martes, 28 de enero del 2020 Fecha
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La Vida ¡Puede ser de tantas maneras!

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

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“La paradoja de nuestro tiempo en la historia es que  tenemos edificios más altos pero temperamentos más cortos,  autopistas más anchas, pero puntos de vista más estrechos.  Gastamos más pero tenemos menos, compramos más, pero gozamos menos.  Tenemos casas más grandes y familias más pequeñas, más conveniencias, pero menos tiempo.  Tenemos más grados y títulos pero menos sentido,  más conocimiento, pero menos juicio,  más expertos, sin embargo más problemas,  más medicina, pero menos . “

 

Quizá el problema esté en que no sabemos donde reside lo que realmente tiene valor, tendemos a querer tener la casa más grande, el coche que más corra, la pantalla de plasma o el celular de la última generación, siempre vamos corriendo a todas partes y, salimos de noche de casa y regresamos cuando el día ha terminado pero, cuando nos acostamos sin haber visto a los niños dormidos, nos cueta coger el sueño… La hipoteca, aquel préstamo, el negocio que no marcha, la inestabilidad de la empresa…

 

Dedicar algún tiempo a la familia, sacrificando los beneficios puede compensarnos a la larga, ya que, no siempre es el dinero el que nos proporciona los mejores momentos, los más auténticos. Estos momentos felices, residen siempre en lo más sencillo, lo más cercano, nuestro entorno y nuestra familia que, al fin y al cabo… ¿Qué tenemos mejor que eso?

No puedo ni recordar la cantidad de veces que me perdí, ayudar a mis hijos pequeños en la tarea del colegio. Estaba de viaje, la Oficina me ocupaba demasiado tiempo, el trabajo no me dejaba mucho tiempo libre y, sin embargo, ahora miro hacia atrás, y, nada de aquello podía compensar, de hecho no compensó nunca aquellos momentos perdidos. Que no se trata de que los perdieras tú, si no que, además, se los hicistes perder a tus hijos que, lo echaron de menos y, seguramente, así lo recordaran.

El Tiempo sólo marcha en una dirección: La flecja del Tiempo que sigue siempre adelante y, el momento que pasó, nunca podrá volver atrás, si en cada m omento no hacemos aquello que procede hacer… ¡Lo perderemos para siempre!

           Así, contemplaremos el paisaje y disfrutaremos de la Naturaleza

  Este viaje, aunque no se le niegue emoción… es diferente, otra cosa

No, esto no es calidad de vida. Pasarse años en esta ciudad, seguramente, acortará el tiempo que podamos estar aquí. El estrés y la agobieante forma de vida en una de estas ciudadades… ¡acabaría conmigo. La escena que arriba contemplamos es desquiciante y sin duda alguna hará mella en los seres que ahí tengan que estar cada día, en esa vorágine de actividad inusitada, de ruidos…

Mejor poder dejar pasar tu tiempo en una casa tranquila con un poco de jardín, en la que los fines de semana se escuche el bullicioso ruído de los más pequeños con sus juegos que te traen recuerdos de otros tiempos pasados que, de esta manera, puedes volver a revivir en tu memoria.

Y, mientras eso ocurre, tienes la oportunidad de mirar por la cristalera mientras tecleas tus ideas en ese espacio en blanco que te deja el ordenador para que, juntando las palabras, puedas expresar las cosas que por tu imaginación van pasando.

Claro que, no siempre podemos hacer realidad nuestros deseos y, todos, sin excepción, estamos supeditados a lo que la vida nos tiene deparado que, no pocas veces, es un destino que nos forjamos nosotros mismos.

emilio silvera

¿Teoría de Cuerdas? ¡Qué extraña resulta!

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

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                              Teoría de Cuerdas © by trailfan

Todos los que nos asomamos por la ventana de la Física, sabemos, más o menos que, después de más de treinta años de historia con la Teoría de dimensiones extra, no es aún, nada fácil encontrar una respuesta sencilla a una sencilla pregunta: ¿Qué es, la Teoría de Cuerdas? Y, lógicamente, muchos científicos del ámbito de la física, están verdaderamente escandalizados con todo este movimiento del que ellos, hablan como de un montaje circense, una comedia en la que, expertos malabaristas de las matemáticas topológicas, hacen trucos de magia para que parezca lo que no es.

Sin embargo, la cosa no parece que sea tan fácil de despachar, cientos y miles de artículos avalan esa Teoría que, en muchos aspectos, parece ser la esperanza futura de la Física y la única que nos puede abrir caminos ahora cerrados que, nos llevarán más lejos, a lugares que ahora, con la física actual, no podemos visitar.

 

 

 

 

Claro que no todo son críticas, en un artículo publicado en Ciencia Kanija nos dicen: “La teoría ha sido elogiada por algunos físicos debido a su potencial para forjar el largamente buscado vínculo entre la gravedad y las fuerzas que dominan en el núcleo atómico. Pero la teoría – que propone que todas las partículas subatómicas son en realidad diminutas “cuerdas” que vibran de diferentes formas – también ha arrastrado críticas por ser incomprobable en el laboratorio, y tal vez imposible de conectar con los fenómenos del mundo real.

Sin embargo, los investigadores de Princeton han descubierto una nueva prueba matemática de que alguna de las predicciones de la Teoría de Cuerdas se entrelazan estrechamente con un cuerpo de la física muy respetable llamado “Teoría Gauge”, el cual se ha demostrado que subyace en las interacciones entre quarks y gluones, los menudos objetos que se combinan para formar protones, neutrones y otras partículas subatómicas más exóticas. El descubrimiento, dicen los físicos, podría dar lugar a una gran cantidad de usos de la Teoría de Cuerdas atacando problemas de la física práctica.”

 

 

 

Es cierto que la Física está dominada por los paradigmas impuestos desde hace cien años por la mecánica cuántica y la relatividad que son dos teorías fundamentales que parten de principios rectores a partir de los cuales las teorías se construyen de una manera casi sistemática. En estos ejemplos es fácil de identificar ese principio rector:

En la Relatividad el principio es la constancia de la velocidad de la luz o, lo que es equivalente, que la velocidad de la luz determina una cota máxima sobre la velocidad de transmisión de información. Una vez aceptado este principio, el resto se da casi por añadidura. La constancia de la velocidad de la luz implica un espacio tiempo con una determinada geometría, la equivalencia entre masa y energía, así como el resto de los resultados de la Dinámica y la Cinemática Relativistas.

No podemos perder de vista el hecho cierto de que, la razón por la que la Relatividad se convierte en una auténtica Teoría autónoma es precisamente porque eleva la constancia de la velocidad de la luz a principio rector, a postulado. No se trata de explicar o modelar dinámicamente por qué la velocidad de la luz es la velocidad máxima sino que, muy por el contrario, se trata de derivar toda una cinemática, de hecho la propia naturaleza geométrica del espacio y el tiempo, a partir de dicho postulado.

 

 

 

 

 

 

 

El Universo de la Mecánica Cuántica nos es fantasmagórico e irreal, es un mundo aparte en el que, podemos ver cosas inusuales y sorprendentes, allí no rigen las mismas leyes que podemos constatar a nuestro alrededor en el mundo macroscópico, o, si están presentes, funcionan de otra manera que, alejada de nuestro propio mundo, no hemos llegado a comprender…del todo.

Nos decía el filósofo Karl Popper:

 

“La Ciencia será siempre una búsqueda, jamás un descubrimiento real. Es un viaje, nunca una llegada.”

El hombre llevaba toda la razón toda vez que, emprendemos la aventura de la Ciencia y tratamos de buscar “cosas” y “comportamientos” que nos digan por qué, la Naturaleza, funciona de esta o de aquella otra manera. Vamos desvelendo escenarios y obteniendo algunas respuestas pero, el viaje no acaba nunca, a cada puerta abierta, nos encontramos con otro nuevo espacio en el que también, existen muchas puertas cerradas cuyas llavez tendremos que encontrar y, siempre será, de esa manera: ¡Un viaje intermivnable!

 

 

 

 

Cada uno de estos cuatro espacios de Hilbert tiene un análisis de Fourier asociado con el.

L2([a,b]) → Series de Fourier
ℓ2([0,n−1]) → Transformada Discreta de Fourier
L2(R) → Transformada de Fourier
ℓ2(Z) → Transformada Discreta de Fourier en Tiempo

Pero los cuatros están basados en el mismo principio (Espacio de Hilbert).
Nota Importante:
no todos los espacios normalizados son espacios de Hilbert

 

El espacio de Hilbert es una pura construcción matemática pero responde a la perfección a lo que hacía falta para elaborar la teoría cuántica. De no haberse descubierto habría habido que inventarlo para las necesidades de la teoría. El espacio de Hilbert es un espacio vectorial infinitamente grande. En su momento, esto fue una idea revolucionaria, en virtud de que todos los espacios vectoriales, inclusive los espacios matemáticos abstractos, eran finitos. Pero afortunadamente en su trabajo sobre ecuaciones integrales llevado a cabo en 1912 David Hilbert tuvo la visión suficiente para captar la necesidad de tener que postular un espacio vectorial infinitamente grande para poder proyectar todo el aparato matemático de la Mecánica Cuántica sobre una base rigurosamente formal. Y quince años después correspondió a otro matemático igualmente brillante, el matemático húngaro John Neumann, el darle en 1927 una definición axiomática al espacio vectorial de Hilbert en su ya famosa obra Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik. Pero Hilbert no solo propuso un espacio vectorial infinitamente grande. Propuso también que los componentes de los “vectores” pudiesen ser números imaginarios o números complejos sin estar limitados a ser números reales, redefiniendo a la vez el concepto del producto interno de dos vectores para que dicho producto pudiese seguir siendo un número real con significado físico.

En el caso de la Mecánica Cuántica el principio rector es el Principio de Incertidumbre de Heisenberg. De nuevo este principio se postula como principio básico y a partir de allí se deduce como tiene que ser el espacio de estados físicos, que se convierte en un espacio de naturaleza completamente nueva como lo es un espacio de Hilbert.

 

 

 

Esto da lugar a fenómenos tan sorprendentes como el entrelazamiento cuántico o la estabilidad atómica.

 

 

 

Sí, el camino ha sido largo. En la serie de artículos Fundamentos de una teoría general de las ecuaciones integrales, Hilbert analizó las técnicas introducidas para estudiar estas ecuaciones por Poincaré y Fredholm a finales del XIX, mejorando sus resultados. En el cuarto artículo de esta serie, publicado en 1906, Hilbert prueba que las ecuaciones integrales pueden resolverse como un sistema de infinitas ecuaciones lineales con infinitas incógnitas.

 

 

 

 

Todos los objetos situados en el mismo campo gravitatorio caen con la misma aceleración si y sólo si la proporción entre masa gravitacional e inercial es igual a una constante. Por eso precisamente decimos que, en Relatividad General, el principio rector  es el principio de equivalencia entre masa inercial y masa gravitatoria.

En la Teoría de Cuerdas la situación es completamente distinta. Se desconoce cual pueda ser el principio rector, si en realidad existe algún principio rector en esta teoría, y es, precisamente este desconocimiento el qure genera en nosotros perplejidad cuando se nos pide una respuesta sencilla a: ¿Qué es la Teoría de Cuerdas?

Recordemos que el nacimiento de la teoría fue, esencialmente modesto. Aquel momento en el que proliferaban los experimentos de resonancias en interacciones fuertes con espines altos resultaba desconcertante, se observó que una manera de hacer consistente la mediación de la interacción con partícuals de espín alto consistía en imponer a las amplitudes de colisión una simetría particular que se denominó dualidad. Desde entonces las cosas han cambiado de manera exponencial y se habla de otra manera y de otras cosas. Veámos que nos dice, por ejemplo, uno de los padres de la teoría de cuerdas:

 

 

 

 

 

“Me gusta esta figura porque muestra muy claramente lo que conocemos en física de partículas, lo que esperamos explorar en las próximas décadas, y lo que creemos conocer, aunque nunca llegaremos a explorar de forma directa. La partícula con más masa conocida tiene menos de 200 GeV y todavía se sigue explorando entre 10 a 200 GeV en busca de nuevas partículas. Basta recordar que se acaba de descubrir una partícula con 125 GeV de masa, el bosón de Higgs, y que muchos físicos creen que la partícula responsable de la materia oscura tiene una masa en este rango. El LHC y sus sucesores en las próximas décadas explorarán las energías entre 100 y 5000 GeV (difícilmente podrán llegar más lejos). Sin embargo, hay un desierto hasta energías de 10 000 000 000 GeV (la escala de Planck) que no hemos explorado, que no podremos explorar en el siglo XXI y del que no conocemos absolutamente nada, aunque imaginamos muchas cosas.”

Como facilmente podemos deducir de lo que arriba se dice, estamos muy lejos aún de llegar a un autoconsistente final en la teoría de cuerdas que, posiblemente necesite disponer de la energía de Planck (1019 GeV), para verificarla de manera que no dejara ningún lugar a dudas. Hemos podido verificar la Teoría Cuántica y tambien, las dos versiones de la Teoría de la Relatividad. Sin embargo… Las cuerdas están lejos de ser una teoría que podamos aceptar y, sólo esperanzas podemos volcar en ella, con la idea de que, en un futuro más o menos lejano, nos pudiera dar aquellas respuestas que, de momento, no encontramos.

No podemos negar que algunos resultados en esta teoría han sido sobresalientes: Las resonancias, que habían actuado como motivación, se acomodaban como modos de vibración de las cuerdas y la democracia nuclear adquiría un status más sólido al reflejar una manera de unificar partículas, con espines arbitrariamente altos, como distintos modos de vibración de un mismo objeto fundamental. Aunque estos avances fueron destacados, la teoría empezó pronto a hacer aguas. En primer lugar, las cuerdas eran tan solo una manera de modelar la física subyacente a las amplitudes duales, pero por otra parte esta estructura de objetos extendidos fundamentales producía una serie de consecuencia que no iban a encajar con los futuros resultados experimentales en interacciones fuertes.

Las amplitudes duales, aunque implementaban la idea de democracia nuclear, daban ineludiblemente lugar a un comportamiento de las amplitudes a altas energías mucho más suave del que se observaba en la realidad. Por otro lado los avances formales habían mostrado que la consistencia de la teoría exigía un espacio tiempo de dimensión 26 y que el espectro contenía al menos un taquión (una partícula con masa imaginaria). Estos defectos fueron pronto, parcialmente subsanados, dando lugar a conceptos que han ocupado un papel crucial en la Física de los últimos lustros; estoy hablando de la supersimetría y al renacimiento de las ideas de Kaluza  y Klein sobre espacio-tiempo con más de cuatro dimensiones.

Seguiremos hablando de la Teoría de Cuerdas y llegaremos hasta la actual posición que ocupa ésta compleja idea que algunos físicos han venido desarrollando en los últimos cuarenta años y que, nadie sabe en qué pueda desembocar. Muchas han sido las teorías que han sido desarrolladas y, siempre, nos dieron respuestas a cuestiones que, en un principio, ni podíamos imaginar.

¿Os acordáis de la Teoría del Caos?

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                                                             El efecto mariposa, un atractor extraño

El orden lleva asociado un grado importante de predicción, al caos le sucede lo contrario. Los sistemas lineales, representan el orden, son predecibles y cómodos de manejar, de ahí nuestra tendencia a generalizarlos. Ante un sinfín de situaciones generalizamos, proyectamos los datos del presente para tratar de averiguar un comportamiento futuro y casi siempre nos va bien. Pero existen sistemas que se resisten: pequeñas variaciones, incertidumbres, en los datos iniciales desembocan en situaciones finales totalmente descontroladas e impredecibles. Son los llamados sistemas caóticos.

Pues, de la misma manera, estamos tratando de desarrollar una teoría que, de alguna manera, nos pueda responder a cuestiones que son presentidas e intuidas pero que, hasta el momento, nadie ha podido explicar y, es precisamente con la Teoría de Cuerdas con lo que se quiere buscar esas respuestas profundamente escondidas en las entrañas de la naturaleza: ¡La Teoría de Cuerdas! Que podría ser una quimera o una gran solución.

emilio silvera

El Efecto Casimir… ¡Un misterio más!

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

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Lo cierto es que cada día tenemos más motivos para el asombro: Los instrumentos que hemos llegado a construir nos dicen cosas y hablan de temas que, hace tan sólo un siglo, ni podíamos soñar. Vemos como en los aceleradores al lanzar haces de muones a velocidad cercana a la de la luz, ¡incrementan su masa! como vaticinó Einstein en su Teoría de la Relatividad especial. Estamos estudiando y comprobando si el Universo es realmente plano o curvo, hemos podido descubrir con nuestros grandes telescopios inmensos globos de plasma que se hinchan en sucesos de energía “infinita”, estrellas masivas que están fuera de toda razón, toda vez que al pasar de 120 masas solares su propia radiación las tendría que destruir, se ha podido medir el momento anómalo del muón que contradice todo el Modelo estándar y nos recuerda lo poco que aún sabemos, hemos podido descubrir fuerzas imposibles que surgen de un supervacío, estructuramos teorías que versan sobre universos de más dimensiones en los que la gravedad cuántica está presente, buscamos una hipotética energía y materia oscura que impregna todo el universo, tratamos de saber sobre partículas virtuales surgidas en fluctuaciones de vacío observada y que nadie sabe de dónde proceden y como se pueden formar para desaparecer después. Hemos podido desarrollar una Teoría del Caos que nos habla de la importancia que tienen los momentos iniciales para el resultado en los momentos finales y También, hablamos de caos cuántico.
Detengámonos por un momento en uno de esos extraños sucesos o efectos encontrados por nuestra especie que ha sabido arrancar muchos de los secretos de la Naturaleza para poder avanzar en el saber del mundo. De esa manera, la Física y otras disciplinas científicas han dado pasos de gigante para poder comprender cómo resultan ser las cosas.

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Hendrik Casimir *1909 Director of Philips’ research laboratories, Eindhoven, Netherlands Assistant to Wolfgang Pauli: Winter semester 1932-1933 – Summer semester 1933 © Pauli Archive, CERN, Geneva.

Este era el físico teórico holandés Hendrik Casimir que fue el primero en observar que cuando dos espejos se enfrentaban en el vacío, las fluctuaciones en el vacío ejercen “presión de radiación” sobre ellos. En media, la presión externa (flechas grandes) es mayor que la presión interna (flechas pequeñas). Ambos espejos se atraen mutuamente hacia el otro por la llamada Fuerza de Casimir. La fuerza F ~ A / d4 , donde A es el área de los espejos y d es la distancia entre los mismos.

La Fuerza de Casimir es el efecto mecánico más famoso de las fluctuaciones del vacío. Considera la separación entre dos espejos planos como una cavidad Todos los campos electromagnéticos tienen un “espectro” característico que contienen muchas frecuencias distintas. En un vacío libre todas las frecuencias tienen la misma importancia. Pero dentro de la cavidad, donde el campo es reflejado sucesivamente entre los espejos, la situación es distinta. El campo se amplifica si múltiplos enteros de la mitad de la longitud de onda encajan exactamente en la cavidad. Esta longitud de onda corresponde a la “resonancia de cavidad”. A otras longitudes de onda, por contra, se suprime el campo. Las fluctuaciones del vacío se suprimen o aumentan dependiendo de si la frecuencia corresponde a la resonancia de cavidad o no.

Una cantidad física importante cuando se discute la Fuerza de Casimir es la “presión de radiación de campo”. Cada campo – incluso en campo de vacío – lleva energía. Como todos los campos electromagnéticos puede propagarse en el espacio también ejercen presión en las superficies, como un río que fluye y empuja una compuerta. Esta presión de radiación aumenta con la energía – y por tanto la frecuencia – del campo electromagnético. En la frecuencia de resonancia de cavidad la presión de radiación dentro de la cavidad es más fuerte que la del exterior y los espejos por lo tanto son alejados. Fuera de la resonancia, por contra, la presión de radiación dentro de la cavidad es menor que la del exterior y los espejos se unen.

Ilustración del Efecto Casimir: Este fenómeno se debe a que los fotones situados entre dos placas conductoras no pueden oscilar con cualquier frecuencia, sino solo con las que resultan compatibles con las condiciones de contorno que las placas imponen sobre el campo electromagnético en uno y otro extremo

Esto supone que, en equilibrio, los componentes atractivos tienen un impacto ligeramente mayor que los repulsivos. Para dos espejos planos perfectos paralelos la Fuerza de Casimir es, por lo tanto, atractiva y los espejos son empujados uno contra otro. La fuerza, F, es proporcional al área de la sección, A, de los espejos y se incrementa 16 veces cada vez que la distancia, d, entre los espejos se reduce a la mitad: F ~ A / d 4. Aparte de estas cantidades geométricas la fuerza depende solo de valores fundamentales – la constante de Planck y la velocidad de la luz.

Mientras que la Fuerza de Casimir es demasiado pequeña para ser observada para espejos que están separados varios metros, puede ser medida si los espejos están a unas micras uno de otro. Por ejemplo, dos espejos con un área de 1 cm2 separados por una distancia de 1 µm tienen una Fuerza de Casimir atractiva de unos 10-7 N – aproximadamente el peso de una gotita de agua de medio milímetro de diámetro. Aunque esta fuerza podría parecer pequeña, a distancias por debajo de un micrómetro la Fuerza de Casimir se convierte en la mayor fuerza entre dos objetos neutros. De hecho a separaciones de 10 nm – unas cien veces el tamaño normal de un átomo – el efecto Casimir produce el equivalente a 1 atmósfera de presión.

Aunque no tratamos directamente con estas distancias tan pequeñas en la vida diaria, son importantes en las estructuras nanoescalares y los sistemas microelectromecánicos (MEMS). Estos son dispositivos “inteligentes” del tamaño de una micra en lo que los elementos mecánicos y partes móviles, tales como diminutos sensores y actuadores son tallados en un sustrato de silicio. Los componentes electrónicos están conectados a los dispositivos para procesar información sensible o para guiar el movimiento de las partes mecánicas. Los MEMS tienen muchas aplicaciones posibles en la ciencia y la ingeniería, y ya se usan como sensores de presión en los air-bags de los vehículos.

 La Fuerza de Casimir, (que realmente está ahí) y que es más perceptible a distancias submicrométricas, puede afectar a los sistemas microelectromecánicos, o MEMS.

(a) Estos dispositivos MEMS constan de una placa de polisilicio suspendido en una barra de torsión de solo unos pocos micrómetros de diámetro. Cuando la esfera metalizada (púrpura) se aproxima a la placa, la Fuerza atractiva de Casimir entre los dos objetos hacen que la placa gire alrededor de la barra.

(b) Un micrográfico electrónico del dispositivo que muestra la placa de polisilicio.

(c) Una vista cercana de la barra.

Son muchos los experimentos que han medido el Efecto Casimir y, como otros fenómenos de la Naturaleza, este conocimiento nos dará la opción de saber en qué puede incidir para, si conviene aprovecharlo y, si en ciertas situaciones pudiera ser nosivo, evitarlo poniendo los medios para ello.

Cuando la esfera se acerca a la placa, la Fuerza atractiva de Casimir hace que la diminuta traviesa se doble. Esta curvatura se mide mediante el rebote de un láser sobre el saliente y usando un fotodiodo para captar la luz reflejada. El micrográfico electrónico muestra una esfera metalizada unida a la punta de una traviesa triangular de un microscopio de fuerza atómica.

En 1.948, el físico holandés Hendrik Casimir demostró que la teoría cuántica puede crear energía negativa: tomemos simplemente dos placas de metal paralelas y descargadas ordinariamente, el sentido común nos dice que estas dos placas, puesto que son eléctricamente neutras, no ejercen ninguna fuerza entre sí. Pero Casimir demostró que, debido al principio de incertidumbre de Werner Heisenberg, en el vacío que separa estas dos placas existe realmente una agitada actividad, con billones de partículas y antipartículas apareciendo y desapareciendo constantemente. Aparecen a partir de la “nada” y vuelven a desaparecer en el “vacío”. Puesto que son tan fugaces, son, en su mayoría, inobservables, y no violan ninguna de las leyes de la física. Estas “partículas virtuales” crean una fuerza neutra atractiva entre estas dos placas que Casimir predijo que era medible.

Laser

La próxima generación de lasers tendrá la capacidad de crear materia al capturar ‘partículas fantasma’ que, según la mecánica cuántica, parecen llenar el espacio vacío. El principio de incertidumbre de la mecánica cuántica dice que el espacio nunca puede estar completamente vacío. En realidad, hay fluctuaciones aleatorias que dan lugar a un conjunto de partículas como electrones y positrones, su homólogo en la antimateria.

Las llamadas ‘partículas virtuales’ suelen anularse la una a la otra demasiado rápido como para poder verlas. Sin embargo, ya en los años 30 los físicos predijeron que un fuerte campo eléctrico transformaría las partículas virtuales en partículas reales que podemos observar. El campo las empuja en direcciones opuestas porque tienen cargas eléctricas opuestas, separándolas tanto que no se pueden destruir entre ellas.

Los lasers están capacitados idealmente para esta tarea porque su luz abarca todos los campos eléctricos fuertes. En 1997, los físicos del Linear Accelerator Center de California utilizaron luz láser para crear unos pocos pares electrón-positrón. Ahora, nuevos cálculos sugieren que la próxima generación de lasers podrá crear estas parejas por millones. Pero, sigamos con Casimir.

Una explosión de <a href=

       De las llamadas fluctuaciones de vacío pueden surgir, partículas virtuales y quién sabe que cosas más… Hasta un nuevo Universo.

Cuando Casimir publicó el artículo, se encontró con un fuerte escepticismo. Después de todo, ¿cómo pueden atraerse dos objetos eléctricamente neutros, violando así las leyes normales de la electricidad clásica? Esto era inaudito. Sin embargo, en 1.985 el físico M. J. Sparnaay observó este efecto en el laboratorio, exactamente como había predicho Casimir. Desde entonces (después de un sin fin de comprobaciones), ha sido bautizado como el efecto Casimir.

Una manera de aprovechar el efecto Casimir mediante grandes placas metálicas paralelas descargadas, sería el descrito para la puerta de entrada y salida del agujero de gusano de Kip S. Thorne para poder viajar en el tiempo. ¿Os acordáis de la película Contac?

La energía negativa o matria exótica podría mantener abierta la “puerta” de entrada al agujero de gusano para poder viajar a otros universos (según Thorne) y, de alguna manera, esa rara materia se podría crear mediante el aprovechamiento del Efecto Casimir. ¡Qué cosas se le ocurren a algunos!

Por el momento, al no ser una propuesta formal, no hay veredicto sobre la máquina del tiempo de Thorne. Su amigo, Stephen Hawking, dice que la radiación emitida en la entrada del agujero sería suficientemente grande como para contribuir al contenido de materia y energía de las ecuaciones de Einstein. Esta realimentación de las ecuaciones de Einstein distorsionaría la entrada del agujero de gusano, incluso cerrándolo para siempre. Thorne, sin embargo, discrepa en que la radiación sea suficiente para cerrar la entrada.

Aquí es donde interviene la teoría de supercuerdas. Puesto que la teoría de supercuerdas es una teoría completamente mecanocuántica que incluye la teoría de la relatividad general de Einstein como un subconjunto, puede ser utilizada para calcular correcciones a la teoría del agujero de gusano original.

En principio nos permitiría determinar si la condición AWEC es físicamente realizable, y si la entrada del agujero de gusano permanece abierta para que los viajeros del tiempo puedan disfrutar de un viaje al pasado.

 

De todas las maneras y desde todos los ángulos que lo podamos mirar, si algún día, las máquinas del tiempo, son posibles, el peligro estaría servido. ¿Quién sería el encargado de controlar su uso? ¿Quién se encargaría de controlar al encargado? y así podríamos seguir indefinidamente, tal es el volumen de gravedad del problema que generaría la existencia de máquinas del tiempo para viajar hacia atrás o hacia delante.

Nuestra línea de universo resume toda nuestra historia, desde que nacemos hasta que morimos. Cuanto más rápido nos movemos más se inclina la línea de universo. Sin embargo, la velocidad más rápida a la que podemos viajar es la velocidad de la luz. Por consiguiente, una parte de este diagrama espacio-temporal está “prohibida”; es decir, tendríamos que ir a mayor velocidad que la luz para entrar en esta zona prohibida por la relatividad especial de Einstein, que nos dice que nada en nuestro universo puede viajar a velocidades superiores a c.

Antes comentaba algo sobre disfrutar de un viaje al pasado pero, pensándolo bien, no estaría yo tan seguro. Rápidamente acuden a mi mente múltiple paradojas que, de una u otra especie han sido narradas, principalmente por escritores de ciencia-ficción que, por lo general, son los precursores del futuro.

Robert A. Heinlein

Tenemos una que, ideada por Robert A. Heinlein en su clásico relato corto “All you Zombies”, nos cuenta lo siguiente:

“Una niña es misteriosamente abandonada en un orfanato de cierto lugar en el año 1.945. La niña, Jane, crece solitaria y triste, sin saber quiénes son sus padres, hasta que un día se siente extrañamente atraída por un vagabundo. Ella se enamora de él, pero precisamente cuando parece que las cosas empiezan a ir bien para Jane, ocurren una serie de desastres. En primer lugar, se queda embarazada del vagabundo, que seguidamente desaparece. En segundo lugar, durante el complicado parto, los doctores descubren que Jane tiene dos conjuntos de órganos sexuales y, para salvar su vida, se ven obligados a transformar quirúrgicamente a “ella” en “él”. Finalmente, un misterioso extraño rapta a su hija de la sala de partos.”

Destrozado por estos desastres, rechazado por la sociedad, desahuciado por el destino, “él” se convierte en un borracho vagabundo. Jane no sólo perdió a sus padres y a su único amor, sino que también ha perdido a su hija.

Años más tarde, en 1.970, entra en un bar solitario y cuenta, entre copa y copa, su patética historia a un viejo camarero. El compasivo camarero ofrece al vagabundo la oportunidad de vengarse del extraño que la dejó embarazada y abandonada, a condición de que se una al “cuerpo de viajeros del tiempo”. Ambos entran en una máquina del tiempo y el camarero deja al vagabundo en 1.963. El vagabundo se siente fuerte y extrañamente atraído por una joven huérfana, que luego deja embarazada.

El camarero sigue a continuación nueve meses hacia delante, secuestra a la niña del hospital y la abandona en un orfanato en 1.945. Luego, el camarero deja al vagabundo totalmente confuso en 1.985, para alistarse en el cuerpo de viajeros del tiempo. El vagabundo consigue rehacer su vida, se convierte en un miembro anciano y respetado del cuerpo de viajeros del tiempo, y luego se disfraza de camarero y tiene una misión más difícil: una cita con el destino, encontrar a un viejo vagabundo en un bar en el año 1.970”.

Pero, terminemos con la historia.  La pregunta a todo esto es: ¿quién es la madre, el padre, el abuelo, la abuela, el hijo, la hija, la nieta el nieto… de Jane? La muchacha, el vagabundo y el camarero, por supuesto, son todos la misma persona. Estas paradojas pueden causar mareos cuando tratamos de desentrañar la retorcida parentela de Jane.

Si viajar en el tiempo finalmente pudiera ser posible, cosas parecidas a esta locura ¡“podrían ocurrir”! ¡Imaginación! eso es lo que nos distingue de otros seres vivos.

¿Es un astronáuta lo que se ve ahí? La iglesia empezó a construirse en 1513 y hubo restauraciones pues fue parcialmente dañada en guerras y temblores, la última restauración fue en 1995 y alguien pensaría que ahí aprovecharon para poner ese astronauta. ¿Astronautas del siglo XXVII? Bueno, en algunos grabados de aquellas civilizaciones antiguas, están presentes imágenes que parecen estar vestido con un traje espacial con casco, la de arriba aparece en un pilar de la catedral de Salamanca en España pero parece que, al restaurarla, se pensó en incluir una figura moderna a las ya existentes.

Puede que dentro de algunos cientos de años, los que la vean hablen de otro origen. Claro que no sería el único astronauta medieval, incluso los sumerios tienen el suyo. ¿Podrían otras civilizaciones haber desarrollado ya esos conocimientos que nosotros ahora sólo hemos empezado a presentir?

“La naturaleza no sólo es más extraña de lo que suponemos; es más extraña de lo que podamos suponer”. Nos decía I. B. S. Haldane, y, desde luego, si alguna vez se llegan a conseguir los viajes en el Tiempo, nunca se habrá predicho de manera tan exacta hasta donde nos podrían llevar los extraños caminos que la Naturaleza esconde para que los descubramos.

Pero, sigamos un momento más con Hawking que ya no dedica el grueso de su energía creativa al campo que le hizo mundialmente famoso: los agujeros negros, que ahora ya están superados. Él persigue una pieza mayor: la teoría de campo unificado. La teoría de cuerdas, recordémoslo, empezó como una teoría cuántica y posteriormente absorbió a la teoría de la gravedad de Einstein. Hawking, partiendo como un puro relativista clásico más que como un teórico cuántico, enfoca el problema desde el punto de vista inverso. Él y su colega James Hartley parten del universo clásico de Einstein, y luego ¡cuantizan el universo entero!

¿Quién puede dar una explicación clara y precisa de lo que es la gravedad cuántica y la cosmología cuántica? ¿No se contradicen ambas? La primera trata del universo de lo muy pequeño y, la segunda, sin embargo, se refiere a lo muy grande. Sin embargo, el hombre elucubra sin cesar y llega a rincones del pensamiento que, no pocas veces parecen alejados de la lógica y la razón.

Hawking es uno de los fundadores de una nueva disciplina científica, denominada cosmología cuántica. A primera vista, esto parece una contradicción en los términos. La palabra cuántico se aplica al mundo infinitesimalmente pequeño de los quarks y los neutrinos, mientras que cosmología significa la extensión casi ilimitada del espacio exterior. Sin embargo, Hawking y otros creen ahora que las preguntas finales de la cosmología sólo pueden ser contestadas por la teoría cuántica. Hawking lleva la teoría cuántica a las últimas consecuencias cuánticas, que permiten la existencia de un número infinito de universos paralelos.

Recordemos que el punto de partida de la teoría cuántica está en el cuanto de acción de Planck, h, que más tarde desarrollaron Werner Heisenberg, con su principio de incertidumbre, y Schrödinger, con su función de ondas, Y, que describe todos los diversos estados posibles de una partícula. Cuanto más grande y oscuro es el nubarrón, mayor es la concentración de vapor de agua y polvo en el lugar en el que está situada la nube, con lo cual, podemos estimar rápidamente la probabilidad de encontrar grandes concentraciones de agua y polvo en ciertas partes del cielo. De hecho, un grupo de científicos hallan la Mayor Reserva de Agua en el Espacio.

Dos equipos de astrónomos del Instituto de Tecnología de California (Caltech) encontraron la mayor reserva de agua alrededor de un cuásar -uno de los cuerpos más brillantes y más violentos del Universo- a 12 mil millones de años luz de la Tierra, lo que la hace, también, la más lejana.

La cantidad de vapor de agua es equivalente a 140 mil billones de veces de toda el agua en los océanos de nuestro planeta; su temperatura es de menos 53 grados Celsius y es 300 mil millones de veces menos denso que la atmósfera de la Tierra, pero de 10 a 100 veces más denso que lo típico en las galaxias como la Vía Láctea.

Sigamos con la teoría de Hawking. El nubarrón puede compararse a una sola función de onda electrónica. Al igual que el nubarrón, esta llena todo el espacio. Análogamente, cuanto mayor es su valor en un punto, mayor es la probabilidad de encontrar allí el electrón. Así mismo, las funciones de onda pueden estar asociadas con objetos grandes, como personas. Ahora mismo, que estoy sentado en mi sillón de la mesa del despacho que tengo en mi casa para escribir sobre ciencia, sé que tengo una función de onda de probabilidad de Schrödinger. Si de algún modo pudiera ver mi función de onda, se parecería a una nube con una forma muy aproximada a la de mi cuerpo. Sin embargo, algo de la nube se extenderá por todo el espacio, más allá de Júpiter e incluso más allá del Sistema Solar, aunque allí sea prácticamente nula. Esto significa que existe una probabilidad muy grande de que yo esté, de hecho, sentado en mi sillón y no en el planeta Júpiter. Aunque parte de mi función de onda se extienda incluso más allá de la Vía Láctea, hay sólo una posibilidad infinitesimal de que yo este sentado en otra galaxia.

Múltiples universos conectados por agujeros de gusano. También agujeros que nos llevaran de galaxia en galaxia, o, incluso entre regiones de nuestra propia galaxia que, tan alejados están los unos de los otros que, recorrerlos físicamente por el método tradicional de un viaje, sería imposible.

La nueva idea de Hawking consistía en tratar el universo entero como si fuera una partícula cuántica. Repitiendo algunos pasos simples, nos dirigimos a conclusiones esclarecedoras.

Empezamos con una función de onda que describe el conjunto de todos los universos posibles. Esto significa que el punto de partida de la teoría de Hawking debe ser un conjunto infinito de universos paralelos, la función de onda del universo. El análisis bastante simple de Stephen Hawking, reemplazando la palabra partícula por universo, ha conducido a una revolución conceptual en nuestras ideas sobre la cosmología.

Según esta imagen, la función de onda del universo se extiende sobre todos los universos posibles.

El objetivo al que se enfrentan los cosmólogos cuánticos es verificar matemáticamente esta conjetura, demostrar que la función de onda del universo es grande para nuestro universo presente y prácticamente nula para los demás universos. Esto demostraría entonces que nuestro universo familiar es en cierto sentido único y también estable. Por el momento, los cosmólogos cuánticos son incapaces de resolver este importante problema.

                            Un equipo internacional de astronomos detecta las galaxias mas lejanas jamas encontradas.

Si tomamos a Hawking en serio, ello significa que debemos empezar nuestro análisis con un número infinito de todos los universos posibles en mutua coexistencia. Para decirlo de otra manera, la definición de la palabra universo ya no sería “todo lo que existe”; ahora significa “todo lo que puede existir”.

En fin, amigos míos, lo que siempre decimos, los teóricos exponen sus teorías que no siempre tenemos los medios para poder verificar pero, no podemos ponerles puertas al campo y, la Imaginación, debe volar libre por los espacios siderales de los pensamientos que, mientras no se muestre lo contrario, son ilimitados. De hecho, es lo único realmente infinito que existe en nuestro Universo: La Imaginación y los pensamientos que genera.

emilio silvera