EL UNIVERSO ES FINITO Y EN EXPANSIÓN.

Por Jaime Saiz.

En el artículo anterior explicamos las paradojas que planteaba el considerar al Universo como infinito en su extensión y eterno en su duración, características generalmente aceptadas hasta el siglo XIX. Dos descubrimientos fundamentales resolvieron la cuestión en el primer cuarto del siglo XX:

  1. El primer paso hacia la solución del problema lo dio el genial físico alemán Albert Einstein, con la Teoría de la Relatividad Generalizada, propuesta en 1916, que trata tanto de los movimientos de los cuerpos como de la estructura total del espacio. Con ella, Einstein llegó a una nueva forma de entender la gravitación, frente a la tradicional de Newton, quien, muy prudentemente, había afirmado que los cuerpos se comportan como si sus masas se atrajesen: no se atrevió a decir que se atraían. Einstein dijo que las masas no se atraen; lo que ocurre es que la presencia de una masa cambia las propiedades geométricas del espacio a su alrededor, distorsionándolo de tal manera que la trayectoria de cualquier cuerpo próximo no puede ser una línea recta, sino una curva, dando lugar a las órbitas. Incluso un rayo de luz tiene que seguir una trayectoria curva cuando el espacio está distorsionado[1]. Aplicando esto a todo el Universo, Einstein afirmó que todo el espacio se curva sobre sí mismo, dando lugar a un Universo tridimensional que es, técnicamente, la cuasi-superficie de una hiperesfera de cuatro dimensiones.
    Así pues, Einstein dedujo que el espacio es finito pero ilimitado: al igual que la superficie de la Tierra es finita pero no tiene límite, no tiene bordes, el volumen tridimensional del Universo es finito —se puede calcular— pero nunca se le encontrará una delimitación. Además, las ecuaciones de Einstein predecían que este espacio debería evolucionar en el tiempo, o bien expandiéndose o contrayéndose, pero no permitían un Universo estático ni con una cantidad infinita de materia. Esta consecuencia matemática de la Teoría de la Relatividad le parecía tan inaceptable al propio Einstein, que ‘hizo trampa’ en sus ecuaciones, introduciendo un nuevo término que representaba una fuerza de repulsión que contrarrestase la atracción de las galaxias, de tal manera que todas pudiesen estar fijas.
    Aun así, muy pronto otros matemáticos hicieron notar que la solución dada por Einstein era inestable: aun suponiendo que existiese esa fuerza de repulsión, introducida de forma artificial, la evolución del sistema total de galaxias tendría que llevar a un desequilibrio que se traduciría o bien en la preponderancia de la repulsión —un Universo que se expande— o en la preponderancia de la atracción —un Universo que se contrae—. Realmente, no se veía una salida: la mayoría de los astrofísicos querían describir un Universo estático, que no cambia con el tiempo, pero las ecuaciones no lo permitían.
  2. Sin embargo, pocos años más tarde, en 1928, Edwin Hubble, que no conocía las ecuaciones de Einstein, utilizando el gran telescopio de Monte Wilson en California, descubrió el efecto del corrimiento al rojo, que puso la base de la Cosmología moderna con la llamada ley de Hubble: «cuanto mayor es la distancia de una galaxia, su luz aparece más desplazada al rojo». La única explicación física que esto tiene es que las galaxias se alejan de nosotros a una velocidad proporcional a la distancia, de manera que, por el efecto Doppler[2], la luz sufre una disminución de frecuencia como consecuencia de su movimiento de alejamiento.

Por todo ello, hoy se sabe que el Universo es finito y está en expansión, de manera que, cuanto más lejos se encuentra una galaxia, más aprisa se mueve alejándose de nosotros, pero no sólo de nosotros, sino de todas las galaxias: todas se alejan de todas, porque la Vía Láctea no está en un lugar especial, con lo que el aumento de las distancias entre las galaxias se da simultáneamente en todo el Universo.

[1] Esto se comprobó en 1919, tres años después de la publicación de los tratados de Einstein, cuando, durante un eclipse de Sol, se pudo observar una estrella que no debería verse mientras durase el eclipse, gracias a que su luz recorrió una trayectoria curva debida a la distorsión del espacio próximo al Sol.

[2] El efecto Doppler es un fenómeno físico por el cual, si un cuerpo emisor de ondas se aleja del observador, éste percibe la onda ‘estirada’ —con menor frecuencia— mientras que si se acerca, la percibe ‘comprimida’ —de mayor frecuencia—. Esto sucede tanto para ondas electromagnéticas, como la luz, en que el color rojo tiene una frecuencia menor y el azul mayor dentro del espectro visible, como para ondas sonoras: de todos es conocido que la sirena de una ambulancia suena más aguda cuando se acerca a nosotros que cuando pasa de largo.

EL UNIVERSO ES FINITO Y EN EXPANSIÓN.

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