La preparación de un viaje requiere anticipar, entre otras cuestiones, a qué distancia se encuentra el destino, cuánto tiempo insumirá el viaje y cuál será el medio de transporte más adecuado para realizarlo. Las distancias interestelares son tan grandes que los astrónomos se vieron en la necesidad de establecer un sistema de medición que permitiera cuantificarlas. Sólo unos pocos ejemplos son suficientes para demostrar que las unidades de longitud del sistema métrico decimal no son útiles para este fin. Sin ir más lejos, en nuestro sistema solar la distancia de la Tierra al Sol es casi 4000 veces mayor que la longitud del ecuador terrestre y la distancia que separa al Sol de Plutón, uno de los planetas enanos
más lejanos, equivale a 150.000 vueltas alrededor de nuestro planeta. Expresar estas dimensiones en kilómetros sólo se prestaría a la confusión, razón por la cual se adoptó como unidad de expresión de las distancias que nos separan del resto del Universo al año luz que equivale a la distancia que recorre la luz en un año. Si consideramos que la luz recorre 300.000 kilómetros por segundo y que un año tiene aproximadamente trescientos sesenta días, se infiere que un año luz encie- rra la distancia de 9000 millones y medio de kilómetros.
La luz recorre la distancia del Sol a la Tierra en poco menos de ocho minutos y medio, y del Sol a Plutón en cinco horas y media, por eso decimos que el Sol está a ocho y medio minutos luz de la Tierra y que Plutón se encuentra a cinco horas y media luz del Sol. Sin embargo, las cantidades crecen enormemente a medida que nos alejamos de casa. Si consideramos que el trayecto que separa al Sol del último planetoide que lo “corteja” equivale al radio de la circunferencia del siste- ma solar, debemos duplicar dicha distancia para expresar su diámetro, unas 12 horas-luz. La estrella más próxima al Sol, conocida como Alfa del Centauro, no se encuentra ni a segundos, minutos u horas luz, sino a 4,5 años-luz. A pesar de esta distancia, tan difícil de imaginar, podemos verla a simple vista en el cielo nocturno apuntando a la famosa Cruz del Sur.
Cuando recordamos que en un año hay casi 9000 horas, advertimos que el diámetro del sistema solar es insignificante en comparación con la distancia que nos separa de la estrella Alfa del Centauro. Más aún, si consideramos las distancias que nos separan de estrellas aún más lejanas, 4,5 años-luz están sólo “a la vuelta de la esquina”. Por ejemplo, entre las estrellas visibles en el cielo del hemisferio sur terrestre, Sirio, que es la más brillante, está a 9 años luz, Capella a 45 años luz y Aldebarán a 68 años luz. Sólo cuando hablamos de estrellas como la Espiga y Antares a 220 y 250 años luz respectivamente, estamos en condiciones de afirmar que se trata de estrellas lejanas.
El lector se debe haber preguntado a esta altura cómo se pudieron determi- nar estas distancias. Los astrónomos han empleado desde muchos siglos atrás el método de la paralaje. ¿En qué consiste este procedimiento? Supongamos que se quiere medir la distancia entre la Tierra y la Luna. Vista desde el Complejo As- tronómico El Leoncito (provincia argentina de San Juan), la Luna se hallará a una determinada posición respecto a las estrellas, que juegan durante la medición un papel de fondo. Pera si la observamos, en el mismo momento, desde el Observa- torio Astronómico de la Universidad Nacional de La Plata, (provincia argentina de Buenos Aires), ocupará una posición diferente. El procedimiento necesita dos da- tos, por un lado, el desplazamiento entre las posiciones de la Luna en El Leoncito
y en La Plata y por otro lado, la distancia en línea recta entre ambas localidades. El astrónomo egipcio Claudio Ptolomeo, con ayuda de la trigonometría, fue capaz de resolver esta cuestión en el año 150 d C. Sus conclusiones, bastante cercanas a la medición correcta, arrojaron una distancia de 384.000 km entre ambos objetos celestes. Con los instrumentos de medición con los que contamos en la actuali- dad sabemos que esta distancia es de 384.400 kilómetros.
En síntesis, se estima que son 90.000 años-luz los que separan a los dos puntos más distantes de nuestra galaxia y que la distancia que separa a una ga- laxia de la otra es de unos cuatro millones de años luz. Se trata de cantidades incomprensibles para el hombre pero es posible que impresionen muchísimo más a los futuros pioneros del espacio que a nosotros en la actualidad. Es improbable que aún contando con naves que superen la velocidad de la luz logren dar la vuel- ta al universo, pero suponiendo que alcanzaran su meta, la audacia se pagaría a un precio muy elevado. ¿Por qué?
En primer lugar, nunca podrían encontrar el camino de regreso como conse- cuencia de la expansión hacia el infinito que se manifiesta en el universo. En 1929, los trabajos del astrofísico estadounidense Edwin Powell Hubble, permitieron de- terminar una “fuga” de los cuerpos celestes hacia los bordes del Universo y con- secuentemente el corrimiento constante de sus límites hacia el infinito. ¿Cómo arribó a esta conclusión?
Una de las herramientas más valiosas con las que cuenta un astrónomo para obtener información acerca de las estrellas lejanas es un instrumento conocido como espectrógrafo. La espectroscopía consiste en hacer pasar un rayo de luz proveniente de una fuente luminosa a través de un prisma, generalmente, a través de una red de difracción. La luz blanca al atravesar este elemento dispersor se descompone en un “espectro” de diferentes colores (llamadas habitualmente lon- gitudes de onda) que representan la emisión o la absorción de la radiación elec- tromagnética producida por los átomos del gas donde la luz incidió. Si un policía de una escena del crimen imaginaria tuviera la posibilidad de encontrar una serie de huellas dactilares, no sólo podría identificar a la persona que las dejó, sino que además podría determinar, si esas impresiones revelan trazas de alguna sustancia en particular, por ejemplo, si se identifican trazas de aceite de automóvil podría inferir que el delincuente estuvo manipulando un motor. Análogamente, el astro- físico puede utilizar a los espectros de la misma manera, ya que estos identifican a los átomos que componen las estrellas, los planetas y las galaxias del mismo modo que las huellas dactilares nos identifican a cada uno de nosotros.
El descubrimiento de Hubble, se basó en este procedimiento; en efecto, mientras examinaba las líneas espectrales de la luz emitida por las galaxias com- probó que las mismas tendían a trasladarse hacia la parte roja del espectro elec- tromagnético, lo cual ocurre siempre que la fuente responsable de tales líneas luminosas se aleja del observador.
En segundo lugar, el trasladarse a una velocidad mayor a la de la luz traería también consecuencias irreparables. Si los cosmonautas tuvieran la posibilidad de regresar al punto de partida no encontrarían a la Tierra tal como la dejaron. Mientras el tiempo habría avanzado miles de siglos en la Tierra para los viajeros el tiempo no se habría alterado. Así pues, un astronauta imaginario con una nave con “cuenta años-luzómetro” tardaría 3 años y siete meses para arribar a Alfa del Centauro, mientras que con una nave espacial movida por energía convencional el mismo viaje tardaría no menos de diez siglos.
La aventura descripta terminaría con el concepto de tiempo tal como lo co- nocemos y lo percibimos en el entorno cotidiano. Los trabajos de Albert Einstein (1879-1955) arrojaron la hipótesis de que la masa de los cuerpos aumenta con el incremento de la velocidad. Empleando una comparación para comprender mejor este fenómeno podríamos imaginar que a una velocidad próxima a la de la luz, los relojes enlentecen su ritmo de acuerdo con el aumento de la masa de la caja del reloj. Mientras esto ocurre, la tripulación de la nave tampoco lo advierte ya que se aletarga en la misma medida el ritmo de su vida corporal. Como resultado, el tiempo de la Tierra ya no ejerce su influjo sobre los viajeros que ahora transcurren una nueva magnitud: la del espacio-tiempo. Allá arriba, a medida que aumenta la velocidad se alargan las horas tal como las conocemos.
Otro ejemplo puede ayudarnos a imaginar este concepto. La estrella Rigel, en la constelación de Orión, se encuentra a 900 años luz de la Tierra. ¿Qué sig- nifica esto? Que la luz que nos llegó anoche de ella comenzó su viaje hace 900 años. Si un habitante de nuestro planeta enfocara un telescopio hacia Rigel cap- taría una imagen de 900 años de antigüedad y si un habitante de Rigel hiciera otro tanto para enterarse de nuestra existencia, atravesaría la misma experiencia. Este período de años que requiere la luz para trasladarse de un punto a otro del cosmos determina que los sucesos que ocurren simultáneamente en la Tie- rra y en Rigel se distancien 900 años. Evidentemente, este desfasaje espacio- temporal no podría ser corregido por una nave espacial que supere los 300.000 kilómetros por segundo de velocidad.
Existen otras unidades, además del año-luz, para medir las distancias que separan a los cuerpos que habitan el cosmos, ellas son la Unidad Astronómica
(UA) y el Pársec (pc). Una UA equivale a 3,26 años-luz mientras que un pc equi- vale a 30,86 billones de kilómetros, o bien 3,26 años luz, o 206.265 UA. ¿Por qué, entonces, decidimos emplear como unidad en todos los ejemplos anteriores so- lamente al año- luz? Por qué estimula la imaginación de los estudiantes y facilita las asociaciones que se necesitan para interpretar el modelo mental de Universo que deseamos que construyan.
No queremos dejar pasar esta oportunidad para introducir en el texto una marca didáctica vinculada a la enseñanza a través de las alegorías y las metáforas. La alegoría es una figura literaria que pretende representar una idea valiéndose de formas humanas, animales o de objetos cotidianos. La comprensión de concep- tos como el de espacio-tiempo se puede facilitar recurriendo a imágenes como las que empleamos hace un momento. Todo lo relacionado con la imagen y el concepto se halla representado mutuamente lo uno en lo otro. La imagen es el reflejo, en la conciencia, de las cosas y los fenómenos que existen objetivamente. Podríamos decir que las imágenes son el contenido sensible del pensamiento. “En el pensamiento, la imagen, como reflejo de los fenómenos y las cosas del mundo comprensible en sus diversos aspectos, formas, colores, procesos, asegura una permanente y estrecha conexión del estudiante entre la naturaleza y el pensa- miento” (Shardakov, 1968). Es por ello, que cuando los alumnos razonan y resuel- ven problemas, recurriendo a las alegorías, se produce una unidad entre la imagen y el concepto. La imagen alegórica o la metáfora se convierten, de este modo, en intérpretes de lo conceptual y vehículos que permiten recuperar la información almacenada. Por lo tanto, cuánto más rica y viva sea la imagen que les proporcio- nemos, más completo será el contenido conceptual que queremos expresarles. No obstante, se debe mantener un equilibrio entre la imagen y los elementos conceptuales-verbales para evitar que en algunos casos, el pensamiento se frag- mente en acontecimientos aislados que dificulten la comprensión.