lunes, 30 de noviembre del 2020 Fecha
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¡Materia – Antimateria! ¿Habrá universos de antimateria?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Antimateria    ~    Comentarios Comments (0)

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 File:Just your average backyard low energy anti-proton accelerator (2280414954).jpg

                                                                                                    Acelerador de antiprotones del CERN

Para hablar de antimateria lo tenemos que hacerlo de antipartículas, es decir, partículas subatómicas que tienen la misma masa que otra partícula y valores iguales pero opuestos de otra propiedad o propiedades. Por ejemplo, la antipartícula del electrón es el positrón, que tiene una carga positiva igual en módulo a la carga negativa del electrón. El antiprotón tiene una carga negativa igual en módulo a la carga positiva del protón. El neutrón y el antineutrón tienen momentos magnéticos con signos opuestos en relación con sus espines.

La existencia de antipartículas es predicha por la mecánica cuántica relativista. Cuando una partícula y su correspondiente antipartícula colisionan ocurre la aniquilación. La antimateria consiste en materia hecha de antipartículas.

Por ejemplo, el antihidrógeno consiste en un antiprotón con un antielectrón (positrón) orbitando. El antihidrógeno ha sido creado artificialmente en el laboratorio. El espectro del antihidrógeno no debería ser idéntico al del hidrógeno. Parece que el Universo está formado mayoritariamente por materia (ordinaria) y la explicación de la usencia de grandes cantidades de antimateria debe ser incorporada en modelos cosmológicos que requieren el uso de teorías de gran unificación de partículas elementales.

Los físicos del CERN han obligado a los átomos de antihidrógeno a quedarse, lo que potencialmente nos ofrecen una mejor visión de cómo se comporta la antimateria. Primeramente, los investigadores informaron el año pasado de la captura de anti-hidrógeno, el átomo de antimateria más simple. Pero su acptura en ese momento se limitaba a menos de dos décimas de segundo. Ese intervalo se ha ampliado en más de 5.000 veces. En un estudio publicado on-line el 5 de junio en Nature Physics por este grupo de investigadores (ALFA) se informa de este mismo logro pero por un tiempo de 16 minutos y 40 segundos.

Las partículas subatómicas de materia, protones, neutrones y electrones tienen particulas homólogas de antimateria. Cuando la materia y la antimateria se juntan se aniquilan en una explosión de energía. Así como el átomo de hidrógeno se compone de un solo protón unido a un electrón, un átomo de antihidrógeno contiene un antiprotón y un positrón.

La Materia, aunque estamos en vías de adquirir profundos conocimientos de sus secretos, a pesar de eso, nos es aún (en ciertos aspectos) una gran desconocida, ya que, se habla de materia extraña, materia oscura o materia fértil y, desde luego, habrá clases de materia que ni podemos suponer, como por ejemplo, ¿qué clase de materia será, la que se crea cuando al morir una estrella masiva se forma un agujero negro que, por medio de la Gravedad, comprime  la materia común hasta límites tan desconocidos que desaparece de este mundo nuestro y, sólo deja sentir la enorme fuerza de gravedad que genera, de tal manera que en ese lugar, dejan de existir el tiempo y el espacio?

Es tanta la ignorancia que atesoramos sobre la materia que, para tapar huecos que para nosotros no tienen explicación, hablamos de cosas extrañas como la “materia oscura” que, finalmente, podría estar representada por una clase de Ylem (la sustancia cósmica de los griegos clásicos), algo que no sabemos lo que es ni de qué puede estar compuesta, no emite radiación y resulta invisible, y, al parecer, según nos dicen, lo único que deja “ver”  o “sentir” es la Gravedad que genera y que incide en el devenir del Universo.

              En realidad, aún no tenemos claro si las galaxias se alejan o es el espacio el que se expande

Claro que, el comportamiento de la materia es así por el simple hecho de que está conformada por minúsculas partículas (unas más elementales que otras) que, se rigen por el principio de la Mecánica cuántica, y, allí, amigos míos, nada de lo que ocurre está asociado a lo que nos dicta el sentido común. El micro espacio de las partículas subatómicas es extraño y, en él se pueden dar fenómenos que no podemos llegar a comprender, o, que nos cuesta comprender. No obstante, algunos de esos fenómenos sí que han sido descubiertos por los físicos y, de esa manera, han ayudado a que conozcamos mejor el mundo en el que vivímos.

Veamos por ejemplo:

                                                                                          Conensado de Bose-Einstein

Debido al principio de exclusión de Pauli, es imposible que dos fermiones ocupen el mismo estado cuántico (al contrario de lo que ocurre con los bosones). La condensación Bose-Einstein es de importancia fundamental para explicar el fenómeno de la superfluidez. A temperaturas muy bajas (del orden de 2×10-7 K) se puede formar un condensado de Bose-Einstein, en el que varios miles de átomos forman una única entidad (un superátomo). Este efecto ha sido observado con átomos de rubidio y litio. Como ha habréis podido suponer, la condensación Bose-Einstein es llamada así en honor al físico Satyendra Nath Bose (1.894 – 1.974) y a Albert Einstein. Así que, el principio de exclusión de Pauli tiene aplicación no sólo a los electrones, sino también a los fermiones; pero no a los bosones.

La radiación sincrotrón es la que produce una partícula cargada; por ejemplo, un electrón, cuando gira en un campo magnético. En función de la energía del electrón, los fotones emitidos pueden tener energías de radio, de rayos X o mayores.

La observación de este fenómeno ha sido posible gracias al satélite Fermi, especializado en rayos gamma, que cuenta con un gran telescopio conocido como LAT (Large Area Telescope, por sus siglas en inglés). Desde su puesta en órbita, en junio de 2008, el LAT ha monitoreado la nebulosa del Cangrejo.

Si nos fijamos en todo lo que estamos hablando aquí, es fácil comprender cómo forma  un campo magnético la partícula cargada que gira, pero ya no resulta tan fácil saber por qué ha de hacer lo mismo un neutrón descargado. Lo cierto es que cuando un rayo de neutrones incide sobre un hierro magnetizado, no se comporta de la misma forma que lo haría si el hierro no estuviese magnetizado. El magnetismo del neutrón sigue siendo un misterio; los físicos sospechan que contiene cargas positivas y negativas equivalente a cero, aunque por alguna razón desconocida, logran crear un campo magnético cuando gira la partícula.

Particularmente creo que, si el neutrón tiene masa, si la masa es energía (E = mc2), y si la energía es electricidad y magnetismo (según Maxwell), el magnetismo del neutrón no es tan extraño, sino que es un aspecto de lo que en realidad es: ¡materia! La materia es la luz, la energía, el magnetismo, en  definitiva, la fuerza que reina en el universo y que está presente de una u otra forma en todas partes (aunque a veces no podamos verla).

                  Sea como fuere, la rotación del neutrón nos da la respuesta a esas preguntas:

¿Qué es el antineutrón? Pues, simplemente, un neutrón cuyo movimiento rotatorio se ha invertido; su polo sur magnético, por decirlo así, está arriba y no abajo. En realidad, el protón y el antiprotón, el electrón y el positrón, muestran exactamente el mismo fenómeno de los polos invertidos. Es indudable que las antipartículas pueden combinarse para formar la antimateria, de la misma forma que las partículas corrientes forman la materia ordinaria.

La primera demostración efectiva de antimateria se tuvo en Brookhaven en 1.965, donde fue bombardeado un blanco de berilio con 7 protones BeV y se produjeron combinaciones de antiprotones y antineutrones, o sea, un antideuterón. Desde entonces se ha producido el antihelio 3, y no cabe duda de que se podría crear otros antinúcleos más complicados aún si se abordara el problema con más interés.”

¿Qué no será capaz de inventar el hombre para descubrir los misterios de la naturaleza? Podemos recordar (aunque ha pasado mucho tiempo) lo que hizo Rutherford para identificar la primera partícula nuclear (la partícula Alfa). El camino ha sido largo y muy duro, con muchos intentos fallidos antes de ir consiguiendo los triunfos (los únicos que suenan), y muchos han sido los nombres que contribuyen para conseguir llegar al conocimiento del átomo y del núcleo actual; los electrones circulando alrededor del núcleo, en sus diferentes niveles, con un núcleo compuesto de protones y neutrones que, a su vez, son constituidos por los quarks allí confinados por los fluones, las partículas mediadoras de la fuerza nuclear fuerte.  Pero, ¿qué habrá más allá de los quarks?, ¿las supercuerdas vibrantes? Algún día se sabrá.

     ¡Hablamos de tántas cosas! desde fluctuaciones de vacío hasta partículas de Higgs dadoras de masa

Pero, ¿existe en realidad la antimateria? ¿Hay masas de antimateria en el universo? Si las hubiera, no revelarían su presencia a cierta distancia. Sus efectos gravitatorios y la luz que produjeran serían idénticos a los de la materia corriente. Sin embargo, cuando se encontrasen las masas de las distintas materias, deberían ser claramente perceptibles las reacciones masivas del aniquilamiento mutuo resultante del encuentro. Así pues, los astrónomos observan especulativamente las galaxias, para tratar de encontrar alguna actividad inusual que delate interacciones materia-antimateria.

El 22 marzo 2011 se produjo la creación de 18 núcleos de antihelio-4 es un hito en la física de alta energía. Una de las grandes cuestiones que crean problemas a los cosmólogos y físicos de partículas es la distribución de materia y antimateria en el universo. Ciertamente parece que la materia predomina en el cosmos, pero las apariencias pueden engañar. Puede que simplemente vivamos en un rincón del universo que parece estar dominado por la materia. Con logros como este, algunos hablan ya de galaxias de antimateria. Lo cierto es que, hoy, encontramos que hay un poco de antimateria extra en nuestro rincón gracias al trabajo de la colaboración STAR en el RHIC del Laboratorio Nacional Brookhaven en los Estados Unidos.

En fin amigos, que como siempre estamos diciendo, nos queda mucho por saber sobre el comportamiento de la materia y, hasta donde ésta puede llegar con la evolución a la que está abocada por el transcurso del tiempo, las energías y el ritmo del Universo que, como sabemos, es un ritmo en el que el Tiempo, tiene un papel estelar.

La Materia, en cada momento, está conformada en el nivel que las muchas transiciones de fase ha producido en ella mediante los mecanismos que la Naturaleza tiene para ello, y, desde luego, una porción de ella puede estar hoy formando el lecho de un rumoroso río, y, “mañana”, podría estar formando parte de un fértil árbol que proporciona una sabrosa fruta, o, ¿por qué no? Podría estar formando parte de un exótico agujero negro. Cualquier cosa que podamos pensar sobre la materia, en realidad es posible. Sólo se necesita tiempo para que el cambio, finalmente, se pueda producir.

¿Qué seremos nosotros dentro de 10 millones de Años? ¿Estaremos aquí? ¿En qué forma? ¿Qué cambios se habrán producido en nosotros? Y, si hemos conseguido vencer ese período de tiempo, lo que de verdad espero es que la Humanidad o lo que pueda ser en lo que se convierta la actual, si tiene consciencia de SER, que al menos, con los cambios y mutaciones, no pierda ese bien tan preciado que llamamos  SENTIMIENTOS aunque, para entonces, estén hechos de antimateria.

emilio silvera

¿De imaginación? ¡Vamos sobrados!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Ciencia futura    ~    Comentarios Comments (4)

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Los hologramas o proyecciones de imágenes en tres dimensiones mediante un láser, ya no son sólo cosa de las películas de ciencia ficción. La empresa LM3Lab ha desarrollado bajo el nombre de AirStrike, una nueva tecnología de hologramas en tres dimensiones, interactivo y controlado por gestos.

El Universo Holográfico nos lleva a la más reciente “hipótesis” de esta teoría o principio avanzada por los físicos de partículas, y que dejan atínitas a las mentes de todos aquellos que se paran a leer en qué consiste tal “universo” que, según esa teoría, todo el Universo es un holograma o, por lo menos, que debe ser tratado como tal.

Como arriba, en la imagen podemos ver, los holográmas son representaciones tridimensionales de objetos, gravadas con una técnica especial. Una grabación holográfica consiste en una figura de interferencias creadas por los haces de luz (con láseres monocromáticos y espejos semi-transparentes).

Parte de la luz láser pasa a treavés del espejo y otra parte es reflejada y rebota hacia el objeto que quiere grabar. Se expone una placa fotográfica a la figura de interferencia creada por los haces de luz. La figura no tiene significado en sí, se trata simplemente de un revoltijo de líneas. Sin embargo, contiene información de los contornos del objeto. Estos contornos pueden recrearse iluminando la placa con luz láser.

Foto

          Holograma aereo 3D. Foto: NIAIST.

                  Un equipo de tecnólogos japoneses y norteamericanos ha conseguido crear figuras holográficas tridimensionales en el aire.

Por primera vez este resultado recuerda a los hologramas que aparecen en películas de ciencia-ficción del tipo “La guerra de las galaxias”.

Los sistemas 3D tradicionales se aprovechan de la posibilidad de visión estereoscópica de la visión humana para recrear una profundidad en la imagen. Normalmente se usan dos imágenes del motivo filmadas con dos cámaras diferentes que están separadas una determinada distancia. Para poder ser vistos con sensación 3D se proyecta cada imagen a un ojo en específico a través de un truco basado en la polarización o similar. En todo caso no se puede “rodear” la imagen obtenida de este modo.

Claro que, de todas estas ideas y proyectos exploratorios que la especie humana está realizando sin cesar, husmeando en mundos imposibles donde aparecen planteamientos mágicos que parecen sacados de la mente de Julio Verne, quién puede negar que podamos obtener, algún día, maneras y formas nuevas que vayan más allá de lo que hoy consideramos normal y que se encuentre en ese mundo que, considerado ahora fantástico, pudiera ser lo cotidiano mañana.

(iPhone) Hologramas de Radiohead con iPhone (Fake!)

Se están probando hogramas que salen fuera de la Pantalla del móvil y que son impresionantes. ¿Hasta donde podremos llegar? No puedo saber si la noticia es cierta o sólo una fantasía pero, una cosa es segura, nada de lo que podamos oir y ver en los años venideros tiene que sorprendernos…las maravillas futuras están en la puerta.

Físicos estadounidenses acaban de crear un display holográfico capaz de mostrar imágenes tridimensionales cambiantes con el tiempo. El nuevo dispositivo, el primero basado en un material conocido como polímero fotorrefractivo, abre las puertas al desarrollo de pantallas dinámicas 3D de gran tamaño.

Holografía: para formar el holograma de una figura sólida necesitamos, en primer lugar, dividir un haz de láser en dos; el llamado haz “objeto” y el denominado “referente”. El haz objeto se dirige, obviamente, al objeto a renderizar, el cual dispersará la luz incidente que será recogida sobre una placa fotosensible situada a continuación. En esta placa, la luz difractada se combina con la del haz referente produciendo un patrón de interferencia que contiene toda la información 3D – esto es, fase y amplitud- del objeto. A continuación el patrón de interferencia deberá ser almacenado en un material adecuado.

Actualmente se dispone de una amplia variedad de materiales con los que formar hologramas estáticos, es decir, con la capacidad de almacenar toda la información necesaria -de hecho, podemos encontrar hologramas de casi cualquier tamaño, a todo color y con una alta resolución. Sin embargo, hasta la fecha no se había encontrado un material capaz de mostrar imágenes holográficas cambiantes.

Y es que Nasser Peyghambarian y sus colegas de la Universidad de Arizona, en colaboración con la Nitto Denko Technical Corporation de California, han creado una pantalla holográfica actualizable de 10 cm cuadrados y con una resolución cercana a la que ofrece un televisor estándar. Esta pantalla está compuesta de un polímero fotorrefractivo con el que se consigue que los portadores de carga móviles se acumulen sobre las franjas de luz y oscuridad del patrón de interferencia, creando un campo eléctrico que varía en el espacio. Este campo eléctrico obliga al índice refractario del polímero a ajustarse al patrón de interferencia, que puede permanecer grabado durante unas tres horas (o hasta que los portadores de carga son dispersados por un haz uniforme que funciona como borrador).

Imagen de un Molécula en 3D reproducida por el diplay holográfico

 

El siguiente paso, para el equipo de investigación norteamericano, es el desarrollo de displays mayores y la reducción del tiempo de escritura para conseguir la reproducción de video en 3D. En este campo del holograma se están haciendo grandes avances y, posiblemente, llegarán hasta el final consiguiendo reproducir, holográficamente, imágenes de increíble precisición y belleza que, en ciertas circunstancias, vendrán a suplantar a los originales por razones de seguridad, etc.

Fotos de  Hologramas 3D para eventos

Esta Imagen de una señorita que nos habla en grandes Almacenes, Seminarios, Conferencias, y otros grandes eventos, será lo cotidiano en un tiempo breve. Incluso por las calles, nos toparemos con estas imágenes que, representando a todo tipo de objetos y personas, tratarán de vendernos un producto, comunicarnos una noticias, o, incluso, tratar de convencernos para que votemos a este o aquel político.

Se trata de un sistema compuesto por elementos interrelacionados mediante el cual se proyectan imágenes audiovisuales sobre una superficie, generando un efecto 3D que sugiere al espectador una proyección holográfica “sobre el aire”.

 holograma.jpg

¿Quién no ha visto alguna vez una película en la que se trabaje con hologramas? Ya saben a qué me refiero, a construcciones de luz de gran tamaño construidas a partir de un especial.

Hasta el momento, la ciencia alcanza a crear hologramas estáticos, una figura en tercera dimensión que puede ser vita desde cualquier lado. Sin embargo, un nuevo descubrimiento rompe una barrera que hasta el momento se creía imposible de romper.

Un grupo de expertos de la Universidad de Arizona, financiados por la Aérea estadounidense, ha logrado elaborar un dispositivo capaz de generar hologramas dinámicos, capaces de ser actualizados desde la fuente de la imagen.

Miles de puertas se abren a la ciencia gracias a esta investigación. Sus aplicaciones pueden ser millones, desde la mejora en cuanto al cálculo de distancia en un dispositivo hasta la creación de proyectos y el estudio médico, podemos encontrar incontables aplicaciones para esta nueva tecnología.

La industria del entretenimiento sabrá sacarle su jugo a esta nueva tecnología, pudiendo recrear mundos de fantasía de los que el usuario forme parte. El futuro está a la vuelta de la esquina.

En las Vegas se ha abierto un nuevo club nocturno llamado Lolita’s Bar & Tequila Bar, lo interesante del caso es que es el primer centro nocturno en el que usan hologramas para entretener a sus clientes.

Esto se logro al trabajo conjunto de Digital Illusions y el director de cine y diseñador de espacio Rick Haynes, Digital Illusions que se encargo de aplicar la tecnología holográfica usa polímeros transparentes avanzados y video en alta definición para mostrar los hologramas.

Llegaron los Hologramas en 3D al estilo de Star Wars?

Hace poco más de un mes publicaron en Encabezata un artículo sobre un nuevo desarrollo para obtener imágenes tridimensionales de objetos en movimiento en tiempo real. Muy similar a los hologramas de la película “La Guerra de las Galaxias” de George Lucas. Este desarrollo fue realizado por científicos estadounidenses, y para observarlo no es necesario utilizar ningún tipo de lentes.

Este trabajo se presentó en la portada del diario Nature en el artículo: Star Wars-style holograms: a new hope? y en un comunicado de prensa que se hizo en la Universidad de Arizona en EEUU.

holograma yoda

Cada día nos asombramos menos de ver ciertas imágenes que, poco a poco, nos van siendo más familiares, a pesar de su extraña y singular composición. Las Técnicas avanzan más rápidamente de lo que la gente de la calle puede imaginar y, cuando nos menos lo esperemos, o, mejor, sin que nos demos cuenta, estamos entrando en el futuro. ¿O, quizá esté ya aquí?

 

emilio silvera

¡Cuánta sutileza! ¡Cuánto Misterio!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Divagando    ~    Comentarios Comments (0)

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                                                        La Princesa Irulam nos dice:

”Hay en todas las cosas un ritmo que es parte de nuestro Universo. Hay simetría, elegancia y gracia… esas cualidades a las que se acoge el verdadero artista. Uno puede encontrar ese ritmo en la sucesión de las estaciones, en la forma en que la arena modela una cresta, en las ramas de un arbusto cresota o en el diseño de sus hojas. Intentamos copiar este ritmo en nuestras vidas y en nuestra sociedad, buscando la medida y la cadencia que reconfortan. Y sin embargo, es posible ver un peligro en el descubrimiento de la perfección última. Está claro que el último esquema contiene en sí mismo su propia fijeza. En esta perfección, todo nos conduce hacia la muerte.” Del Diario de la Princesa IRULAN.

                                     La Maestra le dice a la novicia joven:

“La reverenda Madre debe combinar las artes de seducción de una cortesana con la intocable majestad de una diosa virgen, manteniendo estos atributos en tensión tanto tiempo como subsistan los poderes de la juventud. Pues una vez se hayan ido Belleza y Juventud, descubrirá que el lugar intermedio ocupado antes por la tensión se habrá convertido ahora en una fuente de astucia y recursos infinitos.”

Del Diario de la Princesa Irulam

¡Siempre la misma historia!

Del Tesoro que la mujer cree entregar y,

Del Juguete que el hombre cree recibir.

¿Quien estará en lo cierto?

Lo cierto amigos es que, desgraciadamente, pocos saben valorar el Amor en su justa medida que ocupa,  un alto nivel. ¿Darlo todo sin pedir nada… ¡Pudiera ser la medida! Sin embargo, cuando se da todo siempre, sin excepción, se recibe algo y, hasta yo me atrevería a decir que mucho.

 emilio silvera

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Los cosmólogos nos dicen que, aproximadamente,  sólo el 5 por 100 de la masa del Universo es del tipo de material del que estamos hechos nosotros, los seres humanos -”materia bariónica” (moléculas, átomos, protones, neutrones, electrones y demás). Que aproximadamente el 35 por 100 está en alguna forma desconocida de “materia oscura fría”, que (como la materia bariónica) puede ser atraída por la gravedad para formar halos alrededor de las galaxias, y también podría formar “galaxias” “estrellas” y “planetas” de materia oscura que no emiten luz. En lo que se refiere al 60 por 100 restante de la masa del universo; está en alguna forma igualmente desconocida de “energía oscura” (como la llaman ellos, los cosmólogos) que impregna el universo entero y posee una enorme tensión ¿Es su tensión mayor que su densidad de energía? ¿Pudiera entonces ser el tipo de material exótico necesario que algunos postulan para poder mantener abiertos los agujeros de gusano que nos llevarían a otros lugares muy lejanos?

Como veréis, todo parece una gran estructura compuesta por una inmensa cadena de especulaciones y, la mayoría de las cuestiones que exponemos están basadas en ellas, no tenemos el certificado de certeza que la ciencia exige para dar por buena una teoría.

                     Diagrama de un agujero de gusano en un espaciotiempo de dos dimensiones

¿Por qué es “curva” la geometría del espaciotiempo? Una razón por la que la introducción por parte de Minkowski de la idea de geometría espaciotemporal resultaba tan importante es que permitió a Einstein utilizar la idea de geometría espaciotemporal curva para describir la gravedad. La propia frase “espaciotiempo curvo” tiene una imaginería tan mística que demasiado a menudo se rechaza como incomprensible. Al menos en un sentido, sin embargo, el argumento de que la gravedqad curva el esapciotiempo no sólo es comprensible, sino que es obligado.

Dos importantes predicciones derivadas de la Teoría General de la Relatividad de Einstein fueron confirmadas con una precisión sin precedentes gracias a una sonda espacial que fue diseñada precisamente con el ese objetivo. La Gravity Probe-B, una misión de la NASA, fue lanzada en 2004 y, con cuatro giroscopios ultraprecisos, estuvo midiendo el efecto de la curvatura del espacio-tiempo y el llamado efecto de arrastre de marco, en el que un cuerpo en rotación -la Tierra- arrastra el espacio-tiempo. “Imagine que la Tierra están inmersa en una sustancia viscosa como la miel, a medida que el planeta rota, la miel a su alrededor hará un remolino. Eso mismo sucede con el espacio tiempo”. “La Gravity Probe-B ha confirmado dos de las predicciones más profundas del universo de Einstein”. La sonda dejó de funcionar y los científicos publicaron los resultados de sus experimentos en la revista Physical Review Letters.

Esa sí es la manera admisible de proceder para la Ciencia, comprobar en todo momento lo que realmente ocurre con lo que predicen las teorías para, si son ciertas sus predicciones, otorgarles el certificado de credibilidad y, si no lo son, postergarlas y proseguir la búsqueda de otras que sí, coincidan con la realidad de lo que la Naturaleza es.

FotoFoto

1) Distribución en 3D de la materia oscura en la zona del Universo estudiada. Foto: ESA. 2) Comparación de distribución de materia normal (izquierda) y materia oscura (derecha) en la misma zona del Universo estudiada. Foto: ESA.

Pero, los científicos tienen que vivir, los presupuestos y subvenciones tienen que ser justificados y, como podeis ver en lo que arriba contemplamos y las explicaciones que nos ofrecen de dichas imágines…¡la cosa no tiene remedio! Se realizan observaciones y se hacen estudios de los que se obtienen datos que no sabemos descifrar y, para justificar tanto esfuerzo y dinero, se lanzan al mundo explicaciones tan peregrinas como alñs que debajo de las imágenes podemos leer. Es pintar de manera que, la imagen resultante nos muestre lo que queremos ver. Todo esto me recuerda (salvando las distancdias) a los astrónomos de la antigüedad en China que, sin excepción, adaptaban las predicciones de las observaciones del Universo a las conveniencias del Emperador de turno.

Claro que, la Ciencia es joven. La empresa científica lleva en marcha menos de los 1.000 años que Alfred North Whitehead estimaba necesarios para que un n uevo modo de pensamiento penetre en el corazón de una cultura. Pese a todo, la Ciencia ya ha transformado profundamente el mundo, al menos de tres maneras: tecnológica, intelectual y también políticamente. Bastante culpa de los atrasos que podamos sufrir en el avance científico, no pocas veces, se debe al status establecido que no dejan que las cosas cambien, ellos están muy confortablemente situados en esta situación y, los nuevos paradigmas científicos, no les convienen.

Por muchas vueltas que podamos dar alrededor de una misma cosa…, nunca podremos avanzar, siempre estaremos situados en el mismo sitio. Así, el conjunto de prácticas que definen una disciplina científica durante un período específico de tiempo, como todo en nuestro Universo, no debe ser inamovible y, nuevas ideas, nuevos cambios y nuevas normas deben venir a suplir a las actuales que, como por otra parte es comprensible, deben ser renovadas con los nuevos conocimientos que de nuestro entorno, de la Naturaleza vamos adquiriendo.

Si eso es así (que lo es), un paradigma científico establece aquello que se debe observar; el tipo de interrogantes que hay que formular para hallar las respuestas en relación al objetivo; cómo deben estructurarse dicho interrogantes; y cómo deben interpretarse los resultados de la investigación.

Cuando un paradigma ya no puede satisfacer las necesidades de una Ciencia (por ejemplo, ante nuevos descubrimientos que invalidan los conocimientos prevuios), es sucedido por otro. Se dice que un cambio de paradigma es algo dramático para la ciencia, ya que éstas aparecen como estables y maduras y, por eso precisamente cuesta tanto admitir nuevos paradigmas que nos traeran, en este caso, la nueva ciencia y otras maneras y formas de interpretar lo que observamos a nuestro alrededor. Llevamos ya mucho tiempo estancados en las teorías de la relatividad general y la cuántica, se necesitan nuevos caminos que recorrer y otras ideas nuevas y atrevidas que, como la teoría de cuerdas (por ejemplo), nos transporte a otros universos, otras maneras de “ver”.

Los logros tecnológicos de la Ciencia han hecho al mundo desarrollado más rico en ideas y, los avances en todos los ámbitos del saber humano (sobre todo en la Física), han posiblitado incluso mejoras en el mundo de la salud con sus contribucones que abarcarían una larga lista que hace posible que ahora, nuestras medias de vida, estén en los 80 años. Claro que, tanto adelanto, también ha venido a elevar nuestro nivel de ansiedad. Parte de esa ansiedad surge de la razonable aprensión de que el poder tecnológico, como todo poder, tiene sus peligros. Claro quer, algo de ello tiene que ver con el hecho de que muchas personas se encuentran rodeadas (y, a veces amenazadas) por máquinas cuyo funcionamiento no entienden, y tras las que hay una actividad científica que tampoco entienden. Acordaos de la que se formó cuando se puso en marcha el LHC.

Ahora observamos el espacio interestelar y, más o menos, con mucha aproximación,  podemos interpretar casi todo lo que vemos. Intelectualmente, la Ciencia nos ha traído una nueva forma de pensar en la que no hay sitio para el miedo, la supertición o la obediencia ciega a la autoridad que han sido reemplazadas por una forma de indagación y de experimento para poder llegar a la verdad de las cosas y poder contestar a tántos por qués que surgen en nuestro camino. Como resultado, los que tienen la suerte de tener una formación científica se ven ahora engranados en una madeja de vida de la que han brotado, pasajeros a bordo de uno de los miles de millones de planetas en un universo en expansiòn de extensión desconocida y quizá infinita.

Para algunos, esa nueva visión es excitante y estimulante, pero para otros es vagamente amenazadora (lo que no se comprende da miedo). Estos últimos retiran la vista del Telescopio para preguntar: “¿No hace todo esto que sientas onsignificante, ante tánta grandeza?” Quizá un término más preciso sea “inseguro”. La Ciencia amenaza no sólo las viejas concepciones sobre nosotros mismos (como aquella absurda idea de que ocupábamos el centro del Universo) sino también las viejas maneras de pensar (por ejemplo, que nuestra profunda sensación de que algo debe ser verdadero tiene relación con la cuestión de si realmente puede demostrarse que es verdadero). Esta amenzaza es real en ambos aspectos, debería ser reconocida como tal por los que se dedican a divulgar la ciencia (yo, al menos así lo reconozco), aunque también somos libres, si nos sentimos cómodos viviendo con tales “peligros”, para explicar como son, realmente las cosas.

 

Por una crianza antiautoritaria de nuestras hijas e hijos

La Ciencia es intrínsecamente antiautoritaria: reemplaza los sistemas de arriba-abajo de pensamiento político que Thomas Paine agrupaba bajo el término “despotismo”, por un sistema de abajo-arriba, en el que cualquiwera capaz de hacer observaciones competentes y realizar experimentos controlados puede ser acertadamente considerado como una fuente potencial de autoridad -una autoridad que r3eside, no en el individuo sino en los resultados.

La Ciencia nos anima -en realidad, nos obliga- a vivir con la duda y la ambigüedad, y a apreciar la vastedad de nuestra propia ignorancia. Estos hábitos mentales han calado, hasta cierto punto, en el dominio de los asuntos políticos tanto como los científicos. Como decía Richard Feyman, “El Gobierno de los Estados Unidos se desarrolló bajo la idea de que nadie sabía cómo formar un Gobierno, o cómo gobernar. El resultado es la invención de un sistema para gobernar cuando no se saber cómo hacerlo. Y la forma de conseguirlo es permitir un sistema, como el que nosotros tenemos, en el que nuevas ideas puedan desarrollarse, ensayarse y desecharse”.

Claro que, Richard Feyman hablaba de otra cosa. Él quería que los físicos pudioeran desarrolar sus ideas sin travas y con ,os medios necesarios para poder llegar a esas verdades que incansables buscamos.

La práctica de la Investigación Científica exige y requiere libertad de expresión y asociación, Ya es suficientemente difícil hacer física sin que te digan también que no puedes ir a la mitad de las conferencias relevantes, y que tus ideas ¡deben adecuarse a la filosofía oficial! para que no te quedes fuera de juego, es decir, sentado en el banquillo mirando como otros sí pueden jugar al ser más maleables y adaptativos.

Es una lástima que, aún hoy día, pasada la primera década del siglo XXI, las cosas continúen siendo así. Los físicos, como cualesquiera otros científicos, no pueden estar confinados de esa manera que les impida expresarse con libertad y puedan exponer sus ideas, estén éstas cercanas o no al establemint establecido en el momento.

La Ciencia, amigos míos, necesita libertad de expresión, de exponer libremente sus ideas y de, sin ninguna traba, poder publicar sus descubrimientos sean o no convenientes para el poder erstablecido. Si no dejamos que la Ciencia surja y siga su camino…¡apaga y vamonos!

emilio silvera

Es bueno hacerse preguntas y, tratar de contestarlas

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Gaia    ~    Comentarios Comments (2)

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¿Qué le sucedería a todo el Oxígeno altamente reactivo de la atmósfera terrestre sino no fuera renovado constantemente por la acción de los seres vivos que pueblan el planeta Tierra? Si elimináramos toda la vida que hay en el planeta, en muy poco tiempo la totalidad del Oxñigeno quedaría bloqueado dentro de compuestos químicos estables, tales como los nitratos, el dióxido de Carbono, el agua, los óxidos de hierro y las rocas siliceas. Dicho de una forma más precisa, sin la intervención de la vida, todo el Oxígeno de la atmósfera quedaría bloquedo en menos de 10 millones de años. Esto indica lo sensible que es el entorno físico aparentemente estable de nuestro planeta a la presencia (0 ausencia) de la vida.

El tema no resulta demasiado preocupante a una escala de Tiempo Humana -el mito pipular según el cual, si mañana desapareciera la Selva Amazónica, nos asfixiaríamos todos, está lejos de ser verdad- pero diez millones de años representan sólo alrededor del 0,2 por ciento de la antigüedad de la Tierra hasta el momento presente.

Si un Astrónomo que está observando un planeta como la Tierra constata que dicho planeta posee una atmósfera rica en Oxígeno, esto significa que, o bien está siendo testigo de un suceso raro y transitorio qque por razones desconocidas tiene lugar en ese planeta, o que la atmósfera se mantiene en un estado que se encuentra lejos del equilibrio.

  La Vida es parte de la Tierra y ésta, es como es, porque en ella está la Vida.

La idea de que la Vida puede formar parte de un sistema autoregulador que determina la naturaleza física de la superficie actual de la Tierra (al menos en la “zona de la vida” una fina capa que va desde el fondo del océano hasta la parte más alta de la troposfera, es decir, hasta unos 15 kilómetros por encima de nuestras cabezas) fue recibido inicialmente de manera hostíl por los biólogos, y aún hoy continúa teniendo algunos oponentes.

Bueno, como de todo tiene que haber, también existen algunos movimientos místicos, cercanos a una especie de religión, a favor de Gaia (que por cierto, irritaron a Lovelock como lo hizo la Tolkien Society para J.R.R. Tolkien), que se fundamenta en una mala interpretación de lo que Lovelock y sus colegas decían. La misma Enciclopedía Británica (una copia en CD) -que debería estar mejor documentada- me dice que: “La hipótesis e Gaia es muy discutible porque da a entender que cualesquiera especies (por ejemplo, las antiguas bacterias anaerobias) podrían sacrificarse así mismas en beneficio de todos los seres vivientes”

¡Desde luego eso no es así! Esta afirmación tiene la misma lógica que decir que la teoría de Darwin es muy discutible porque sugiere que los conejos se sacrifican así mismo en beneficio de los zorros. Quizá os tenga que explocar que Lovelock no dijop nunca que Gaia sea una especie de dios, ni que la Madre Tierra cuide de nosotros, ni que una especie haga sacrificio en el bien de todos.

La verdad de todo esto es que Lovelock encontró una manera simple de describir todos los procesos relativos a la Vida que tienen lugar en la Tierra, incluídos muchos que tradicionalmente se han considerado procesos físicos no relacionados con la vida, como parte de una compleja red de interacciones, un sistema autoregulador (o autoorganizador), que ha evolucionado hasta llegar a un estado interesante, pero crítico, en el cual se puede mantener el equilibrio durante períodos de tiempo que resultan muy largos con rspecto a los estándares humanos, pero en el que pueden ocurrir unas fluctuaciones repentinas que lo aparten del equilibrio (análogo al equilibrio discontinuo de la evolución biológica).

Lo que Lovelock nos dice es que, el comportamiento de la Vida en la Tierra altera el paisaje físico (en el término “físico” incluye cuestiones tales como la composición de la atmósfera) y también el paisaje biológico, y que ambos cambios afectan de manera global al paisaje adaptativo, siendo la retroalimentación un componente clave de las interacciones.

        El conjunto Sol-Tierra-Vida forman el mejor triplete

No creo que sea necesario contar ahora toda la historia completa de cómo Gaia llegó a ser ciencia respetable, pero, si miramos retrospectivamente, podríamos tomar dos ejemplos del funcionamiento de esta teoría: Uno de ellos sería un modelo teórico y el otro sería tomado del mundo real, que muestran de qué modo se produce la autorregulación a partir de la interacción entre los componentes biológicos y físicos de un planeta vivo.

Campo de margaritas 1024x768

El primero, un modelo llamado “Daisywold” (“Un mundo de margaritas”), es especialmente apropiado ya que se construye directamente a partir de un enigma que Sagan planteó a Lovelock poco después de que éste tuviera su ráfaga de inspiración en el JPL, y además, el modelo resuelve este enigma; es también un claro ejemplo del surgimiento de la vida, considerando que el total es mayor que la suma de las partes. Y Lovelock dice que es “el invento del que me siento más orgulloso”.

El enigma que el mundo de margaritas resuelve se conoce entre los astrónomos como la “paradoja del joven Sol que palidece”, aunque en realidad sólo era un enigma, no una paradoja, y, gracias a Lovelock, ahora ya ni siquiera es un enigma. El enigma procede del hecho de que los astrónomos pueden decir que el Sol emitía mucho menos calor cuando era joven que en el momento actual.

Han llegado a saber esto combinando informaciones relativas a interacciones nucleares obtenidas en experimentos realizados en la Tïerra, simulando mediante ordenador las condiciones existentes en el interior de las estrellas, y comparando los resultados de sus cálculos con informaciones sobre emisión de energía y la composición de estrellas de diferentes tamaños y edades, obtenidas mediante espectroscopia. Este es uno de los grandes logros de la F´siica del siglo XX (en gran medida no conocido por el público, aunque en éstas páginas os he hablado con fecuencia de Franhoufer…). Bueno, para lo que nos interesa ahora, lo importante es que podemos decir con seguridad que, cuando el Sistema solar era joven, el Sol estaba entre un 25 y un 30 por ciento más frío que en la actualidad -o, por decdirlo de otra manera, desde que se asentó como una estrella estable, la emisión de energía procedente del Sol ha crecido entre un 33 y un 43 por ciento-.

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El Sistema solar se estabilizó en lo que es más o menos su configuración actual hace aproximadamente unos 4.500 millones de años y sabemos, por las pruebas que aportan los fósiles hallados en las rocas más antiguas que se encuentran en la superficie terrestre, que el agua en estado líquido y la vida existían ambas en la superficie de nuestro planeta hace 4.000 millones de años.

El enigma es por qué el aumento de emisión de calor procedente del Sol, aproximadamente un 40 por ciento durante 4.000 millones de años, no hizo hervir el agua de la superficie terrestre, secándola y dejándola sin rastro de vida.

No hay problema alguna para explicar por qué la Tierra nmo era una bola de hielo cuando el Sol estaba más bien frío, Sabemos ahora que en la atmósfera de Venus, como en la de Marte, predonina el dióxido de Carbono, y este compuesto, junto con el vapor de agua, es una parte importante de los gases liberados por la actividad volcánica. No hay razón alguna para pensar que la atmósfera de la Tierra en los primeros tiempos fuera, de algún modo, diferente de las atmósferas de sus dos vecinos planetarios más próximos, y una atmósfera rica en dióxido de Carbono sería buena para captar el calor procedente del Sol en las proximidades de la superficie del planeta, manteniendola caliente por el llamado efecto invernadero.

Un astrónomo que se pudiera en la superficie de Marte, provisto de un buen telecopio y un espectrómetro de sensibilidades adecuadas, podría asegurar, midiendo la radiación infrarroja característica, que había un rastro de dióxido de Carbono en la atmósfera de la Tierra, de la misma manera que equipos aquí, en la Tierra, lo han detectado en la atmósfera de Marte. Pero la proporción del dióxido de Carbono en la Tierra es mucho menor que en la de Marte,

La potencia del efecto invernadero se puede ver contrastando la temperatura media que se da en la actualidad en la superficie terrestre con la de la Luna, que no tiene aire, aunque está prácticamente a la misma distancia del Sol que nosotros.

En realidad es bastante sencillo imaginar diversos modos en los que la temperatura del planeta ha podido mantenerse constante gracias a cambios en la composición de la atmósfera; científicos como Carl Sagan formuló varios razonamientos al respecto antes de que Lovelock presentara su concepto de Gaia, pero, ¿quer proceso natural podía conducir a la estabilidad? Nadie lo sabía. Entonces, ¿era sólo cuestión de suerte?. Sea lo que sea lo cierto es que, debemos procurar, a medida que la Tierra envejece, tratar de reducir de manera continuada, la emisión de gases que provoquen un efecto invernadero desmesurado y nosivo para la vida.

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Las primeras formas de vida terrestre basadas en la fotosíntesis (aquellas antiguas bacterias anaerobias) habrían tomado dióxido de Carbono del aire y lo habrían utilizado para formar sus cuerpos, pero habrían emitido metano al aire, con lo que el dióxido quedaría sustituido por otro gas, también de efecto invernadero, pero con unas propiedades de absorción de infrarrojos distintas de las del dióxido de Carbono. Cuando estas bacterias son más activas, el equilibrio se descompensan a favor del metano; cuando son menos activas, el equilibrio se decanta a favor del dióxido de Carbono.

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La clave para empezar a comprender como podía funcionar todo esto en la Naturaleza fue la introducción de una percepción retrsoectiva en los cálculos. Con un sencillo modelo que tenía en cuenta la creciente producción de calor del Sol. Lovelock pudo demostrar que, si se permite que las bacterias aumenten a una velocidad máxima cuando la temperatura es de 25 ºC, pero con menos rapidez a temperaturas superiores o inferiores y, en ningún caso, cuando las temperaturas bajan  de 0 ºC o superar los 50 ºC, se podría mantener la temperatura constante durante más o menos los primeros mil millones de años de la historia de la Tierra.

Entonces se pondrían en marcha otros procesos, principalmente el surgimiento de formas de vida que emitían oxígeno al aire, donde este elemento reaccionaria con el metano para eliminar de la red este componente, y también la disminución gradual de las concentraciones de dióxido de Carbono a través de los tiempos. Se puede hacer funcionar todo ello de una manera plausible, Sin embargo, el sistema (¿cómo no?) recibió algunas críticas. Y, aquí fue precisamente donde entró en escena Daisyworld.

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Inicialmente Daisyworld fue un modelo desarrollado por Lovelock y sus colegas a principios de la década de los 80 y, desde entonces, ha cobrado vida por sí mismo (quizá adecuadamente), con variaciones sobre el tema que han sido desarrolladas por varios científicos, e incluso, en la década de 1990, se ha integrado en un juego de ordenador llamado SimEaurth.

Daisyworld comienza como un planeta igual que la Tierra,  pero sin vida, que recorre una órbita alrededor del Sol, a la misma distancia que lo hace la Tierra. En las versiones más sencillas del modelo, la superficie del planeta es principalmente tierra firme, con el fin de ofrecer un lugar donde puedan crecer las margaritas, y la composición de la atmósfera se mantiene constante, por lo que hay un efecto invernadero constante. Las margaritas se presentan en dos colores, blancas o negras, y crecen cuando la temperatura es de 20 ºC. Les va proporcionalmente peor cuando la temperatura desciende por debajo de este valor óptimo, y no pueden crecer por debajo de 5 ºC; también les va peor en proporción cuando la temperatura asciende por encima del valor óptimo, y no consigue crecer por encima de 40 ºC.

El modelo se pone a funcionar cuando la temperatura del Sol virtual aumenta lentamente del mismo modo que lo hacía el Sol real en su juventud. Una vez que la temperatura en el ecuador de la Tierra del modelo alcanza los 5 ºC, se diseminan semillas de margarita de ambas variedades por la superficie y se deja que actúen por su cuenta -con la condición de que se reproduzcan de verdad, de tal modo que las margaritas blancas tengan siempre descendencia blanca y las margaritas negras produzcan siempre otas también negras.

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Como ya sabe cualquiera que haya subido a un coche negro que ha estado aparcado al Sol en verano, los objetos de colores oscuros absorben el calor del Sol con mayor eficacia que los objetos de colores blancos. Por lo tanto, un macizo de margaritas negras absorberá calor y calentará la pequeña superficie en la que se encuentre, mientras que un macizo de margaritas blancas reflejará el calor y refrescará la tierra sobre la que está plantado.

Mientras Daisyworld está freco, las margaritas negras tienen una ventaja, ya que calientan su entorno, llevando la temperatura a un valor cercano al óptimo, y crecen. En las generaciones siguientes, las margaritas negras se propagan por la superficie del planeta a expensas de las blancas, de tal modo que todo el planeta se vuelve más eficaz para absorber el calor procedente del Sol, y su temperatura asciende aún más rápidamente que si lo hiciera sólo como resultado del aumento de la temperatura del Sol. Sin embargo, una vez la temperatura supera los 20 ºC en cualquier lugar de la superficie terrestre del modelo, son las margaritas blancas las que tienen ventaja, porque al refrescar la superficie hacen que la situación vuelva a tender a la temperatura óptima.

Aunque la temperatura del Sol continúe aumentando, dado que ahora las margaritas blancas se propagan a expensas de las negras, la temperatura del planeta ha quedado rondando los 20 ºC hasta que toda la superficie planetaria queda cubierta de margaritas blancas. Entonces, como la temperatura del Sol sigue aumentando, las margaritas lo tienen cada vez más difícil, hasta que la temperatura alcanza los 40 ºC y mueren todas. La gama total de producción de energía solar que cubre esta versión del modelo va desde el 60 por ciento hasta el 140 por ciento de la producción actual de energía de nuestro Sol.

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El efecto global es que durante un largo período de tiempo, aunque la producción de calor del sol del modelo aumenta, la temperatura de la Tierra del modelo no sólo permanece constante, sino que se mantiene en la temperatura óptima para la vida -sin que las margaritas hagan ninguna planificación consciente, y sin indicios de que otra clase de margaritas “se esté sacrificando así misma” en beneficio de todos los seres vivos-. Ambas variedades actuan sólo en su propio interés. Pero, ¿puede un sistema muy sencillo, como éste, ser realmente representativo del modo en que la Naturaleza actúa en realidad?

Bueno, unas de las cosas que no me gustan de este modelo es que no permite que las margarites evolucionen y que, por ejemplo, unas margaritas incolaras aparecieran por mutación y pudieran incadir todo el planeta en detrimento de las otras dos especies…Hay otras muchas posibilidades que el modelo deja fuera.

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Esto es largo y, nos llevaría todo el día pero, lo que vengo a significar es que, el equilibrio Tierra-Vida es una fina línea que, en cualquier momento podemos romper y, si no andamos con cuidado podríamos ser los causantes de que, la simbiosis actual que existe entre la vida y el planeta se rompa y todo se vaya al traste…¿Qué pasó en Marte? La verdad es que nadie lo saber pero, si antes era como la Tierra y ahora, es como lo podemos ver…algo pasaría y, lo mejor es que no ocurra aquí lo mismo.

emilio silvera