La ciencia, la humanidad y ver lo “no veíble”

1° de mayo de 2019 | revcom.us

 

15 de abril de 2019. El miércoles 10 de abril, astrónomos en seis distintos lugares del mundo dieron a conocer la imagen de un agujero negro, así como documentos científicos que sustentan, y explican más a fondo, este muy emocionante avance científico.

Los agujeros negros son una de las últimas expresiones científicas de lo que es real pero que no se puede ver con el ojo humano. Hace un poco más de 100 años, Albert Einstein completó las teorías de la relatividad especial y de la relatividad general. Están entre las teorías fundamentales de la física, y revelan un universo alucinante en el que el tiempo, el espacio y la materia (las cosas de las que se compone todo en el universo, de la energía a los átomos) no son cosas separadas, como pensaban los científicos y como la experiencia cotidiana parece indicar, sino al contrario, están entrelazadas, y se doblan y tuercen y se combinan entre sí y configuran unas a otras. Los relojes que están en un viaje van más despacio ante la aceleración de la velocidad, y la luz se curva al pasar al lado de las estrellas. Antes de que los científicos encontraran pruebas reales de agujeros negros en el universo, la relatividad general anunciaba su existencia — la materia comprimida con tanta fuerza hace que la atracción de la gravedad y la combadura del tiempo y el espacio sean tan grandes que nada, ni siquiera la luz, puede escapar a su apretón.

La imagen del agujero negro que se dio a conocer esta semana confirma la teoría de Einstein. E indica y abre la puerta para seguir explorando y para obtener un conocimiento más profundo de estas cosas básicas de nuestro universo. Todo esto es algo fenomenal.

Bob Avakian (BA) ha enfatizado que “la verdad es buena para el proletariado; toda verdad nos ayuda a llegar al comunismo”. Para más sobre esto, recomendamos fuertemente “Conversación de Bob Avakian con unos camaradas sobre epistemología: Sobre conocer y cambiar el mundo”. En ese texto, BA dice que los descubrimientos científicos como la Big Bang [Gran Explosión] y lo que lo precedió son tanto interesantes en sí como a la vez que son parte, “no en un sentido estrecho”, del rico proceso el que es la búsqueda de la verdad y el avance al comunismo. ¡Todos pueden aprender la ciencia!*

En esta página incluimos la carta de un lector sobre este importante avance científico, así como imágenes y un video.

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* Vea el pasaje del libro CIENCIA Y REVOLUCIÓN, Sobre la importancia de la ciencia y la aplicación de la ciencia a la sociedad, la nueva síntesis del comunismo y la dirección de Bob Avakian, Una entrevista a Ardea Skybreak, en que Skybreak señala: “Yo creo firmemente, y puedo dar evidencia al respecto, de que las personas que ni siquiera tienen un mínimo de educación de hecho pueden actuar como científicos”.

La imagen que acaban de dar a conocer del agujero negro al centro de la galaxia Messier 87.

 

¿Por qué es tan fenomenal la primera imagen de un agujero negro que los científicos acaban de dar a conocer?

Los agujeros negros se ubican en los límites extremos de lo que la ciencia por ahora puede investigar y entender. Son tan densos y su gravedad es tan poderosa que nada, ni la luz, puede escapar a su apretón. Así que, hasta hoy, no ha habido ninguna imagen de cómo se ven. Ahora, los científicos han encontrado una manera de sacar una imagen, por lo que por primera vez podemos “ver” cómo se parecen los alrededores de un agujero negro. Esto en sí es fenomenal. Además, esta imagen confirma una parte de lo que los científicos ya sabían, específicamente confirma las predicciones de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Y la hazaña de observar un agujero negro también abre una nueva avenida para descubrir más sobre las grandes preguntas sin respuesta sobre el universo y la materia. Todo esto es muy importante para la humanidad. La búsqueda del conocimiento sigue su marcha.

De un lector:

Esta semana, en lo que fue un importante avance científico, unos científicos dieron a conocer la imagen de un agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87, que está a 55 millones de años luz de la Tierra. (Un año luz, la distancia que viaja la luz en un año, es 9.462.942.720.000 kilómetros — así que Messier 87 está muy lejos de la Tierra¹.) El agujero negro es enorme: tiene una masa que es miles de millones de veces más grande que la de nuestro sol.

“Hemos visto lo que pensábamos que era no veíble”, dijo Shep Doeleman, el astrónomo que encabeza el trabajo coordinado a nivel mundial para estudiar los agujeros negros, que incluye radiotelescopios en cuatro continentes, que se llama el Telescopio del Horizonte de Sucesos. La imagen que emergió no es una foto en el sentido que estamos acostumbrados a pensar en esas cosas. Los telescopios son radiotelescopios, que “ven” y graban ondas radiales, en vez de luz. Una parte muy grande del reto científico en este proceso fue cómo coordinar correctamente, juntar y luego recopilar la información recabada desde los distintos rincones del mundo².

Pero primero, antes de adentrarnos en eso, algunos antecedentes sobre los agujeros negros. Originalmente, incluso la idea de los agujeros negros fue sorprendente para los científicos. Al principio los agujeros negros eran solamente una especie de abstracción teórica: hace unos 100 años, un científico que estaba estudiando la teoría de la relatividad general de Albert Einstein mostró que las matemáticas en la ecuación que Einstein desarrolló señalaban que, si la materia fuese comprimida de manera suficientemente densa, la gravedad sería tan fuerte que nada, ni la luz, nunca podría escapar a su atracción.

Al principio, el propio Einstein consideraba que eso era tan contrario a su manera de ver el modo en que funcionaba el mundo y tenía escepticismo sobre el resultado. Pero con el paso de las décadas, las recientes pruebas indicaban precisamente no sólo que existen los agujeros negros, unos de ellos del tamaño de estrellas grandes, sino también que unos que son extremadamente masivos están al centro de cada galaxia, la nuestra inclusive, la Vía Láctea. Además, en 2017, durante una observación pionera, por primera vez se detectaron las ondas gravitatorias, y la teoría de la relatividad general mostró que tuvieron que haber salido de dos agujeros negros de 10 veces o más el tamaño de nuestro sol que se habían combinado³. (Vea “Hearing the Universe for the First Time” [Escuchamos el universo por primera vez] en inglés en revcom.us.)

Y ahora los astrónomos han producido una imagen extraordinaria de un inmenso agujero negro miles de millones de veces más grande que nuestro sol.

El físico Brian Green escribió en Twitter: “Cuesta trabajo expresar lo completamente excepcional y sorprendentemente encantador que lo es que unos garabatos matemáticos puedan predecir algo tan estrafalario que un agujero negro y que luego, tras observar los cielos con suficiente diligencia, los encontremos”.

La imagen del agujero negro es el resultado de un extraordinario proceso científico. En vista de que la luz no puede escaparse a un agujero negro, es imposible ver lo que está en su interior, y es difícil obtener una foto de su borde, ya que nunca se había hecho antes. Hasta hoy los científicos solo habían detectado los agujeros negros de una manera indirecta, por ejemplo, al observar la forma en que afectan las estrellas que orbitan alrededor de un núcleo masivo e invisible al centro de una galaxia.

Los científicos requerían un telescopio del tamaño de la Tierra para obtener una imagen precisa de algo tan lejano que su luz tarda 55 millones de años en llegar a la Tierra. Armaron un telescopio de ese tamaño juntando el trabajo de muchas personas esparcidas por todo el planeta: 100 científicos en cuatro continentes distintos usaron ocho enormes radiotelescopios que se enfocaron en exactamente un mismo instante en la Messier 87, cronometrados por relojes atómicos extremadamente precisos, por cuatro días seguidos. Acumularon tantos datos que no fue posible enviarlos por el Internet, y por lo tanto tuvieron que guardarlos en discos duros que tuvieron que llevar físicamente al Instituto de Tecnología de Massachusetts para su análisis. Uno de los telescopios estaba en Antártida, y tuvieron que esperar que pasara el invierno para poder enviar los discos duros. Los científicos que encabezan el proyecto organizaron cuatro grupos distintos, que no tuvieron comunicación entre sí, para que cada uno analizara los datos para asegurarse de que nadie “manipulara” los resultados a fin de obtener lo que quizá consideraran una imagen mejor.

El análisis tomó años de trabajo duro, y sofisticados algoritmos de informática, especialmente, tal que se informó, un algoritmo desarrollado por Katie Bouman, fueron necesarios para combinar los datos de los ocho radiotelescopios en distintas partes del mundo que trabajaron bajo la colaboración del Telescopio del Horizonte de Sucesos. Todo esto produjo la imagen coherente que ahora ha capturado la imaginación del mundo.

La imagen presenta el agujero negro en el centro. La imagen no muestra claramente el horizonte de sucesos del agujero negro (el borde, el que una vez que uno lo atraviese, uno se encuentra en el agujero negro y no puede salir). El horizonte de sucesos es lo que trata el nombre del proyecto. La imagen muestra una “sombra” que arroja la luz que curva alrededor del agujero negro, fuera del horizonte de sucesos. Los científicos calculan que, por el tamaño de las sombras, la masa del objeto es 6.5 mil millones veces la masa de nuestro sol.

Y la luz alrededor del centro negro es dispareja, más gruesa en la parte inferior que la superior. Los científicos concluyeron, entre otras cosas, que probablemente el agujero negro esté rotando.

Si bien los agujeros negros son la máxima expresión en la física de “una vez que uno se cae adentro, jamás puede salir”, a la vez son objetos sumamente dinámicos. El agujero negro al centro de la Messier 87 está rodeado por un disco de acreción: la materia que está girando alrededor del agujero negro y que está decayendo en él. Además, este proceso en el que el agujero negro “se come” materia a su alrededor y crece produce un chorro increíblemente poderoso de partículas que brotan desde el borde del agujero negro y van volando hacia el espacio casi a la velocidad de la luz. (La imagen que captó el Telescopio del Horizonte de Sucesos no muestra ese chorro, porque la imagen no tiene suficiente detalle. Vea en esta página la interpretación de un artista del chorro.)

Otro alucine sucedió en los años 1970 cuando el físico Stephen Hawking empleó los métodos de la mecánica cuántica (la teoría de la naturaleza y del carácter de las partículas y ondas muy pequeñas que componen el mundo al nivel de los átomos) para mostrar que los agujeros negros emiten radiación, la que llegó a conocerse como la “radiación de Hawking”⁴. ¡Así que resulta que en realidad los agujeros negros no son completamente oscuros! Y eso es distinto a lo que predice la teoría general de la relatividad.

Desde los resultados de Hawking en los años 1970, los esfuerzos por entender más a fondo lo que les pasa a las sustancias que decaen, lo que está sucediendo con los agujeros negros y en realidad qué sucede en el horizonte de sucesos, han suscitado teorías en aguda contienda entre los físicos. Por ejemplo, hay diferentes teorías sobre lo que pasa cuando un objeto que decae en un agujero negro atraviesa el horizonte de sucesos: ¿lo atraviesa sin mayores cambios, al menos inicialmente? Las interpretaciones de esto que se basan en la teoría general de la relatividad indican que posiblemente sea así. ¿O será que la materia “se tritura” por un intenso “muro de fuego” en el horizonte de sucesos? La mecánica cuántica tiende a argumentar que eso ocurra. Y nadie en realidad sabe lo que está sucediendo dentro del horizonte de sucesos, al interior del agujero negro.

Para entender lo que está sucediendo en una situación tan extrema como la de un agujero negro, se necesita aplicar las dos teorías más fundamentales de la física: la mecánica cuántica (la teoría de la naturaleza y del carácter de las cosas muy pequeñas) y la relatividad general (la teoría de la gravedad y de la estructura en gran escala del universo). Ninguna de estas teorías, en sí y por sí sola, puede dar la respuesta a lo que está sucediendo. Y de ciertas maneras importantes, dan resultados diferentes. Estos problemas señalan una de las grandes preguntas sin respuesta en la física: cómo se relacionan entre sí la relatividad general y la mecánica cuántica y con los profundos cimientos del mundo físico. El estudio de los agujeros negros es una manera muy importante de abrir y arrojar luz sobre estas preguntas enormes y muy básicas.

Los líderes del Telescopio del Horizonte de Sucesos tienen grandes planes para hacer más trabajo. Un agujero negro en el que se han centrado y del que esperan sacar una imagen en el futuro es el agujero negro al centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctica. Este agujero negro, el que se llama Sagitario A* y que está ubicado a 26.000 años luz de la Tierra, es mucho más pequeño que el de Messier 87 pero por sus propias características, es importante e interesante. Y, más en general, no se entiende todavía cómo y por qué se formaron estos masivos agujeros negros y qué papel desempeñan en la formación de las galaxias y las estrellas. Hay mucho que aprender.

La gente ve lo que la religión llama “los cielos”, las estrellas, las galaxias. Puede ver una parte muy pequeña del vasto universo y puede imaginar su inmensidad. O puede ver, por ejemplo, las cosas más pequeñas, con un microscopio observa un microbio, y le asombra su proceso interno. Puede reflexionar acerca de la relación entre lo que es posible ver con el microscopio y lo que es posible ver con el telescopio. Todo eso ilustra una cualidad fundamental de los seres humanos, algo que siempre buscan. Siempre pretenderán todo eso. Lejos de suprimir eso o no reconocerlo, podemos y debemos darle y le daremos una expresión mucho más plena.

El comunismo no eliminará —ni de ninguna forma suprimirá— la admiración, el asombro, la imaginación y “la sed de maravillarse”. Al contrario, cada vez más ampliará muchísimo el ámbito de esto. En una escala mucho mayor echará a volar la imaginación en relación dialéctica con un punto de vista y método científico sistemático e integral para conocer y transformar la realidad — y en un sentido general, como parte de ese punto de vista y método.

Bob Avakian, Lo BAsico 4:30

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Notas:

1. Un año luz es una medida de distancia que utilizan los astrónomos. La estrella vecina que está más cerca a nosotros se encuentra a 4.2 años luz de distancia. La luz de nuestro sol tarda ocho minutos y 20 segundos en llegar a la Tierra. [volver]

2. Muchas personas piensan que los astrónomos son personas que simplemente hacen observaciones con telescopios tradicionales. Eso no ha sido cierto por más de 100 años. Hoy, los instrumentos como los radiotelescopios utilizan una electrónica sensible para grabar datos de las observaciones del espacio, y guardan y analizan esos datos con poderosos computadores. [volver]

3. Mucho antes de observar las ondas gravitatorias, la teoría de la relatividad general las predijo. La gravedad es la fuerza que nos mantiene sobre la superficie de la Tierra y subyace al proceso en que los planetas van en órbita alrededor de las estrellas, y para la cual la teoría general de la relatividad de Einstein tenía un entendimiento radicalmente diferente a lo que había existido anteriormente. [volver]

4. Se desarrolló la mecánica cuántica a fin de crear modelos de cosas como los componentes de los átomos y el movimiento y la interacción de partículas subatómicas (las partes que conforman el átomo), el mundo de las cosas muy pequeñas. Por ejemplo, el grosor de un solo cabello humano es de un millón de átomos de carbono. Así que Hawking estaba examinando el funcionamiento, la interacción y la interfaz entre las cosas muy pequeñas y las cosas muy grandes, en el borde de los agujeros negros. [volver]