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Sobre nuevas teorías de la Física

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (10)

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El universo es un lugar tan maravilloso, rico y complejo que el descubrimiento de una teoría final, en el sentido en el que esta planteada la teoría de supercuerdas, no supondría de modo alguno el fin de la ciencia ni podríamos decir que ya lo sabemos todo y para todo tendremos respuestas.  Más bien será, cuando llegue, todo lo contrario: el hallazgo de esa teoría de Todo (la explicación completa del universo en su nivel más microscópico, una teoría que no estaría basada en ninguna explicación más profunda) nos aportaría un fundamento mucho más firme sobre el que podríamos construir nuestra comprensión del mundo y, a través de estos nuevos conocimientos, estaríamos preparados para comenzar nuevas empresas de metas que, en este momento, nuestra ignorancia no nos dejan ni vislumbrar. La nueva teoría de Todo nos proporcionaría un pilar inmutable y coherente que nos daría la llave para seguir explorando un universo más comprensible y por lo tanto, más seguro, ya que el peligro siempre llega de lo imprevisto, de lo desconocido que surge sin aviso previo; cuando conocemos bien lo que puede ocurrir nos preparamos para evitar daños.

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Algunos dicen que para cuando tengamos una Teoría de Todo, el mundo habrá cambiado, habrá pasado tanto tiempo que, para entonces, la teoría habrá quedado vieja y se necesitará otra nueva Teoría más avanzada. Eso significa, si es así, que nunca tendremos una explicación de todo y siempre quedarán cuestiones enigmáticas que tendremos que tesolver. ¡Menos mal!

La búsqueda de esa teoría final que nos diga cómo es el universo, el tiempo y el espacio, la materia y los elementos que la conforman, las fuerzas fundamentales que interaccionan, las constantes universales y en definitiva, una formulación matemática o conjunto de ecuaciones de las que podamos obtener todas las respuestas, es una empresa nada fácil y sumamente complicada; la teoría de cuerdas es una estructura teórica tan profunda y complicada que incluso con los considerables progresos que ha realizado durante los últimos décadas, aún nos queda un largo camino antes de que podamos afirmar que hemos logrado dominarla completamente. Se podría dar el caso de que el matemático que encuentre las matemáticas necesarias para llegar al final del camino, aún no sepa ni multiplicar y esté en primaria en cualquier escuela del mundo civilizado. Por otra parte, siempre andamos inventando ecuaciones para todo, que expliquen este o aquel enigma que deseamos conocer.

Lo cierto es que, no conocemos el futuro que le espera a la Humanidad pero, tal desconocimiento no incide en el hecho cierto de que, siempre estemos tratando de saber el por qué de las cosas y, seguramente, si Einstein hubiera conocido la existencia de las cuatro fuerzas fundamentales, habría podido avanzar algo más, en su intento de lograr esa ecuación maravillosa que “todo” lo pudiera explicar.

Muchos de los grandes científicos del mundo (Einstein entre ellos), aportaron su trabajo y conocimientos en la búsqueda de esta teoría, no consiguieron su objetivo pero sí dejaron sus ideas para que otros continuaran la carrera hasta la meta final. Por lo tanto, hay que considerar que la teoría de cuerdas es un trabajo iniciado a partir de las ecuaciones de campo de la relatividad general de Einstein, de la mecánica cuántica de Planck, de las teorías gauge de campos, de la teoría de Kaluza-Klein, de las teorías de… hasta llegar al punto en el que ahora estamos.

La armoniosa combinación de la relatividad general y la mecánica cuántica es un éxito muy importante. Además, a diferencia de lo que sucedía con teorías anteriores, la teoría de cuerdas tiene la capacidad de responder a cuestiones primordiales que tienen relación con las fuerzas y los componentes fundamentales de la naturaleza. Allí, en sus ecuaciones,  aparece el esquivo gravitón impicándo con ello que la teoría contiene implicitamente una teoría cuántica de la Gravedad.

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¿Nos podría hablar esa nueva teoría de los universos paralelos?

Igualmente importante, aunque algo más difícil de expresar, es la notable elegancia tanto de las respuestas que propone la teoría de cuerdas, como del marco en que se generan dichas respuestas. Por ejemplo, en la teoría de cuerdas muchos aspectos de la naturaleza que podrían parecer detalles técnicos arbitrarios (como el número de partículas fundamentales distintas y sus propiedades respectivas) surgen a partir de aspectos esenciales y tangibles de la geometría del universo. Si la teoría de cuerdas es correcta, la estructura microscópica de nuestro universo es un laberinto multidimensional ricamente entrelazado, dentro del cual las cuerdas del universo se retuercen y vibran en un movimiento infinito, marcando el ritmo de las leyes del cosmos.

Lejos de ser unos detalles accidentales, las propiedades de los bloques básicos que construyen la naturaleza están profundamente entrelazadas con la estructura del espacio-tiempo.

Claro que, siendo todos los indicios muy buenos, para ser serios, no podemos decir aún que las predicciones sean definitivas y comprobables para estar seguros de que la teoría de cuerdas ha levantado realmente el velo de misterio que nos impedía ver las verdades más profundas del universo, sino que con propiedad se podría afirmar que se ha levantado uno de los picos de ese velo y nos permite vislumbrar algo de lo que nos podríamos encontrar.

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Mientras que la soñada teoría llega, nosotros estaremos tratando de construir ingenios que como el GEO600, el más sensible detector de ondas gravitacionales que existe ( capaz de detectar ínfimas ondulaciones en la estructura del espacio-tiempo ), nos pueda hablar de otra clase de universo. Hasta el momento el universo conocido es el que nos muestran las ondas electromagnéticas de la luz pero, no sabemos que podríamos contemplar si pudiéramos ver ese otro universo que nos hablan de la colisión de agujeros negros…por ejemplo.

La teoría de cuerdas, aunque en proceso de elaboración, ya ha contribuido con algunos logros importantes y ha resuelto algún que otro problema primordial como por ejemplo, uno relativo a los agujeros negros, asociado con la llamada entropía de Bekenstein-Hawking, que se había resistido pertinazmente durante más de veinticinco años a ser solucionada con medios más convencionales. Este éxito ha convencido a muchos de que la teoría de cuerdas está en el camino correcto para proporcionarnos la comprensión más profunda posible sobre la forma de funcionamiento del universo, que nos abriría las puertas para penetrar en espacios de increíble belleza y de logros y avances tecnológicos que ahora ni podemos imaginar.

Como he podido comentar en otras oportunidades, Edward Witten, uno de los pioneros y más destacados experto en la teoría de cuerdas, autor de la versión más avanzada y certera, conocida como teoría M, resume la situación diciendo que: “la teoría de cuerdas es una parte de la física que surgió casualmente en el siglo XX, pero que en realidad era la física del siglo XXI“.

Witten, un físico-matemático de mucho talento, máximo exponente y punta de lanza de la teoría de cuerdas, reconoce que el camino que está por recorrer es difícil y complicado. Habrá que desvelar conceptos que aún no sabemos que existen.

Ellos nos legaron parte de las teorías que hoy manejamos en el mundo para tratar de conocer el Universo pero, sigue siendo insuficiente… ¡Necesitamos Nuevas Teorías! que nos lleven aq conocimientos más profundos de la realidad en que se mueve la Naturaleza, sólo de ersa manera, podremos seguir avanzando.

El hecho de que nuestro actual nivel de conocimiento nos haya permitido obtener nuevas perspectivas impactantes en relación con el funcionamiento del universo es ya en sí mismo muy revelador y nos indica que podemos estar en el buen camino revelador de la rica naturaleza de la teoría de cuerdas y de su largo alcance. Lo que la teoría nos promete obtener es un premio demasiado grande como para no insistir en la búsqueda de su conformación final.

El universo, la cosmología moderna que hoy tenemos, es debida a la teoría de Einstein de la relatividad general y las consecuencias obtenidas posteriormente por Alexandre Friedmann. El Big Bang, la expansión del universo, el universo plano y abierto o curvo y cerrado, la densidad crítica y el posible Big Crunch.

Un comienzo y un final que abarcará miles y miles de millones de años de sucesos universales a escalas cosmológicas que, claro está, nos afectará a nosotros, insignificantes mortales habitantes de un insignificante planeta, en un insignificante sistema solar creado por una insignificante y común estrella.

                   Pero… ¿somos en verdad tan insignificantes?

Los logros alcanzados hasta el momento parecen desmentir tal afirmación, el camino recorrido por la humanidad no ha sido nada fácil, los inconvenientes y dificultades vencidas, las luchas, la supervivencia, el aprendizaje por la experiencia primero y por el estudio después, el proceso de humanización (aún no finalizado), todo eso y más nos dice que a lo mejor, es posible, pudiera ser que finalmente, esta especie nuestra pudiera tener un papel importante en el conjunto del universo. De momento y por lo pronto ya es un gran triunfo el que estemos buscando respuestas escondidas en lo más profundo de las entrañas del cosmos.

Tengo la sensación muy particular, una vez dentro de mi cabeza, un mensaje que no sé de dónde pero que llega a mi mente que me dice de manera persistente y clara que no conseguiremos descubrir plenamente esa ansiada teoría del todo, hasta tanto no consigamos dominar la energía de Planck que hoy por hoy, es inalcanzable y sólo un sueño.

Sus buenas aportaciones a la Física fueron bien recompensadas de muchas maneras.

En mecánica cuántica es corriente trabajar con la constante de Planck racionalizada,  (ħ = h/2p = 1’054589×10-34 Julios/segundo), con su ley de radiación (Iv = 2hc-2v3/[exp(hv/KT)-1]), con la longitud de Planck, (), con la masa de Planck denotada .

Todo lo anterior son herramientas de la mecánica cuántica que en su conjunto son conocidas como unidades de Planck, que como su mismo nombre indica son un conjunto de unidades, usado principalmente en teorías cuánticas de la gravedad, en que longitud, masa y tiempo son expresadas en múltiplos de la longitud, masa y tiempo de Planck, respectivamente. Esto es equivalente a fijar la constante gravitacional (G), como la velocidad de la luz (c), y la constante de Planck racionalizada (ħ) iguales todas a la unidad.  Todas las cantidades que tienen dimensiones de longitud, masa y tiempo se vuelven adimensionales en unidades de Planck. Debido a que en el contexto donde las unidades de Planck son usadas es normal emplear unidades gaussianas o unidades de Heaviside-Lorentz para las cantidades electromagnéticas, éstas también se vuelven adimensionales, lo que por otra parte ocurre con todas las unidades naturales. Un ejemplo de esta curiosidad de adimiensionalidad, está presente en la constante de estructura fina (2pe2/hc) de valor 137 (número adimensional) y cuyo símbolo es la letra griega a (alfa).

Estas unidades de Planck nos llevan a la cosmología del nacimiento del universo y nos proporciona un marco elegante, coherente y manejable mediante cálculos para conocer el universo remontándonos a los primeros momentos más breves posteriores a la explosión o Big Bang. El tiempo de Planck por ejemplo, expresado por , tiene un valor del orden de 10-43 segundos, o lo que es lo mismo, el tiempo que pasó desde la explosión hasta el tiempo de Planck fue de: 0,000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001 de 1 segundo. En la fórmula, G es la constante universal de Newton, ħ es la constante de Planck racionalizada y c es la velocidad de la luz.

Es una unidad de tiempo infinitesimal, como lo es el límite de Planck que se refiere al espacio recorrido por un fotón (que viaja a la velocidad de la luz) durante una fracción de tiempo de ínfima duración y que es de 0,000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001 de cm.

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                           Buscamos incansables…¡las respuestas!

Hasta tal punto llegan los físicos en sus cálculos para tratar de adecuar los conocimientos a la realidad por medio del experimento.

Sin embargo, cuando hablamos de estas unidades tan pequeñas, no debemos engañarnos. Precisamente, para tratar de llegar hasta esos límites tan profundos se necesitan máquinas que desarrollan inmensas energías: los aceleradores de partículas, que como el Fermilab o el CERN, han facilitado a los físicos experimentadores entrar en las entrañas de la materia y descubrir muchos de los secretos antes tan bien guardados.

Desgraciadamente, aún no se han fabricado aceleradores tan potentes como para poder detectar la partícula de Higgs, esa partícula responsable de proporcionar masa a todas las demás partículas. Y, por supuesto, más lejos queda la posibilidad de que podamos construir un acelerador que pudiera alcanzar la energía de Planck, del orden de 1019 eV (1 eV = 10-19 julios) = 1’60210×10-19. Hoy por hoy, ni nuestra tecnología ni todos los recursos que tenemos disponibles si empleáramos todo el presupuesto bruto de todos los países del globo unidos, ni así digo, podríamos alcanzar esta energía necesaria para comprobar experimentalmente la existencia de “cuerdas” vibrantes que confirmen la teoría de Todo.

Claro que, pudiera ser que, todo se pudiera alcanzar de manera mucho más simple y que, teniéndolo a la vista, no hemos sabido ver. Habrá que agudizar el ingenio para resolver estas y otras cuestiones que, como la de la Velocidad de la Luz, nos tienem atados y bien atados a este granito de arena inmerso en un vasto universo y que, nosotros, llamamos mundo.

emilio silvera

 

  1. 1
    Víctor Sánchez
    el 11 de junio del 2012 a las 9:12

    A mayor energía aplicada a nivel de partículas (quizás hasta 14 teraelectrónvoltios) es posible alcanzar al bosón de Higgs en 2014 profesor Silvera? Saludos.

    Responder
    • 1.1
      emilio silvera
      el 11 de junio del 2012 a las 10:50

      ¡Hola, amigo Víctor!
      Yo creo que ya tiene que estar presente entre la maraña de datos que existen sin comprobar salidos de las pruebas ya realizadas. Si es así, sólo hay que buscarlo en medio de toda esa complejidad (una habitación llena de CDs cargadas de datos que hay que saber descifrar).
      Sería bueno para el Modelo Estándar de la Física de Partículas y las interacciones de las fuerzas que estuviera ahí en los campos de Higgs. De todas las maneras, si no estuviera, sería también un conocimiento adquirido que daría lugar a buscar por otro lado. Al menos se habría comprobado lo que no hay.
      Entender los procesos de la Naturaleza a esas distancias microscópicas no resulta nada fácil y, tenemos que acudir a las altas energías para poder llegar a esos rangos que nos permiten “visitar el pasado” del universo para poder localizar lo que allí había.
      ¡Paciencia! El camino se andará.
      Un cordail saludo.

      Responder
  2. 2
    ASCENSION
    el 7 de agosto del 2013 a las 9:00

    Hola lo primero quisiera felicitarte por el bloc, estoy encantada de haberlo encontrado y poder leerlo soy una apasionada de la fisica  sobre todo del universo es fascinante gracias a ti se hace mucho mas facil entenderlo gracias por dar tantas respuestas

    Responder
    • 2.1
      emilio silvera
      el 7 de agosto del 2013 a las 10:21

      Ascensión, amiga mía, somos muchos los que sentimos ese amor por el Universo y las maravillas que contiene. Es todo lo que existe desde la materia al epacio-tiempo y las fuerzas que en él actúan. ¡Ah! No podemos olvidarnos de esa clase de materia animada que es… ¡La Vida! Que en algunos casos trajo la consciencia para saber de toda esta complejidad que la Naturaleza nos ofrece.
      Sí, es cierto que cuando nos acercamos a lo que antes nos parececía inaccesible e incomprensible, si nos lo explican de manera sencilla y detallada, lo podremos entender mejor y, de esa manera, procuramos aquí que sea las cosas. El visitante, como te ha pasado a tí misma, cuando llega y se encuentra con la amplia oferta de cosas que aquí se tratan y explican, la mayoría de las veces, queda satisfecho, toda vez que, no todos los días nos regalan alguna cosa y, aquí, amiga mía, el regalo es seguro.
      Un poquito del saber del mundo para quien tenga ánsias de adquirir nuevos conocimientos.
      Un saludo cordial.

      Responder
  3. 3
    Daniel Antianka
    el 7 de agosto del 2013 a las 18:59

    Mucho gusto, soy Daniel Antianka y le escribo desde Santiago, Chile.
     
    En muy pocas palabras le explico: Durante bastantes años he trabajado en una obra científica, llamada “Fractáfisis”, la cual es un texto muy revelador, profesional, y conciso, en donde se demuestra detalladamente la magnitud infinita que posee el Universo, en función de una estructura fractal que se itera infinitamente hacia el macrocosmos, y hacia el microcosmos. 
     
    Esta obra acaba de ser finalizada, y ahora he comenzado la etapa de su divulgación, para lo cual considere apropiado la libre difusión vía Internet, puesto que de esta forma se puede alcanzar un conjunto de lectores más vasto y heterogéneo.
     
    En estos pocos días que llevo difundiendo mi obra, Fractáfisis, he recibido espectaculares críticas desde múltiples páginas de internet, por lo cual me siento verdaderamente respaldado y capacitado para contactarme con muchos otros medios, que se encuentran dentro de las temáticas afines con mi obra, como es el caso de esta interesante página.

    Como ya he mencionado mi intención es dar a conocer Fractáfisis, por lo cual me encantaría que usted lo lea, y si comparte la buena opinión de las personas que ya lo han leído, sería fantástico que pueda difundirlo dentro de su círculo de contactos, y si existe la posibilidad, publicarlo en su plataforma; ya sea para su libre descarga, ya sea solo para exponerlo y publicitarlo como un libro a leer, o ya sea dedicándole un artículo al libro o a su información contenida.
     
    Si está de acuerdo y me da una dirección de correo electrónico (mail), yo le enviare adjunto un archivo en PDF de mi libro Fractáfisis, queda invitado cordialmente a leerlo. 
     
     
    Me despido con un afectuoso saludo y espero su respuesta, hasta pronto.

    Responder
    • 3.1
      emilio silvera
      el 8 de agosto del 2013 a las 3:52

      Amigo Daniel, todo lo que sea divulgar temas de Ciencia me parece bien y, si yu libro Fratáfisis tiene el interés que mencionas, no tendré ningún problema en ponerlo en esta plataforma para que, aquellos que así lo deseen puedan leerlo y, por nuestra parte, en su momento, darémos una opinión de su contenido.
      En el Blog, hay un apartado, a la derecha de la página “Enlaces internos” en el que dice: Contactar con Emilio Silvera V, es ahí donde debes enviar el archivo en PDF de tu libro Fractáfisis, que el Señor Administrador, Shalafi, me lo pasará para que, conforme a tus deseos, le eche un profundo vistazo y te mi opinión y, si la cosa lo merece, se dejará un enlace para todos aquellos que lo quieran conocer.
      Un saludo cordial amigo chileno.
      ¡Ah! No olvides enviar el mensaje a “Universo para todos” de mi buen amigo Abdel Majluz.

      Responder
  4. 4
    Alejandro Troyán
    el 16 de octubre del 2013 a las 0:17

    El método holofráctico sigue ciertas reglas ilimitadas para articular conceptos con propiedades semejantes en función de un sistema coherente que gira en torno a las nociones de unidad y variedad. Sus características están basadas en: la articulación reiterada de ideas simples sobre una red entrelazada hasta establecer una subordinación fundamentada en la complejidad de las mismas, de manera que el conjunto adquiere un ritmo de magnitud infinita que define una estructura fractal; una coherencia lo suficientemente significativa que hace que persista en la memoria colectiva con facilidad; la constancia de conceptos limitantes que se expanden dinámicamente al poder ser extrapolados hacia sistemas inferiores y superiores de organización, ya que, en definitiva, todos ellos poseen patrones autosemejantes a lo largo de su extensión; la aproximación a la simetría, al equilibrio y a la proporción, no solo en su vertiente lógica, sino también ética y estética.
    Cuando los datos empíricos se sintetizan y exponen a través del razonamiento discursivo, nos encontramos con una red de conceptos interconectados en sus múltiples niveles. Dicha estructura se organiza de manera dinámica, y, de forma inesperada, enlaza con los fundamentos procedentes de la teoría fractal y holográfica del universo. Este hecho rompe nuevamente con los límites categóricos impuestos por la modernidad, situando el espíritu y la materia, la cultura y la naturaleza, en una unidad superior en donde los fenómenos psíquicos se aplican a las cosas naturales, de tal forma que el equilibrio del todo en relación a las partes es un proceso analógico de los ámbitos mentales y reales. El método holofráctico busca conectar los dos ámbitos del conocimiento ayudándose de un lenguaje connotativo y denotativo. Aquí es donde la variedad conceptual de los campos humanísticos y científicos pueden integrarse en una unidad disciplinaria de estudio.

    Responder
    • 4.1
      emilio silvera
      el 16 de octubre del 2013 a las 4:07

      Amigo Alejandro, no se podía explicar mejor y con menos palabras esa realidad que envuelve al mundo, a la Naturaleza, al Universo en el que la diversidad se junta para hacer un todo homogeneo y simétrico en el que está todo aquello que podamos querer saber, todas las respuestas están ahí, incluso, como bien dices, esa parte espiritual que se desprende de la materia evolucionada para construir Naturaleza.
      Es cierto, que cuando lo complejo se desmenuza y lo dividimos en pequeñas cosas más sencillas, llegamos a la comprensión de las unidades que conforman el conjunto superior. Como se ha dicho muchas veces, todo lo grande está hecho de cosas pequeñas que, repetidas una y mil veces, conforman las estructuras más complejas del Universo.
      Con acierto dices:

      “El método holofráctico busca conectar los dos ámbitos del conocimiento ayudándose de un lenguaje connotativo y denotativo. Aquí es donde la variedad conceptual de los campos humanísticos y científicos pueden integrarse en una unidad disciplinaria de estudio.”

      Que ciertamente (digamosló de paso), se consigue plenamente y, por primera vez, se juntan materia y espíritu para ensamblar un todo que nos haga comprender dónde estamos situados y el origen de las cosas que, cuando se estudian en la debida forma, conseguimos que la complejidad se difumine y todo sea pueda ver con mucha más claridad.
      Sigamos tratando de saber.
      Un cordial saludo amigo Alejandro.
       

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  5. 5
    Víctor Sánchez.
    el 16 de octubre del 2013 a las 1:42

    Este con respecto del amigo Alejandro Troyán… Ahhhhh, que cosa?, como dijo? No entendí. Si me lo pudiera descifrar mi amigo el profesor Silvera sería un alivio. En todo caso, saludos Alejandro y todos los del foro.

    Responder
    • 5.1
      emilio silvera
      el 16 de octubre del 2013 a las 4:10

      Victor, se agradece el saludo y, te aconsejo que trates de profundizar más en el por qué de las cosas. Todo es muy complejo y también, todo es muy sencillo. Simplemente se trata de que separemos las partes y comprendamos cada una de ellas para llegar a saber el significado del conjunto. Alejandro lo explica muy bien.
      Un cordial saludo.

      Responder

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