La misión Cassini servirá (ha servido) para responder a preguntas fundamentales sobre la evolución de los planetas a través de un amplio estudio de Saturno, su famoso sistema de anillos, su magnetosfera, de Titán y otras lunas heladas.

El sistema de Saturno representa un laboratorio sin igual en donde los científicos pueden buscar respuestas a muchas de las preguntas fundamentales sobre la física, química y evolución de los planetas, así como las condiciones en las que tuvo lugar el nacimiento de la vida.

                                Diseño de la misión Cassini-Huygens-Crédito: ESA

Saturno puede contener una buena parte de la nube de gases primordiales no atrapados por el Sol. Con 31 lunas conocidas y un sistema de anillos que apenas podría caber entre la Tierra y la Luna, Saturno puede considerarse el equivalente a un sistema solar en miniatura. Se piensa que su mayor satélite natural, Titán, puede poseer compuestos orgánicos, los cuales podrían ser importantes para la química que dio lugar a la vida en la Tierra. Aunque es muy fría para poder albergar la vida, Titán puede ser un congelador que nos muestre cómo la Tierra podría haber sido en el pasado.

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La ruptura decisiva con la geometría euclidiana llegó cuando Gauss pidió a su discípulo Riemann que preparara una presentación oral sobre los “fundamentos de la geometría”. Gauss estaba muy interesado en ver si su discípulo podía desarrollar una alternativa a la geometría de Euclides.

Riemann desarrolló su teoría de dimensiones más altas.

Finalmente, cuando hizo su presentación oral en 1.854, la recepción fue entusiasta. Visto en retrospectiva, esta fue, sin discusión, una de las conferencias públicas más importantes en la historia de las matemáticas. Rápidamente se entendió por toda Europa la noticia de que Riemann había roto definitivamente los límites de la geometría de Euclides que había regido las matemáticas durante dos milenios.

Riemann creó su tensor métrico para que, a partir de ese momento, otros dispusieran de una poderosa herramienta que les hacía posible expresarse, a partir del famoso teorema de Pitágoras (uno de los grandes descubrimientos de los griegos en matemáticas que establece la relación entre las longitudes de los tres lados de un triángulo rectángulo: afirma que la suma de los cuadrados de los lados menores es igual al cuadrado del lado mayor, la hipotenusa; es decir, si a y b son los longitudes de los dos catetos, y c es la longitud de la hipotenusa, entonces a² + b² = c².  El teorema de Pitágoras, por supuesto, es la base de toda la arquitectura; toda estructura construida en este planeta está basada en él. Claro que, es una herramienta para utilizar en un mundo tridimensional).

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En el pensamiento de Popper queda reflejada una realidad irrefutable, nadie sabrá nunca todo sobre todo. Siempre será más lo que no sabemos que lo podamos saber, por mucho que esto sea.

Hablando por mí, puedo decir que tras muchos años de estudio y de interesarme por la ciencia, podría hablar en cualquier momento de cómo se formó el universo, como surgieron los primeros quarks para formar protones y neutrones que, a su vez, se unieron par formar los núcleos y después, al ser rodeadas por electrones atraídos por la carga positiva del núcleo, formaron los átomos que unidos forman la materia de la que están hechos todas las cosas, desde una estrella a un simple árbol, el océano o nosotros mismos.

También puedo explicar cómo al enfriarse el universo primitivo, se rompió la simetría y surgieron las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (fuerza nuclear fuerte, nuclear débil, electromagnetismo y gravedad) que hace que el universo sea como lo conocemos.

Podría contarles como nacen y mueren las estrellas para que, de ellas, surjan enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros.

Tengo la posibilidad de comentar, o simplemente pensar, los complejas circunstancias que coincidieron en nuestro planeta para que, a partir de materia inerte, surgiera la vida orgánica que basada en el carbono, pudo alcan-zar la inteligencia necesaria para ser conciente de su SER.

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 Entre los teóricos, el casamiento de la relatividad general y la teoría cuántica es el problema central de la física moderna. A los esfuerzos teóricos que se realizan con ese propósito se les llama “supergravedad”, “súpersimetría”, “supercuerdas” “teoría M” o, en último caso, “teoría de todo o gran teoría unificada”.

Ahí tenemos unas matemáticas exóticas que ponen de punta hasta los pelos de las cejas de algunos de los mejores matemáticos del mundo (¿y Perelman? ¿Por qué nos se ha implicado?). Hablan de 10, 11 y 26 dimensiones, siempre, todas ellas espaciales menos una que es la temporal. Vivimos en cuatro: tres de espacio (este-oeste, norte-sur y arriba-abajo) y una temporal. No podemos, ni sabemos o no es posible instruir, en nuestro cerebro (también tridimensional), ver más dimensiones. Pero llegaron Kaluza y Klein y compactaron, en la longitud de Planck las dimensiones que no podíamos ver. ¡Problema solucionado!

¿Quién puede ir a la longitud de Planck para verlas?

         Ni vemos la longitud de Planck ni las dimensiones extra

La puerta de las dimensiones más altas quedó abierta y, a los teóricos, se les regaló una herramienta maravillosa. En el Hiperespacio, todo es posible. Hasta el matrimonio de la relatividad general y la mecánica cuántica, allí si es posible encontrar esa soñada teoría de la Gravedad cuántica.

Así que, los teóricos, se han embarcado a la búsqueda de un objetivo audaz: buscan una teoría que describa la simplicidad primigenia que reinaba en el intenso calor del universo en sus primeros tiempos, una teoría carente de parámetros, donde estén presentes todas las respuestas. Todo debe ser contestado a partir de una ecuación básica.

¿Dónde radica el problema?

         Nuestro es tridimensional y no podemos ver otro más allá… ¡si existe!

El problema está en que la única teoría candidata no tiene conexión directa con el mundo de la observación, o no lo tiene todavía si queremos expresarnos con propiedad. La energía necesaria para ello, no la tiene ni el nuevo acelerador de partículas LHC que con sus 14 TeV no llegaría ni siquiera a vislumbrar esas cuerdas vibrantes de las que tanto se habla.

La verdad es que, la teoría que ahora tenemos, el Modelo Estándar, concuerda de manera exacta con todos los datos a bajas energías y contesta cosas sin sentido a altas energías.

Con sus 20 parámetros aleatorios (parece que uno de ellos ha sido hallado -el bosón de Higgs-), el Modelo estándar de la f´çisica de partículas que incluye sólo tres de las interacicones fundamentales -las fuerzas nucleares débil y fuerte y el electromagnetismo-, ha dado un buen resultado y a permitido a los físicos trabajar ampliamente en el conocimiento del mundo, de la Naturaleza, del Universo. Sin embargo, deja muchas preguntas sin contestar y, lo cierto es que, se necesitan nuevas maneras, nuevas formas, nuevas teorías que nos lleven más allá.

¡Necesitamos algo más avanzado!

Se ha dicho que la función de la partícula de Higgs es la de dar masa a las partículas que conocemos y están incluidas en el Modelo estándar, se nos ha dicho que ha sido encontrada pero, nada se ha dicho de cómo ésta partícula transmite la masa a las demás. Faltan algunas explicaciones.

El secreto de todo radica en conseguir la simplicidad: el átomo resulto ser complejo lleno de esas infinitesimales partículas electromagnéticas que bautizamos con el nombre de electrones, resultó que tenía un núcleo que contenía, a pesar de ser tan pequeño, casi toda la masa del átomo. El núcleo, tan pequeño, estaba compuesto de otros objetos más pequeños aún, los quarks que estaban instalados en nubes de otras partículas llamadas gluones y, ahora, queremos continuar profundizando, sospechamos, que después de los quarks puede haber algo más.

¿Acaso las partículas circulan por el campo de Higgs y se ven frenadas por éste que les adosa la masa?

Bueno, la idea nueva que surgió es que el espacio entero contiene un campo, el campo de Higgs, que impregna el vacío y es el mismo en todas partes. Es decir, que si miramos a las estrellas en una noche clara estamos mirando el campo de Higgs. Las partículas influidas por este campo, toman masa. Esto no es por sí mismo destacable, pues las partículas pueden tomar energía de los campos (gauge) de los que hemos comentado, del campo gravitatorio o del electromagnético. Si llevamos un bloque de plomo a lo alto de la Torre Eiffel, el bloque adquiriría energía potencial a causa de la alteración de su posición en el campo gravitatorio de la Tierra.

Como E=mc², ese aumento de la energía potencial equivale a un aumento de la masa, en este caso la masa del Sistema Tierra-bloque de plomo. Aquí hemos de añadirle amablemente un poco de complejidad a la venerable ecuación de Einstein. La masa, m, tiene en realidad dos partes. Una es la masa en reposo, m₀, la que se mide en el laboratorio cuando la partícula está en reposo. La partícula adquiere la otra parte de la masa en virtud de su movimiento (como los protones en el acelerador de partículas, o los muones, que aumentan varias veces su masa cuando son lanzados a velocidades cercanas a c) o en virtud de su energía potencial de campo. Vemos una dinámica similar en los núcleos atómicos. Por ejemplo, si separamos el protón y el neutrón que componen un núcleo de deuterio, la suma de las masas aumenta.

Peor la energía potencial tomada del campo de Higgs difiere en varios aspectos de la acción de los campos familiares. La masa tomada de Higgs es en realidad masa en reposo. De hecho, en la que quizá sea la versión más

apasionante de la teoría del campo de Higgs, éste genera toda la masa en reposo. Otra diferencia es que la cantidad de masa que se traga del campo es distinta para las distintas partículas.

Los teóricos dicen que las masas de las partículas de nuestro modelo estándar miden con qué intensidad se acoplan éstas al campo de Higgs.

La influencia de Higgs en las masas de los quarks y de los leptones, nos recuerda el descubrimiento por Pieter Zeeman, en 1.896, de la división de los niveles de energía de un electrón cuando se aplica un campo magnético al átomo. El campo (que representa metafóricamente el papel de Higgs) rompe la simetría del espacio de la que el electrón disfrutaba.

Hasta ahora no tenemos ni idea de que reglas controlan los incrementos de masa generados por el Higgs (de ahí la expectación creada por el nuevo acelerador de partículas LHC). Pero el problema es irritante: ¿por qué sólo esas masas –Las masas de los W⁺, W^–, y Z^º, y el up, el down, el encanto, el extraño, el top y el bottom, así como los leptones – que no forman ningún patrón obvio?

               No dejamos de experimentar para saber ccómo es nuestro mundo, la Naturaleza, el Universo que nos acoge

Las masas van de la del electrón 0’0005 GeV, a la del top, que tiene que ser mayor que 91 GeV. Deberíamos recordar que esta extraña idea (el Higgs) se empleó con mucho éxito para formular la teoría electrodébil (Weinberg-salam). Allí se propuso el campo de Higgs como una forma de ocultar la unidad de las fuerzas electromagnéticas y débiles. En la unidad hay cuatro partículas mensajeras sin masa –los W⁺, W^–, Z^º y fotón que llevan la fuerza electrodébil. Además está el campo de Higgs, y, rápidamente, los W y Z chupan la esencia de Higgs y se hacen pesados; el fotón permanece intacto. La fuerza electrodébil se fragmenta en la débil (débil porque los mensajeros son muy gordos) y la electromagnética, cuyas propiedades determina el fotón, carente de masa. La simetría se rompe espontáneamente, dicen los teóricos. Prefiero la descripción según la cual el Higgs oculta la simetría con su poder dador de masa.

Las masas de los W y el Z se predijeron con éxito a partir de los parámetros de la teoría electrodébil. Y las relajadas sonrisas de los físicos teóricos nos recuerdan que Gerard ^t Hooft y Veltman dejaron sentado que la teoría entera esta libre de infinitos.

En esta última dirección ha publicado numerosos libros y artículos, donde aborda la asignatura pendiente de la unificación de la mecánica cuántica y la teoría del campo gravitatorio. El camino que ha seguido Penrose es encontrar una base común a ambas.

Para ello ha introducido dos modelos: los “spin networks” y los “twistors”, el primero discreto, con una métrica intrínseca, no relativista, previo al concepto de espacio, el segundo continuo, con una métrica extrínseca, relativista e inmerso en un espacio-tiempo dado.

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Séneca, filósofo estoico romano del siglo primero, dejó para la posteridad una buena muestra de su ingenio

“Llegará un tiempo en los últimos años en que el Océano aflojará los lazos en los que hemos estado atados, en que se revelará una tierra inmensa…y Tule ya no será el más remoto de los paises. Así se expresaba Séneca y quería significar que los lazos que nos atan a nuestro planeta serán rotos algún día, cuando en posesión del conocimiento necesario, podamos volar hacia las lejanas estrellas, a otros mundos, otras “Tierras”, otras gentes y, el concepto de lo remoto, no tendrá sentido entonces, ya que, todo será lo mismo y el aquí y allí, formarán parte de un todo simplemente más grande y sin limitaciones.”

El nuevo despertar de la indagación inteligente de la Naturaleza del espacio cosmológico que asociamos con el Renacimiento tuvo sus raíces en una época de exploraciones terrestres que se inició aproximadamente en el tiempo de las aventuras de Marco Polo en China, en el siglo XIII, y culminó doscientos años más tarde con el (re) descubrimiento de América por Cristobal Colón. La Astronomía y la exploración de la Tierra, por supuesto, estaban relacionadas desde hacía tiempo. Durante milenios los navegantes se habían guiado por las estrellas utilizando sus entonces rísticos instrumentos.

Así lo prueba la costumbre china de llamar “balsas estelares”  a sus juncos de mar abierto y la leyenda de que Jasón el argonauta fue el primer hombre que recurrió a las constelaciones para memorizar el cielo nocturno. Cuando Magallanes cruzó el Pacífico, su flota siguió una estrella artificial que consistía en una antorcha encendida colocada en la popa de su barco, y navegó por aguas que habían atravesado miles de años antes los colonizadores de Micronesia, Australia y Nueva Guinea, aventureros tripulantes de canoas que llevaban sus mapas estelares en su cabeza. Virgilio puso de relieve la importancia de observar las estrellas en su relato de la fundación de Roma por Eneas

Y todavía la noche, impulsada por las horas,
No había llegado a la mitad de su curso: de su lecho
Se levanta Palinuro, siempre vigilante,
Examina todos los vientos y capta en su oido
Las brisas; en los cielos silenciosos
Observa las estrellas que los atraviesan,
Arturo, y las lluviosas Híades.
Y las Osas gemelas y Orion cubierta de oro.
Y cuando todo lo que ve está en calma en el cielo despejado,
Da desde la popa la clara señal.
Levantamos el campo, reiniciamos nuestro camino
Ydesplegamos nuestrasa velas.
Y ya el Alba el cielo
Enrojecía mientras huían las estrellas,
Cuando a lo lejos contmplamos las sombreadas colinas
Y abajo Italia. “¡Italia!”

Los exploradores terrestres y los indios también se guiaban por las estrellas, cuando perdidos en el bosque, se reconfortaban mirando el cielo cuyas manos eran la gan endidura que divide la región del Cisne y Sagittario, y a los esclavos que huían hacia el norte a través de los pinos achaparrados de Georgia y el Mississippi se les aconsejaba seguir la calabaza para beber, que se refería a la Osa Mayor. Tolomeo usó su considerable conocimiento de la geografía como apoyo de sus estudios en astronomía; su afirmación de que la Tierra sólo es un punto comparada con la esfera celeste se basaba en parte en el testimonio de viajeros que se aventuraron en dirigirse al sur, en África central, o al norte, hacia Tule, e informaron no haber visto ninguna prueba de que sus desplazamientos los hubiera acercado ni en un mínimo grado a las estrellas en esos parajes del cielo.

La latitud ha sido un parámetro el cual tomaban para guiarse a partir de la polaris y junto con el uso del instrumento llamado sextante. Por la noche, la única guía para los marineros la constituía la esfera del firmamento estrellado. Para el observador terrestre, los astros parecen estar situados sobre la superficie de una gran esfera.

Esta “ esfera” era lo que los antiguos navegantes creían una superficie esférica imaginaria sobre la cual situaban los astros. Esta creencia que sostenian los antiguos marineros reforzaba la idea de que nosotros eramos en centro del universo por miles de años. Las estrellas mas importantes en esta bodeda celeste y que ocupaban para guiarse eran la estrella polar, la cruz del sur, kochab y la canope. tuvieron que aprovechar las constelaciones como las únicas acompañantes nocturnas.

Así, aunque el principal motivo de aquella oleada de exploraciones europeas era económico -aquellos aventureros esperaban obtener grandes fortunas y conquistar grandes tesoros-  y se lanzaban al océano esperando poder orientarse, navegando por la ruta oceánica hacia el Este guiado por las estrellas -no es sorprendente enterarse de que uno de sus instigadores fue un astrónomo. Era un florentino llamado Paolo Pozzo Toscanelli, quien subrayaba que en el Este se encontraría conocimiento tanto como riqueza-. En Asia, Toscanelli le escribió tentadoramente a Colón:

En su carta, Toscanelli le decía a Colón:

“…es digna de ser buscada por los latinos, no sólo porque permitiría adquirir una enorme riqueza en forma de oro, plata, gemas preciosas de toda clase y especias que nunca llegan a nosotros, sino también por los hombres eruditos, los sabios filósofos y astrólogos mediante cuyo genio y artes son gobernados esos poderosos y magnificos paises”

Buena parte del atractivo novelesco que coloreaban la imagen Occidental del Este provenían del extraordinario libro de Marco Polo que relataban sus igualmente extraordinarios viajes en China. Marco venía de Venecia, que no era ningún lugar atrasado, pero nada lo había preparado para algo como Hangzhou, que visitó en 1276 y de cuyo impacto nunca se recuperó totalmente. “La más grande ciudad del mundo” -la llamó- donde pueden encontrarse tantos placeres que uno cree estar en el Paraiso”.

Hangzhou estaba a orillas de un lago y en medio de montañas difusas y brumosas, cuya pintira fiel por pintores paisajistas Sung aún sorprende a los ojos occidentales como algo casi demasiado bello para ser verdadero, Marco Polo informaba.

“En medio del lago hay dos islas, en cada una de las cuales se eleva un palacio con un número increíble de grandes habitaciones y pabellones separados. Y cuando alguien desea celebrar una fiesta matrimonial o dar un gran banquete, solía hacerlo en uno de esos pabellones. Y allí se encontraba todo lo necesario para ello gracias a la contribución de todos los ciudadanos que habían contribuído en la medida de sus posibilidades para que, cuando alguien lo necesitara, los pudiera utilizar en esos bellos palacios.”

El espíritu de ese nuevo epicentro aventurero era Segres, una punta terrestre del extremo suroccidental de Europa que penetra en el Océano como un Cabo Cañaveral del Renacimiento. Alli, en 1419, el Principe Enrique el Navegante creo una especie de puerto espacial. En la Biblioteca de Segres se contenía una edición de Marco Polo (traducida por su vagabundo hermano Pedro) y una serie de otros libros que estimulñaron la creencia de muchos de aquellos navegantes aventureros que llegaron a abrior una rura hacia el Este circunnavegando África y abriendo una nueva ruta marina.

Herodoto, Euxodo, Cízico, Estrabón…todos nos hablaron de aquellos viajeros que llegaron más allá de las Columnas de Hércules, en la lejana Tule, esa región en la que Platón sitúo a la Atlántida.

Pero eso es otra historia y, me tengo que preguntar cómo he podido llegar hasta aquí…¡Yo sólo quería hablar de Astronomía!

emilio silvera

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