Más rápido que la velocidad de la luz (3 page)

Esta descripción se aplica especialmente a la rama de la física que se denomina cosmología, el estudio del universo como una totalidad. La cosmología no se ocupa de estudiar una estrella o una galaxia determinada; la rama de la ciencia que estudia las estrellas y las galaxias recibe por lo general el nombre de astronomía. Para los cosmólogos, en cambio, las galaxias son, más bien, meras moléculas de una sustancia algo extraña que denominamos fluido cosmológico. Lo que intentamos comprender, precisamente, es el comportamiento global de ese fluido que todo lo abarca. La astronomía estudia los árboles; la cosmología, el bosque.

De más está decir que es un campo fértil para las especulaciones, cuyos enigmas constituyen una compleja novela de misterio en la cual abundan las pistas, los pasos en falso, las deducciones y los hechos empíricos. Inevitablemente, buena parte de la novela indica que los hombres de ciencia se dejan llevar por pálpitos y especulaciones mucho más de lo que admiten.

Durante buena parte de la historia, la cosmología formó parte de la religión, y el hecho de que haya llegado a ser una rama de la física no deja de ser sorprendente en alguna medida. ¿Por qué razón un sistema evidentemente tan complejo como el universo debería avenirse al escrutinio científico? La respuesta tal vez desconcierte al lector: al menos en lo que respecta a las fuerzas que obran en él, el universo no es tan complejo. Por ejemplo, es bastante más simple que un ecosistema o que un animal. Es más, es mucho más difícil describir la dinámica de un puente colgante que la del universo. Este hallazgo abrió las puertas para el desarrollo de la cosmología como disciplina científica.

El salto cualitativo se produjo con la teoría de la relatividad y el perfeccionamiento de las observaciones astronómicas. Los héroes de esa epopeya son Albert Einstein, el astrónomo y abogado estadounidense Edwin Hubble y el físico y meteorólogo ruso Alexander Friedmann, quienes vincularon el hecho de que la velocidad de la luz fuera constante con un misterio más inmenso aún: el del origen del universo. Todo comenzó con un sueño.

En su adolescencia, Einstein tuvo un sueño muy extraño, cuya impresión no se borró durante años y se transformó para él en una obsesión que luego terminó en profundas reflexiones. Esas reflexiones habrían de modificar radicalmente nuestra concepción del espacio y del tiempo y, en última instancia, nuestra manera de ver toda la realidad física que nos rodea. De hecho, desencadenaron la revolución más radical de las ciencias desde la época de Isaac Newton y llegaron a cuestionar la rigidez del espacio y el tiempo, idea consustancial a la cultura occidental.

He aquí el sueño de Einstein:

Es una brumosa mañana de primavera en la montaña. Einstein camina por un sendero al borde de un arroyo que baja de las altas cumbres nevadas. Ya no hace un frío intenso pero, cuando el sol empieza a disolver la bruma, la mañana es aún muy fresca. Los pájaros gorjean y su canto se destaca por encima del tronar del torrente. La ladera de la montaña está cubierta por tupidos bosques que sólo de tanto en tanto se ven interrumpidos por rocas escarpadas.

Bajando por el sendero, el paisaje se abre un poco y aparecen claros y manchones de pasto. A los pocos pasos, se ven ya los valles altos y Einstein advierte a lo lejos una multitud de campos con evidentes señales de civilización. Algunos de ellos están cultivados y divididos por cercas de aspecto más o menos regular. Einstein alcanza a ver que en otros pastan algunas vacas, plácidamente distribuidas.

El sol ya ha disuelto casi toda la niebla, de modo que se forma una suerte de franja límpida a través de la cual Einstein puede distinguir ya algunos detalles de los campos que tiene al pie. En esa región, no es raro dividir las tierras por medio de cercas electrificadas, horrorosas sin duda. Pero la mayor parte de ellas no parece estar funcionando, al punto que muchas vacas mastican pasto, hasta entonces prohibido, pasando la cabeza por el alambrado y burlándose de la propiedad privada...

Cuando Einstein llega al prado más próximo, se acerca a observar la cerca electrificada; la toca y, tal como suponía, no siente ninguna descarga: no es extraño, entonces, que las vacas pasaran tranquilamente la cabeza a través del alambrado. Mientras está allí, ve a un hombre corpulento que camina por el lado opuesto del campo. Se trata de un granjero que lleva a cuestas una batería de repuesto y avanza hacia un galpón ubicado en ese lado del terreno. Einstein lo ve entrar al galpón con el objeto de sustituir la batería descargada y, a través de la puerta abierta,
exactamente en el mismo instante
en que el granjero conecta la batería nueva, Einstein ve que las vacas dan un brusco salto para alejarse de la cerca (véase figura 1).
Saltan todas exactamente al mismo tiempo.
Enseguida, se oyen mugidos de disgusto.

Einstein continúa su paseo y llega al extremo opuesto del campo cuando el granjero está volviendo a su casa. Se saludan con suma cortesía y entablan un extraño diálogo, como los que suelen aparecer en la demencial bruma de los sueños.

Sus vacas tienen reflejos excepcionales —comenta Einstein—; hace un momento apenas lo vi conectar la batería nueva y todas saltaron hacia atrás de inmediato.

El granjero parece desconcertado y mira a Einstein con incredulidad:

—¿Que saltaron todas a la vez? Gracias por el elogio, pero esas vacas no están en celo. También yo estaba mirando mientras conectaba la batería, porque quería darles un buen susto; me gusta hacerles una broma de vez en cuando. Pero nada sucedió durante algunos momentos; después vi que la primera vaca se echaba hacia atrás, luego saltó la segunda y así sucesivamente, en perfecto orden, hasta que saltó la última.

Ahora el confundido es Einstein. ¿Acaso miente el granjero? (véase figura 2). Sin embargo, Einstein está totalmente seguro de lo que acaba de ver: el granjero conectó la batería nueva y todas las vacas
saltaron simultáneamente.
Por alguna razón inexplicable, Einstein comienza a sentir una gran irritación contra el granjero.

Entonces, Einstein despierta. ¡Qué sueño tonto! Además, de todos los animales posibles, soñar justamente con vacas... ¿Por qué se sintió tan irritado con el granjero? Mejor olvidar tanta estupidez.

Sin embargo, como suele suceder con muchos sueños extraños, algo sigue bullendo en la mente de Einstein, quien súbitamente vislumbra una posibilidad que no se le había ocurrido: aunque sólo fuera un sueño, en algún sentido lo que ocurría allí con las vacas no era más que una exageración de algo que ocurría en el mundo real. La luz se propaga a una velocidad enorme pero
no
infinita, de modo que ese sueño en apariencia inofensivo indicaba que de semejante propiedad física de la luz se infiere una consecuencia totalmente insensata: ¡que el tiempo forzosamente tiene que ser relativo! Hechos que ocurren "simultáneamente" para una persona pueden parecer sucesivos para otra.

En efecto, la luz se propaga con tal rapidez que su velocidad parece infinita, pero esa apariencia se debe a una limitación de nuestros sentidos. Mediante una experimentación rigurosa, la verdad se manifiesta: la luz se propaga a 300.000 kilómetros por segundo. El hecho de que la velocidad del sonido sea finita es mucho más evidente porque esa velocidad es muchísimo menor; el sonido se propaga a 300 metros por segundo, de modo que, si gritamos frente a una roca situada a 300 metros de nosotros, oiremos el eco de nuestra voz exactamente dos segundos más tarde: el grito tarda un segundo en llegar a la pared rocosa, se refleja en ella y su eco retorna en otro segundo.

Si emitiéramos un haz de luz que incidiera en un espejo situado a 300.000 km de distancia, recibiríamos su "eco" dos segundos después, fenómeno muy conocido en las radiocomunicaciones espaciales, por ejemplo, en las misiones a la Luna. El efecto del eco en una misión a Marte llevaría unos treinta minutos: un mensaje radial enviado desde la Tierra avanzaría a la velocidad de la luz y llegaría a Marte en quince minutos aproximadamente; la respuesta del astronauta tardaría otros quince minutos en llegar a la Tierra. Tener una discusión telefónica cuando uno está de vacaciones en Marte podría ser exasperante.

El sueño de las vacas describe nada más y nada menos que lo que ocurre en la realidad, si bien hay algo exagerado: lo que percibiríamos con los sentidos si la velocidad de la luz fuera del orden de la velocidad del sonido. En el sueño de Einstein, la electricidad se propaga por los cables a la velocidad de la luz
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. Por consiguiente, la imagen del granjero que conecta la batería avanza hacia Einstein a la misma velocidad que la corriente eléctrica a lo largo del cable. Tanto la corriente como la imagen llegan a la primera vaca simultáneamente, y la primera produce la descarga. Se supone en este caso que el tiempo de reacción del animal es nulo
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, de modo que la imagen del granjero, la imagen del salto de la primera vaca y la señal eléctrica que recorre el cable avanzan juntas hacia Einstein.

Cuando alcanzan a la segunda vaca, el pobre animal también salta y la imagen de ese segundo salto se une al cortejo, de modo que avanzan juntas hacia Einstein la imagen del granjero, las imágenes de las primeras dos vacas y la señal eléctrica. Lo mismo ocurre con todas las otras vacas y sus imágenes. En consecuencia, Einstein ve todo simultáneamente: que el granjero conecta la batería y que las vacas saltan. Si hubiera puesto una mano sobre el alambrado, habría recibido una descarga y gritado
"¡Scheisse!"
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precisamente en el mismo instante en que veía todas las imágenes. Einstein no sufría una alucinación:
todo eso
ocurría simultáneamente. Es decir, todo ocurría al mismo tiempo "para él".

Sin embargo, el punto de vista del granjero era muy distinto, pues lo que él experimentaba en realidad se parecía a una serie de "ecos" lumínicos reflejados por sucesivos espejos situados a distancias cada vez mayores. Para él, las cosas sucedieron así: conectó la batería, acción similar en este caso a la de un hombre que grita frente a un abismo. El pulso eléctrico avanzó por el cable y produjo una descarga sobre la primera vaca, la cual saltó, situación equiparable a la del sonido que se propaga hacia la roca que luego lo refleja. La imagen del salto de la vaca vuelve al granjero como el eco que devuelve la roca. Por consiguiente, para el granjero, entre el momento en que conecta la batería y el momento en que ve el salto de la primera vaca —es decir, entre el grito y el eco— transcurre un lapso idéntico. Las imágenes de las otras vacas que saltan son como una sucesión de ecos generados por paredes rocosas situadas a distancias cada vez más grandes y, por consiguiente, llegan al granjero con distintas demoras, es decir, en forma sucesiva.

De modo que el granjero tampoco sufre una alucinación. Para él, hay realmente una demora entre el instante en que conecta la batería y el instante en que ve saltar a la primera vaca. Después, ve que todas las otras vacas saltan sucesivamente. Si Einstein hubiera puesto la mano sobre el alambrado, el granjero lo habría visto dar un brinco y soltar la palabrota después de ver el salto de todas las vacas.

No hay contradicción alguna entre el granjero y Einstein; no hay nada que discutir. Los dos cuentan con veracidad lo que vieron y reflejan dos puntos de vista distintos. Si la luz se propagara con velocidad infinita, el sueño de Einstein no habría sido posible. Tal como son las cosas, es una mera exageración.

No obstante, ¡hay una contradicción! Lo que el sueño de Einstein nos dice es que la "simultaneidad" no es un concepto absoluto en el sentido de que sea verdad para todos los observadores sin ambigüedad. El sueño indica que el tiempo debe ser relativo y variar de un observador a otro. Acontecimientos que son simultáneos para un observador pueden ser sucesivos para otros.

¿Se trata acaso de una ilusión? ¿O es que el concepto de tiempo es algo más complejo de lo que imaginábamos? En nuestra experiencia cotidiana, cuando dos sucesos ocurren simultáneamente, esa simultaneidad se manifiesta para todo observador. ¿Podría ser que se tratara solamente de una aproximación burda? ¿El sueño tal vez insinuaba esta última posibilidad?
¿Podría ser que el tiempo fuera relativo?

Einstein nació en una época en que los hombres de ciencia veían el universo como un gran "sistema de relojería", en el cual los relojes hacían tictac con el mismo ritmo dondequiera que estuviesen. Se creía que el tiempo era la gran constante universal y se lo concebía como una estructura absoluta y rígida similar al espacio. Esas dos entidades juntas, el espacio absoluto y el tiempo absoluto, constituían el inmutable armazón que sostenía la concepción newtoniana del universo: un "sistema de relojería".