Las hemos escuchado nombrar muchas veces, y aunque tenemos una idea de lo que se tratan, la verdad es que no podríamos explicarlas correctamente. He aquí un repaso por las leyes y teorías científicas que, de entenderlas bien —no como la mayoría creemos—, nos ayudarían a conocer mejor cómo funciona el universo.
1. La teoría del Big Bang
Lo primero que se debe decir es que en realidad nunca hubo una «gran explosión». Lo cierto es que el universo era un átomo tan pequeño que se fue expandiendo hasta lo que es ahora y, por lo que sabemos, sigue en constante crecimiento. A esa mínima partícula, el físico George Lemaitre la llamó «hipótesis del átomo primitivo» y tuvo en el astrónomo Fred Hoyle a uno de sus principales detractores. Hoyle defendía la teoría del estado estacionario del universo donde nada tiene principio ni fin; a modo de burla, la llamó el Big Bang, siendo el nombre con el que finalmente pasó a la historia.
El camino de Lemaitre no fue fácil pues tuvo que contradecir al mismo Einstein, quien dijo que el universo se encontraba estático. Tuvieron que pasar 30 años para que la teoría del Big Bang ganara apoyo, después de que los físicos Allan Penzias y Robert Woodrow descubrieron la radiación de microondas cósmicas. Se cree que esta radiación lleva miles de millones de años por el universo y que es el resultado de la conformación de materia; se le conoce como el «eco del Big Bang» y se considera una de sus mayores evidencias.
2. El principio fundamental de la hidrostática
«¡Eureka!» gritó Arquímedes 1 v. «El principio de Arquímedes», en La ciencia platicadita, México: Lectorum / Editorial Otras Inquisiciones, 2008; pp. 15-18. tras darse cuenta de que el volumen del agua que ascendió era igual al volumen de su cuerpo sumergido en una tina. De acuerdo a su principio la fuerza que un objeto sumergido parcial o completamente es igual al peso de líquido que el objeto desplaza.
Este principio resultó muy efectivo para calcular la densidad de un cuerpo irregular y saber si la corona del rey Hierón ii era de oro o si su fabricante lo había estafado. También es muy útil para la fabricación de submarinos.
3. Ley de Hubble
Una de las leyes que ayudó a Lemaitre a formular la hipótesis de la teoría del Big Bang fue la ley de Hubble —derivada de las ecuaciones de campo de la Relatividad de Einstein— sobre la expansión del universo. En los años 20 se tenía una visión más simple pues se creía que lo conformaba únicamente la Vía Láctea. Fue el astrónomo Edwin Hubble quien cambió esta visión con sus observaciones al descubrir que el cúmulo de estrellas conocido como Nebulosa de Andrómeda en realidad era una galaxia independiente.
Sin embargo, aún quedaba un problema por resolver, ¿cuál era la extensión real del universo? Para eso creó la «vela estándar», una estrella con la intensidad de brillo ya calculado y gracias a la cual se puede estimar su distancia.
Una de esas velas estándar la encontró en la galaxia de Andrómeda, a mil millones de años luz de distancia. Así, Hubble llevó sus estudios más allá y llegó a la conclusión de que las galaxias se separan entre sí todo el tiempo, es decir, que el universo se expande. Con esto se desarrolló una fórmula para calcular la edad del universo:
v = H0 x d
v = velocidad
H0 = constante de Hubble —indica el rango en que el universo se expande—
d = distancia
4. Leyes de la termodinámica
La termodinámica es el estudio del calor y la temperatura en relación al trabajo y la energía en sistemas microscópicos. La primera ley es conocida como el principio de conservación de energía, podemos entenderla mejor mediante el siguiente enunciado: «La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma». La segunda ley dice que mientras más pasa el tiempo más aumenta la entropía en un sistema. Esto significa que no es posible que un sistema se encuentre en absoluto equilibrio; esta ley establece cuál es el sentido del movimiento de la energía.
Por último, está la Ley del Cero absoluto, la cual establece que cuando un sistema alcanza la temperatura más baja, la entropía alcanza el menor valor posible y la moléculas detienen su movimiento; sin embargo, aún es ampliamente debatible como ley, puesto que se limita a las estructuras cristalinas y no a otro tipo de estructuras en la materia.
5. Ley de la Gravitación Universal
Publicada en el libro Principios matemáticos de la filosofía natural (1687), de Isaac Newton, establece que dos objetos —sin importar la masa— ejercen una fuerza de atracción mutua, sin embargo, la fuerza con que se atraen depende del valor de su masa y la distancia que los separa. Esta ley se representa por medio de la siguiente ecuación:
F = G (m1 x m2 / r2)
F = fuerza gravitacional entre los objetos
m1 y m2 = masa de los objetos
r = distancia
G = constante de gravitación universal
Esta ley ha sido aprovechada por los científicos para el lanzamiento de satélites a órbita o para medir la trayectoria de la Luna.
Para conocer las cinco leyes restantes, consulta Algarabía 126.
Aquí puedes ver el primer capítulo de Cosmos de Carl Sagan:
