ASCENSO Y CAIDA DEL ETER

Qué ruido es ése?
El viento bajo la puerta.
¿Qué ruido es ése ahora?
¿qué hace el viento?
Nada, como siempre.
Nada.

T. S. Eliot.

La Tierra baldía


La historia del éter es notable. A fines del siglo XVII, Newton había construido un universo libre de escombros medievales, unificado bajo la égida de la gravitación, y vacío. Los dos siglos siguientes se apresuraron a llenarlo. Motivos, como siempre, había. La teoría ondulatoria de la luz exigía que las ondas de luz fueran ondas de algo, que algo se moviera y vibrara. Las ondas de sonido son movimientos del aire, las olas, del agua. Pero cuando la luz se propaga en el vacío... ¿qué es lo que oscila? El vacío no es nada, y la nada no puede vibrar. Y así fue como el universo se lleno de éter para que algo pudiera vibrar y para que la teoría ondulatoria pudiera vivir.

El éter, tan luego. El éter era una sustancia de inconfundible cuño prenewtoniano: no solamente era incoloro, inodoro e insípido (invisible, e impalpable, además) sino que carecía de peso, era elástico, no ocupaba lugar e interpenetraba los cuerpos, que lo atravesaban limpiamente y sin percatarse de ello. El éter era bastante inverosímil, pero la teoría ondulatoria de la luz necesitaba éter, y hubo éter. Que en la segunda mitad del siglo XIX se hizo mas necesario que nunca, cuando el físico escocés James Clerk Maxwell, entre los años 1864 y 1873, unifico los conceptos de electricidad y magnetismo mostrando que eran aspectos de un único fenómeno el electromagnetismo y mediante un puñado de leyes muy simples logro explicarlo por completo. Era una vasta síntesis, una hazaña de tipo newtoniano, y que, rindiendo tributo a su estirpe, no ahorro notables predicciones. Entre ellas, la que afirmaba la existencia de ondas electromagnéticas (la luz misma, sugirió Maxwell, no es sino un fenómeno electromagnético). Afirmaciones puntualmente verificadas un puñado de años más tarde, cuando Hertz detecto las ondas adivinadas por Maxwell, y que hoy nos deparan placeres como la radio y delicias como la televisión. Y donde se propagaban estas ondas? En el éter, por supuesto.

Pero si se lo piensa, a finales del siglo diecinueve, el éter era una antigualla. Era como una lampara de aceite en medio de una iluminación de mercurio, como un molino de viento al lado de un ciclotrón, como si hiciera falta una carreta para explicar una locomotora. El éter podía convivir sin problemas con la ambrosía de los dioses, o con los cuatro imaginarios elementos aristotélicos, con la alquimia y su piedra filosofal, o incluso con el flogisto, pero en una época que ya manejaba la tabla de Mendeleiev, una sustancia como el éter no solo era químicamente molesta, sino completamente anacrónica. En verdad, el éter era una porquería.

Y sin embargo, allí estaban los científicos viviendo en el éter, (y creyendo en él). Y allí estaba el electromagnetismo exigiendo que sus ondas vibraran en un océano de éter. Que además, estaba en reposo absoluto.

Eso era lo peor de todo. Porque si el éter estaba en reposo absoluto, el movimiento absoluto debía existir también. Era una vuelta atrás. Enterrar los conceptos de reposo y movimiento absolutos había costado una dura lucha. ¡Y ahora volvían, como el fantasma del padre de Hamlet, de la mano del electromagnetismo! Y lo más peligroso es que el electromagnetismo no solo sugería el éter, el reposo y el movimiento absolutos, sino que afirmaba tener las herramientas como para medirlo.

Parecía simple: si el éter, en reposo absoluto, llena todo el universo, entonces la Tierra se mueve a través de una sopa de éter con movimiento también absoluto, y si la Tierra se mueve a través del éter, sobre ella actuara una especie de corriente de éter ( de la misma manera que un avión en movimiento recibe una corriente de aire). Si se envía un rayo de luz en sentido paralelo y contrario a la corriente de éter, esta corriente lo retrasara, de la misma manera que la corriente de un río es capaz de retrasar una barca. Y este retraso constatara el movimiento absoluto de la tierra y la existencia efectiva del éter.

Y bien. El físico norteamericano Michelson perito en medir la velocidad de la luz, no quiso perderse la oportunidad de confirmar el movimiento absoluto de la Tierra moderna a través del éter medieval. Monto los aparejos y afinó los instrumentos para que captaran la magnitud exacta del retraso, por ínfima que fuera. En 1881 llevo a cabo el experimento : el rayo partió y llego sin ningún retraso. Ningún viento de éter había perturbado el firme desplazarse de la luz. Y aunque el experimento de Michelson pareció en su momento un fracaso, había sido todo un éxito. El éter estaba muerto.

EL PENDULO DE FOUCAULT

-Si no haces algo - le dijo Armand Baladreu a Foucault - Umberto Ecco no va a poder escribir una segunda novela.

-Ya hice bastante- le contesto Jean Bernard Foucault (1819-1868) - y en 1853 voy a demostrar de una vez por todas que la luz viaja mas despacio en el agua que en el aire.

- La luz? - contesto Baladreu mientras bebía una copa de cognac - "La luz de Foucault". .. no me suena - estaban pasando la velada en casa de Madame Ravignac. - tendría que ser otra cosa.

-No se me ocurre otra cosa. .. -dijo Foucault, volviéndose lánguidamente hacia Mme. Ravignac.

Esta se sintió obligada a intervenir- Y por que no un péndulo? - sugirió - "El péndulo de Foucault". Suena lindo, no es cierto?

-Casi tan lindo como "el nombre de la Rosa - comento desganadamente Baladreu.

-Un péndulo? Sea! -acepto Foucault.

- ¿Pero que se puede hacer con un péndulo que no se haya hecho ya?

-Voy a aprovechar la fuerza de Coriolis - dijo Foucault.

- La fuerza de Coriolis? - se escandalizo Mme. Ravignac - eso suena muy poco francés. Espero, Foucalty, baby, que no sea el titulo de una de esas operas escandalosas que representan los italianos.

-De ninguna manera - contesto Foucault. conmovido por el apelativo. - Coriolis era francés y murió hace poco, en 1843. Fíjense en lo siguiente. La rotación diaria de la tierra hace que todos sus puntos, estén donde estén, den una vuelta completa cada veinticuatro horas. Pero para dar una vuelta completa, un punto que esta sobre el ecuador, tiene que recorrer mas camino que un punto que esta cerca del polo, y como consecuencia, los puntos que están cerca del ecuador se mueven a mayor velocidad. Un punto sobre el ecuador recorre mil quinientos kilómetros por hora. La ciudad de Nueva York, ochocientas. Coriolis demostró matemáticamente que a causa de esta diferencia de velocidades aparece una fuerza capaz de desviar una bala disparada desde el ecuador hacia el norte. Los vientos que soplan de sur a norte ( o de norte a sur), se desvían por la misma razón. Rotan, en realidad. Balas y viento. En la guerra y en la paz, como diría Tolstoi, la fuerza de Coriolis esta presente.

-La Guerra y la Paz no se escribió todavía, mon cerio - dijo Mme. Ravignac

-Bah - apunto Baladreu - El Nombre de la Rosa tampoco.

-Y donde aparece el péndulo? - pregunto Balandreu, algo molesto por las atenciones que Mme. Ravignac deparaba a Foucault. -Muy simple. Si la fuerza de Coriolis puede desviar la trayectoria de una bala, o hacer rotar a los vientos, tiene que hacer rotar también a un péndulo que se mueva de norte a sur. Si montamos un péndulo suficientemente grande y pesado, lo veremos rotar parsimoniosamente. Que les parece?

-Estupendo - dijo Baladreu. - Me parece estupendo. Va a ser la primera vez que se demuestre la rotación de la tierra mediante un experimento directo. Va a causar sensación.

Mme. Ravignac aplaudió. - "La rotación de la tierra hace rotar un péndulo" - dijo. - Parece el titular de un diario - a toda costa ella quería dejar a Coriolis fuera de la cuestión, ya que no obstante ser francés, le resultaba demasiado italianizante.

-Manos a la obra. -urgió Baladreu.

Corría el año 1849, y Foucault realizo su espectacular experimento en 1851. Mediante un alambre de hierro de diez metros de largo, suspendió una gran esfera, también de hierro, de la cúpula de una iglesia de París, en cuyo suelo esparció arena. Cuidando que el aire y el edificio estuviera libre de vibraciones, se arrastro la esfera hacia una de las paredes, y cuando todo estuvo inmóvil se la soltó, dejándola oscilar.

El péndulo empezó a balancearse, y en cada vaivén, dejaba una marca sobre la arena del piso. A medida que pasaba el tiempo, y las idas y vueltas se sucedían, la marca hecha en la arena cambiaba de orientación a ojos vista: el péndulo estaba, efectivamente, rotando, y lo hacia según la dirección y el ritmo predichos por Foucault!. Todos los presentes (y en especial Baladreu y Mme. Ravignac) contuvieron el aliento : estaban viendo, por primera vez, a la Tierra girar ante sus ojos.

-Foucault, Foucault, que grande sos- murmuro Baladreu, inspirándose en una canción de moda.

-No te pareció effrayante? - pregunto Mme. Ravignac cuando salían de la iglesia.

-Bah - dijo Baladreu , que a cada momento cambiaba de opinión. - No valía la pena tanto esfuerzo para verificar la rotación de la Tierra. Al fin y al cabo, todo el mundo sabe que la Tierra rota. Espero que por lo menos, Umberto Ecco nos agradezca este favor. c

La edad de la razón

A partir de Newton, la mecánica (y la física) se convierten en un corpus de conocimiento de éxito sin precedentes y formulan un modelo de ciencia que todo el resto de las ciencias tratará de imitar. Describen y predicen el movimiento de los astros, explican y sugieren el funcionamiento de nuevas máquinas, inducen la sensación general de que el universo ha sido, al fin, comprendido.

Ciencia sin duda experimental, pero de ninguna manera empírica, la mecánica clásica razona sobre los moldes de la matemática, axiomatiza, deduce, enuncia teoremas que demuestran que las cosas deben ocurrir así o asá, establece principios generales y leyes universales, propone experimentos puramente mentales para confirmar o graficar sus aserciones.

Es una disciplina totalmente racional, que cree firmemente que la verdad se corrobora con datos observacionales, por cierto, pero se encuentra y se explica en el terreno fértil del análisis matemático que el mismo Newton (junto con Leibniz) ha inventado, en el álgebra, en la geometría. El universo es racional, y el razonamiento la herramienta para descubrirlo (y dominarlo). Es la edad del Iluminismo.

¿Y el movimiento? Relativo, por supuesto: es sólo un asunto geométrico entre los sistemas de referencia, es algo que no le atañe al móvil, sino a los que quieren verlo moverse y miden su posición según el sistema de coordenadas que se les dé la gana. Es un problema privado entre el objeto que se mueve y el observador.

Y bien. El principio de inercia transformó al reposo absoluto (y por lo tanto al movimiento absoluto) en una mera ilusión que depende de los sistemas de coordenadas que se usen como referencia.

Sin embargo, la idea de algo absoluto, subrepticiamente -o explícitamente, si se quiere- persistía. El marco de las estrellas más lejanas se consideró en un principio como un "sistema de referencia absoluto". Y luego, cuando la astronomía amplió sus horizontes, el espacio mismo, geométrico y extendiéndose hacia el infinito en todas direcciones, era el marco absoluto donde ocurría todo lo que ocurría. A su manera, la fuerza de gravitación, que atraía a los cuerpos hacia los cuerpos con movimiento uniformemente acelerado, esa fuerza que llenaba el universo, que actuaba a distancia, y que perturbaba y regía el movimiento de todos los cuerpos, gozaba de cierto stattis especial, merecido sin duda, pero especial- con ciertos aires de absolutismo. No era como para preocuparse mucho, en realidad, ya que si bien la física estudia el comportamiento de los cuerpos, los principios, las leyes y los enunciados con que los describe son caracteres matemáticos, abstracciones que sólo ocurren limpiamente en el espacio mental. Sin embargo, cierto absoluto mezclado con la teoría del movimiento, quedaba. Sin molestar, esta vez, pero allí estaba. Sólo en el siglo pasado se convirtió en una piedra en el camino.

Incidentalmente, vale la pena contar que en 1676, antes aun de que Newton publicara sus Principios el astrónomo danés Olaus Roemer notó que los eclipses de los satélites de Júpiter se producían unos minutos más tarde de lo que indicaban las tablas astronómicas. Dedujo que el retraso se debía al tiempo que la luz tardaba en atravesar la órbita de la Tierra cuando ésta se hallaba más alejada de Júpiter, y a partir de esta suposición (totalmente correcta) calculó por primera vez en la historia la velocidad de la luz, proponiendo que era de 227 000 kilómetros por segundo. El hallazgo no tuvo resonancia, ni produjo demasiado impacto en su momento. La cifra, aunque inexacta, representaba una buena estimación. Roemer no sabía -y no podía saber- que había incursionado en el camino de una de las constantes fundamentales del universo, la cual, llegado el momento, intervendría decididamente en los problemas que la teoría del movimiento (y en especial las del absoluto residual clásico) plantearía trescientos años más tarde.

Isaac Newton: hacedor de universos

No sé qué puedo parecer a los demás, pero me siento 

como un niño que juega a la orilla del mar, que se distrae

de vez en cuando al encontrar un caracol más bonito 

que los demás, mientras el gran océano de la verdad 

sin descubrir se extiende ante mis ojos.

Isaac Newton

Ya en el prefacio de los Principios Matemáticos de la Filosofia Natural, Halley decía, refiriéndose a Newton que "a nadie le fue concedido aproximarse tanto a los dioses".

En los trescientos años que nos separan de aquella publicación, los homenajes y las expresiones de asombro ante Newton y

su obra principal se han ido acumulan do desde el jocoso comentario de Hume, quien señaló que "no había cuerpos celestes cuyo movimiento Newton no hubiera explicado, con excepción del de las mujeres", el más solemne de Laplace, que calificó a los

Principios como "obra cumbre del pensamiento

humano", hasta la encendida admiración de Einstein en el artículo conme morativo del bicentenario de la muerte

del gran físico. Prodigioso, monumental, grandioso... no hay aumentativo que se haya dejado de aplicar... y en ningún caso puede considerarse una exageración. Los Principios de Newton inauguran de manera formal y orgánica la física moderna, resumen un siglo y medio de búsqueda y tanteo -en el que

hay que incluir figuras del calibre de Copérnico, Galileo,

Giordano Bruno, Tycho Brahe, Kepier, Descartes-, unifican de golpe toda la mecánica delmundo, establecen leyes que describen el movimiento de todos los cuerpos, fundan una metodología, derrumban para siempre la concepción aristotélica y fabrican un nuevo universo, limpio y va cío, donde las leyes de la física se cum plen con geométrica pulcritud.

Los siglos XVI y XVII presenciaron el derrumbe del sistema geocéntrico de Tolomeo y el lento y firme proceso de separación entre la física y la teología. En 1547, Copérnico ubica el Sol en el centro del sistema solar, y más tarde Kepler encuentra las leyes que rigen el movimiento planetario. Sus órbitas elípticas, de paso, introducen una cuña empírica -y conceptual- en la perfecta circularidad de los cielos, ya bastante maltrecho por los descubrimientos telescópicos de Galileo. Sobre la Tierra, este último sienta las bases de la mecánica, al encontrar -entre otras- la ley de la caída de los cuerpos y rozar el principio angular de la nueva física.

El principio de inercia destruía la clasificación tradicional entre movimientos "naturales" y "violentos", y la distinción entre el reposo y el movimiento uniforme y rectilíneo, quebrando el espinazo de la física aristotélica. Pero quebrar tina física no significa construir otra. Limpiar los cielos de esferas y epiciclos, demoliendo el cosmos tolemaico, no implicaba la construcción de un nuevo cosmos. Hacía falta fabricar un nuevo escenario donde pudieran desplegarse la física y la astronomía, un marco que sirviera de soporte al universo. Y ésta fue, precisamente, la obra de Newton.

No la única. Cualquiera de sus otros descubrimientos, sea en el terreno de la óptica, sea, especialmente, la creación -en forma independiente y contemporánea con Leibniz- del cálculo infinitesimal, le hubiera garantizado un lugar de honor en la historia de la ciencia. Su larga vida, en la que alcanzó la cima del prestigio científico y la presidencia de la Royal Society, ofrece facetas múltiples, algunas bastante extravagantes, como la dedicación y el tiempo que empleó en especulaciones alquímicas y teológicas tratando de fijar la fecha exacta del Diluvio Universal o del Segundo Advenimiento. Pero más allá de estas peripecias, es con la publicación en 1687 de los Principia Matematica Philosophia Naturalis (Principios Matemáticos (le la Filosofía Natural) con los que lleva a cabo una hazaña muy poco usual: fabricar un mundo completo.

Los Principia exponen la física como un conjunto de proposiciones, axiomas y definiciones, con riguroso estilo matemático. Ya en el primer libro enuncian la ley de inercia, la de proporcionalidad entre la fuerza y la aceleración, y el principio de acción y reacción. La primera había sido utilizada por Galileo y enunciada por Descartes; la segunda había sido empleada con éxito por Huygens. Pero es en los Principia donde se elevan a la categoría de cimientos, de leyes fundadoras de toda la mecánica y válidas para toda la materia. Con estas tres herramientas, Newton desarrolla la dinámica de la masa puntual demostrando, entre otras cosas, la ley kepleriana de las áreas como un teorema e, inversamente, demuestra también que un cuerpo que cumpla las leyes de Kepler se mueve según una fuerza central inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. En este primer libro, y en el segundo, establece sobre bases firmes la cinemática y la dinámica, como preludio al tercero, promisoriamente titulado Sistema del mundo matemáticamente tratado.

Y es allí donde enuncia su ley de Gravitación Universal. Dos cuerpos cualesquiera, en lugares cualesquiera, se atraen con una fuerza que es directamente proporcional al producto (le sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Dos cuerpos cualesquiera, en dos lugares cualesquiera... es muy difícil transmitir la fuerza prodigiosa de esta síntesis. Dos cuerpos cualesquiera... La manzana que cae del árbol y la Luna que no cae, la gota de lluvia que se abre paso en la atmósfera y los satélites de Júpiter descubiertos por Galileo responden a la misma ley. La fuerza que nos mantiene a nosotros, los hombres, sujetos a la Tierra, mantiene los planetas en sus órbitas, es causa de las mareas y actúa, entre el Sol y las estrellas más lejanas, con matemático rigor. Las esferas celestes tolemaicas -y aun las copernicanas-, los torbellinos de Descartes, la separación entre cielos y Tierra, entre mundo sub y supralunar, desaparecían. Después de ciento cincuenta años de especulación, avances y retrocesos ("Si yo vi más lejos -dijo Newton- fue porque pude montarme sobre los hombros de tres gigantes: Copérnico, Galileo y Kepler") el mundo estaba explicado.

Pero, en realidad, el mundo no estaba solamente explicado. En verdad, el mundo había sido reconstruido, se había fabricado un escenario nuevo. Porque, ¿dónde ocurrían todas estas cosas? ¿En qué lugar se cumplen las leves d¿ la física? ¿Y cuándo? El cosmos aristotélico era un lugar cerrado por la esfera exterior de las estrellas fijas, fuera de la cual no había nada, y dentro de la cual el espacio estaba rigurosamente jerarquizado: espacio perfecto y supralunar, espacio imperfecto y mudable sublunar, donde cada cuerpo se movía según un sistema de lugares Previamente asignados, y donde no existía el vacío. Cuando Copérnico alteró la visión geocéntrica, mantuvo las esferas y la finitud del universo -o por lo menos no se metió mucho con ellas. Kepler argumentó en favor de la finitud del cosmos y la existencia de la esfera de las estrellas fijas. Galileo no incursionó demasiado profundamente en el problema de la unicidad del mundo. En el año 1600, Giordano Bruno había sido quemado -entre otras cosas- por postular un espacio infinito, con infinidad de sistemas solares, y en el que todos los lugares eran equivalentes, uniformemente llenos de materia sutil. El sistema de Descartes es, probablemente, el t)rimero que presupone un espacio indeterminado, -también lleno -Descartes afirma la imposibilidad lógica de la existencia del vacío- de materia sutil, cuyos torbellinos aportaban la cantidad de movimiento constante para el funcionamiento del mundo. Indeterminado, no infinito,palabra que reserva solo para Dios.

¿Y el sistema de Newton? ¿Dónde y cuando ocurre? En el marco del espacio absoluto y vacío, sobre el que fluye el tiempo, uniforme y matemático. Es el espacio y tiempo de Euclides, el mundo de la geometría, donde los cuerpos interactúan según leyes deducidas matemáticamente de algunos principios generalizados por inducción. No hay lugares ni momentos privilegiados -el espacio se extiende infinitamente hacia todos los lados, y en el tiempo, hacia atrás y hacia el futuro-. Esta geometrización no es una simple especulación, sino que es necesaria para que las leyes que descubren los Principia puedan funcionar -están implícitos en ellas-. Si un móvil sobre el que no actúa ninguna fuerza se mueve siempre sobre una línea recta, debe encontrar siempre regiones donde moverse. Si el sistema estelar no colapsa sobre sí mismo por acción de la gravedad, siempre, y a toda distancia, se deberán encontrar estrellas, en número infinito, entre las que la fuerza de gravitación actúa en forma instantánea y a distancia, a través del espacio vacío. Y si se quiere encontrar que los fenómenos cumplan las leyes y propiedades deducidos geométricamente, el espaciotiempo debe también ser geométrco, euclidiano, plano, infinito y único. El espacio de Newton es un espacio profano, sin lugares distintos o especiales y sin jerarquías sacralizadoras: es un espacio laico, sin lugar para los ángeles. Es el escenario ideal para que actúen los científicos del Iluminismo, es el mejor sitio imaginable para creer en la razón.

Notablemente, Newton no compartía para nada esta postura más bien volteriana. Muy por el contrario, tanto él como los teólogos ingleses Bentley, Harris, Clarke y Derharn creyeron ver en los Principia una base perfecta para la fundación de una teogonía natural de cuño newtoniano y una imagen del mundo donde la Providencia estaba presente según las exigencias del anglicanismo latitudinario. Incluso pensaban que el sistema newtoniano evitaba el mecanicismo y el ateísmo supuestamente implícitos en el sistema cartesiano, defectos que se agregaban al no despreciable de ser falso. Newton mismo contribuyó activamente a sustentar esta postura y en sus últimos años llegó casi a identificar a Dios con el espacio absoluto, algo así como un éter invisible y omnipresente, cuya divina y continua intervención permitía el funcionamiento de las leyes físicas y la acción a distancia de la gravitación universal.

Buena parte de estas cuestiones ocuparon la polémica siguiente a la aparición de los Principia. La mecánica newtoniana, aunque rápidamente aceptada en Inglaterra, encontró más resistencias en Europa, donde debió luchar con paciencia kuhniana contra los torbellinos y la física del plenum de Descartes. Voltaire, newtoniano acérrimo, comentaba risueñamente:


"Un francés que llega a Londres encuentra las cosas muy cambiadas en filosofía, como en todo lo demás. Ha dejado el mundo lleno: se lo encuentra vacío. En París se ve el mundo compuesto de torbellinos de materia sutil; en Londres no se ve nada de eso..."

El problema de la fuerza de atracción y su acción a distancia no fue el menor de los escollos, y la polémica entre Newton y Leibniz sobre la prioridad en el descubrimiento del cálculo infinitesimal erizó y emponzoñó la resistencia. Sin embargo, a mediados del siglo XVIII, el nuevo sistema del mundo estaba firmemente asentado, y aun los cartesianos más recalcitrantes se batían en retirada. La predicción del regreso del cometa Halley aportó una prueba formidable y Newton, y la física de Newton, se convirtieron en el paradigma de la física y de toda ciencia. No hubo disciplina que no aspirara al rigor newtoniano.

Lo interesante es que el sistema de Newton logró un triunfo cartesiano y se asentó como un sistema puramente mecánico, libre de las desafortunadas especulaciones de su propio autor sobre la intervención de la Providencia para garantizar a cada instante el cumplimento de la Ley de Gravitación Universal. El espacio absoluto, infinito, vacío, profano, geométrico y euclideano de Newton, sobre el que fluye el tiempo continuo y matemático, se impuso como visión del cosmos... y así se quedaría durante más de dos siglos, hasta que las poderosas manos de Einstein lo curvaron, sometiéndolo al rigor de nuevas geometrías.

El problema -perturbador, por cierto- de la acción a distancia fue discretamente obviado y la naturaleza de la fuerza de atracción sobre la que Newton afirmó al principio "que él no forjaba hipótesis" y que la trataba como una fuerza matemática, fue asimilada como una propiedad más en la materia sobre la que, precisamente, no se hacían hipótesis. El problema quedó pendiente y otra vez hubo que esperar hasta 1915, cuando Einstein, al enunciar su Teoría General de la Relatividad, rehizo -una vez más- el cosmos.

El principio de inercia

Los ochenta y siete años que van desde que Giordano Bruno murió quemado en la hoguera hasta 1687, cuando Newton publica sus Principios Matemáticos de la Filosofia Natural, presenciaron el nacimiento de la física clásica y la solución del problema del movimiento. El espacio geométrico y único se instaló, primero extraoficialmente, y tras algunos trámites, con carta de ciudadanía planetaria.

Galileo razonaba con planos infinitos, esferas que se movían sobre ellos sin rozamiento y péndulos perfectos; y la necesidad de matematizar la física se convertía en pasión de multitudes (de multitudes de físicos, claro está). El mismo Galileo proclamaba que la naturaleza escribe sus cosas en lenguaje matemático, encontraba la ley matemática que gobierna la caída de los cuerpos y señalaba que, si no fuera por la resistencia del aire, todos los cuerpos caerían de la misma manera, independientemente de su peso.

Si no fuera por la resistencia del aire, esto es, en el vacío. Era mucho decir... El vacío -cuya posibilidad Descartes negó, y cuya molesta existencia llevó a los físicos a llenarlo de éter- no era otra cosa que el espacio geométrico naciente. ¡En ese espacio nuevito empezaron a moverse los cuerpos en el siglo XVII! Y allí Galileo tocó la pelota y se le escapó, aunque la dejó perfectamente colocada frente al arco desguarnecido, para que Newton hiciera el gol. Rozó y no llegó a aferrar del todo la palanca maestra de la teoría del movimiento: el principio de inercia. Es posible que el ejemplo aleccionador de lo ocurrido con Giordano Bruno lo indujera a la prudencia, a no internarse demasiado en las peligrosas complicaciones del espacio infinito y a dedicar su atención al problema de la caída de los cuerpos -que gloriosamente resolvió-. 0 que cierta manía circular residual le impidiera enfrentarse con el protagonista de los tiempos por venir: el movimiento uniforme, el movimiento en línea recta y con velocidad constante.

Y este movimiento rectilíneo y uniforme en el espacio matemático y vacío que sanciona Newton... no es nada. No existe. El móvil es indiferente a él, no se da cuenta de que lo está ejerciendo. Un objeto que se está moviendo con movimiento rectilíneo y uniforme -afirma el principio- continúa indefinidamente en ese estado, sin ninguna modificación. A menos que intervenga una fuerza. Es decir, que no se detiene por sí mismo. ¿Por qué habría de hacerlo? Es más... ;qué quiere decir detenerse, dado que la velocidad del móvil es arbitraria (y constante) según el punto de referencia? Si se detuviera respecto de un punto de referencia, seguiría moviéndose respecto de otros. Detenerse significa pasar del inovimiento al reposo, pero el reposo (como el movimiento rectilíneo y uniforme) no es más que una ilusión. Es más, la idea misma de reposo carece de sentido y sólo indica que la distancia a un punto determinado no varía. El reposo, ese anhelo de los cuerpos aristotélicos que se precipitaban a la tierra o se detenían para alcanzarlo, ese reposo absoluto que el mismo Kepler calificó como "tan distinto del movimiento como las tinieblas de la luz", es ahora accesible a todo el mundo, y gratis, siempre que uno se tome la molestia de elegir el punto adecuado.

El movimiento no es, ni volverá a ser jamás, un proceso transitorio de cambio y reparación de algún supuesto "orden natural" alterado y que se pretende restaurar, ni necesita (por lo menos el movimiento rectilíneo y uniforme) causa alguna que lo produzca: es un estado en el cual los cuerpos están, respecto del cual son indiferentes, y en el cual permanecerán a menos que actúe una fuerza externa.

Es decir, el movimiento rectilíneo y uniforme que describen las leyes de Newton (y casi casi las de Galileo), es relativo, pero la palabreja apenas describe la novedad y el cambio radical que acarrea. El principio de inercia es, legítimamente, una de las más potentes (y encantadoras) conquistas del pensamiento. Piénsese: nunca nadie había visto (y nunca nadie verá) a ningún móvil describiendo una trayectoria en línea recta, y con velocidad constante, sin inmutarse, hacia el infinito y, sin embargo, la idea pudo generalizarse para todos los móviles. Fue un ejercicio de pura abstracción, una transacción geométrica efectuada en la trastienda de la razón pura. Llevó su tiempo, por cierto, pero con el principio de inercia en la mano, y aunque ninguno de los protagonistas de la hazaña lo sospechara, estaba abierto el camino a las estrellas.

KEPLER CONTRA EL CIRCULO

Por ocho minutos
de un noble planeta
que justo en la orbita
viene a fallar

 Gardel Lepera



Los planetas se mueven alrededor del Sol describiendo elipses, y el Sol ocupa uno de los focos

Primera ley de Kepler.





La historia de Johannes Kepler (1571 1630) es muy curiosa. Fue una combinación de genio medieval y espíritu renacentista, que mezclo la nueva actitud científica del siglo XVII y las brumas místicas y astrológicas de los siglos precedentes. Con éxito: aunque menos popular que Galileo, y menos conocido que Copérnico, junto a ellos, Kepler es uno de los tres gigantes en cuyos hombros Newton decía haberse montado para ver más lejos, y las leyes que descubrió sobre el funcionamiento del sistema solar fueron la piedra sobre la cual el sistema heliocentrico edificó su triunfo.

Porque la verdad es que el sistema propuesto por Copérnico en 1543, en que el Sol y no la Tierra eran el centro del universo (como en el viejo sistema de Tolomeo), ganaba adeptos día a día, era nuevo, era inteligente, era simpático, pero le faltaba swing. Por empezar, seguía siendo muy complicado. Además, Copérnico hizo girar su sistema no exactamente alrededor del sol, sino alrededor del centro de la orbita de la tierra, que no es lo mismo (esta era una vieja historia, un poco tramposa que se arrastraba desde la antigüedad: las esferas de Tolomeo tampoco giraban exactamente alrededor de la tierra, sino de un punto ficticio llamado ecuante). Además, para que las órbitas coincidieran con las observaciones, Copérnico se había visto obligado a agregar esferas dentro de esferas de indudable factura tolemaica. Todo lo cual ensuciaba y quitaba prolijidad a un sistema que si bien tenia la pujanza que caracteriza a las nuevas ideas, carecía de la eficiencia necesaria para imponerse de una vez por todas.

Una de las órbitas mas problemáticas, era la del planeta Marte y Kepler, que había sucedido en 1601 al gran Tycho Brahe (que fue el mas grande observador astronómico de la época anterior al telescopio) en el puesto de Matemático Imperial, emprendió la tarea de determinarla de manera exacta. Cuando tras interminables calculos (que ocupan novecientas páginas de letra menuda) llego a determinar el radio de la orbita marciana, hete aquí que encontró un par de observaciones que no encajaban. La diferencia era relativamente poca : ocho minutos de arco. Y aquí se produce uno de esos puntos de bifurcación en la historia de la ciencia. Kepler podría haber pensado que las observaciones estaban mal, pero en vez de hacerlo, llego a la conclusión de que la teoría estaba mal: había un error, y el error consistía en suponer que las órbitas eran circulares.

Es muy difícil, desde nuestra mentalidad moderna, comprender el esfuerzo mental necesario para abandonar una de las convicciones mas arraigadas de la astronomía y de la filosofía en general. El círculo era la forma perfecta, era el símbolo de la Divinidad, era el centro de la cosmogonía, era la figura ideal para mantener en marcha los cielos. Dejar el círculo (aunque para la época ya se hubiera convertido en un círculo vicioso) y las órbitas circulares era quedarse a ciegas: significaba lanzarse al vacío. Además: si no era un círculo: que podía ser? Kepler tanteo: probo con un círculo estirado (un óvalo) y cotejo dificultosamente las observaciones. Nada. No había caso. No encajaban. En 1603, escribió que "si la forma de la órbita fuera una elipse perfecta, podrían encontrarse todas las respuestas en Arquimedes y Apolonio", y un ano y medio mas tarde, suponía que la verdadera forma estaba entre la oval y la circular, algo intermedio, "exactamente como si la órbita de Marte fuera una elipse perfecta. Pero respecto a eso, aun no he investigado nada". Finalmente tras estrellarse una y otra vez contra el óvalo, lo abandono. Y allí cayo la moneda: cuando reemplazo los óvalos por elipses, los datos se acomodaron: "oh, que estúpido he sido", escribió. En 1609 publico su obra maestra : Astronomía Nueva, donde se enuncia su primera ley, que reemplaza las órbitas circulares, de una vez para siempre, por órbitas elípticas, con el sol en uno de los focos. La Primera Ley de Kepler completa el sistema de Copérnico enunciado cincuenta años antes, y lo dota de elegancia y simplicidad. Faltaba explicar por que ocurría todo eso, que era lo que obligaba a los planetas a moverse en órbitas elípticas y todo lo demás. Pero en ese terreno, los esfuerzos de Kepler fueron vanos (como lo habían sido los de Copérnico, y serían los de Descartes). La pelota de la historia allí se le escapa, rueda suavemente, y se coloca lista, incitante, a los pies de Newton.

La conquista del espacio

Allá en Polonia, un viejo, decía,

que el Sol estaba quieto,

y la Tierra se movía.

Y nadie le creía.

Allá en Polonia, un viejo, decía,

que el Sol estaba quieto,

y la Tierra se movía.

Y no sabía

que iniciaba un viaje a las estrellas,

adonde iba a llegar,

algún lejano día.

Allá en Polonia, un viejo, decía,

que el Sol estaba quieto,

y la Tierra se movía.

Porque de eso se trataba, en suma, de conquistar el espacio. El espacio medieval no era apto para el movimiento moderno. En ese cosmos impregnado de teología y rozamiento, de movimientos débiles y velocidades reducidas, de tiempos que no se podían medir con exactitud y carros que se atascaban y en el que hasta la historia a duras penas se conservaba, era lógico que el movimiento también fuera un proceso finito, un cambio transitorio y menor, asimilable a los otros cambios que muestra la naturaleza, como el envejecimiento o el deterioro. El mundo, dividido en regiones rígidas sublunar y supralunar- gobernadas por distintas leyes y separadas por una barrera metafísica, era muy poco estimulante, y aunque pudiera ser un consuelo saberse el centro de los acontecimientos, uno tenía que limitarse a envidiar la inaccesible incorruptibilidad de las esferas celestes, donde todo era permanente y eterno. Incluso el movimiento, claro está.

Y bien. Fue este plácido y cómodo (a la vez tan falso) mundo celestial el lugar desde donde se arrojó la primera piedra.

Lo hizo Copérnico, por supuesto. La arremetida heliocéntrica, al tornar un punto tradicionalmente reservado a lo celeste y colocarlo en el centro del mundo, y viceversa, al descender a la Tierra a la categoría de planeta comparabie a los demás, iniciaba un proceso de democratización del espacio. Si estaba en cuestión cuál de los puntos (el Sol o la Tierra) ocupaba el centro del universo, estos puntos no podían ser tan radical y ontológicamente distintos. Si la Tierra era un planeta como los demás, la posesión de un espacio sublunar propio empezaba a ser un privilegio molesto y antinatural. Y esta nueva situación espacial implicaba revisar la teoría del movimiento y efectuarle un rápido service para adaptarla.

Porque no todo eran rosas en la cosmogonía que Copérnico inauguró. Si bien las cosas se simplificaban en la astronomía, se complicaban en la física; el movimiento de la Tierra planteaba más interrogantes que los que podía responder. ¿Por qué caían los cuerpos hacia la Tierra, si ésta ya no era más el centro del mundo? ¿Cómo era que los objetos que estaban sobre la Tierra, en lugar de quedarse atrás, acompañaban a ésta en su movimiento, sin razón aparente para hacerlo? ¿Y qué moviía a los planetas alrededor del Sol, si uno renunciaba a las esferas? Copérnico (y más tarde Kepler) contestaron a estas objeciones -nada triviales por cierto- como pudieron, y más o menos en términos de la física del ímpetus. Copérnico arguyó que los cuerpos caían a la Tierra para reunirse con el todo al que pertenecían, con lo cual conservaba de alguna manera la idea de "lugares naturales" para los infelices móviles, pero rozaba también la noción de sistema mecánico, y dejaba planteada una pregunta no menos fenomenal, que se le plantearía a cualquiera que audazmente renunciara a las esferas. Sin esferas ni mundo supralunar, ¿por qué el Sol y la Luna no caían? Kepler introdujo fuerzas tangenciales a las órbitas (a las que, dicho sea de paso, había librado de la obsesión -que para esa época ya era un síntoma- de la circularidad) y nervios magnéticos que partían de la Tierra y atraían a los objetos hacia ella. Nada de esto era del todo convincente, pero de hecho el reposo absoluto de la Tierra se convertía en una ilusión óptica. Con cierta lentitud, pero con mucha firmeza, el espacio sublunar y el espacio supralunar comenzaban a mezclarse. En 1609, Galileo, telescopio en mano, descubrió que la Luna era de constitución semejante a la Tierra, que el Sol tenía manchas, que Júpiter tenía satélites y que Venus tenía fases; en suma, que lo que pasaba allí era muy parecido a lo que pasaba aquí. El golpe fue formidable; velozmente, las barreras divisorias del espacio se convertían en un anacronismo. Nacía el espacio único y se instalaba para quedarse.

Ya lo había proclamado Giordano Bruno a fines del siglo XVI: los puntos del espacio son todos iguales, todas las direcciones del espacio son equivalentes, no hay ni un "arriba" ni un "abajo" absolutos, no existe ningún centro del mundo ni nada que se le parezca, el espacio se extiende infinitamente hacia todas partes, y tanto da un punto como otro. Los lugares naturales son, sencillamente, inexistentes, y los móviles son indiferentes al punto en que se hallan o atraviesan. Tanto les da un sitio como el otro. No van a ninguna parte asignada de antemano, ni les interesa ir. Ese es el espacio, donde hay que estudiar, analizar el movimiento. ¿Y qué es eso? Pues el viejo espacio de Euclides, el espacio geométrico, el sistema de pensamiento arquimedeano, que se propagó con eficacia durante el siglo XVII, hasta el punto de que consiguió llenar el universo entero. En realidad, Giordano Bruno describió casi a la perfección el escenario y montó con audacia la escenografía necesaria para comprender el movimiento. Faltaba el libreto. Y cuando éste llegó, no pudo ser más espectacular.

Galileo

Yo. arrodillado, juro que creo, y abjuro y aborrezco mis errores y me someto al castigo.

Galileo Galilei.

Como Darwin, como Arquímedes, como Newton, como Copérnico, como Einstein, Galileo es una de las figuras centrales de la historia de la ciencia. Pero si a aquellos se los asocia generalmente con tal o cual teoría, Galileo es más complejo, más difuso: es una luz no puntual que ilumina a través de] tiempo y que llega a todos los rincones. La condena por parte de la Iglesia, que lo obligó a pasar los últimos años de su vida recluido en una villa cerca de Roma, lo convirtió merecidamente en un mártir y en un símbolo de la lucha entre la razón y el oscurantismo. Su actividad multifacética hace que se lo encuentre en cada recodo. La historia de la torre de Pisa (aunque probablemente falsa) atestigua la voluntad de transformarlo en un campeón (o por lo menos en un símbolo) de] nuevo método experimental. Su insistencia en el matematismo del mundo lo muestra como un avanzado de las ideas que, sólo cincuenta años más tarde, estallarán con Newton. Lo cierto es que Galileo está en la base misma de uno de los períodos más brillantes de la historia de la ciencia. Con justicia puede considerárselo el fundador de la física moderna, y junto a Kepler, uno de los grandes responsables del triunfo del sistema copernicano. Había nacido en Pisa el 15 de febrero de 1564, y su padre lo destinó al estudio de la medicina: pero Galileo se orientó rápidamente hacia la física y la astronomía. En uno y otro campo sus contribuciones fueron decisivas. Fue probablemente el primero en enfocar un telescopio hacia el cielo, inaugurando una nueva era: vio a la

Vía Láctea disolverse en un mar de estrellas, y vio manchas en el Sol -con lo cual destruyó la supuesta perfección del astro rey- y, lo, que es más importante, encontró satélites girando alrededor de júpiter, con lo cual asestó un golpe formidable al dogma de que todo giraba alrededor de la Tierra, y proporcionó una fanfarria más al triunfal ascenso del sistema copernicano.

En la mecánica, Galileo se dedicó al estudio del movimiento: su descubrimiento temprano de las leyes del péndulo es apenas un jalón, coronado muchos años más tarde al enunciar la ley de la caída de los cuerpos, tras haber encontrado la solución de un problema que no habían podido resolver sus labulosos precursores y contemporáneos Copérnico, Giordano Bruno, Kepler, De-scartes. Para el aristotelismo, la velocidad de caída dependía del peso: Galileo estableció que todos los cuerpos caen en el vacío con la misma aceleración, y la ley que rige el camino recorrido: proporcionalidad al cuadrado del tiempo transcurrido. Al formular esta ley en forma precisa y contundente, Galileo pone en entredicho toda la física de Aristóteles (y la del ímpetus). ¿Cómo llega a este resultado? ¿Qué es exactamente lo que hace? No es tirar esferas iguales desde lo alto de la torre de Pisa -aunque podría haberío hechosino, además de medir y experimentar, imaginar, plantear las condiciones ideales para el experimento y razonar sobre la base de ellas, es decir, abstraer. Esto, que hoy en día resulta obvio para cualquier estudiante que se inicie en el estudio de las ciencias, no lo era entonces ni mucho menos. Nada iba a avanzar hasta que no se rompiera con el espacio compacto y carente de vacío de Aristóteles, donde los móviles se dirigían a sus lugares preestablecidos, y hasta que no se tratara al espacio físico como una entidad geométrico, euclideana y, como tal, abstracta. Galileo comprende que el mundo, por lo menos tal como lo explica la ciencia, es abstracto, y que el lenguaje a utilizar para describirlo es el lenguaje matemático. Aquí hay una ruptura no sólo física, sino filosófica, de una magnitud que ahora es dificil apreciar y que puede compararse -si se quiere- con la que inicia Descartes sentado frente a su chimenea en Holanda, estableciendo la duda metódica y partiendo de cero para reformular la filosofía occidental. "El libro de la naturaleza está escrito en caracteres matemáticos", dijo Galileo, enunciando el principio general de la nueva física; poco más tarde, Newton escribiría ese libro.

Pero más allá de todos sus descubiimientos, y del decisivo empujón que dio a la ciencia, Galileo es el símbolo de la lucha entre la verdad y el poder: no debe extrañar que haya inspirado a escritores, poetas y generaciones de científicos. Sin embargo, más que el personaje que nos muestra Brecht, Galileo parece una creación de Milan Kundera. Su retractación fue quizás el acto más lúcido de su vida, y una de las mayores enseñanzas que nos dejó, además de una preciosa contribución al método experimenta]: en vez de inmolarse en el altar de la verdad y en aras de un heroísmo dudoso, hace lo que le exigen sus jueces, sabiendo que nada cambiará porque alguien firme o confiese tal o cual cosa: en suma, que la estupidez no puede triunfar sino momentáneamente. La tal vez falsa anécdota del susurro por lo bajo ("igual se mueve"), que "se non é vera é ben trovata", resulta completamente redundante.

NUEVA ESTRELLA EN UN CIELO INMUTABLE

"Ya no apruebo la realidad de aquellas esferas cuya existencia había admitido antes apoyado en la autoridad de los antiguos. Actualmente estoy seguro de que no hay esferas sólidas en el cielo, independientemente de que se crea que hacen girar a las estrellas o son arrastradas por ellas"

Tycho Brahe (1546-1601)


Las opiniones del señor Tycho Brahe no son sólo risibles, absurdas, ridículas, improcedentes y estúpidas, sino que además son falsas. La solidez, y existencia de las esferas está absoluta y totalmente probada, como lo demuestra el hecho de que así se afirma en el artículo "esferas" (Vol III) de esta misma Encyclopedia.

Encyclopedia of Spurious Science, vol VIII, 1599

La curiosa noche del 11 de noviembre de 1572, un joven estudiante de astronomía, de nombre Tycho Brahe, que con los años llegaría a ser uno de los más grandes astrónomos de su época, volvía a su casa después de una noche de trabajo en el laboratorio de alquimia de su tío Steen Bille. Al echar una mirada al cielo, descubrió que algo había cambiado allí arriba: había una estrella nueva, más brillante que el planeta Venus, donde antes no había absolutamente nada.

La aparición de un fenómeno celeste de este tipo, en aquellas épocas de revolución y cambio en la astronomía, cuando la teoría de Copérnico andaba dando vueltas, era una cosa muy seria.

Uno de los pilares de la cosmología antigua y medieval, inspirada por Aristóteles y establecida por Hiparco y Tolomeo, consistía en la división del mundo celeste en dos regiones claramente diferenciadas: sublunar y supralunar.

La región sublunar estaba ocupada por la tierra (en el centro de universo), y era el escenario de los fenómenos de cambio: la materia se pudría y degradaba, los vientos soplaban, los rayos caían y los fenómenos atmosféricos (entre los cuales se incluía a los cometas) daban la sensación de sistemática y permanente transformación.

Pero más allá de la Luna, todo era muy distinto. Allí, en el mundo supralunar reinaba la etérea serenidad de las esferas, que arrastraban al sol, a la Luna, a los planetas, y a las estrellas. Según la doctrina aristotélica, en el mundo supralunar nada podía sufrir cambio alguno: era un lugar eternamente constante e igual a sí mismo, que giraba monótonamente (y para siempre, y desde siempre) en torno a este antro de corrupción donde habitamos nosotros. Nunca una estrella podía extinguirse. Si ahí estaba, ahí estaría siempre. De la misma manera, ninguna estrella podía aparecer.

La mayoría de los astrónomos y observadores consideraron, por lo tanto, que la nueva estrella no era sino un fenómeno sublunar, algún cometa particularmente brillante, o cualquier otra cosa por el estilo. Pero Tycho Brahe era obsesivo. Y aunque no copernicano, tenía sus dudas sobre el sistema aristotélico y una asombrosa capacidad de observación. Así, se dedicó a medir la posición de la estrella nueva a lo largo de una noche entera.


Ahora bien: como la tierra rota, si observamos un objeto al principio de la noche y al final, no lo estamos abservando desde el mismo lugar y su posición debe aparecer ligeramente variada: este fenómeno es conocido como "paralaje". Para los objetos muy cercanos, (más acá de la luna), el paralaje nocturno es bastante notable y perfectamente detectable con los instrumentos de Tycho, anteriores al telescopio.

Y ocurrió que después de una serie de observaciones nocturnas, Tycho llegó a la conclusión de que no existía paralaje alguno, y por lo tanto la nueva estrella estaba situada más allá de la esfera de la Luna.

Era un golpe mortal para la teoría aristotélica de la inmutabilidad de los cielos: en 1573, Tycho publicó un pequeño volumen titulado De Nova Stella, donde resumía sus observaciones. Para entonces, la nueva estrella, ya había desaparecido del cielo.

En realidad, lo que Tycho y sus contemporáneos habían visto era una supernova fenómeno estelar en el cual una estrella explota violentamente y multiplica miles de veces su luminosidad. Ni Tycho ni nadie podía sospechar semejante cosa, pero lo cierto es que la parición y desaparición de una estrella en un cielo teóricamente inmutable fue uno más de los golpes de gracia que ayudaron al triunfo del sistema copernicano. La furiosa afirmación de la Encyclopedia of Spurious Science estaba, pues, completamente justificada, ya que jamás se equivocó cuando se trataba de defender una causa perdida.

EL HOMBRE QUE MOVIO EL MUNDO

Dadme un punto de apoyo y moveré al mundo.
Arquímedes (287-212 a. de C.)


Quién es ese canónigo polaco
que sostiene que la tierra es un trompo
cuando todos sabemos que ha sido
colocada por Dios en el centro del mundo.
Quien es ese canónigo polaco?
Que se alimente de sus propias heces
y gire él: que deje a la Tierra en paz.

Johann Hohenmüller,1583


La teoría de que la Tierra se mueve alrededor del Sol, formulada por un sacerdote polaco, de nombre Copérnico o Koppernig, carece por completo de sentido. Si la tierra se moviera, todas nuestras ideas se vendrían abajo. Por lo tanto, no se mueve.

Encyclopedia of Spurious Science, Vol XXIII, 1599.


Puesto que la novedad de las hipótesis de esta obra es cosa que ya se ha difundido ampliamente,no abrigo dudas de que algunos hombres ilustrados se sientan seriamente ofendidos porque el libro declara que la Tierra se mueve y que el sol se halla quieto en el centro del universo.(...) Estas hipótesis no son por fuerza verdaderas y ni siquiera probables () si ofrecen . un cálculo que esté de acuerdo con las observaciones,eso basta.() No se las expone para convencer a nadie de que sean verdaderas,sino tan solo para facilitar el cálculo

Prefacio anonimo intercalado en la primera edición del libro de Copérnico por el canonigo Osiander,sin permiso de Copérnico.


El sistema de Copérnico es un tesoro inagotable de comprensión, verdaderamente divina, del maravilloso orden del mundo y de todos los cuerpos en él contenidos.

Johannes Kepler (1571-1630)


Hubo una vez un hombre que movió al mundo: tomó a la Tierra entre sus manos, le dio un empujón y la hizo rodar por el espacio. Y no fue un héroe mitológico, ni un súperman dotado de una fuerza especial. Nada de eso. Era un viejo insoportable y amarrete que vivía en una torre medieval, que observaba el cielo (cuando lo observaba) con instrumentos de la época de las cavernas, que en pleno renacimiento parecía un monje oscurantista, que daba mil vueltas para las cosas más simples y que tardó más de treinta años en dar a conocer sus teorías en un libro ilegible e insoportablemente aburrido. Sin embargo, así y todo, agarró a la Tierra, al planeta entero, y lo movió, iniciando una revolución científica que cambió por completo la vida de la humanidad. Se llamaba Nicolás Copérnico.

La idea de un universo centrado en el Sol no era nueva. En la antigüedad, había sido propuesta por Aristarco de Samos (320-250 a. de C. ), y la habían sugerido figuras tan ilustres como Nicolás de Cusa (1401-1464). En el siglo XVI, la necesidad de una reforma radical de la astronomía flotaba en el ambiente. El viejo modelo de Tolomeo (siglo II), centrado en una tierra inmóvil y con sus ruedas dentro de ruedas y esferas de cristal, ya no daba más.

Sin embargo, el modelo de universo que Copérnico presentó en Las Revoluciones de las Esferas Celestes, publicado en 1543 (el mismo año de su muerte) era altamente sospechoso. Por empezar, estaba basado en datos antiguos y muchas veces erróneos. Y como si esto fuera poco, Copérnico estaba aferrado al dogma de la circularidad: si todo tiene que moverse en círculos, el arreglo es imposible (porque los planetas no se mueven en círculos, sino sobre elipses). Al tratar de hacer encajar los movimientos planetarios en círculos alrededor del sol, Copérnico echó mano de las herramientas tradicionales: más círculos, atiborrándose de la misma y mala medicina que se proponía combatir y que había paralizado la astronomía durante dos milenios. El resultado fue un disparate: el sistema de Copérnico, centrado en el Sol, era tanto o más complicado que el de Tolomeo, estaba repleto de ruedas al más viejo estilo, y sobre todo, no tenía una física que lo sustentara (y que explicara, por ejemplo por qué si la Tierra se movía los objetos sobre ella no salían disparados por el aire). Era inaceptable. Y Copérnico lo sabía (aunque no podía adivinar qué es lo que no andaba). Probablemente por eso tardó tanto en publicarlo. Fue, seguramente, su infierno personal.

Y sin embargo, fue Copérnico quien lo hizo. El nuevo sistema estaba mal hecho, era defectuoso, complicado hasta lo ininteligible, pero allí estaba. Aunque se lo ignorara, permanecía ahí, como un forúnculo en el pensamiento de la época y aunque no se lo leía mucho, se hablaba mucho de él. En 1551 apareció un nuevo conjunto de tablas astronómicas calculadas según las concepciones de Copérnico, y esas tablas pronto se hicieron indispensables. En 1576, Thomas Digges contribuyó a difundir las ideas de copérnico fuera de la astronomía. Aquí y allá, en las universidades se empezaba a explicarlo como una hipótesis alternativa a la de Tolomeo. Jóvenes e imaginativos astrónomos se entusiasmaban con ella, y tal vez, haciendo un gran esfuerzo se internaban en las abstrusidades escritas por el canónigo polaco. Uno de estos nuevos astrónomos fue Johannes Kepler, que puso orden en el sistema copernicano, le dio viabilidad y junto a Galileo despejó el camino para que interviniera Isaac Newton, hacedor de universos.

La época del ímpetus

La explicación aristotélica del movimiento de un proyectil, un movimiento que continúa después que el móvil se ha separado de su motor- era muy poco creíble. En efecto, atribuirle al medio en el que el proyectil se mueve el papel de motor -el aire mismo empuja a la piedra v mantiene su movimiento- no sólo contradice la observación cotidiana de que el aire resiste al movimiento, sino que, como bien lo señalaron los opositores a la teoría, deja pendiente la pregunta de por qué el aire en determinado momento, deja de impulsar al móvil y permite que caiga. Este elemental desajuste entre la dinámica aristotélica y la observación fue una de las fisuras por donde avanzó -lentamente y a los tropezones- una nueva teoría del movimiento: la física del ímpetus, que, aunque con antecedentes en la antigüedad y en la ciencia del Islam, floreció en la Universidad de París en el siglo XIV, y a la que adhirieron figuras como Nicolás de Oresme, Leonardo de Vinci, Gianbattista Benedetti, Copérnico y el joven Galileo.

Los físicos del ímpetus niegan que el medio juegue papel alguno en el movimiento del proyectil -más bien les parece ridícula esta pretensión-, niegan que la caída acelerada de los objetos a la tierra se deba al apuro que les produce estar cada vez más cerca de su "lugar natural", niegan que el movimiento necesite de la acción de un motor externo permanente y niegan, en general, que Aristóteles haya entendido algo sobre el movimiento. En realidad, sacan de foco la atención puesta en el motor, y la concentran en el móvil. Para esta escuela -que hacia el siglo XVI se había impuesto casi uniformemente en todas partes-, el movimiento se produce debido a una cierta "virtud" o "fuerza" - el impetus- que el motor comunica al móvil, y que éste va gastando de a poco al moverse, algo parecido al calor que un cuerpo recibe y que va perdiendo al enfriarse. Desde este punto de vista, queda solucionada tina de las cruces de la dinámica aristotélica: es absolutamente lógico que un proyectil se siga moviendo separado de su motor, y es perfectamente lógico que después de un tiempo se detenga: el ímpetus se ha gastado, y el móvil cae. Los físicos del ímpetus elaboraron un sistema en el que la dinámica era más consistente con la experiencia cotidiana y más creíble que la aristotélica, y superaba, como vimos, una de sus no pequeñas dificultades. Pero mantenían algunos de los preconceptos básicos del aristotelismo: que el movimiento era un proceso de cambio transitorio y pasajero, y que el movimiento necesitaba una causa que lo produjera, así como -con matices- el hecho de que la velocidad de un móvil era proporcional a la fuerza que le imprimía el motor o -en esta versión- a la cantidad de ímpetus recibido. En realidad, el concepto de ímpetus era bastante confuso y no siempre se usaba con prudencia; las discusiones sobre su verdadera naturaleza sembraron todo el camino que va desde la escuela de París a Galileo. No obstante, los físicos del ímpetus empezaron a pensar al movimiento en términos de espacio recorrido y tiempo transcurrido, alcanzaron a distinguir los conceptos de movimiento y velocidad y probablemente los de movimiento uniforme y movimiento uniformemente acelerado. Hay algo de extraño y tal vez de heroico- en estos pensadores que lidiaban con problemas que hoy figuran en los libros de texto de la escuela primaria, y que comprendían oscuramente que el movimiento -en contra del mandato aristotélico- era una cuestión relacionada con la medición, con las matemáticas, con la geometría. Porque, en última instancia, lo que hacía falta -y que los físicos del impetus no lograron- era librarse de los lugares naturales, de la dualidad mundo sublunar-mundo supralunar, del movimiento y el reposo absolutos, olvidarse de los motores y las "virtudes", tirar por la borda toda la parafernalia aristotélica y emprender el camino de la geometría, emprender la construcción de un espacio geométrico como lugar donde ocurre el movimiento físico, construcción que la dinámica y la filosofía de Aristóteles, con sus lugares jerarquizados y su cosmos ordenado, se empeñaban en impedir. Naturalmente, y como en las series de televisión, la geometría terminó por triunfar. Y los "buenos" se llamaron, en este caso, Copérnico, Galileo, Kepler y Newton.

La primera respuesta

Aristóteles fue una verdadera desgracia para la física. Por supuesto, él no tuvo la culpa, pero su sistema era suficientemente completo como para perdurar --y perduró-- mucho más de lo que hubiera sido saludable. Lo interesasnte es que muchas veces esa persistencia se atribuye al hecho de que su explicación del mundo concordaba con el sentido común, daba cuenta de la observación inmediata y respondía a la experiencia --aunque no a la experimentación--.

El movimiento aristotélico es, básicamente, un proceso de restauración del orden, un impulso hacia la armonía. En un cosmos jerarquizado, donde cada cosa tiene su lugar natural, es perfectamente comprensible que un objeto apartado de tan confortable sitio quiera regresar a él: por esa razón, y no por otra, la piedra cae, y por esa razón, y no por otra, el humo sube: movimientos naturales éstos, movimientos que restituyen el orden y ponen las cosas en su lugar --literalmente-- y son causados por la tendencia misma que los objetos tienen a dirigirse al sitio que les corresponde.

Y hete aquí que tenemos un segundo tipo de movimiento: el movimiento violento. El proyectil, o el carro, que obviamente se mueven, no viajan a lugar natural alguno. ¿Y entonces? Porque si la piedra tenía sus buenos motivos para caer, el proyectil no los tiene y por lo tanto para moverse necesita algo que lo mueve: un motor, algo que empuje o tire de él. El móvil animado de movimiento violento necesita un motor. Si no, se queda donde está.

Movimientos naturales y movimientos violentos, pues. Esta desagradable terminología describió --hasta el siglo XVII-- los dos tipos de movimientos posibles en el mundo sublunar. Hay un tercer tipo de movimiento (natural), reservado a las esferas celestes: el circular y perfecto. Además, eterno. Pero aquí abajo, en este mísero mundo, el movimiento es un proceso transitorio, que empieza y necesariamente termina, ya sea cuando el móvil alcanza su lugar natural, o en el momento en que cesa porque la acción del motov ha cesado. Y además, todo movimiento necesita una causa. Y además, puesto que el movimiento es cambio, hace falta un patrón absoluto con respecto al cual medirlo, y ese patrón está en el centro del mundo, ocupado, naturalmente, por la Tierra, que a su vez se halla en reposo absoluto. Y eso es todo.

La verdad, es que no está mal, y a primera vista parece acomodarse bastante bien a la experiencia cotidiana. Lástima que contradice el hecho, también cotidiano, del lanzamiento, el sencillo hecho de que si uno arroja un proyectil, éste sigue moviéndose después de que el motor (la mano) ha cesado de actuar y el proyectil se ha separado de ella. Y aquí a uno lo asalta la tentación de citar al historiador de la ciencia Alexandre Koyré (¿y por qué resistir a la tentación?): "Pero un teórico que merezca el nombre de tal no se deja turbar por una objeción sacada del sentido común. Si encuentra un hecho que no concuerda con su teoría, niega su existencia. Si no puede negarla, la explica. En la explicación de este hecho cotidiano, el del lanzammiento, movimiento que continúa a pesar de la ausencia de `un motor', hecho incompatible con su teoría, es donde Aristóteles nos da la medida de su genio. Su respuesta consiste en explicar el movimiento aparentemente sin motor del proyectil por la reacción del medio ambiente, aire o agua. La teoría es una genialidad. Desgraciadamente (además de ser falsa) es absolutamente imposible o inverosímil desde el punto de vista del sentido común. No es, pues, asombroso que la crítica de la dinámica aristotélica vuelva siempre a la misma cuestión: ¿Por qué se mueven los proyectiles?

La primera pregunta

El movimiento es lo obvio, lo que está allí. Al fin y al cabo, casi todo, a nuestro alrededor, se mueve. Vemos al Sol atravesar el cielo, vemos la piedra que cae, al insecto arrastrarse penosamente sobre su camino mínimo. Vemos al proyectil cruzar el aire límpido de una mañana de verano, casi flotar en él, y luego precipitarse al suelo. Y aunque no lo vemos, ni lo sentimos, sabemos que la Tierra, que nos parece en reposo, cruza el espacio con velocidades de pesadilla. Las partículas se agitan en el fondo de los átomos. El mundo que nos rodea es cambio, no permanencia: se mueve.

Pero no todas las cosas se mueven de la misma manera. Si se empuja una pelota, ésta rueda hasta que se detiene, como si se cansara de haberse movido. Si se suelta una piedra, cae cada vez con más velocidad, como si estuviera apurada por regresar al suelo. Los objetos celestes en cambio, parecen moverse solos y siempre de la misma forma, como si la hubieran aprendido, les gustara y no encontraran una buena razón para cambiarla. Tampoco caen al suelo, como la manzana o la piedra.

Ni siquiera todos ven los mismos movimientos de la misma manera. Si se mira el libro que se lee mientras el tren nos arrastra hacia algún destino más o menos incierto, el libro parece estar quieto, en reposo, en nuestra mano. Pero el que desde afuera nos ve pasar a gran velocidad, observa que el libro se mueve, junto con el tren y con nosotros. ¿Quién tiene razón?

Milan Kundera sostiene que "la lucha del hombre contra el poder es la lucha de la memoria contra el olvido". Casi igualmente, la lucha del hombre por comprender la naturaleza fue, en gran medida, la lucha por comprender el movimiento. Por qué se mueven los cuerpos es una de las preguntas más antiguas de la física, y desde las primitivas explicaciones hasta la teoría de la Relatividad, desde Aristóteles a Einstein, se razonó, se pensó, se especuló sobre las causas y modos del movimeinto y el reposo, se tratáo de distinguirlos, se buscó algo cuyo movimiento --o falta de él-- fuera absoluto y nadie pudiera discutirlo, y muchas veces se lo encontró. La mecánica avanzó penosamente, en ocasiones quedó estancada durante siglos y a veces produjo estallidos espectaculares, en los que las concepciones del hombre sobre el movimiento --y al mismo tiempo sus concepciones sobre el mundo-- tuvieron que cambiar rápidamente. La primera teoría completa sobre el movimiento --la aristotélica-- era una teoría quietista: el movimiento era una alteraciáon de lo inmóvil, era un acto que tenía lugar al solo efecto de restaurar el orden, era algo que los cuerpos hacíanpara preservar la armonía del mundo que algún desajuste había interrumpido. Los cuerpos se movían porque querían moverse, porque querían regresar al sitio que les correspondía, o si no, porque algo los obligaba a hacerlo.

Fue la primera --y equivocadísima-- respuesta a la pregunta: ¿por qué se mueven las cosas?

¡Basta de Big Bang!

- ¡Basta de Big Bang! -dijo la duquesa de Stratford, cuando el séptimo de sus pretendientes se puso a hablar de la radiación de fondo. - Si el Big Bang se pone de moda, ¿qué pasará finalmente con la moda?

Hay que aclarar: la Duquesa, pese a sus casi ochenta y tantos años, a sus cuatro viudeces sucesivas -una de ellas sospechosamente complicada con arsénico- y a una enfermedad que la obligaba a toser cada cinco minutos, vivía rodeada por una nube de pretendientes y cortejantes, en general menores que ella. Tan menores, que algunos no pasaban de los 25 años. Y aunque lenguas malintencionadas atribuían el hecho a que la Duquesa era propietaria de una decena de castillos, una importante pinacoteca, el cuarenta por ciento de las acciones de la Shell, y tierras valuadas en ciento doce millones de libras, hasta el último de los que aspiraban a casarse con ella negaban enfáticamente todo viso de interés en sus ambiciones.

- ¡Basta ! Basta, Cecil, no trate de convencerme. -casi tosió la duquesa. - Hace semanas que no oigo hablar de otra cosa, a raíz de los descubrimientos de un satélite. Y para colmo, un satélite norteamericano.

-Pero se trata del origen del universo - balbuceó el duquesito de Chesire.

- Justamente -adujo la duquesa - Mire, Cecil, ya estoy vieja, y no se me puede engañar tan fácilmente. El Big Bang es un invento de la clase media. Ellos necesitan un origen, y les viene de perillas que ese origen haya sido un punto, para poder aducir que en un lejano pasado estaban mezclados con la aristocracia. Cuando la aristocracia se ocupaba de estas cosas, el universo era eterno, inmutable y sin origen, de acuerdo con nuestras más caras creencias e intereses. Además, la concentración de todos en un punto significa una promiscuidad sexual inadmisible - la duquesa había sido educada dentro de rígidos moldes victorianos.

El duquesito se calló por un momento, pero Clovis, el habitual personaje de los cuentos de Saki, que como siempre asistía a la reunión, acudió en ayuda de Cecil.

-Lo que Cecil quiere decir es que la radiación de fondo se descubrió por teléfono- dijo, sin despertar el interés de la Duquesa.

- Me extraña que no haya sido por fax - contestó con tos burlona - la clase media nos inunda con sus métodos de comunicación instantánea. Yo, por suerte, tengo medios para mantener sirvientes que llevan mis mensajes en mano.

Pero la intervención animó a Cecil - la radiación de fondo se descubrió hace casi treinta años cuando no había fax -dijo, y ante una seña de Clovis, arremetió con su historia. - En el verano de 1963, Arno A. Penzias y Robert W. Wilson de los Laboratorios Bell estaban tratando de ajustar una antena ultrasensible, pero había un molesto ruido de fondo que persistía y no sabían cómo eliminar. Lo atribuyeron a todo tipo de causas (incluyendo una pareja de palomas que había anidado en la antena), pero cuando espantaron a las palomas, el ruido seguía ahí tan fresquito (era una radiación de 270 grados bajo cero). Y corrían los meses.

Pero ocurrió que Penzias tuvo que llamar por otro asunto (para que le consiguiera entradas para el teatro, dijo Cecil, aunque no pude confirmar la versión), a un colega, Thomas Burke, de Boston. En el curso de la conversación, Burke preguntó a Penzias cómo andaba el experimento, y Penzias le dijo que bien, salvo por un ruido de fondo que molestaba. Entonces, Burke le contó que hacía muy poco había conversado con un tercer amigo, radioastrónomo, él, quien le contó Burke que en la Universidad Johns Hopkins había escuchado la charla de un joven teórico de Princeton, , P. J. E. Peebles, quien había dicho que tenía que haber una radiación de fondo proveniente de los momentos iniciales del universo. Y ahí cayó la moneda: el ruido de fondo que tanto molestaba a Penzias y Wilson era nada menos que esa radiación de fondo que predecía la teoría del Big Bang! Así que ya ve usted cómo todo se descubrió por teléfono.

- Basta de Big Bang! basta, basta! -gruñó la duquesa -. Tome aire, Cecil, después de semejante parrafada. Me parece, que voy a casarme con Lord Arlington, en vez de hablarme del origen del universo, acaba de ganar ayer mismo las carreras de Ascott con un potrillo de tres años que le regaló Lady Durrel.

En este momento, Clovis se rió. - ¿Saben cómo se llamaba el potrillo de Lord Arlington? ¡Big Bang!

- Imposible! -dijo la duquesa. Y se desmayó. A los quince minutos entró en estado de coma. A las veinticuatro horas estaba muerta.

Esa oscura materia del deseo

 Hay más cosas en el cielo y en la tierra, Horacio, 
que las que nunca soñó tu filosofía.

Shakespeare, Hamlet, acto I.


En El Principito, Saint Exupéry escribió que lo esencial es invisible a los ojos, frase que tuvo inmediatas derivaciones cosmológicas. Ya en los años treinta, el astrónomo suizo norteamericano Fritz Zwicky, observaba tímidamente que la masa total del cumulo galáctico Coma no alcanzaba para mantener gravitación mediante a las galaxias agrupadas, sin que se dispersaran por todas partes: con la cantidad de materia que se veía, el cumulo no podía sostenerse y debería haberse deshecho mucho tiempo atrás. Unas décadas mas tarde, cuidadosas mediciones de la velocidad de rotación de las galaxias mostraron que estas exhibían una cohesión que la gravitación producida por su masa no justificaba. Dicho de otra forma, la materia que contiene una galaxia no alcanza para explicar la fuerza gravitacional que esa misma galaxia exhibe. De donde sale la fuerza gravitacional que falta? Conclusión: tiene que haber mucha mas materia de la que parece. Materia, que por alguna razón, no se ve. Y como es invisible, fue llamada "materia oscura". Los cosmólogos sienten una especial predilección por ella, y algunos sostienen que conforma en realidad, el noventa y nueve por ciento de la materia existente en el cosmos.

Por impresionante que parezca el hecho de que la mayor parte del universo es invisible, la materia oscura, en realidad, no significa una gran sorpresa: todas las hipótesis sobre el origen del universo, a partir de la teoría standard del Big Bang (la gran explosión) afirmaban que la cantidad de materia que ven nuestros instrumentos es poca. La constatación experimental de este hecho (que hay mas materia de la que se ve) a partir de mediciones recientes representa una importante victoria de la teoría, y una prueba más de que Saint Exupéry, en general, tenía razón.

Materia oscura, bien. Invisible, por ahora, perfecto. Pero de que puede estar formada? Hay diversas posibilidades. Partículas subatómicas, por ejemplo: si el neutrino tuviera masa, sería el candidato ideal. Pero nada indica aun que el neutrino tenga masa. Ciertas extrañas e impalpables partículas de sonoros nombres, como los fotinos y los gravitinos, también presentan sus candidaturas. Pero esas partículas hasta ahora nunca fueron observadas y su existencia es puramente teórica. También cabe una posibilidad mas prosaica: que la materia oscura sea materia común y corriente que por alguna razón los instrumentos no alcanzaron a ver todavía. En este ultimo caso, el asunto perdería su misterio, y la materia oscura se transformaría, simplemente dada su enorme cantidad en eminencia gris.

O sea : se sabe que existe, pero no se sabe que es. Tampoco se sabe muy bien como esta distribuida. En fin, hoy por hoy, la mayor parte de la materia que forma nuestro universo, abre solo interrogantes. Aunque en realidad, no solo interrogantes: el físico poeta español Rodríguez Fontevecchia, muy escépticamente, gloso en su honor algunas estrofas de San Juan de la Cruz, bajo el titulo Cantar del Alma que se eleva en pos de la Materia Oscura.



Una noche muy dura
con el ansia científica inflamada
busque materia oscura
dispersa o agrupada
por muy pocos instrumentos ayudada.


En silencio, buscaba,
esa materia que nadie comprendía
y en pos de ella viajaba
sin otra luz ni guía
que una vaga observación y una teoría.


Aquella me guiaba 0
mas cierto que la luz del mediodía
y con fe yo esperaba
que según se prevía
la materia oscura al fin se mostraría.


Oh dichosa aventura!
Extender por el espacio la mirada
buscar materia oscura
con ansias inflamada
y más tarde volver, sin hallar nada!

GALAXIAS A ESCALA COSMICA

No te pregunto
de qué galaxia vienes;
ese dato nada significa
para mí.
Sólo te pregunto
tu nombre.


George McAllister,
Espejo del Universo.



Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, se pensó que la Tierra era única. Cuando Copérnico la desalojó del centro de mundo y coloco al sol en su lugar a pesar de todo lo que esto significó , el paisaje a gran escala del universo no se alteró demasiado: el sistema solar copernicano constituía un cosmos (relativamente) pequeño, que terminaba en la esfera de las estrellas fijas, que se imaginaban mas o menos como piedrecitas adheridas a ella. Pero el sol gozó poco tiempo del privilegio de la unicidad: inmediatamente se comprendió que las estrellas también son soles, o mejor, que el sol es una estrella entre tantas.

Sin embargo, la observación a simple vista del cielo nocturno, muestra que las estrellas, lejos de distribuirse uniformemente, se concentran en una estrecha franja la Vía Láctea donde hay cientos de miles de ellas, dejando al resto del cielo casi despoblado. La astronomía de los siglos XVIII y el XIX imagino que la Vía Láctea era todo el universo, una mera y apretada concentración de estrellas sola, abandonada (y láctea) en la infinitud del espacio vacío. Kant definió a la Vía Láctea como un "universo isla" (que ahora se llama galaxia y que se sabe que contiene unos cien mil millones de estrellas). La Galaxia pareció ser la estructura única y central del universo.

Pero a lo largo de la historia, reiteradamente la unicidad demostró no ser buen negocio. En el cielo no solo hay estrellas, del mismo modo que en el campo no solo hay espinas. El telescopio mostraba también nubes difusas, de naturaleza misteriosa, que se supusieron concentraciones de gas o polvo interestelar y que, guardando fidelidad a su aspecto, se llamaron nebulosas.

En 1845, el astrónomo William Parsons, earl de Rosse: lanzó una hipótesis audaz: sugirió que lejos de ser nubes de gas pertenecientes a la Vía Láctea, quedaban por el contrario muy lejos de ella, y eran nada menos que otras Vías Lácteas, otros universos islas, en todo similares al nuestro. La hipótesis de Parsons (como ocurrió con tantas otras sugerencias de la aristocracia inglesa) tuvo pocos seguidores, y aun en 1920 se discutía la ubicación de las nebulosas: dentro o fuera de la galaxia? Tal era la cuestión.

No duro mucho. En 1924, Edwin Hubble zanjo de una vez por todas el asunto, al mostrar que una de las nebulosas mas notables, Andromeda quedaba, sin duda posible, fuera y muy lejos de la Vía Láctea. La intuición de Parsons resulto certera: Andromeda es efectivamente una galaxia, tan galaxia como la Vía Láctea, y dicho sea de paso, la mas cercana a ella. Una vez descubierta la naturaleza de las nebulosas, nuestra galaxia perdió todo privilegio, y paso a ser una entre tantas galaxias, en un universo superpoblado de ellas. Galaxias de distintas formas y tamaños : elípticas, espirales, pero todas con sus miles o cientos de miles de millones de estrellas. Las galaxias resultaron ser tan numerosas como los granos de arena de una playa, o las palabras huecas de un discurso político.

Pero ocurre que las galaxias, de la misma manera que las estrellas, no están distribuidas de manera mas o menos regular. Hay regiones totalmente desgalaxiadas, y regiones donde las galaxias se agrupan gravitatoriamente. A estas agrupaciones se las conoce como cúmulos. La Vía Láctea, Andromeda y otras quince galaxias mas pequeñas conforman lo que se conoce como el Cumulo Local, el nuestro. (La Vía láctea, Andromeda y otras quince galaxias. . . . uno dice galaxias como si dijera piedras, cajas de juguetes, pero cada una de ellas encierra miles de millones de estrellas, probablemente planetas, probablemente civilizaciones. . . . y así y todo no son mas que una parte infinitesimal del increíble universo).

Y encima de todo, allí no termina la cosa. Nuestro Cumulo Local se esta moviendo, a razón de doscientos kilómetros por segundo, hacia su vecino : el Cumulo de Virgo. Y es que los cúmulos galácticos, a su vez, se agrupan en supercúmulos: el Cúmulo Local y el Cúmulo de Virgo son modestos integrantes del Supercúmulo Local, que abarca cientos de galaxias. El Supercúmulo Local, por su parte, también tiene vocación viajera. A la nada despreciable velocidad de novecientos kilómetros por segundo, se dirige (de la misma manera que el supercúmulo vecino, el de Hydra Centauro) hacia una concentración de masa todavía mas grande: el Gran Atractor: una fabulosa megalópolis de decenas de miles de galaxias, situada a unos ciento cincuenta millones de anos luz de nosotros.

Estrellas, galaxias, cúmulos, supercúmulos, galaxias que emigran de un cumulo a otro, supercúmulos absorbidos por el Gran Atractor. . . . es una enormidad que aplasta. Resulta curioso: la idea de "universo" es suficientemente general como para transformarse en una experiencia estética, casi en un estado de animo. La idea de "diez galaxias" tiene algo concreto y contundente que perturba la imaginación. El viejo universo precopernicano y aun el copernicano rodeado y protegido por la esfera de las estrellas fijas, puede resultar ingenuo, pero sin duda era hogareño y seguro. El Cumulo Local es frío, vasto, destemplado y asusta. Kant decía que eran dos las cosas que mas lo impresionaban: la conciencia moral en lo mas intimo, y el cielo estrellado en lo mas alto. Pero Kant no podía siquiera imaginar la danza de las galaxias en ese cielo relativamente simple del siglo dieciocho.

EL UNIVERSO INFLACIONARIO

La palabra inflación, que hace temblar a los argentinos, encanta, sin embargo, a los cosmólogos. En realidad, no solo les encanta sino que, hoy por hoy, ayuda a apuntalar la teoría corriente sobre el origen del universo, que a grandes rasgos, es como sigue.

Hace quince mil millones de anos, el universo nació de un volumen de ínfimas dimensiones (mas chico que el tamaño de un núcleo atómico), que estallo (Big Bang) y comenzó a expandirse, proceso que continua hasta hoy. En el transcurso de la expansión se formo la materia, que luego se agrupo en galaxias, estrellas, planetas, etc. Pero este modelo del Big Bang así formulado, adolecía de, por lo menos, un grave defecto: al explorar el cielo, se encuentra lo mismo en todas direcciones: un negro uniforme e idéntico, rotundo, persistente. Lo cual, aunque parezca mentira, es un serio inconveniente teórico. Imaginemos a un observador que contempla a una multitud que se dispersa, y que se toma el trabajo de preguntar por que huyen a quienes lo hacen hacia el norte, el sur, el este y el oeste. Si todos le cuentan exactamente la misma historia, palabra por palabra, el observador difícilmente lo atribuiría a la casualidad. Mas bien, llegaría a la conclusión de que todos los entrevistados se pusieron previamente de acuerdo: si así no fuera, la historia tendría ligeras variaciones según quien la cuenta.

Con el universo es igual : enfoquen a donde enfoquen telescopios y radiotelescopios, el universo cuenta la misma historia: el mismo tono de negro, idéntico espectáculo, ninguna variación, absoluta uniformidad: una literalidad que no puede deberse al azar. De la misma manera que aquella multitud en estampida, si el universo es uniforme, tiene que haberse uniformizado en algún momento. En algún momento, todas las partes del cosmos tuvieron que ponerse de acuerdo para mostrar ese mismo tono de negro y no manchones con diferentes tonos de gris.

Pero la teoría original de la gran explosión no daba tiempo para que el universo se uniformara. Imaginemos una jarra de agua donde se vuelca tinta negra: si la jarra estalla antes de que el agua y la tinta se hayan mezclado por completo, las salpicaduras serán ya transparentes, ya intermedias, ya negras, pero no todas iguales y uniformes. Si las salpicaduras son todas del mismo color, necesariamente el agua y la tinta tienen que haber tenido tiempo de mezclarse por completo. El modelo del Big Bang mostraba al universo recién nacido como una jarra con la tinta a medio mezclar, pero el universo actual funciona como si la tinta y el agua se hubieran mezclado por completo. Allí había un bache teórico, algo que la teoría no explicaba, y que sin embargo estaba obligada a explicar: cuando se había completado la mezcla?

Y aquí es donde el cosmólogo norteamericano Guth elaboro una solución. Guth propuso que tras los primeros instantes, (instantes que se miden en millonésimos de millonésismos de millonésimos de segundo) el universo aceleró repentinamente su ritmo de expansión durante una fracción de tiempo, y luego volvió al ritmo original (el que conserva hasta ahora). Este breve periodo de expansión acelerada se denomina "periodo inflacionario", y fue allí cuando el universo se homogeneizo, borrando cualquier irregularidad que hubiera antes. La teoría inflacionaria, hoy casi unánimemente aceptada, soluciona el asunto de la uniformidad, aunque no hay todavía una explicación por completo convincente de por que empezó la inflación y por qué luego se detuvo. Tal vez en este punto, los cosmólogos necesitarían la ayuda de algún economista.

¿EXISTE EL VACIO?

La mera idea de vacío es completamente imposible. Los experimentos del Sr. Torriccelli no prueban nada, y se deben tan sólo al fraude, al engaño y a la manipulación de las inteligencias simples. El horror al vacío es uno de los comportamientos mejor establecidos de la naturaleza.

Encyclopedia of Spurious Science, Vol XIV, 1693



Un popular bolero de Fernández Cuasi, muy escuchado en los años cuarenta, señalaba con inigualada agudeza :



cuando tú te ausentas
el miedo y el frío
invaden de pronto
mi cuerpo vacío.


De alguna manera, el alto vuelo poético y la peculiar perspectiva fisiológica que en esta canción se plantea, están inspirados en una vieja teoría, la del "horror vacui", que mas castizamente puede enunciarse como "la naturaleza le tiene horror al vacío", puntualmente creída durante dos mil años y enunciada (entre otros) por el inefable Aristóteles, a quien tantos disparates debe la ciencia. En síntesis la idea es que, ante la ausencia de la amada, el cuerpo quedaría vacío, situación frente a la cual el miedo y el frío correrían a llenarlo : la mera posibilidad del vacío asusta de tal modo a los elementos constitutivos del alma humana, que se apresuran a evitar la insoportable situación. De la misma manera, argüían los "horrorvacuistas", la naturaleza se encargaba de impedir que hubiera resquicios desprovistos de algo que los llenara: el vacío era absolutamente imposible: un autentico bolero. Así lo creyó Aristóteles, así lo creyó la Edad Media, y así pensaba, cartesianamente, Descartes, que identificaba materia y extensión y concluía que por lo tanto no se podía concebir espacio sin materia que lo ocupara.

Pero la imposibilidad del vacío no sobrevivió al Renacimiento. El barómetro de Torricelli mostró claramente como una columna de mercurio descendía por un tubo cerrado, dejando detrás espacio que nadie se ocupaba de llenar, esto es, espacio vacío. De a poco, la idea de que el vacío puede existir fue ganando terreno. En realidad, la existencia del vacío entraba dentro de la atmósfera intelectual del siglo diecisiete y el nuevo universo que ya casi fabricaba Newton: un espacio geométrico que existía "per se", hubiera materia para llenarlo o no. El horror al vacío fue prolijamente relegado al museo de antigüedades, y hoy nadie, ni siquiera el autor del bolero citado al principio, cree semejante cosa. La imagen actual que se tiene del universo es exactamente la opuesta a la del "espacio lleno" de Aristóteles y los físicos del plenum: hoy sabemos que el universo es, casi en su totalidad, espacio vacío.

Pero vacío de materia, no de radiación o energía. Y como a partir de la Teoría de la Relatividad sabemos que materia y energía son equivalentes, la pregunta por la existencia del vacío adquiere una nueva luz. ¿Podrá existir espacio vacío tanto de materia como de energía? Veamos.

Con la materia, no hay problema. El vacío de materia no ofrece dificultades. Agarremos una caja y saquemos toda la materia. ¿Quedará completamente vacía? No, porque la atraviesan ondas electromagnéticas, que poseen energía. Supongamos que blindamos nuestra caja contra toda forma de radiación. ¿Ahora quedará vacía? No, porque todavía están los campos gravitatorios, que actúan dentro de la caja y que también tienen energía. Mediante un experimento mental, eliminemos los campos gravitatorios, alejando nuestra caja de toda masa gravitante, o llevándola a algún lugar donde el campo gravitatorio sea nulo. Habremos conseguido esta vez el vacío absoluto de materia y energía que andábamos buscando?

Y la respuesta es : depende. Porque según el principio de equivalencia de Einstein, un movimiento acelerado equivale a un campo gravitatorio, y entonces, un observador en un sistema de referencia acelerado vería un campo gravitatorio dentro de nuestra caja, y concluiría que allí hay energía, y por lo tanto no hay vacío absoluto. Es decir, el vacío depende del observador: para algunos, habría vacío absoluto, para otros, no.

Estas objeciones relativistas a la existencia del vacío absoluto se combinan con otras provenientes de la mecánica cuántica (la existencia de vacío absoluto implicaría la medición simultánea de tiempo y energía, expresamente prohibida por el principio de incertidumbre), y aun de otras curiosidades clásicas como el efecto Casimir. Naturalmente, nada de esto implica una restauración del apolillado "horror al vacío", ni confiera una inesperada vigencia al bolero de Fernández Cuasi, indica, si, que la idea de "vacío absoluto" fue afectada por el huracán contemporáneo que modificó todas las ideas que se tenían sobre el espacio, el tiempo y la materia. ¿Por qué iba a salvarse el vacío?.

AGUJEROS NEGROS

La astronomía contemporánea pobló el pacifico universo de nuestros antepasados con una fauna exótica : frente a las estrellas que explotan y brillan como una galaxia entera, ¿a que se reducen los fuegos infernales que ardían mas allá de la esfera de la estrellas fijas? A un inocente pasatiempo para señoritas. Y el sereno universo que turbaba a Kant, los sometidos cielos que creyó dominar Laplace, el transparente universo construído por Newton, e incluso el cosmos tranquilo y estacionario que imaginó Einstein, ¿dónde están ahora? La astronomía nos enfrenta a un universo vivaz, en ebullición, signado por el movimiento, la violencia y el cambio.

Sin embargo ni los quasars, ni las supernovas, ni las lentes gravitatorias, ni el nacimiento y el colapso de las estrellas, ni las galaxias en colisión producen la punzante inquietud que se experimenta ante algunos recientes integrantes del zoológico estelar : los agujeros negros, cuya terrible presencia es uno de los tantos subproductos de la Teoría de la Relatividad General. Según esta, la materia actúa sobre el espacio tiempo circundante y lo modifica. Un reloj colocado en el sol marcaría los segundos mas lentamente que uno terrestre, y aquí mismo, el tiempo transcurre mas despacio y se envejece mas lentamente en una planta baja que en un piso diez, donde el campo gravitatorio terrestre es mas débil, aunque, este efecto es imperceptible y difícilmente pueda influir en el mercado inmobiliario. Lo cierto es que, sea imperceptible o no, como una potente tenaza, la materia curva el espacio y el tiempo. Cuanto mas fuerte es el campo gravitatorio, mas se curva el espacio tiempo, hasta que, en presencia de una concentración de materia suficientemente grande y por lo tanto de un campo gravitatorio suficientemente intenso estos fenómenos se exasperan : el espacio tiempo se cierra sobre si mismo, formando un borde u horizonte : lo que permanece dentro de ese horizonte es un agujero negro. Nada, en adelante, podrá escapar de el, ni siquiera la luz (por eso son, justamente negros, ya que ningún pulso luminoso saldrá jamás de ellos). Pero no porque haya una barrera que impida el paso, sino porque el espacio mismo se ha cerrado bajo la poderosa garra de la gravitación. Es como si alguna fuerza torciera una casa y colocara la puerta de adelante en exacta correspondencia con la puerta de atrás. Nadie saldría de la casa aunque recorriera interminablemente los corredores, sencillamente porque no existen caminos de salida.

Sin embargo, y pese a que los AN están en la mira de cosmologos y astrónomos, todavía no se ha encontrado ninguno contante y sonante. Ubicarlos no es fácil, ya que si nada puede salir de un AN, ninguna señal podrá alcanzar nuestros instrumentos (aunque algunos modelos recientes permiten escapadas cuanticas via efecto túnel) y para detectarlos es forzosos acudir a observaciones indirectas, como la acción gravitatoria que los AN ejercen sobre otros astros. Así, se sospecha la existencia de AN gravitantes en algunos sistemas de estrellas binarias, y una teoría corriente sobre los quasars ubica agujeros negros en el centro de las galaxias masivas (la nuestra entre otras). Del mismo modo, la teoría predice que el destino final de muchas estrellas (aunque no del sol) es una vez que se agote el combustible nuclear y que colapsen bajo la acción de su propio peso transformarse en agujeros negros, y encerrarse para siempre detrás del horizonte que nada atraviesa dos veces.

Los agujeros negros están cerca del limite, constituyen una de las últimas barreras de la física, la cosmología, y quizas de la naturaleza misma. Algunas teorías suponen que en el centro de los AN existen singulardades donde el espacio y el tiempo, sencilla (y fríamente) terminan.

Hay una balada medieval escocesa que cuenta las desventuras del Thane de Cawdor, después de su derrota ante el Thane de Mowberry, en las alturas de Hingford Hills :


“y lanzando destellos de furor y miedo
huyó perseguido por la implacable jauría
hasta hundirse en el centro de la ciénaga
donde un inmenso agujero negro
lo arrastró hasta el fondo mismo
de los infiernos.


Pero de los infiernos se vuelve: Dante, al menos, lo hizo. De los agujeros negros, no.