Base experimental de la teoría cuántica y estructura atómica

Base experimental de la teoría cuántica y estructura atómica

Nuevos indicios sugieren que el Universo podría ser fractal Se consolida una hipótesis científica quepodría completar la relatividad general

Las últimas observaciones del Universo sugieren que la materia oscura no se extiende de manerahomogénea por el vacío, sino que forma estructuras fractales. Aunque esta teoría tiene ya diez años,las nuevas evidencias ponen de manifiesto su consistencia y plantean que quizá un mecanismoalternativo no descrito por la teoría de la relatividad general posibilitó el desarrollo del Universo desdesus orígenes. Un principio emergente, denominado “relatividad de escala”, sostiene que dichafractalidad, también atribuida al espacio-tiempo, origina leyes del movimiento que son autoorganizadoraspor naturaleza, capaces de producir la evolución de las estructuras de maneratambién fractal. Por Jean-Paul Baquiast.

Este hecho podría confirmar la hipótesis según la cual la materia no se repartiría homogéneamenteen el Universo, sino a través de formaciones de gran tamaño separadas por espacios de vacío.

Sin embargo, en la actualidad la mayor parte de los astrofísicos defienden la idea de que el universoes homogéneo a gran escala, y que las diferencias no aparecen más que en observacionesrealizadas dentro de un radio relativamente reducido.

Pero, como se expone en un artículo de New Scientist titulado Istheuniverse a fractal? (publicado el9 de marzo de 2007), un equipo europeo dirigido por el físico Luciano Pietronero, de la Universidadde Roma y del Instituto de Sistemas Complejos, señala, por el contrario, que tanto a gran como apequeña escala, la estructura del universo (o del espacio-tiempo) es fractal y, por tanto, allí donde seencuentra repite hasta el infinito, y con tamaños distintos, los mismos motivos o patrones.

Hipótesis recienteEn lo que respecta a la materia visible, esta estructura fractal agrupa los sistemas solares, lasgalaxias, los conjuntos de galaxias y los superconjuntos, cuyo tamaño sobrepasara los mil millonesde años luz. En el caso de la materia oscura, el mismo patrón también se repetiría.

Esta hipótesis del universo fractal existe desde hace una década, pero se ha visto reforzada por lasobservaciones realizadas sobre galaxias cada vez más alejadas y por la observación de la materiaoscura.

La última observación de la materia visible hasta la fecha mostró una estructura filamentosa de undiámetro que se estima en más de mil millones de años luz, cuyas redes rodean espacios vacíos deentre 100 y 400 millones de años luz. Este es el Gran Muro del Sloan Digital SkySurvey o Sloan

Great Wall.11

La mayoría de los físicos suscriben la hipótesis del universo homogéneo (smooth). Piensan que milmillones de años luz constituyen una escala demasiado pequeña como para permitir evolucionessignificativas. Más allá de estas escalas temporales, la homogeneidad recupera su validez. Estoscientíficos se apoyan en el mayor inventario realizado hasta la fecha, el Sloan Digital SkySurveyanteriormente citado, en el que se observa la existencia de una estructura granulosa homogénea,más allá del gran Muro.

Se debe decir que, más allá de las observaciones, siempre difíciles de interpretar y cuyas

Interpretacionespueden estar deformadas por ideas preconcebidas, la hipótesis según la cual eluniverso sería fractal cuestiona la teoría de la relatividad general y la hipótesis según la cual elUniverso habría crecido de manera uniforme a partir del Big Bang.

Para la relatividad general, pequeñas fluctuaciones de masa en el Universo naciente habríanprovocado condensaciones de materia que dieron forma a la distribución de la materia tal como hoyse observa. La gravedad habría dado lugar a las galaxias y conjuntos de ellas, pero con la expansiónhabría perdido fuerza. Así, se habrían formado estructuras uniformemente repartidas por todo elespacio-tiempo. La hipotética materia oscura, por su parte, se habría dispersado de una manera máshomogénea que la materia visible, sin llegar a formar agrupaciones.Materia oscura no homogéneaSin embargo, según Pietronero y sus colegas, la edad del universo, 14 mil millones de años, no es losuficientemente extensa para que, teniendo en cuenta su expansión, haya podido producirestructuras que superen el tamaño de los 30 millones de años luz. Es más, las observacionesastronómicas a las que nos hemos referido, muestran que la materia oscura en sí misma no seríahomogénea y que podría distribuirse en fractales.

Si, por lo tanto, observamos estructuras que se desarrollan como fractales, eso quiere decir que unmecanismo alternativo estuvo presente y permanece activo en la construcción del Universo. Estemecanismo no está descrito por la teoría de la relatividad general.

A la espera de nuevas observaciones que superarán el horizonte de los 650 millones de años luz, yprevistas para 2008, proseguirán las observaciones y las hipótesis concernientes a la distribución dela materia visible y oscura, en relación a la naturaleza de ese mecanismo oculto.

El principio de la relatividad de escalaDicho de otra forma, ¿existiría un modelo fractal del universo opuesto al del universo homogéneo? Elastrofísico francés Laurent Nottale, del Observatorio de Paris-Meudon, aporta elementos pararesponder a esta pregunta en el artículo de New Scientist mencionado.

Desde hace tiempo, Notalle se ha centrado en desarrollar un principio llamado de la relatividad deescala que abarque no sólo el cosmos, sino también el nivel cuántico.

Notalle explica así el principio fundamental de la así llamada relatividad de escala: “se trata de unaextensión del principio de relatividad que se puede enunciar de la siguiente forma. Las leyes de lanaturaleza deben ser válidas en todo sistema de coordenadas, cualquiera que sea su estado de12movimiento y escala. Los resultados obtenidos muestran una vez más la extraordinaria eficacia deeste principio cuando se trata de limitar o construir las leyes de la física.”

Sobre su método, señala que “el formalismo desarrollado por la relatividad de escala está situado yaen un punto que puede utilizarse tal cual para tratar un problema particular en numerosassituaciones. El camino a seguir está trazado, pero la versión más general de la teoría está en construcción.”

Según señala Nottale en declaraciones a AutomatesIntelligents, “a partir de la fractalidaddelespacio-tiempo (es decir, de su dependencia de la

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