George Smoot habla sobre el diseño del universo

Pensé que consideraría cambiar su perspectiva sobre el mundo un poquito, y les mostraría algunos de los diseños que tenemos en la naturaleza. Así que, tengo mi primera diapositiva para hablar acerca del nacimiento del universo y lo que denomino la investigación de la escena cósmica (CSI) , eso es, mirando las reliquias de la creación e infiriendo lo que ocurrió en el principio, y luego hacerle seguimiento e intentar entenderlo.

Y así, una de las preguntas que les hago es, cuando miran a su alrededor, ¿qué es lo que ven? Bueno, ustedes ven este espacio que ha sido creado por diseñadores y por el trabajo de las personas, pero lo que realmente ven es mucho material que ya estaba aquí, siendo transformado de cierta manera. Entonces la pregunta es: ¿Cómo es que este material llegó aquí? ¿Cómo llegó a la forma que tenía antes de ser transformado, etc.? Es una pregunta sobre la continuidad. Así que una de las cosas que yo miro es, ¿cómo se inició y formó el universo? ¿Cuál fue el proceso entero en la creación y evolución del universo para llegar al punto donde tenemos esta clase de materiales?

Así que esa es más o menos la parte, y déjenme continuar y mostrarles el Campo Ultra Profundo de Hubble. Si ustedes miran esta foto, lo que verán es mucha oscuridad con algunos objetos claros. Cuatro de estos objetos son estrellas, y los pueden ver ahí, pequeños cruces. Esta es una estrella, esta es una estrella, todo lo demás es una galaxia, ¿bien? Así que hay unas cuantas miles de galaxias que ustedes pueden ver con sus ojos aquí. Y cuando miro hacia esta galaxia en particular, que se parece a la nuestra, me pregunto si hay una conferencia en una universidad de arte, y seres inteligentes allá están pensando sobre, pues, qué diseños pudieran hacer, y tal vez hayan unos cuantos cosmólogos intentando entender de dónde vino el universo mismo, y tal vez incluso haya algunos en esa galaxia mirando a la nuestra intentando entender qué es lo que está ocurriendo aquí.

Pero hay muchas galaxias más, y algunas están cerca, y son más o menos del color del Sol, y algunas están más lejos y son un poco mas azules, y así sucesivamente. Pero una de las preguntas es, y debería serla para ustedes, ¿Cómo es que hay tantas galaxias? Porque esto representa una fracción muy diminuta del cielo. Esto es sólo 1,000 galaxias. Pensamos que hay en el orden de (visible al Telescopio Espacial Hubble, si se tuviese el tiempo para escanear), alrededor de 100 millardos de galaxias. ¿Cierto? Es un número muy grande de galaxias. Y eso es más o menos la cantidad de estrellas en nuestra galaxia.

Pero cuando miran algunas de estas regiones como esta, verán más galaxias que estrellas, lo que es una interrogante. Así que la pregunta que debe venirles en mente es, qué clase de diseño, si, qué clase de proceso creativo y qué clase de diseño produjo el mundo así? Y luego les voy a decir que de hecho es mucho más complicado. Vamos a intentar hacerle seguimiento. Tenemos una herramienta que de hecho nos ayuda en este estudio, y es el hecho que el universo es tan increíblemente grande que es una máquina del tiempo, en cierto sentido. Dibujamos este conjunto de esferas anidadas cortadas como lo ven. Ponemos la Tierra en el centro de las esferas anidadas, solo porque ahí es donde estamos haciendo las observaciones. Y la luna esta está a solo dos segundos, así que si toman una foto de la luna Utilizando la luz normal, esa es la luna hace dos segundos, y que importa. Dos segundos es como el presente. El Sol esta a hace ocho minutos. Eso no es gran cosa, cierto, a menos que vengan erupciones solares hacia ti, entonces te querrás quitar. A uno le gustaría tener un pequeño aviso de precaución anticipado.

Pero te vas a Júpiter y está a 40 minutos. Eso es un problema. Uno escucha acerca de Marte, es un problema comunicarse a Marte Porque le toma a la luz demasiado tiempo para ir allá. Pero si miras al grupo más cercano de estrellas, a las 40 o 50 estrellas más cercanas, son como 10 años. Así que si tomas una foto de lo que está ocurriendo, eso ocurrió hace 10 años. Pero si vas y miras al centro de la galaxia, eso ocurrió hace miles de años. Si miras hacia Andrómeda, que es la galaxia más cercana, eso es hace dos millones de años. Si un tomará una foto de la tierra hace dos millones de años, no habría ninguna evidencia de los humanos, porque pensamos que aun no habían humanos. Es decir, esto tan solo te da una idea de la escala. Con el telescopio Hubble estamos mirando Cientos de millones de años a mil millones de años.

Pero si fuéramos capaces de idear una manera de ver incluso más allá (hay algunas cosas incluso más allá) y eso es lo que hice en bastante de mi trabajo, fue desarrollar las técnicas – poder mirar atrás a incluso a épocas más tempranas antes de que hubiesen estrellas y antes de que hubiesen galaxias, antes cuando el universo era caliente y denso y muy diferente. Y esa es más o menos el tipo de secuencia, y entonces tengo una impresión mas artística de esto. Ahí está la galaxia en el medio, la cual es la Vía Láctea, y alrededor están, tú sabes, las galaxias cercanas al Hubble, y hay una esfera que marca los diferentes tiempos. Y detrás están algunas galaxias más cercanas.

Ven la imagen completa? El principio del tiempo es algo curioso, está en la parte de afuera cierto? Y hay una parte del universo que no podemos ver Porque es tan densa y tan caliente, que la luz no puede escapar. Es como el centro del Sol que no se puede ver, Tienes que utilizar otras técnicas para saber que está ocurriendo dentro del Sol. Pero si puede ver el borde del Sol, Y el universo se vuelve así, y ustedes lo pueden ver. Y luego tienes este cierto tipo de área modelo alrededor de la parte exterior, y esa es la radiación que procede del Big bang, la cual es increíblemente uniforme. El universo es una esfera casi perfecta, Pero hay estas variaciones muy diminutas, que mostramos aquí con gran exageración. Y a partir de ellas en la secuencia del tiempo vamos a ir desde estas pequeñas variaciones a estas galaxias irregulares y la primeras estrellas a estas galaxias más avanzadas, y eventualmente al sistema solar, y así sucesivamente.

Así que es un gran trabajo de diseño, pero vamos a dar una ojeada a cómo es que las cosas están pasando. Entonces la manera que estas mediciones se realizaron, ha habido un conjunto de satélites, y esto es lo que ustedes pueden ver. Entonces estaba el satélite COBE, el cual fue lanzado en 1989, y descubrimos estas variaciones. Y luego en el 2000, el satélite MAP fue lanzado, el WMAP, y tomó fotos un poco mejores Y más tarde este año, esta es la chévere versión moderna, el que de hecho tiene algunas hermosas características de diseño, y ustedes deben ver, el satélite Planck será lanzado, y va a hacer mapas de muy alta resolución. Y esa será la secuencia de entender el mismo inicio del universo.

Y lo que vimos fue, vimos estas variaciones, y luego nos dijeron los secretos, de ambos la estructura del espacio-tiempo, y del contenido del universo, y sobre como el universo inicio en sus movimientos originales. Así que tenemos esta foto, la cual es una foto realmente espectacular, y regresare al inicio, donde vamos a tener algún proceso misterioso que arranca el universo en el inicio. Y vamos a través de un periodo de expansión acelerada, y el universo se expande y se enfría hasta el punto donde se vuelve transparente, luego a las Eras Oscuras, y luego las primeras estrellas se prenden, y evolucionan en galaxias, y luego llegan a las galaxias más extensas. Y alrededor de este periodo es cuando nuestro sistema solar empieza a formarse. Y está madurando hasta el tiempo presente. Y hay algunas cosas espectaculares. Y esta parte como de una papelera, eso es para representar lo que la estructura misma del espacio-tiempo está haciendo durante este periodo Y es un modelo bastante extraño, cierto? Qué clase de evidencia tenemos para eso?

Entonces déjenme mostrarles algunos de los patrones de la naturaleza que son resultado de esto. Siempre pienso que el espacio-tiempo es la verdadera substancia del espacio, y las galaxias y las estrellas son tan solo como la espuma en el océano. Es un marcador de donde las olas interesantes están y lo que sea que ocurrió. Así que aquí está el estudio “Sloan Digital Sky” (SDSS )mostrando la ubicación de un millón de galaxias. Entonces hay un punto por cada galaxia. Ellos salen y apuntan el telescopio al cielo, toman una foto, Identifican que son estrellas y las botan, miran a las galaxias, Calculan que tan lejos están, y las diagraman. y simplemente puesto radialmente van hacia allá en esa dirección. Y ustedes ven estas estructuras, a esto lo llamamos el Gran Muro, pero hay vacios y como esas cosas, y más o menos se desvanecen porque el telescopio no es lo suficientemente sensible para hacerlo.

Ahora les voy a mostrar esto en 3D. Lo que ocurre es, que tomas fotos mientras que la tierra rota, obtienes un abanico a lo largo del cielo. Hay algunos lugares donde no puedes mirar por culpa nuestra propia galaxia, o porque no hay telescopios disponibles para hacerlo. Entonces la siguiente foto les muestra la versión tridimensional de esto rotando. Si ven los barridos en forma de abanico hechos a lo largo del cielo? Recuerden que en cada punto hay una galaxia, y ustedes ven las galaxias, Cierto, más o menos en nuestro barrio, y más o menos se ve la estructura. Y ven esta cosa que llamamos el Gran Muro, y ven la estructura complicada, y ven los vacios. Hay lugares donde no hay galaxias y hay lugares donde hay miles de galaxias amontonadas, cierto. Así que hay un patrón interesante, pero no tenemos información suficiente para ver el patrón. Solo tenemos un millón de galaxias, cierto? Así que estamos manteniendo, cierto, un millón de pelotas en el aire pero, que está pasando? Hay otro estudio muy similar a esto, llamado Estudio de Galaxia Redshift, Campo de Vista de Dos Grados (Two-degree Field of View galaxy RedShift Survey).

Ahora vamos a volar a través de el a una velocidad de un millón de WARP. Y cada vez que hay una galaxia, en su ubicación hay una galaxia, y si sabemos algo de la galaxia, que de hecho si sabemos, porque hay una medición de redshift y todo, se pone el tipo de galaxia y el color, así que esta es la representación real. Y cuando se está en medio de las galaxias Es difícil ver el patrón; es como estar en medio de la vida. Es difícil ver el patrón en medio del público, es difícil ver el patrón de esto. Entonces vamos a salir, girar y ver esto nuevamente. Y ustedes verán primero, la estructura del estudio, y luego empezaran a ver la estructura de las galaxias que vemos allá afuera. Entonces nuevamente, se puede ver la extensión de este Gran Muro de galaxias que aparece aquí.

Pero se pueden ver estos vacios, pueden ver la complicada estructura, y ustedes dicen, bueno, como es que esto ocurrió? Supongan que son el diseñador cósmico. Como van a poner las galaxias allá afuera en un patrón así? No solo tirándolas aleatoriamente. Hay un proceso más complicado que está ocurriendo aquí. Como vas a terminar haciendo eso? Y entonces ahora vamos a ponernos serios. Es decir, seriamente tenemos que jugar a ser Dios, no sólo cambiar la vida de las personas, sino también hacer el universo, cierto. Entonces si esa es su responsabilidad, cómo va usted a hacer eso? Cuál es la clase de técnica? Qué clase de cosa va usted a hacer?

Entonces les voy a mostrar los resultados de una simulación de muy grande escala de cómo pensamos que pudiera ser el universo, utilizando esencialmente, algunos de los principios de juego y algunos de los principios de diseño que, tu sabes, los humanos han trabajado tan fuerte para obtener, pero que aparentemente la naturaleza sabia hacer en el principio. Y esto consiste en, iniciar con unos ingredientes muy sencillos y unas reglas simples, pero se tienen que tener suficientes ingredientes para complicarlo. Y luego le añades algo de aleatoriedad, algunas fluctuaciones y algo de aleatoriedad, y notas una cantidad de diferentes presentaciones.

Entonces lo que voy a hacer es mostrarles la distribución de materia como una función de escalas. Vamos a acercarnos, pero esto es un grafico de lo que es. Y tuvimos que hacer una cosa más para que el universo saliera bien. Se llama materia oscura. Esta materia no interactua con la luz de la manera normal que la materia ordinaria lo hace, de la manera como la luz brilla en mi o en la tarima. Es transparente a la luz, pero para que puedan verla, vamos a hacerla blanca, bueno? Entonces la cosa que está en esta imagen que es blanca, esa es la materia oscura. Se debería llamar materia invisible, pero la materia oscura la hemos hecho visible. Y la cosa que está en color amarillo, esa es la materia convencional que se ha convertido en estrellas y galaxias.

Entonces les mostrare la próxima película. Entonces esto, vamos a acercarnos. Noten este patrón y presten atención a este patrón. Vamos a acercarnos más y acercarnos más. Y van a ver que hay todos estos filamentes y estructuras y vacios. Y cuando un número de filamentos se unen en un nudo, eso forma un super grupo de galaxias. Esta a la cual nos estamos acercando tiene más o menos entre 100,000 y un millón de galaxias en esa región pequeña. Entonces nosotros vivimos en la mitad de la nada. No vivimos en el centro del sistema solar, no vivimos en el centro de la galaxia y nuestra galaxia no está en el centro de un grupo de galaxias.

Entonces nos acercamos, Esta es una región que probablemente tiene más de 100,000, en el orden de un millón de galaxias en esta región. Vamos a seguir acercándonos, bueno. Y se me olvido decirles la escala. Un Parsec es 3.26 años luz Entonces un gigaparsec son tres mil millones de años luz, esa es la escala. Entonces le toma a la luz tres mil millones de años viajar esa distancia. Ahora tenemos una distancia de manera que de aquí a aquí Es la distancia entre nosotros y Andrómeda, bueno. Estas pequeñas manchas que están viendo aquí son galaxias.

Ahora vamos a alejarnos, Y pueden ver esta estructura, que, Cuando nos alejamos mucho, se ve muy regular, Pero se compone de muchas variaciones irregulares. Entonces, son bloques sencillos de construcción. Hay un fluido sencillo para iniciar. Tiene materia oscura y materia ordinaria, tiene fotones y tiene neutrinos, los cuales no tienen mucho rol en la parte posterior del universo. Y es un fluido simple y luego, a través del tiempo se desarrolla en esta estructura complicada. Y entonces cuando vieron esta imagen la primera vez, no significaba mucho para ustedes. Aquí están mirando a través de un uno por ciento del volumen del universo visible y están viendo miles de millones de galaxias, cierto, y nodos, pero se dan cuenta que ni siquiera son la estructura principal. Hay un marco de trabajo, el cual es la materia oscura, la materia invisible, eso está allá afuera, de hecho eso es lo que lo mantiene todo unido.

Entonces volemos a través de ello, y pueden ver lo mucho más complicado que es cuando estas en el medio de algo de descifrarlo. Entonces aquí está el resultado final. Ven un filamento, se ve que la luz es la materia invisible, y lo amarillo son las estrellas o galaxias que aparecen. Y vamos a volar alrededor, y alrededor, y ocasionalmente verán que unos cuantos filamentos se interceptan, y se obtiene un número grande de galaxias. Y luego vamos a volar a donde hay un grupo de galaxias muy grande, y pueden ver como es. Y entonces desde adentro, no se ve muy complicado cierto? Solo es cuando lo miras a una escala muy grande, y lo exploras y así sucesivamente, cuando te das cuenta que es, una clase de diseño muy intrincado y complicado, cierto? Y ha crecido de cierta manera.

Entonces la pregunta es, que tan difícil seria armar esto, cierto? Que tan grande tendría que ser el equipo de contratistas para armar este universo, si? Esa es la cuestión, cierto? Entonces aquí estamos. Ven como el filamento, ven como varios filamentos se unen, por lo tanto creando este súper grupo de galaxias. Y hay que entender, que esta no es la manera como realmente se vería si uno, primero que todo pudiera viajar así de rápido, todo estaría distorcionado, pero esto es utilizando cosas de artes gráficas de presentación sencillas. Esto es la manera cómo, si usted se tomara miles de millones de años para darle la vuelta, se pudiera ver para usted. Bueno? Y también si pudiera ver la materia invisible.

Entonces la idea es, cierto, como uno armaría el universo en una manera muy sencilla? Vamos a empezar a darnos cuenta que todo el universo visible, todo lo que podemos ver en toda dirección con el telescopio espacial Hubble además de otros instrumentos, estaba antes en una región que era más pequeña que un átomo. Empezó con pequeñísimas fluctuaciones cuánticas, pero expandiéndose a una taza tremenda. Y esas fluctuaciones se estiraron a tamaños astronómicos, y esas fluctuaciones eventualmente son las cosas que vemos en el fondo de microondas cósmico. Y luego necesitábamos alguna manera de convertir esas fluctuaciones en galaxias y grupos de galaxias y hacer que este tipo de estructuras continúen-

Entonces voy a mostrarles una simulación más pequeñas. Esta simulación se corrió en 1,000 procesadores por un mes tan solo para hacer esta pequeña (simulación) visible. Entonces les voy a mostrar una que se puede correr en un computador de escritorio en dos días, en la siguiente imagen. Entonces empieza con fluctuaciones chiquitas cuando el universo estaba en este punto, ahora cuatro veces más pequeño, y así sucesivamente. Y se empiezan a ver estas redes, a formarse esta red cósmica de estructura. Y esta es una sencilla, porque no tiene materia ordinaria, sólo tiene materia oscura en ella. Y pueden ver como la materia oscura se agruma, y la materia ordinaria solo la sigue. Entonces ahí está. En el principio es muy uniforme. Las fluctuaciones son una parte en 100,000. Hay algunos picos que son una parte en 10,000, y luego por miles de millones de años, la gravedad simplemente tira hacia dentro.

Esto es luz sobre densidad, tira el material alrededor hacia dentro. Eso jala más y más material . Pero las distancias en el universo son tan grandes Y las escalas de tiempo son tan grandes que toma un gran tiempo para que esto se forme. Y se sigue formando hasta que el universo es más o menos la mitad del tamaño que tiene ahora, en términos de su expansión. Y en ese punto, el universo misteriosamente empieza a acelerar su expansión y detiene la formación de la estructura de escala más grande. Entonces sólo estamos viendo la estructura de mayor escala que podemos ver, y luego solo las cosas que ya se han empezado a formar van a formase, y entonces desde ahí va continuar ocurriendo.

Entonces somos capaces de hacer la simulación, pero esto es dos días en un pc de escritorio. Necesitamos, sabes, 30 dias en 1,000 procesadores para hacer la clase de simulación que les mostré anteriormente. Entonces tenemos nociones de cómo jugar seriamente a crear el universo empezando con esencialmente menos de una gota completa de material, y creamos todo lo que vemos en toda dirección, cierto, a partir de casi nada, es decir, algo extremadamente pequeñito, extremadamente pequeño, y es casi perfecto, excepto que tiene estas pequeñas fluctuaciones a un nivel de una parte en 100,000, lo cual resulta en producir los interesantes patrones y diseños que vemos, eso es, galaxias y estrellas , etc.

Entonces tenemos un modelo, y podemos calcularlo, y lo podemos usar para hacer estos diseños de cómo pensamos que es el universo. Y ese diseño está más o menos mucho más allá de lo que originalmente imaginamos que era. Entonces esto es con lo que iniciamos hace 15 años, con el Explorador del Fondo Cosmico, hizo el mapa en la (parte) superior derecha, el cual básicamente nos mostró que habían fluctuaciones de gran escala, y de hecho fluctuaciones en varias escalas. Pueden más o menos verlo. Desde entonces hemos tenido el WMAP, el cual nos da una resolución angular mayor. Vemos la misma estructura de gran escala, pero vemos estructura adicional de pequeña escala. Y en la parte inferior derecha está, si el satélite se hubiera volteado y mapeado la tierra, la clase de mapa que hubiésemos obtenido de la Tierra. Pueden ver, bueno, pueden, señalar todos los continentes, pero eso es todo.

Peo lo que esperamos cuando lleguemos al Planck, tendremos la resolución aproximadamente a la resolución que ven aquí de la Tierra, donde realmente pueden ver el patrón complicado que existe en la Tierra. Y también pueden notar, por los bordes agudos y la manera que las cosas encajan juntas, hay algunos procesos no lineales. La geología tiene estos efectos, que es mover las placas, etc. Pueden ver eso tan solo con el mapa. En nuestros mapas queremos llegar al punto del universo temprano (donde) podemos ver si hay algún efectos no lineales que están empezando a mover, modificar y nos están dando una pista de sobre como el espacio-tiempo fue creado en los momentos iníciales. Entonces ahí es donde estamos hoy, y eso es lo que les quería dar a probar. Darles una perspectiva diferente de como el diseño y todo lo demás se ve. Gracias. (Aplausos)