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Georges Lemaître: el sacerdote descubridor del Big Bang

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Presentación del Seminario “Georges Lemaître: el sacerdote descubridor del Big Bang”. Jorge Mira Pérez. Pamplona, 20 de marzo de 2019.

Jorge Mira Pérez (Coruña, 1968), es Licenciado en Física por la Universidad de Santiago de Compostela (1991), doctor europeo en Física (1995). Actualmente es Catedrático de Electromagnetismo en la Facultad de Física de la Universidad de Santiago de Compostela. Aparte de su producción científica está desarrollando un papel muy activo en el ámbito de la divulgación científica a través de la televisión, en la radio y en medios escritos. Se puede consultar su labor investigadora y de divulgación en http://galegos.galiciadigital.com/es/jorge-mira-perez

Resumen: El físico-matemático y sacerdote católico belga Georges Lemaître (1894-1966) fue uno de los más agudos expertos en la teoría de la relatividad propuesta por Albert Einstein entre 1905 y 1915. Tras analizar las ecuaciones de la relatividad general (las que describen el paradigma actual de la gravitación), llegó a la conclusión de que el Universo está en expansión e incluso obtuvo la llamada ley de Hubble (2 años antes que el propio Edwin Hubble), que cuantifica dicha expansión. Tomando como base esa expansión, propuso en 1931 lo que llamó hipótesis del átomo primigenio, la primera formulación del Big Bang. En la búsqueda de herramientas para obtener evidencia experimental, desarrolló en los años posteriores un trabajo que lo llevó a ser pionero en técnicas de programación de cálculo numérico en Europa.

Published in: Science
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Georges Lemaître: el sacerdote descubridor del Big Bang

  1. 1. Georges Lemaître: el sacerdote descubridor del Big Bang Jorge Mira Pérez @JorgeMiraUSC Área de Electromagnetismo Facultad de Física Universidade de Santiago de Compostela
  2. 2. Domingo de Soto (1494-1560)
  3. 3. Ramón María Aller Ulloa (1878-1966)
  4. 4. • Bélgica (1894 – 1966) • Ingeniería en la Universidad Católica de Lovaina • I Guerra Mundial en primera línea (foto con los “galones del frente” - gana la Cruz de Guerra) • Acaba Física y Matemática en la UCL y diplomatura en filosofía tomista en 1920 • 1920: preparación para el sacerdocio: se ordena en 1923 • 1923-1924: Estancia en la Univ. de Cambridge con Eddington • Estancia en el observatorio de la Univ. de Harvard • Tesis (acaba en 1926) en el Massachussetts Institute of Technology (MIT) • 1925: nombrado profesor de ciencias en la UCL Fotos: “Ciencia y fe en el padre del Big Bang, Georges Lemaître”, Publicaciones de la U. P. Comillas, Madrid (2015)
  5. 5. Experto en la teoría de la relatividad general
  6. 6. A principios del s. XX, solo distancias a 100 estrellas…
  7. 7. Lo que brilla más… El brillo de un objeto puntual disminuye con el cuadrado de la distancia, pero las estrellas no son todas iguales, hay que saber cuánto brillan…
  8. 8. Estrellas pulsantes (Cefeidas) Henrietta Leavitt (1868-1921) Todas aprox. a la misma temperatura => el tamaño de una Cefeida determina su luminosidad. Un objeto pulsante y grande tiene un periodo de oscilación más largo que un objeto del mismo tipo que sea más pequeño.
  9. 9. Leavitt abre el camino… • Midiendo la oscilación sabrá cuánto deben brillar • En 1908 encuentra estrellas pulsantes en las Nubes de Magallanes, a las que se conocía la distancia. • Mide los periodos de 25 estrellas variables. =>Método para medir distancias
  10. 10. 1918: tamaño de la Vía Láctea
  11. 11. Pero la Vía Láctea no lo es todo…
  12. 12. Esa pequeña nube… • ¿Qué es? Sistema planetario en formación? • No se piensa en nada que no sea la Vía Láctea • Agnes Clerke (1890): "ningún investigador competente [...] puede sostener que exista una nebulosa que sea un sistema estelar de rango comparable a la Vía Láctea" •Al-Sufi (964) “Libro de las estrellas fijas” • Fotos de Isaac Roberts (1888). La pequeña nube es espiral…
  13. 13. Edwin Hubble (1889-1953) • Encuentra Cefeidas en la nebulosa de Andrómeda • ¿Distancia? Casi 1 millón de años luz! (en realidad, 2.5 millones de a.l.) ¡Mucho más que la Vía Láctea! Era el año 1923…
  14. 14. La pequeña nube es una galaxia, como la nuestra…
  15. 15. Y hay más galaxias… El Universo adquiere para el ser humano un tamaño inimaginable
  16. 16. El Universo nos habla con su luz El análisis de las frecuencias de las ondas electromagnéticas emitidas por los objetos es su DNI • En 1912 se observa que muchas “nubes” tienen corrimientos al rojo Pero no acaba aquí la historia…
  17. 17. Onda creada por un emisor en movimiento Efecto Doppler http://www.iac.es/cosmoeduca/relatividad/charlas/doppler/trenesdoppler.htm • El sonido es más agudo al acercarse al objeto y más grave al alejarse • Si sé la frecuencia pura del sonido, puedo saber a qué velocidad va con solo escucharlo.
  18. 18. La luz también es una onda El color cambia a rojo al alejarse y al azul al acercarse.
  19. 19. Hubble, otra vez… • Tras una década de medidas nota que las galaxias que están más lejos presentan un mayor corrimiento al rojo. • O sea, que cuanto más lejos… ¡más rápido huyen de nosotros!
  20. 20. Ley de Hubble “El corrimiento al rojo de una galaxia es proporcional a la distancia a la que esta se encuentra de nosotros”. • Nuevo método de medida de distancias. • ¡El universo se expande!
  21. 21. Bien merecido homenaje… En órbita desde 1990
  22. 22. No olvidemos lo de antes… • Qué raro… en función de la distancia ¿a nosotros? • El universo se expande
  23. 23. Y mientras esto ocurría… • Teoría de la Relatividad General (1916) Albert Einstein (1879-1955) Ecuaciones del universo en cuatro dimensiones, una de ellas es el tiempo
  24. 24. El globo que infla… (k = curvatura espacio-tiempo)
  25. 25. Lemaître se había adelantado • Lemaître lo descubrió antes que Hubble, en 1927 (ley y constante de Hubble), y lo publicó en una revista local belga. Georges Lemaître
  26. 26. G. Lemaître : «Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant, rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques» (Ann. Soc. Sci. Bruxelles, 1927) «Utilisant les 42 nébuleuses extra-galactiques figurant dans les listes de Hubble et de Strömberg, et tenant compte de la vitesse propre du Soleil, on trouve une distance moyenne de 0,95 millions de parsecs et une vitesse radiale de 600 km/s, soit 625 km/s à 106 parsecs. Nous adopterons donc R’/R = v/rc = 0,68×10-27 cm-1 »
  27. 27. La polémica • Lemaître lo había descubierto antes que Hubble, en 1927, pero… • …En 1931 (2 años después de Hubble) su artículo fue traducido al inglés … ¡Y ALGUIEN CORTÓ PÁRRAFOS CLAVE! Georges Lemaître
  28. 28. Discusión de Jean-Pierre Luminet (Observatorio de París) https://arxiv.org/pdf/1305.6470.pdf https://arxiv.org/abs/1105.6271
  29. 29. El universo está “inflándose” • Einstein, para mantenerlo “quieto”, había tenido que añadir a mano un término (“el mayor error de mi vida”, 1930)
  30. 30. Otra vez Lemaître • Lemaître: ese “inflado” del Universo tuvo que tener un comienzo • Gran controversia y oposición en la década de los 50: Chiste de Fred Hoyle en 1949: “Eso es un Big Bang” G. Lemaître, “The beginning of the world from the point of view of quantum theory”, Nature 127, 706 (1931)
  31. 31. La difícil relación con Albert Einstein
  32. 32. Academia Pontificia de Ciencias, en 1939 con Pío XII (día del discurso de elogio a Rutherford) Nombrado miembro en 1936 por Pío XI. Presidente de 1960 a 1966. Insiste en no mezclar su cosmología física con la religión.
  33. 33. Pontificia academia de ciencias • Fundada en 1603 por Clemente VIII (Academia Nacional de los Linces) • Refundada por Pío IX en 1847 • Refundada por Pío XI en 1936, con el nombre actual • Estatutos actualizados por Pablo VI (1976) y Juan Pablo II (1986)
  34. 34. Casi 80 Premios Nobel Lord Ernest Rutherford (Premio Nobel de Física, 1908), Guglielmo Marconi (Física, 1909), Alexis Carrel (Fisiología, 1912), Max von Laue (Física, 1914), Max Planck (Física, 1918), Niels Bohr (Física, 1922), Werner Heisenberg (Física, 1932), Paul Dirac (Física, 1933), Erwin Schrödinger (Física, 1933), Otto Hahn (Química, 1944), Sir Alexander Fleming (Fisiología, 1945), Chen Ning Yang (Física, 1957), Rudolf L. Mössbauer (Física, 1961), Max F. Perutz (Química, 1962), John Eccles (Fisiología, 1963), Charles H. Townes (Física, 1964), Manfred Eigen y George Porter (Química, 1967), Har Gobind Khorana y Marshall W. Nirenberg (Fisiología, 1968), Luis Federico Leloir (Química, 1970),1 Christian de Duve (Fisiología, 1974), Werner Arber y George E. Palade (Fisiología, 1974), David Baltimore (Fisiología, 1975), Aage Bohr (Física, 1975), Abdus Salam (Física, 1979), Paul Berg (Química, 1980), Kai Siegbahn (Física, 1981), Sune Bergström (Fisiología, 1982), Carlo Rubbia (Física, 1984), Klaus von Klitzing (Física 1985), Yuan Tseh Lee (Química 1986), Rita Levi-Montalcini (Fisiología, 1986), John C. Polanyi (Química, 1986), Jean-Marie Lehn (Química, 1987), Joseph E. Murray (Fisiología, 1990), Gary S. Becker (Economía, 1992), Paul J. Crutzen (Química, 1995), Claude Cohen-Tannoudji (Física, 1997) y Ahmed H. Zewail (Química, 1999), Günter Blobel (Physiology, 1999), Ryoji Noyori (Chemistry, 2001), Aaron Ciechanover (Chemistry, 2004), Theodor Hänsch (Physics, 2005), Gerhard Ertl (Chemistry, 2007), Robert Eric Betzig (Chemistry, 2015)
  35. 35. 1964: descubrimento de la radiación de fondo del Big Bang
  36. 36. Lemaître había predicho en 1930 una “radiación fósil” del Big Bang, creía que eran los raios cósmicos. -> pionero del cálculo numérico en Europa, uno de los primeros programadores y profesores de informática del continente.
  37. 37. Penzias y Wilson: Premio Nobel de Física 1978
  38. 38. Algunos homenajes • Asteroide1565, llamado Lemaître. • Cráter Lemaître en la Luna. La ESA el pone su nombre al último ATV (vehículo automático de transferencia), lanzado a la Estación Espacial Internacional en 2014
  39. 39. ¿Cómo se come eso? • ¿Cómo encaja todo esto saliendo de un punto? Stephen Hawking (1942-) Stephen Hawking, años 60: la singularidad encaja en la Teoría de la Relatividad
  40. 40. LA PREGUNTA • El universo, ¿tuvo un comienzo o existió siempre? Los teoremas de singularidad de Hawking y Penrose concluyen que esa singularidad inicial no es evitable: => Tuvo un comienzo y desde entonces ha transcurrido un tempo finito, que se puede medir.
  41. 41. Premio Fonseca 2008 Stephen W. HAWKING Lucasian Chair, Universidad de Cambridge
  42. 42. Premio Fonseca 2011 Sir Roger PENROSE Universidad de Oxford
  43. 43. La distancia, el tiempo… 13800 millones de años La edad del universo … … ¿y su tamaño? Gracias a Hawking la idea del Big Bang es aceptada. Estés donde estés, verás que todo se aleja de ti. Es posible que el tiempo transcurrido sea finito:
  44. 44. Al mismo tiempo que la luz viaja… El universo es una bola de 46000 millones de años luz de radio: un diámetro de 0.9 cuatrillones de km ¿Hay algo más allá? Seguramente, pero no lo sabremos hasta que nos llegue su luz
  45. 45. • No salen las cuentas: Materia oscura (1933) ¿Alguien piensa que esto acaba?
  46. 46. Pero además…
  47. 47. • Descubrimiento en 1998: el universo no solo se expande, ¡sino que cada vez lo hace más rápido! => energía oscura, ¡el 68% del universo! 27% materia oscura Y… ¿las cosas “normales”? ¡¡Solo el 5%!! ¡Cura de humildad!
  48. 48. ¡GRACIAS!

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