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Observar la Naturaleza… da resultados

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo y la Química de la Vida    ~    Comentarios Comments (1)

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Las coincidencias deben ser vigiladas y, cuando se dan, buscar el origen de las mismas nos puede llevar a desvelar secretos profundamente escondidos en la Naturaleza. Ya hemos hablado aquí alguna vez de la coincidencia de Grandes Números entre Constantes de la Naturaleza y lo que de ello opinaba aquel personaje extraño que, lo mismo se sentía cómodo como matemático, como físico experimental, como destilador de datos astronómicos complicados o como diseñador de sofisticados instrumentos de medida.

Robert Dicke era su nombre y tenía los intereses científicos más amplios y diversos que imaginarse pueda, el decía que al final del camino todos los conocimientos convergen en un solo punto, el saber.

 

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Así de curioso, ya podéis imaginar que fue uno de los que, de inmediato se puso manos a la obra para comprobar la idea de la constante gravitatoria variable de Dirac que podía ser sometida a una gran cantidad de pruebas observacionales, utilizando los datos de la geología, la paleontología, la astronomía, la física de laboratorio y cualquier otro que pudiera dar una pista sobre ello.  No estaba motivado por el deseo de explicar los Grandes Números.  Hacía mediados de la década de los 60 hubo una motivación adicional para desarrollar una extensión de la teoría de la gravedad de Einstein que incluye una G variable.  En efecto, durante un tiempo pareció que las predicciones de Einstein no coincidían en lo referente o sobre el cambio de órbita de Mercurio que era distinta a las observaciones cuando se tenía encuentra la forma ligeramente achatada del Sol.

Robert Dicke, y su estudiante de investigación Carl Brans, en 1.961, demostraron que si se permitía una variación de G con el tiempo, entonces podía elegirse un ritmo de cambio para tener un valor que coincidiera con las observaciones de la órbita de Mercurio.  Lamentablemente, se descubrió que todo esto era una pérdida de tiempo.  El desacuerdo con la teoría de Einstein a inexactitudes de nuestros intentos de medir el diámetro del Sol que hacían que este pareciera tener una forma de órbita diferente a la real.  Con su turbulenta superficie, en aquel tiempo, no era fácil medir el tamaño del Sol.  Así que, una vez resuelto este problema en 1.977, desapareció la necesidad de una G variable para conciliar la observación con la teoría.

De todas las maneras, lo anterior no quita importancia al trabajo realizado por Dicke que preparó una revisión importante de las evidencias geofísicas, paleontológicas y astronómicas a favor de posibles variaciones  de las constantes físicas tradicionales.  Hizo la interesante observación de explicar los “Grandes Números” de Eddington y Dirac bajo el apunte de que, allí tenía que subyacer algún aspecto biológico que de momento no éramos capaces de ver.

 

La hipótesis de un gran número de Dirac (LNH) se refiere a una observación hecha por Paul Dirac en 1937 coeficientes relativos de las escalas de tamaño en el Universo a la de las escalas vigentes. Las proporciones constituyen muy grandes números adimensionales: en 40 órdenes de magnitud en la época cosmológica actual. Según la hipótesis de Dirac, la aparente equivalencia de estas proporciones no puede ser una mera coincidencia, sino que podría implicar una cosmología con estas características inusuales:

  • La fuerza de la gravedad, representado por la constante gravitacional , es inversamente proporcional a la edad del universo: G \ propto 1 / t \,;
  • La masa del universo es proporcional al cuadrado de la edad del universo: M \ propto t ^ 2.

“El problema del gran tamaño de estos números es ahora fácil de explicar…  Hay un único número adimensional grande que tiene su origen estático.  Este es el número de partículas del Universo.  La edad del Universo “ahora” no es aleatoria sino que está condicionada por factores biológicos… [porque cambio en los valores de grandes números] impedirían la existencia del hombre para considerar el problema”.

La evolución del Universo, sus transiciones de fases, la construcción natural de elementos pesados y más complejos en el seno de las estrellas y en las explosiones supernovas, todo ello, nos llevó a que la materia pudiera adquirir la capacidad químico biológica necesaria para la vida.

Sigamos con el personaje. Cuatro años más tarde desarrolló esta importante intuición con más detalle, con especial referencia a las coincidencias de los Grandes Números de Dirac, en una breve carta que se publicó en la revista Nature.  Dicke argumentaba que formas de vidas bioquímicas como nosotros mismos deben su propia base química a elementos tales como el carbono,  nitrógeno, el oxígeno y el fósforo que son sintetizados tras miles de millones de años de evolución estelar en la secuencia principal.  (El argumento se aplica con la misma fuerza o cualquier forma de vida basada en cualesquiera elementos atómicos más pesados que el helio.)  Cuando las estrellas mueren, las explosiones que constituyen las supernovas dispersan estos elementos biológicos “pesados” por todo el espacio,  de donde son incorporados en granos, planetesimales, planetas, moléculas “inteligentes” auto replicantes como ADN y, finalmente, en nosotros mismos que, en realidad, estamos hechos de polvo de estrellas.

           El polvo de las estrellas, ahí se guarda el secreto de la vida y de la energía del Universo

Esta escala temporal está controlada por el hecho de que las constantes fundamentales de la Naturaleza sean:

 

t(estrellas) ≈ (Gmpr 2/ћc)-1 ћ/mprc2 ≈ 1040 ×10-23 segundos≈ 10.000 millones de años (se necesita ese tiempo de evolución en las estrellas para que, la vida, pueda aparecer en el Universo). No esperaríamos estar observando el Universo en tiempos significativamente mayores que t (estrellas), puesto que todas las estrellas estables se habrían expandido, enfriado y muerto.  Tampoco seríamos capaces de ver el Universo en tiempos muchas menores que t (estrellas) porque no podríamos existir. No había estrellas ni elementos pesados como el carbono.  Parece que estamos amarrados por los hechos de la vida biológica para mirar el Universo y desarrollar teorías cosmológicas una vez que haya transcurrido un tiempo t (estrellas) desde el Big Bang.

 

 

 

El Universo supo crear a sus propios observadores para que, adquiriéran los conocimientos necesarios y contaran sus virtudes, sus secretos y sus inmensas maravillas. Así pues, el valor que del Gran Número nos dio Dirac N(t) no es en absoluto aleatorio.  Debe tener un valor próximo al que toma N(t) cuando t esta cercano el valor t (estrella). Todo lo que la coincidencia de Dirac dice es que vivimos en un tiempo de la Historia Cósmica posterior a la formación de las estrellas y anterior a su muerte. Esto no es sorprendente.  Dicke nos está diciendo que no podríamos dejar de observar la coincidencia de Dirac: es un requisito para que exista vida como la nuestra.

           Las estrellas lo hizo posible

De esta forma Dicke nos vino a decir que:

“Para que el Universo del Big Bang contenga las ladrillos básicos necesarios para la evolución posterior de la complejidad biológica-química debe tener una edad al menos tan larga, como el tiempo que se necesita para las reacciones nucleares en las estrellas produzcan esos elaborados elementos.”

Esto significa que el Universo observable debe tener al menos más de diez mil millones de años y por ello, puesto que se está expandiendo, debe tener un tamaño de al menos más de diez mil millones de años luz.  No podríamos existir en un Universo que fuera significativamente más pequeño.

Por mucho que miremos, creo que no podremos ver  el final del Universo. No hay final y, la misma imagen de arriba nos habla del infinito.

Un argumento hermosamente simple con respecto a la inevitabilidad del gran tamaño del Universo para nosotros aparece por primera vez en el texto de las Conferencias Bampton impartidas por el teólogo de Oxford Eric Mascall.  Fueron publicadas en 1956 y el autor atribuye la idea básica a Gerad Whitrow.

Estimulado por las sugerencias Whitrow, escribe:

“Si tenemos tendencia a sentirnos intimidados sólo por el tamaño del Universo, está bien recordar que en algunas teorías cosmológicas existe una conexión directa entre la cantidad de materia en el Universo y las condiciones en cualquier porción limitada del mismo, de modo que en efecto puede ser necesario que el Universo, tenga el enorme tamaño y la enorme complejidad que la astronomía moderna ha revelado para que la Tierra sea un posible habitad para seres vivos.”

Esta simple observación puede ampliarse para ofrecernos una comprensión profunda de los sutiles lazos que existen entre aspectos superficialmente diferentes del Universo que vemos a nuestro alrededor y las propiedades

Claro que, los procesos de la alquimia estelar necesita tiempo: miles de millones de años de tiempo.  Y debido a que nuestro Universo se está expandiendo, tiene que tener un tamaño de miles de millones de años-luz para que durante ese periodo de tiempo necesario pudiera haber fabricado los componentes y elementos complejos para la vida.  Un Universo que fuera sólo del tamaño de nuestra Vía Láctea, con sus cien mil millones de estrellas resultaría insuficiente, su tamaño sería sólo de un mes de crecimiento-expansión- y no había producido esos elementos básicos para la vida.

                        ¡Qué importante es, este átomo para nosotros!

El Universo tiene la curiosa propiedad de hacer que los seres vivos piensen que sus inusuales propiedades son poco propicias para la vida,  para la existencia de vida,  cuando de hecho, es todo lo contrario, las propiedades del Universo son esenciales para la vida.   Lo que ocurre es que en el fondo tenemos miedo, nos sentimos muy pequeños ante la enorme extensión y tamaño del Universo que nos acoge.

Sabemos aún muy poco sobre sus misterios, nuestras capacidades son limitadas y al nivel de nuestra tecnología actual estamos soportando el peso de una gran ignorancia sobre muchas cuestiones que necesitamos conocer.  Con sus miles de millones de Galaxias y sus cientos de miles de millones de estrellas, si niveláramos todo el material del Universo para conseguir un mar uniforme de materia, nos daríamos cuenta de lo poco que existe de cualquier cosa.  La media de  materia del Universo está en aproximadamente 1 átomo por cada metro cúbico de espacio.  Ningún laboratorio de la Tierra podría producir un vacío artificial que fuera remotamente parecido al vació del espacio estelar.  El vacío más perfecto que hoy podemos alcanzar en un laboratorio terrestre contiene aproximadamente mil millones de átomos por m3.

                                                La densidad de materia en el Universo es muy pequeña

Esta nueva manera de mirar el Universo nos da nuevas ideas, no todo el espacio son agujeros negros, estrellas de neutrones, Galaxias y desconocidos planetas; la verdad es que casi todo el Universo está vacío y sólo en algunas regiones tiene agrupaciones de materia en forma de estrellas y otros objetos estelares y cosmológicos; muchas de sus propiedades y características más sorprendentes ( su inmenso tamaño y su enorme edad, la soledad y oscuridad del espacio) son condiciones necesarias para que existan observadores inteligentes como nosotros.  No debería sorprendernos la vida extraterrestre, si existe, pudiera ser tan rara y lejana para nosotros como en realidad nos ocurre aquí mismo en la Tierra, donde compartimos habitad con otros seres vivos con los que hemos sido incapaces de comunicarnos, a pesar de que esas formas de vida, como la nuestra, están basada también en el carbono.  No tenemos el conocimiento necesario como para poder descartar otras formas de vida inteligente basada en otros elementos, como por ejemplo, el silicio, aunque por mi parte, tal eventualidad me parezca extraña.

emilio silvera

 

 

  1. 1
    Fandila
    el 2 de noviembre del 2012 a las 11:54

    ¿Entonces, las estrella se formaron una vez por todas? ¿Ya no se forman estrellas?
    El tiempo de formación de grandes masas relativamente requerirá de mucho tiempo, lo que no quiere decir que no se formen en cualquier tiempo.
    La expansión no significa que se vayan perdiendo las localizaciones de masas. Creo que el universo, tanto se expande como se concentra según las distancias relativas entre galaxias.
    Se dice que la cantidad de “materia” del universo es constante (Big Bang), despreciando lo ilimitado de la masa-energía. Como siempre no se distingue entre lo localizado o concreto y la globalidad . La masa, por otro lado, no es cuestión de un número de elementos determitados, sino de las maneras en que se “estorban” unos a otros en la globalidad más amplia. Nadie sabe ni ha podido contar el número de elemento existente en los origenes, y ni siquiera ahora. Se olvida la relatitividad masa energía en el tiempo, y su reserva ilimitada en el “vacío”. De no ser así las constantes fundamentales variarían drásticamente. Y “no son ganas de marear la perdiz”.
    Cordiales Saludos.
     

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