¿Por qué el cielo nocturno es oscuro?

Si un niño de cuatro a siete años (con su tenacidad) les hiciese la pregunta anterior, ¿cómo le contestarían? Podríamos explicarle la rotación de la Tierra, y decirle que cuando es de noche en nuestro hemisferio, es de día en el opuesto, y que la ausencia de sol provoca la oscuridad del cielo nocturno. ¿Y las estrellas? Es un hecho evidente que la luz que recibimos del cielo nocturno es muy débil. Sin embargo, una pregunta como la anterior se la planteó el filósofo alemán Heinrich Olbers, formulando la paradoja que hoy se conoce con su nombre.

Olbers aceptó que el universo presenta siempre el mismo aspecto, se lo mire como se lo mire (salvo ciertas irregularidades locales, como nuestro planeta y el sistema solar), y sea cual sea el momento de observación del cielo. Suponer lo contrario es asignar a la Tierra y a nuestro planeta un lugar especial en el espacio, y eso contradiría el principio de Copérnico, según el cual la Tierra no es el centro del universo. Asimismo supuso que las estrellas no se movían en grandes grupos en el cielo ni al moverse tomaban una dirección determinada, de forma que se moverían al azar y el resultado global sería nulo, es decir, un universo estacionario. Todo lo anterior le llevó a una curiosísima contradicción. Si aceptamos esto, al mirar hacia el cielo nocturno, suponiendo que la distribución de las estrellas fuese homogénea, tarde o temprano nos encontraríamos con la luz de una estrella que ha llegado a la Tierra, ya que la luz habría tenido todo el tiempo del mundo para llegar hasta nosotros (recordemos que el tiempo de la observación no es especial). Pero, naturalmente, si al mirar al cielo nocturno encontrásemos siempre una estrella, mirásemos donde mirásemos, ¡el cielo nocturno estaría repleto de estrellas, y no habría sitio para la oscuridad! Esto nos lleva a una contradicción, como pueden ustedes comprobar por sí mismos.

¿Dónde está el error? Porque, lógicamente, tiene que haber un error. El rigor del razonamiento es intachable, así que debe estar en alguna de las suposiciones que hemos hecho. Olbers (ingenuamente) trató de explicar la paradoja diciendo que en el universo había grandes regiones de gas interestelar oscuro que taparía la luz. Pero eso lo único que hace es retrasar el problema, ya que con el tiempo la luz de las estrellas iría calentando el gas, que acabaría por brillar, y además de la luz de las estrellas nos llegaría la del gas caliente (es un hecho que cuando un cuerpo recibe luz, se calienta, tarde o temprano. Pueden dejar un paño negro al sol y tocarlo). Analicemos punto por punto todas las hipótesis que sirven de base a la paradoja.

La primera de ellas es suponer que la distribución de las estrellas es siempre la misma miremos donde miremos. Si no fuese así, ya no nos llegaría luz de cada estrella. Puede suceder que ocupemos un lugar especial en el universo, después de todo. Pero debemos recordar el principio anterior. La Tierra no ocupa un sitio especial en el cosmos, ni en nuestro sistema solar, ni em nuestra galaxia. Sería una coincidencia extraordinaria que fuese así. Lo anterior es lo que se conoce como principio cosmológico, que es una extensión del principio de Copérnico. La segunda hipótesis es la del tiempo, es decir, el momento actual en que observamos el cielo es un momento típico en la historia del universo. Si no fuese así, la paradoja estaría resuelta, pues la luz de las estrellas lejanas todavía no habría tenido tiempo de llegar hasta nosotros. De nuevo, tenemos que retomar el principio cosmológico. De la misma forma que no ocupamos un lugar especial en el espacio, tampoco lo ocupamos en el tiempo.

Supongamos, entonces, que las estrellas se mueven en grandes grupos con una dirección determinada. Aquí podemos encontrar una solución a la paradoja. Si, por ejemplo, todas las estrellas se alejasen de nosotros, la luz que emitirían sería afectada por el movimiento, de la misma forma que el tono de la sirena de una ambulancia parece agudizarse cuando se acerca a nosotros y al alejarse la ambulancia se vuelve más grave. La luz es una onda, y le pasaría lo mismo, es decir, su frecuencia (el tono) disminuye conforme la fuente de luz se aleja de nosotros. Se volvería cada vez más roja, y si la fuente se aleja con mucha velocidad, finalmente no la veríamos, ya que pasaría al infrarrojo. De hecho, en los años veinte del siglo XX el astrónomo Hubble descubrió, precisamente, el corrimiento hacia el rojo de la luz de las galaxias que están muy alejadas de nosotros, y además, conforme más alejada está una galaxia, con mayor velocidad parece alejarse.

¿Y por qué las galaxias tendrían que alejarse de nosotros? ¿Somos víctimas de algún racismo cósmico, de manera que somos rechazados por todos los demás cuerpos celestes? Desde luego que no es así, ya que ni la Tierra ni su entorno ocupan un lugar especial en el universo, ni positivo ni negativo. Si el espacio se expansionase, naturalmente que todos los objetos cósmicos parecerían alejarse de nosotros, pero lo mismo advertiría cualquier observador que estuviese en otro cuerpo. Hemos llegado a la conclusión de que el universo estaría en expansión. Si el universo ahora está en expansión, lógico es suponer que en un momento alejado del tiempo toda la materia y toda la energía estarían condensadas en una pequeña región del espacio. Simplemente, el universo ha tenido un nacimiento. También se puede suponer que el universo siempre estuvo expansionándose en el pasado y continuará expandiéndose durante el futuro (lo que se conoce como el principio cosmológico perfecto). Para evitar, entonces, el enrarecimiento de la materia debemos suponer que la materia se crea de la nada. En ambos casos llegamos a lo que los físicos llaman una singularidad, un momento o una suposición que contradice las actualmente conocidas leyes de la física. Una de ellas es suponer que toda la materia y la energía están comprimidas en un punto, y la otra es la creación de materia de la nada.

Volviendo a las hipótesis de la paradoja de Olbers, una de ellas (implícita en el razonamiento) es que la geometría del espacio es la misma que la que estudiamos en la escuela, que el espacio es euclídeo. Si el espacio no fuera euclídeo, si por ejemplo se retorciera sobre sí mismo (posibilidad aceptada por algunas geometrías), tampoco encontraríamos solución a la paradoja, ya que aunque la luz siguiese unas trayectorias retorcidas, tarde o temprano tiene que topar con un observador, de la misma forma que un cuerpo que se mueve libremente en una superficie esférica tarde o temprano acaba pasando por todos los puntos, salvo que se mueva en una línea cerrada, con lo cual la luz volvería al lugar de donde partió. Equivale a suponer que veríamos nuestra nuca sin necesidad de un espejo. De nuevo, lo único que hacemos es postergar la paradoja.

Otra de las hipótesis es suponer que las leyes de la física que podemos medir y comprobar en nuestros laboratorios terrestres son comunes para todo el universo. Pudiera no ser así, después de todo. Pero esto nos llevaría a una serie de razonamientos sin ningún sentido. Otra vez se impone el principio cosmológico, y las leyes que gobiernan nuestro mundo cotidiano no pueden ser diferentes de las que gobiernan el universo.

Lo más interesante de la paradoja de Olbers surge al considerar que simplemente basta con mirar al cielo y preguntarse: ¿por qué es así? En ningún momento ha hecho falta tomar mediciones muy complicadas ni manejar ningún telescopio. Muchas de las cosas que están a nuestro alrededor contienen en sí mismas una respuesta que podemos hallar con cierta facilidad, simplemente parándonos a pensar y a no dar por supuesto nada de lo que nos han dicho. La paradoja de Olbers es un ejemplo de razonamiento deductivo, y ya han visto el poder de deducción que puede tener. Atrevámonos a pensar sin prejuicios.

Fco Javier Ruiz.