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(Estaba muy contento por ser mi primer escrito posterior a la creación del blog, en donde lo habría colgado primero si en éste estuvieran ya las dos primeras lecciones. Pero la verdad es que estoy agotado, y no tengo muy claro ahora mismo si voy camino de alguna parte. No importa, pienso avanzar contra viento y marea y, sobre todo, a pesar de mis dudas)
TUTORIAL PARA NOVATAS - ASTROFÍSICA
3.- Los paradigmas
¿Qué es un paradigma? Me temo que es un concepto un tanto escurridizo y bastante difícil de explicar. Es de esos conceptos que sabes su correspondencia en la realidad, ejemplos concretos para ilustralo, pero que te pondría en un aprieto si tuvieras que definirlo. Reconozco haberme zambullido en Internet para ver si daba con algo de ayuda. Pero me encontrado con las sorpresa de que los epistemiólogos, sean quienes sean exactamente esos señores, llevan debatiendo su significado hace mucho tiempo. Así que trataré de explicarlo a mi manera y tratando de aplicarlo a lo que estamos. Un paradigma es un marco de referencia, un modo de expresar un compendio de saberes, es decir, un modo de desarrollar una ciencia. Un paradigma dota a una disciplina científica de un entramado dentro del que poder expresarse, crecer añadiendo nuevos conocimientos y teoremas, dotándola de herramientas para traducirlas a un lenguaje asequible para todos.
Los paradigmas se sustentan en axiomas. Los axiomas son afirmaciones que no necesitan demostrarse, y que sirven de cimiento a las conclusiones que vienen después. Cuando alguien propone una nueva tesis, en matemáticas diríamos un teorema, se basa en una serie de afirmaciones ya demostradas con anterioridad por otras personas. Si te remontas a las primeras tesis propuestas te encuentras con la sorpresa de que estas se basan no en afirmaciones demostradas sino en los axiomas que incorpora la disciplina científica. Te habrán hecho ceer que la Ciencia se basa solo en datos contrastados y afirmaciones comprobadas, que existe una superioridad moral sobre la Teología, que se basa en supuestos aceptados por todos por obra y gracia de la fe. Pues no es así. Hace falta un conjunto de afirmaciones que creamos verdaderas, por que nos las impone la lógica, para que una ciencia tenga posibilidades de echar a andar. Te pongo un ejemplo: la Trigonometía euclidiana tiene como uno de sus axiomas fundacionales la siguiente afirmación: “La suma de los ángulos interiores de un triángulo es siempre de 180 grados”. Esto es así en la práctica. Si midieses todos los ángulos de todos los trángulos del mundo, todos los que se te pusieran por delante, desde un sándwich de los que le preparas a Eastwood partidos por la mitad, hasta las orejas de tu peluche, obtendrías siempre ese resultado.
Pero, ya sabes, siempre hay un pero. La afirmación solo es verdad si consideramos triángulos contenidos en un plano. En cuanto nos las vemos con triángulos alabeados la cosa se pone chunga. Acuérdote de lo que hablamos el otro día, de que Einstein postulo y demostró que el espacio era curvo. Pues a la basura con la Trigonometría Euclidiana, que no nos sirve para nada. Bueno, tampoco es eso. Obtendríamos resultados distintos a 180 grandes en cantidades mensurables si midiesemos los ángulos de triángulos gigantescos, por ejemplo, el que tuviera por vértices tres galaxias diferentes. En la práctica el Universo es lo suficientemente plano para que la discrepancia entre lo que postula el axioma y la realidad sea imperceptible. Es como tratar de calcular el último decimal del Número Pi. A ver quien es el guapo que dedica su vida a demostrar que Pi no es un número irracional, que la secuencia de decimales se acaba tras lograr una cifra concreta. En la novela “Contacto”, la que inspiró la película del mismo nombre, que narraba el primer encuentro de la Humanidad con civilizaciones extraterrestres, su autor, Carl Sagan, remata la narración con una propuesta muy sugerente. Un día un ordenador muy avanzado, recién fabricado, es capaz de calcular la secuencia completa de Pi gracias a su asombrosa rapidez de cálculo. Se somete dicha secuencia a las técnicas de la criptografía y se descubre que porta un mensaje subyacente. Dicho mensaje deja asombrados a los científicos. La secuencia se traduce en el dibujo de un círculo. Alguien, quien quiera que fuese el que fabricó el Universo, dejó esa broma inscrita en la secuncia genética de las Matemáticas. A mi la idea me dejó boquiabierto, por que soy de la opinión de que en lo que nos rodea está la firma del creador, su exlibris, que podriamos ver si tuvieramos la suficiente sagacidad y sensibilidad para percibirlo. Tal vez Dios tan solo sea un propósito, no un ser individual, una intención con capacidad para generar el mundo, pero tengo claro que su secuencia genética está el el núcleo de la realidad.
Pero me estoy desviando. ¿Qué hacemos con la Geometría Euclidiana? ¿Desecharla dices? Mujer, si nos sirve en la vida cotidiana con una exactitud que está más allá de nuestra capacidad perceptiva ¿para que vamos a jubilarla? Es una herramienta que nos ha servido fielmente desde los tiempos de la Grecia Clásica. Si nos las tuviesemos que ver con espacios curvos o retorcidos a un nivel apreciable usamos otras trigonometrías y santas pascuas. Eso es lo que hacen los científicos. Por eso se habla de trigonometrías no euclidianas. A lo mejor has oido alguna vez la expresión.
Bueno, lo que quiero que te quede claro como resumen de lo anterior es que un paradigma no siempre es útil para todos los asuntos que trata una determinada ciencia. Puede darse el caso que unos aspectos tengan que tratarse con uno y el resto con otros. Es lo que ocurre en Cosmología y Astrofísica. Tres paradigmas distintos son necesarios para poder abordar todos los problemas implicados.
El más antiguo es la Física Newtoniana. Ya sabes, es el compendio de Leyes que explica como se mueven los cuerpos celestes. La Tierra describe elipses alrededor del sol y, en general, los cuerpos que habitan el cielo, galaxias, estrellas, planetas y lunas, se comportan de una manera congruente con los postulados de Newton sobre la Gravedad. Genial, ¿para que queremos más?
Bueno, Einstein vino a perturbar este estado feliz de las cosas con su Teoría de la Relatividad. ¿Qué es lo que afirma esta teoría? Dos cosas principalmente. La primera, que no existen sistemas de referencia privilegiados. La segunda, que la gravedad puede explicarse como la influencia de la masa sobre el entremado del espacio tiempo. Espera, no dejes de leer, que enseguida te explico.
Para explicarte el primer postulado tendré que volver a usar el ejemplo del tren. Los elementos del experimento mental serán estos: estás tú en el andén con el oso de peluche. Solo por que no estés sola, por que en realidad no le necesitamos para nada. Es más, a veces me raya que no se despegue de ti ni un momento. 2) Está el tren, próximo a hacer su entrada en la estación y pasar junto a ti. 3) Finalmente, estoy yo, que viajo en el tren con una bola de villar en una mano y una linterna en la otra. Tengo el móvil aparagdo por que no me quedan manos libres. Vamos a tener que imaginarnos que el tren está fabricado con un material transparente, para que puedas ver su interior sin problemas, en especial la moqueta del suelo. Justo al pasar el vagón junto a ti, y perdona que no te salude, pero es que estoy ocupado, dejo la bola rodar sobre el suelo, dándole un impulso de, por ejemplo, 5 Km/h. El tren viaja a 60 Km/h según me dice el revisor. Las cifras dan igual, así que vamos a contentarnos con esas, pero si quieres otras las cambio en una version corregida del texto. A lo que vamos, para mi la bola viaja a 5 Km/h, pero para ti lo hace a 65 Km/h, por que a la velocidad a la que rueda se suma la del tren. Yo ni me entero de que estoy avanzando si no miro por la ventama. Anda, si es la del peluche. En otras palabras, yo utilizo un sistema de referencia, unos ejes de coordenadas XYZ, que se desplaza a la velocidad del tren, y tu uno que permanece estático. Ajajá, lo has entendido: siempre existe otro sistema de referncia según el cual el tuyo no esté en reposo, sino en movimiento. Por que La Tierra se desplaza alrededor del Sol, el Sistema Solar alrededor del eje de rotación de la Vía Láctea, y así sucesivamente.
Pero Einstein dijo algo que hace que todo se desmoroné. Dijo que la luz viaja a una velocidad constante, a saber, 300 mil kilómetros por segundo (VL), sea cual sea el sistema de referencia que utilcemos. Si enciendo la linterna, la velocidad de la luz será la misma para ti que para mi. Ya se, es tan rápida que la diferencia sería imperceptible. Pero el asunto es que si el tren viajase a la mitad de la velocidad de la luz, desde tu sistema de referencia la velocidad no sería 1,5 VL sino VL. A ti te parecerá poca cosa, pero con solo este postulado tenemos que mandar a la Física Newtoniana al banquillo en cuanto nos topamos con objetos que viajan a la velocidad de la luz o a una qie se aproximan a ella.
El segundo postulado afirma que la masa distorsiona el espacio-tiempo a su alredadedor, lo deforma. Carl Sagan en su serie Cosmos, ahora otra vez el los quiscos, utilizaba un ejemplo muy bueno. Imagínate que el Universo es una sábana. La estiramos tirando una persona de cada esquina, pero permitiendo que en alguna medida este “floja”. Dejamos caer una bola de acero, que rueda hasta quedarse en el centro. Supongamos que esa bola pesada es el sol. Su peso curva la sábana, sobre todo en su enorno inmediato. En los bordes ya estamos todos tironeando para estirar la tela. Ahora dejamos rodar una canica, la lanzamos en una trayectoria que la lleve muy próxima a la bola de acero. Cuando esté cerca de ella la canica variará su trayectoria al estar muy curvada la sábana. Si la lanzamos con poco impulso lo mismo se nos queda en el hoyo formado por la bola pesada. Pues eso es, más o menos, lo que dice Einstein, que la trayectoria de la Tierra alrededor del Sol no está causada por la atracción gravitacional de la masa de la estrella, sino por la deformación que dicha masa causa en el espacio que le rodea. No me digas que no lo he explicado bien. ¿Qué no? Aquí nos quedamos hasta que lo entiendas. Si es necesario repito la exposición. Bueno, como creo que te perdiste en el segundo capítulo del tutorial, prosigo.
El tercer paradigma es la Física Cuántica. Si lo de Einstein es raro, ni te cuento esta rama de la Física. Pero lo dejo para la próxima lección que estoy cansado. Si que te contaré algo bastante curioso antes de borrar la pizarra. Einstein pasa por ser uno de los iconos del pensamiento libre, una persona pacífica y completamente abierta de mente a lo nuevo. Ja. Cuando Einstein era joven logró desmontar por completo la física tal comos se conocía entonces. Sus mayores tuvieron que plegarse a lo que decía y desechar todo lo que creían cierto y ajustado a la lógica y a sus creencias. Cuando ya estaba asentado en el panorama científico, Einstein asistió a la eclisión de la Mecánica Cuántica. Si sus predecesores tuvieron que hacer un esfuerzo para aceptar y amoldarse a lo que les traia el progreso, a él no le dio la gana, que el tenía sus manías y malditas las ganas de desecharlas. Todo lo que decía la Física Cuántica a él le parecía un contradiós. Sus teorías se ajustaban a una visión del mundo a la que no quería renunciar. Es famosa su frase de que renegaba de esa nueva rama de la Física que la creía una aberración, un despropósito, por que “Dios no juega a los dados”. Muchos años después, un científico excepcionalmente brillante, que lleva buena parte de su vida atado a una silla de ruedas, dijo que “Dios no solo juega a los dados, sino que a veces los tira donde no se ven”. Fue Stephen Hawking, y se refería a los agujeros negros. A lo mejor con el tiempo y una caña llegamos a eso.
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