EL ESPACIO
Y EL TIEMPO ABSOLUTOS
Cualquier
persona no versada en cosmología e incluso algún que otro especialista,
imaginan al universo como una inmensa habitación por donde pululan estrellas y galaxias,
y cuando se les pregunta acerca de los límites de esta habitación, se les
plantea una gran incógnita optando por lo cómodo, el universo es infinito, o es
finito, pero sin límites.
La
primera respuesta, viene dada por la más pura lógica, ya que suponer un límite
es asimismo colocar un espacio más allá, lo cuál es un claro síntoma del
concepto absolutista del universo de los tiempos de Newton.
La
segunda opción es una alternativa que al parecer, la relatividad permite, pero
que más bien parece intentar "resolver" el problema recurriendo al
menor esfuerzo posible "escondiendo" dichos límites. ¿ Aparece lo
suficientemente claro para los cosmólogos a pesar de todas las alternativas que
obviamente tratan de explicar el problema?.
Siempre me viene a la mente, que
el universo newtoniano con sus correspondientes conceptos absolutistas, está
introducido en los intersticios de las cosmologías modernas desde la paradoja
de los gemelos donde subyace el concepto de tiempo absoluto, hasta el propio
"Big Bang" donde existe margen para que cada uno haga su aportación
particular lo cual es debido a que hay una especie de vacío
"científicamente legal" que nos lleva a una explosión singular no
plenamente justificada. La influencia de los conceptos absolutistas filtrados
en las cosmologías actuales, es manifiesta quizás a causa de que estos
conceptos son los más asequibles a un sentido común que se ha desarrollado en
el medio que nos rodea tal y como vengo afirmando. Aunque la relatividad
teóricamente ha venido a poner las cosas en su sitio, permanecen rescoldos
newtonianos en el fondo de las cosmologías tal y como iremos viendo.
En
este comienzo, analizaremos el universo de Newton y dichos conceptos
absolutistas que en general influyen a la hora de describirlo, al tiempo que
comprobamos sus limitaciones para esta descripción. Se trata de abordar las
conclusiones newtonianas que afectan al universo considerado en su totalidad.
En cierto modo, podemos considerar esto como un ejercicio obligado de cara a
presentar al universo libre de conceptos absolutistas. Es como una especie
psicoanálisis cósmico para prescindir de todos esos conceptos infantiles que
manejan nuestra interpretación, y que al liberarnos de ellos, nos mostrará un
universo, más allá de lo que lo que se esconde tras esos conceptos que nos
limitan a un recipiente.
Entre
los conceptos que afectan al universo considerado globalmente, está el espacio
y la interpretación que podamos hacer del mismo. ¿Qué es el espacio? El espacio
newtoniano tenía unos rasgos que, en general, no eran muy diferentes de lo que
aún hoy día tiene la mayoría de la gente no versada en cosmología tal y como se
ha comentado al hacer referencia a la lógica o al sentido común. Por tanto este
espacio era considerado infinito, absoluto y euclidiano (
plano, donde es válida la geometría tradicional de Euclides). Esto es lo
primero que sugiere el sentido común a cualquiera y en la época de Newton, no
había argumentos para rebatirlo. No es que Newton estuviera realmente
convencido de que el espacio fuera absoluto e infinito, sino que en aquella
época era la única salida, pues nadie podía plantear seriamente la finitud del
espacio ya que era de una evidencia aplastante el hecho de que el poner un
límite, era situar un segundo espacio más allá siendo por lo tanto
irremediablemente infinito.
Es
interesante resaltar en este punto lo que se ha constatado anteriormente sobre
los conceptos absolutistas en las cosmologías modernas. Resulta que este
razonamiento de tiempos de Newton, aún es una incógnita que lleva a algunos
cosmólogos a adoptar modelos de universo que tratan de evitarla. El mismo
modelo de Einstein descrito como un universo finito pero sin límites, coincide
con el antiguo modelo estacionario de Fred Hoyle, en el sentido de que también
se desentiende de estos límites, aunque hay que reconocer que mediante
procedimientos que la física relativista otorga, al menos en el caso de
Einstein.
Al margen de las dificultades
que encontraba la limitación del espacio lo que llevó a optar por su infinitud,
el espacio de Newton como ya he dicho también, era absoluto y plano. Esto unido
a que se consideraba independiente del tiempo y de la materia, le otorgaba un
carácter perpetuo e inviolable. Era como si el universo estuviera encerrado en
el espacio, en vez de éste en el universo. Como ya he comentado, en aquella
época no había razón para que no fuera así y la idea de otra posibilidad, no
tenía visos de subsistencia.
Cabría resaltar, que desde el
punto de vista filosófico, el problema del espacio no dio al parecer demasiados
quebraderos de cabeza a Newton. En concreto y refiriéndose al medio que separa
dos cuerpos celestes (el espacio que "transporta" las influencias
gravitatorias), manifestó claramente que no hacía hipótesis alguna. El problema
del espacio fue abordado más bien por filósofos como Descartes, quién supuso
que era la extensión la única sustancia que componía el mundo, y que como la
extensión estaba ligada a los cuerpos, no existiría el espacio vacío entre
ellos. Esta afirmación filosófica de Descartes puede considerarse una
genialidad o una casualidad. Lo cierto es que en cierto modo coincide fielmente
con la realidad del espacio que se deduce de la relatividad.
ESPACIO Y TIEMPO
Otro
de los conceptos absolutistas de la época de Newton era naturalmente, el
tiempo. Al igual que el espacio, el tiempo era considerado como algo absoluto
que llenaba el universo, que es algo intuitivo para la mayoría de la gente. El
tiempo manaba de manera incesante y simultánea tanto para una hormiga en la
Tierra como para la estrella más lejana, teniendo el mismo carácter de
independencia que el espacio. Por tanto como espacio y tiempo eran considerados
independientes entre sí, un suceso en este espacio de tres dimensiones podía
ser determinado por medio de tres números o coordenadas x, y, z y por medio de
una medición temporal t, absolutos. El lugar o punto espacial determinado por
las tres coordenadas espaciales se podía considerar un punto rígido del
universo siendo el tiempo t también un instante universal absoluto y por tanto
una coordenada independiente, ya que un suceso en el universo tendría unas
coordenadas espaciales concretas (x, y, z) y otro suceso tendría otras (x', y',
z'), pero la coordenada temporal tendría una validez absoluta de relación entre
ambos sucesos, no dependiendo de las coordenadas espaciales. En este universo
con parámetros absolutistas, cualquier desplazamiento sería un movimiento
asimismo con carácter absoluto, ya que el espacio era como un recipiente con
puntos de referencia invariables sobre los que medir el movimiento de un
cuerpo. Si mediante las tres coordenadas citadas (x, y, z) se podía determinar
una posición absoluta en el universo, asimismo la trayectoria de un móvil sería
una trayectoria absoluta tomando como referencia dicho espacio rígido.
Ya se
ha comentado también la independencia de la materia en el universo de Newton;
esto quiere decir que el espacio podía estar lleno o vacío de materia, ni una
cosa ni otra era "obligatoria". Espacio, tiempo y materia se
consideraban tres cosas independientes entre sí.
Dentro
de las circunstancias que se derivaban del universo de Newton, había que contar
con el concepto de acción a distancia que afectaba a la velocidad de la luz
antes de que en 1.676 se descubriera su valor. Newton consideraba que tanto la
luz como la influencia gravitatoria, tenían un valor infinito. Atribuyendo este
valor a la velocidad de propagación, cualquier suceso podría ser noticiado
instantáneamente en todo el universo. Es decir, la explosión de una estrella,
podría verse en todo el universo instantáneamente.
Sin
embargo con el descubrimiento por parte de Maxwell de que la máxima velocidad
no puede ser infinita según expresó en sus ecuaciones diferenciales, quedó
sustituida la velocidad infinita de propagación o acción a distancia, por
acción próxima y velocidad de propagación finita. Es decir:
"Cuando la primera partícula de un medio vibra, transmite
dicha vibración a la siguiente y así sucesivamente. Como a cada transmisión de
vibración se ha de vencer la inercia de la partícula posterior y para esto se
necesita una fracción de tiempo, se dice que es acción próxima y con velocidad
finita pues debido a esa diferencia entre la primera vibración y la última,
transcurre una cantidad de tiempo determinada".
Las consecuencias de este hecho,
son esenciales para la interpretación correcta del universo, pero precisamente
y para discernir claramente entre los conceptos absolutistas y los del continuo
de cuatro dimensiones después de la relatividad, hemos de seguir haciendo
hincapié en las consecuencias para con un universo con las características que
estamos tratando: las características del universo de Newton. Después, de la
relatividad el espacio, el tiempo y la materia o energía, no son independientes
entre sí, y la no validez de la acción a distancia que acabamos de tratar,
modifica enormemente la visión del universo.
De momento, sigamos con el
concepto de universo que derivamos de las
características absolutistas de los tiempos de Newton y que podemos resumir:
1- El espacio
es absoluto, infinito e independiente del tiempo y de la materia.
2- El tiempo
es asimismo absoluto e independiente a su vez.
3- Debido a
esta independencia, el universo podría estar lleno o vacío de materia al margen
de los problemas que puedan derivarse de uno u otro caso.
4- Es válida la acción a distancia esto es, la
validez de la velocidad de propagación infinita de la luz así como de la
influencia de los campos gravitatorios.
Aunque
como ya se hecho referencia renglones atrás a Newton le producía cierta perplejidad
que dos cuerpos separados entre sí pudieran influirse a través del espacio de
un modo instantáneo, estaba irremediablemente abocado a la admisión de esta
influencia a distancia. Al admitir este hecho, sería entonces lícito hacerse la
reflexión de que como no había límite a la velocidad de propagación, se podría
concebir a priori, una supuesta "creación" instantánea del universo.
Sin embargo, habría que especificar qué es lo que se crearía, ya que como hemos
visto, el universo de Newton se componía por separado de espacio, tiempo,
materia y energía. Si la validez de la acción a distancia se refiere a una
propiedad del espacio, entonces cabría plantearse la posibilidad de dicha
creación instantánea del espacio absoluto.
Hemos
visto que este espacio tenía que ser infinito en su extensión (hay que nacer
notar no obstante, que puede no rehuirse la posibilidad de un espacio absoluto
finito, pero habría que hacerlo a costa de incluir demasiados tintes
metafísicos para el propósito de dar relieve a una interpretación científica
del espacio sea o no absoluto), sin embargo, debido a su independencia del
tiempo y a su cualidad de transmitir la acción a distancia, nada obligaría a
que fuera también infinito en el tiempo. El espacio absoluto podría ser eterno
o tener un principio en el tiempo, ninguna de las dos cosas se presentaban
obligatorias. Si optáramos por la posibilidad de que el espacio comenzó a
existir en un momento determinado, la validez de la acción a distancia
Newtoniana nos permitiría concebir que todo el espacio podría
iniciar su existencia instantáneamente al igual que un relámpago ilumina de
repente un paisaje nocturno. Esta afirmación, aunque parezca banal tiene una
gran trascendencia para la cosmología. Esto es debido precisamente a que hoy
sabemos que la acción a distancia no es válida en nuestro universo y de aquí se
derivan determinadas consecuencias. Como en el universo de Newton la materia se
concebía independiente del espacio, su aparición sería un problema distinto al
margen de la existencia del propio espacio.
©
Rafael Cordero