Nota del Editor (10/9/19): el cosmólogo James Peebles ganó un Premio Nobel de Física en 2019 por sus contribuciones a las teorías de cómo comenzó y evolucionó nuestro universo. Él describe las últimas ideas en cosmología en este artículo que escribió Para Scientific American en 2001.
Este es un momento emocionante para los cosmólogos: los hallazgos están llegando, las ideas están burbujeando, y la investigación para probar esas ideas se está desvaneciendo a fuego lento. Pero también es un momento confuso., Todas las ideas en discusión no pueden ser correctas; ni siquiera son coherentes entre sí. ¿Cómo se puede juzgar el progreso? Así es como lo hago.
para toda la charla de teorías volcadas, los cosmólogos han establecido firmemente las bases de nuestro campo. Durante los últimos 70 años hemos reunido abundante evidencia de que nuestro universo se está expandiendo y enfriando. Primero, la luz de las galaxias distantes se desplaza hacia el rojo, como debería ser si el espacio se está expandiendo y las galaxias se alejan unas de otras., En segundo lugar, un mar de radiación térmica llena el espacio, como debería si el espacio solía ser más denso y más caliente. Tercero, el universo contiene grandes cantidades de deuterio y helio, como debería ser si las temperaturas alguna vez fueran mucho más altas. En cuarto lugar, las galaxias de hace miles de millones de años se ven claramente más jóvenes, como deberían si estuvieran más cerca de la época en que no existían galaxias. Finalmente, la curvatura del espacio-tiempo parece estar relacionada con el contenido material del universo, como debería ser si el universo se está expandiendo de acuerdo con las predicciones de la teoría de la gravedad de Einstein, la teoría general de la relatividad.,
que el universo se está expandiendo y enfriando es la esencia de la teoría del big bang. Notarán que no he dicho nada sobre una «explosión» – la teoría del big bang describe cómo nuestro universo está evolucionando, no cómo comenzó.
comparo el proceso de establecer tales resultados convincentes, en cosmología o cualquier otra ciencia, con el ensamblaje de un marco. Buscamos reforzar cada pieza de evidencia mediante la adición de refuerzos cruzados de diversas mediciones., Nuestro marco para la expansión del universo está lo suficientemente reforzado como para ser sólido. La teoría del big bang ya no se cuestiona seriamente; encaja demasiado bien. Incluso la alternativa más radical – la última encarnación de la teoría del estado estacionario—no discute que el universo se está expandiendo y enfriando. Todavía se escuchan diferencias de opinión en cosmología, sin duda, pero se refieren a adiciones a la parte sólida.
por ejemplo, no sabemos qué estaba haciendo el universo antes de expandirse., Una teoría líder, La inflación, es una adición atractiva al marco, pero carece de refuerzo cruzado. Eso es precisamente lo que los cosmólogos están buscando ahora. Si las mediciones en curso están de acuerdo con las firmas únicas de la inflación, entonces las contaremos como un argumento persuasivo para esta teoría. Pero hasta ese momento, no saldaría ninguna apuesta sobre si realmente ocurrió la inflación. No estoy criticando la teoría; simplemente quiero decir que se trata de un trabajo valiente y pionero aún por probar.,
más sólida es la evidencia de que la mayor parte de la masa del universo consiste en materia oscura agrupada alrededor de las partes externas de las galaxias. También tenemos un caso razonable para la infame constante cosmológica de Einstein o algo similar; sería el agente de la aceleración que el universo ahora parece estar experimentando. Hace una década, los cosmólogos generalmente dieron la bienvenida a la materia oscura como una forma elegante de explicar los movimientos de las estrellas y el gas dentro de las galaxias. La mayoría de los investigadores, sin embargo, tenían un verdadero disgusto por la constante cosmológica., Ahora la mayoría lo acepta, o su concepto aliado, quintaesencia. Los físicos de partículas han llegado a dar la bienvenida al desafío que la constante cosmológica plantea para la teoría cuántica. Este cambio de opinión no es un reflejo de alguna debilidad inherente; más bien muestra al sujeto en un saludable estado de caos alrededor de un marco fijo de crecimiento lento. Somos estudiantes de la naturaleza, y ajustamos nuestros conceptos a medida que las lecciones continúan.,
Las lecciones, en este caso, incluyen los signos de que la expansión cósmica se está acelerando: el brillo de las supernovas cercanas y lejanas; las edades de las estrellas más antiguas; la flexión de la luz alrededor de masas distantes; y las fluctuaciones de la temperatura de la radiación térmica a través del cielo. La evidencia es impresionante, pero todavía me preocupan los detalles del caso de la constante cosmológica, incluidas las posibles contradicciones con la evolución de las galaxias y su distribución espacial. La teoría del universo acelerado es un trabajo en progreso., Admiro la arquitectura, pero no me gustaría mudarme todavía.
¿Cómo podría uno juzgar los informes en los medios de comunicación sobre el progreso de la cosmología? Me siento incómodo con los artículos basados en una entrevista con una sola persona. La investigación es un negocio complejo y desordenado. Incluso al científico más experimentado le resulta difícil mantener todo en perspectiva. ¿Cómo sé que este individuo lo ha manejado bien? Toda una comunidad de científicos también puede dirigirse en la dirección equivocada, pero sucede con menos frecuencia., Es por eso que me siento mejor cuando puedo ver que el periodista ha consultado a una muestra representativa de la comunidad y ha encontrado acuerdo en que un cierto resultado vale la pena considerar. El resultado se vuelve más interesante cuando otros lo reproducen. Comienza a ser convincente cuando las líneas de evidencia independientes apuntan a la misma conclusión. En mi opinión, los mejores informes de los medios de comunicación sobre ciencia describen no solo los últimos descubrimientos e ideas, sino también el proceso esencial, aunque a veces tedioso, de probar e instalar el refuerzo cruzado.,
con el tiempo, la inflación, la quintaesencia y otros conceptos actualmente en debate se integrarán sólidamente en el marco central o serán abandonados y reemplazados por algo mejor. En cierto sentido, nos estamos quedando sin trabajo. Pero el universo es un lugar complicado, por decirlo suavemente, y es tonto pensar que pronto nos quedaremos sin líneas productivas de investigación. La confusión es una señal de que estamos haciendo algo bien: es la conmoción fértil de una obra de construcción.
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