Una entrada ligerita para terminar la semana 😀
Es una evidencia científica, perfectamente comprobada desde 1929 en que se publicó la Ley de Hubble, que el espacio está en expansión desde el big bang. Hace poco se descubrieron más detalles: a principios de los 80 se propuso que alrededor de los 10^{-32} segundos de su existencia, el espacio que entonces había se expandió desde el tamaño de unos pocos átomos hasta unos 100 millones de años luz, de golpe y sin avisar, para luego quedarse un pelín más relajadito en su ritmo de crecimiento. Esto se llama el modelo inflacionario.
Sin embargo, como no soy físico, siempre he tenido un problema con entender los intríngulis de esta expansión (no de la inflación en particular, sino de todo el proceso de expansión espacial).
A ver, yo veía dos posibilidades para imaginarme tal expansión. Ninguna de las dos me convencía en un principio (lo cual era de lo más inquietante), hasta que poco a poco comprendí que la segunda debía ser la válida. Curiosamente ningún libro de divulgación al respecto (de los miles que hay diciendo las mismas cosas) se metían con suficiente detalle en el asunto, así que el proceso de solución de la duda fue bastante dificultoso.
Para empezar, supongamos que el espacio es el soporte de la materia y energía del universo, es decir, que esta materia y energía, aún ocupando un espacio, en sus cantidades mínimas -partículas que ya no se sepa que puedan dividirse, o sea, cuantos- no se expande, sino que sólo están ligadas al espaciotiempo por ocupar una posición en él, pero no están formadas de espaciotiempo. Si alguien cree que acabo de meter ya la pata en mi ignorancia, que se lea la postdata del final 🙂
Veamos la primera forma de imaginar mentalmente la expansión del espacio por alguien que no es físico. Yo la llamo la expansión conservadora, por lo que diré después, y en realidad no me di cuenta de que era una entelequia hasta hace bien poco -soy así de burro de vez en cuando-. Supongamos que tenemos una regla en un instante dado, la cual es capaz de medir la distancia entre los puntos A y B. La regla es un objeto rígido, obviamente. Supongamos ahora que el espacio (el tejido del espacio, sobre el que se “apoyan” o sitúan las partículas de materia o los cuantos de energía) se estira pero sin crear más espacio (de ahí lo de “expansión conservadora”, y también lo de entelequia). Esto provoca, obviamente, que los puntos A y B se alejen, pero, al mismo tiempo, todos los átomos que forman la regla se alejan de la misma manera, con lo que… ¡no hay manera de darse cuenta de que el espacio se ha expandido!
Una vez pensé (con la ayuda de mi inestimable suegro), que sí había una forma de darse cuenta de que esta expansión conservadora se producía: siempre que la velocidad de la luz fuera constante, cualquier fotón emitido por una estrella tardaría más en llegar a destino, puesto que ese fotón, si se seguía moviendo a la misma velocidad que antes, tendría que recorrer más espacio.
Luego me di cuenta de que este razonamiento es absurdo: ¿más espacio? Si el espacio seguía existiendo en la misma cantidad… Y… ¿cómo seguiría yo midiendo la velocidad de la luz? Porque si la medía por otro medios “no lumínicos” tras la expansión… ¡me debería dar un valor distinto, dada la expansión (y dado el mayor tiempo que había tardado en recorrer esa misma distancia el fotón), y por tanto me llevaría al absurdo suponer que es constante!
Un verdadero lío.
Finalmente encontré un libro que exponía (pero no explicaba; algo mejor está expuesto aquí) otro modelo de la expansión: la que podríamos llamar expansión creadora. Supongamos que la expansión del espacio consiste precisamente en crear más espacio. Si eso es así -como de hecho hay evidencias científicas-, la distancia entre los puntos A y B crecería por la adición del nuevo espacio. ¡Pero también se añadiría nuevo espacio entre los átomos de la regla, y por tanto, estaríamos en las mismas porque no podríamos darnos cuenta, con la regla, de que hay más espacio! Bueno, podemos suponer que esta adición de espacio en escalas pequeñas es prácticamente despreciable (de hecho, en escalas humanas nunca vemos que el espacio se expanda). Sólo en escalas galácticas se puede medir, y es lo que se hace: el fotón tarda realmente más en llegar a nosotros desde la galaxia lejana pues ahora sí que tiene que recorrer más espacio del que había antes. Pero la velocidad de la luz no ha cambiado. Luego el espacio se ha incrementado. Además, si el espacio “nuevo” se añade mientras la luz viaja, eso produce un alargamiento de su longitud de onda y un corrimiento al rojo (efecto Doppler), que es como Hubble descubrió todo el cotarro.
Aparte de la evidencia científica, es también más cómodo de manejar matemáticamente este segundo modelo: supone que la propia métrica del espacio no es constante, sino que es función del tiempo (cambiando exponencialmente, de hecho, durante la hiperinflación), aunque no es cuestión de meterse en demasiados berenjenales matemáticos.
El hecho es que esta “adición de nuevo espacio” da lugar, como es normal, a nuevas cuestiones.
¿Dónde se “intercala” el nuevo espacio? Debería ser uniformemente, en todas partes (principio de isotropía), y en la misma cantidad en cada instante de tiempo. Siendo el espacio continuo esto se puede modelar matemáticamente, pero… ¿es el espacio continuo?
Aunque aún no se sabe (y Stephen Hawking lo rechaza, como se menciona en esta página un tanto densa sobre el asunto), el espacio cuántico o discontinuo (o discreto) es una posibilidad que se está barajando desde los años 40. Y si fuera cierta… ¿la expansión consistiría entonces en “meter” nuevos cuantos de espacio entre los ya existentes? ¿Y a qué ritmo? ¿Y cuántos se dejarían en medio sin tocar en cada “inserción”?
Como es obvio, ya que es viernes y llevo una semanita que pa qué, a mí este tipo de cuestiones me resultan apasionantes, pero ya está bien de haceros sufrir: detendré aquí la expansión espacial del blog.
P.D.: Como conozco gente que es física y que pudiera ser que estuviera leyendo esto, cualquiera que quiera aportarme algo de luz lo puede hacer al correo que aparece en la pestañita de “Acerca de”. Prometo reflejarlo para la posteridad y para las masas de dos o tres personas que leen habitualmente estas cosas tan interesantes que escribo 🙂
