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| Alexander Fridman (Александр Фридман) |
Este artículo completa un artículo anterior con un título parecido: El problema de la constante cosmológica.
En
primer lugar, vamos a distinguir tres conceptos diferentes, pero que podrían
estar relacionados:
- La
energía del vacío:
se debe a la aparición constante de pares de partículas y antipartículas
que se desintegran inmediatamente entre sí, de modo que son indetectables
por experimentación directa. Su aparición es consecuencia del principio de
incertidumbre: ΔE×Δt<ħ/2, que implica que una partícula con la energía ΔE
puede aparecer espontáneamente durante un tiempo Δt<ħ/(2ΔE), tanto más
pequeño cuanto más grande sea ΔE. Así, un electrón virtual duraría menos
de 4×10-21 segundos. Un protón, cuya masa es 1837 veces mayor,
duraría 1837 veces menos. Aplicando la teoría cuántica de campos a todas
las partículas conocidas, se puede estimar la energía del vacío.
- La constante cosmológica: fue introducida por Einstein en su ecuación cosmológica, que en el formato ideado por Alexander Friedman se expresa así: El símbolo Λ es la constante cosmológica. Einstein propuso un valor negativo, para que compensara la expansión cósmica, en la que al principio no creía. Hoy se piensa que es positiva, lo que explicaría la expansión acelerada del universo descubierta en 1998.
¿Cuál
es la relación entre estos tres conceptos? Se piensa que la energía del vacío podría
ser la causa de la aparición de la constante cosmológica en la ecuación de
Friedman, que a su vez provocaría la expansión acelerada del universo. El valor de la constante cosmológica, en función de la
energía del vacío, sería Λev=(8πG/c4)×ρv, donde G es la constante gravitatoria, c la
velocidad de la luz, y ρv la densidad de energía del vacío. Si esto fuera
cierto, la energía oscura sería otro nombre de la energía del vacío.
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| Albert Einstein |
¿Cuál
es el misterio de la constante cosmológica? Que, si calculamos su valor en
función de la energía del vacío aplicando la teoría cuántica de campos a todas
las partículas elementales que conocemos y sumando, nos sale un valor 120
órdenes de magnitud mayor que el que sale si identificamos la constante
cosmológica con la energía oscura y obtenemos su valor aplicando el modelo
cosmológico estándar. O sea: Λev = Λeo×10120. Se ha dicho que esta es la peor predicción de la historia de la
física.
¿Cómo
se podría resolver este misterio? Quizá así: en realidad, la constante
cosmológica no derivaría exclusivamente de la energía del vacío, sino que su
valor total, Λeo, se obtendría sumando
tres componentes:
- Una constante cosmológica básica (o desnuda), debida a la gravedad.
- Λev,
el valor calculado en función de la energía del vacío.
- Otro
conjunto de términos obtenidos de la misma manera, correspondientes a todas
las partículas que aún no hemos descubierto, que también tendrían que
aportar su contribución.
El
problema es que el valor total, Λeo, es 120
órdenes de magnitud más pequeño que la segunda componente. Habría que suponer
que los otros dos términos tienen que compensar casi
exactamente ese valor tan enorme, para que la suma de los tres
sea tan pequeña. Este es un caso de ajuste fino, puesto que el
valor de la constante cosmológica tiene que ser así de pequeña para que sea
posible la vida en un universo como el nuestro. Pues si fuera algo más grande
de lo que es, el universo se habría expandido tan deprisa que no se habrían podido
formar las galaxias, y si fuera menor que un valor negativo pequeño habría colapsado
hace mucho tiempo en un Big Crunch.
Casi exactamente, pero no
exactamente. Si la constante cosmológica fuese exactamente igual a cero, sería
compatible con la vida y se podría pensar que algún fenómeno desconocido obligue
a que las tres componentes se compensen. Pero al ser casi cero, pero positiva
(como parece indicar la expansión acelerada del universo), no se ve ninguna
razón para que adopte ese valor, salvo que el universo haya sido diseñado así a
propósito. Sí, ya sé que, para evitar esta conclusión, se afirma que hay un
número enorme de universos y que nosotros tenemos que estar en el que es
compatible con nuestra existencia, o sea, se aplica el principio
antrópico a alguna teoría del multiverso. Pero estas soluciones no son
científicas, sino elucubraciones.
¿Se ha intentado resolver el misterio de otra
manera? ¡Claro! Pero en casi todos los intentos ha habido que sustituir las
ecuaciones de Einstein (la relatividad general), proponiendo otra cosa: o bien
un ajuste drástico de dichas ecuaciones, que tan bien suelen funcionar, o bien la
existencia de una quinta interacción fundamental aún desconocida (la quintaesencia). Se está intentando analizar
las ondas gravitatorias detectadas en la última década para ver
si aportan alguna luz al problema. Como dijo Gregory Gabadadze, profesor de la
Universidad de Nueva York: Desde 1960, cada
generación de físicos ha visto cómo aparecían nuevas propuestas. Quizá algún
día tengamos predicciones que podamos verificar, pero aún no estamos en ese
punto.
Manuel Alfonseca
Este es el comentario completo de José Paulino Lozada:
ResponderEliminarHe leído está nota y las dos anteriores sobre el tema. Nuevamente Manuel Alfonseca nos deleita de una manera amena, breve y concisa, explicando un tema difícil que de otra manera tomaría semanas de investigación para comprenderse.
En este tema una vez más se comprueba que la ciencia humana es como el horizonte, cuando llegas al lugar deseado descubres que existe otro adelante, igualmente distante que el anterior y así sucesivamente. Finalmente llegamos, o llegaremos si hemos sido agnósticos, a la conclusión de que el lugar definitivo es la sede de Dios.
Ante estas realidades de la complejidad del universo, y la obvia necesidad de la existencia de un director para que las cosas hayan tenido el resultado actual, con los humanos en la cúspide, con una inteligencia y consciencia capaz de comprender el cosmos, me resulta difícil entender que aun existan los ateos. Y mas absurdo aun es la explicación del multiverso: que infinidad de universos han sido creados hasta que “casualmente,” uno con las propiedades necesarias surgió.
Irónicamente, si los multiversos fueran el caso, la existencia de un creador, un director de orquesta se justifica mas. Obviamente, al igual que en la evolución, y como lo expresara Darwin mismo: “,,,, gradualmente se ha ido viendo que es una concepción igualmente noble de la Divinidad, y debemos creer que Ella ha creado un corto número de formas primitivas capaces de transformarse por sí mismas en otras formas…”. Es decir que el planeta tierra fue creado con las condiciones necesarias para que la evolución fuera posible.
Dado el caso, sería obvio que el cosmos fue diseñado de tal manera para que la evolución de los universos fuera posible. Caso cerrado.
En mayo publicaré varios artículos sobre los multiversos, revisando si se trata de ciencia o de otra cosa.
EliminarDe acuerdo con Paulino. Si combinamos las probabilidades, da un número tan pequeño que carece de sentido real.
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