¿Cómo empezó todo? Las teorías científicas
Lo que vas a aprender
- Distinguir una hipótesis de una teoría científica con un ejemplo.
- Explicar con sus palabras la teoría del Big Bang, la idea de la inflación y la hipótesis de los multiuniversos.
- Ubicar en una línea de tiempo en millones de años el comienzo del universo, la formación de la Tierra, el comienzo de la vida y la aparición de nuestra especie.
- Calcular el tiempo que pasó entre dos hechos con las fechas de la NASA.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
Todos los pueblos del mundo se han preguntado de dónde venimos. En esta unidad vas a conocer varias respuestas: las de la ciencia, las de una religión y las de un mito muisca. En esta primera lección empezamos por la ciencia.
Aprender cómo responde la ciencia te sirve para algo más que para saber de estrellas. Te enseña a preguntar «¿cómo lo sabes?» cada vez que alguien te dice algo. Te ayuda a separar lo que ya se comprobó de lo que todavía es una idea por probar. Eso lo vas a usar cuando leas una noticia, cuando oigas un rumor en el barrio o cuando veas un video que promete una verdad sorprendente.
Explicación
Hipótesis, teoría y evidencia
Antes de leer, necesitas tres palabras. Las tres se usan mucho en la ciencia y en la calle, pero en la calle se usan con otro sentido.
Una hipótesis es una explicación posible que todavía hay que poner a prueba. Imagina que el tomate de la huerta del colegio se seca. Alguien dice: «Creo que le falta agua». Esa es una hipótesis. Para probarla, riegan una mata todos los días y otra no, y miran qué pasa.
Una evidencia es una observación o una medición que cualquiera puede repetir. Si la mata regada se recupera y la otra sigue seca, eso es una evidencia a favor de la hipótesis. Si las dos se secan igual, la hipótesis se cae y hay que buscar otra.
Una teoría científica no es una corazonada ni una opinión. Es una explicación que ya pasó muchas pruebas, que apoyan muchas evidencias y que sirve para explicar muchas cosas a la vez. En la calle se dice «eso es pura teoría» para hablar de algo dudoso; en la ciencia es al revés: llamar teoría a una explicación es decir que es de las más firmes que tenemos. Aun así, ninguna teoría está cerrada para siempre: si aparece una evidencia nueva que no encaja, la teoría se corrige.
Lo que no es el Big Bang
Mucha gente se imagina el Big Bang como una bomba que estalla en un punto del espacio oscuro y lanza pedazos hacia afuera. Esa imagen es equivocada. La teoría no dice que haya un centro ni un espacio vacío alrededor. Dice que todo el universo, en todas partes a la vez, estaba al comienzo muy caliente y muy apretado, y que desde entonces se ha ido estirando y enfriando. Una forma de imaginarlo: piensa en una masa de pan con uvas pasas que se infla en el horno. Ninguna uva está en el centro y, desde cualquiera de ellas, todas las demás se alejan. La comparación tiene un límite, porque la masa sí tiene un borde y el universo no se sabe que lo tenga. Sirve solo para ver que las cosas se separan porque crece lo que está entre ellas.
Lectura · expositivo
Un universo que no deja de crecer
Hace miles de años, en todos los rincones del mundo, la gente miraba el cielo de noche y se hacía la misma pregunta: ¿cómo empezó todo? Hoy los científicos también se la hacen. Para responderla no les basta con imaginar: necesitan observar, medir y comprobar.
En la ciencia, una hipótesis es una explicación posible que todavía hay que poner a prueba. Una teoría científica es mucho más que una idea: es una explicación que ya ha pasado muchas pruebas y que se apoya en evidencias, es decir, en observaciones y mediciones que cualquier científico puede repetir. Aun así, una teoría puede corregirse si aparecen evidencias nuevas.
La teoría más aceptada sobre el origen del universo es la del Big Bang, que en inglés quiere decir gran explosión. El nombre confunde un poco, porque no fue una explosión en un lugar del espacio. Según esta teoría, hace unos 13 800 millones de años todo el universo estaba en un estado muy caliente y muy denso. Desde entonces se ha ido expandiendo y enfriando, y con el tiempo se formaron las estrellas, las galaxias y los planetas.
¿Cómo lo saben? Por las evidencias. En 1929, el astrónomo Edwin Hubble mostró que las galaxias se alejan unas de otras: el universo se está expandiendo. Si hoy se separan, en el pasado tuvieron que estar más juntas. En 1965, dos astrónomos, Arno Penzias y Robert Wilson, dieron a conocer una radiación muy débil, que habían encontrado por casualidad, que llega desde todas partes del cielo. Es la luz más antigua que podemos observar, un resto del universo cuando era joven y caliente.
Muchos científicos piensan, además, que en una fracción de segundo al comienzo el universo se expandió de una manera rapidísima, mucho más que después. A esa idea la llaman inflación. Explica bien varias cosas que se observan, como que el universo se ve casi igual hacia todos los lados. Pero los científicos todavía no saben qué la produjo ni qué hubo antes de ella.
Otra idea es la de los multiuniversos: que nuestro universo sea uno entre muchos. Algunos científicos la proponen, pero hasta hoy nadie ha observado otro universo ni ha encontrado una forma de comprobarlo. Por eso los multiuniversos son una hipótesis, no una teoría comprobada.
El Big Bang también nos ayuda a ubicarnos. La Tierra y el sistema solar se formaron hace unos 4500 millones de años. La vida empezó en los océanos hace unos 3800 millones de años. Y nuestra especie, el Homo sapiens, apareció en África hace unos 300 000 años: un instante si se compara con la edad del universo. Somos parte de una historia muy larga, que la ciencia sigue investigando.
Ejemplo resuelto
¿Comprobado o por comprobar? Las pistas de la inflación
Según el párrafo 5, ¿la inflación es algo que ya se sabe del todo o algo que todavía se investiga?
Ver la solución paso a paso
Primero busco las palabras que dicen quién lo afirma y con cuánta seguridad. El párrafo empieza con «Muchos científicos piensan»: no dice “se comprobó” ni “mostró”, como dice el párrafo 4 de Hubble.
Después busco qué apoya la idea. El texto dice que la inflación «Explica bien varias cosas que se observan». Eso es una razón a su favor: encaja con evidencias.
Por último busco lo que falta. La última frase dice que los científicos «todavía no saben qué la produjo ni qué hubo antes de ella». La palabra «todavía» me avisa de que es una pregunta abierta.
Junto las tres pistas: la inflación tiene apoyo en lo que se observa, pero no está comprobada del todo como la expansión del universo. Está a medio camino. Con el mismo método (quién lo dice, qué lo apoya, qué falta) puedes leer los otros párrafos.
Respuesta: La inflación todavía se investiga: muchos científicos la aceptan porque explica lo que se observa, pero aún no saben qué la produjo ni qué hubo antes.
¿Cómo se sabe la edad del universo?
Nadie estaba allí con un reloj. La edad del universo se calcula con mediciones. Una de las más importantes la hizo el satélite Planck, de la Agencia Espacial Europea (ESA). Planck midió con muchísimo detalle esa luz antigua que dieron a conocer Penzias y Wilson, y en 2013 la ESA publicó su mapa. Con esas medidas, y con las de otros telescopios, los científicos calculan que el universo tiene unos 13 800 millones de años. La NASA da la misma cifra.
Fíjate en la palabra unos. Las fechas tan antiguas son aproximadas: no se sabe el año exacto, y cada medida nueva puede mover un poco la cifra. Por eso en esta lección decimos «hace unos» y usamos las cifras de la NASA, la agencia espacial de los Estados Unidos, y del Programa de Orígenes Humanos del Smithsonian, un museo de investigación.
Números que marean: millones de años
Un millón son mil veces mil. Si contaras un número por segundo, sin parar ni para dormir, tardarías más de once días en llegar a un millón. Y la edad del universo son miles de millones de años. Para no perdernos, los científicos cuentan en millones de años y dicen «hace»: hace unos 4500 millones de años se formó la Tierra; hace unos 3800 millones empezó la vida. Restar estas cifras sirve para saber cuánto tiempo pasó entre dos hechos.
Como los números son tan distintos, en una línea de tiempo normal nuestra especie quedaría pegada al borde, sin que se vea. Por eso la línea que sigue usa una escala especial: cada marca vale diez veces la anterior: uno, diez, cien, mil… Así caben en el mismo dibujo los 13 800 millones de años del universo y los 0,3 millones de años del Homo sapiens. Ojo: en esta línea el mismo espacio vale cada vez diez veces más tiempo; para saber cuánto pasó entre dos hechos, resta las cifras, no midas con la regla.
Lleva cada hecho a su lugar en la línea, en millones de años antes de hoy, con las fechas de la NASA y del Smithsonian. Cada marca vale diez veces la anterior: por eso la Tierra y la vida quedan tan cerca y nuestra especie tan lejos de ellas.
Ejemplo resuelto
¿Cuánto tiempo pasó entre el comienzo del universo y la vida?
El universo empezó hace unos 13 800 millones de años y la vida, hace unos 3800 millones. ¿Cuántos millones de años pasaron entre los dos hechos?
Ver la solución paso a paso
Las dos fechas dicen «hace»: la más antigua es la más grande. Para saber cuánto pasó entre ellas, a la más antigua le resto la más reciente: $13\,800 - 3800$
Pasaron $10\,000$ millones de años. El universo existió todo ese tiempo antes de que en la Tierra hubiera vida.
Respuesta: Pasaron unos 10 000 millones de años entre el comienzo del universo y el comienzo de la vida en la Tierra.
Ejemplo resuelto
De la luz antigua al mapa de Planck
Penzias y Wilson dieron a conocer la luz más antigua en 1965 y la ESA publicó el mapa de Planck en 2013. ¿Cuántos años pasaron?
Ver la solución paso a paso
Son dos años de nuestro calendario, los dos después de Cristo. Cuento los años que hay de uno a otro: $2013 - 1965$
Pasaron $48$ años. En ese tiempo los científicos pasaron de oír un ruido débil en una antena a medir esa luz con un satélite.
Respuesta: Pasaron 48 años entre el descubrimiento de la luz más antigua y el mapa de Planck.
Práctica
Según el párrafo 2, ¿qué es una hipótesis?
El párrafo 2 dice que una hipótesis es «una explicación posible que todavía hay que poner a prueba». La explicación que ya pasó muchas pruebas es la teoría, y la medición que se repite es una evidencia.
Según el párrafo 4, ¿qué mostró Edwin Hubble en 1929?
El párrafo 4 dice que Hubble «mostró que las galaxias se alejan unas de otras». La radiación débil la dieron a conocer Penzias y Wilson en 1965, y la edad del universo no se le atribuye a Hubble en el texto.
Según el párrafo 3, el Big Bang fue una explosión en un lugar del espacio.
Es falso. El párrafo 3 dice que el nombre confunde, porque «no fue una explosión en un lugar del espacio»: todo el universo estaba caliente y denso a la vez.
Según el párrafo 7, la vida empezó en los océanos de la Tierra.
Es verdadero. El párrafo 7 dice: «La vida empezó en los océanos hace unos 3800 millones de años».
¿Cuál de estas frases separa bien lo comprobado de lo que todavía es hipótesis, según el texto?
La expansión tiene evidencias (las galaxias que se alejan); los otros universos no se han podido observar ni comprobar.
El párrafo 7 dice que la aparición del Homo sapiens es un instante si se compara con la edad del universo. ¿Qué quiere decir el texto?
300 000 años es muchísimo para una persona, pero casi nada al lado de 13 800 millones de años: por eso el texto lo llama un instante.
Una compañera dice: “El Big Bang es una teoría, o sea, una simple opinión”. Con lo que dice el texto, ¿cuál es la mejor respuesta?
Una teoría científica se apoya en evidencias; por eso no es una opinión. Y como la ciencia sigue midiendo, puede corregirse.
Según la NASA, el universo empezó hace unos 13 800 millones de años y la Tierra se formó hace unos 4500 millones. ¿Cuántos millones de años tenía el universo cuando se formó la Tierra?
A la fecha más antigua se le resta la más reciente: 13 800 − 4500 = 9300 millones de años.
La Tierra se formó hace unos 4500 millones de años y la vida empezó hace unos 3800 millones. ¿Cuántos millones de años pasaron entre los dos hechos?
4500 − 3800 = 700. La Tierra pasó unos 700 millones de años sin vida.
Hubble mostró que el universo se expande en 1929, y Penzias y Wilson dieron a conocer la luz más antigua en 1965. ¿Cuántos años pasaron entre las dos evidencias?
De 1929 a 1965 pasaron 36 años.
Una científica propone una idea nueva sobre el comienzo del universo. ¿Qué tiene que pasar para que esa idea llegue a ser una teoría científica?
En la ciencia no se vota ni basta la fama: una idea se vuelve teoría cuando muchas pruebas, que otros repiten, la apoyan.
Reto
Completa las frases del texto.
Reto
El crucigrama del origen del universo.
Lee cada pista y escribe la palabra. No lleva tildes.
Cierre
En resumen
Una hipótesis es una explicación posible por probar; una teoría científica ya pasó muchas pruebas y se apoya en evidencias, aunque puede corregirse.
Según el Big Bang, hace unos 13 800 millones de años el universo estaba muy caliente y denso, y desde entonces se expande y se enfría; no fue una explosión en un punto.
Las evidencias principales son las galaxias que se alejan (Hubble, 1929) y la luz más antigua (Penzias y Wilson, 1965).
La inflación, una expansión rapidísima al comienzo, explica lo que se observa, pero aún se investiga; los multiuniversos son una hipótesis sin comprobar.
La Tierra se formó hace unos 4500 millones de años, la vida empezó hace unos 3800 millones y el Homo sapiens apareció hace unos 300 000 años.
Vocabulario
- Hipótesis
Explicación posible que todavía hay que poner a prueba.
- Teoría científica
Explicación que ya pasó muchas pruebas y se apoya en evidencias que otros pueden repetir; puede corregirse si aparecen evidencias nuevas.
- Evidencia
Observación o medición que apoya una explicación y que cualquier científico puede repetir.
- Big Bang
Teoría según la cual el universo estaba al comienzo muy caliente y muy denso, y desde entonces se expande y se enfría.
- Inflación
Idea de que, en una fracción de segundo al comienzo, el universo se expandió de manera rapidísima.
- Multiuniversos
Hipótesis de que nuestro universo sea uno entre muchos; nadie ha podido comprobarla.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Pregunte «¿cómo creen que empezó todo?» y anote las respuestas sin juzgarlas. Al final de la clase volverán a ellas para ver cuáles son hipótesis y cuáles tienen evidencias.
- Explicación · 12 min — Hipótesis, evidencia y teoría con el caso de la mata de tomate. Haga el modelo del pan con uvas pasas (o con un globo con puntos marcados que se infla) para mostrar que no hay centro.
- Lectura · 10 min — Lectura en voz alta de «Un universo que no deja de crecer», un párrafo por estudiante. Haga el ejemplo de la inflación en el tablero, subrayando las pistas.
- Práctica · 18 min — Línea de tiempo, preguntas y retos en parejas. En las restas, pida que digan cuál fecha es la más antigua antes de restar.
- Cierre · 5 min — Vuelva a las respuestas del inicio y clasifíquenlas: ¿es una hipótesis, tiene evidencias, o es una creencia que se verá en la lección 3?
Preguntas para el salón
- ¿Por qué en la calle «es pura teoría» quiere decir algo dudoso y en la ciencia quiere decir algo firme?
- Si las galaxias se alejan hoy, ¿qué pasaría si pudiéramos ver la película del universo al revés?
- ¿Qué evidencia haría falta para que los multiuniversos dejaran de ser una hipótesis?
Errores típicos
- Imaginar el Big Bang como una bomba que estalla en un punto del espacio vacío. Use el pan con uvas pasas o el globo: ninguna uva está en el centro y todas se alejan de todas. Insista en que el universo entero estaba caliente y denso a la vez.
- Creer que una teoría científica es una opinión o una suposición. Contraste el uso de la calle («es pura teoría») con el de la ciencia, y pida que nombren las dos evidencias del párrafo 4.
- Pensar que los multiuniversos ya están comprobados porque salen en películas y videos. Vuelva al párrafo 6: nadie ha observado otro universo. Pregunte qué evidencia haría falta.
- Restar al revés las fechas en millones de años (la más reciente menos la más antigua). Recuerde que con «hace» la fecha más antigua es la más grande; dibuje las dos en la línea de tiempo antes de restar.
Tarea sugerida
Preguntar en la casa cómo creen que empezó el universo y escribir la respuesta. Al lado, escribir si es una hipótesis, una teoría con evidencias o una creencia, y por qué. Se retoma en la lección 3.