Cosmovisiones científicas

Introducción

El nombre un tanto impreciso de cosmovisión suele aplicarse a un conjunto más o menos sistemático de ideas cuando éstas son generalizaciones de una o varias tesis procedentes de las ciencias positivas. Un conjunto así puede estar sujeto a la aceptación y el rechazo de la experiencia si es verdad que se nutre de ella, pero en ocasiones se aleja excesivamente. Cuando esto sucede es porque se ha convertido en una doctrina general sobre la totalidad del mundo físico. Su objeto es entonces la omnitudo realitatis (totalidad de la realidad), una Idea filosófica, dejando así de ser una ciencia parcial y presentándose como una ciencia universal, la Ciencia del Mundo.

En ese momento es más una cosmología, o metafísica especial, que una cosmovisión científica. Si todavía trata de convertirse en un saber que abarque no solamente el mundo físico, sino también el humano y el divino, será una ontología general, una metafísica del ser. Este fue el caso del antiguo materialismo atomista, que no debe ser contado, por tanto, entre los saberes sectoriales, como a veces se hace, sino entre las doctrinas metafísicas.

1. Antigüedad y Edad Media

Durante más de veinticinco siglos imperó la misma idea general de la naturaleza como el ser estable, cerrado sobre sí mismo y eterno que llega por sí a su realización y, por ello, marca el límite de lo que puede y no puede hacerse. Una semilla se convierte en árbol por sí sola, un río llega al mar siguiendo su cauce natural, un hombre crece hasta su edad adulta siguiendo su tendencia biológica y así para todos los seres. La naturaleza es principio de movimiento que nada ni nadie puede alterar.

Esta visión es la que brota de la concepción de la verdad como alétheia, de la verdad ontológica que pensaron los filósofos antiguos y que el cristianismo, pese a que introdujo en la historia el disolvente de la redención, el pecado, la pena y la degradación metafísica de la naturaleza, se encargó de continuar.

La Idea general del Mundo fundamentada sobre estas nociones cobró cuerpo en los sistemas de Aristóteles y Ptolomeo. El de Demócrito no tuvo peso alguno sobre ella, pero su influencia se mantuvo larvada durante el periodo antiguo y medieval y fue determinante después, en la cosmovisión de la Edad Moderna. Por esto se menciona aquí.

a) Demócrito: el materialismo atomista

El materialismo de Demócrito de Abdera, nacido hacia el 460 a. d. C., es un caso claro de ontología o metafísica general, pues se presenta como una doctrina sobre el ser, una filosofía que, no reconociendo límite, abarca la totalidad de lo real.

De la filosofía de Parménides se seguía que el vacío no puede existir, pues es nada, no ser, y que sólo puede existir el ser, el cual, por carecer de espacio donde moverse, es inmóvil, y, por no existir más que él, no puede transformarse en otra cosa. Demócrito, por su lado, estableció que el ser es la materia eterna y que no se transforma, pero sí se mueve, pues el vacío, o no ser, también existe.

La materia consta de un número infinito de partículas indivisibles, o átomos, que no nacen ni mueren y se mueven sin fin y sin sentido en el vacío infinito. Son invisibles, pero sus movimientos dan lugar a objetos mayores que sí pueden ser vistos. Habiendo un número infinito de ellos, ha de haber asimismo un número infinito de mundos, de los que algunos se parecen a este nuestro y otros no, pero todos están igualmente compuestos de átomos en movimiento.

Estos pocos y sencillos principios bastan para explicar todo en la ontología materialista. Las diferencias entre objetos, sean vivos o inertes, son diferencias en la posición, velocidad y número de los átomos. El color no es color, sino un efecto luminoso provocado en el ojo por el choque de los átomos de luz contra otros agregados atómicos. El peso no es peso, sino el resultado del mayor o menor vacío que queda entre los átomos. Las almas y los dioses son conjuntos de átomos más sutiles. Y así en todo lo demás.

b) Aristóteles: el vitalismo en la naturaleza

Los escritos físicos de Aristóteles establecían, en contra de Demócrito, que el movimiento natural tiene sentido y finalidad. La experiencia misma parece confirmarlo: el fuego tiende hacia arriba, el agua hacia abajo; por eso ponemos la olla sobre el fuego y el paraguas sobre la cabeza; en el interior del fuego y del agua habita una tendencia hacia un lado u otro que tienen que seguir. La naturaleza, por tanto no es isomorfa, sino jerárquica, pues las cosas se ordenan en distintos reinos, según el impulso que las mueve:

  1. a) Reino inorgánico. Su único movimiento es el local. Tiende a un lugar y, una vez ocupado, permanece en él: la tierra abajo, el fuego arriba, etc.
  2. b) Reino vegetal. Su movimiento es nacer, alimentarse, crecer, reproducirse y morir. En esto consiste su alma.
  3. c) Reino animal. Posee alma de vegetal, pero además tiene vida “interna”, psique, pues está dotado de sensibilidad, por cuya causa tiene además deseo e imaginación. Siendo así, tiene también memoria.
  4. d) Reino humano. El hombre tiene alma vegetativa y alma animal, a las que añade el alma racional, el poder pensar, que es la manifestación más alta de lo divino.

c) Astronomía: la perfección de los cielos

Los filósofos y científicos griegos pensaron que el mundo sublunar está compuesto por los seres que describe la física aristotélica y el supralunar por las esferas celestes, cúpulas de éter en que se hallan prendidas las estrellas girando alrededor de la Tierra en perfecto orden. En la construcción de este sistema colaboraron Pitágoras (582-500 a. C.), su discípulo Filolao (siglo V a. C.), Platón (428-347 a.C.), Eudoxo de Cnido (408-355 a. C.) y Calipo (408-355 a. C.) Aristóteles y Claudio Ptolomeo (s. II d. C.) lo llevaron a su perfección.

Como resultado de esta larga línea de ideas, el universo fue concebido durante mucho tiempo como una esfera de unos 200 millones de kilómetros de diámetro, una esfera eterna en el tiempo y limitada en el espacio.

Aristóteles, que conoció la idea de infinitud promovida por Demócrito, dedicó largas páginas a refutarla. Muchos siglos más tarde, Nicolás Copérnico (1473-1543), pese a tener que alargar el diámetro del universo hasta unos 400.000 millones de kilómetros, por haber situado el sol en el centro, negaba todavía la infinitud del universo. También Juan Kepler (1571-1630), que la veía como un espantoso ser irracional por el que sentía “no sé qué horror secreto y oculto”. Sobre este punto argumentaba de la siguiente manera: si el cuerpo y el espacio ocupado por él son dos seres, el segundo no existe, pues sólo el primero es algo, y si son uno solo, entonces el segundo no es infinito, pues, para que lo fuera, debería serlo también un cuerpo cualquiera o la suma de todos ellos, lo cual es absurdo.

También decía que si el espacio es infinito, puede pensarse una distancia realmente infinita entre dos objetos cualesquiera, lo cual es también absurdo, pues habría un límite en cada uno de ellos.

d) Conclusión sobre la cosmovisión antigua y medieval

Este diseño general del mundo constaba de varias piezas que habían encajado en un sistema coherente de conceptos por obra de la filosofía natural de Aristóteles y la astronomía de Ptolomeo. El conjunto, una sólida construcción teórica que no tuvo rival durante más de 2.000 años, era coherente también con una gran multitud de hechos observados, sobre todo con los más cercanos a la experiencia cotidiana de la gente, y cuadraba además a la perfección con la idea que ponía al hombre en la cúspide de la realidad natural.

El fuerte vitalismo que animaba aquella cosmovisión conducía a concebir la realidad en movimiento hacia un fin, que era en esencia la divinidad. El hombre ocupaba un lugar privilegiado en el cosmos porque era un compendio suyo, un microcosmos: poseía un cuerpo compuesto de elementos minerales, alma de vegetal y animal y a todo ello añadía su alma racional, que lo hacía idéntico a Dios. Este vitalismo sería barrido por la introducción de las matemáticas como método exclusivo de comprensión de la naturaleza en la ciencia moderna.

2. Edad Moderna

La revolución intelectual del siglo XVII, que alumbra la cosmovisión moderna, fue el éxito en la aplicación de las nociones matemáticas del tiempo y el movimiento al mundo empírico, lo cual ocurrió en contra de Aristóteles, según el cual el espacio real, el de la experiencia, es metafísicamente curvo y físicamente diferenciado, razón por la que no puede albergar la geometría euclidiana. La experiencia, habría dicho Aristóteles, clama contra esa pretensión de introducir lo abstracto en lo concreto, pero la ciencia del XVII, desoyendo su advertencia, geometrizó el espacio sensible y pensó un universo infinito y mecánico, de componentes iguales y leyes uniformes.

El trabajo fue emprendido por unos pocos científicos. El resto de las gentes  siguió creyendo en la cosmovisión anterior, pues no sintió la necesidad de tener una inteligencia formada en el rigor de los razonamientos matemáticos. Todos siguieron observando con los ojos, tocando con las manos, oyendo con los oídos… ¿No basta acaso con saber que un color rojo es más oscuro que otro, que el fuego de una hoguera es más vivo que el de otra, que un objeto pesa más que otro, etc.? El que hubiera tratado de convencerles de que la temperatura del fuego, el sonido, el calor, etc., pueden determinarse con exactitud numérica habría sido tomado por un orate.

Pero la obra de los científicos siguió adelante. Dice Louis de Broglie (1892-1987) que el trabajo consistió en pasar de la cinemática a la dinámica. La primera es un estudio matemático del movimiento, estudio hecho sobre un espacio geométrico de tres dimensiones con abstracción de los movimientos reales. La segunda es un estudio de las leyes físicas reales del movimiento. Los seguidores de la cosmovisión antigua y medieval habían pensado que la cinemática es, como mucho, un auxilio para la investigación de los movimientos reales que nunca debe suplantar a la dinámica, pues las cosas de la naturaleza no son cosas matemáticas. La Edad Moderna, por el contrario, pensó que la cinemática expresaba la realidad misma, como Galileo dejó dicho en su célebre comparación de la naturaleza con un tratado de matemáticas.

El paso fue en realidad un salto gigantesco, pues significaba el abandono decidido de todo lo que no fuera matemático. La experiencia corriente se puede matematizar sólo en muy contadas ocasiones. Los colores, olores y sabores, las experiencias estéticas, etc., parecen refractarios al número. Pero eso no fue un obstáculo y, una vez aplicada la matemática, tenida durante milenios por una ciencia especulativa “inútil”, a la comprensión de la naturaleza, todo se redujo a fórmulas exactas.

La antigua cosmovisión saltó por los aires. La Idea del Mundo como un conjunto de elementos materiales distribuidos en un espacio geométrico de tres dimensiones y evolucionando según la coordenada temporal no admitió contrario. A ella contribuyeron principalmente Galileo, Kepler, Descartes y Newton, pero todos los científicos y filósofos del momento aportaron conceptos, teorías y discusiones. No en vano el siglo XVII ha sido llamado el siglo del genio.

a) Galileo (1564-1642): el principio de inercia

Galileo Galilei nunca se preocupó de observar espontáneamente la naturaleza. En vez de ello, experimentaba a partir de conjeturas previamente forjadas en su imaginación. Tan seguro estaba de haber pensado correctamente los experimentos que a veces ni siquiera los hacía. Su idea del experimento científico era plenamente moderna.

No buscaba las propiedades de los objetos naturales, sino que trataba de deducirlas de principios físicos anteriores, fijados por el razonamiento. A continuación procuraba confirmar en la experiencia sus deducciones.

Esto no era despreciar la sensibilidad, sino ponerla al servicio de la razón, particularmente de la razón matemática. Ese y no otro debe ser, según él, el proceder del científico. Quien no se atenga a él se condena a no entender nada.

La forma en que hacía frente a los problemas físicos revelaba una mente tan distinta de cualquier otra que hubiera existido hasta entonces que más parecía pertenecer a un hombre de otro mundo que a un profundo conocedor de la tradición, sobre todo la aristotélica, que cayó por tierra por su causa.

b) Kepler (1571-1630): la geometrización del mundo

Juan Kepler participó del mismo espíritu geometrizante de Galileo, que fue aplicado por él a la explicación del sistema solar. Los astros errantes, o planetas, en número de seis, tienen que guardar entre sí proporciones geométricas, porque Dios siempre hace geometría, pensaba. Ni siquiera el hecho de que sean seis (los únicos conocidos entonces: Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter y Saturno) puede ser fruto de la casualidad. Antes al contrario, cuando Dios dispuso sus órbitas tuvo ante sí un modelo donde cada uno se mueve en una esfera que inscribe en su interior uno de los cinco sólidos regulares mencionados por Euclides en los teoremas 13 a 17 del libro XIII de sus Elementos de Geometría.

La teoría resultó incorrecta por haber tomado los datos de Copérnico, que había cometido errores, pero Kepler no cejó en su empeño de geómetra, que finalmente le llevó a descubrir sus tres famosas leyes:

  1. a) Las órbitas de los planetas describen elipses, teniendo al Sol como uno de sus focos.
  2. b) La línea que une al Sol con un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.
  3. c) El cuadrado del periodo de un planeta es proporcional al cubo del semieje mayor de la órbita.

El espíritu de Kepler fue mecanicista por ser teológico: “la Geometría, eterna como Dios y surgida del espíritu divino, ha servido a Dios para formar el mundo, para que éste fuera el mejor y más hermoso, el más semejante a su Creador”. La obra de Dios solamente será comprendida por quien descubra las relaciones entre cantidades y figuras geométricas, no por quien observe los hechos empíricos. Estos tienen que acoplarse a aquéllas, pues Dios no puede haber hecho un mundo carente de armonía.

La ciencia de Kepler era teoría, una contemplación de Dios, de la Verdad. Era ciencia sin interés práctico alguno, no pensada para mejorar la vida del cuerpo por medio de la tecnología, sino para hallar el reposo del espíritu contemplando la eterna perfección de lo creado.

c) Descartes (1596–1650): la infinitud del mundo

Una pieza importante de la cosmovisión moderna, el espacio infinito, fue aportada por Descartes. Según él, el simple hecho de suponer un límite para el espacio obliga a rechazarlo y, en consecuencia no es posible pensar que es finito. Con todo, Descartes no creyó que fuera vacío. Si lo fuera, argumentaba, no podría decirse nada de él, ni siquiera que es extenso en longitud, anchura y altura. Si es extenso es algo, y si es algo es materia. ¿Qué otra cosa podría ser?

Hubo de ser Newton quien, superando estos escrúpulos lógicos y ontológicos, impusiera la visión del espacio vacío infinito propio de los antiguos atomistas a la cosmovisión moderna.

d) Newton (1643-1727): la gran ley universal

El último componente de la cosmovisión moderna, el que sirvió de cierre a todo el sistema, fue la ley de gravitación universal de Newton.

Abandonados a sí mismos, los cuerpos caen hacia abajo. Este hecho, el más familiar de todos, ha sido siempre el problema más difícil. ¿Qué fuerza misteriosa se ejerce instantáneamente sobre ellos para precipitarlos al suelo?

Antes de Newton  se tenía una idea de que los objetos, tanto terrestres como celestes, se atraen entre sí. Se sabía también que la atracción aumenta en proporción a las masas y disminuye en proporción a las distancias, pero nadie había precisado esas proporciones en una fórmula matemática.

El geocentrismo, que postulaba la existencia de esferas en cuyo interior se hallan tachonadas las estrellas, tenía la ventaja de no obligar a preguntarse por qué éstas no se pierden en el vacío. Se comprende bien que la diminuta luz nocturna que es para nosotros un cuerpo celeste ocupe la misma posición respecto a los demás una noche tras otra si todos están prendidos en el interior de una esfera enorme que gira eternamente alrededor de la Tierra. Pero cuando la esfera desaparece como efecto de la idea de espacio infinito, ¿por qué las pequeñas luces, abandonadas a sí mismas, siguen una trayectoria curva? ¿por qué no se alejan y se pierden?

La respuesta fue el principio de gravitación universal de Newton, contenido en su Philosophiae naturalis principia mathematica, publicado en 1687:

Era una fórmula sencilla que explicaba casi todos los complicadísimos movimientos de las estrellas errantes, reducía a una sola las leyes de Kepler, daba razón suficiente de la traslación y rotación de la Tierra y los demás planetas, de las mareas, los movimientos de la Luna y los cometas, etc. Era en verdad una ley universal. Con ella y el principio de inercia establecido por Galileo y Descartes se podía explicar con precisión matemática cualquier movimiento de cualquier objeto, ya fuera terrestre o celeste. La cosmovisión moderna había cumplido el objetivo de geometrizar el mundo físico.

e) Conclusión sobre la cosmovisión moderna

El empeño de la cosmovisión moderna, que empezó con Copérnico y culminó en Newton, alcanzó un éxito tan grande que los científicos posteriores estuvieron convencidos durante doscientos años de que muy pronto no quedaría nada por explicar.

Todos los autores que promovieron esta cosmovisión habían pensado que Dios era la piedra clave del sistema. El hombre, por el contrario, había ido siendo desplazado del mismo. A principios del siglo XIX, sin embargo, el segundo fue visto finalmente como un conjunto de fuerzas físicas que en nada lo diferencian del resto de los cuerpos y el primero o bien fue expulsado de la realidad o bien quedó reducido a mero observador del universo físico, como pasó en la obra de Pierre Simon, Marqués de Laplace (1749-1827). Este científico, que aspiró a completar la física newtoniana, logró dar cuenta de los pocos hechos que todavía requerían la acción de Dios, algo que fue advertido por Napoleón Bonaparte, quien le mostró su extrañeza por haber prescindido de Él, a lo que respondió que ya no era necesario. Con todo, pareció reservarle el papel de inteligencia del mundo, un papel que recordaba lejanamente al que Aristóteles había asignado al Primer Motor Inmóvil.

La ciencia física, una ciencia sectorial entre las demás, había desbordado sus límites y no solamente se había convertido en una cosmovisión científica, sino que, yendo mucho más allá, pretendía ser una auténtica metafísica general, u ontología, una teoría del ser en general. Según esta doctrina metafísica, el mundo vuelve a ser eterno y autosuficiente, una maquinaria perfecta que no requiere ninguna causa externa, una maquinaria de la que forman parte todos los seres sin excepción. Así resurgió de nuevo el materialismo mecanicista de Leucipo y Demócrito.

3. Cosmovisión contemporánea

Las ciencias positivas de nuestro tiempo han puesto de manifiesto algo que los antiguos no podían imaginar: que la naturaleza consiste en un caudal enorme de energía, lo que obliga a concebirla como una potencia dinámica. Este hecho es el resultado de pensar sobre la realidad en términos de lenguajes artificiales, fabricados por los propios científicos. Tales lenguajes constan de ecuaciones diferenciales, cálculos de probabilidades, simbolismos artificiales, etc. Es también resultado de observar la realidad no con los sentidos naturales, con los ojos y los oídos, sino con verdaderos sentidos artificiales como radiotelescopios, contadores Geiger, cámaras Wilson, ciclotrones, etc., sentidos que han sido también fabricados por los científicos como elementos indispensables de su actividad.

Éstos son la nueva razón y los nuevos sentidos de las ciencias del presente, razón y sentidos que no se han destinado al mero conocimiento de la realidad física, sino a su manipulación y explotación. La antigua alétheia ha quedado muy lejos. La verdad consiste ahora en obligar a las profundidades de la materia a que se descubran conforme a los planes inventados por el hombre de ciencia, que no es ya un fenomenólogo pasivo, sino un tecnólogo.

La naturaleza no es estable, eterna e inalterable como lo fue para la cosmovisión antigua y medieval. Tampoco es materia inerte, como creyó la moderna. Es más bien un campo inagotable de posibilidades. Y la tecnología científica es la creación ininterrumpida de novedades. La ciencia y la tecnología, que en rigor no son diferentes, ya no se ajustan al concepto de verdad como alétheia, sino al de verdad como construcción (verum est factum).

Los elementos principales de esta cosmovisión son la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica. La primera apareció para explicar el experimento de Michelson y Morley, que resultó crucial las ciencias físicas de nuestro tiempo.

a) El experimento de Michelson (1852-1931) y Morley (1838-1923)

A finales del siglo XIX la luz era uno de los pocos casos sin explicar por la física. Se creía que debía seguir el principio de relatividad formulado por Galileo tiempo atrás. Según dicho principio, las leyes de la mecánica se cumplen lo mismo en un sistema de coordenadas en reposo que en otro que se mueve en línea recta y a velocidad constante. Esto explica, por ejemplo, que un niño que corre por el pasillo de un tren en marcha lo hace a la misma velocidad para un viajero que esté sentado tanto si va hacia la locomotora como si va hacia el vagón de cola. Sin embargo, para un hombre que esté quieto fuera del tren correrá más hacia delante que hacia atrás, porque en ese caso deben componerse las velocidades del niño y del tren.

Se creía que la luz consta de ondas como las del sonido y que, como éste se propaga a través del aire, aquélla lo hace a través del éter, que ocuparía todo el espacio. Por último, se supuso que cuando se propaga en un sistema en movimiento, como el niño en el tren, o bien transporta el éter consigo o bien se propaga a través de él, como un submarino en el agua.

Si era cierto lo primero, entonces tenía que poderse probar que su velocidad no es la misma cuando se mide en un sistema en movimiento, por ejemplo en un cohete que lleva una fuente luminosa en el centro, que cuando se mide desde un sistema fijo. Tendría que ser de 300.000 km./s en el primer caso y habría que sumarle o restarle la del cohete según que se midiera el rayo que partiera hacia la cabeza o el que partiera hacia la cola.

Pero todos los experimentos diseñados para confirmar esta hipótesis fracasaron. El resultado era siempre que la velocidad de la luz es la misma cuando se mide en un sistema móvil y cuando se mide en otro inmóvil.

Luego debía ser verdadera la segunda opción: que los objetos se mueven a través del éter sin desplazarlo. Puesto que uno de tales objetos es la Tierra, ésta debía navegar con todos los demás planetas y estrellas sumergida en un mar de éter inmóvil. El movimiento de nuestro planeta (unos 1.600 km./h. en el Ecuador) debía provocar entonces una “corriente de éter” semejante al viento que siente quien viaja en una moto un día de calma. La luz transmitida en contra de la corriente debía tener menor velocidad que la emitida a favor, pues, según se suponía, las ondas de luz son ondas de éter.

Michelson y Morley diseñaron un sofisticado experimento para probar esta hipótesis. Esperaron comprobar que la velocidad de la luz es constante solamente en relación con el éter inmóvil y que entra en composición con la de cualquier sistema que esté en movimiento uniforme. Puesto que el éter tenía que estar fijo, la luz tenía que moverse con menos rapidez al llevar la dirección de la Tierra y con más al llevar la contraria. El éxito del experimento demostraría por fin qué sistema está en reposo y qué otro en movimiento. Era de esperar, por supuesto, que el sistema en reposo sería el éter y el móvil la Tierra.

Pero el resultado fue el contrario: la velocidad de la luz era idéntica en todas direcciones. ¡Se había probado que la Tierra es inmóvil! Pero esto era inaceptable, pues obligaba a retornar a las ideas precopernicanas cuando otros experimentos habían probado ya suficientemente que la Tierra está en movimiento. ¿Qué hacer? La experimentación demostraba que la velocidad de la luz es independiente de todo sistema, ya se halle en movimiento ya en reposo, y nunca puede componerse con otra. Por esto no encajaba bien con ninguna de las perspectivas de la física de Newton.

Una cosa parecía cierta: que debía abandonarse la idea de que existe el éter y admitir que la luz, onda sin materia que ondule, se propaga en el vacío. Luego, nuevamente en contra de Demócrito, el vacío tiene al menos una propiedad física, la de servir de medio de propagación de la luz.

b) La relatividad restringida de Einstein (1879-1955)

La solución fue la teoría de la relatividad de Albert Einstein. Lo que cambia, según dicha teoría, no es la velocidad de la luz, sino el tiempo, el espacio o ambos a la vez. Dado que cualquier distancia que se recorra equivale a la velocidad que se lleve multiplicada por el tiempo empleado en recorrerla (d = v x t), si la velocidad es constante para dos observadores diferentes, pero la distancia medida por el primero de ellos es mayor que la medida por el segundo, debe concluirse que el tiempo del primero fluye con más rapidez, que el espacio del segundo se contrae o ambas cosas a la vez.

Esta conclusión parece disparatada, pero no sólo no lo es en absoluto, sino que además se ha podido comprobar experimentalmente. El tiempo y el espacio no son absolutos, sino relativos a los sistemas de medición. Luego el tiempo es la cuarta coordenada necesaria, junto a las tres del espacio, para la debida localización de un fenómeno. Es lo que se ha denominado espacio-tiempo.

Sea el ejemplo siguiente: un cohete que viaja en línea recta a una velocidad próxima a la de la luz va provisto de dos fuentes luminosas, una en cada extremo; en el centro hay un científico provisto del instrumental necesario para hacer mediciones; en una estación espacial inmóvil con respecto al cohete hay otro científico, provisto también del instrumental técnico necesario; cuando ambos están frente a frente cada uno comprueba que le llegan simultáneamente dos rayos de luz, uno emitido desde la cabeza y otro desde la cola del cohete.

El científico que viaja en el cohete pensará que los dos rayos han partido simultáneamente de su fuente, pues, sabiendo que la velocidad de la luz es constante y que él está a igual distancia de las dos fuentes luminosas, tendrá que deducir que los dos han hecho un recorrido igual.

El otro pensará que un rayo ha partido antes que otro, porque razonará así: para que los dos hayan llegado hasta mí al mismo tiempo han tenido que partir antes de ahora, cuando el cohete todavía no había llegado hasta aquí; pero en ese instante estaba más cerca de mí la cabeza que la cola; luego el rayo delantero ha tenido que recorrer una distancia menor que el trasero; teniendo en cuenta que la velocidad de la luz es constante y no debo, por tanto, sumar o restar la del cohete, el de delante ha partido más tarde que el de atrás, pues de otro modo no habrían llegado simultáneamente hasta mí.

Los dos físicos razonan correctamente y no es posible que se pongan de acuerdo sobre la simultaneidad de los dos sucesos, porque no pueden componer la velocidad de la luz con la del cohete. Como se ha dicho más arriba, el tiempo y el espacio son relativos a los sistemas de medición.

Otra consecuencia importante de la teoría de la relatividad es la equivalencia entre la masa y la energía, equivalencia que no se advierte en los objetos grandes de la experiencia, en los cuales es demasiado pequeño el coeficiente de intercambio entre ambas.

De la teoría de Einstein se desprende que un trozo de hierro calentado al rojo vivo adquiere energía, por lo que debe pesar más que cuando está frío, pues con la energía se adquiere masa. Gracias a esta equivalencia sabemos ahora que un gramo de masa contiene calor suficiente como para evaporar unos veinte millones de litros de agua y un kilo de cualquier materia basta para producir unos veinticinco mil millones de kilowatios / hora. Esto es lo que prueba la conocida fórmula que hace equivaler la masa y la energía, el cuerpo y la luz: (E = mc2 ).

Éste era un cálculo meramente teórico cuanto Einstein lo propuso. Entonces no había materia disponible para probarlo. Más tarde, en 1938, Hahn y Strassmann descubrieron que el uranio sí estaba al alcance de la técnica del momento, que con medio Kg. se podía obtener el equivalente a diez mil toneladas de dinamita y alcanzar la temperatura de diez mil millones de grados, superior a la del centro del Sol, y que la presión en el centro de la explosión sería varios billones superior a la de la atmósfera.

Cómo hacerlo fue invento de Fermi, Oppenheimer, Teller, etc.: la bomba atómica, la comprobación de que lo profundo de la materia, lo que compone a todas las cosas naturales, es energía. La materia no es, pues, algo eternamente estable, como había creído Demócrito, sino una especie de volcán que puede expandirse y explotar.

c) La mecánica cuántica

La mecánica cuántica, a cuya confección contribuyeron autores como Planck (1858-1947), Heisenberg (1901-1976), Rutherford (1871-1937), Bohr (1885-1962), De Broglie (1892-1987), Schrödinger (1887-1961), etc., es actualmente aceptada como una teoría adecuada para el orden de las partículas elementales.

Las bases de la teoría fueron propuestas por Max Planck en 1900. Este postuló que la energía solamente puede ser emitida por la materia en cantidades discretas o discontinuas. Discontinua es la cantidad de trabajadores empleados en la producción de vino de Jerez, pues solamente aumenta o disminuye de acuerdo con números enteros. Continua es la cantidad de vino producido, excepto que se encareciera tanto que hubiera que venderlo molécula a molécula.

Durante mucho tiempo se pensó que la electricidad es también un fluido continuo, pero en el siglo XIX se halló que aumenta o disminuye por saltos, según magnitudes mínimas, o cuantos, llamadas electrones. Entonces pasó a ser tratada como una magnitud discontinua.

La totalidad de la materia es discontinua, o granular, siendo los electrones uno más de sus componentes. Granular es también la luz, como toda radiación. Los cuantos de luz se llaman fotones.

Para resolver una ecuación clásica sobre el movimiento de un sistema era necesario conocer la posición y la velocidad de sus partículas, pues, según se creía, todo sistema consta de un número determinado de partículas. Pero la mecánica cuántica ha probado que no es posible conocer simultáneamente la posición y la velocidad de una partícula dada. De acuerdo con las relaciones de incertidumbre establecidas en primer lugar por Heisenberg, cuanto más se haya conseguido determinar el estado de movimiento de una partícula, menos se conseguirá determinar su posición, y viceversa, cuanto más conocida sea su posición, más desconocida será su velocidad.

d) Conclusión sobre la cosmovisión contemporánea

Por la teoría de la relatividad, la mecánica cuántica y otras ramas del estudio de la materia sabemos ahora que el universo se compone de electrones, positrones, neutrones, quarks, etc., entidades de una dimensión aproximada a la millonésima de millonésima de milímetro, capaces de reacciones violentas entre sí y de uniones que dan lugar a átomos. La masa de una molécula de hidrógeno, por ejemplo, es 0,000.000.000.000.000.000.000.0033. Estos seres actúan por gravedad y, por causa de sus diámetros pequeños, pueden acercarse extraordinariamente unos a otros, produciendo unas fuerzas de interacción insospechadas para la imaginación sensorial común. Son la trama del tejido de la materia, que, pese a que se nos antoja continua, es fundamentalmente discontinua, llena de huecos.

La materia consta de unas cuantas partículas elementales. El problema es averiguar cuáles son exactamente. En los años 50 se creía que eran el electrón, el neutrón, el protón y sus equivalentes de antimateria, pero luego empezaron a aparecer centenares de partículas subnucleares. En los años 70 se descubrió el quark y se creyó haber llegado al final, al elemento definitivo del que todo se compone. Pero después han surgido nuevas complicaciones con la aparición de nuevas familias de quarks, hasta tres. Algunos físicos están convencidos de que hay una cuarta familia y no muchas más. El antiguo ideal filosófico de la simplicidad sigue vigente.

Esas partículas mínimas son las piezas de que se compone un universo que se halla en estado de violenta explosión por causa del cual las galaxias se alejan unas de otras a velocidades cercanas a las de la luz. En el interior de las galaxias las estrellas alcanzan casi los cien kilómetros por segundo, lo que significa aproximadamente unos diez mil millones de kilómetros anuales. Si no lo percibimos es porque las distancias son todavía mil veces más pequeñas que la que separa a la Tierra de la estrella más cercana. La estrella de Barnard, por ejemplo, se halla a 56 billones de kilómetros y se mueve a 89 kilómetros por segundo, lo que hace unos 2.800 millones de kilómetros al año, por lo que su posición con respecto a nosotros cambia únicamente 29 milésimas de grado, una variación que nuestros ojos no pueden percibir.

Si todos los objetos se alejan unos de otros es que el tamaño del universo está aumentando. Si es así, hay que admitir que era progresivamente más pequeño según fuera más antiguo, hasta un momento en que no podía haber galaxias, estrellas, moléculas, ni átomos, debido a la enorme densidad de la materia. Esto debió suceder hace unos 10.000 millones de años o, a lo sumo, hace unos 20.000.

Por causa de aquella densidad el universo entero sufrió una gran explosión (big bang, de ahí el nombre de la teoría). En el presente estaríamos aún bajos sus efectos. En el futuro ha de suceder una de las dos cosas siguientes: o bien seguirá expandiéndose sin fin a la velocidad actual, en cuyo caso habrá temperaturas eternas cercanas al cero absoluto, o bien, llegado a un punto máximo en su crecimiento, volverá de nuevo a contraerse, a aumentar progresivamente la densidad y la temperatura hasta la disolución completa de todo objeto, que dará lugar a una nueva explosión, etc.

Cf. Lecciones de filosofía, cap. V


 

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