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Lemaître, religión, ciencia: “Había dos formas de llegar a la verdad. Decidí seguir ambas”

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Lemaître, religión, ciencia: “Había dos formas de llegar a la verdad. Decidí seguir ambas”
16 abril
10:54 2021

Einstein desautoriza a Lemaître

Siempre me ha fascinado la imagen de un joven curita debatiendo con Einstein, en un apartado del Congreso Solvay de 1927 y la frase descorazonadora con la que éste le despidió en ese primer encuentro: “Sus cálculos, señor Lemaître, son correctos, pero su percepción física abominable”.

Einstein y Lemaître

Georges Lemaître apenas llevaba dos años como profesor en la Universidad Católica de Lovaina. Antes de ello tuvo que defender a su patria en la Gran Guerra, siendo uno de los cinco combatientes a los que condecoró el propio rey Alberto I[1]. Ingresó en el seminario y pidió permiso para estudiar la «relatividad». Obtuvo una beca del Estado que le permitió estudiar durante tres años en varias universidades de Inglaterra y Estados Unidos. Y acababa de publicar un artículo con el título Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant, rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques[2], que cambiaría la concepción del Universo, pero que tardaría años en ser comprendido y aceptado por el mundo científico.

En este trabajo, Lemaître estableció la conexión fundamental entre la teoría de la relatividad y la cosmología. Las ecuaciones de la «relatividad» aplicadas a un Universo homogéneo e isótropo como lo percibimos realmente nos dicen que este debe estar en expansión. Y expresó la relación lineal entre la velocidad de separación de las galaxias distantes y su distancia de nosotros.

Einstein, por el contrario, y fiel al pensamiento dominante, creía en un Universo estático, para lo cual tuvo que introducir en su ecuación la llamada constante cosmológica. No entendía que las cosas pudieran ser de otra forma.

Las galaxias se separan y el Universo sí se expande

Pero en 1929, fruto de una sistemática observación desde el telescopio más potente de la época, Edwin Hubble pudo establecer la relación entre la desviación al rojo[3] de 46 galaxias y su distancia a la Tierra, aunque interpretó sus observaciones en términos de un habitual desplazamiento Doppler.[4]

La ley que un par de años antes dedujo Lemaître, que expresaba la relación lineal entre la velocidad de separación de las galaxias distantes y su distancia de nosotros, se confirmó empíricamente y pasó a llamarse ley de Hubble.[5]

El artículo de Lemaitre de 1927, escrito en francés y publicado en una revista belga, Les Annales de la Société Scientifique de Bruxelles, tuvo poca difusión, pero cuando en 1930 fue traducido y publicado en el MNRAS[6] tuvo un gran impacto y su idea de un universo en expansión y evolución se convirtió rápidamente en pilar fundamental de la cosmología relativista. Einstein cambió de opinión, aceptó la idea del Universo en expansión y eliminó la constante cosmológica de sus ecuaciones de campo. Más tarde afirmaría que este había sido el mayor error de su vida.

Lemaître continuó desarrollando sus ideas y en 1931 publicó en Nature su artículo más visionario El comienzo del Mundo desde el punto de vista de la Teoría Cuántica[7], en el que por vez primera se habla de un universo con un origen que debería estar gobernado por las leyes de la física, unas leyes que el hombre podría descubrir.

Trató de evitar una singularidad inicial (un punto donde el espacio y el tiempo adquirirían una curvatura infinita) y sugirió un estado mecánico cuántico anterior al espacio tiempo al que llamó Átomo primigenio.

Einstein y Lemaître tuvieron ocasión de debatir sobre estos temas en repetidas ocasiones y ello les acercó hasta desembocar en amistad personal. Dominique Lambert resume así lo que fue el intercambio de ideas entre ambos: Einstein le hizo saber que no le gustaba la “Hipótesis del átomo primitivo” porque, dijo, “sugiere demasiado la idea (teológica) de la creación”. Curiosamente y tal vez un poco irónicamente, Einstein había dicho después de una charla de Lemaître en Pasadena, donde este último explicó su cosmología del átomo primitivo: “¡Esta es la explicación más hermosa y satisfactoria de la creación que jamás haya escuchado!” Lemaître nunca inició una verdadera discusión filosófica con Einstein. Pero, claro, gracias a su formación tomista en Lovaina, Lemaître identificó perfectamente la confusión en la que caía su amigo, y también un gran número de cosmólogos después de él, entre “creación” y “comienzo”. Según Lemaître, la singularidad inicial no era “la creación” (en el sentido teológico) sino sólo el “comienzo natural”, como ha repetido muchas veces.

El modelo Big Bang se va completando

En 1948 George Gamow junto con Alpher y Herman continuaron desarrollando el modelo de Lemaître a partir de la teoría cuántica relativista en el que la energía gravitacional de un pequeño universo recién creado se convirtió en un plasma caliente de partículas y luz a medida que el espacio mismo se expandía rápidamente y la materia se enfriaba. Su teoría hizo dos predicciones numéricas históricamente importantes: la cantidad relativa de helio e hidrógeno y la existencia de microondas distribuidas uniformemente en el Universo[8].

Sin embargo, muchos científicos no se sentían cómodos con las implicaciones religiosas que parecía tener un universo con un comienzo. Esto, unido a que en el modelo de Lemaître no existían evidencias observacionales determinantes, abrió el camino al desarrollo de teorías alternativas. La que más aceptación tuvo fue el modelo de Estado Estacionario defendido por Hoyle y que justificaba el carácter eterno de su existencia mediante la creación de nueva materia y consecuentemente nuevas galaxias a medida que el Universo se expande.

El debate entre los diferentes modelos continuó vivo hasta que en 1965 la detección casual de la radiación cósmica de fondo de microondas, que había predicho Gamow, evidencia directa de un universo joven y caliente, determinaría la prevalencia del modelo Big Bang[9].

El legado científico de Lemaître

La profundidad del pensamiento de Lemaître le permitió hacer otras importantes aportaciones a la ciencia. Aunque es menos conocido, Lemaître fue en 1933 la primera persona en comprender la naturaleza del horizonte de un agujero negro, mucho antes de que se le llamara agujero negro[10].

La constante cosmológica es otro de los conceptos que supo valorar después de haber sido desechada por Einstein tachándola como el mayor error de su vida. Lemaître la utilizó, otorgándole un valor numérico muy diferente, para modelar la expansión cósmica. Consideró esto como una sustancia física, conocida hoy como energía oscura, que, desde 1998 en que se conoció la aceleración del Universo, se considera el constituyente más importante del mismo[11].

En respuesta a una pregunta de Einstein, Lemaître también demostró que, bajo ciertas condiciones, un comienzo del tiempo es inevitable en la Relatividad. Esto fue probado con total generalidad por Hawking y Penrose en la década de 1960 y enfatiza la naturaleza mecánico cuántica del átomo primitivo de Lemaître[12].

Todo ello ha permitido decir a James Peebles, premio Nobel de 2019 y una de las voces más autorizadas en cosmología: “Creo que en los años alrededor de 1930 Lemaître comprendió la teoría de la relatividad general de Einstein mejor que nadie.”[13] Incluso de modo más contundente Simon A. Mitton le califica como “el más grande cosmólogo de su generación”[14].

Fe religiosa y ciencia

A pesar de que una de las muchas virtudes de Georges Lemaître era la de pasar desapercibido, la enorme trascendencia de su propuesta científica le aportó visibilidad, sobre todo en Estados Unidos. Ello le dio la oportunidad de dirigirse al gran público y poner de manifiesto de forma llana sus ideas sobre la relación entre la ciencia y la fe religiosa. En febrero de 1933 se expresaba así en una entrevista concedida al New York Times: «Yo me interesaba por la verdad desde el punto de vista de la salvación y desde el punto de vista de la certeza científica. Me parecía que los dos caminos conducen a la verdad y decidí seguir ambos. Nada en mi vida profesional, ni en lo que he encontrado en la ciencia y en la religión, me ha inducido jamás a cambiar de opinión».[15]

Siempre mantuvo y defendió con celo esta clara separación. En 1951, en un acto protocolario de la Academia Pontificia de Ciencias, el Papa Pío XII pronunció estas palabras, en un discurso que seguramente le había preparado el académico Edmund Whittaker: “… Parece que la ciencia de hoy, retrocediendo en un salto de millones de siglos, ha logrado ser testigo de ese Fiat lux primordial, cuando, de la nada, estalló con la materia un mar de luz y radiación, mientras las partículas de elementos químicos se dividen y se reúnen en millones de galaxias”. Aunque el contexto de todo el discurso parecía más bien retórico, exaltando las capacidades de la ciencia, ello no le pareció bien a Lemaître, que hizo todo lo posible por trasladar mediante terceros su opinión al Papa, para posteriormente hacerlo personalmente en una reunión que mantuvieron poco después. Nada trascendió de la reunión, pero no volvió a manifestarse ninguna idea sobre el tema que permitiese una interpretación equívoca.[16]

El Congreso Solvay sobre Astrofísica de 1958 le dio una nueva oportunidad, que aprovechó, para enfatizar una vez más que el modelo del Big Bang no es más que una hipótesis científica, que debe ser verificada o falseada por observaciones, que permanece completamente fuera del ámbito de la metafísica o la religión[17].

George Lemaître falleció en 1966 habiendo presidido durante seis años la Academia Pontificia de Ciencias y poco después de haber conocido que la observación de la radiación cósmica de microondas validaba su idea del Universo.

Manuel Ribes

Observatorio de Bioética

Universidad Católica de Valencia

 

…….

[1] Simon A.Mitton, Georges Lemaître and the foundations of Big Bang cosmology, The Antiquarian Astronomer 14 (June 2020), 2–20.

[2] Lemaître, G. (1927). Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques. Annales de Société Scientifique de Bruxelles, 47, 49–56.

[3] Fenómeno que afecta a las ondas electromagnéticas provenientes de un objeto emisor y que consiste en que las radiaciones emitidas experimentan un corrimiento hacia la parte más roja del espectro. Este cambio se puede deber a que el emisor y el receptor se alejan entre sí (efecto Doppler | Sociedad española de astronomía).

[4] Como afirma Helge Kragh “en ninguna parte de su artículo de 1929, Hubble llegó a la conclusión de que las galaxias se alejaban de nosotros o sugiriera que el Universo se estaba expandiendo. De hecho, palabras como “recesión” y “expansión” no aparecen en su artículo. A lo largo de su vida, Hubble mantuvo una actitud agnóstica con respecto a la realidad de la expansión del Universo.”

[5] Por votación mayoritaria de la XXX Asamblea General de la IAU (International Astronomical Union) celebrada en 2018 para “honrar la integridad intelectual y el descubrimiento sumamente significativo de Georges Lemaître” resolvió recomendar que en adelante la expansión del Universo se refiera como ley Hubble-Lemaître.

[6] Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

[7] LEMAÎTRE, G. The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory. Nature 127, 706 (1931). https://doi.org/10.1038/127706b0

[8] El artículo fundamental que describe esta teoría se publicó como una carta a la revista Physical Review el 1 de abril de 1948, con el título Sobre el origen y la abundancia relativa de los elementos, firmado por R. A. Alpher, H. Bethe y G. Gamow’.

[9] La detección casual de la radiación cósmica de microondas por Penzias y Wilson fue validada científicamente por  R. H. Dicke, P. J. E. Peebles, P. G. Roll y D. T. Wilkinson, que firmaron el artículo Cosmic Black Body Radiation. Astrophysical Journal, 1965, vol. 142, p. 414-419.

[10] Ted Jacobson, Entropy from Carnot to Bekenstein, 19 octubre 2018.

[11] Como relata Simon A.Mitton, cuando se empezó a atribuir esta aceleración a la constante cosmológica se palpaba la emoción entre sus colegas de Cambridge que se expresaban así: “la constante cosmológica de Lemaître está inflando el Universo”. Y de la noche a la mañana la nueva generación de jóvenes cosmólogos buscaban y se deleitaban con el descubrimiento de los artículos de Lemaître.

[12] Thomas Hertog, The Figure and Legacy of Msgr. Georges Lemaître, 2010 PONTIFICIAE ACADEMIAE SCIENTIARUM ACTA 24

[13] James Peebles, The State of Understanding of the Nature and Evolution of the Observable Universe, 2020 PONTIFICIAE ACADEMIAE SCIENTIARVM ACTA 24

[14] Simon A.Mitton, ‘Georges Lemaître and the foundations of Big Bang cosmology.’ The Antiquarian Astronomer 14 (June 2020), 2–20.

[15] Aikman, D. “Lemaître follows two paths to truth. The famous physicist, who is also a priest, tells why he finds no conflict between science and religion.” The New York Times Magazine (19th February 1933), p. 3, 18.

[16] Giuseppe Tanzella-Nitti, The Pius XII – Lemaître Affair (1951-1952) on Big Bang and Creation

[17] Thomas Hertog, The Figure and Legacy of Msgr. Georges Lemaître, 2010 PONTIFICIAE ACADEMIAE SCIENTIARUM ACTA 24

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