lo sea, se cree autor de sus actos. Ese pues es el origen de la causalidad.

Posteriormente en la física se encuentra experimentalmente una secuencia en un proceso. Después de un hecho hay otro hecho y se empieza a encadenar un proceso causal. Hay antecedente, un consecuente, etc. Esto se conoce desde la antigüedad. Eso generó dos corrientes desde dos puntos de vista.

Hay una corriente que llevó a resultados teológicos. Porque si todas las causas producen un efecto y así sucesivamente, considerándolo no para adelante si no para atrás, todo lo que sucede fue causado. Y en el caso por ejemplo de Aristóteles que imaginaba una serie de causas hacia atrás, porque siempre hay proceso, entonces cae en un argumento teológico.

El argumento teológico nace de no poder pensar que hubo un momento en el pasado, tan antiguo y tan borroso en donde se generaron las cosas del presente por causas sucesivas. Entonces ahí ponen un Dios. Ese Dios es el motor inmóvil de Aristóteles. Ese es el argumento teológico.

La otra corriente es una corriente filosófica que supone que no hay ningún motivo para detenerse en ningún momento en la serie de las cadenas causales y que se puede seguir agregando una causa tras otra causa hasta el infinito.

Pero eso era incompatible con el pensamiento antiguo porque en todo pensamiento antiguo era un poco más el tiempo que la experiencia humana. Tenía el aspecto de empezar y terminar. Así como se ve nacer a un hombre y después de vivir, envejecer y morir; lo mismo se ve en las plantas: nacer, envejecer, morir. Toda la naturaleza parece seguir un proceso semejante. Parece todo tener un principio y un fin.

De ahí el argumento filosófico de suponer una rotación permanente. Heráclito: que todo empieza, da vuelta y vuelve a lo mismo. Era demasiado aburrido. Pero eso era porque estaban nada más que con una perspectiva humana.

La física, hasta el siglo pasado, no permitía salir de esta perspectiva humana. Recién a principios de este siglo el conocimiento físico permitió salir de este círculo vicioso. Ya no tenemos necesidad de caer en ninguno de los dos argumentos. Ni en el Aristotélico del primer motor ni en el de la eterna recurrencia cíclica, esa como la de Heráclito.

Antes faltaba la herramienta ideológica para pensar y comprender los procesos como se pueden comprender ahora.

Para un griego primitivo, lo mismo que para un físico del siglo pasado, un grano de arena, dos granos de arena y tres granos de arena eran simplemente una modificación en la cantidad. El fenómeno que no pudo existir nunca en la filosofía griega, y que recién existe en la actualidad, es el cambio de lo cuantitativo a lo cualitativo. Esto se llama el salto.

Todo el pensamiento antiguo está fundado en eso de que la naturaleza no hace saltos. Ahora nosotros decimos que la naturaliza hace saltos. No se puede acumular indefinidamente granos de arena pensando que solamente aumenta la cantidad de arena. Llega un momento en que se modifica la cualidad. Ese es un problema de física que era absolutamente imposible e incomprensible para el pensamiento antiguo.

Toda la física atómica, por ejemplo, de este siglo cambia ese punto de vista anterior. La cantidad puede modificar la calidad. Eso hubiera escandalizado a cualquier pensador de cualquier escuela antigua. Era absolutamente incomprensible para alguien como Aristóteles.

Por ejemplo, el material radioactivo como el uranio que se usa para hacer centrales nucleares, que se usa para hacer bombas atómicas, etc., tiene una radiación determinada que depende en parte de la concentración del material, digamos de la pureza. Puede ser un 10%, un 20%, un 50% del isótopo que tiene ese tipo de radiación. Ahora bien, el resultado es simplemente estadístico.

La radiación es la que genera otros procesos en otros átomos que están en el material que está alrededor de donde se genera la radiación y por lo tanto se convierte en un asunto de probabilidades. Es decir que si la cantidad de material que hay alrededor es suficiente, la probabilidad de choque, la probabilidad de generación de otro proceso radioactivo es mucho mayor cuanto mayor sea la cantidad. Y hay una cantidad límite. Es decir, que cuando hay una pequeña cantidad no pasa nada- cuando hay mucha cantidad hay una bomba atómica.

Entonces hay un cambio de cualidad que depende exclusivamente de la cantidad y es un fenómeno exclusivamente probalístico. Es probalístico porque la radiación emergente de un lugar, si tiene espacio suficiente, no puede producir colisiones en otros átomos que están alrededor. Pero si hay muchos átomos alrededor lo más probable es que choque y ahí se generan las otras combinaciones. Simplemente si hay la cantidad suficiente seguro que va a chocar, es muy probable que choque. Es probabilístico pero depende de la cantidad. Es exactamente igual que si uno tira un tiro con un arma por la calle y hay tres personas. Es muy difícil que mate a alguien. Pero si hay cien, lo más probable es que mate a alguno. Es exactamente lo mismo.

Ese cambio de lo cuantitativo a lo cualitativo no podía existir nunca en el pensamiento antiguo. No lo hubieran comprendido. No existía.

Exactamente lo mismo ocurre amontonando arena. Una gran montaña de arena es una gran montaña de arena. Pero no se puede seguir amontonando arena indefinidamente porque después pasa un desastre atómico también, aunque sea arena simplemente.

Por ejemplo lo que se llama ahora los agujeros negros son simplemente acumulaciones de materia. Cuando el campo gravístico se hace demasiado intenso hay un proceso de cambio que produce un agujero negro, etc., de eso se puede hablar más adelante.

El problema básico está justamente en el cambio de lo cuantitativo a lo cualitativo y que impedía a todo el pensamiento griego llegar a una solución como a la que llegamos nosotros actualmente.

Por ejemplo, el universo como un sistema oscilante. Hay muchos sistemas oscilantes, sin hablar de un sistema electrónico, pero vayamos al péndulo. Un péndulo se mueve, tiene un periodo y se frena. Se frena porque hay una pérdida de energía. (Atención a eso que estamos diciendo). La energía que pierde un péndulo ¿a dónde va? A otros lugares del sistema. Entonces concibiendo un sistema donde no hay nada donde ir no se puede perder energía. Eso hace el universo.

No habiendo nada como es, por ejemplo, el punto de apoyo de un péndulo, no habiendo nada como el rozamiento que puede tener un péndulo con el aire y suponiendo que estuviera sin aire, con la luz, y suponiendo que no hubiera luz con cualquier radiación – el péndulo tendría que funcionar permanentemente. Ese es el principio de inercia.

La inercia es real, pero es real par el universo. Si no hay nada, es decir, no hay ningún lugar donde pueda ir la energía que pierde un péndulo, el péndulo no la puede perder. Entonces si se comprende el universo como un sistema oscilante, puede funcionar indefinidamente.

Por ejemplo, un sistema oscilante eléctrico con una capacidad y una inductancia donde la corriente pasa de un lado al otro del circuito deja de funcionar después de un tiempo porque parte de la corriente, por la receptividad del material, se transforma en calor y se pierde. Pero ¿dónde se pierde? Se pierde en los alrededores. Si no hubiera nada en los alrededores no tendría donde perderse y el sistema seguiría funcionando indefinidamente.

Un péndulo que no tuviera rozamiento se transformará en alguna energía pero que no pudiera salir del sistema porque el sistema es cerrado, seguiría funcionando indefinidamente y eso es el universo. Hay que entender el universo como un sistema oscilante.

Todas las teorías que hay, hipótesis, sobre la expansión del universo tienen un periodo de duración. Justamente esa idea de los periodos es la que hizo confundir a los pensadores antiguos: veían un principio y un fin. Pero ese principio y ese fin es dentro del pequeño periodo del sistema.

Si se entiende el sistema total no hay ni principio ni fin. Es decir, que si el universo tiene un número finito de partes y después del universo no hay nada y el sistema se mantiene en una oscilación permanente, lo único que nosotros no sabemos es el periodo ¿cuánto dura la oscilación de todo el sistema?

Pero todo el sistema debe tener un punto de origen en un instante para un periodo pero que no se puede fijar en el tiempo porque el tiempo y el espacio son justamente propiedades de la misma cosa. Entonces el sistema oscilante tiene que funcionar indefinidamente.

Nosotros, dentro de nuestra vida humana, conocemos una parte minúscula de todo el proceso. De ninguna manera podemos abarcar la totalidad. Es totalmente absurdo recurrir a sistemas analógicos: pensar que el universo tiene algo que ver con nuestra propia vida. Al revés, sí, nuestra vida tiene algo que ver con el universo.

Pero no, el universo tiene su propio periodo por el hecho de que es un sistema oscilante. Los antiguos no podrían haber comprendido nunca un proceso de expansión del universo como el que reconocen ahora lo físicos que hay en existencia. Por más que los datos que tenemos nosotros tienen cierto atraso hay que pensar que posteriormente tiene que haber una recurrencia.

Es decir, que algunas ideas que no tenían ninguna base experimental como, por ejemplo la de Heráclito o algunas otras filosofías extrañas orientales que pensaron en una recurrencia nada más que fundada en la experiencia vital del hombre, en la recurrencia de las estaciones, del día y de la noche, etc., tiene que ver con lo que ocurre realmente en el universo.

Si hay ahora un proceso de expansión en el universo, tiene que producirse después un proceso inverso, volver a empezar un sistema pero si el universo es finito, es un conjunto finito y tiene límites. No hay que pensar como pensaban los antiguos: si termina el universo después ¿Qué hay? Después no hay nada.

Esa idea de pensar qué es lo que hay después es la idea de creer que existía un espacio y un tiempo independiente del universo. Pero no es así. El tiempo y el espacio están incluidos dentro del universo y son propiedades de la materia junto con la energía.

Entonces el sistema se mantiene así en forma oscilante y tiene un período. El período no lo conocemos con exactitud, pero la investigación se está aproximando lo suficiente como para llegar a conocer el período. Mucho no nos importa porque, realmente, de acuerdo al período de nuestra vida el período de la vida del universo es verdaderamente diferente.

En el tiempo de la física clásica existía la hipótesis de la muerte térmica del universo. Naturalmente pensaban que la radiación desaparecía. Todos los cuerpos se quedaban sin energía y el universo se moría de frío y no se podía volver a hacer funcionar el circuito. No existía todavía la idea de la acumulación nueva de la materia en un punto y la nueva generación de una explosión mundial (no mundial, está mal dicho, debemos decir universal) que vuelva a generar el mismo proceso con todas las posibles combinaciones de los sistemas planetarios que se conocen y los que nos conocemos porque están demasiado lejos, todavía, para nosotros.

El sistema es bastante más grande de lo que conocemos y decimos conocer desde el punto de vista de la posibilidad de la observación empírica. Eso no significa que sea incognoscible, por ahora. Pero todo indica que cuando se termine el proceso, que aparentemente todavía es de expansión, tiene que haber un fenómeno inverso de compresión.

La acumulación de la materia tiene que producir algo similar a lo que ahora se llaman los agujeros negros. Es decir, la masa puede llegar a tener una intensidad tan grande como para que los átomos se compriman a niveles de núcleo y haya reacciones que todavía nosotros no estamos en condiciones de producir ni de usar. Ese sería el origen de una nueva expansión del universo.

Pero aparte de todo eso y desde un punto de vista exclusivamente racional, que es el único que se puede usar para encarar el asunto, hay que pensar lo siguiente: el universo es un conjunto finito, limitado y sabemos que todo conjunto finito es ordenable. Eso de que todo conjunto finito sea ordenable significa que por muchas que sean las combinaciones posibles, que son terriblemente grandes porque sin considerar le orden, el número de combinaciones se puede considerar el factorial de los elementos. Ese número es un número; no es infinito. Entonces, puede verdaderamente haber una repetición en el universo. Eso no entra dentro del tiempo posible y pensable para nosotros. Pero sí entra dentro del razonamiento. Esto lo decimos en honor a Heráclito.