Evolución del Pensamiento Cosmológico

El Mecanismo Cartesiano

La cualidad primordial del mundo físico, según Descartes, es la extensión, sometida a tres principios fundamentales:

1. El principio de la inercia: Nada cambia su estado a no ser por una causa exterior que lo provoque.
2. Movimiento rectilíneo: El movimiento inercial es siempre rectilíneo.
3. Conservación del movimiento: El movimiento inercial es siempre constante.

Descartes explica el origen de este movimiento como proveniente de Dios.

El Mecanismo Newtoniano

El universo es un espacio absoluto e inmutable, donde las partículas de materia homogénea se mueven en un tiempo igualmente absoluto. Los fenómenos físicos están provocados por la atracción mutua de estas partículas, que se puede medir matemáticamente. Las tres leyes del movimiento son:

1. Primera ley (de la inercia): «Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él».
2. Segunda ley (de fuerza): «El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime».
3. Tercera ley (de acción y reacción): «Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto».

El mecanicismo newtoniano postula una fuerza a distancia que el mecanicismo clásico negaba: la gravitación (la Ley de la Gravedad).

La Visión Contemporánea del Cosmos

La cosmología newtoniana predominó hasta bien entrado el siglo XX. Albert Einstein publicó en 1905 su teoría de la relatividad especial y, en 1917, su teoría general de la relatividad, donde exponía una nueva explicación de la gravitación radicalmente distinta a la newtoniana: en lugar de partículas sometidas a un campo gravitatorio siguiendo trayectorias curvas, las trayectorias son rectilíneas y el espacio es el que se curva.

Hubble verificó que las galaxias se alejan de nuestra posición, indicando que el universo se estaba expandiendo, lo que requería una nueva teoría gravitatoria. Más tarde, el astrónomo belga Lemaitre propuso la hipótesis del átomo primitivo (anticipando el Big Bang): la expansión del universo podría explicarse si el cosmos se hubiera originado por la explosión de un átomo primigenio en el que hubiera estado contenido todo el universo. George Gamow dedujo que, si el universo se hubiera generado por la explosión primigenia, debería existir una radiación cósmica de fondo, una especie de eco del universo primitivo, presente en todo el universo por igual.

A mediados del siglo XX, aunque se aceptaba la expansión del universo, se discrepaba en la explicación de tal expansión: algunos aceptaban el modelo del estado estacionario del universo defendido por Fred Hoyle (para quien el universo no tiene principio ni fin), mientras que otros optaban por el modelo de la gran explosión primordial de Lemaitre (a la que Hoyle llamaba Big Bang irónicamente). La verificación de la existencia de la radiación cósmica de fondo, ese eco de la explosión primordial que predijo Gamow, descartaba la hipótesis del estado estacionario, dando aún más fundamento a la teoría del Big Bang.

Este modelo cosmológico se apoya en tres tesis fundamentales:

1. El principio cosmológico: El universo presenta propiedades similares en todas las direcciones y es similar en todas sus partes.
2. El paradigma inflacionista: En los primeros instantes, el crecimiento del universo fue rápido y se va ralentizando, de manera que hay que distinguir entre el universo real y el universo observable.
3. La teoría del Big Bang, que se fundamenta en tres evidencias:
   1. La expansión del universo.
   2. La nucleosíntesis primordial: Se produjo en los primeros 3 minutos del Big Bang, cuando se formaron los elementos ligeros. El descenso de la temperatura y de la densidad del universo imposibilitaron la fusión nuclear.
   3. La radiación cósmica de fondo de microondas.

La teoría del Big Bang es generalmente admitida en la actualidad, pero no explica todo, y necesitaríamos una teoría cuántica de la gravedad que aún no existe. Lo más lejano que podemos ver es el momento en que se generó la radiación cósmica, unos 380,000 años después de la explosión primordial.

La Mecánica Cuántica

La mecánica cuántica describe las propiedades de las moléculas, los átomos y sus partes, de las partículas subatómicas y las relaciones entre ellas con la radiación electromagnética. El problema que presenta su comprensión es que el comportamiento de la materia y la radiación es muy distinto al que se observa con los sentidos y choca con lo que intuitivamente esperamos.

La física clásica no consiguió interpretar eficazmente muchos de los problemas que planteaba la física cuántica. La búsqueda de soluciones llevó a un nuevo paradigma físico de las partículas elementales, y dentro de este nuevo estudio destacó Einstein.

La Teoría General de la Relatividad explica la gravitación de forma distinta a la newtoniana: las partículas sometidas a un campo gravitatorio ya no siguen trayectorias curvas, sino rectilíneas, y es el espacio el que se curva. El paradigma relativista presenta un universo en expansión en el que el espacio es curvo como consecuencia de que las partículas materiales que lo forman, sometidas a la ley de la gravedad, siguen trayectorias rectilíneas.