Paul Davies, divulgador científico

Paul Davies

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Paul Davies pasó al primer plano entre los científicos que dedican tiempo a la divulgación con su libro, publicado en 1992, La Mente de Dios (The Mind of God), escrito en respuesta a las últimas palabras de Stephen Hawking en su best-seller divulgativo Breve Historia del Tiempo (A Brief History of Time). En otro artículo hablé de otro de sus libros de divulgación, Un Silencio Inquietante (The Eerie Silence). Aquí voy a hablar de otros dos libros suyos.

Los últimos tres minutos (The Last Three Minutes, 1994): Este libro de divulgación está un poco atrasado, pues es anterior al modelo cosmológico estándar, pero explica bien cómo estaba la cosmología cuando se publicó el libro, y muchas de las cosas que dice siguen siendo válidas. Dice algo interesante: que la teoría del Big Bang de Lemaître (a quien Davies no nombra) debería haber sido aceptada mucho antes de que sus dos predicciones acertadas sorprendentes le dieran el espaldarazo en los años 60, porque hay otro argumento que la apoya, y que los científicos del siglo XIX debieron haber notado, pero no lo hicieron: Si el universo fuera infinitamente antiguo, ya habría muerto. Es evidente que, si algo tiende a detenerse con una tasa finita, no puede haber existido desde toda la eternidad. Por cierto, en el párrafo citado comete un error: ignora la diferencia entre eternidad y perpetuidad, que resolvió Boecio hace un milenio y medio. Hay también un fallo importante cuando dice que el radio del cosmos visible es de 15.000 millones de años-luz, porque no tiene en cuenta la expansión del universo. El radio correcto es de unos 43.000 millones de años-luz. A esto hay que sumar algún error cometido por el traductor al español, como traducir silicon como silicona (la traducción correcta es silicio). En cambio, ha traducido correctamente los números muy grandes (billón, trillón, cuatrillón...), uno de los errores típicos de los traductores del inglés americano al español.

El secuestro del Big Bang

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La teoría del Big Bang fue ideada en 1931 por el sacerdote belga Georges Lemaître, como consecuencia de la aplicación hacia atrás en el tiempo de la ley de Hubble-Lemaître, descubierta por Lemaître en 1927 e independientemente por Hubble en 1929. En efecto, si casi todas las galaxias se alejan, porque el espacio que las separa se expande, hace miles de millones de años debían de estar mucho más cerca, y en el límite todo el universo visible se habría reducido a un punto. Hoy se cree que esto ocurrió hace unos 13.800 millones de años.

En 1948, George Gamow, Ralph Alpher y Robert Herman hicieron dos predicciones que deberían cumplirse si la teoría del Big Bang fuese cierta: que la masa del universo debe estar constituida aproximadamente por un 75% de hidrógeno y un 25% de helio; y que debería existir una radiación cósmica de fondo con una temperatura de unos 5º Kelvin. Otros cosmólogos, sin embargo, tomaron a broma esta teoría, y para burlarse de ella le dieron el nombre de Big Bang, que no es muy apropiado, pero ha quedado fijo, quizá para siempre.

Mis diez descubrimientos científicos favoritos del siglo XX

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En un artículo publicado hace dos semanas comenté la contestación dada en un artículo de la revista Science News a la pregunta de cuáles han sido los diez descubrimientos científicos más importantes del último siglo. Alguno de mis lectores me ha preguntado cuál es mi opinión personal al respecto. Contesto aquí.

Para empezar, señalaré que la investigación científica puede avanzar por cuatro caminos diferentes:

1. La ciencia teórica, que trata de descubrir leyes fundamentales en el universo.
2. La ciencia experimental, que confirma o falsa las teorías, realizando experimentos.
3. La ciencia observacional, que en lugar de experimentar observa. La astronomía, por ejemplo, utiliza estos métodos, pues la experimentación casi nunca es posible.
4. La tecnología, la aplicación práctica de la ciencia, cuyo objetivo es construir dispositivos que funcionen.

El problema de la constante cosmológica

Albert Einstein

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El valor de la constante cosmológica Λ en la ecuación de Einstein ha pasado por muchas vicisitudes y alternativas:

Modelos científicos: ¿ajuste o validación?

Leonard Nimoy
como el Sr. Spock

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Una de las formas en que avanza la ciencia es construyendo modelos, que a menudo están formados por conjuntos más o menos complejos de ecuaciones matemáticas, y tratando de comprobar si dichos modelos se adaptan o no al funcionamiento del mundo real, tal como nos lo describen nuestros sentidos y nuestros instrumentos.

Al construir y utilizar un modelo tenemos que distinguir dos fases:

• Ajuste del modelo: consiste en asignar valores a los parámetros del modelo para conseguir que este se ajuste a los datos que ya tenemos sobre el mundo real. Un modelo que no esté ajustado a dicho conocimiento previo sería totalmente inútil.
• Validación del modelo: consiste en utilizar el modelo para realizar predicciones sorprendentes que nadie habría podido prever sin ayuda del modelo. Si dichas predicciones se confirman, se transforman en predicciones acertadas sorprendentes, que validan el modelo. Sin embargo, la validación nunca es definitiva, porque una nueva predicción sorprendente desacertada podría invalidarlo en el futuro.

Veamos algunos ejemplos:

¿Hay energía en el universo?

Georges Lemaître

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Durante los años 50 entraron en competencia dos teorías cosmológicas contrapuestas: la del Big Bang, propuesta por Georges Lemaître, y la del estado estacionario, propuesta por Hermann Bondi y Thomas Gold. Aunque la segunda tenía que renunciar al principio de la conservación de la energía, el más sagrado de la física, los cosmólogos ateos la preferían al Big Bang, porque les parecía que esta última teoría exigía aceptar la creación por parte de Dios. En palabras del astrónomo inglés Raymond Littleton, en su libro de divulgación The Modern Universe (1956):

Una teoría como esta [el Big Bang] que remonta la creación a un instante singular en el pasado remoto... para algunas mentes, es una objeción que implicaría eliminar del ámbito de la ciencia la cuestión del origen del material del universo... Esta consideración no significa, por supuesto, que la teoría de la explosión sea necesariamente errónea, pero pone el acto de la creación, como podríamos llamarlo, fuera del alcance de la ciencia.

Con otras palabras: Raymond Littleton pone objeciones a la teoría del Big Bang porque podría forzarnos a reconocer la existencia de un Dios creador. No se puede decir más claro.

4 aclaraciones sobre la historia del universo

James Peebles

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Ciertas declaraciones de James Peebles, reciente Premio Nobel de física, han despertado mucha polémica, a pesar de que lo que ha dicho no es nuevo, pues los físicos teóricos llevan mucho tiempo afirmando precisamente lo mismo.

La teoría del Big Bang la propuso en 1931 Georges Lemaître, prolongando hacia el pasado de la ley de Hubble-Lemaître. En 1948, Ralph Alpher y Robert Herman predijeron que, si la teoría del Big Bang es correcta, debe existir una radiación cósmica de fondo con una temperatura próxima a 5 Kelvin. En 1965 Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron la existencia de dicha radiación cósmica, cuya temperatura resultó ser de 2,72548 Kelvin. La temperatura es exactamente igual en todas direcciones, salvo por dos efectos que provocan pequeñas diferencias, que en ningún caso modifican más allá de la tercera cifra decimal.

Manipulación mediática: los Premios Nobel y la religión

James Peebles

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El Premio Nobel de Física de 2019 ha sido asignado a la cosmología, y dividido entre tres científicos: James Peebles, canadiense, que recibe la mitad del premio por sus trabajos teóricos; y Michel Mayor y Didier Queloz, que se han repartido la otra mitad por haber descubierto el primer planeta ajeno al sistema solar que gira alrededor de una estrella de la secuencia principal.

La teoría del Big Bang la propuso en 1931 George Lemaître, como consecuencia de la prolongación hacia el pasado de la ley de Hubble-Lemaître. En 1948, Ralph Alpher y Robert Herman predijeron que, si la teoría del Big Bang es correcta, debe existir una radiación cósmica de fondo con una temperatura próxima a 5 Kelvin. En 1965 Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron la existencia de dicha radiación cósmica, cuya temperatura resultó ser próxima a 3 Kelvin. Ese mismo año, Robert Dicke, James Peebles y otros colaboradores razonaron que la radiación descubierta por Penzias y Wilson es precisamente la firma del Big Bang que habían predicho Alpher y Herman. Durante los años 70, Peebles fue uno de los principales cosmólogos teóricos que estudiaron el campo de la formación de las grandes estructuras cósmicas (galaxias y grupos de galaxias). Por estos trabajos se le ha concedido ahora el Premio Nobel.

La ley de Hubble-Lemaître

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Georges Lemaître

Hagamos un poco de historia.

En diversos lugares del cielo, pero especialmente en la constelación de Cefeo, donde se descubrió la primera, existen estrellas cuya intensidad luminosa varía regularmente y que por ello se llaman cefeidas variables. En 1908, la astrónoma estadounidense Henrietta Swan Leavitt descubrió que el período de variación de estas estrellas está ligado con su luminosidad real. Cuanto mayor es ésta, más largo es el período. Por lo tanto, midiendo el periodo, se puede deducir su luminosidad real.

En 1913, el astrónomo estadounidense Vesto Melvin Slipher obtuvo el espectro de la entonces llamada nebulosa de Andrómeda (la galaxia gigante más próxima a la nuestra) y descubrió un corrimiento hacia el azul que indicaba (según el efecto Doppler) que la nebulosa se mueve hacia nosotros con una velocidad de unos 300 kilómetros por segundo, mucho mayor de lo que se esperaba. Slipher estudió entonces la luz de otras nebulosas espirales e hizo el inesperado descubrimiento de que la mayor parte de ellas, al revés que la de Andrómeda, presentan corrimientos hacia el rojo, es decir, se alejan del sistema solar con enorme rapidez, pues encontró velocidades de más de 1000 kilómetros por segundo.

En 1919, el astrónomo estadounidense Edwin Powell Hubble utilizó el telescopio de Monte Wilson para fotografiar varias nebulosas espirales, entre ellas la de Andrómeda, y demostró que, en realidad, no eran nebulosas, como se creía, sino gigantescas agrupaciones de estrellas. A partir de entonces ya no se les llamó nebulosas, sino galaxias, en honor de nuestra Vía Láctea, que también pertenece a la clase de las galaxias espirales. Galactos, en griego, significa leche.