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Adelanto de «Astrofísica para [email protected] [email protected]», de Neil deGrasse Tyson y Gregory Mone


Desde que era niño, a Neil deGrasse Tyson le encantaba mirar las estrellas, así que para comprarse su primer telescopio se dedicó a pasear perros en el Bronx, el barrio de donde es originario. Su afán de conocimiento no se detuvo ahí: fue aumentando a medida que descubría nuevas cosas, como los
anillos de Saturno o de dónde viene cada uno de los elementos de la tabla periódica. Y ese afán no se detiene, porque la astrofísica es una ciencia que todos los días descubre algo nuevo: un asteroide, un planeta, una galaxia.

Lleno de anécdotas divertidas, Tyson explica con claridad qué son las estrellas enanas, los agujeros negros, los quasares y las posibilidades de que no estemos solos en el universo. También habla de la imposibilidad de viajar más rápido que la luz y de la esperanza de encontrar los agujeros de gusano, que nos permitirían conocer otros mundos.

A continuación, un fragmento, a modo de adelanto:

 

Capítulo 2 – Cómo comunicarse  con extraterrestres

Imagina que aterrizamos en otro planeta donde existe una próspera civilización extraterrestre. Puede que ellos no se parezcan para nada a nosotros. Podrían tener tres piernas o ninguna. Su piel podría ser babosa y morada y quizá sean más feos que una rata sin pelos. Podrían ser magníficos bailarines. Sencillamente, no lo sabemos. Lo único que sabemos de cierto es que su mundo seguiría las mismas leyes de la naturaleza que el nuestro.

En la ciencia, a esta idea la llamamos universalidad de las leyes de la física.

Si quisieras hablar con extraterrestres, puedes apostar a que no hablarían inglés ni francés ni siquiera mandarín. Tampoco sabrías si darles la mano sería considerado un saludo amistoso o un terrible insulto. Pero si fueran una civilización avanzada, entenderían las leyes de la física que compartimos. Bajitos o altos, babosos o no, sabrían de la gravedad. Así que lo mejor que puedes esperar es encontrar un modo de comunicación usando el lenguaje de la ciencia.

Isaac Newton se dio cuenta de que la gravedad no solo atrae manzanas al suelo,
también sostiene la Luna en órbita alrededor de la Tierra.

Las reglas científicas que definen y dan forma a nuestro mundo son iguales en el universo, desde el patio de tu escuela hasta la superficie de Marte y más allá. Incluso las películas de Star Wars, que suceden en una galaxia muy, muy lejana, deben apegarse a esas leyes, ya que hasta las galaxias más lejanas siguen siendo parte de nuestro cosmos.

Los científicos no siempre supieron que las leyes de la física eran universales. Hasta 1666, cuando un caballero llamado sir Isaac Newton escribió la ley de la fuerza gravitacional, una especie de receta que explica cómo funciona la gravedad, nadie tenía razón alguna para pensar que las reglas científicas de nuestra casa fueran las mismas en cualquier otra parte del universo. En la Tierra sucedían cosas terrestres y en los cielos –estrellas y planetas– sucedían cosas celestiales.

En la vida nuestras leyes pueden cambiar de un lado a otro. Quizá tengas permiso en tu casa o departamento para saltar por todos lados con las zapatillas puestas, pero si vas a casa de un amigo, sus reglas quizá te exijan dejar los zapatos en la puerta para evitar que dejes barro por todas partes. Los científicos solían pensar que el cosmos operaba del mismo modo. Newton descubrió que el universo funciona de otra forma.

Las mismas reglas aplican en todos lados.

En 1665, la gente huyó de la ciudad de Londres para evitar una infección mortal conocida como la plaga.

Cuando la gravedad hace que dos poderosas estrellas se atraigan, el resultado
puede ser explosivo, como muestra la versión de este artista.

Sir Isaac Newton se fue con ellos, y se retiró a su casa de campo en Lincolnshire. Lejos de la ciudad, a Newton le sobraba tiempo, así que se puso a pensar. Observando  su huerta, empezó a preguntarse qué clase de fuerza  hacía que las manzanas maduras cayeran de sus árboles. ¿Por qué caían directamente al suelo? En 1666, esta pregunta lo ayudó a descifrar las leyes de la gravedad.

El genio de la obra de Newton estuvo en darse cuenta de que la gravedad no solo atraía las manzanas al pasto. Él se dio cuenta de que la gravedad hacía que la Luna girara en órbita alrededor de la Tierra.

La ley de la gravedad descubierta por Newton hace que planetas, asteroides y cometas giren alrededor del Sol. Evita que los cientos de miles de millones de estrellas en nuestra Vía Láctea salgan disparadas al cosmos.

La gravedad no es la única ley con esta clase de alcance. Desde los tiempos de Newton, los científicos han descubierto muchas otras leyes físicas que operan del mismo modo en todas partes. Esta universalidad de las leyes físicas ayuda a que los científicos hagan descubrimientos fantásticos. Podemos estudiar estrellas y planetas distantes, y asumir que siguen las mismas reglas.

Después de Newton, los astrónomos del siglo XIX usaron esta idea para determinar que el Sol está hecho de los mismos elementos que habían estudiado en la Tierra, como hidrógeno, carbono, oxígeno, nitrógeno, calcio y hierro. Incluso encontraron rastros de un nuevo elemento en la luz solar; dado que provenía del Sol, a la nueva sustancia le dieron un nombre derivado de la palabra griega helios (Sol). El helio se convirtió en el primer

y único miembro de la gran colección de elementos  –conocida como la tabla periódica de los elementos–, descubierto fuera de la Tierra. Muchos años más tarde, las fiestas de cumpleaños cambiaron para siempre cuando

los niños descubrieron que, si inhalaban una bocanada de ese gas contenido en un globo, su voz sonaba como una caricatura.

Bien, estas leyes funcionan en el sistema solar, pero ¿operarían en toda la galaxia?

¿En el universo?

¿Y estaban ya funcionando hace algunos millones o billones de años?

Paso a paso, las leyes fueron comprobadas.

Los astrónomos descubrieron que las estrellas cercanas también estaban hechas de nuestros elementos conocidos, como el hidrógeno y el carbono. Más tarde, al estudiar las estrellas binarias o pares de estrellas que giran una alrededor de la otra, como boxeadores en un cuadrilátero que no se deciden a dar un golpe, los astrónomos descubrieron nuevamente la influencia de la gravedad. La misma ley universal que hace que las manzanas caigan de sus árboles, y que evita que los chicos de quinto grado encesten en el básquet, mantiene unidos estos pares y permite que los científicos predigan sus movimientos.

Entonces, las leyes funcionan aquí y muy lejos. Pero ¿cómo podemos saber si esto ha sido verdad siempre?

¿Operaban estas leyes universales hace millones de años?

Sí. Lo sabemos porque los astrofísicos pueden ver el pasado.

La luz desde Marte viaja en el espacio antes de llegar a nuestros telescopios, así que en realidad vemos el planeta como era hace varios minutos.

Cuando ves Marte por un telescopio, no estás viendo el planeta rojo como es en este instante. La distancia entre la Tierra y Marte cambia, pero digamos que es de unos 225 millones de kilómetros. Eso significa que la luz tiene que viajar 225 millones de kilómetros para llegar a nosotros, un viaje que toma cerca de 12 minutos para un rayo de luz. Ya que le tomó 12 minutos a la luz llegar a tu telescopio, en realidad estás viendo Marte como era hace 12 minutos.

Los astrofísicos tienen telescopios mucho más grandes, por lo que pueden estudiar objetos que están mucho más lejos, y mientras más lejos vemos en el espacio, más atrás vemos en el tiempo.

Ya sé qué estás pensando: ¡Oh!

Sí, esa es la respuesta correcta.

Hablamos acerca de la distancia de las estrellas y galaxias lejanas en términos de años luz, o el tiempo que le toma a un rayo de luz viajar desde ese objeto hasta nuestros telescopios. Así que cuando estudiamos una galaxia que está a 5 000 millones de años luz de distancia, significa que le tomó 5 000 millones de años a la luz llegar aquí.

Literalmente vemos atrás en el tiempo, y descubrimos que los objetos más distantes en el universo, que tienen miles de millones de años, siguen las mismas reglas que observamos hoy en día. A través del cosmos, las leyes universales han estado trabajando duro desde el inicio.

Por supuesto, la universalidad de las leyes de la física no significa que todas las cosas que suceden en el cosmos lo hagan aquí en la Tierra. Solo porque las leyes sean las mismas en todas partes, no implica que todo es posible en cualquier lado. Por ejemplo, apuesto a que nunca has saludado a un agujero negro en la calle.

Estos monstruos cósmicos se forman cuando la gravedad hace colapsar estrellas increíblemente densas. La gravedad absorbe toda la materia de la estrella hacia su centro, y deja un espacio en donde la estrella brilló alguna vez. La fuerza gravitacional alrededor de estos agujeros negros es tan poderosa que ni siquiera la luz puede escapar de ella. Si un pozo cósmico como ese en realidad apareciera en la calle, tú no serías la única víctima: el planeta entero caería en el vórtice y desaparecería.

Pero tan poderosos como son, los agujeros negros igualmente siguen las leyes de la naturaleza.

Las leyes de la física no son lo único que aplica en todo el universo. Estas leyes también dependen de números llamados constantes, y ayudan a los científicos a predecir el efecto que tendrá una ley determinada. La constante de gravitación universal, conocida como G, ayuda a los científicos a calcular qué tan fuerte será la gravedad en una situación determinada. Por ejemplo, podemos usar la G para ayudarnos a estimar la gravedad de la superficie en Marte.

Entre todas las constantes, sin embargo, la velocidad de la luz es la más famosa. Durante las misiones Apolo, les tomó a los astronautas unos tres días volar a la Luna. Si hubieran viajado a la velocidad de la luz, el viaje de 386 000 kilómetros les habría tomado un poco más de un segundo. Entonces, ¿por qué no lo hicieron? Es imposible.

Ningún experimento ha revelado jamás que un objeto de cualquier forma alcance la velocidad de la luz.

No importa qué tan rápido vayamos, nunca rebasaremos un rayo de luz.

Los seres humanos logran todo el tiempo cosas que parecían imposibles. También subestimamos a nuestros ingenieros e inventores. La gente alguna vez dijo que nunca podríamos volar. Insistieron en que nunca podríamos viajar a la Luna o dividir un átomo. Ya hemos logrado esas tres cosas. Pero en cada caso, no había leyes de física establecidas que se interpusieran en el camino.

Ir a la Luna era difícil, pero no imposible.

Pero declarar que “nunca rebasaremos un rayo de luz” es una predicción totalmente distinta. Fluye de los mismos principios básicos de la física, comprobados en el tiempo. Bien podría el universo tener señales de límite de velocidad que dijeran:

La velocidad de la luz:
no es solo una buena idea.
Es la ley.

Los extraterrestres, sin importar lo avanzados o inteligentes que sean, tampoco podrán ganarle la carrera a un rayo de luz, pero probablemente estén familiarizados con estas constantes. Toda nuestra investigación, medidas y observaciones científicas del cosmos sugieren que las constantes más importantes, desde la G hasta la velocidad de la luz y las leyes de la física que las usan, nunca cambian con el tiempo o el lugar.

Puede que yo parezca muy seguro de mí mismo. Los científicos no lo saben todo. Ni de cerca. Tampoco estamos de acuerdo en todo. Discutimos tan intensamente como si fuéramos hermanos. Pero cuando lo hacemos, nuestros argumentos se enfocan en conceptos o acontecimientos cósmicos que apenas entendemos.

Cuando una ley universal de la física está implicada, es seguro que el debate será breve.

Aunque no todo el mundo comprende esta idea.

Hace unos años, quise tomar una taza de chocolate caliente en un lugar donde ofrecían postres en Pasadena, California. Claro que lo pedí con crema batida. Cuando el chocolate llegó a la mesa, no había ni rastros de la crema. Cuando le dije al mozo que mi chocolate no tenía crema, él insistió en que yo no podía verla porque se había hundido en el fondo de la taza.

Sin embargo, la crema batida tiene baja densidad. Flota en todos los líquidos que los humanos bebemos, incluso en el chocolate caliente. En cualquier parte del universo en que te encuentres, las sustancias de baja densidad flotan en los líquidos con mayor densidad. Esta es una ley universal.

Así que le ofrecí al mozo dos explicaciones posibles: o bien alguien se había olvidado de poner crema batida sobre mi chocolate caliente, o bien las leyes universales de la física eran muy diferentes en su restaurante. Como no estaba convencido, trajo un poco de crema para demostrar su argumento. Después de rebotar un par de veces, la crema se elevó a la superficie y flotó.

¿Qué mejor prueba necesitas de la universalidad de una ley de la física?

“Tratar de captar la amplitud del universo... no es una tarea sencilla, pero en esta cuidadosa visión general, Tyson tiene éxito, aparentemente sin esfuerzo”. –San Francisco Chronicle
Publicada por: Paidos
Fecha de publicación: 09/01/2019
Edición: 1a
ISBN: 978-950-12-9853-6
Disponible en:Libro de bolsillo