David Pratt
Mayo de 2012
Contenidos:
06. Abundancia de elementos ligeros
07. Estructura a gran escala
08. Cosmologías alternativas
06. Abundancia de elementos ligeros
Cuando se crea materia en experimentos de colisión de alta energía, se producen cantidades iguales de materia y antimateria. Si las partículas de materia entran en contacto con sus antipartículas (que tienen carga opuesta), se aniquilan entre sí en un estallido de luz. El Universo actual consiste predominantemente de materia en lugar de antimateria, mientras se piensa que el Gran Estallido concibió cantidades iguales de ambos. Para explicar esto, los "big-bangers" simplemente inventaron una reacción desconocida llamada bariogénesis, la cual condujo a un exceso muy pequeño de quarks y leptones (por ejemplo, electrones) por sobre antiquarks y antileptones.
En nuestra Vía Láctea el hidrógeno constituye alrededor del 74% de su masa, el helio 24%, el oxígeno 1%, y el 1% final explica todos los demás elementos; se asume que en todas partes del Universo las abundancias son más o menos las mismas. Todos los 92 elementos de origen natural y sus isótopos se podrían haber producido a través de procesos de fusión en las estrellas y otros entornos energéticos tales como centros galácticos, y a través de otros medios tales como la fisión atómica inducida por rayos cósmicos, siempre que el Universo sea mucho más anterior a los 14 mil millones de años. En la teoría del Big Bang, por otra parte, los elementos más ligeros (principalmente helio, deuterio y litio) tuvieron que ser elaborados a través de nucleosíntesis en el Universo inicial, durante un período de aproximadamente 3 a 20 minutos después de la Gran Explosíón. Sin embargo, esto sólo es posible eligiendo cuidadosamente la proporción de partículas de materia ordinaria (bariones) a los fotones. La relación de bariones a fotones (o el número de bariones) ha tenido que ajustarse periódicamente para concordar con las últimas observaciones, y como opinan Hoyle et al.: "Cuando una teoría se ajusta específicamente para tener una cierta propiedad, no se le puede dar demasiado crédito sólo por poseer esa característica" (1).
Un problema importante es que ninguna proporción barión-fotón permite dar cuenta de las cantidades observadas de helio, deuterio y litio al mismo tiempo. Por ejemplo, utilizando la relación actualmente favorecida, la cantidad de litio-7 producida sería 2,4 a 4,3 veces mayor que la observada (2). Además, la abundancia de helio en galaxias y estrellas viejas de secuencia principal es menor de lo previsto (3). También cabe señalar que el Gran Estallido no puede producir la cantidad observada de deuterio si la densidad de bariones supera un cierto límite, y es por esta razón que la cosmología del Big Bang necesita que el grueso de la materia oscura tenga propiedades exóticas y no bariónicas (4).
Referencias
1. Hoyle, Burbidge y Narlikar, A Different Approach to Cosmology, p. 99.
2. R.H. Cyburt, B.D. Fields y K.A. Olive, "A bitter pill: the primordial lithium problem worsens", 2008, arxiv.org.
3. Lerner, "Cosmology in 2007"; Mitchell, Bye Bye Big Bang, Hello Reality, p. 173.
4. Narlikar y Burbidge, Facts and Speculations in Cosmology, p. 275.
1. Hoyle, Burbidge y Narlikar, A Different Approach to Cosmology, p. 99.
2. R.H. Cyburt, B.D. Fields y K.A. Olive, "A bitter pill: the primordial lithium problem worsens", 2008, arxiv.org.
3. Lerner, "Cosmology in 2007"; Mitchell, Bye Bye Big Bang, Hello Reality, p. 173.
4. Narlikar y Burbidge, Facts and Speculations in Cosmology, p. 275.
07. Estructura a gran escala
Mientras que los cosmólogos del Big Bang son extremadamente buenos para inventar teorías altamente especulativas y no comprobables acerca de lo que ocurría durante los primeros microsegundos después de ese gran evento, han tenido espectaculares fracasos para explicar la estructura a gran escala del Universo que observamos en la actualidad. Se supone que la radiación de fondo de microondas es el resplandor de la Gran Explosión; sin embargo, todos los pasos hipotéticos que conducen desde las pequeñas fluctuaciones de densidad inferidas de esta radiación al desarrollo de galaxias normales a tamaño real están actualmente ausentes de las observaciones, al igual que las enormes cantidades de materia oscura exótica necesarias para llevar esto a cabo. Los objetos de corrimiento al rojo superior debieran ser más pequeños, opacos, recientes, cohesionados y calientes que los objetos de corrimiento al rojo comparativamente bajo, pero no lo son. Los cuásares y las nubes de hidrógeno están igualmente espaciados en un rango de desplazamientos al rojo, al contrario de lo que implica el Big Bang. Los espectros de las galaxias más distantes contradicen la hipótesis de que debieran consistir únicamente en estrellas muy jóvenes, y se han descubierto galaxias extremadamente distantes que al parecer se formaron mucho antes de que el Universo del Big Bang se enfriara lo suficiente. Existen pruebas abrumadoras de la formación permanente no sólo de nuevas estrellas, sino también de nuevas galaxias, mientras que los "big-bangers" pronosticaron originalmente que todas las galaxias se originaron en unos mil millones de años después de su teórica megaexplosión.
Mientras que los cosmólogos del Big Bang son extremadamente buenos para inventar teorías altamente especulativas y no comprobables acerca de lo que ocurría durante los primeros microsegundos después de ese gran evento, han tenido espectaculares fracasos para explicar la estructura a gran escala del Universo que observamos en la actualidad. Se supone que la radiación de fondo de microondas es el resplandor de la Gran Explosión; sin embargo, todos los pasos hipotéticos que conducen desde las pequeñas fluctuaciones de densidad inferidas de esta radiación al desarrollo de galaxias normales a tamaño real están actualmente ausentes de las observaciones, al igual que las enormes cantidades de materia oscura exótica necesarias para llevar esto a cabo. Los objetos de corrimiento al rojo superior debieran ser más pequeños, opacos, recientes, cohesionados y calientes que los objetos de corrimiento al rojo comparativamente bajo, pero no lo son. Los cuásares y las nubes de hidrógeno están igualmente espaciados en un rango de desplazamientos al rojo, al contrario de lo que implica el Big Bang. Los espectros de las galaxias más distantes contradicen la hipótesis de que debieran consistir únicamente en estrellas muy jóvenes, y se han descubierto galaxias extremadamente distantes que al parecer se formaron mucho antes de que el Universo del Big Bang se enfriara lo suficiente. Existen pruebas abrumadoras de la formación permanente no sólo de nuevas estrellas, sino también de nuevas galaxias, mientras que los "big-bangers" pronosticaron originalmente que todas las galaxias se originaron en unos mil millones de años después de su teórica megaexplosión.
El modelo del Big Bang se basa en el principio cosmológico o supuesto de que, en una escala lo suficientemente grande, el Universo es isotrópico y homogéneo, es decir, se ve igual en todas las direcciones y desde cualquier lugar. No obstante, cada vez que los astrónomos adquieren telescopios más potentes que les permiten ver más profundamente en el espacio descubren nuevas escalas de estructura: primero (en 1920) fue la existencia de otras galaxias, luego los cúmulos de galaxias, supercúmulos galácticos, y después en 1986 se conoció que las galaxias están encadenadas en enormes hojas, "paredes" o filamentos, que a veces se extienden por más de mil millones de años luz y se hallan separadas por enormes vacíos. Por ejemplo, la Gran Muralla Sloan de las galaxias se extiende aproximadamente de la cabeza de Hidra a los pies de Virgo y tiene 1,36 mil millones de años luz de largo, de manera que el descubrimiento de dichas estructuras supergalácticas ha llenado de consternación a los cosmólogos ortodoxos.
Se ha estimado que habrían sido necesarios entre 80 y 250 mil millones de años para formar tales estructuras. Los 14 mil millones de años que han transcurrido desde la hipotética Gran Explosión no son suficientes para que la gravedad "cincele" estructuras mayores a unos 30 millones de años luz; la expansión habría impedido que se originara cualquier organización de mayor envergadura. Es posible que la materia se moviese mucho más rápido en el pasado y más tarde se ralentizara, pero esta desaceleración habría distorsionado el espectro de la radiación de fondo de microondas a un grado que todavía no se determina (2).
Distribución fractal y celular de galaxias en un radio de unos 300 millones de años luz (3) (fractaluniverse.org).
Los "big-bangers" aceptan que en una distancia de al menos 200 millones de años luz (una escala mucho mayor de lo esperado) la distribución de materia en el Universo es irregular y fractal, con patrones similares repetidos en escalas cada vez más grandes. Más allá de esa distancia, creen que la distribución de la materia se suaviza y deja de ser fractal. Para salvar el modelo de materia oscura fría han tenido que añadir lo que denominan un "parámetro de sesgo" (otro factor de elusión) a sus ecuaciones, lo que refleja su creencia de que la materia oscura se extiende en el espacio de manera más uniforme que la materia ordinaria, incluso aunque las averiguaciones sobre la materia oscura contradigan esto, y los partidarios del Big Bang se dan cuenta plenamente de que un Universo modelado por fractales tiraría su cosmología por la borda. Un equipo italiano, por el contrario, sostiene que los últimos datos del Sloan Digital Sky Survey apoyan la idea de que si los astrónomos continuaran distanciándose y mirando a escalas más grandes, encontrarían más agrupamientos y patrones fractales (4).
En este sentido, no está de más hacer un alcance. Más allá de unos 300 años luz, la escala de distancias del Universo es muy incierta ya que se deriva principalmente de desplazamientos al rojo (5). Las anomalías de dicho fenómeno discutidas anteriormente indican que los objetos de alto corrimiento al rojo no están necesariamente más alejados que los objetos de bajo corrimiento, y es posible que en la mayoría de los casos el corrimiento al rojo sea aproximadamente proporcional a la distancia, pero no disponemos de una manera independiente para saberlo o verificar las distancias calculadas.
Referencias
1. Ratcliffe, The Static Universe, p. 153-4.
2. Ashwini Kumar Lal y Rhawn Joseph, "Big bang? A critical review", Journal of Cosmology, vol. 6, 2010, p. 1533-47, journalofcosmology.com; Lerner, The Big Bang Never Happened, p. 21-5, 28-31; Mitchell, Bye Bye Big Bang, Hello Reality, p. 86-7; A. Gefter, "Don’t mention the F word", New Scientist, 10 marzo 2007, p. 30-3.
3. Colin Hill, "Electro-Fractal Universe", 2006, capítulo 7, fractaluniverse.org.
4. Gefter, "Don’t mention the F word"; F.S. Labini, N.L. Vasilyev, L. Pietronero e Y.V. Baryshev, "Absence of self-averaging and of homogeneity in the large scale galaxy distribution", 2009, arxiv.org.
5. The Static Universe, capítulo 3.
1. Ratcliffe, The Static Universe, p. 153-4.
2. Ashwini Kumar Lal y Rhawn Joseph, "Big bang? A critical review", Journal of Cosmology, vol. 6, 2010, p. 1533-47, journalofcosmology.com; Lerner, The Big Bang Never Happened, p. 21-5, 28-31; Mitchell, Bye Bye Big Bang, Hello Reality, p. 86-7; A. Gefter, "Don’t mention the F word", New Scientist, 10 marzo 2007, p. 30-3.
3. Colin Hill, "Electro-Fractal Universe", 2006, capítulo 7, fractaluniverse.org.
4. Gefter, "Don’t mention the F word"; F.S. Labini, N.L. Vasilyev, L. Pietronero e Y.V. Baryshev, "Absence of self-averaging and of homogeneity in the large scale galaxy distribution", 2009, arxiv.org.
5. The Static Universe, capítulo 3.
08. Cosmologías alternativas
A mediados del siglo XVII el arzobispo irlandés James Ussher hizo la sorprendente revelación de que Dios creó el cielo y la tierra la noche del sábado 22 de octubre del 4004 a. de C. La teoría moderna de que el Universo se originó de la nada hace 13,75 ± 0,11 mil millones de años no es mucha mejora, ¡y tal vez no pasará mucho tiempo antes que los teóricos del Big Bang nos digan en qué día de la semana se produjo la Gran Explosión! De hecho ya están trabajando bajo la ilusión de que saben lo que ocurría durante las primeras billonésimas de segundo luego del momento en que se creó todo el Universo, y están tan hipnotizados por su destreza matemática que han pasado por alto el absurdo de "algo que ha sido creado a partir de nada". Las matemáticas son una herramienta vital de la ciencia, pero las ecuaciones por sí solas no pueden decirnos si una determinada teoría es correcta o no, y si las suposiciones subyacentes son incorrectas, las matemáticas simplemente permiten que los científicos se equivoquen con confianza.
En 2004 la revista New Scientist publicó una carta abierta de los críticos de la Gran Explosión. El manifiesto, que ya ha sido firmado por más de 400 especialistas e investigadores, incluye lo siguiente:
"El Big Bang hoy se basa en un número creciente de entidades hipotéticas y cosas que nunca hemos observado: la inflación, la materia oscura y la energía oscura son los ejemplos más prominentes. Sin ellos, habría una contradicción fatal entre las observaciones realizadas por los astrónomos y las predicciones de la ya referida teoría. En ningún otro campo de la física sería aceptado este recurso continuo de nuevos objetos hipotéticos como una manera de salvar la distancia entre la tesis y la observación y plantearía, por lo menos, serias dudas acerca de la validez de la teoría subyacente (...) Hoy en día, prácticamente todos los recursos financieros y experimentales en cosmología se dedican a los estudios sobre el Big Bang. Los fondos provienen sólo de unas pocas fuentes y todos los comités de revisión por pares que los controlan están dominados por los partidarios de la Gran Explosión. Como resultado, la hegemonía del Big Bang dentro del campo se ha convertido en auto-sostenible, independiente de la validez científica de la teoría" (1).
La mayoría de los cosmólogos considera el modelo estándar del Big Bang como sacrosanto; incluso en 1951 recibió la bendición del Papa Pio XII, que es esencialmente creacionismo ex nihilo en un atuendo pseudocientífico. Los libros de texto ya no tratan la cosmología como una materia abierta y los cosmólogos son a menudo intolerantes hacia las "desviaciones" del dogma contemporáneo. Los investigadores que cuestionan la ortodoxia predominante tienden a encontrar más dificultades para obtener acceso a financiación y equipamiento y para conseguir que sus artículos sean publicados. A principios de la década de 1980, a Halton Arp se le negó permanencia en los observatorios de Monte Wilson y Palomar porque su programa de observación se consideraba "inútil", es decir, su descubrimiento de las anomalías en el corrimiento al rojo era muy embarazoso para el establishment del Big Bang (2). Se trasladó al Instituto Max Planck en Alemania para continuar su trabajo y desde entonces se han rechazado con frecuencia sus solicitudes de trabajo en otros grandes telescopios terrestres y espaciales.
Hay varias teorías cosmológicas en pugna (3). La teoría del estado estacionario fue presentada por primera vez en 1948 por Fred Hoyle, Thomas Gold y Hermann Bondi, y una vez tuvo estatus de igualdad con el Big Bang. A pesar de que acepta el desplazamiento al rojo cosmológico y la expansión del espacio, sostiene que el Universo no tuvo principio y existirá siempre, y que la densidad de materia en el espacio nunca cambia porque continuamente se está creando materia. En 1993 Hoyle, Geoffrey Burbidge y Jayant Narlikar publicaron una versión modificada conocida como modelo de estado cuasi-estacionario (QSS en inglés) (4). Propone que el Universo se expande y contrae alternativamente durante un ciclo de más de 50 mil millones de años, pero que durante períodos más largos hay una expansión global, aunque el Universo nunca tenía volumen cero. En lugar de una expansión siendo causada por creación de masa continua, dicha dilatación se atribuye a "mini-explosiones" o eventos de "mini-creación", como por ejemplo en los centros de galaxias activas.
Al igual que la teoría original, el modelo QSS atribuye la génesis de materia a un "campo de creación" que ejerce una fuerza repulsiva. Los campos físicos normales contienen energía positiva que se agota cuando el trabajo está terminado, pero se afirma que un campo de creación posee "energía negativa" que se hace más negativa y por lo tanto más fuerte cuando crea y mueve materia. Narlikar y Burbidge admiten que esto equivale a una "prestidigitación", pero insisten en que es "matemáticamente una buena idea", lo cual ilustra la incapacidad de algunos teóricos para distinguir entre ficciones calculísticas y la realidad. Incluso la teoría sostiene que "todo está hecho de la nada, a pesar del dicho atribuido a Lucrecio que sólo nada puede ser creado de la nada" (5). La idea de que la actividad explosiva dentro de las galaxias provoca una expansión generalizada del espacio es bastante peculiar, e incluso los "big-bangers" admiten que el espacio no se amplía dentro de sistemas unidos gravitacionalmente como las galaxias. Al menos, los partidarios del modelo QSS reconocen la realidad de anomalías en el corrimiento al rojo y han ayudado a descubrirlos y documentarlos.
Muchos científicos favorecen el modelo de un Universo infinito, eterno y no expansional sujeto a transformaciones constantes. Por ejemplo, Halton Arp sostiene que el corrimiento al rojo de los objetos extragalácticos es causado principalmente por la tendencia de la masa de partículas a incrementarse con la edad, y sólo secundariamente por la pérdida de energía lumínica en su recorrido por el espacio. La razón por la que todas las galaxias más distantes están desplazadas hacia el rojo es porque las vemos como eran cuando la luz "les abandonó", es decir, cuando eran mucho más jóvenes. Alrededor de siete galaxias locales tienen corrimiento hacia el azul y la idea estándar es que deben estarse moviendo hacia nosotros, pero en la teoría de Arp son simplemente más viejas que nuestra propia galaxia, tal y como las apreciamos (6).
Arp considera que la materia se crea continuamente y no desde la nada, sino a partir de la materialización de masa-energía existente en un estado difuso bajo la forma del omnipresente "mar cuántico" o campo de punto cero. El Universo, dice él, se está desarrollando constantemente desde muchos puntos diferentes dentro de sí mismo. También cree que después de un cierto intervalo las partículas elementales pueden sufrir deterioro, por lo que la materia vuelve a fusionarse con el mar cuántico. "Vacío cuántico" o "campo de punto cero" es el nombre dado a los campos de radiación electromagnética fluctuantes producidos por oscilaciones cuánticas aleatorias que, según la teoría cuántica, persisten incluso a una temperatura de cero absoluto (-273 °C ó 0 K). Hay, sin embargo, una fuerte evidencia experimental que apunta a un éter subcuántico y no electromagnético compuesto de grados más sutiles de energía-sustancia, con propiedades eléctricas y no eléctricas (7).
Como dice Hilton Ratcliffe, en un Universo eterno e infinito las estrellas y las galaxias se hallan en diferentes etapas de sus ciclos locales de desarrollo. Los objetos celestes forman una jerarquía de estructuras de tamaño cada vez mayor, sin límite imaginable, todos ellos girando equilibradamente durante la mayor parte de su vida (8). Los oponentes de un Universo infinito, eterno y no expansivo sostienen que, si existiera un número infinito de estrellas, todo el cielo nocturno ardería con la luz (hipótesis conocida como "paradoja de Olbers"). Este argumento ignora el hecho evidente (negado por la ciencia ortodoxa) de que la luz debe perder energía a medida que viaja por el espacio, de modo que la luz de las estrellas situadas más allá de una cierta distancia nunca nos alcanzaría en una forma visible.
El metamodelo desarrollado por el astrónomo Tom Van Flandern (9) propone que el Universo no expansivo no es solamente infinito en espacio y tiempo, sino que comprende objetos y entidades que abarcan una gama infinita de tamaños. No hay nada único acerca de nuestra forma de escalar las cosas, pues el Universo debiera verse esencialmente igual a todos los niveles. Van Flandern propone que existe un medio de transporte lumínico y un medio de gravedad que desempeñan un papel importante en nuestra escala, pero que también hay números infinitos de otros medios compuestos por partículas de todos los tamaños imaginables; incluso lo que son galaxias para nosotros podrían constituir partículas en un medio a una proporción supercósmica.
La cosmología de cinética subcuántica desarrollada por Paul LaViolette (10) plantea que la materia física emerge de un éter preexistente. La Violette, también, cree que el desplazamiento hacia el rojo se debe a que los fotones pierden energía mientras viajan a través del espacio intergaláctico y que el Universo no se está expandiendo. Su teoría también predice que los fotones adquieren energía en ciertas regiones del espacio, tales como el interior de las galaxias. Se afirma que esta "energía génica" se produce en el seno de todos los cuerpos celestes y ayuda a explicar el origen de la energía solar y la fuerza que da vida a novas, supernovas y explosiones de núcleos galácticos.
La cosmología del plasma fue iniciada por el astrofísico sueco y premio Nobel Hannes Alfvén, a partir de la década de 1950. Sugiere que el Universo es infinito en espacio y tiempo, y sus partidarios actuales, junto con los defensores de la teoría relacionada del "Universo eléctrico'", tienden a rechazar la interpretación del Universo en expansión del corrimiento al rojo (11). Esta teoría prevé un Universo entrelazado por grandes corrientes eléctricas y potentes campos magnéticos, ordenados y controlados tanto por electromagnetismo como por gravedad, y en la siguiente sección se presentan más detalles.
Referencias
1. "An open letter to the scientific community", cosmologystatement.org.
2. Arp, Quasars, Redshifts and Controversies, p. 165-71.
3. "Alternative Cosmology Group", cosmology.info.
4. Narlikar y Burbidge, Facts and Speculations in Cosmology; Hoyle, Burbidge y Narlikar, A Different Approach to Cosmology.
5. A Different Approach to Cosmology, p. 195.
6. Arp, Seeing Red, p. 225-52.
7. Ver "Worlds within worlds" (davidpratt.info) y "Falsedades en física moderna" (parte 6).
1. "An open letter to the scientific community", cosmologystatement.org.
2. Arp, Quasars, Redshifts and Controversies, p. 165-71.
3. "Alternative Cosmology Group", cosmology.info.
4. Narlikar y Burbidge, Facts and Speculations in Cosmology; Hoyle, Burbidge y Narlikar, A Different Approach to Cosmology.
5. A Different Approach to Cosmology, p. 195.
6. Arp, Seeing Red, p. 225-52.
7. Ver "Worlds within worlds" (davidpratt.info) y "Falsedades en física moderna" (parte 6).
8. Ratcliffe, The Static Universe, p. 163-4.
9. Van Flandern, Dark Matter, Missing Planets & New Comets, p. 79-116.
10. LaViolette, Genesis of the Cosmos, parte 3.
11. Lerner, The Big Bang Never Happened, capítulos 5 y 6; Eric J. Lerner, "Evidence for a non-expanding universe: surface brightness data from HUDF", 2005, photonmatrix.com; Scott, The Electric Sky; Thornhill & Talbott, The Electric Universe.
9. Van Flandern, Dark Matter, Missing Planets & New Comets, p. 79-116.
10. LaViolette, Genesis of the Cosmos, parte 3.
11. Lerner, The Big Bang Never Happened, capítulos 5 y 6; Eric J. Lerner, "Evidence for a non-expanding universe: surface brightness data from HUDF", 2005, photonmatrix.com; Scott, The Electric Sky; Thornhill & Talbott, The Electric Universe.