MITOLOGÍA NATURAL

Categoría: Cosmología

  • ¿Creación vs. evolución?

    Las paredes del Museo de Ciencias Naturales del Colegio de San José de la Salle, en Medellín Colombia están adornados con una interesante serie de murales alusivos.  El mural central, basado en gran medida en las clásicas imágenes de Rudolph F. Zallinger  en el Museo Peabody de la Universidad de Yale, muestra una progresión desde las nebulosas hasta el hombre, pasando por diversas formas marinas, dinosaurios, mamíferos pleistocénicos y primates ancestrales. Según explica el rótulo anexo, las imágenes muestran “la creación, la evolución, el relieve marino y el desarrollo filogenético de los organismos.”

    Es interesante hacer notar la presencia de las palabras «creación» y «evolución» juntas en la descripción de la obra artística.  Debido a los intensos debates que se dan sobre todo en los Estados Unidos, se tiene la idea de que creación y evolución tienen que ser conceptos mutuamente excluyentes.  Los creacionistas americanos son en su mayoría cristianos protestantes que rechazan la teoría de la evolución por considerarla contraria a su interpretación literal del libro del Génesis.  Para ellos, el universo fue creado por Dios hace unos pocos miles de años en exactamente seis días y todos los animales actuales son descendientes de los individuos que sobrevivieron al diluvio universal en el arca de Noé.  En esta visión del cosmos, la mayoría de las teorías científicas que tienen que ver con la cosmología, la formación de las estrellas y de los sistemas planetarios y el origen y evolución de la vida son falsas por contradecir las sagradas escrituras.  Claramente, esta visión fundamentalista es incompatible con la teoría de la evolución biológica.

    Los murales del Colegio de San José, pintados por Salvador Arango Botero en 1956, nos muestran una idea diferente.  En una de las paredes laterales aparece la imagen de Dios, muy al estilo de Miguel Ángel Buonarroti, presidiendo sobre las galaxias y otros objetos del universo.  Esta conciliación entre ciencia y religión, entre creación y evolución puede no resultar del agrado de los fundamentalistas religiosos ni de muchos científicos que preferirían no mezclar la ciencia con la religión.

    Para muchos cristianos devotos, sin embargo, no existe contradicción alguna.  De hecho, la Iglesia Católica acepta que la evolución biológica no es incompatible con la fe cristiana y diversas denominaciones protestantes optan por una interpretación metafórica, alegórica y espiritual del Génesis, e incluso algunas de ellas ven en la evolución el mecanismo usado por Dios para concretar la creación del mundo y del hombre.

    Para entender el contexto de los murales de Arango Botero es necesario conocer algo de la historia del Colegio de San José.  La investigación científica en el Colegio fue iniciada por Nicéforo María, un religioso lasallista, en 1911.  Años antes, en 1904, Apolinar María había iniciado una colección de historia natural en el Colegio La Salle de Bogotá y se pensó que era una buena idea contar con un museo similar especializado en la flora y fauna de Antioquia, el departamento en el que se asienta Medellín.

    En 2006 el municipio de Medellín recibió en comodato el campus del Colegio, junto con el museo y la colección científica, de manera que ambos pertenecen ahora al Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM).  La colección cuenta con 15,197 ejemplares, algunos de ellos de gran importancia científica.

    Los murales datan de la década de los 1950s, de manera que algunos de los conceptos biológicos y de las reconstrucciones de los animales representados ahí son ya obsoletos.  Sin embargo, la idea de representar en una sola obra la evolución física, química y biológica del cosmos en el contexto de la idea judeo-cristiana de la creación sigue siendo interesante y, por supuesto, controversial.  Se trata de un tema muy amplio sobre el que cada persona tiene una opinión particular.  En futuras entregas de este blog se discutirán aspectos particulares de la siempre tensa relación entre la ciencia y la religión.

    Figuras

    1.  Panel central del mural de Salvador Arango Botero en el Museo de Ciencias Naturales del Colegio de San José de la Salle, en Medellín Colombia.
    2. Vista panorámica del mural.
    3. Investigadores trabajando en el recinto de la colección científica.  En el mural se ven paisajes típicos de Antioquia y un retrato del Hno. Nicéforo María, fundador del museo.

    Agradezco la hospitalidad de mis colegas colombianos y en particular la de la Biól. Danny Zurc, curadora de la colección del Museo de Ciencias Naturales.

  • El tamaño del universo

     

    Edición del siglo XV de «De Rerum Natura»

    «De la Naturaleza de las Cosas» (De Rerum Natura) es un extenso poema filosófico del pensador romano Lucrecio escrito en el primer siglo antes de nuestra era.  El poema es la fuente más completa y representativa que se conserva sobre el pensamiento de Epicuro de Samos, el filósofo griego del siglo IV AC.  Lucrecio resume en los seis libros de su poema la cosmología y la historia natural tal y como la concebía el epicureísmo: un sistema con leyes y procesos naturales, basados en el movimiento de los átomos y que no requería de la intervención de los dioses para explicar su funcionamiento.  En la parte final del libro primero, Lucrecio rechaza la idea aristotélica de un universo finito en el espacio e infinito en el tiempo.  Supongamos, propone el poeta, que el universo tiene un límite y que alguien se aproxima velozmente a su borde y arroja una jabalina o dispara una flecha, ¿Seguirá el proyectil su curso o se estrellará contra una pared infranqueable?  Lucrecio argumenta que el segundo escenario es absurdo y defiende la idea de un universo infinitamente grande.  En la traducción de D. José Marchena [1]:

    Si además el espacio es limitado
    Y alguno se coloca en el extremo
    Y tira alguna flecha voladora,
    ¿Deseas que tirada con gran fuerza
    Vuele ligera por llegar al blanco,
    O piensas que la impide algún estorbo
    Su vuelo y no la deja ir adelante?

    La visión moderna del cosmos nos describe un universo finito en el que además la aparente paradoja de Lucrecio queda resuelta.  Más propiamente, el llamado universo observable es una enorme esfera que contiene cualquier objeto cuya luz (u otro tipo de señal) haya tenido tiempo para alcanzarnos desde el big bang, el evento que dio origen al universo como lo conocemos hace 13 mil 700 millones de años.

    Aunque este universo es finito, no tiene en realidad bordes.  Para entender esta aparente contradicción, pensemos en un ejemplo más conocido: nuestro propio planeta.  En la Tierra, si un avión vuela continuamente en una dirección definida (digamos, hacia el este) tarde o temprano volverá al punto de partida, después de completar un circuito al planeta y podría repetir el ciclo un número indefinido de veces.  No es que la Tierra sea infinita, simplemente que su curvatura en tres dimensiones dicta la ausencia de bordes en dos dimensiones.  De manera similar, nuestro universo es curvo en una forma tal que si viajáramos dentro de él en una ruta aparentemente recta, tarde o temprano regresaríamos al punto de partida.  El hipotético arquero de Lucrecio no tendría problema en enviar su flecha en la dirección de un aparente borde del universo; la flecha podría seguir moviéndose por tiempo indefinido sin encontrar jamás el final del universo.

    Según algunos modelos recientes [2], el universo observable tiene un radio de unos 46 mil 600 millones de años luz.  La luz emitida por un objeto localizado actualmente a esa distancia de la Tierra estaría llegando a nosotros después de viajar por 13 mil 700 millones de años, es decir, desde el big bang.  En ese tiempo, debido a la expansión del universo, tal objeto se habría alejado de nosotros, de tal forma que actualmente estaría localizado a 46.6 mil millones de años luz de distancia.

    Hace unos días la revista Nature anunció el descubrimiento de una galaxia que rompió el récord del objeto espacial más lejano que se conoce [3].  La galaxia, conocida con el nada atractivo nombre de UDFy-38135539, se formó apenas unos cuantos cientos de millones de años después del big bang, y lo que los astrónomos pueden ver ahora es un retrato de cómo era hace 13.1 miles de millones de años.  Seguramente la galaxia ya no existe como tal, pero podemos calcular que la materia que la formó se encuentra actualmente a cerca de 40 mil millones de años de luz de distancia, de acuerdo con el modelo de expansión del universo.

    Un año luz se define como la distancia que recorre un haz de luz en un año.  Considerando que la luz se mueve en el vacío a una velocidad de 300 mil kilómetros por segundo, nos damos cuenta que un año luz debe ser una distancia realmente asombrosa.  Pero, ¿Realmente qué tan grande es una distancia de 40 mil millones de años luz?

    Calculado con Wolfram Alpha

    Para darnos una idea, empecemos con algo literalmente terrenal, una distancia que en nuestra experiencia cotidiana consideraríamos grande.  Por ejemplo, la distancia a vuelo de pájaro entre la ciudad de México y Santiago de Chile es de 6,590 kilómetros.  Un avión comercial necesita unas siete y media horas para recorrer esa ruta.  Esta distancia es muy cercana al radio promedio de la Tierra, es decir a la distancia desde el centro del planeta a su superficie (6,367.5 km).  Llamemos a esta distancia R.

    Multiplicando R por 60.4 obtenemos la distancia de la Tierra a la Luna (cerca de 400,000 kilómetros).  Nuestro avión comercial tardaría poco menos de 19 días en llegar a la Luna, aunque un haz de luz completaría la distancia en 1.3 segundos, por lo que podemos decir que la distancia a la Luna es de 1.3 segundos luz.

    Ahora multipliquemos la distancia de la Tierra a la Luna por un factor de 374 y obtendremos la distancia al Sol (149 millones de kilómetros).  La luz solar que entra por la ventana de mi estudio en este momento fue en realidad emitida hace 8.3 minutos, de manera que puede decirse que la distancia al Sol es de 8.3 minutos luz.  Por cierto, la distancia de la Tierra al Sol se define arbitrariamente como la unidad astronómica (UA).

    Moviéndonos al ámbito de las distancias realmente astronómicas, multipliquemos la distancia al Sol por un factor de 543,000 y obtendremos la distancia a Sirio, la estrella más brillante del firmamento.  Podemos entonces decir que Sirio se encuentra a una distancia de 543,000 unidades astronómicas, que equivalen a 8.6 años luz.

    Pero Sirio es sólo una de los cientos de miles de millones de estrellas en nuestra galaxia (la Vía Láctea).  Multiplicando la distancia a Sirio por un factor de 11,628 obtenemos el diámetro promedio de la galaxia (100,000 años luz).  Si esta distancia la multiplicamos por un factor de 25.7 obtendremos la distancia a una de las galaxias más cercanas, la M31 en la constelación de Andrómeda (2.57 millones de años luz).

    En 2003 se anunció el descubrimiento de una enorme congregación de galaxias ordenadas en forma más o menos lineal.  Esta llamada gran muralla Sloan mide mil trescientos millones de años luz de largo y se encuentra aproximadamente a mil millones de años luz de la Tierra, es decir 389 veces más lejos que M31.  Finalmente, multiplicando esta distancia por un factor de 46 llegamos la límite del universo observable, la distancia máxima a la que se podría encontrar un objeto cuya luz podemos detectar en este momento desde la Tierra.

    Es importante notar que en cada paso hemos multiplicado por un factor.  Para resumir nuestros cálculos y tratar de entender lo que una distancia de 46 mil 600 millones de años luz representa, necesitamos multiplicar sucesivamente todos esos factores:

    60.4 x 374 x 543,000 x 11,628 x 25.7 x 389 x 46 = 6.56 x 1019

    Tenemos entonces que el objeto más lejano en el universo se encontraría a una distancia 6.56 x 1019 veces R, recordando que R es el radio de la Tierra y aproximadamente la distancia entre la ciudad de México y Santiago de Chile.  Esto representa una distancia de poco menos de medio cuatrillón de kilómetros (4.18 x 1023 km), o sea

    418 000 000 000 000 000 000 000 kilómetros.

    La próxima vez que nos quejemos por las más de siete horas de vuelo que requiere un viaje México-Santiago, pensemos que un viaje a las galaxias más lejanas nos tomaría 65 600 000 000 000 000 000 veces ese tiempo, suponiendo que encontráramos un vuelo sin escalas.

    {Nota añadida el 27 de enero 2011. Un artículo en Nature reporta el hallazgo de una galaxia aún más lejana (y antigua) que UDFy-38135539. Observada a una distancia de más de 13.2 miles de millones de años, la galaxia se formó apenas 500 millones de años después del big-bang}

    [2] Gott III, J.  et al. 2005.  Astrophysical Journal 624:463-484.

    [3] Lehnert, M. D. et al. 2010. Nature 467:940-942.

     

  • El universo según Hawking (y Mlodinow)

    Stephen Hawking en 1999 (foto NASA)

    «El universo tiene un diseño, y un libro también», afirman Stephen Hawking y Leonard Mlodinow (H & M) en los agradecimientos de su nuevo libro The Grand Design (2010, Bantam Books).  «Pero a diferencia del universo–– aclaran–– un libro no aparece espontáneamente de la nada.» La generación espontánea del universo, o mejor dicho de los universos, es precisamente el tema central del libro en el que H & M unen esfuerzos para tratar de contestar algunas de las preguntas más profundas que una persona podría plantearse: ¿Por qué hay algo en lugar de nada?, ¿Por qué existimos?, ¿Por qué hay un conjunto de leyes del universo en particular y no otro?  Según los autores, sólo la física moderna puede abordar estas preguntas, porque la filosofía se ha quedado rezagada e incluso podría «estar muerta», como afirma el libro en su introducción.

    Tal como lo anunciaron la semana pasada los medios masivos de comunicación, la premisa central del libro es que la hipótesis de un creador no es necesaria para explicar el origen del universo.  “La creación espontánea es la razón por la que hay algo en vez de nada”, concluyen H & M, “y no es necesario invocar a Dios para encender la mecha y echar a andar el universo.”  Como siempre, es necesario poner en contexto estas palabras para entender el real alcance del libro.

    Para entender el cosmos, Hawking y Mlodinow postulan lo que ellos llaman el realismo basado en modelos (model-dependent realism).  La realidad absoluta no existe.  Lo único que tenemos son modelos de la realidad, y hay modelos que son mejores que otros, pero no existe un modelo que sea más real que otro.  En ese sentido, el big-bang, la narrativa del primer capítulo del Génesis o la historia de la creación en el Popol Vuh son modelos igual de “reales”, pero las dos últimas historias no están sustentadas en datos y sus predicciones son fácilmente rebatibles con sencillas observaciones empíricas.  No son, por tanto, buenos modelos científicos.  El big-bang no puede interpretarse literalmente como un evento histórico, nos explican H & M, pero se trata del modelo más elegante (en el sentido de tener la menor cantidad de suposiciones) y más acorde con nuestras observaciones con el que contamos.  La ciencia, por tanto, acepta el big-bang como el modelo más plausible sobre lo que sucedió en los primeros momentos del universo y no requiere de hipótesis adicionales, como la idea de un creador.

    Por los adelantos de la prensa sabíamos que H & M afirmaban que se puede mostrar que si la ley de la gravedad existe, entonces el universo puede crearse, y se creará a sí mismo a partir de la nada.  La pregunta obvia era, ¿pero de dónde surge entonces la ley de la gravedad?  La respuesta que nos ofrecen H & M es que las leyes de nuestro universo surgieron junto con él mismo y no pueden ser de otra manera.  O más bien, pueden ser de 10500 formas posibles.  ¿Suena contradictorio? No lo es en el extraño mundo de la mecánica cuántica.

    En la mecánica cuántica, no existe un solo pasado para un evento, sino una multitud de posibles pasados.  Lo más extraño es que esto no significa que para llegar de A a B un objeto haya tomado uno de los miles de millones de posibles caminos, sino que el objeto tomó todos esos caminos simultáneamente (pero con diferentes probabilidades).  En palabras de Richard Feynman, un sistema tiene no sólo una historia sino todas las posibles historias.  De acuerdo con la llamada teoría M, lo que percibimos como nuestro universo es la proyección de un número increíblemente alto de configuraciones posibles, y se puede considerar que todas ellas “sucedieron”.  Nuestro universo es sólo uno de un enorme conjunto de posibles universos, el multiverso.

    Nuestra comprensión del universo ha dado pasos gigantescos desde la visión antropocéntrica de la Tierra como el centro del Cosmos y el Homo sapiens como la cumbre y propósito último de la creación.  Se ha dicho que Hawking aceptaba la idea de Dios en su libro A Brief History of Time (1988), pero la realidad es que las referencias a un creador en ese libro pueden interpretarse en un sentido metafórico y en ningún lado hablan de un dios en particular.  The Grand Design es mucho más explícito en excluir la hipótesis divina de los modelos del cosmos.  Sin duda generará extensos y encendidos debates entre científicos, filósofos y creyentes de diferentes religiones.

    Retrato del universo hace 13 mil millones de años (Mapa de la radiación en micro-ondas que muestra la heterogeneidad del universo unos cuantos cientos de miles de años después del big-bang)