¿Puede que haya sido al fin resuelto: Error de Einstein

La constante cosmológica ha afectado a los físicos durante más de un siglo. Ahora, un suizo puede tener la respuesta a todas las dudas

Rectificar es de sabios, o eso dicen, más aún en todo lo que se refiere al universo, del que desgraciadamente aún sabemos más bien poco. Hacia 1913 Albert Einstein descubrió que relacionando la curvatura del espacio con la de la energía podía explicar la gravedad. En su momento presentó un conjunto de ecuaciones (conocidas en la actualidad como ecuaciones del campo de Einstein) que se convirtieron en el marco de su teoría de la relatividad y explicaban cómo la materia y la energía deforman el tejido del espacio y el tiempo para crear la fuerza de la gravedad.

En ese momento, tanto Einstein como los astrónomos acordaron que el universo tenía un tamaño fijo y que el espacio entre las galaxias no cambiaba (algo que hoy sabemos que es mentira). Cuando aplicó la relatividad general al universo en su conjunto, sin embargo, su teoría predijo un universo inestable que se expandiría o se contraería. ¿Cómo obligar, entonces, al universo a ser estático? Fácil: añadió la constante cosmológica, según explica Live Science. La constante cosmológica es el factor de proporcionalidad de un término adicional en las ecuaciones del campo gravitatorio. Serviría para contrarrestar la atracción gravitatoria de la materia.

Pero este modelo era inestable, y por ello casi una década después el físico Edwin Hubble descubrió lo que ya sabemos en la actualidad: que el universo no es estático, sino que se está expandiendo. La luz de las galaxias distantes mostró que todo se aleja y, por tanto, contradecía el modelo de Einstein. Esta revelación persuadió al físico a abandonar la constante cosmológica de sus ecuaciones. Según cuenta la historia, confesó que su introducción de esta constante fue quizás su mayor error.

Un error bastante acertado

En 1998 las observaciones de supernovas distantes mostraron que el universo no solo se expande, sino que la expansión se está acelerando, como si una fuerza desconocida separara las galaxias. Los físicos llamaron entonces a ese fenómeno enigmático "energía oscura", una forma de energía que estaría presente en todo el espacio produciendo una presión que es la que tiende a acelerar la expansión del universo, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva que aportaría prácticamente el 70% de la masa-energía total del universo. Es una constante que aún no se entiende y desentrañarla es uno de los principales rompecabezas de la física moderna. Lo más irónico de todo es que, al descubrirla, se volvió a introducir esa constante cosmológica que había sido olvidada. En el modelo estándar actual de cosmología (ACDM), la constante cosmológica es intercambiable con la energía oscura.

Se trata de un modelo fenomenológico estupendo que, sin embargo, no puede explicarse en la actualidad. Se cree que esta constante cosmológica representa lo que los físicos llaman "energía de vacío". La teoría del campo cuántico afirma que incluso en un vacío de espacio que se encuentra completamente vacío, las partículas virtuales aparecen y desaparecen creando energía, una idea que podría parecer absurda si no fuera porque se ha observado experimentalmente. Sin embargo, el problema surge cuando los físicos intentan calcular su contribución a la constante cosmológica, entonces el resultado difiere formando la mayor discrepancia entre teoría y experimento en toda la historia de la física.

¿Un nuevo hallazgo?

Como es lógico, la disparidad ha causado que algunos físicos duden de las ecuaciones de gravedad originales de Einstein y algunos incluso han sugerido modelos alternativos, pero la teoría de la relatividad general tiene muchas evidencias frente a estos nuevos enfoques, que han sido descartados. Sin embargo, alguien parece estar por la labor de desentrañar este misterio: Lucas Lombriser, profesor asistente de física teórica en la Universidad de Ginebra en Suiza, que ha introducido una nueva forma de evaluar las ecuaciones de gravedad de Einstein con el fin de encontrar un valor para la constante cosmológica que coincida estrechamente con su valor observado. En otras palabras, tiene un nuevo enfoque.

"El mecanismo que propongo no modifica las ecuaciones", explicó. "Solo agrega una ecuación adicional sobre ellas". La constante gravitacional que se usó por primera en las leyes de la gravedad de Isaac Newton (a su vez una parte esencial de las ecuaciones de campo de Einstein) describe la magnitud de la fuerza gravitacional entre los objetos y se considera una de las constantes fundamentales de la física que no ha cambiado jamás, desde el comienzo del universo. Sin embargo, en la modificación de la relatividad general de Lombriser, puede cambiar, en esta teoría nueva la constante permanece igual dentro de nuestro universo observable pero podría variar más allá. Sugiere un escenario con infinidad de multiversos donde podrían existir parches del universo invisibles para nosotros que tendrían valores diferentes para las constantes fundamentales.

Y hay buenas noticias. Esta variación de la gravedad le dio a Lombriser una ecuación adicional que relaciona la constante cosmológica con la suma promedio de la materia a través del espacio-tiempo. Después de que contabilizó la masa estimada de todas las galaxias, estrellas y materia oscura del universo, pudo resolver esa nueva ecuación para obtener un nuevo valor para la constante cosmológica, una que está muy de acuerdo con las observaciones. Usando un nuevo parámetro que expresa la fracción del universo hecha de materia oscura, descubrió que el universo estaría compuesto por aproximadamente un 74% de energía oscura, un número que coincide con el valor anteriormente estimado a partir de las observaciones.

A pesar de ello y de que las estimaciones, por ahora, parecen augurar algo bueno, es pronto para saber si Lombriser podrá resolver el problema cosmológico constante. Quizá en el futuro, si los experimentos de otras teorías validan sus ecuaciones, podrá probarse, y eso significaría un gran salto en nuestra comprensión de la energía oscura y se podrá promocionar una herramienta para resolver otros misterios cósmicos. Cruzaremos los dedos.

Fuente: madrimasd.org

Seis predicciones para 2050 de la mano de seis grandes visionarios del momento

La revista XL Semanal ha preguntado a seis grandes personalidades de la ciencia y la tecnología que han participado en el Congreso de Mentes Brillantes de Madrid cómo será el futuro dentro de 50 años. Recogemos algunas de las conclusiones más interesantes, pero puedes leerlas todas en la web de XL Semanal. 

TU MEJOR AMIGO SERÁ UN ORDENADOR

Según Steve Wozniak, cofundador de Apple, "en 40 años tendremos ordenadores conscientes, dotados de sentimientos, de su propia personalidad. Tu mejor amigo será un computador. Hablarás con él. Te mirará a la cara y sabrá reconocer tu estado de ánimo. Conocerá tu alma y tu corazón mejor que nada ni nadie".

"SEREMOS JÓVENES HASTA LA MUERTE"

George Church, reputado genetista de Harvard, cree que en 2050 habremos logrado parar el envejecimiento: "También el ser humano será diferente. Hoy ya contamos con herramientas que nos hacen más fuertes y rápidos. Pero son inorgánicas: un avión, un coche... ¡Pronto serán orgánicas! También tenemos medicinas que nos permiten vivir más. Pero daremos un salto: viviremos jóvenes hasta el día de nuestra muerte. Ahora mismo se produce un gran desperdicio desde un punto de vista económico: pasas mucho tiempo formándote y a los 50 años, cuando alcanzas la cima de la experiencia, tu cuerpo empieza a fallar. Esto cambiará cuando podamos revertir el envejecimiento. Hoy, ya se puede invertir el envejecimiento de una célula en el laboratorio. Cuando logremos hacerlo en el interior del cuerpo, seremos jóvenes hasta que muramos".

"APRENDERÁS UN IDIOMA CARGANDO UNA APLICACIÓN EN TU CEREBRO"

Evan Henshaw-Plath contribuyó a crear una de las mayores revoluciones de Internet, Twitter. Su predicción es: "Las computadoras no son algo tan ajeno a nuestra memoria o nuestra personalidad como pudiera parecer. De hecho, hay experimentos que demuestran que ambas cosas se pueden manipular mediante reacciones electroquímicas. En 2050, Internet estará en nuestras cabezas. Por ejemplo, hoy para aprender un idioma te tienes que pasar un año estudiando y, aun así, hablarás español con un acento americano tan fuerte como el mío. Por ello, cuando puedas instalar una lengua nueva como instalas una aplicación en tu teléfono, lo harás. La línea divisoria entre personas y computadoras tenderá a desaparecer. Y surgirán nuevos problemas: si en el 2050 un gobierno tiene el poder de cambiar la personalidad de su población, será mucho más importante para todos que no tengamos dictaduras ni sistemas políticos parecidos".

"DESCUBRIREMOS QUE EL CÁNCER ESTÁ VINCULADO A ENFERMEDADES INFECCIOSAS Y LAS CURAREMOS"

Manuel Patarroyo, Premio Príncipe de Asturias y 'padre' de la vacuna sintética contra la malaria dice que trabajaremos hasta los 80 años. "Otra cosa a la que tendremos que acostumbrarnos es que la edad de jubilación subirá hasta los 78 u 80 años de edad, que es una etapa extremadamente productiva. Yo acabo de cumplir 67 y le puedo asegurar que seguiré productivo hasta los 80. Como habrá un incremento de la esperanza de vida, deberemos enfrentarnos con los problemas asociados a este fenómeno. Por ejemplo, qué hacer con el ocio de la gente mayor. En cuanto a la salud, antes nos enfrentábamos a la mortalidad infantil, ahora tendremos que abordar la prevención de enfermedades infecciosas. El premio Nobel de medicina Harald zur Hausen, descubridor del virus del papiloma, me mostraba recientemente que para el año 2020 el 60 por ciento de los cánceres estarán asociados a enfermedades infecciosas, como virus, bacterias, parásitos, hongos... No sé si habremos vencido el cáncer para entonces, pero sí habremos controlado muchas enfermedades infecciosas asociadas a él".

"HABRÁ UNA ESPECIE DE LICENCIA PARA SER PADRE"

Andy Miah, profesor de tecnologías emergentes y director del Instituto de futuros creativos en Escocia, augura que para ser padre, habrá que pasar ciertos test: "En la actualidad, la gente modifica su cuerpo mucho más que en el pasado. Dentro de diez años, lo que modificará será su biología. Por ejemplo, seleccionará los genes de sus futuros hijos para eliminar la información genética de ciertas enfermedades. Seremos capaces de perfeccionar la especie humana, de influir en la evolución. Y el gran debate será ver hasta dónde estamos dispuestos a llegar en este camino. Por ejemplo, la paternidad será algo muy diferente. Hoy, para adoptar, tienes que pasar toda una serie de exámenes impuestos por la sociedad. Llegará un día en que también habrá una especie de 'licencia para ser padre'. ¡Y me parecerá bien!". 

"FACEBOOK YA NO TE PREGUNTARÁ QUÉ ESTÁS PENSANDO. LO SABRÁ"

La predicción del tecnólogo Javier Sirvent es bastante inquietante. Este experto cree que la tecnología controlará a las personas: "Viviremos conectados: no podrás ir a ninguna parte sin que se sepa. Y esto te obligará a ser buen ciudadano. Cada vez se manejarán más datos, que servirán para predecir atascos, accidentes... Pero también para controlar a las personas. Será inevitable. Yo, hoy mismo, llevo una pulsera que me permite saber si estoy nervioso, midiendo cosas como mis pulsaciones o mi temperatura corporal. Dentro de pocos años, la llevarás tú también. Sí o sí. En unas gafas, en un móvil... Será parte de tu vida cotidiana. Hoy, Facebook te pregunta qué estás pensando. ¡En unos años no le hará falta! Lo sabrá. Ya estamos todos geolocalizados. Hace 15 años, quien más sabía de tu vida era tu madre; hoy son Facebook y Google. En 2050, todos sabremos lo que hacemos todos". 

Los lobos se hicieron perros siguiendo a los primeros cazadores europeos

Varios estudios recientes han dado pasos muy importantes para conocer el linaje que llevó a determinados lobos a convertirse en perros amantísimos a los pies de los humanos, hace miles de años. Sin embargo, la controversia sigue abierta. Hasta ahora, los principales candidatos eran China y Oriente Medio, y siempre vinculados a los asentamientos de los primeros agricultores.

Un estudio publicado en Science ofrece una tercera vía: Europa y mucho antes que las otras posibilidades. Según este trabajo, basado en el más completo estudio genético de numerosas especies de cánidos actuales y fósiles, el perro se acercó a las faldas de los cazadores-recolectores mucho antes de que los humanos comenzaran a cultivar la tierra.

Las razas perrunas actuales contienen tal remix genético, fruto de los innumerables cruces que han sufrido, que es muy difícil desandar el camino de su evolución. Hasta ahora, varios estudios buscaron trazar su árbol genealógico buscando familias genéticas después de analizar el ADN de cientos de razas de cánidos actuales. El primero de ellos, en 2002, concluía que los primeros perros domesticados debieron surgir en algún punto de Asia, en lo que actualmente es China, hará unos 15.000 años.

Posteriormente, en 2010 se publicó otro estudio que incluía el análisis de 900 perros y 400 lobos de distintas razas, para tratar de encontrar el origen de esta domesticación. Ese trabajo defendía que el origen más probable era Oriente Medio, donde se tienen referencias arqueológicas de perros domesticados de hace 12.000 años. "Los perros parecen compartir más similitud genética con los lobos grises de Oriente Medio que con cualquier otra población de lobos en todo el mundo", dijo el investigador de UCLA Robert Wayne, quien firmaba ese estudio, que indicaba que el 80% de las razas de perros son razas modernas que han evolucionado en los últimos cientos de años, aunque haya algunas que se remontan a miles de años.

¿China u Oriente Medio? Todos estos resultados no cerraban la puerta; el ADN contemporáneo podía dar algunas pistas, pero no era la solución definitiva. Los investigadores implicados en la búsqueda del primer Toby ponían el objetivo en el estudio del ADN de animales desaparecidos: el libro genético de fósiles de los primeros perros y de razas de lobos extintas tenían la clave para desenmarañar esta evolución tan fructífera. A ello se ha dedicado un grupo internacional de investigadores, entre los que se encuentra el propio Wayne: en la coctelera incluyeron lobos, perros actuales -desde basenji hasta dingos- y coyotes. Pero también 18 muestras fósiles de canis antiguos, desde el primer fósil de tipo perro, de Bélgica y hace 31.000 años, hasta 10 tipos de lobos de hace miles de años.

MUCHO ANTES QUE LA AGRICULTURA
Los investigadores que publican este trabajo en Science han llegado a varias conclusiones sorprendentes. En primer lugar, que los perros comenzaron a domesticarse en Europa y que fue mucho antes de lo pensado: hace entre 18.800 años y 32.100 años. Y ya estaban integrados con los humanos hace 15.000 o 20.000 años, antes de que se desarrollara la agricultura. "Estos resultados implican que los perros domésticos son la culminación de un proceso que se inició con los cazadores-recolectores europeos y los cánidos con los que interactuaron", explican los autores en su trabajo.

El bioinformático español Francesc López, del departamento de genética de la Universidad de Yale, que estuvo en el germen de este proyecto (en 2005), explica sus conclusiones a Materia: "Sin ninguna duda, la agricultura provocó grandes cambios en el proceso de domesticación, pero nuestros datos demuestran que ese proceso empezó mucho antes. Tenemos que entender la domesticación como un proceso continuo y largo (y que aún sigue ocurriendo), más que como un evento concreto en el tiempo". Según afirma López, el estudio consolida un concepto revolucionario: "El perro fue el primer y único animal domesticado antes de la agricultura". "La del perro es la primera intervención consciente del hombre en el proceso evolutivo de otras especies", añade.

Esto contradice una idea que se había consolidado: que los perros comenzaron a acompañar a los humanos más tarde, en los albores de la civilización, cuando se comenzó a domesticar otros animales más provechosos como vacas, cerdos y ovejas, en un preludio de la revolución agrícola del neolítico, después de que la temperatura de la Tierra se templase y se retiraran los hielos. Un estudio reciente señalaba precisamente que la domesticación de los perros llegó de la capacidad de ciertos lobos para procesar el almidón de los cereales, que fue sustituyendo en los basureros humanos a una parte de su dieta carnívora.

Según el estudio publicado, liderado por Olaf Thalmann, "un escenario evolutivo en consonancia con estos resultados es que la domesticación del perro se inició cerca del Último Máximo Glacial, cuando cazadores-recolectores cazaban a la megafauna", hace más de 15.000 años. Estos perros primitivos se habrían aprovechado de los cadáveres que dejaban atrás aquellos primeros cazadores, asegura Thalmann, y la relación podría incluso haber llegado más lejos: el estudio sugiere que aquellos lobos-amigos-del-hombre les pudieron proporcionar ayuda en la captura de presas o defensas frente a grandes depredadores que competían por los mismos objetivos.

TALÓN DE AQUILES ASIÁTICO

"Si esto es verdad, sugiere que las condiciones para la domesticación del perro no son exclusivos de un lugar o tiempo, y añade una función para la serendipia en el proceso que condujo a la domesticación temprana y singular de un carnívoro grande y peligroso" como los lobos de aquella época, concluye el estudio. Otro hallazgo sorprendente es de parentesco entre lobos y perros. "La mayoría de los perros actuales resultaron estar más estrechamente relacionados con los lobos antiguos que con los modernos", explica Thalmann en Science, "la población que dio origen a los perros modernos probablemente ya esté extinta".

López defiende que este estudio "presenta el volumen de datos genéticos antiguos sobre la domesticación del perro más grande, con gran diferencia, respecto a lo publicado hasta este momento". Sin embargo, este estudio tiene un importante talón de Aquiles. No se contó con muestras de perros o lobos fósiles asiáticos, únicamente europeos o americanos, lo que dificulta seriamente que pudiera situar en Asia el origen de la domesticación.

"No es un estudio objetivo", critica en Science el investigador Peter Savolainen, autor del paper de 2002 que localizaba en Asia la domesticación. "Es como pretender hacer un estudio sobre el origen de los humanos sin incluir una sola muestra de fósiles africanos", sugiere. Una pega importante que deja todavía sin solución este reto científico: el de ubicar en algún punto del globo, en algún momento concreto, el momento en que aquel lobo agitó feliz la cola al ver a un humano.