Patricio Valdés Marín
pvaldesmarin@hotmail.com
(Continuación de El universo de la cosmología 2. http://universocosmologico2.blogspot.com)
(Continuación de El universo de la cosmología 2. http://universocosmologico2.blogspot.com)
El propósito de esta sección es explicar la ley de gravitación universal de Newton y su causa. Brevemente, el big bang disparó radialmente la masa hacia fuera a la velocidad de la luz. La energía infinita que la masa contiene en relación al big bang se transforma en gravedad porque los cuerpos masivos con fuerza inercial infinita son forzados a separarse unos de otros por efectos angulares, originando recíprocamente la fuerza de gravedad que Newton describió y calculó, mientras la densidad se va perdiendo. El primer principio de la termodinámica se mantiene a través de la simetría gravedad y disminución de la densidad de la materia. La gravedad existe a expensas de la densidad. Por lo tanto, la gravedad puede ser explicada a causa de la expansión del universo a la velocidad de la luz.
La gravedad
La Física
Algunos científicos han postulado partículas subatómicas que denominan gravitones para dar cuenta de la fuerza de gravedad. Han supuesto que la única forma de transmisión de energía es a través del intercambio de partículas que la contienen. Sin embargo, el problema que deben resolver es que, si bien el intercambio de partículas es un modo de traspasar energía, especialmente en la escala subatómica, durando mientras tiene lugar el intercambio, no logra explicar la atracción gravitatoria que ocurre a grandes distancias e implica grandes cuerpos masivos.
La fuerza de gravedad se ejerce tanto para mantener cohesionados a los cuerpos celestes y no se esparzan por el espacio como para que éstos mantengan sus órbitas en torno a los otros cuerpos. Galileo describió la fuerza como la modificación del movimiento de un cuerpo. Esta fuerza consume energía cada vez que el cuerpo modifica su movimiento. Cabría esperar que, por ejemplo, un planeta, como
Ello no ocurre así, pues el Sol también orbita en torno a
Una fuente de la energía que es permanentemente usada en el universo proviene de la masa, que es condensación de energía. Esta energía se usa para estructurar la materia. Por ejemplo, en el Sol el hidrógeno que contiene se va transformando permanentemente en helio. La energía utilizada, que entra en el balance de la primera ley de la termodinámica, es la que está contenida en los átomos de hidrógeno. Ella consigue tanto la transmutación de hidrógeno en helio como la irradiación al espacio de grandes cantidades de energía en forma de fotones y partículas cósmicas. La fuerza provista por la propia gravedad del Sol, la cual logra comprimir el gas a tal medida que la temperatura que se alcanza permite la actividad termonuclear para efectuar la transmutación, no consume energía en el proceso, pero para ser ejercida ha requerido primeramente energía.
La fuerza gravitacional, aunque es ejercida de modo permanente, no consume energía, pero para ser ejercida ha requerido poseer primeramente mucha energía. Es como el movimiento inercial perpetuo de un trompo, o de un giróscopo, que no fuera afectado por roce alguno. Sin embargo, para que pueda ser ejercida para mantener los cuerpos tanto unidos como orbitando entre sí requiere de alguna energía exógena bastante especial, entre otras cosas, para generar el impulso inicial. En consecuencia, el problema que debe ser resuelto es acerca del origen de la energía que posibilita que la masa pueda ejercer la fuerza gravitacional.
Gravedad e inercia
Newton encontró en la masa dos características distintas: gravedad e inercia. Sin embargo, Einstein identificó la fuerza gravitacional con la inercia, dando origen a la teoría general de la relatividad, y expresó esta equivalencia con el conocido ejemplo del ascensor. Una persona que estuviera sobre la superficie de
Pero Einstein también imaginó un rayo de luz que entra a través de un pequeño orificio existente en una pared lateral del ascensor. Cuando incide en la otra pared, el rayo habría tenido un pequeño desplazamiento, pero distingible, que podría ser medido mediante precisos instrumentos, del que se hubiera supuesto si el rayo de luz hubiera sido instantáneo. Este desplazamiento estaría indicando que el rayo de luz se habría curvado a causa del movimiento uniformemente acelerado del ascensor. Puesto que este movimiento del ascensor del caso sería equivalente a la gravitación respecto a la fuerza requerida, la masa, que Newton le atribuyó ser funcionalmente distinta tanto a la gravedad como a la inercia, para Einstein lo que produce es una curvatura del continuo espacio-temporal; y mientras mayor sea la concentración de masa, mayor sería la curvatura de dicho continuo. La gravitación sería una propiedad del espacio y no una fuerza actuante entre cuerpos para mantenerlos unidos. La presencia de masa haría que el espacio se curve, y los cuerpos que se desplazan seguirían la línea de menor resistencia.
Cuando formulaba estas ideas, Einstein no entró en el problema que para mantener un movimiento uniformemente acelerado el ascensor debe consumir energía en forma permanente en proporción a su masa. En otras palabras, el efecto en un objeto de determinada masa posado sobre la superficie terrestre y el efecto del mismo objeto descansando sobre el piso de un ascensor que se desplaza a una velocidad uniformemente acelerada de
También, Einstein pensó que el espacio-tiempo tiene una existencia independiente de la materia, y supuso que la masa sólo altera su geometría. Por último, en contra de la opinión de Einstein, aquello que realmente curva el rayo de luz, desde el punto de vista del ascensor, son la velocidad de la luz y el ángulo al que viaja con respecto al ascensor, pero de ninguna manera la masa del ascensor o la del observador. Así, para medir una curva más pronunciada, es necesario que el ascensor viaje a mayor velocidad, pero no resulta de concentrar más masa, porque el mismo fenómeno podría ser observado en un ascensor extra liviano.
De este modo, para la teoría general de la relatividad, la gravedad sería sólo un efecto geométrico. La masa envolvería la estructura del espacio y del tiempo, distorsionando las vías que los objetos siguen. El efecto de la masa sobre el espacio-tiempo sería proporcional a su cantidad. La cantidad de masa conferiría la medida de la deformación espacio-temporal. Para explicar esta curvatura del espacio-tiempo Einstein recurrió a la geometría no euclidiana de Riemann que se basa en la definición de la longitud como única invariante en el espacio. Confiadamente, él supuso que la gravitación quedaba explicada por la distorsión del continuo espacio-temporal a causa de la presencia de cuerpos masivos. El grado de curvatura del espacio-tiempo sería proporcional a la intensidad de la aceleración, y ésta sería proporcional al tamaño de algún cuerpo masivo. Recíprocamente, la atracción gravitatoria entre masas se debería al grado de curvatura del espacio-tiempo.
La relatividad general predice que la luz se curvará cuando llegue cerca del Sol. Así que Einstein quedó ciertamente conforme con el experimento realizado en 1919 por Sir Arthur Eddington y que confirmaba aparentemente su teoría. Eddington observó que la posición aparente de las estrellas cerca del borde del Sol parecía estar desplazada durante un eclipse solar, lo que supuestamente sólo podía producirse si la luz de la estrella era curvada cuando pasaba junto al astro. Sin embargo, él creyó que el Sol termina en su superficie y no tomó en cuenta el hecho de que el halo solar no incandescente puede refractar la luz proveniente de una estrella.
Antigravedad
Si bien para Einstein el origen de la fuerza gravitacional no estaba dentro de sus problemas, lo que sí estaba quedando sin resolver para él era la fuerza que mantenía a los cuerpos masivos aparte unos de otros, sin que colapsaran unos sobre otros.
Después de 1917, Einstein, quien elaboró la teoría de la relatividad general doce años antes de que Hubble demostrara que el universo se expande, amplió su concepción a toda la escala del universo, suponiendo que éste es estático y estable y adoptando el principio cosmológico de la isotropía y la homogeneidad universal. De este modo, la relatividad general trata de la forma geométrica del espacio-tiempo como sustancia constituyente del universo entero y por la cual éste posee unidad. Fue posible calcular, a partir de las ecuaciones relativistas, el radio espacial para el universo, el cual podría ser visualizado como la superficie de una esfera, considerando que el espacio tridimensional se reduce a dos dimensiones.
No obstante, la preocupación de Einstein fue encontrar un “término cosmológico” que debía estabilizar el universo al producir una nueva fuerza de largo alcance a través de todo el espacio. Si su valor era positivo, el término cosmológico debía representar una fuerza repulsiva, una especie de antigravedad para mantener el universo estable contra su propia gravedad. En 1923 el mismo Einstein tuvo que desechar esta idea, pues agregaba otro problema al que no estaba aún resuelto.
Sin embargo, prosiguiendo por este mismo camino, Einstein postuló una "constante universal", designada W, para dar cuenta de una energía antigravitatoria. Pero esta curiosa energía residiría en el espacio vacío de modo similar al antiguo éter. Según la teoría general de la relatividad, la expansión ocurre siempre que una forma de energía exótica llenara el espacio vacío en todas partes. Esta "energía de vacío", que funcionaría en completa ausencia de masa, está tratada en las ecuaciones de Einstein y añade gravedad repulsiva para separar al universo a velocidades que aumentan. El valor que W tendría sería igual a la energía gravitacional por la energía cinética, que es la energía contenida en el movimiento de la masa mientras el espacio se expande. En último término, W estaría condicionado por la densidad del universo, siendo proporcional a ésta. De este modo, una densidad más alta significaría una gravedad más fuerte y, por consiguiente, un W más grande.
La expansión del universo, que sería una especie de curvamiento del espacio-tiempo, estaría controlada por el valor W. Así, si W fuera mayor que 1, el universo tendría una curvatura positiva, como la superficie de una esfera, de geometría cerrada. Si, por el contrario, W fuera menor que 1, tendría una curvatura negativa, como una superficie hiperbólica, de geometría abierta. Por último, si W fuera igual a 1, el universo sería plano, como la figura del círculo, de geometría euclidiana.
La teoría de la relatividad general postula un universo "plano", como analogía bidimensional de las cuatro dimensiones espacio-temporales. Este tipo de universo está entre uno abierto, que se supone que se expande para siempre, y uno cerrado, que terminará por colapsar nuevamente en un “big crunch”. Los cosmólogos adeptos a un universo cerrado han creído que la fuerza gravitacional de todos los cuerpos tiende a detener la expansión del universo hasta el punto que ésta será revertida y el universo se contraerá hasta volver a su punto inicial. Entre éstos algunos han supuesto que a partir de esta contracción se produciría un nuevo big bang y que el universo continuaría oscilando, expandiéndose y contrayéndose para siempre.
La cosmología hasta la década de los años 1980 forzaba la elaboración de una geometría para un universo plano en expansión. Incluso postulaba la existencia de materia oscura escondida en los halos alrededor de las galaxias (Jeremiah P. Ostriker, 1974), o de agujeros negros para dar cuenta de la masa que no se podía observar, pero que debían mantener las galaxias cohesionadas y rotando por los efectos de la gravedad.
Sin embargo, la edad del universo, la densidad de la masa y la naturaleza de las estructuras cósmicas, cada una determina que la cantidad de masa sea insuficiente para generar un universo plano. Ya en 1974 James Gunn, de Caltech, y su grupo habían concluido tras años de analizar la evidencia del brillo y el movimiento de las galaxias, más la posible incidencia de los agujeros negros, que el universo tiene no más del 10% de la masa requerida para que su geometría fuera cerrada. Las observaciones y los cálculos cosmológicos recientes han llegado aún más lejos. Han determinado que la cantidad de masa requerida por la teoría de la relatividad general para que fuera posible explicar la fuerza de gravedad a través de la curvatura del continuo espacio-tiempo que ejerce la masa en un universo plano en expansión es insuficiente. Incluso considerando la materia oscura, que por no poder verse no se puede determinar, no se ha llegado a contabilizar la cantidad total de masa, la que sería necesaria para curvar el espacio en un radio de curvatura que pudiera explicar el mantenimiento de la fuerza de gravedad.
Otra evidencia de que el universo no contiene la masa supuesta proviene del análisis de la existencia de deuterio en las nubes intergalácticas de hidrógeno, que nunca han sido alteradas desde su creación poco después del big bang por estrellas que las hubieran combustionado. Se ha podido establecer que la densidad promedio de la masa en el cosmos es del 4% al 7% de la cantidad requerida para que el universo fuera plano. En el mejor de los casos, contando con la masa no vista, los cosmólogos calculan que W tendría sólo un valor de 0,3, que está lejos de 1.
De este modo, si un universo plano dominado por masa no es sostenible, el universo tendría que ser curvado y abierto. Pero el problema que se enfrenta este tipo de teoría cosmológica es que si el universo fuera abierto, debería existir una energía que diera cuenta de la fuerza gravitacional. Si la masa es insuficiente para la existencia de un universo plano en expansión, la fuerza atractiva que las galaxias, las estrellas y los planetas ejercen deberá buscarse en alguna forma de energía exótica.
El problema de la procedencia de esta energía que fuera fuente de las fuerzas gravitacionales no ha dado tregua a los cosmólogos que persisten en buscar la solución dentro de la teoría general de la relatividad.
Sugiero que el problema está mal enfocado. Por respetar la autoridad de Einstein, los cosmólogos de la actualidad siguen confeccionando forzados parches teóricos para mantener con vida una teoría general de la relatividad que hace agua para explicar la gravitación después de los numerosos descubrimientos cosmológicos desde la época de Hubble. Pero si nos apartamos de esta teoría, se deberá resolver tanto el problema de la procedencia de la energía que sería fuente de la gravitación como el problema de por qué no colapsan los cuerpos unos con otros debido justamente a la gravitación. Las soluciones para ambos problemas están relacionadas y las analizaré a continuación.
Gravedad y masa
Se concuerda en la actualidad que la energía primigenia del big bang fue infinita. Sin embargo, no puede pensarse en esta energía como emanando de masa, pues aún no había masa. El big bang no se originó en un punto de masa infinitamente densa, denominado singularidad, como alguien podría suponer. Primeramente hubo una energía primigenia que existió en forma independiente (puesto que la energía no puede existir en forma independiente, la energía primigenia, “previa” al big bang, debió existir en un sujeto que podemos denominar Dios). En los primeros brevísimos instantes del big bang dicha energía, mediada por fotones, se comenzó a convertir en masa en la forma de partículas fundamentales masivas. Tampoco puede identificarse esta energía con calor, como también suele pensarse, pues éste requiere la mediación de masa; es el movimiento o vibración de partículas masivas la que genera calor. Así, la energía debió condensarse primeramente en masa antes de que surgiera el inmenso calor en los primeros instantes del big bang. Debe suponerse entonces que la energía primigenia produjo primeramente fotones y que en una cierta proporción estos se transformaron en partículas fundamentales según la ecuación einsteniana de la equivalencia de la energía y la masa y en la medida de las posibilidades que la densidad en rápida disminución permitía. Aun así, los fotones y las partículas masivas y con cargas eléctricas no dan cuenta de la infinitud de toda energía que sigue actuando a través de la masa.
La famosa ecuación de Einstein, E = m c², tiene una importancia enorme, pues expresa que la energía de la masa en reposo vale una cantidad equivalente a la velocidad de la luz al cuadrado. Sin embargo, esta misma ecuación tiene, desde el punto de vista cosmológico, una importancia tal vez mayor si se la expresa como m c = E/c – v. El significado de esta expresión es que incluso la partícula más pequeña de masa, digamos un cuanto de masa, a la velocidad de la luz, tiene energía infinita. Si el universo (vale decir, su masa) se expande desde el big bang a la velocidad de la luz, la energía de todas y cada una partícula de masa tiene energía infinita respecto al big bang. Podemos suponer que la energía de cada cuanto de masa le fue transferida a estos componentes del universo en el instante “atemporal” de su comienzo, que llamamos ahora big bang.
La energía primigenia del big bang confirió a la masa una energía infinita que le posibilitó alejarse a la velocidad de la luz del centro primigenio del big bang. Desde otro punto de vista, la energía infinita contenida en la masa del universo generó espacio-tiempo que se expandía, se expande y se expandirá por toda la eternidad a la velocidad de la luz. En consecuencia, es un absurdo suponer que la gravitación pueda detener la expansión del universo cuando su velocidad es la de la luz y la masa de todos los cuerpos celestes, que incluyen todos los objetos del universo, es infinita respecto al big bang. Frente a esta infinitud de energía contenida en la masa cósmica proyectada a la velocidad de la luz, la postulada energía anti-gravitatoria no es sólo irrelevante, sino que absurda, pues, puesto que la gravitación es una consecuencia de la expansión del universo, no cabría esperar que aquélla pudiera frenarla. Igualmente, es ilógico suponer que la expansión del universo pudiera acelerarse o desacelerarse. El hecho que la fuerza de gravedad mantenga sus valores absolutamente constantes es una prueba de que la velocidad de expansión es constante.
Según se puede concluir observando el espacio sideral, el principio newtoniano rige para todos los lugares del universo y para todos los tiempos de su existencia. La fuerza que ejerce es explicada por la ley formulada por Newton, en 1687, que establece que todos los cuerpos en el universo ejercen una ley de atracción sobre todos los demás cuerpos en el universo, y esta fuerza depende de la masa de los cuerpos y de lo lejos que estén unos de otros.
La solución al enigma del origen de una energía exótica permanente parte por considerar que es precisamente la masa la que ejerce la fuerza de gravedad. La masa de un cuerpo corresponde al total de las partículas fundamentales masivas que lo constituyen, siendo la fuerza gravitacional ejercida proporcional a la cantidad de masa. Cada partícula masiva es funcional en transformar la energía en fuerza gravitacional. La energía se manifiesta como gravedad sólo mediatizada por partículas fundamentales masivas.
Decía que la forma que tiene una fuerza de ser ejercida es por el intercambio de partículas. Ello ocurre en la escala más fundamental de todas. Pero en la escala cósmica, cuando las distancias y los cuerpos masivos son tan grandes, es muy improbable que la fuerza gravitacional sea el efecto del intercambio de partículas de la escala fundamental. Los postulados “gravitones”, que nunca han aparecido en la cámara de burbujas tras la desintegración de núcleos atómicos, para actuar como partículas de intercambio entre cuerpos masivos, debieran poder fluir por todo el cuerpo y no estar ligado a ninguna partícula en especial. Pero en tal caso no se podría explicar su acción recíproca, como tampoco es fácil explicar su acción a las distancias siderales. Como alguien llegó a preguntarse: ¿cómo “saben” los dos cuerpos que hay otro allí? De este modo, la gravitación debería explicarse a través de otro mecanismo. Es además un absurdo postular “gravitones”, cuando es justamente la masa la que tiene por función transformar una energía “exótica” en fuerza de gravedad.
Por su parte, la idea de que la masa altera la geometría espacial, siendo esta última la que produce los efectos gravitacionales, ha llegado a ser insostenible. En consecuencia, aunque estas mismas partículas masivas son en sí mismas energía condensada, según la fórmula einsteiniana M = E/c², para ejercer gravedad requieren ser abastecidas, por decirlo así, de una fuente energética permanente e inagotable. Así, la fuerza gravitacional que un cuerpo ejerce depende de su masa, y la energía consumida permanentemente corresponde a la fuerza ejercida.
Gravitación y expansión
Sugiero, en consecuencia, que la causa de la gravitación universal es la expansión del universo. Es curioso que una solución tan simple no haya sido enunciada hasta ahora. La energía inagotable y constante que mantiene la fuerza de gravedad universal, por la cual los cuerpos se atraen unos a otros, proviene únicamente de la energía que surge de la expansión del universo. Un “big crunch” sería imposible, pues la fuerza de gravedad, que podría causar la contracción del universo, es efecto precisamente de su expansión.
La expansión universal del espacio-tiempo que genera la masa al alejarse del inicio del universo a la velocidad de la luz produce recíprocamente una implosión de los cuerpos masivos. Todos los cuerpos masivos contienen energía cinética infinita en relación con el big bang, pues se alejan de este centro original a la velocidad de la luz. De este modo, generan una fuerza inercial infinita. La fuerza inercial infinita que contiene la masa al alejarse radialmente del big bang se traduce en fuerza gravitatoria en un espacio que dicha masa, que va existiendo en el tiempo presente, va generando y cuyas dimensiones van creciendo constantemente, con el transcurrir del tiempo, a la tercera potencia. Así, pues, cuando la expansión del universo a partir del big bang fuerza a los cuerpos masivos a separarse por efectos angulares, éstos originan recíprocamente la fuerza de gravedad. En su teoría general de la relatividad Einstein había equiparado la fuerza inercial con la gravitatoria. En la presente teoría, la fuerza inercial de expansión produce la fuerza gravitatoria.
La gravedad ejerce su fuerza a expensas de la densidad de la materia. La imagen del universo como un globo que se infla a la velocidad de la luz en el cual el big bang ocupa su centro y su membrana en su periferia concentra toda la materia es bastante apropiada para visualizar la pérdida de densidad mientras el globo se infla. El primer principio de la termodinámica se mantiene a través de la simetría entre gravedad y densidad de la materia.
Puesto que la expansión del universo es constante y se da de la misma manera hacia todas direcciones a partir del big bang, la fuerza gravitacional rige para todo el universo como una constante. Todas las unidades masivas se alejan radialmente del big bang hacia todas direcciones, formando ángulos entre sí que se mantienen fijos a través del tiempo. Considerando que se alejan del big bang a la velocidad de la luz, tienen masa infinita respecto a este centro universal. Dos unidades masas, siendo ambas vectores con un ángulo determinado y el centro común en el big bang y teniendo ambas energía infinita respecto a su origen, generan la atracción mutua cuando son forzadas precisamente a apartarse la una de la otra y cuyo valor fue descrito ya por Newton.
De este modo, la fuerza de gravedad en un punto es la resultante de las masas que son proyectadas a la velocidad de la luz desde el big bang, el centro común del universo, de modo radial y en forma de vectores. Ciertamente, siguiendo el principio de Newton, los cuerpos más masivos y más próximos tendrán una influencia mucho mayor que aquellos más livianos y/o más distantes. La conclusión que se impone es que tal como la carga eléctrica convierte la energía en fuerza electromagnética, la masa tiene la capacidad para convertir la energía de la expansión del universo en fuerza de gravedad. En este caso, la energía de expansión se transforma en fuerza de gravedad mediatizada por la masa.
El universo, al expandirse, fuerza a los cuerpos a alejarse unos de otros. La energía de expansión funciona como si dos cuerpos fueran pistones extremos de un cilindro que los uniera, que está abierto en sus dos extremos a la presión atmosférica y que está conectado a una bomba de vacío. Los pistones se atraerán, como una implosión, por el vacío que la bomba va generando. La medida del vacío proviene de la capacidad de la bomba. En el caso del universo en expansión, la medida de la gravedad viene de la fuerza resultante de las masas que la expansión aleja unas de otras. A mayor masa, mayor es la sección transversal del cilindro; a mayor longitud del cilindro, menor fuerza ejerce el vacío, con lo que se cumple la ley newtoniana.
Desde la perspectiva del espacio-tiempo, la implosión de la gravedad ocurre en un espacio que continuamente se lleva al tiempo presente, que es cuando se actualiza la relación causa-efecto. El espacio y el tiempo no tienen existencia por sí mismos. Son funciones de la actividad de la masa y la carga eléctrica. Desde las mismas partículas fundamentales, cada estructura desarrolla su propio entorno espacio-temporal para poder interactuar y ser funcional, ya sea como causa o como efecto. El conjunto de estos espacio-tiempos es el espacio-tiempo que observamos. Este lo experimentamos como un todo, pues, las partículas fundamentales de un mismo tipo tienen comportamientos idénticos, apuntando a su origen común y posibilitando además su mutua interacción. Por ejemplo, los fotones individuales que transmiten una causa particular tienen una velocidad absoluta y oscilan en una frecuencia común según la cantidad de energía que portan.
Conclusiones
Como vimos más arriba, el universo observable no es el espacio euclidiano de estrellas, racimos de estrellas, galaxias, conglomerados de galaxias y quasares, sino que es una esfera espacio-temporal cuyo centro está en el presente y está ocupado por el observador. En la medida que se dirige la vista hacia la periferia, los objetos observables, o más bien, que lo están afectando, están más o menos en el pasado según su mayor o menor distancia relativa al mismo. La distancia se refiere al espacio que la causa ha tenido que transitar para afectar al observador sin sobrepasar la velocidad máxima de la luz.
La popularizada imagen para describir la expansión del universo de un queque con pasas distribuidas en todo su volumen, que representan los cuerpos celestes (las galaxias), que crece uniformemente hacia todas direcciones dentro del horno a causa de la levadura, es equívoca y no logra explicar los fenómenos que realmente ocurren. Ciertamente, existen galaxias y conglomerados de galaxias, mientras el espacio entre éstos está libre de materia. Mientras la expansión del universo obliga a la generación de espacios vacíos en la medida de que los objetos se distancian entre sí, la fuerza de gravedad fuerza la formación de concentraciones de masa. Sin embargo, el espacio, representado por la masa del queque, no tiene una existencia semejante a las galaxias, representadas por las pasas. La existencia del espacio es una función de la existencia de la masa. Tampoco las galaxias se alejan entre sí en virtud de la expansión del espacio. Más bien, al alejarse del big bang van generando el espacio.
La poderosa tensión producida por la separación forzosa de los cuerpos por obra de la expansión es causa de la aparición y desaparición cuántica de las partículas virtuales que pueden ser observas en el espacio vacío. Asimismo, el fenómeno observable de la desviación de la luz al pasar por la inmediación de un cuerpo masivo, que ha servido para demostrar que el espacio se curva en la presencia de masa, según postula la teoría general de la relatividad, podría ser explicado por la distorsión que sufriría el espacio al verse expandido por la masa que es forzada a separarse, aunque la explicación anotada más arriba para este efecto me parece más plausible.
Desde el punto de vista subatómico, la masa es aquella propiedad de ciertas partículas fundamentales, precisamente de las partículas masivas, que tienen la facultad para transformar la energía que resulta de la expansión del universo en fuerza gravitacional. En forma similar, las partículas que contienen carga eléctrica convierten cualquier tipo de energía debidamente transformada por ellas en fuerza electromagnética. En la escala atómica la energía modificada por las cargas eléctricas de signo contrario atrae a los electrones hacia el núcleo atómico, mientras que esta fuerza es compensada por la pequeña masa relativa de éstos que giran a velocidades cercanas a la de la luz y que tienden a generar fuerzas inerciales centrífugas a causa de la energía cinética que contienen. El equilibrio entre ambos tipos de fuerzas mantiene a los electrones en órbita en torno al núcleo. Del mismo modo que los planetas que giran en torno al Sol, los electrones no requieren de energía suplementaria una vez que han ocupado alguna órbita cuántica; sólo requieren energía de modo cuántico para saltar a una órbita mayor y ceden energía para saltar a una órbita menor.
La energía exótica que alimenta la fuerza gravitacional proviene de la inercia de la masa, la que fue producida cuando la masa fue proyectada a la velocidad de la luz desde su inicio en el big bang. Esta se va transformando paulatinamente en energía, según la demanda efectuada para que la fuerza gravitacional pueda ser efectuada. Esta fuerza es una condición necesaria de la materia para estructurarse en virtud de su propia funcionalidad. El fin del universo no sería su muerte entrópica cuando toda la energía se haya agotado, como fue visualizada por la termodinámica del siglo XIX, sino que será la máxima estructuración permitida a la materia. Si fue posible para la energía (primigenia) convertirse en masa cuando la concentración de la energía era tan alta, también es posible para la masa convertirse en energía (estructural) cuando la densidad va disminuyendo a causa de la expansión del universo. El equilibrio masa-energía se va modificando junto con la expansión del universo y la estructuración de la materia.
Sugiero que la teoría de la gravitación universal como efecto de la expansión del universo explica también la unidad de los campos gravitatorio y electromagnético. La velocidad del efecto gravitatorio está relacionada con la velocidad de expansión del universo. Por una parte, la expansión del universo tiene la misma velocidad que la del desplazamiento de la fuerza electromagnética. La energía contenida en la masa que se aleja a la velocidad de la luz respecto al big bang corresponde a la fuerza gravitacional de la masa en su función específicamente inercial. Por la otra, esta fuerza inercial produce la fuerza específicamente gravitatoria, como se explicó más arriba. Ambas fuerzas, la gravitatoria y la electromagnética, están correlacionadas, aunque estén generando campos distintos. En consecuencia, aunque los campos son distintos, por su origen común contienen una unidad básica, y pueden, por lo tanto, interrelacionarse. La unidad de los campos es la velocidad de la luz, que es la máxima velocidad que puede alcanzar la transmisión de la relación causal. En fin, esta velocidad proviene de la naturaleza de las cosas y no de la velocidad de expansión del universo. Éste se expande a dicha velocidad porque la naturaleza de la masa y de la carga eléctrica impone dicha limitante. Otro es el problema, que no intentaré solucionar, del por qué éstas tienen dicho comportamiento.
Vimos más arriba que la energía cinética de la masa se transforma en fuerza gravitacional al verse forzada a separarse por la expansión del universo que genera precisamente la energía cinética de la masa. De este modo, el universo se presenta como una unidad. Viene a ser como un inmenso motor del tamaño del mismo universo, cuya energía primigenia produjo masa, carga eléctrica e inercia infinita, y cuya fuerza inercial se va convirtiendo en fuerza gravitatoria a través de la energía cinética de la masa que se aleja radialmente del big bang a la velocidad de la luz. La materia va evolucionando y se va estructurando mientras el universo se va expandiendo y va consumiendo paulatinamente parte de la energía aportada por el big bang.
(Continúa en El universo de la cosmología 4. http://universocosmologico4.blogspot.com/)
