lunes, 03 de agosto del 2020 Fecha
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¡La Física! Un arma muy poderosa

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (1)

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Witten con sus complejas ecuaciones que le sacan de este mundo y lo transporta a otro de 11 dimensiones, dentro de la teoría de  M

Existe en la Fisica, un principio que se denomina Navaja de Occan, que afirma que siempre deberíamos tomar el camino más sencillo posible e ignorar las alternativas más complicadas, y, especialmente las alternativas que no pueden medirse nunca. Si queremos seguir ese postulado, nos encontramos con un enorme problema, ya que, con esa máxima, ¿Qué hacen perdiendo el tiempo Witten y todos los demás físicos y matemáticos con la teoría de supercuerdas?

Aquí tenemos un ejemplo claro de un principio que, al menos para mí, sólo es válido en ciertos contextos, sino experimentamos y teorizamos en cuestiones que, “de momento”, no son demostrables nos quedaríamos anclados en el tiempo del saber. El físicop Paul Davies se refirió una vez a ese tiempo futuro cuando se tenga conseguida la unificación de todas las fuerzas:

” Podremos cambiar la estructura del espacio y del tiempo, atar nuestros propios nudos en la nada, y dar orden a la materia. Controlar las superfuerzas nos permitirá crear y transmutar partículas a voluntad, generando así exóticas formas de materia. Quizá seamos capaces incluso de manipular la dimensionalidad del propio espacio, creando extraños mundos artificiales con propiedades inimaginables. Verdaderamente seremos los señores del Universo.”

Inteligencia artificial y microchips artificial intelligence

                       Es posible. Sin embargo, esos señores del universo, ya no seremos nosotros

Pero para que el sueño de Davies y muchos otros se pueda cumplir, tendríamos que poder dominar esas energías derivadas de la masa de Planck, o sea, la energía de Planck de 10-19 GeV, lo que supone disponer y “saber” manipular energías del orden de las que estaban presentes en la creración de nuestro Universo, cuando surgió el Big Bang ¿Será por soñar!

Claro que no debemos fiarnos del potencial de nuestra imaginación. Los seres humanos han existido en este planeta quizá durante los dos últimos millonmes de años (consideramos ya como hombres modernos) el rápido auge de la civilización moderna en los dos últimos siglos ha sido posible a que el crecimiento del conocimiento cientifico es exponencial; es decir, su tasa de expansión es proporcional a la que ya se conoce. Cuanto más conocemos más rapidamente adquirimos nuevos conocimientos, de tal manera es así que cada 10/20 años, duplicamos lo que sabemos.

Ya he explicado en muchas de mis libretas como se produce este mecanismo, hay preguntas que  ni podemos hacer, no tenemos los datos ni el conocimiento necesario para plantearla. Asi que, cuando adquirimos nuevos conocimientos hemos adquirido el poder de planterar nuevas preguntas que antes, por ignorancia, no sabíamos formular.

                     Para poder preguntar, antes tenemos qaue saber formular las preguntas

Suelo poner el ejemplo de las puertas cerradas. Hallar un nuevo conocimiento es como encontrar la llave para abrir la puerta detrás de la cual, se encuentran las respuestas a preguntas que habíamos planteado y de las que nadie tenía la respuesta. Sin embargo, cuando habrimos esa puerta cerrada, ¡Oh! sorpresa, nos encontramos con nuevas puertas cerradas que, en lo alto de sus dinteles tienen colgados letreros como: Materia Oscura, Teoría M, Partícula de Higgs, y muchas más.

Quiere esto decir que, por mucho que avancemos, siempre, siempre, encontraremos una puerta cerrada con algún letrero colgado de algo que no sabemos. Acordaos de lo que decía León Lederman, el premio de Nobel Física: “En todas las casas de los Fisicos, en el lugar más destacado, tendrían que tener colgado un letrero. En él se pondría un sólo número: 137. Así, cada vez que lo miraran, les recordaría lo que NO saben”

Ese es nuestro destino amigos, estamos condenados a seguir aprendiendo, es nuestra nataturaleza, en nuestra genética tenemos gravada la curiosidad, esa fuerza misteriosa que nos obliga a preguntar, a querer saber,  que nos obliga a continuar la búsqueda de los desconocido, nos empuja a desvelar los secretos de la Naturaleza, allí donde residen todas las respuestas, y, de esa manera, como decía aquel científico que antes mencionaba, llegaremos, no me cabe la menor duda, a dominar fuerzas del Universo que ahora, ni podemos imaginar.

De momento, el Universo que conocemos es el que nos permite “ver” la radiación electromagnética, la luz. Sin embargo, cuando podamos leer los mensajes que nos envían las ondas gravitatorias de los Agujeros Negros y otros cuerpos masivos, entonces, conoceremos otra cara ahora desconocida de ese inmenso Universo que nunca dejará de sorprendernos.

Todas las disciplinas científicas nos son muy necesarias pero, la Física, merece un apartado muy especial, en ella están todas las respuestas que deseamos oír, y, como es natural, siempre acompañada por las matemáticas, el lenguaje universal que se utiliza cuando las palabras dejan de tener la capacidad de expresar las complejidades de la Naturaleza.

La Física, con frecuencia se asocia a otras ramas de la Ciencia, y, mediante la energía que se generan en las estrellas dicha asociación se traduce en la unión de la física-química-biología que, finalmente, desemboca en eso que llamamos vida. Esa maravillosa aventura que comienza en el elemento más ligero y que, en los hornos nucleares de los objetos estelares mediante transformaciones de fases, se van volviendo más y más complejos hasta llevar a niveles tan valiosos como para poder alcanzar (si llegan al medio adecuado) el estadio más alto que la materia puede alcanzar…¡La Consciencia!

Pitágoras nos decía: “Todo es número” y, tampoco estaría mal decir: “Todo es Física”. La unión de la Física con otras ramas del saber nos ha traído y nos seguirá trayendo, muchas alegrías.

Nos aproximamos al siglo desde que, Albert Einstein nos legara su Teoría de la Relatividad General para incluir la gravitación en la estructura espacio-temporal. Uno de los aspectos más destacados de esta teoría es que el espacio deja de ser un simple contenedor de los fenómenos físicos para convertirse en un objeto dinámico, en el sentido que su geometría cambia conforme a los movimientos y distribuciones de masas y energía. No solo eso, al tiempo físico le sucede algo similar, de forma que su transcurso también depende de la distribución de masa y energía que determina la geometría del Universo y, a su vez, la geometría determina el movimiento de la materia y de la energía.

Antes mencionaba que llegaríamos a poder leer los mensajes de las ondas gravitatorias pero, la relativa debilidad de la gravedad es la causa de que las ondas gravitatorias tengan una amplitud relativamente pequeña y que su detección sea una empresa altamente complicada. Ondas gravitatorias producidas por fuentes galácticas, como la colisión de dos estrellas de neutrones, inducen desplazamientos del orden del tamaño de un núcleo atómico o inferiores en un detector terrestre de un kilómetro de tamaño. La gran ventaja que proporcionan las ondas gravitatorias es que por su débil interacción con la materia transportan información prácticamente incorrupta de las fuentes astronómicas que las generaron. Está claro que el reto está, en saber construir los ingenios que puedan detectar y leer sus mensajes, y, cuando ese día llegue, conoceremos otro aspecto del Universo de momento desconocido.

beta plus decay
                                                       El positrón es el beta +

el neutrino, n, escapa y el positrón, e+ (partícula similar a un electrón excepto que tiene carga positiva denominada positrón), se aniquila con un electrón, e+ + e-, produciendo radiación gamma ( de corta longitud de onda). El deuterio formado, H2, reacciona con otro núcleo de hidrógeno dando lugar a un isótopo del helio, He3, que contiene dos protones y un neutrón, cediéndose más energía en forma de rayos gamma,

Bueno, la Física nos ayudará a conocer mejor el Universo. Acordaos de aquella predicción de Wolfgang Pauli cuando propuso la existencia del neutrino para reconciliar los datos de la desintegración nuclear radiactiva con la conservación de la energía. En una desintegración radiativa el núcleo atómico muta en otro núcleo diferente cuando un neutrón se transforma en un protón, que es un poco más ligero que aquel, y emite además un electrón:

neutrónprotón + electrón + antineutrino

¿Cómo pudimos llegar a saber que la predicción de Pauli era cierta?, en aquel momento hasta el mismo Pauli dudaba de que algún día se pudiera verificar tal cosa. Sin embargo, el neutrino se localizó y, de la misma manera, la Física nos dirá también donde está el Bosón de Higgs para perfeccionar el modelo estándar, y, otras muchas cuestiones que ahora, nos parecen de otro mundo y que, sin embargo, están en este nuestro.

Nos hemos acostumbrado a observar el Universo con fotones de longitudes de onda muy diversas, desde ondas de radio a rayos gamma, pasando por la luz visible, ultravioleta o infrarroja. Hemos sabido desarrollar telescopios ópticos cada vez más sofisticados, hasta el siglo XX en que se construyeron los primeros radiotelescopios y se pusieron en órbita los primeros satélites con telescopios de rayos X y rayos gamma. Hoy en día cubrimos 20 órdenes de magnitud en las frecuencias de las ondas electromagnéticas.

Hemos podido acceder al Universo profundo, hemos podido captar con bastante precisión el fondo cósmico de microondas, emitido cuando se formaron los primeros átomos en el universo, cuando éste tenía apenas 380.000 años. La información que podemos extraer hoy en día del fondo de radiación es tan completa que nos ha permitido definir por primera vez un mdodelo cosmológico estándar, cuyos parámetros se conocen con una precisión muy elevada.

                                                                                      Detectando neutrinos

Claro que, no es la luz el único mensajero que nos trae información de los confines del Universo. Desde hace una década también vemos el Sol en neutrinos gracias al Super Kamiokande y, en el Polo Sur, tenemos telescopios de neutrinos muy energéticos que nos permitirán observar el interior de los objetos más violentos del universo, como las supernovas, gracias a que los neutrinos atraviesan la materia cargada que hay a su alrededor, que es opaca a la luz.

Con todo esto quiero significar que no existen límites, y, el ingenio y la imaginación de la máquina más compleja del Universo (solo necesita tiempo para seguir evolucionando), nos llevará más allá de lo que, ahora, podemos imaginar. Seguramente que, ni esa barrera infranqueable que supone la velocidad de la luz, podrá pararnos. Alguna forma habrá de burlar ese muro, y, se me viene a la memoria eso que los físicos llaman el salto cuántico, eso que ocurre cuando un fotón energético choca con un electrón que lo absorbe y, de inmediato, desaparece para simultáneamente aparecer en otro nivel sin haber recorrido la distancia existente entre el nivel de partida y el de llegada. ¿Por donde hizo el viaje?

En fin amigos, que la Física, seguramente será el arma más poderosa con la que cuente la Humanidad cuando le llegue el momento…de partir de la Tierra hacia otros mundos.

emilio silvera

 

¡La Astronomía! Esa actividad tan vieja de la Humanidad

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (0)

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La astronomía es el estudio de los cuerpos celestes , sus movimientos, los fenómenos ligados a ellos, y es, sin duda, la ciencia más antigua . Puede decirse que nació con el hombre y que está íntimamente ligada a su naturaleza de ser pensante, a su deseo de medir el tiempo, de poner orden en las cosas conocidas ( o que cree conocer ), a su necesidad de hallar una dirección, de orientarse en sus viajes, de organizar las labores agrícolas o de dominar la naturaleza y las estaciones y planificar el futuro.

File:Stonehenge2007 07 30.jpg

                                                                                                                              Stonehenge

Los hallazgos arqueológicos más antiguos muestran sorprendentes contenidos astronómicos. Stonehenge se construyó sobre conocimientos astronómicos muy precisos. También se desprende una función astronómica de la disposición de los crómlech y monolitos bretones, los trilitos ingleses, las piedras  y túmulos irlandeses, la medicine Wheel de los indios norteamericanos, o la Casa Rinconada de los indios anasazi. Es evidente la importancia astronómico-religiosa de los yacimientos mayas  de Uaxactun, Copán y Caracol, de las construcciones incas de Cuzco o de Machu Picchu, así como la función exquisitamente científica de antiguos observatorios astronómicos indios, árabes o chinos.

                                                                                                               Uaxactun

Cuanto más avanzan los estudios arqueoastronómicos más numerosas son las pruebas de los conocimientos astronómicos  de nuestros antepasados y más retrocede la fecha en que estos comenzaron. El último indicio relaciona el estudio del cielo con las pinturas rupestres de Lascaux. Tanto si este descubrimiento es válido como si no, es indudable que la contemplación del cielo nocturno ha suscitado admiración, temor e interrogantes desde la noche de los tiempos ¿ Cuál es la naturaleza de los cuerpos celestes?¿ Por qué se mueven ? ¿ Cómo se mueven ? ¿ Interaccionan entre sí ? Pero,sobre todo, ¿influyen en la Tierra y en el destino de sus habitantes? ¿ Podemos prever dichos efectos y leer el futuro en el movimiento de los planetas? Todas las civilizaciones de todas las épocas han hallado sus propias respuestas a estas preguntas y a otras similares, y a menudo se ha tratado de respuestas relacionadas con complejos mitos cosmológicos.

                                                        Ruinas de Chichén ltzá

Muchos monumentos relacionados con la Astronomía se instalaron en Mesoamérica, alrededor del 3000 a. C., en las tierras altas de Guatemala, luego en las tierras bajas de Guatemala y Chiapas en México. Las ciudades más importantes del período clásico fueron Uaxactún y Tikal (aproximadamente en el 1800 a.C.). En la etapa posclásica, se destacaron las ciudades de Chichén ltzá, Mayapan o Uxamal, en la península de Yucatán.

La cultura Maya se desarrolló en una extensa área, desde el centro – sur de México hasta Guatemala y Honduras. Esta área se compone de tres diferentes regiones: las montañas o Tierras Altas, la selva tropical o Tierras Bajas y las tierras bajas del Golfo de México y península de Yucatán, cada una con recursos propios y diferenciados. La actividad de los mayas durante el Período Clásico se centró en las Tierras Altas y Bajas, cuyos centros más importantes fueron Tikal y Kaminaljuyú, respectivamente.

 

 

Anotaciones de astrónomos sumerios

 

Pero, vayamos por parte. Los primeros astrónomos fueron los sumerios, quienes dejaron constancia escrita de su historia en tablillas de arcilla. Pero no fueron los primeros que apreciaron que ciertos puntos luminosos de la bóveda celestese desplazaban con el paso del tiempo, mientras que otros permanecían fijos.

En la actualidad la distinción que hicieron entre ” estrellas fijas ” y ” estrellas errantes ” ( en griego se llamarían ” planetas ” ) puede parecer banal, pero hace 6.000 o 8.000 años este descubrimiento fue un acontecimiento muy significativo.

Distinguir a simple vista, sin la ayuda de instrumentos, un planeta de una estrella y reconocerlo cada vez que, transcurrida ciertas horas, vuelve a aparecer en el cielo no es ninguna nimiedad. Los incrédulos pueden comprobarlo: sin sabe nada de astronomía , sin ningún instrumento, bajo un cielo repleto de estrellas como esos que ya sólo se ven en lugares aislados o en mitad del mar, no es fácil distinguir Marte de Júpiter o de Saturno.

Admitamos que se consigue. Ahora, noche tras noche, hay que encontrar esa misma lucecita en movimiento, seguir su recorrido y volver a identificarla cada vez que reaparezca tras una larga ausencia. En el mejor de los casos, se necesitará mucho tiempo y paciencia antes de empezar a tomar conciencia de la orientación, y es muy probable que la mayoría no lo consiga.

A pesar de esas dificultades evidentes, todos los pueblos, por antiguos que fueran conocían muy bien los movimientos de los astros, tan regulares que espontáneamente hablaron de ” mecánica celeste “  cuando empezaron a usar las matemáticas para describirlos. Si los sumerios fueron los primeros en medir con exactitud los movimientos planetarios y en prever los eclipses de Luna organizando un calendario perfecto, los que mejor usaron la imaginación para llegar a las explicaciones teóricas que no dependieran sólo de la tecnología fueron los griegos.

En el siglo VI a.C., tras milenios en los que la obra de un dios bastaba para explicarlo todo, se empezó a buscar una lógica en el orden natural que relacionara los fenómenos. Los filósofos naturalistas fueron los pioneros en afirmar la posibilidad del hombre de comprender y describir la naturaleza usando la mente. Era, en verdad, una idea innovadora.

Los primeros ” científicos ” se reunieron en Mileto. Tales, Anaximandro y Anaxímenes hicieron observaciones astronómicas con el gnomon, siseñaron cartas naúticas, plantearon hipótesis más o menos relacionadas con los hechos observados referidas a la estructura de la Tierra, la naturaleza de los planetas y las estrellas, las leyes seguidas por los astros en sus movimientos. En Mileto, la ciencia, entendida como interpretación racional de las observaciones, dio lso primeros pasos.

Por supuesto, la mayor parte de la humanidad continuaba creyendo en dioses y espíritus ..como ahora. A pesar de que esta nueva actitud filosófica frente al mundo sólo fuera entendida durante siglos por una élite de pensadores, la investigación racional de la naturaleza ya no se detendría jamás.

En el siglo VI se constituyó la escuela pitagórica. En un ambiente de secta, Pitágoras y otros filósofos creyeron que el mundo estaba ordenado por dos principios antagónicos: lo finito ( el bien, el cosmos y el orden ) y lo infinito ( el mal, el caos y el desorden). Sus estudios matemáticos tenían un valor mágico y simbólico: Pitágoras descubrió relaciones numéricas enteras tras cada armonía formal y musical y, dado que la música es armonía de los números, la astronomía era armonía de las formas geométricas.

Incluso Aristóteles ( 384-322 a.C.), considerado en la Edad Media el máximo referente del saber, no sólo se apropió de esta idea de perfección celeste, sino que encontró una ” explicación ” de por qué ” las cosas debían ser así. La Tierra, lugar ” de lo bajo ” donde convergen tierra y agua ( dos de los cinco elementos que formaban el universo), sólo podía hallarse en el centro del Universo. El aire y el fuego quedaban ” arriba “, sus lugares naturales. El éter, el quinto elemento desconocido para los hombres , formaba los cuerpos celestes, que por naturaleza se movían en círculo, transportados por un sistema de 55 esferas concéntricas constituidas de un cristal especial, incorruptible y eterno. En torno a la Tierra inmóvil giraban la Luna, Mercurio, Venus, el Sol, Marte, Júpiter, Saturno y la última esfera de las estrellas fijas, mantenida en movimiento por el amor del ” divino motor inmóvil “. Esta última esfera es la que establecía el ritmo del sía y la noche y transmitía un movimiento uniforme y circular a todo el sistema de esferas. Según la teoría, a medida que nos aproximamos a la Tierra el movimiento se degrada y, por debajo de la esfera de la Luna, los movimientos son rectilíneos. Aquí la mezcla continua de los cuatro elementos fundamentales daba origen a todas sustancias conocidas. Era una explicación que convenció durante mucho tiempo y que armonizaba misticismo y física, mecánica celeste y fantasía.

El prestigio y la fama que Aristóteles conquistó en otros campos ( filosofía, política, economía, física, metafísica y ciencias naturales ) contribuyó al éxito de esta idea geocéntrica del universo. No cabe duda de que en el siglo IV a.C. ya se sabía que para explicar los movimientos de los astros había que utilizar al menos dos tipos de sistemas geocéntricos y un sistema heliocéntrico. Para obtener la información necesaria para gobernantes , agricultores o navegantes bastaba con poder ” prever ” los fenómenos celestes e identificar las configuraciones astrales hallando los planetas en su órbita. Las hipótesis sobre las causas de todo lo que se observaba eran investigaciones filosóficas, carentes de pruebas concretas. Así, muchos expertos lanzaron hipótesis sobre el universo, su estructura y sus mecanismos…A veces eran fantasías, pero otras fueron intuiciones correctas.

Hubo quien incluso decidió medir. Aristarco de Samos ( 310-230 a.C. ) fue el primer astrónomo genuino de la historia. No sólo sus convicciones eran lógicas y correctas , como se demostró más tarde , sino que fue el primero en usar instrumentos matemáticos para investigar el cosmos. Estaba convencido de que la Tierra giraba alrededor del Sol permanecía inmóvil en el centro de la esfera estelar y que esta también era inmóvil. Dado que no conseguía observar efectos de paralajes estelares, dedujo que las estrellas se encontraban a una distancia enorme de la Tierra. Entonces intentó medir la enormidad de dicho espacio estableciendo la distancia Tierra-Sol en función de la Tierra-Luna y, para ello, se basó en la medida de los ángulos y en simples cálculos geométricos. Descubrió que la Luna se halla a 30 diámetros terrestres de nuestro planeta y que el Sol está 19 veces más lejos ( 1.140 diámetros terrestres ). Ahora sabemos que son datos erróneos a causa de leves inexactitudes de las medidas ” a ojo “, pero esta diferencia no respeta un ápice a la importancia conceptual y filosófica del enfoque. Era la primera vez en la historia que alguien intentaba aumentar sus conocimientos sobre el Universo de forma experimental, es decir, usando la lógica, las leyes matemáticas y geométricas conocidas, observando y midiendo. Es un enfoque moderno de un complejo problema astronómico.

     Aristarco de Samos (Óleo de Domenico Fetti)

Erastóstenes de Cirene ( 276-194 a.C. ) procedió de forma semejante. Con un sencillo y genial cálculo matemático halló las dimensiones de nuestro planeta: el meridiano terrestre equivale a, unos 39.400 km ( un valor sorprendentemente cercano al valor medio, establecido en 40.009 km).

Hiparlo ( 188-125 a.C.) también fue un atento e inteligente observador. Compiló un catálogo de 1.080 posiciones estelares y comparó sus observaciones con las realizadas 154 años antes por Timocaris. Así descubrió la precisión de los de equinoccios y cuantificó este lentísimo desfase de la eclíptica respecto al ecuador en unos 47 minutos al año ( un valor muy parecido al calculado hoy: 50,1 minutos).

Y si la Tierra era inmensa, el Sol debía de serlo aún más. Así, el espacio asumió dimensiones incalculables. Pocos escogidos eran capaces de asimilar y aceptar estas afirmaciones revolucionarias. Quizá por ello, después de Hiparlo no sucedió nada más durante 300 años. Resultaba más sencillo dar por válidas las teorías del gran Aristóteles.

                  Busto de Arquitas.
Arquitas de Tarento c. 430 a.C..-360 a.C. fue un filósofo,matemático, astrónomo, estadísta y general contemporáneo de Platón.

Arquitas de Tarento perteneció a los Pitagóricos,  alumno de la escuela de Filolao de Crotona. Fue amigo de Platón, al que conoció durante el primer viaje que éste realizó al sur de Italia y a Sicilia en 388/7 a. C., tras la muerte de Sócrates. En su Carta Séptima,  Platón asegura que Arquitas trató de rescatarlo en sus dificultades con Dionisio II de Siracusa,  mediante una carta de recomenación y enviando un barco a Sicilia en 361 a.C.  Para algunos autores fue el maestro pitagórico de Platón y para otros su discípulo.

Enseñó matemáticas a Euxodo de Cnidos, siendo a su vez maestro de Menecmo.  Fue la primera persona en lograr una buena aproximación al problema de laDuplicación del Cubo,   y uno de los primeros que, tras Pitágoras, trabajó en el conocimiento conjunto de la Aritmética, Geometría, Astronomía y Músuca,el Quadrivium, así como de la Acústica, acotando las matemáticas a disciplinas técnicas, con la cuales se cree haya inventado la polea, el tornillo (aunque no se lo que diría Arquímedes de eso)  y una especie de mecanismo articulado con alas con el que, aunque sin éxito, intentó volar. Influenció a Euclides.

Bueno, podríamos finalizar diciendo que, en el siglo VI a. C. se desarrolló al este del mediterráneo el futuro germen de la investigación científica moderna, gracias al impulso que los antiguos griegos dieron al desarrollo del pensamiento abstracto que ellos supieron recopilar, ampliar  y conservar a partir de culturas y civilizaciones anteriores que ya, en aquellos tiempos remotos, sentían la necesidad de saber.

emilio silvera