Simulación de la fusión de los dos agujeros negros de los que proceden las ondas detectadas. Foto: LIGO/SXS
El catedrático de Física de la Unviersidad de Alcalá, Antonio Ruiz de Elvira, apuesta por una mayor verificación del descubrimiento que podría marcar un antes y un después en la historia de la ciencia. Además, nos explica la naturaleza y el comportamiento de las ondas gravitacionales.
La noticia vendría a añadir una confirmación más a la Teoría General de la Relatividad publicada por Einstein en 1915. La existencia de estas oscilaciones es interesante, pero la Teoría General de la Relatividad no necesita una comprobación más para afirmar que es correcta salvo un pequeño punto: el valor de la constante cosmológica (Lambda), que es la que determina si el universo se expande indefinidamente, es estático o se expande y contrae en un movimiento cósmico similar al de un muelle.
Si la noticia se publica, tendremos un posible nuevo descubrimiento en astrofísica. Quiero insistir en posible, porque los descubrimientos en ciencia deben ser confirmados en observaciones repetidas por instituciones de investigación diferentes, incluso mejor si son ''enemigas'' entre sí. La ciencia tiene una historia considerable de "descubrimientos" espurios: Los "Rayos N", la superconductividad a temperaturas alrededor de 20°C, y el que los neutrinos viajan a velocidades mayores que las de luz, por citar solo algunos de ellos.
Para que un "descubrimiento" entre en el corpus científico debe ser observado repetidas veces bajo condiciones controladas, y por laboratorios estrictamente independientes entre sí. Hoy se ha puesto de moda designar como "descubrimiento" medidas realizadas por un único laboratorio y no repetidas hasta la extenuación.
Puede ser que sean correctas, pero si no hay confirmación, no entran en la ciencia. Si se publica la noticia de las ondas gravitatorias, deberemos esperar a su confirmación por algún otro laboratorio independiente antes de aceptarla como verdad científica.
Las posibles ondas gravitatorias representan la detección del movimiento de un cuerpo dotado de masa (no por ejemplo de las ondas electromagnéticas que a veces pueden ser consideradas como partículas sin masa). Si tengo un imán y una pieza de hierro cerca del mismo unida a un muelle, si alejo el imán, la pieza de hierro se alejará del mismo por la fuerza del muelle, y se acercará al imán cuando este se acerque a la pieza. Si el imán realiza un movimiento oscilatorio, lo mismo hará la pieza de hierro.
Un experimento similar, pero con simples masas, no se puede realizar en la Tierra mediante el movimiento periódico de una masa respecto a otra, pues la fuerza de la gravedad es tan minúscula, que los movimientos de una masa de escala humana no aceleran otra de la misma escala, de manera medible.
Es posible que la interacción de dos elementos muy masivos, dos agujeros negros cercanos, remanentes del colapso de dos estrellas gemelas, tengan una masa tal que sus movimientos periódicos hagan oscilar masas pequeñas aquí en la Tierra. Nada de especial hay en ello.
Se quiere insistir en que la transmisión de la interacción gravitatoria desde los agujeros negros hasta la Tierra se parece a la oscilación de una lona tensa de las que utilizan los críos para dar saltos sobre ella: De una "cama elástica". En que el espacio es una "lámina tensa" de 4 dimensiones y que sobre ella se propagan ondulaciones transmitiendo las variaciones de la fuerza gravitatoria. El hierro unido a un muelle no oscila porque se transmita una onda desde el imán hasta él. Lo que ocurre es una variación periódica de la fuerza que la pieza de hierro experimenta. Si dos objetos masivos se mueven periódicamente, otras masas detectarán ese movimiento periódico moviéndose estas de la misma manera que aquellas.
El concepto de onda exige la interferencia y difracción de las ondas, una interacción muy concreta entre las mismas. Cuando varios laboratorios independientes hayan confirmado esas interferencia y difracción de ondas gravitatorias, podremos hablar de las mismas sin dudas científicas sobre su existencia.
El ruido que se trata de hacer respecto a las ondas gravitatorias se refiere esencialmente no a la variación periódica de la fuerza gravitatoria que experimenten varios sensores en laboratorios separados mas de tres mil kilómetros, sino a una interpretación que algunos matemáticos necesitan que se acepte como verdad revelada de la física: Que el espacio-tiempo puede funcionar como una membrana tensa.
Ahora bien, de la misma manera que los físicos asumen que los electrones son partículas y son ondas y no hay forma de separar unas de otras, pueden aceptar que la interacción gravitatoria es una fuerza y una curvatura del espacio-tiempo, dependiendo de como queramos mirar el tema.
Einstein trabajó duramente para desarrollar su teoría general de la relatividad desde 1905 a 1915. No sabía como avanzar en ella, pero su contacto con matemáticos puros en las instituciones científicas alemanas le dio pistas para hacerlo. A partir de entonces algunos físicos (aunque Einstein no lo hizo nunca) olvidaron que las matemáticas no son una parte de las ciencias naturales, pues no se basan en la experimentación u observación repetida y controlada en laboratorios independientes. En las matemáticas todo es posible, desde espacios de una dimensión a espacios de miles de dimensiones, pero la física, es decir, la naturaleza, tiene tres dimensiones y solo tres dimensiones. El tiempo es otra cosa, y aunque lo podemos incluir en las ecuaciones, aparece con un factor igual a la raíz cuadrada de -1, y por tanto es otra cosa distinta del espacio.
El concepto de que las masas "deforman" el espacio exige que exista el espacio antes de que haya masas, pero eso es una inconsistencia del pensamiento. Los matemáticos pueden plantear en la pizarra las ecuaciones del espacio euclídeo, y decir que cuando ponemos una masa en esas ecuaciones, el carácter de las ecuaciones cambia a las de espacios hiperbólicos, pero eso no es lo mismo que decir que el espacio real esté "deformado" cerca de las masas.
No existe espacio si no existen al menos dos masas, y no existe tiempo si no existen varias, más de tres con seguridad y probablemente muchas más. El concepto de "antes" y "después" del Big-Bang es una inconsistencia mental, lo mismo que hablar de segundos o minutos cerca de la aparición brusca de materia, y por tanto la aparición brusca del universo.
Los cuerpos se atraen con diversas fuerzas, y las ondas electromagnéticas se curvan cuando pasan por un vidrio, por ejemplo por mis gafas, para permitirme ver, o cerca de varillas cargadas o disposiciones geométricas de corrientes eléctricas. Podemos asumir que el espacio es curvo dentro de los vidrios, o que las ondas interaccionan con las cargas eléctricas de los átomos que forman el vidrio, ambas suposiciones son correctas. La realidad no es que las masas "deformen" el espacio, o el espacio y el tiempo unidos, el espacio-tiempo, sino que las ecuaciones para lo que hay entre dos masas, muy lejos de cada una de ellas, son ecuaciones hiperbólicas, pero el término de curvatura es minúsculo, y ese término, que depende de la distancia a las masas, se hace grande cerca de estas. Es espacio (o espacio-tiempo si se prefiere) y es el que es, y no podemos decir que las masas lo "deformen", puesto que no existe sin ellas, no es independiente de las mismas.
Es como el concepto de "rotura de simetría" tan caro a los físicos teóricos: Se supone que la "naturaleza" es simétrica, pero que la presencia de masas rompe esa simetría. Esto no es más que un juego matemático: Yo tengo una ecuación simétrica y deja de serlo cuando le añado un término. En la naturaleza no tenemos "no partículas" "antes" y partículas "después''. La naturaleza es no simétrica y en ella existen las masas, la materia, las cargas eléctricas cuyo movimiento genera ondas que interfieren entre sí y que se difractan cerca de otras masas cargadas.
Las ecuaciones no son la naturaleza. Son una mera descripción en lenguaje simbólico de la misma, pero no son la naturaleza. Entre otras cosas, describen solo una simplificación brutal del funcionamiento de ésta. La naturaleza es muchísimo más compleja que las ecuaciones matemáticas que describen algunos de sus aspectos. No debemos olvidar nunca esta realidad. Bienvenidas las ondas gravitatorias, cuando se confirme su existencia, serán una pieza más del puzzle que llevamos 400 años investigando: El funcionamiento de la naturaleza.