El anuncio de la primera detección confirmada de ondas gravitacionales, hecho por el Observatorio LIGO de Estados Unidos el 11 de febrero, es una noticia positiva que contrasta con el deprimente panorama de los acontecimientos mundiales de los últimos meses. La hazaña es una buena oportunidad para reflexionar sobre los puntos fuertes y las debilidades de la ciencia en la actualidad.
Comencemos por los puntos fuertes. Gracias a las décadas de estudio y trabajo de físicos, astrónomos e ingenieros de todo el mundo, se creó un nuevo y revolucionario tipo de instrumento para la exploración del universo -un instrumento capaz de “ver” una forma de radiación cuya naturaleza y características físicas son fundamentalmente diferentes de las propiedades de las ondas electromagnéticas y de los rayos cósmicos, los que, hasta ahora, eran la base para prácticamente todas las observaciones astronómicas.
A largo plazo, esta conquista promete representar para el desarrollo de la astronomía un efecto comparable al del surgimiento de los telescopios ópticos, hace cuatro siglos. Una vez que el LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) proporcionó una “prueba de principio” para la detección de ondas gravitacionales, otras estaciones de medición pueden sumarse a la red, tanto en la Tierra, como, posteriormente, en el espacio, con la creación de “telescopios gravitacionales” nuevos y más poderosos.
Existe mucha información sobre los procedimientos que llevaron a la detección de la primera señal de una onda gravitacional y sobre el presunto origen de la señal, situado a una distancia de la Tierra estimada en 1 300 millones de años luz.
La señal, que duró tan sólo cerca de dos décimos de segundo, fue identificada por el análisis de los datos de dos detectores independientes situados en los estados de Luisiana y Washington.
Fue grabada la mañana del 4 de septiembre del año pasado, pero el anuncio formal se hizo luego de un arduo análisis y de esfuerzos para reducir lo más cercano a cero la probabilidad de error.
PRINCIPIO DE LA INTERFEROMETRÍA
En comparación con muchos datos de la física moderna, que son virtualmente inaccesibles a quien no tenga los conocimientos especializados necesarios y la base matemática, las ideas principales del LIGO, felizmente, son relativamente simples y las puede comprender un público mayor.
Esto incluye el principio de la interferometría, el método de comparación de señales de interferómetros distantes entre sí y la estrategia elemental de “pegarse” a la señal extremadamente débil de una onda gravitacional a partir de datos brutos que contienen grandes cantidades de “ruidos” causados por una variedad de mecanismos físicos y de fuentes interna y externas de los detectores.
En este aspecto, le cupo un papel crucial al uso de modelos físicos de predicción de las características de las señales de las ondas gravitacionales generados por varios tipos de acontecimientos astrofísicos que las acompañan. Para hacer una analogía simple, basta decir que es más fácil identificar la voz de una persona específica en un ambiente lleno o abarrotado si conocemos de antemano su sonido y lo que está diciendo.
Para los lectores con un conocimiento elemental de física y de astronomía, recomiendo enfáticamente el artículo “LIGO and the detection of gravitational waves,” de Barry C. Barish y Rainer Weis, dos de los científicos principales del proyecto.
Este artículo, escrito en 1999, explica los principios fundamentales que orientaron el proyecto de LIGO. El relato científico “oficial” de la primera observación acaba de publicarse en la revista Physical Review Letters (116, 2016) y se puede consultar en internet.
Es importante resaltar que, aunque la detección de las ondas gravitacionales sea una hazaña brillante del ingenio técnico, esta no involucra ningún descubrimiento científico nuevo. Cuando mucho, la detección de las ondas gravitacionales se pueden ver como una preciosa corroboración (pero no una prueba) de las teorías científicas en las que se funda el proyecto LIGO y la interpretación de los datos -por encima de todas, la Teoría General de la Relatividad y la previsión original de Einstein, de 1916, sobre la existencia de las ondas gravitacionales.
ASTRONOMÍA GRAVITACIONAL
Por otro lado, tenemos motivos para esperar que la futura astronomía gravitacional pueda llevar al descubrimiento de anomalías que no encajan en las teorías físicas actuales. ¿Cómo reaccionará la comunidad científica a tales anomalías? Esta pregunta nos lleva al lado más débil de la Ciencia de nuestro tiempo.
Por desgracia existe una gran discrepancia entre los espectaculares avances de la técnica en los últimos 100 años y la relativa escasez de progresos en el nivel fundamental de la Física. La última revolución verdadera de la Física ocurrió hace casi un siglo, con el descubrimiento de la mecánica cuántica y de la Teoría de la relatividad.
A pesar del vasto desarrollo de la Física teórica en ese periodo, los fundamentos mínimos de la Física actual ya estaban establecidos en los años treinta y, desde entonces, han permanecido esencialmente los mismos.
El síntoma más evidente de este estancamiento es la tendencia de muchos científicos de sobreestimar el alcance de la validez de las teorías científicas actuales y hacer afirmaciones exageradas sobre el cuánto sabemos realmente (con cualquier grado de certeza) sobre nuestro universo.
Esta tendencia es particularmente marcada en los medios astrofísicos y cosmológicos -campos más directamente relacionados con las ondas gravitacionales y la futura interpretación de los datos obtenidos con la detección de ellas.
EDAD DEL UNIVERSO
No es raro escuchar a los astrofísicos y a los cosmólogos describir en detalle el nacimiento y la edad del Universo, lo que aconteció en los primeros billonésimos de segundo luego del Big Bang -cuando el Universo, supuestamente, consistía de un plasma de quarks, gluones y otras subpartículas elementales- como si estuviesen hablando de hechos consolidados.
En ocasiones, en especial en presentaciones públicas, se tiene la impresión de que las preguntas más simples sobre el origen y el desarrollo del Universo ya fueron respondidas, y que tan sólo se necesita trabajar en los detalles.
Sin embargo, es preciso recalcar que las diferentes afirmaciones sobre la historia del Universo referentes a los agujeros negros, la materia oscura, los quarks, los gluones, etc., tienen un carácter fuertemente hipotético; se derivan de modelos teóricos que involucran supuestos muy generales, que tienen tan sólo una base limitada en la realidad empírica.
Términos como “Modelo patrón” o “visión consensual,” tienden a desviar la atención del hecho de que algunas de los científicos más notables que actúan en esos campos de investigación han rechazado dichos modelos y dichos supuestos teóricos.
TEORÍAS DEL ORIGEN DEL UNIVERSO
En su libro “A Different Approach to Cosmology” (Un abordaje diferente de la Cosmología), los astrónomos Fred Hoyle, Geoffrey Burbridge y Jayant Narlikar se burlan del comportamiento conformista de los científicos, al compararlos con una fotografía de una bandada de ganzos volando en la misma dirección.
En una conferencia del años 2005, Burbridge describió la situación respecto a las teorías del origen del Universo: “Espero que ya haya proporcionado yo suficientes pruebas para que una persona racional pueda concluir que no hay ningún motivo determinante por el que se deba favorecer con tanta fuerza un modelo patrón del Universo, además, la verdad es que siempre es más fácil concordar con la mayoría que discordar de ella.
En la práctica, este efecto psicológico muestra ser extremadamente fuerte, porque, con el paso del tiempo, los jóvenes cosmólogos descubrirán que mantienen el status quo y tienen una oportunidad mucho mejor de obtener apoyo financiero, instalaciones de observación y posiciones académicas, además de tener sus -incontestables- artículos publicados.”
El astrofísico francés Jean-Claude Pecker advirtió contra la soberbia de los cosmólogos modernos: “¿Y nosotros vamos a fingir que entendemos todo sobre la Cosmología, todo lo que concierne al Universo? Ni siquiera estamos preparados para comenzar a hacerlo. Todo lo que podemos hacer es entrar en el campo de las especulaciones. En lo que toca a esto, yo no me comprometería con ninguna teoría cosmológica… La verdad es que me gustaría dejar la puerta bien abierta.” En cierta medida, una situación similar es la que encontramos con el problema de los agujeros negros que se orbitan mutuamente, y que pierden energía por la irradiación de ondas gravitacionales y se colapsan en un solo objeto.
La forma de la señal resultante fue prevista con la ayuda de modelos matemáticos y esta previsión se empleó para buscar la “firma” de una onda gravitacional dentro de la masa de datos primarios “llenos de ruidos” generados por el LIGO. El hecho de que la señal con la forma exacta haya sido encontrada refuerza el cuerpo de pruebas existentes sobre la existencia real de agujeros negros en nuestro universo.
TEORÍA PATRÓN
Pero el famoso cosmólogo Stephen Hawking, por ejemplo, cree que la naturaleza física de ellos difiere fundamentalmente de lo previsto por la “teoría patrón.”
En un artículo de 2014, dice: “No existen agujeros negros -en el sentido de regímenes en los que la luz no pueda escapar para el infinito.” El físico indio Abhas Mitra, jefe del sector de Astrofísica Teórica del Centro Bhabba de Investigaciones Nucleares, escribió en un artículo de 1999: “De este modo, confirmamos que la idea de Einstein y Rosen… de que las Singularidades de Schwarzchild (agujeros negros, JT) no son entidades física y no pueden ocurrir en la naturaleza.” Para Mitra, los “candidatos a agujeros negros” identificados por los astrónomos son simplemente objetos compactos masivos de algún tipo.
En una entrevista al periódico Times of India, resaltó: “Muchos premios Nobel, también, se han esforzado para solucionar esta paradoja (la llamada Paradoja de Información de los Agujeros Negros de Hawking, JT), pero ellos quieren mantener los agujeros negros vivos… Vea, el agujero negro es uno de los mayores paradigmas de la Física durante casi 100 años, con millares de profesores, investigadores y premios Nobel, todos celebridades, tratando de ganar algo con ellos… Si mis artículos estuviesen equivocados, los habrían hecho pedazos y hubieran alimentado a los buitres con mi cadáver… Muchos académicos indios desean que, quizá, algún día, alguien de Occidente haga eso, para quedar aliviados de la culpa moral de ignorarme.”
El propósito del presente comentario no es tomar posición de un lado de las controversias científicas, sino recalcar lo siguiente: los científicos nunca deben olvidar que el Universo real no está limitado a seguir las leyes de la Física como las conocemos actualmente. Por el contrario, debemos estar seguros de que cada proceso real de la naturaleza involucra principios físicos que el hombre todavía no descubre.
¡EN EL PROGRESO DEL CONOCIMIENTO HUMANO, ESTAMOS SIEMPRE EN EL COMIENZO!
Siendo así, al tratar de interpretar los datos provenientes de la detección de las ondas gravitacionales, los científicos deben tener en mente que las teorías físicas actuales, inevitablemente, serán obsoletas en el futuro, como resultado de las nuevas revoluciones científicas fundamentales.
La tarea más importante de la astronomía gravitacional emergente es, exactamente, ayudar a presentar las bases para tales revoluciones -en lugar de tan sólo, rellenar los datos faltantes de alguna “teoría patrón” de la cual las generaciones futuras de físicos se habrán de reír.
