La larga despedida del modelo cosmológico del Big Bang
por Mathias Hüfner
Resumen: el artículo trata sobre los antecedentes del fracaso de la física en el siglo XX y por qué es tan importante elaborar una nueva cosmovisión física. El cosmos debe entenderse como un sistema abierto, no como una bola que se infla. Este conocimiento tiene una influencia directa en la comprensión del Sol y, por tanto, también en su reproducción en el laboratorio. Posiblemente pueda proporcionarnos una fuente de energía limpia para el futuro, con la que podamos lograr la transición energética de la era fósil del carbono a la era del hidrógeno.
La cosmología es el estudio del mundo, del origen, desarrollo y estructura del cosmos. Si dejamos que el cosmos se desarrolle, no podemos saber nada sobre el origen. La estructura actual, sin embargo, sí puede observarse. Pero inferir el estado inicial a partir de la estructura actual solo funciona con procesos independientes del tiempo, como un proceso de Markov, ya que ahí el tiempo puede invertirse. Esto no es posible con un proceso de desarrollo. Todo ingeniero sabe que no se puede deducir el principio a partir del estado final, igual que no se puede reconocer el carruaje tirado por caballos en un automóvil moderno. La suposición de un estado inicial pertenece al terreno de la fe en una religión. Además, ¿qué tiempo es válido en el cosmos?
El tiempo es relativo, así que no se tiene un inicio absoluto.
Las religiones son estáticas, pero nuestro conocimiento crece dinámicamente con nuestros fracasos y nuestros éxitos al dominar la naturaleza, en resumen, con el desarrollo de la tecnología. La réplica técnica de elementos de la naturaleza es la prueba definitiva de nuestra comprensión de cómo funcionan. ¿Cómo podríamos entonces lograr reconciliar la fe religiosa con la ciencia? Nuestra fe termina donde empieza el conocimiento. Cada vez se esperan menos funciones de la naturaleza de los dioses hoy en día, y cada vez se reconocen más funciones que pasan a ser responsabilidad de la humanidad.
Hace cien años, Georges Lemaître, un sacerdote belga, se inspiró en la creencia de que esta reconciliación podría lograrse porque, a comienzos del siglo XX, había dos corrientes en la Iglesia católica. Una quería una liberalización de la religión, y la otra quería reconstruir viejas estructuras de poder, tal como se expresa en la encíclica del papa Pío X. Por supuesto, la autoridad para interpretar el cielo era uno de los objetivos más importantes. No se trataba de la exploración sin reservas del cosmos. Más bien, se trataba de integrar los descubrimientos científicos en la estructura de pensamiento de la doctrina cristiana de la creación, mediante la cual los científicos encontraban conscientemente apoyo y reconocimiento que mejor correspondía a esta idea. Fueron incorporados en 1936 por el papa Pío XI a través de la recién fundada Pontificia Academia de las Ciencias.1
Por otro lado, a principios del siglo XX, el electromagnetismo estaba tan bien investigado que podía trasladarse a aplicaciones técnicas. Sin embargo, la aplicación todavía se basaba en la separación de carga a gran escala mediante potencia mecánica, en gran parte quemando combustibles fósiles. Al mismo tiempo, competían dos cosmovisiones: la electromagnética de James Clerk Maxwell y la mecánico-gravitacional de Isaac Newton.
Mientras que la cosmovisión electromagnética del siglo XIX nos llevó de la industria energética a la microelectrónica y a un nivel de prosperidad sin precedentes, los avances basados en la gravedad de Newton parecen más bien modestos. La pregunta de por qué la Luna y las sondas espaciales no caen de vuelta a la Tierra, sino que se columpian en una órbita, no puede explicarse mecánicamente de forma satisfactoria. Aunque la cosmovisión que se desarrolló en las Conferencias Solvay a partir de 1911 todavía se sostiene hoy, se han hecho muchos descubrimientos desde el inicio de la historia de los viajes espaciales que no encajan en esta imagen. Tenemos que preguntarnos por qué es así.
Hay que saber que la filosofía en el cambio de siglo XX estaba moldeada por el idealismo subjetivo. El misticismo del nacimiento virginal fue promovido por Lemaître y sustituido por un misticismo matemático. Paul Dirac fue uno de los exponentes más destacados de esta mistificación, quien, aunque ateo declarado, fue miembro de la recién fundada Pontificia Academia de las Ciencias desde el principio hasta su muerte. Las matemáticas ocuparon el lugar de la fe religiosa, y con ellas la simetría como expresión de la belleza. «Es más importante tener belleza en las ecuaciones que concordancia con el experimento», formuló una vez Paul Dirac su credo en Scientific American.2
Dirac incluso habló en este contexto de Dios, a quien consideraba un «matemático sumamente brillante». Wolfgang Pauli lo expresó una vez así: «Nuestro amigo Dirac tiene una religión, y su lema es: no hay Dios, y Dirac es su profeta». Se convirtió en el creador de una serie de fantasmas físicos, cuya existencia en algunos casos se ha llegado incluso a dar por demostrada, como el espín de la ecuación de Dirac y el neutrino en la desintegración radiactiva del neutrón. Así fue como la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica surgieron como productos de fantasía intelectual y fueron reconocidas como teorías establecidas.
En una conversación con Einstein, Heisenberg admitió que todavía no se sabía cómo se relaciona la formulación matemática de la mecánica cuántica con el lenguaje natural, porque uno hablaría de los experimentos con el lenguaje natural.3 Las ecuaciones de Dirac de la mecánica cuántica se basan en la teoría especial de la relatividad, cuya base es la transformación de Lorentz de las ecuaciones de Maxwell, cuyo único propósito para Einstein era simetrizar dichas ecuaciones. Esta simetrización es una operación físicamente del todo absurda, ya que destruye el carácter de las ecuaciones, a saber, describir la propagación de ondas electromagnéticas.
Como un segundo «golpe de genio», Albert Einstein inventó la curvatura del espacio por medio de la gravedad, porque no podía explicar cómo se mantenían los cuerpos celestes en su órbita. El propio Einstein debió de tomárselo como una broma, porque confesó a su amigo Paul Ehrenfest: «Ya he hecho algo mal en la teoría de la gravedad, lo que me pone en riesgo de acabar internado en un manicomio».4 Solo quien sabe algo de física y geometría sabe que las curvaturas solo pueden observarse en superficies, y que los rayos de luz son influidos en su dirección por difracción debida a efectos ópticos.
Generaciones enteras de físicos parecen no haber aprendido ya la diferencia entre una superficie y un espacio. Físicamente, una superficie se presenta como un límite de fase entre dos estados diferentes de la materia. Además, parecen haber olvidado que el tiempo nunca es independiente del camino recorrido. Por eso no puede haber un mundo de cuatro dimensiones, pero sí puede haber un proceso en el que existan secuencias de estados.5 Solo las superficies pueden curvarse.
El espacio-tiempo es espacio y tiempo, no un espacio de cuatro dimensiones.
El tiempo, en cambio, es un número de ciclos de movimiento que se cuentan y se sincronizan con el movimiento de la Tierra alrededor de su eje. A diferencia del camino en el que se basa, no tiene dirección. Dónde se empieza a contar los ciclos queda a discreción del observador; en consecuencia, el tiempo es relativo. Einstein observó una vez que el tiempo es lo que indican los relojes, con lo que expresaba la relatividad del tiempo. Relatividad significa que se establece una relación, es decir, un vínculo, entre el observador y el fenómeno observado. Ni más ni menos.
Por lo tanto, las apariencias pueden percibirse de forma diferente desde distintos puntos de vista, aunque ellas mismas permanezcan inalteradas. Así, si percibimos un objeto lejano como más pequeño, no se debe a la física, sino a la óptica de nuestra percepción. La transformación de Lorentz hace lo mismo con las ecuaciones de Maxwell, razón por la cual esta figura muestra distorsiones de tiempo y distancia. Como dijo Einstein: «Uno puede engañarse a sí mismo con las matemáticas».
Los físicos han aprendido a resolver ecuaciones, pero, al parecer, no se les ha enseñado lo que significan desde Dirac y Heisenberg. La percepción visual no se entrenaba cuando yo estudiaba física, hace medio siglo. Así que los físicos intentaron usar las matemáticas para construir un mundo ilusorio, para el cual buscaban después evidencia en la realidad. Sin embargo, hay que inventar nuevos fantasmas, una y otra vez, porque esto conduce a contradicciones. Después se buscó más evidencia en la realidad sin que les preocupara el hecho de que esa evidencia ya se hubiera agotado para otros fenómenos. Recientemente hemos empezado a llamar a algo así hechos alternativos.
Las matemáticas son un lenguaje destinado a describir cosas y apariencias reales. Con un lenguaje también pueden inventarse hechos alternativos.
Uno de los ejemplos más espectaculares de estos hechos alternativos es el agujero negro, que estimula una y otra vez la fantasía de la gente. La ecuación de la relatividad general de Einstein tiene un polo, que se interpreta como un punto de gravedad máxima, y que debería ser tan intenso que ni siquiera dejaría escapar la luz. Esta creencia se desencadenó porque no podían explicar por qué las galaxias no obedecen la ecuación de gravitación de Newton, sino que deben contener fuerzas mucho mayores para explicar sus velocidades de rotación en los bordes. Para resolver esta contradicción se inventaron el agujero negro, la materia oscura y la energía oscura. Pero estos términos no dicen nada más que existe algo invisible y misterioso que no puede describirse con las leyes de la física conocidas. ¿De verdad?
Según la teoría corpuscular de Newton, la luz consistiría en fotones, quedaría atrapada en un agujero negro y se desviaría en campos gravitatorios intensos. Conocemos la desviación de la luz como un fenómeno óptico resultante de la difracción de ondas o la refracción en límites de fase entre un medio ópticamente menos denso y otro ópticamente más denso. Esto no tiene nada que ver con la gravedad, sino con la densidad óptica del medio en las proximidades de bolas de plasma. En términos de radiación, el negro es un rango de absorción de entre unos 400 nm y 780 nm. ¿Por qué habría de ser este rango el preferido por la gravedad, o debería extenderse este fenómeno a todo el espectro electromagnético? Eso significaría que en las cercanías de un agujero negro ni siquiera debería producirse radiación térmica. Dicho de otro modo: dado que solo podemos aprender algo sobre la existencia de objetos cósmicos a través de la radiación electromagnética, su existencia no sería verificable, porque las fuerzas, si pueden medirse, solo revelan dirección e intensidad, pero no la naturaleza de su origen.
También fue espectacular la disputa, de décadas de duración, entre Leonard Susskind y Stephen Hawking, centrada en si la información puede conservarse en un agujero negro. Esta pregunta es bastante académica y se vuelve más fácil de entender si recordamos que la luz contiene información sobre su fuente luminosa en forma de espectro. Si esta información no se conserva, significa que la fuente de luz ya no está encendida, es decir, no emite radiación electromagnética alguna. Pero mientras las cargas atraviesen un campo de fuerza, absorben o emiten radiación y, por tanto, información. Eso significaría, sin embargo, que la entropía disminuiría, ya que el orden aumentaría con la disminución del movimiento de los átomos. Esto contradiría la segunda ley de la termodinámica en un sistema cerrado.
Esta disputa quedó registrada en el libro The Black Hole War, My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics.6 Esta disputa continuó durante muchos años y terminó en 2014 con la admisión de Hawking de que no existían los agujeros negros.7 A pesar de ello, el Premio Nobel de Física de 2020 fue otorgado «por el descubrimiento de que la formación de agujeros negros es una predicción robusta de la relatividad general». Uno se frota los ojos con asombro. ¿Acaso la Guerra del Agujero Negro y su desenlace pasaron desapercibidos para el Comité Nobel, o fue el célebre astrofísico estrella Hawking descalificado póstumamente como un aficionado? No: la teoría general de la relatividad se ha convertido en el fundamento de la cosmovisión católica, ¿y qué pasaría si ese fundamento se derrumbara? ¿Cuánta capacidad de investigación quedaría entonces libre para otras tareas?
El cosmos es un sistema abierto.
El propio papa Francisco socavó este mismísimo fundamento cuando escribió en el párrafo 79 de su encíclica de 2015: «En este universo, constituido por sistemas abiertos que entran en comunicación unos con otros, podemos descubrir innumerables formas de relación y participación».8 Sin embargo, esta afirmación contradiría a los físicos, que entienden el universo y los agujeros negros como sistemas cerrados, porque la teoría nunca habló de una salida. Según el reverendo Lemaître, el universo se expande.
Ahora sabemos que la información tiene algo que ver con la entropía y que, según Ilya Prigogine, esto se aplica al cambio de entropía en el sistema abierto en su conjunto.
dSsistema = dSent − dSsal + dSint = dSext + dSint
Para un agujero negro, dSsal = 0, porque, por definición, no libera entropía alguna en forma de radiación. Esto significa que el cambio total de entropía del agujero negro, dSsistema > 0, sería siempre positivo. El agujero negro no podría enfriarse en absoluto, ya que la entropía total no disminuiría en ningún momento. Esto impediría que la masa pudiera contraerse, y sería el requisito previo para que la gravedad creciera en un área pequeña. La termodinámica perturba la belleza de la simetría de las ecuaciones, razón por la cual los relativistas y los defensores de la mecánica cuántica no quieren saber nada de ella. Por la ecuación anterior, Prigogine recibió el Premio Nobel de Química en 1977. Ahora bien, la química, al igual que la física, pertenece a las ciencias naturales. Cabría suponer que el conocimiento de esta disciplina vecina debería haberse incorporado a la física durante las últimas cuatro décadas.
Pero entonces, ¿qué hay en el centro de una galaxia si no hay un agujero negro? En el centro de una galaxia fluyen enormes corrientes eléctricas que, a su vez, generan enormes campos magnéticos. Estos causan entonces una separación de carga. Por eso vemos corrientes de plasma emergiendo del centro de ciertas galaxias, lo cual es típico de un plasmoide. A diferencia de un agujero negro, un plasmoide es un sistema abierto.
Tras la violación de las ecuaciones de Maxwell por parte de los aficionados a la simetría entre los físicos, que sostienen que no hay corrientes eléctricas en el cosmos, se retocan más bien manchas negras en las imágenes de galaxias, en los puntos de mayor luminancia, para marcar un supuesto agujero negro. Recientemente ha circulado en la prensa un fotomontaje de registros de grandes radiotelescopios de núcleos galácticos. Si se sabe que las moléculas de gas irradian en el rango de radio, y se ha aprendido que las moléculas se descomponen por ionización, pronto queda claro que las moléculas no se conservan en el centro caliente e incandescente de una galaxia. Así que el centro en el rango de radio, que es deslumbrante en luz visible, tiene comparativamente que emitir menos radiación. Así es como surge esta fotografía, que retrata una situación que se interpreta de forma completamente distinta de lo que en realidad le dice al experto.
Hay otros ejemplos en la historia reciente de la física en los que los resultados de investigación se supone que respaldan las insostenibles teorías en torno al modelo cosmológico del Big Bang. Estos incluyen la supuesta prueba de ondas gravitacionales procedentes de la colisión de agujeros negros o estrellas de neutrones, o la prueba de la existencia de la tan escasa «partícula de Dios» (el bosón de Higgs), que supuestamente transferiría la masa a las demás partículas. Es evidente que tales personas han olvidado que la masa no es más que una cantidad incontable de partículas. El término masa se vuelve, por tanto, superfluo en el ámbito de las partículas elementales individuales.
Merece la pena mirar más de cerca, tanto en la ciencia como en otras áreas. Donde no hay control, siempre hay que esperar ser engañado, especialmente porque los experimentos son hoy tan caros que ya no es posible un control independiente a tiempo. Por desgracia, el conocimiento general en las ciencias naturales, y especialmente en física, ha ido disminuyendo constantemente en las últimas décadas, lo cual es una desventaja fundamental para una nación que, como la nuestra [Alemania], depende de la educación porque no tiene recursos naturales, y que, bajo la influencia del cambio climático, tiene que transformar su economía hacia una generación de energía limpia. Esto requiere entender cómo funcionan el cosmos y, en especial, el Sol como sistema abierto, y aquí entender significa construir un generador de fusión que entregue tanta entropía a partir de la fusión de núcleos atómicos que pueda operarse con ella una turbina de gas. Desde un punto de vista termodinámico, el principio del tokamak se basa obviamente en un planteamiento equivocado, a saber, el de un sistema cerrado en el que pueden alcanzarse altas temperaturas, pero no un orden superior, como requiere la fusión. Pero ese es un tema para otro ensayo.
Notas
1. http://www.pas.va/content/accademia/en/magisterium/piusxi.html
2. Paul Dirac — The Evolution of the Physicist's Picture of Nature; Scientific American, Vol. 208, N.º 5 (mayo de 1963), pp. 45-53.
3. Werner Heisenberg — Quantentheorie und Philosophie, Reclam Universalbibliothek, ISBN 978-3-15-009948-3, p. 36.
4. Albert Einstein — carta a su amigo Paul Ehrenfest. alberteinstein.info
5. Mathias Hüfner — The cosmos in the light of systems theory; mugglebibliothek.de
6. Leonard Susskind — The Black Hole War, My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics.
7. Stephen Hawking — Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes. arxiv.org/abs/1401.5761
8. Papa Francisco — Carta encíclica Laudato si'; Capítulo Segundo — El Evangelio de la Creación; III. El misterio del universo, n.º 79.
Mathias Hüfner es un traductor voluntario alemán de The Thunderbolts Project. Estudió física entre 1964 y 1970 en Leipzig, Alemania, especializándose en técnicas analíticas de medición para isótopos radiactivos. Después trabajó en Carl Zeiss Jena hasta 1978 en el desarrollo del análisis espectral por microscopio láser, donde fue responsable del desarrollo de software para la evaluación de los datos espectrales. Más tarde se doctoró en la Universidad Friedrich Schiller en el campo de la ingeniería, donde trabajó 15 años como asistente científico. Algunos años después del cambio en Alemania Oriental, trabajó como profesor autónomo de informática en los últimos años antes de su jubilación. Desde 2015 dirige un sitio web alemán de The Thunderbolts Project (mugglebibliothek.de/EU) y ha publicado un libro titulado «Modern Astrophysics Meets Engineering: The Reformation of Physics».
[Traducido y adaptado por metahistoria.org a partir del artículo «The Long Farewell to the Big Bang Model of Cosmology», de Mathias Hüfner (fuente: thunderbolts.info)]