16.- Origen de la radiación cósmica de fondo.

Se advierte que los contenidos de este apartado son deducciones de un modelo de campos estacionarios. No es información de propósito general como la que solemos buscar en una enciclopedia, y probablemente no se entenderá nada sin haber comenzado por la INTRODUCCIÓN.

La radiación cósmica de fondo es equivalente a la emitida por un cuerpo negro que se encuentre a una temperatura de 2,725K, y se enmarca en el rango de las microondas con una longitud de onda de 1,9 milímetros. La imagen adjunta se corresponde con los datos obtenidos por la sonda WMAP de la NASA, de los que se desprende que las variaciones máximas entre cualquier dirección del espacio no van más allá de 0,000018K. Esta increíble homogeneidad es la razón de la siguiente pregunta:

Si la luz más primitiva que vemos en sentidos opuestos no ha tenido tiempo para recorrer la distancia entre los dos extremos, ¿por qué la temperatura es tan uniforme?

Es evidente que la precisión alcanzada por la WMAP es extraordinaria, y si nos preguntamos por qué hacía falta medir de manera tan exacta, se comprende que era para distinguir si realmente existieron variaciones o si por el contrario se trataba de una radiación completamente homogénea. Aunque minúsculas, las variaciones existen, y eso parece ser importante para explicar las irregularidades del Universo actual. De no haberse detectado variaciones, la radiación cósmica de fondo quizás no hubiera sido una prueba tan convincente del Big-Bang.

Sin embargo, el hecho de que la temperatura no sea exactamente la misma se mire donde se mire, no significa que se puedan explicar unas diferencias tan ridículas, de hecho todavía no existe ninguna teoría que lo explique y que se haya probado con seguridad. Parece ser que la opción más aceptada es la teoría inflacionaria, relacionada con la relatividad general, ya que propone que si en algún momento estuvieron conectadas todas las regiones del espacio y éste se expandió con velocidad superlumínica, sería posible que las temperaturas acabaran siendo iguales en regiones tan distantes, aunque ninguna luz hubiera podido igualarlas.

Junto con la radiación cósmica de fondo, el corrimiento al rojo de la luz observada en las galaxias es la segunda prueba que mejor justifica la teoría del Big-Bang. Aunque no se trate de ningún desmérito, la teoría no contemplaba en un principio la hipótesis inflacionaria para explicar la isotropía de la radiación cósmica de fondo, pero se podía deducir teniendo en cuenta la relatividad general.

De ser cierto que la expansión del Universo es acelerada, una extraña “energía oscura” debería ser la responsable, equivalente nada menos que al 73% de toda la energía incluyendo a la masa luminosa, que solo equivale a un 3% o 4% aproximadamente, y la supuesta materia oscura que rondaría el 24%. Si descartamos la supuesta energía oscura y solo contamos la materia, observable y oscura, el porcentaje es igualmente abrumador a favor de la materia oscura, pues queda cerca del 90% de toda la materia que contiene el Universo, supuestamente.

No se han hallado pruebas directas de materia oscura en más de 10 años de búsqueda, y el panorama respecto de la energía oscura es aún menos alentador, puesto que la única hipótesis reconocida que podría explicar a la energía oscura está en la constante cosmológica. Sin embargo, las observaciones experimentales atribuyen a dicha constante un valor nulo o casi nulo, mientras que las predicciones de la mecánica cuántica en su intento de explicar la gravedad arrojan un valor que parece ridículamente grande.

Probablemente, si el aparente callejón sin salida se prolonga durante más tiempo, debería comenzar a surgir una cierta desconfianza que sentaría en el banquillo de los acusados a teorías tan reconocidas como la gravedad y el Big-Bang. De momento, de la misma forma que se descartó la realidad física cuando ésta no se puede medir, o cuando se descartó que hubiera un medio de propagación de la luz porque nadie conseguía comprenderlo, o porque no se necesitaba para explicar la propagación, también podemos empezar a insinuar ciertas dudas acerca de la energía oscura y la expansión acelerada del Universo:

¿Es incuestionable que el Universo se expande de forma acelerada?, ¿se necesita energía oscura para comprenderlo?

En principio, la relatividad general no predice nada sobre la expansión del espacio-tiempo, esto solo es una posibilidad que podría explicar el Big-Bang y la expansión acelerada del Universo. Suponiendo que la hipótesis de la expansión es correcta y el Universo tuvo un comienzo hace unos 13700 millones de años, ¿qué es lo que de verdad se expandió?

En el apartado 7 se analizaba el significado del tiempo, llegando a la conclusión de que nunca lo hemos comprendido ni medido. Si no es tiempo lo que fluye con velocidad variable en las ecuaciones de Einstein, ¿qué pudo expandirse hace 13700 millones de años si eliminamos al tiempo de la expansión?, ¿se expandió el espacio-tiempo, o se expandió algo que terminaría marcando un ritmo de actividad y ocupaba espacio? ¿Se tensa el espacio y el tiempo, o se tensa algo que está en el espacio y altera su ritmo de actividad?

En principio, la hipótesis de la expansión se fundamenta en la radiación cósmica de fondo y en el aumento de la longitud de onda de la luz, que es proporcional a la distancia. La causa de la radiación de fondo estaría en una expansión más rápida que la luz en el Big-Bang, y la causa del aumento de la longitud de onda estaría en la velocidad de alejamiento de las galaxias, proporcional a la distancia. Si estas dos causas fueran erróneas, la hipótesis de la expansión podría ser falsa…

1.- ¿Por qué aumenta la longitud de onda de la luz con la distancia?

Evidentemente, la luz emitida por una fuente que se aleja aumenta su longitud de onda en proporción a la velocidad con la que se aleja la fuente. Esto es lo que llamamos efecto Doppler, y sirve para medir velocidades de forma indirecta si conocemos la longitud de onda de la luz emitida, ya que la diferencia con la longitud de onda de la luz recibida será proporcional a la velocidad de la fuente. Así será cuando se conocen las características exactas de la luz emitida, pero eso se complica cuando procede de una galaxia que dista miles o millones de años luz.

Ese problema tiene solución cuando se toma como referencia una estrella que cumple ciertas condiciones, para las cuales tiene una luminosidad bien definida como es el caso de una supernova de tipo 1A. Comparando esa luminosidad con la del Sol se determina la distancia y, teóricamente, su aumento de la longitud de onda debería indicar con qué velocidad se aleja… ¿o no?

De ser cierto, miles y miles de galaxias observadas estarían alejándose aceleradamente. De ser falso, solo la luz sería la responsable de su aumento de longitud de onda proporcional a la distancia, solo la luz, y no miles y miles de galaxias a la vez. ¿Es posible que dos fotones gemelos cambien su longitud de onda dependiendo de la distancia que van a recorrer?

No es muy diferente a preguntar si dos electrones gemelos parecerían diferentes dependiendo del camino que van a recorrer. Solo hay que recordar el experimento de la doble rendija…, uno de los electrones parecería un corpúsculo si en su camino hay un detector, y su gemelo parecería una onda si no hay detector en su camino, como si ya supieran con qué piedras van a tropezar.

Si nos parece insuficiente, se puede recordar que dos fotones entrelazados también parecen saber con lo que van a tropezar, porque se ha demostrado que al cambiar el estado de uno de ellos, el otro también cambiará de forma instantánea por muy grande que sea la distancia. Ya no sorprende que una partícula esté condicionada por su camino antes de haberlo recorrido, así que tampoco sorprendería que un fotón aumente su longitud de onda cuando tiene predestinado un camino más largo.

Imaginemos una fuente de fotones idénticos, como hermanos gemelos… Para cada fotón detectado comprobamos que su longitud de onda es la misma, suponiendo ingenuamente que si lo dejáramos partir hacia una lejana galaxia no cambiaría nada. Ahí está el problema, en que no lo hemos dejado partir y lo hemos capturado, obligándolo a seguir un camino demasiado corto para notar una diferencia. No podemos afirmar la igualdad entre dos fotones que saltan distancias muy diferentes, y si no podemos, ¿por qué decimos que se ha demostrado la expansión acelerada del Universo?

2.- ¿Cuál es la verdadera causa de la radiación cósmica de fondo?

Podría ser el Big-Bang, evidentemente, una expansión del espacio-tiempo más rápida que la luz, pero cuanto más pensamos en el espacio y el tiempo, cuanto más conscientes nos hacemos de que no sabemos lo que significan, más rebelde se vuelve la pregunta: ¿Una expansión de qué…?

Como se ha dicho, la radiación de fondo equivale a la emitida por un cuerpo negro con temperatura de 2,725K, de modo que si buscamos la causa más fácil para la radiación de fondo podría ser precisamente eso, materia casi tan fría como el cero absoluto y tan dispersa y homogénea como indica la radiación de fondo. La causa podría ser, simplemente, lo que se ve. Si la gravedad une a la materia y forma estrellas que se encienden y emiten radiación, el comienzo del Universo pudo ser algo frío, disperso y homogéneo, la radiación habría nacido de materia que se calienta, y la materia no habría nacido de energía que se enfría. Después de todo, si la expansión acelerada no tiene tanto fundamento como se piensa, ¿por qué sería imprescindible un origen infinitamente denso, pequeño y caliente?

Imaginemos el núcleo de un átomo, con interacciones nucleares de alcance tan pequeño que solo las interacciones electromagnéticas parecen existir en su exterior. Las partículas portadoras de la fuerza nuclear son tan pesadas y su período de vida es tan corto, que el núcleo atómico es a dichas partículas portadoras como un agujero negro es a los fotones de la luz que tampoco pueden escapar. Dentro del horizonte de sucesos, hasta los fotones resultan tan pesados que solo las interacciones gravitatorias parecen existir en su exterior. Los fundamentos de la física podrían repetirse a diferentes escalas, y la diferencia entre los átomos y los agujeros negros estaría en su magnitud, pero no en su naturaleza.

Tiene sentido que las interacciones nucleares estén confinadas por las electromagnéticas, y éstas por las gravitatorias, de modo que la luz debería tener un alcance limitado por la gravedad. ¿No es exactamente eso lo que demuestra un agujero negro? Entonces también tendrá sentido que la gravedad limite el alcance de la luz para distancias inconcebiblemente grandes, y que la radiación cósmica de fondo no sea otra cosa que la luz que consigue escapar a duras penas del filtro gravitatorio, la que marca los límites del Universo observable, la prueba de que puede ser mucho más grande de lo que nos dicen los radiotelescopios, la prueba de que el Universo es mucho más anciano de lo que pensamos.

Radiación cósmica de fondo según el modelo.

De acuerdo con la descripción de los primeros apartados, lo único que vemos de la materia son proyecciones localizadas de campos estacionarios, excepto en condiciones muy especiales como demuestran los condensados de Bose-Einstein. La luz y toda radiación necesitan los campos estacionarios como medio de propagación, y eso significa que no existe radiación si antes no existe materia, lo mismo que no existe la oscilación de una cuerda si prescindimos de la cuerda.

Como se ha dicho anteriormente, los fotones y las partículas parecen reconocer las piedras de su camino antes de haberlo recorrido, como si ya estuvieran ligados a su destino antes de haber sido lanzados al vuelo. Eso estaría bien justificado si lo que oscila es el camino completo, con un principio que ya está en superposición con otros caminos posibles, definiendo un mapa de probabilidades que depende de la superposición. Los campos estacionarios son esos caminos en superposición, y sus proyecciones localizadas son los destinos posibles.

El modelo no cuestiona si hubo un Big-Bang, pero si lo hubo no apareció radiación antes que materia. La radiación cósmica de fondo refleja entonces cómo estaba distribuída la materia hace unos 13700 millones de años, y lógicamente a unos 13700 millones de años luz en distancia. Si prescindimos de la teoría inflacionaria, aquella materia estaba realmente muy fría, muy lejana, y distribuida de forma casi homogénea, pero también sería posible que la luz sea filtrada por efecto de la distancia y solo nos alcance la de baja frecuencia. En el caso de que hubiera Big-Bang y fase inflacionaria, aquella materia pudo haber sido compacta y caliente, emitiendo luz con longitud de onda muy corta pero estirada por la inflación. ¿Tiene sentido la expansión del espacio y del tiempo, cuando ni siquiera podemos definirlos de forma objetiva?

Volviendo a la descripción del modelo, la superposición entre campos estacionarios recuerda el tirador de una cremallera que cierra o abre dependiendo del tipo de interacción. El núcleo de un átomo sería la superposición de campos con radio de enlace muy pequeño (Rn), como una cremallera que se cierra casi por completo. A mayor escala enlazan los electrones, las moléculas y todo lo que puede generar interacción electromagnética. Y finalmente aparece la gravedad con el máximo radio de enlace posible (Rg).

El radio de enlace aumenta con la escala de integración, disminuyendo la densidad de enlace y la fuerza de enlace correspondiente. Todas las fuerzas tienen la misma causa: Una superposición que favorece o perjudica la fusión entre dos campos como el tirador de una cremallera que los une o los despega. Parece haber fuerzas diferentes pero son la misma, por lo que no tiene sentido buscar gravedad en un contexto en el que dominan interacciones más fuertes. Entre partículas hay enlaces nucleares o enlaces electromagnéticos, pero la gravedad solo aparece con mayores escalas de integración.

Volvamos al párrafo sombreado más arriba para recordar la similitud entre un átomo y un agujero negro… Es evidente que el modelo justifica eso exactamente, y la gravedad tiene que ser un límite para toda radiación electromagnética. Lo demuestran los agujeros negros en el caso de masas muy densas, y deberían existir pruebas que lo confirmen a la mayor escala posible, es decir, a la escala del Universo visible.

Lo más lejano que se puede observar tendrá su correspondiente radio de enlace gravitatorio con masas de su proximidad, enlazando con otras galaxias, con otros cúmulos de galaxias… Para que su luz nos alcance tiene que haberse expandido sobre diferentes escalas de superposición, sobre campos deformados por la gravedad y por lo tanto con desplazamientos equivalentes a una trayectoria curvada, como en relatividad general. Pero lo importante es que finalmente colapsa sobre nosotros cuando alcanza su máximo radio de enlace, ya que habría ido en aumento.

A medida que aumenta la distancia, irá creciendo el radio de enlace de la luz que se propaga y también crecerá el radio de enlace gravitatorio. Pero supongamos que el gravitatorio va dejando de ser proporcional a la distancia y su crecimiento se hace un poco más lento… Eso haría posible que la luz quedara confinada por la gravedad y no pudiera llegar a nosotros, tendría que quedarse en alguna parte del camino.

De ser así, la radiación cósmica de fondo podría ser la luz que a duras penas consigue llegar a nosotros desde los límites del Universo visible, un límite impuesto por la forma en que la gravedad depende de la distancia, lo mismo que la luz no sale de un agujero negro por la forma en que la gravedad depende de la masa. Más allá de lo visible podría existir mucho Universo aunque no brille en el cielo de la noche. Si tenemos en cuenta la densidad de estrellas y galaxias, no debería existir un solo punto del cielo sin estar iluminado, un problema que ya se reconocía desde Newton, y lo que se acaba de plantear sería una razón perfecta para explicar por qué son tan oscuras las noches cuando no hay Luna.

Las ondas de alta frecuencia no pueden llegar demasiado lejos a través de un medio que reacciona lentamente, solo aquellas que coinciden con la frecuencia natural del medio consiguen superarlo, porque lo hacen vibrar en sintonía. Se puede pensar algo parecido con los campos estacionarios, ya que su densidad tiene que disminuir al aumentar su radio, tienen que hacerse más lentas las oscilaciones transversales a medida que la luz se expande, y solo la luz de baja frecuencia llegaría más lejos. Se puede llegar a la misma conclusión si la gravedad limita la energía de la luz, pues entonces tendría que disminuir la frecuencia y aumentar la longitud de onda.

La radiación cósmica de fondo nos llegaría desde la frontera de lo visible, la que puede abrir el camino más largo a través del filtro de la materia, debido a su baja frecuencia. No procede necesariamente de materia muy fría si los fotones de alta frecuencia se quedan por el camino, llegando a nosotros una imagen distorsionada, mezclada y difusa como el ruido de una emisora mal sintonizada.

Si la hipótesis es correcta, la causa de la radiación de fondo está en un límite gravitatorio, pero ese límite podría ser un radio de enlace gravitatorio que crece un poco más despacio que las distancias. Debe ser más costoso deformar un campo con radios de onda pequeños porque será muy denso, por lo que tiene sentido que se deforme más fácil para grandes distancias, y el radio de superposición o enlace crecerá más despacio. Eso significa que la gravedad también debería decrecer un poco más despacio cuando aumentan las distancias, siendo posible que las galaxias y los cúmulos de galaxias tengan más gravedad de lo que se puede esperar por Newton, y que la materia oscura no exista. La dificultad está en descubrir de qué dependen los radios de enlace, un problema que se deja para más adelante.

Por último, cabe recordar que la información de un campo estacionario está en cada sección estacionaria de su corriente de ondas. Aplicado a un agujero negro, su información estaría confinada por la gravedad en una sección esférica que no sería accesible fuera del horizonte de sucesos, es decir, no se alcanzaría un radio de enlace lo bastante pequeño para capturar luz procedente del agujero. Habría una sección límite donde todavía existe la información aunque no sea recuperable desde el exterior, ya que para recuperarla se debería caer en el agujero. Esa sección estacionaria límite es esférica, encierra dentro al agujero negro y cumple las condiciones que describe el principio holográfico.

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