Primera edición, 2004
Primera edición electrónica, 2010
La Ciencia para Todos es proyecto y propiedad del Fondo de Cultura Económica, al que pertenecen también sus derechos. Se publica con los auspicios de la Secretaría de Educación Pública y del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.
D. R. © 2004, Fondo de Cultura Económica
Carretera Picacho-Ajusco, 227; 14738 México, D. F.
Empresa certificada ISO 9001:2008
Comentarios:
editorial@fondodeculturaeconomica.com
Tel. (55) 5227-4672
Se prohíbe la reproducción total o parcial de esta obra, sea cual fuere el medio. Todos los contenidos que se incluyen tales como características tipográficas y de diagramación, textos, gráficos, logotipos, iconos, imágenes, etc. son propiedad exclusiva del Fondo de Cultura Económica y están protegidos por las leyes mexicana e internacionales del copyright o derecho de autor.
ISBN 978-607-16-0363-0 (ePub)
ISBN 978-968-16-7448-9 (impreso)
Hecho en México - Made in Mexico
Desde el nacimiento de la colección de divulgación científica del Fondo de Cultura Económica en 1986, ésta ha mantenido un ritmo siempre ascendente que ha superado las aspiraciones de las personas e instituciones que la hicieron posible. Los científicos siempre han aportado material, con lo que han sumado a su trabajo la incursión en un campo nuevo: escribir de modo que los temas más complejos y casi inaccesibles puedan ser entendidos por los estudiantes y los lectores sin formación científica.
A los diez años de este fructífero trabajo se dio un paso adelante, que consistió en abrir la colección a los creadores de la ciencia que se piensa y crea en todos los ámbitos de la lengua española —y ahora también del portugués—, razón por la cual tomó el nombre de La Ciencia para Todos.
Del Río Bravo al Cabo de Hornos y, a través de la mar Océano, a la Península Ibérica, está en marcha un ejército integrado por un vasto número de investigadores, científicos y técnicos, que extienden sus actividades por todos los campos de la ciencia moderna, disciplina que se encuentra en plena revolución y que continuamente va cambiando nuestra forma de pensar y observar cuanto nos rodea.
La internacionalización de La Ciencia para Todos no es sólo en extensión sino en profundidad. Es necesario pensar una ciencia en nuestros idiomas que, de acuerdo con nuestra tradición humanista, crezca sin olvidar al hombre, que es, en última instancia, su fin. Y, en consecuencia, su propósito principal es poner el pensamiento científico en manos de nuestros jóvenes, quienes, al llegar su turno, crearán una ciencia que, sin desdeñar a ninguna otra, lleve la impronta de nuestros pueblos.
Comité de Selección
Dr. Antonio Alonso
Dr. Francisco Bolívar Zapata
Dr. Javier Bracho
Dr. Juan Luis Cifuentes
Dra. Rosalinda Contreras
Dr. Jorge Flores Valdés
Dr. Juan Ramón de la Fuente
Dr. Leopoldo García-Colín Scherer
Dr. Adolfo Guzmán Arenas
Dr. Gonzalo Halffter
Dr. Jaime Martuscelli
Dra. Isaura Meza
Dr. José Luis Morán
Dr. Héctor Nava Jaimes
Dr. Manuel Peimbert
Dr. José Antonio de la Peña
Dr. Ruy Pérez Tamayo
Dr. Julio Rubio Oca
Dr. José Sarukhán
Dr. Guillermo Soberón
Dr. Elías Trabulse
Coordinadora
María del Carmen Farías R.
A Mariana,
Petra,
Úrsula y Tiuh
Estamos viviendo momentos de rápido avance científico y tecnológico. Hace unos 30 años, los estudiantes de enseñanza media superior todavía aprendían a realizar operaciones matemáticas y resolver problemas mediante el uso de la regla de cálculo (seguramente, entre ellos, se encuentran muchos ingenieros de la actualidad). Los estudiantes de hace 20 años apenas conocieron la existencia de la regla de cálculo, y los estudiantes de hoy ven tales objetos como verdaderas piezas de museo. Para los de hace una generación, las pequeñas calculadoras de mano, que suman, restan y multiplican, fueron toda una sensación; mientras que para los más jóvenes son ya algo común, incluso pueden llevarla en su reloj de pulsera. Cuando nacieron los estudiantes de hoy, resolver problemas reales en computadoras caseras era un sueño. Sólo las enormes computadoras de grandes universidades o empresas lo lograban. Estas máquinas requerían presupuestos altísimos y áreas especiales, gigantes cuartos con aire acondicionado, en donde se colocaban cajones inmensos que contenían los implementos necesarios. Hoy, casi cualquier computadora personal, incluso una de mano, puede resolver complicados problemas reales. Estas computadoras pueden estar en cualquier cuarto pequeño y son accesibles para una gran masa de la población. En los países ricos, las computadoras son ya parte de cada hogar, como lo son el refrigerador, la televisión o la radio. Todo esto ha sido posible en menos de una generación; nos ha tocado vivirlo. Este avance en la tecnología es posible sólo gracias al avance acelerado de la ciencia. ¿Cómo imaginar una computadora con bulbos? (Los más jóvenes ni siquiera saben lo que es un bulbo.) O ¿cómo imaginar una televisión con caja de madera? Sin los plásticos y materiales modernos, muchos objetos son impensables en la actualidad.
Este mismo avance se manifiesta en la ciencia. Los instrumentos de observación son cada vez más refinados y precisos. Hace apenas unos años, observar el Universo[*] era sólo un pasatiempo del que se podía obtener poca información. Lo más común era clasificar objetos celestes. En la actualidad, gracias a los satélites artificiales dedicados a la observación del cosmos, como el COBE (por su nombre en inglés: Cosmic Background Explorer), el telescopio espacial Hubble, el Chandra o el WMAP (por su nombre en inglés: Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), la observación del Universo se está transformando en una verdadera ciencia: ya es posible obtener datos precisos para entender el Universo. La observación más exacta del Universo nos está dando muchas sorpresas. Una de las más fabulosas, hasta ahora, es haber descubierto que el Universo no está formado de la misma materia que las estrellas, los planetas o nosotros mismos. Más de 96% de la materia del cosmos es desconocida, algo que flota por doquier y no se deja ver, pero cuya fuerza gravitacional se siente con gran intensidad. Este descubrimiento es verdaderamente notable, ya que está cambiando nuestro paradigma del cosmos de una manera radical. Ya no es válida la idea romántica de que estamos hechos de la misma materia que el cosmos. La materia de la que nosotros estamos hechos, así como la Tierra, el Sol, las estrellas, etc., es menos de 4% de la materia del Universo (es como si en un auto grande que va por una avenida sólo viéramos al chofer, pero no el auto). Imaginemos las consecuencias. En el siglo XVI, Copérnico descubrió que la Tierra no era el centro del Universo, sino que giraba en torno al Sol. Poco después los astrónomos descubrieron que el Sol no se hallaba en el centro del Universo, sino que nuestro sistema solar forma parte de una galaxia con miles de millones de soles. No pasó mucho tiempo para que se dieran cuenta de que nuestra galaxia es una entre miles de millones de galaxias en el Universo. Ahora llegamos a la conclusión de que la materia de esas miles de millones de galaxias, cada una con miles de millones de estrellas, no es más que una insignificante porción del cosmos, casi nada en un mar gigantesco. Así de insignificantes aparecemos en el inmenso cosmos. Pero entonces, ¿de qué está hecho el Universo?, ¿de qué es el cosmos?
En este libro se relatará la aventura de la búsqueda de una pequeña luz en este inmenso y oscuro misterio. La obra pretende ser un detonador de la curiosidad del lector, quien al final se percatará de que estas páginas le sembrarán más dudas de las que el mismo libro podría resolver. Éste es el objetivo del libro. Cada nueva puerta que se abre en el formidable edificio de la ciencia, conduce siempre a muchas otras, a muchas nuevas preguntas. En estos momentos se han abierto algunas puertas que nos han proporcionado algunas respuestas, pero, a la vez, nos han abierto muchas preguntas más. Así es la ciencia, el lector de este libro se quedará con las preguntas en la mente, para que tal vez algún día algún lector curioso encuentre alguna respuesta. Entonces el libro habrá cumplido con su misión.
Si en una noche clara de invierno contemplamos el cielo y sus estrellas, observaremos la grandeza del cosmos. Veremos la Luna, dominante, el astro más grande y más brillante, inspiradora de historias y leyendas nocturnas, compañera silenciosa y eterna. También veremos estrellas titilantes, soles muy lejanos, tal vez en sistemas completos como el nuestro, que se mueven en conjunto, como si estuvieran pegadas a la bóveda celeste. Si durante varias noches contemplamos el cielo, podremos notar que algunas estrellas se mueven de forma diferente, avanzan noche a noche, día con día, como si quisieran escapar de las que se encuentran dormidas. Estas estrellas son planetas, los cuales a veces avanzan y otras regresan.
No hay filósofo o poeta que no se haya quedado atónito ante tanta belleza, que no se sienta aplastado ante tanta grandeza y, con seguridad, a menudo encuentre en esta imagen a su principal inspirador. Si contemplamos el cielo y sus estrellas en una noche clara de invierno, no podremos impedir que de nosotros escape un suspiro de humildad.
Sin embargo, ahora existen indicios de que todos estos astros, inspiradores de poetas y filósofos, son sólo una pequeña parte del cosmos, una minúscula parte de todo el Universo; el resto no se puede ver, pero está ahí y lo domina todo. Sobre esta parte que no se ve vamos a hablar en este libro. Los cosmólogos suelen llamar a esa parte invisible: materia oscura y energía oscura. Como veremos más adelante, éstas son las componentes mayoritarias, las sustancias verdaderas del Universo.
En los últimos años, el desarrollo de la tecnología para la observación del Universo, las técnicas y aparatos de observación nuevos, han permitido un avance cualitativo en nuestro entendimiento del cosmos. Ejemplo de ello es el telescopio espacial Hubble (véase la lámina 1), satélite artificial que gira a 600 kilómetros alrededor de la Tierra y que transporta un telescopio de reflexión de 2.4 m de diámetro, gracias al cual nos ha sido posible ver una enorme cantidad de objetos celestes que ni siquiera imaginábamos. Este aparato ha tomado las fotografías más hermosas del cosmos y sus alrededores, las cuales podrían ser inspiración de artistas y que, en sí mismas, son verdaderas obras maestras. Visiten su página en http://www.stsci.edu. La conclusión de la existencia de la materia oscura ha necesitado mucha paciencia y mucho tiempo de observación de las galaxias y sus alrededores. Iniciemos nuestro breve relato de la historia que condujo a tal conclusión.
[Notas]
[*] El significado de todos los términos que se muestran en negritas a lo largo del texto, está contenido en el Glosario.