viernes, 25 de septiembre del 2020 Fecha
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El Universo y la Vida… ¡Nuestra imaginación!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo y la Vida    ~    Comentarios Comments (0)

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“Una inteligencia que conociese, en un momento determinado, todas las fuerzas que operan en la Naturaleza, así como las posiciones momentáneas de todas las cosas que constituyen el universo, sería capaz de condensar en una sola fórmula los movimientos de los cuerpos más grandes del mundo y los de los átomos más ligeros, siempre que su intelecto sea bastante  poderoso para someter a análisis todos los ; para él nada sería incierto, el pasado y el futuro estarían presentes ante sus ojos.”

Inmensas galaxias cuajadas de estrellas, nebulosas y mundos. Espacios interestelares en los que se producen transmutaciones de materia que realizan el asombroso “milagro” de convertir unas cosas en otras distintas. Un Caos que lleva la normalidad. Estrellas que explosionan y riegan el espacio de gas y polvo constituyentes de materiales en el que se forjarán nuevas estrellas, nuevos mundos y nuevas formas de vida.

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No pocas veces nos tenemos que maravillar ante las obras de la Naturaleza, en ocasiones, con pinceladas de las propias obras que nosotros mismos hemos sido capaces de crear. Así, no es extraño que algunos piensen que la Naturaleza nos creó conseguir sus fines, que el universo nos trajo aquí para poder contemplarse así mismo. Claro que, también habrá podido crear a otras criaturas con el mismo fin.

Siempre hemos tratado de saber lo que el Universo es, lo que la Naturaleza esconde para conocer los mecanismos de que ésta se vale para poder hacer las maravcillas que podemos contemplar tanto en la tierra como en el cielo. Valles, ríos y montañas, hermosos bosques de lujuriante belleza , océanos inmensos llenos de formas de vida y, criaturas que, conscientes de todo eso, aunque algunas veces temerosas ante tanto poder, no por ello dejan de querer saber el origen de todo.

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Es posible que nos creámos más de lo que en realidad somos. Queremos jugar con fuerzas que no hemos llegado a comprender y, desde las estrellas y las inmensas galaxias, los mundos y las fuerzas que todo lo rigen en el Universo, hemos querido conocer para poder, con esos conocimientos, crear la misma creación. Los científicos han dado ya el primer paso para la creación de la vida sintética, han sido capaces de crear un cromosoma completo a partir de una célula de levadura. El logro es considerado un gran hallazgo dentro de la biología sintética, que busca diseñar organismos desde sus principios más básicos.

¿Hasta dónde queremos llegar?

carteles naturaleza truth anndechocholate amo desmotivaciones

A veces, viendo como se desarrollan las cosas y cómo se desenvuelven los hechos a medida que el Tiempo transcurre, no tenemos más remedio que pensar que parece como sí, la Naturaleza supiera que estamos aquí y, luego, nos tiene impuesto límites que no podemos traspasar hasta que “ella” no considera que estamos preparado para ello. Un amigo asiduo a éste lugar nos decía que la Naturaleza nos preserva de nosotros mismos. Nosotros, los humanos, no conocemos ninguna regla que nos prohíba intentar todo aquello que podamos imaginar y, de esa manera, a veces, jugamos a ser dioses.

Pero, ¿acaso no somos, nosotros mismos universo? Dicen que genio es aquel que plasmar en realidad sus pensamientos y, aunque nos queda mucho camino por recorrer, lo cierto es que, hasta el presente, mucho de eso se ha plasmado ya. Es decir, hemos sabido de qué están hechas las estrellas, conocemos la existencias de las grandes estructuras del Universo constituidas por cúmulos y supercúmulos de galaxias, sabemos de mundos en los que, con mucha probabilidad puedan existir criaturas diversas que, conscientes o no, piensen, nosotros, en todos los secretos que el Universo esconde.

hombre universo

Sinceramente creo que, dentro de nosotros, están todas las respuestas a las preguntas que podamos plantear, toda vez que, como parte del Universo que somos, en nuestros genes, en lo más profundo de nuestras mentes están grabados todos los recuerdos y, siendo así, solo se trata de recordar para saber lo que pasó, para comprender los orígenes y, finalmente saber, el por qué estamos aquí y para qué. Nos hemos olvidado de que somos “polvo de estrellas”, los materiales que nos conforman se forjaron en los “” nucleares de los astros que brillan en el firmamento lejano. A temperaturas de millones de grados se pudieron fusionar los elementos que hoy están en nosotros. Una Supernova, hace miles de millones de años, hizo brillar el cielo con un resplandor cegador, una enorme región quedó sembrada de materiales en forma de Nebulosa que, con el paso de los eones, conformó un sistema planetario con un Sol central que le daba luz y calor a un pequeño planeta que, mucho después, llamaron Tierra. Los seres que allí surgieron y evolucionaron, eran el producto de grandes transiciones de fase y cambios que, desde el Caos hizo todo el recorrido necesario hasta la creación de la Vida consciente.

De esa manera, sin lugar a ninguna duda, podemos hablar de un Universo viviente en el que, la materia evoluciona hasta la vida y los pensamientos. En el que en un carrusel sin fin surgen nuevas estrellas y nuevos mundos en los que, como en la Tierra, pasando el tiempo, también surgirá la vida que, podrá ser… ¡de tántas maneras! Una galaxia como la Vía Láctea tener más de cien mil millones de estrellas, en el universo pueden estar presentes más de cien mil millones de galaxias, los mundos que existen en una sola galaxia son cientos de miles de millones y, sabiendo todo eso, ¿Cómo poder pensar que la vida sea única en la Tierra?

“La vida se abre paso… ¡imparable!”

 

“…en alguna pequeña charca caliente, tendrían la oportunidad de hacer el y organizarse en sistemas vivos…” Eso comentaba Darwin sobre lo que podría ocurrir en la Naturaleza. Hemos podido constatar la persistencia con la que la vida, se abre paso en este mundo, la hemos podido hallar en lugares tan insólitos como fumarolas marinas a más de 100 ºC, o en aguas con una salinidad extrema, o, a varios kilómetros de profundidad bajo tierra, o, nutriendose de metales, o metanógenas y alófilas y tantas otras infinitesimales criaturas que nos han causado asombro y maravilla.

 

 

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Si, amigos míos, en lo que a la vida se refiere, ésta se abre paso en los lugares más extremos e inesperados por muy malas que allí puedan estar presentes.De la misma manera, podrían estar situadas en mundos lejanos que, con unas condiciones distintas a las de la Tierra, se puedan haber creado criaturas que ni nuestra desbordante imaginación pueda configurar en la mente.

 

 

 

 

Hasta que supimos que existían otros sistemas planetarios en nuestra Galaxia, ni siquiera se podía considerar posibilidad como una prueba de que la vida planetaria fuera algo común en la Vía Láctea. Pero se sabe que más de cien estrellas de nuestra zona de la galaxia tienen planetas que describen órbitas alrededor de ellas. Casi todos los planetas descubiertos hasta ahora son gigantes de gas, como Júpiter y Saturno (como era de esperar, los planetas grandes se descubrieron primero, por ser más fáciles de detectar que los planetas pequeños), sin embargo es difícil no conjeturar que, allí, junto a estos planetas, posiblemente estarán también sus hermanos planetarios más pequeños que, como la Tierra, pudieran tener para generar la vida en cualquiera de sus millones de formas.

Es cierto que en todo el Universo rigen las mismas leyes y están presentes las mismas constantes universales que, ni con el paso del tiempo pueden variar, así la luz siempre irá a 300.000 Km/s, la del electrón será siempre la misma la masa del protón y, gracias a que eso es así, podemos estar nosotros aquí contarlo. Sin embargo, el Universo, no es uniforme y en el inmenso espacio interestelar impera la diversidad.

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Existe una amplia variedad de densidades dentro del medio interestelar. En la modalidad más ligera, la materia que está entre las estrellas es tan escasa que sólo hay un átomo por mil centímetros cúbicos de espacio: en la modalidad más densa, las nubes que están a punto de producir nuevas estrellas y nuevos planetas contienen un millón de átomos por centímetro cúbico. Sin embargo, esto es algo muy diluido si se compara con el aire que respiramos, donde cada centímetro cúbico contiene más de diez trillones de moléculas, pero incluso una diferencia de mil millones de veces  en densidad sigue siendo un contraste espectacular.

La cuestión es que, pocos investigadores destacaron allá por 1.990 en que todos estos aspectos -composición, temperatura y densidad- en el medio interestelar dista mucho de ser uniforme. Por decirlo de otra manera más firme, no está en equilibrio, y parece que lo que lo mantiene lejos del equilibrio son unos pocos de procesos asociados con la generación de las pautas espirales.

Aquí se crea entropía negativa. nosotros, tenemos una manera de vencer a la inexorable Entropía que siempre acompaña al Tiempo, su transcurrir deja sentir sus efectos sobre las cosas que se hacen más viejas. Sin embargo, sabemos, como las galaxias, generar energía reproductora y, mientras que las galaxias crean estrellas nuevas y mundos, nosotros, recreamos la vida a partir de la unión entr hombre y mujer, y, de esa unión surgen otros seres que, perpetúan nuestra especie. Es la entropía negativa que lucha contra la extinción.

Esto significa que la Vía Láctea ( otras galaxias espirales) es una zona de reducción de la entropía. Es un sistema auto-organizador al que mantienen lejos del equilibrio, por una , un flujo de energía que atraviesa el sistema y, por otra, como ya se va viendo, la retroalimentación. En este sentido, nuestra Galaxia supera el test de Lovelock para la vida, y además prestigiosos astrofísicos han argumentado que las galaxias deben ser consideradas como sistemas vivos.

El hombre furente a una enorme galaxia en el espacio ilustra el sermón 'El origen del ser humano, su dignidad y su lugar en el universo'.

que podamos ser más de lo que parece y que, seamos menos de lo que nosotros mismos nos podamos creer. No parece muy aconsejable que estemos situados en un plano de superioridad en el cual podamos mirarlo todo por encima del hombro. Precisamente por ser Naturaleza nosotros mismos, estamos supeditados a sus cambios y, por lo tanto, a merced de ellos.

El problema está, como dijo aquel hombre sabio:  “¡Somos parte del problema que tratamos de resolver!”

emilio silvera

¿La Física? ¡Una maravilla!

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

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En su Libro Partículas, Gerard ´t Hofft, Premio Nobel de Física, nos cuenta:
“En el mundo de los seres vivos, la escala o tamaño crea importantes diferencias. En muchos aspectos, la anatomía de un ratón es una copia de la de un elefante, pero mientras que un ratón trepar por una pared prácticamente vertical sin mucha dificultad (y se puede caer desde una altura varias veces mayor que su propio tamaño sin hacerse daño), un elefante no sería capaz de realizar tal hazaña. Con bastante generalidad se puede afirmar que los efectos de la gravedad son menos importantes cuanto menores sean los objetos que consideremos (sean vivos o inanimados).

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Cuando llegamos a los seres unicelulares, se ve que ellos no hay distinción entre arriba y abajo. Para ellos, la tensión superficial del agua es mucho más importante que la fuerza de la gravedad a esa escala.

La tensión superficial es una consecuencia de que todas las moléculas y los átomos se atraen unos a otros con una fuerza que nosotros llamamos de Van der Waals. fuerza tiene un alcance muy corto; para ser precisos, diremos que la intensidad de esta fuerza a una distancia r es aproximadamente 1/r7. Esto significa que si se reduce la distancia dos átomos a la mitad de la fuerza de Van der Waals con la que se atraen uno a otro se hace 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 = 128 veces más intensa. Cuando los átomos y las moléculas se acercan mucho unos a otros quedan unidos muy fuertemente a través de esta fuerza. El conocimiento de esta fuerza se debe a Johannes Diderik Van der Waals (1837 – 1923) con su tesis sobre la continuidad del líquido y gaseoso que le haría famoso, ya que en esa época (1873), la existencia de las moléculas y los átomos no estaba completamente aceptado.

La tensión superficial del agua, es el efecto físico (energía de atracción entre las moléculas) que “endurece” la capa superficial del agua en reposo y permite a algunos insectos, como el mosquito y otros desplazarse por la superficie del agua sin hundirse.

El famoso físico inglés James Clerk Maxwell, que formuló la teoría del electromagnetismo de Faraday, quedó muy impresionado por este de Van der Waals.

Los tamaños de los seres uniceculares, animales y vegetales, se miden en micrómetros o “micras”, donde 1 micra es 1/1.000 de milímetro, aproximadamente el tamaño de los detalles más pequeños que se pueden observar con un microscopio ordinario. El mundo de los microbios es fascinante, pero no es el objeto de este trabajo, y continuaremos el viaje emprendido las partículas elementales que forman núcleos, átomos, células y materia, así como las fuerzas que intervienen en las interacciones fundamentales del universo y que afecta a todo lo que existe.

 

Hemos hablado del electrón que rodea el núcleo, de su carga eléctrica negativa que complementa la positiva de los protones y hace estable al átomo; una masa de solamente 1/1.836 de la del núcleo más ligero (el del hidrógeno). La importancia del electrón es vital en el universo.

Pero busquemos los “cuantos”. La física del siglo XX empezó exactamente en el año 1900, cuando el físico alemán Max Planck propuso una posible solución a un problema que había intrigando a los físicos durante años. Es el problema de la luz que emiten los cuerpos calentados a una cierta temperatura, y también la radiación infrarroja emitida, con menor intensidad, por los objetos más fríos (radiación de cuerpo negro).

Estaba bien aceptado entonces que esta radiación tenía un origen electromagnético y que se conocían las leyes de la naturaleza que regían estas ondas electromagnéticas. También se conocían las leyes para el frío y el calor, la así llamada “termodinámica”, o al menos eso parecía. Pero si utilizamos las leyes de la termodinámica para calcular la intensidad de una radiación, el resultado no tiene ningún sentido. Los cálculos nos dicen que se emitiría una cantidad infinita de radiación en el ultravioleta más lejano y, luego, esto no es lo que sucede. Lo que se observa es que la intensidad de la radiación muestra un pico a una cierta longitud de onda característica, y que la intensidad disminuye tanto para longitudes mayores como para menores. Esta longitud de onda característica es inversamente proporcional a la temperatura absoluta de objeto radiante (la temperatura absoluta se define por una escala de temperatura que empieza a 273º bajo cero). Cuando a 1.000º C un objeto se pone al “rojo vivo”, el objeto está radiando en la zona de luz visible.

Radiación de Cuerpo Negro

 

Un cuerpo negro es un objeto teórico o ideal que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que incide sobre él. Nada de la radiación incidente se refleja o pasa a través del cuerpo negro. A pesar de su , el cuerpo negro emite luz y constituye un modelo ideal físico para el estudio de la emisión de radiación electromagnética. El nombre Cuerpo negro fue introducido por Gustav Kirchhoff en 1862.

La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiación de cuerpo negro. Todo cuerpo emite energía en de ondas electromagnéticas, siendo esta radiación, que se emite incluso en el vacío, tanto más intensa cuando más elevada es la temperatura del emisor. La energía radiante emitida por un cuerpo a temperatura ambiente es escasa y corresponde a longitudes de onda superiores a las de la luz visible (es decir, de menor frecuencia). Al elevar la temperatura no sólo aumenta la energía emitida sino que lo hace a longitudes de onda más cortas; a esto se debe el cambio de color de un cuerpo cuando se calienta. Los cuerpos no emiten con igual intensidad a todas las frecuencias o longitudes de onda, sino que siguen la ley de Planck.

Lo que Planck propuso fue simplemente que la radiación sólo podía ser emitida en paquetes de un tamaño dado. La cantidad de energía de uno de esos paquetes, o cuantos, es inversamente proporcional a la longitud de onda, y por tanto, proporcional a la frecuencia de radiación emitida. La fórmula es E = hν, donde E es la energía del paquete, ν es la frecuencia y h es una nueva constante fundamental de la naturaleza, la constante de Planck. Cuando Planck calculó la intensidad de la radiación térmica imponiendo nueva condición, el resultado coincidió perfectamente con las observaciones.

Poco tiempo después, en 1905, Einstein formuló esta teoría de una manera mucho más tajante: él sugirió que los objetos calientes no son los únicos que emiten radiación en paquetes de energía, sino que toda la radiación consiste en múltiplos del paquete de energía de Planck. El príncipe francés Louis-Victor de Broglie, dándole otra vuelta a la teoría, propuso que no sólo cualquier cosa que oscila tiene energía, sino que cualquier cosa con energía se debe comportar una “onda” que se extiende en una cierta región del espacio, y que la frecuencia ν de la oscilación verifica la ecuación de Planck. Por lo tanto, los cuantos asociados con los rayos de luz deberían verse una clase de partículas elementales: el fotón. Todas las demás clases de partículas llevan asociadas diferentes ondas oscilantes de campos de fuerza, esto lo veremos más adelante.

El curioso comportamiento de los electrones en el interior del átomo, descubierto y explicado por el famoso físico danés Niels Bohr, se pudo atribuir a las ondas de de Broglie. Poco después, en 1926, Edwin Schrödinger descubrió cómo escribir la teoría ondulatoria de de Broglie con ecuaciones matemáticas exactas. La precisión con la cual se podían realizar cálculos era asombrosa, y pronto quedó claro que el comportamiento de todos los objetos pequeños quedaba exactamente determinado por las recién descubiertas “ecuaciones de ondas cuánticas”.

Está bien comprobado que la mecánica cuántica funciona de maravilla…, pero, sin embargo, surge una pregunta muy formal: ¿qué significan realmente estas ecuaciones?, ¿qué es lo que están describiendo? Isaac Newton, allá en 1867 formuló cómo debían moverse los planetas alrededor del Sol, estaba claro todo el mundo qué significaban sus ecuaciones: que los planetas estaban siempre en una posición bien definida des espacio y que sus posiciones y sus velocidades en un momento concreto determinan inequívocamente cómo evolucionarán las posiciones y las velocidades en el tiempo.

Pero los electrones todo es diferente. Su comportamiento parece estar envuelto en misterio. Es como si pudieran “existir” en diferentes lugares simultáneamente, como si fueran una nube o una onda, y esto no es un efecto pequeño. Si se realizan experimentos con suficiente precisión, se puede determinar que el electrón parece capaz de moverse simultáneamente a lo largo de trayectorias muy separadas unas de otras. ¿Qué puede significar todo esto?

Niels Bohr consiguió responder a esta pregunta de tal que con su explicación se pudo seguir trabajando, y muchos físicos siguen considerando su respuesta satisfactoria. Se conoce como la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica.

Si la mecánica cuántica tiene cosas extrañas y el espín es una de ellas. Y si uno piensa que la intuición le ayudará a comprender todo esto, pues no lo hará, o es poco probable que lo haga. Las partículas tienen un espín fundamental. Al igual que la carga eléctrica o la masa, el espín ayuda a definir que de partícula es cada una.

Las leyes de la mecánica cuántica han sido establecidas con mucha precisión; permite cómo calcular cualquier cosa que queramos saber. Pero si queremos “interpretar” el resultado, nos encontramos con una curiosa incertidumbre fundamental: que varias propiedades de las partículas pequeñas no pueden estar bien definidas de manera simultánea. Por ejemplo, podemos determinar la velocidad de una partícula con mucha precisión, pero entonces no sabremos exactamente dónde se encuentra; o a la inversa, podemos determinar la posición con precisión, pero entonces su velocidad queda mal definida. Si una partícula tiene espín (rotación alrededor de su eje), la dirección alrededor de la cual está rotando (la orientación del eje) no puede ser definida con gran precisión.

La posición y el momento de una partícula nunca lo podremos saber con precisión ilimitada.

No es fácil explicar de forma sencilla de dónde viene esta incertidumbre, pero existen ejemplos en la vida cotidiana que tienen algo parecido. La altura de un tono y la duración en el tiempo durante el cual oímos el tono tienen una incertidumbre mutua similar. Para afinar un instrumento se debe escuchar una nota durante un cierto intervalo de tiempo y compararla, por ejemplo, con un diapasón que debe vibrar también durante un tiempo. Notas muy breves no tienen bien definido el tono.

Para que las reglas de la mecánica cuántica funcionen, es necesario que todos los fenómenos naturales en el mundo de las cosas pequeñas estén regidos por las mismas reglas. Esto incluye a los virus, bacterias e incluso a las personas. Sin embargo, cuando más grande y más pesado es un objeto, más difícil es observar las desviaciones de las leyes del movimiento “clásicas” debidas a la mecánica cuántica. Me gustaría referirme a exigencia tan importante y tan peculiar de la teoría con la palabra “holismo”. Esto no es exactamente lo mismo que entienden algunos filósofos por holismo, y que podría definir como “el todo es más que la suma de sus partes”. Si la física nos ha enseñado algo es justo lo contrario. Un objeto compuesto de un gran de partículas puede ser entendido exactamente si se conocen las propiedades de sus partes (partículas); basta que sepamos sumar correctamente (¡y esto no es nada fácil en mecánica cuántica!). Lo que entiendo por holismo es que, efectivamente, el todo es la suma de las partes, pero sólo se puede hacer la suma si todas las partes obedecen a las mismas leyes. Por ejemplo, la constante de Planck, h, que es igual a 6’626075… × 10-34 Julios segundo, debe ser exactamente la misma para cualquier objeto en cualquier sitio, es decir, debe ser una constante universal.

La mecánica cuántica es muy extraña a nuestro “sentido común”, sabemos que se desenvuelve en ese “universo” de lo muy pequeño, alejado de nuestra vida cotidiana en el macrocosmos tetradimensional que, no siempre coincide con lo que, en aquel otro ininitesimal acontece.

Las reglas de la mecánica cuántica funcionan tan bien que refutarlas resulta realmente difícil. Los trucos ingeniosos descubiertos por Werner Heisemberg, Paul Dirac y muchos otros mejoraron y completaron las reglas generales. Pero Einstein y otros pioneros como Erwin Schrödinger siempre presentaron serias objeciones a interpretación. Quizá funcione bien, pero ¿dónde está exactamente el electrón?, ¿en el punto x o en el punto y? En pocas palabras, ¿dónde está en realidad?, y ¿cuál es la realidad que hay detrás de nuestras fórmulas? Si tenemos que creer a Bohr, no tiene sentido buscar tal realidad. Las reglas de la mecánica cuántica, por sí mismas, y las observaciones realizadas con detectores son las únicas realidades de las que podemos hablar.

Es cierto que, existe otro universo dentro de nuestro del que, aún, nos queda mucho por aprender.

La mecánica cuántica puede ser definida o resumida así: en principio, con las leyes de la naturaleza que conocemos se puede predecir el resultado de cualquier experimento, en el sentido que la predicción consiste en dos factores: el primer factor es un cálculo definido con exactitud del efecto de las fuerzas y estructuras, tan riguroso como las leyes de Isaac Newton para el movimiento de los planetas en el Sistema Solar; el segundo factor es una arbitrariedad estadística e incontrolable definida matemáticamente de estricta. Las partículas seguirán una distribución de probabilidades dadas, primero de una forma y luego de otra. Las probabilidades se pueden calcular utilizando la ecuación de Schrödinger de función de onda (Ψ) que, con muchas probabilidades nos indicará el lugar probable donde se encuentra una partícula en un dado.

Muchos estiman que esta teoría de las probabilidades desaparecerá cuando se consiga la teoría que explique, de forma completa, todas las fuerzas; la buscada teoría del todo, lo que implica que nuestra descripción actual incluye variables y fuerzas que (aún) no conocemos o no entendemos. Esta interpretación se conoce como hipótesis de las variables ocultas.”

emilio silvera

Ylia Prigogine ¡Qué personaje!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Personajes de la Historia    ~    Comentarios Comments (0)

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Ylia Prigogine haciendo lo que sólo unos privilegiados pueden hacer: desvelando los principios del mundo. Enn la pizarra, la entropía. La irreversibilidad del tiempo trae el orden al caos, decía.  De alguna manera pretendía explicar que nada permanece y todo cambia bajo los efectos del inexorable paso del Tiempoj.

Ilya Prigogine (25 de enero de 1917 Moscú28 de mayo de 2003, Bruselas) fue un físico, químico, sistémico y profesor universitario belga de origen ruso, galardonado con el Premio Nobel de Química en el año 1977 por sus investigaciones que lo llevaron a crear el concepto, en 1967, de estructuras disipativas.

“Desde los inicios de la biología, filósofos y científicos se habían dado de que las formas vivas, de múltiples y misteriosas maneras, combinan la estabilidad de la estructura con la fluidez del cambio. Como los remolinos, dependen de un  flujo constante de materia; como las llamas,transforman los materiales de los que se nutren para mantener su actividad y crecer; pero a diferencia de remolinos y llamas, las estructuras vivas también se desarrollan, se reproducen y evolucionan. “

Estructura disipativa

Las estructuras disipativas constituyen la aparición de estructuras coherentes, autoorganizadas en sistemas alejados del equilibrio. Se trata de un concepto de Ilya Prigogine, que recibió el Premio Nobel de Química «por una gran contribución a la acertada extensión de la teoría termodinámica a sistemas alejados del equilibrio, que sólo pueden existir en conjunción con su entorno».

El término estructura disipativa busca representar la asociación de las ideas de orden y disipación. El nuevo hecho fundamental es que la disipación de energía y de materia, que suele asociarse a la noción de pérdida y evolución hacia el desorden, se convierte, lejos del equilibrio, en fuente de orden.

Inestabilidad de Bénard

El ejemplo clásico utilizado por Prigogine para las estructuras disipativas es la «inestabilidad de Bénard». Se trata de una capa horizontal de líquido que tiene una diferencia de temperatura entre la superficie superior e inferior producto de que ésta última es calentada. Existe por tanto un gradiente de temperatura, al estar la base más caliente que la superficie, que produce la conducción de calor de abajo hacia arriba. La inestabilidad se produce cuando el gradiente sobrepasa cierto límite. En este caso el transporte de calor por conducción –colisión entre partículas— se ve aumentado por un transporte por convección, en el que las moléculas participan de un movimiento colectivo. Se forman vórtices que distribuyen la capa líquida en «celdas» de agua. Si se analiza la probabilidad de que un fenómeno como la «inestabilidad de Bénard» se produzca espontáneamente, se llega a la conclusión de que dicho fenómeno es prácticamente imposible.

Lejos del equilibrio

 

Lejos del equilibrio, la materia se comporta de forma diferente a las regiones cercanas al equilibrio. Las nociones de no linealidad, fluctuación, bifurcación y autoorganización son fundamentales: es el dominio de las estructuras disipativas, las que se encuentran en el origen de los estudios de sistemas complejos.

En un lenguaje vulgar, una estructura disipativa, sería la encargada de permitir alcanzar un cierto orden (muchas veces asociado al mero orden biológico) a expensas de un aporte continuo de energía externa al sistema. De ahí, que se le asocia al no equilibrio, pues origina condiciones que no son alcanzables espontáneamente, pero a las que sí se llegan, y mantienen en equilibrio, si cíclicamente se le incorpora energía. Se dice que tales sistemas concluyen en un «equilibrio estacionario».

Ilya Prigogine en uno de sus más célebres libros, de título ¿Tan sólo una ilusión?, que consta de una antología de diez ensayos (elaborados entre 1972 y 1982) en los que el autor habla con especial ahínco sobre este nuevo estado de la materia: las estructuras disipativas, asegurando que con estos novedosos conceptos se abre un «nuevo diálogo entre el hombre y la naturaleza».

Para Prigogine tiempo y eternidad son dos conceptos diferentes. El tiempo no es la eternidad, ni es el eterno retorno. La estructura del espacio-tiempo está ligada a la irreversabilidad pero el tiempo no es solamente irreversibilidad, devenir y evolución.

 

 

 

 

Para Prigogine… “el Tiempo…”

 

Para Prigogine no podemos hablar de un nacimiento del tiempo pero sí de un nacimiento de nuestro tiempo así como de un nacimiento de nuestro Universo. Existen muchos tipos de tiempos: el tiempo astronómico, el tiempo de la dinámica, el tiempo químico interno, el tiempo biológico interno, que es la inscripción del código genético que prosigue a lo largo de miles de millones de años de la vida misma, el tiempo musical, etc. Es una convención humana contar el tiempo a partir de un acontecimiento, como por ejemplo, el nacimiento de Cristo.

El nacimiento de nuestro tiempo no es el nacimiento del tiempo. Ya en el vacío fluctuante preexistía el tiempo en estado potencial. El tiempo potencial es un tiempo que está ya siempre ahí, en estado latente pero que requiere un fenómeno de fluctuación para concretarse. El tiempo no ha nacido con nuestro Universo: el tiempo precede a la existencia y podrá hacer que nazcan otros universos.

Los fenómenos irreversibles conducen a nuevas estructuras y, desde el momento en que aparecen estas nuevas estructuras, no hay vuelta atrás, no podemos pensar que los humanos somos los responsables de la aparición de la perspectiva del antes y del después. El antes y el después nos preceden, no son invenciones humanas, aunque sí lo es la forma en que medimos el tiempo, con relojes que tienen un movimiento periódico.

Si para Aristóteles, el tiempo es eterno y no tiene inicio y, para Einstein, el tiempo es una ilusión humana, es eterno, no reversible, pero relativo, para Prigogine el tiempo precede al Universo. Para él el tiempo irreversible y no es una ilusión como creía Einstein.

Prigogine se pregunta si la autonomía del tiempo desarrolla algún papel en la evolución de la vida, en la evolución biológica. La vida ha creado nuestro tiempo gracias a la creación de las biomoléculas, que son moléculas orgánicas a quienes la irreversibilidad les quebró la simetría. Al quebrar esta simetría espacial también quebró la simetría temporal, o sea, la simetría entre pasado y futuro. Eso es la historia de las moléculas, historia que permenece en su ADN y podemos rastrear.

Origen del Universo

En su teoría sobre el origen del Universo, la relación entre espacio-tiempo por un lado y materia por el otro, no es simétrica. El espacio-tiempo se transforma en materia cuando la inestabilidad del vacío se corresponde con una explosión de entropía, lo cual es un fenómeno irreversible. La materia sería, por lo tanto, para Prigogine, una contaminación del espacio-tiempo. El tiempo precede al Universo.2

En 1922, gracias a Einstein, se abandona el modelo de un Universo estático, por el modelo de un Universo en expansión. En 1965 se descubre que el Universo está formado fundamentalmente por fotones, ya que existen 109 fotones por cada barión. El desorden se asocia a los fotones, mientras que el orden se asocia a los bariones. O sea, que nuestro Universo tiene más desorden que orden.

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Según Prigogine el Universo es el resultado de una transición de fase a gran escala, el paso de un estado a otro. El Universo sería el resultado de una inestabilidad sucedida a una situación que le ha precedido.

Contrariamente a la idea clásica de que habría habido una entropía despreciable que aumenta hasta la muerte térmica, estado en el que la entropía sería terminal, Prigogine localiza una enorme producción de entropía en el origen del Universo.

Por eso, para Prigogine la muerte térmica está en los inicios del Universo. La entropía total de Universo procede del predominio de los fotones.

Prigogine hace comenzar el Universo de una inestabilidad, un cambio de fase: el Universo que conocemos sería el resultado de una transformación irreversible de otro estado físico, de un vacío fluctuante de anti-materia.

El vacío fluctuante podía disminuir su energía emitiendo agujeros negros, lo cual es un fenómeno irreversible. En un primer momento, por la inestabilidad de las partículas de la masa crítica original, se van constituyendo grupos de masa que son pequeños agujeros negros del orden de 10 -3 g.

En ese momento el Universo se expande de manera exponencial, pero esos agujeros negros se descomponen en tiempos de 10 -35 segundos. O sea que la materia lleva consigo el signo de la flecha del tiempo. En ese momento aparece el Universo que ya está formado por fotones y bariones porque el tiempo se transformó en materia después de esta explosión de entropía.

El Universo caliente y pequeño era un Universo en equilibrio que se transformó en un Universo de no-equilibrio con la aparición de la materia. Si el Universo continuara en equilibrio no existiría la materia, y la aparición misma de la materia es una manifestación de la irreversibilidad. La existencia de materia y no de anti-materia es la prueba de una ruptura de la simetría anterior.

En el siglo XXI ya no se cree, como se pensaba en el siglo XX, que la evolución del Universo va en la dirección de la degradación, sino que la evolución va en la dirección del aumento de la complejidad, con nuevas estructuras que aparecen en cada nuevo nivel progresivamente, en todos los viveles existentes, sean del orden no viviente, como en las galaxias o estrellas, sean del orden viviente, como en los sistemas biológicos. Tanto en el orden microscópico como en el orden macroscópico.

Aunque todavía existen quienes creen que el porvenir del Universo es una repetición, un eterno retorno y que el tiempo no es más que una ilusión humana y, también existen, quienes creen, como en la termodinámica clásica, que la evolución del Universo consiste en una inevitable decadencia debido al agotamiento de los recursos disponibles, Prigogine sostiene, gracias a los avances de la ciencia y los nuevos conocimientos matemáticos, como los fractales, que la realidad de nuestro Universo es mucho más compleja que eso.

Existen demasiadas posibilidades y elementos a tomar en cuenta y, existen siempre nuevos procesos de transformación y de aumento de la complejidad.

Como veréris, de vez en cuando conviene echar una mirada por ahí para saber de personajes y de sus pensamientos que, como siempre digo, todos sabemos alguna cosa y, es conveniente, que todos los demás sepan de ella. En este caso, he traído aquí a este personaje de cuyos pensamientos podemos nutrir nuestros conocimientos para que podamos ser, algo menos ignorante.

Publica: emilio silvera

Fuente Wikipedia