♏️ 🔖 🃏 Pregúntele a Ethan No. 113: ¿Están los científicos listos para arriesgar sus vidas por el bien de la teoría? 👨 ✉️ 🐎

Entre los deberes de un experto que espera transmitir a la humanidad su pasión y su conocimiento en un campo específico, existe la necesidad de dialogar con una audiencia diversa. Algunas veces esta diversidad causa problemas para la audiencia misma. Entre las preguntas y sugerencias, encontré la siguiente consulta de Chris Shaw:

Si alguien te pregunta, y necesitas responder honestamente, ¿dirás que la expansión del universo desde un estado denso y caliente no es solo una teoría, sino un hecho real? Si tuvieras que arriesgar tu vida, ¿qué dirías?

Hay muchos matices importantes en este asunto, así que comencemos con uno de ellos: el Big Bang.

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A diferencia de lo que puede haber escuchado, la teoría del Big Bang no postula la presencia obligatoria de la singularidad con la que comenzó el universo. Ella dice que el universo comenzó con un estado caliente, denso y en expansión, y desde entonces se ha enfriado. El papel en la construcción de esta teoría fue desempeñado por una observación clave y un desarrollo teórico:

• Se observó que las nebulosas espirales, en las cuales las galaxias individuales fueron reconocidas en la década de 1920, se mueven a grandes velocidades de nosotros, y que cuanto más lejos están de nosotros, cuanto más rápido en promedio se alejan de nosotros.
• Aproximadamente al mismo tiempo, se descubrió que la teoría general de la relatividad de Einstein, verificada en 1919 al observar la distorsión de la luz estelar por la gravedad durante un eclipse solar total, prohíbe la existencia de un universo estático, y que la estructura del espacio debe expandirse o contraerse con el tiempo.

Al comparar la observación con la predicción de la teoría mejor y más exitosa, los científicos llegaron a la conclusión inevitable: la estructura del Universo se está expandiendo, y la razón del escape visible de las galaxias es que la luz de fuentes distantes se estira debido a la expansión del espacio. El Big Bang avanzó la teoría al siguiente nivel, anunciando que el Universo en expansión se puede extrapolar en el tiempo a un estado caliente, denso y en expansión.

Pero esta combinación por sí sola no hace que el Big Bang sea obligatorio. Fue solo una de las muchas hipótesis que surgieron, junto con la teoría de la luz cansada, un modelo de estado estático y luego un modelo de cosmología de plasma y el universo eléctrico. Pero la teoría del Big Bang se destacó con predicciones tan únicas:

• El Universo fue una vez tan caliente y denso que los núcleos atómicos no pudieron formarse en él. Esto condujo a una abundancia de elementos ligeros en el Universo temprano, incluidos el deuterio, helio-3, helio-4 y litio, y este estado no debería haber cambiado hasta que aparecieron las primeras estrellas.
• Luego, el universo tuvo que enfriarse, pasar por un estado en el que podrían formarse átomos neutros, como resultado de lo cual debería volverse transparente a toda la radiación presente en ese momento. Entonces, esta luz debería estirarse, es decir, enfriarse, por la expansión del Universo, y debería dejarnos el brillo residual del Big Bang, solo unos pocos grados por encima del cero absoluto, y con el espectro de un cuerpo negro.
• Además, predijo el Universo, cuyas estructuras (estrellas, galaxias, cúmulos) aparecieron con el tiempo en formas cada vez más complejas, y cuanto más lejos en el pasado, menos evolucionado debería verse.

La observación del resplandor residual del Big Bang, en el momento de su descubrimiento en la década de 1960, conocida como la "bola de fuego primitiva", y hoy, como radiación relicta, probó el modelo Big Bang y descartó el resto. Después de eso, observando sus imperfecciones, midiendo el espectro de temperatura y otras propiedades descartó por completo otras alternativas. La teoría científica del origen del universo, el Big Bang, no irá a ninguna parte.

Esto no significa que sea un hecho, en el sentido de que no es la respuesta final que explica todo. Este es uno de los pasos del camino, explicando con éxito e inequívocamente muchas de las propiedades del Universo. No hay otra explicación que coincida con todas las observaciones. Pero todavía hay preguntas que el Big Bang no puede explicar:

• ¿De dónde provienen los embriones de las estructuras: regiones más densas donde se formaron estrellas, galaxias y cúmulos?
• ¿Por qué en todas partes del Universo tienen exactamente la misma temperatura, densidad y todas las demás propiedades, en todas las direcciones?
• ¿Por qué la curvatura espacial del Universo es perfectamente plana y no positiva o negativa?
• ¿Por qué la tasa de expansión se comporta a tiempo de esta manera, y no de otra manera?
• ¿Por qué no hay reliquias de energías súper altas, como los monopolos magnéticos?
• ¿Por qué las estructuras emergentes insinúan que hay un componente de la sustancia, la mayoría de la sustancia que no interactúa con la radiación?

Por lo tanto, tenemos mejoras adicionales a la versión original de la teoría del Big Bang, incluida la existencia de inflación cósmica (que precedió y condujo al Big Bang), materia oscura (cuya naturaleza aún no se ha determinado) y energía oscura (cuyas propiedades aún se están estudiando). Por lo tanto, estamos esperando nuevos descubrimientos cósmicos que expliquen la masa de neutrinos, la superioridad de la materia sobre la antimateria en el Universo y la naturaleza de la materia oscura.

El punto es que todavía necesitamos aprender mucho, y si algo reemplaza al Big Bang, no lo cancelará por completo. La gravedad newtoniana no se volvió falsa después del advenimiento de GR. Simplemente determinó el rango de acción: trabaja a bajas velocidades y con campos gravitacionales débiles. El Big Bang también tiene una gama de efectos: solo en los últimos 13.800 millones de años, pero no antes.

¡Vale la pena señalar que esto también es cierto para todas las teorías científicas! La teoría de la evolución explica la diversidad de la vida en la Tierra y el mecanismo de cómo apareció, pero no explica de dónde vino la vida. La teoría de la gravedad explica la atracción experimentada por la materia y la energía, y el efecto sobre el espacio y el tiempo, pero no explica otras interacciones fundamentales, o la naturaleza del espacio y el tiempo en sí. Cada teoría tiene un campo de acción, y más allá debe haber una mejor teoría científica que amplíe este campo.

¿Apostaré mi vida por el bien de esta teoría? En cierto sentido, ya está establecido. Lo estudio profesionalmente. Toda ciencia, un método de autocuración para recopilar datos, compararlos con observaciones y mejoras basadas en descubrimientos, es el proceso en el que obtenemos tal conocimiento y comprensión. Mi vida está "puesta" en el supuesto de que esta es una forma buena, correcta y útil de estudiar la realidad que habitamos. Y, sin embargo, sé que una sola observación puede cambiar todo lo que sabemos, y todas nuestras conclusiones y teorías más inviolables pueden ser refutadas si los datos contradicen sus predicciones. Pero no refutarán el conocimiento que tenemos; Simplemente ofrecerán una forma de mejorar la comprensión del universo. Y cuando esto sucede, trae consigo el mayor placer científico: el placer del descubrimiento.

Pregúntele a Ethan No. 113: ¿Están los científicos listos para arriesgar sus vidas por el bien de la teoría?

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