viernes, 30 de octubre del 2020 Fecha
Ir a la página principal Ir al blog

IMPRESIÓN NO PERMITIDA - TEXTO SUJETO A DERECHOS DE AUTOR




¿Cómo se formaron las galaxias? ¡Nadie lo sabe!

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

RSS de la entrada Comentarios Trackback Suscribirse por correo a los comentarios

 ALMA observa cómo se forman las galaxias en el universo temprano

“ALMA observa cómo se forman las galaxias en el universo temprano. Image Credit: ESO”

 Dicen debajo de la Imagen:

“ALMA consiguió captar una señal tenue, pero clara, de carbono (que brillaba intensamente) de una de las galaxias, llamada BDF2399. Sin embargo, este resplandor no provenía del centro de la galaxia, sino más bien de uno de sus lados.”

ALMA and a Starry Night.jpg

“El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) se ha utilizado para detectar las nubes de gas con formación estelar más distantes encontradas hasta ahora en galaxias normales del universo temprano. Las nuevas observaciones permiten a los astrónomos empezar a ver cómo se construyeron las primeras galaxias y cómo despejaron la niebla cósmica en la época de reionización. Esta es la primera vez que pueden verse este tipo de galaxias como algo más que manchas difusas.”

Ninguna de estas explicaciones nos demuestran cómo se formaron las galaxias en verdad, a pesar de la presencia de la expansión cósmica del universo que habría hecho dispersar la materia que estaban destinadas a formas esas galaxias, ¿Qué había allí, para retener la materia y que las galaxias se pudieran formar?

En los temas que hemos tratado en otros trabajos, la protagonista ha sido la “hipotética” materia y energía oscura que, según algunos modelos supone el 90% de la materia que compone el universo. El tema dio pie a opininiones y algún debate que principalmente llevaron adelante Kike y Fandila que, con sus indudables conocimientos y formas de aplicar la lógica, nos llevan de la mano, con alguna metáfora incluída, a que podamos comprender mejor como son las cosas que, no siempre, coinciden con la realidad que algunos nos dibujan. Y, nuestra obligación, aunque el dibujo sea hermoso, armonioso y hasta placentero, debemos desconfiar, y, tomarlo, tan sólo como algo posible, algo que podría ser pero que de momento no es. Acordaos de aquel sabio que nos dijo: Todas las cosas son”. Con aquella simple frase, elevó a las “cosas” a la categoría de ser. Claro que las cosas a las que se refería estaban allí y podíamos contemplarlas. Por el contrario, la “materia oscura” nadie la vio nunca, es algo imaginario y supuesto que, al parecer, nos señalan algunos indicios observados, por lo demás, nada podemos concretar de ella.

 swift-m31

 La siguiente imágen la tomó el satélite Swift de la NASA siendo una de las 330 fotografías que tomo de la galaxia espiral M31, una de las formaciones estelares que se encuentran más cerca de nuestra propia galaxia.

Arriba contemplamos la conocida y familiar imagen de una Galaxia y, si alguien nos preguntara como pudieron formarse las galaxias, la verdad sería que, no tendríamos contestación para esa pregunta. ¿Cómo es posible eso a estas alturas? Pués porque lo que podemos resumir de la moderno visión del universo se podría limitar a dos breves afirmaciones: Primera; el universo ha estado expandiéndose desde que se formó, y en el proceso ha evolucionado desde las estructuras simples a las complejas. Segunda: la materia visible en el universo está organizada jerárquicamente: las estrellas agrupadas en galaxias, las galaxias en cúmulos y los cúmulos en supercúmulos. El problema al que nos enfrentamos por tanto, es comprender como un universo  cuya evolución está dominada por la primera afirmación, puede llegar a tener la estructura descrita en la segunda afirmación.

El problema de es explicar la existencia de la galaxias ha resultado ser uno de los más espinosos de la cosmología. Con todo derecho no deberían estar ahí y, sin embargo, ahí están. Es difícil comunicarl el abismo de frustración que este simple hecho produce entre los científicos. Una y otra vez han surgido nuevas revelaciones y ha parecido que el problema estaba resuelto. Cada vez la solución se debilitaba, aparecían nuevas dificultades que nos transportaban al punto de partida.

Cada pocos años, la American  Physical Society, la Asociación Profesional  de físicos, tienen una sesión en una de sus reuniones en la que los Astrofísicos hablan de los más nuevos métodos de afrontar el problema de las galaxias. Si te molestar en asistir a varias de esas reuniones, dos son las sensaciones contradictorias que te embargan: Por una parte sientes un gran respeto por la ingenuidad de algunas propuestas que son hechas “de corazón” y, desde luego, la otra sensación es la de un profundo excepticismo hacia las ideas que proponían, al escuchar alguna explicación de cómo las turbulencias de los agujeros negros, las explosiones durante la formación de galaxias, los neutrinos pesados y la materia oscura fría resolvía todos aquellos problemas.

Lo cierto es que, a pesar de lo que se pueda leer en la prensa en comunicados oficiales, todavía no tenemos ese “bálsamo milagroso” que nos permita responder a una pregunta simple: ¿Por qué está el cielo lleno de galaxias?

http://www.educarm.es/templates/portal/ficheros/websDinamicas/32/cumulosdegalaxias.jpg

Es cierto, el cielo está lleno de cúmulos de galaxias y nosotros, tratándo de saber de su presencia allí, hemos llegado a conseguir eliminar muchas de las respuestas equivocadas. Podemos estar ahora mucho más cerca de la verdad de lo que lo estábamos antes. Pero, de ninguna manera sería bueno que nos dejémos adormecer por la credulidad de los postulados modernos que parecen “sacados de la manga” del jugador cosmológico, para que la partida salga redonda. Claro que, una cierta dosis de excepticismo no implica que no podamos aceptar como probables y ciertas, algunas de las ideas generales implícitas en las soluciones propuestas que podrían, al final de todo el camino, ser parte de la solución que buscamos.

Formalmente podríamos exponer aquí al menos cinco razones para tratar de justificar el por qué, las galaxias, no deberían estar ahí presentes.

1º) Las Galaxias no pueden haberse formado antes que los átomos. No es un asunto trivial. Durante muchisimos años se estuvo tratando de entender este proceso, comezando con ideas magicas, hasta que a principios del siglo 19 se empezo a a comprender como funcionan las estrellas y el Universo.

http://1.bp.blogspot.com/-EHg4VjZ0CjY/Tp1Ybl6ETOI/AAAAAAAAABY/5sJUmSQb2-A/s1600/El-Universo+02.jpg

Es un proceso algo complicado, por eso se tardo tanto en reconocerlo. En este momento la mejor teoria que explica el Universo es que comenzo con el Big-Bang, la explosion inicial que dio origen a todo. En la explosion, de origen todavia incierto, habia pura energia, y al expandirse se fue enfriando, como lo haria cualquier gas. Al llegar a un nivel de energia un poco mas bajo del inicial, se pudieron condensar de la energia las primeras particulas elementales (protones, neutrones, etc). Esto ocurrio en los primeros minutos. La famosa ecuacion de Einstein E = mc al cuadrado, implica que se puede transformar materia en energia, como en un reactor nuclear, y tambien la energia puede condensarse en materia, como en este caso. A los 300 mil años, el nivel de energia fue lo suficientemente bajo como para permitir la formacion de los primeros atomos.

La existencia protones, electrones y neutrones dispersos, que cuando se juntaron fue para formar los elementos quimicos mas elementales: Hidrogeno, Helio y algo de litio. Nada mas se formo, en la proporcion de 75% de hidrogeno, casi 25% de helio, y trazas de los otros elementos.

http://www.cookingideas.es/imagenes/antimateria.jpg

Aquella primera “sopa de plasma primordial” posibilitó que se juntaran protones y neutrones para formar el elemento más simple del Universo: El Hidrógeno,

Así, podemos partir de la base cierta de que, hasta donde sabemos, podemos pensar en el Universo durante aquellas primeras etapas de la expansión de Hubble estaba formado por dos únicos constituyentes: materia y radiación. La materia sufrió una serie de congelaciones al construir  gradualmente  estructuras más y más complejas. A medida que tienen lugar estos cambios en la formación de la materia, la manera en que interaccionan, materia y radiación cambian radicalmente. Esto, a su vez, desempeña un papel fundamental en la formación de galaxias.

La luz y otros tipos de radiación interaccionan fuertemente con partículas libres eléctricamente cargadas, del tipo de las que existían en el plasma que constituía el universo antes de que los átomos se formara. A causa de esta interacción, cuando la radiación se mueve por este plasma, colisiona con partículas, rebotando y ejerciendo una presión del mismo modo que las moléculas de aire, al rebotar sobre las paredes de un neumático, mantienen el neumático inflado. Si se diese el caso de que una conglomeración de materia del tamaño de una galaxia tratase de formarse antes de la congelación de los átomos, la radiación que traspasaría el material habría destruído el conglomerado, y, la radiación tendería a quedar atrapada dentro de la materia. Si tratase de salir, sufriría colisiones y rebotaría.

http://2.bp.blogspot.com/-9Q9hEhkreuc/T7GJp5Nf_AI/AAAAAAAAAiU/GLhfUwr3dRE/s1600/Radiactividad+y+radiaci%C3%B3n_html_ed09f3b.jpg

2º) Las galaxias no tuvieron tiempo de formarse. La Gravedad es la gran fuerza desestabilizadora del Universo, Nunca lo abandona del todo; siempre está actuando tratando de unir trazos de materia, En cierto sentido, la historia entera del Universo se puede pensar como un último y futil intento de superar la Gravedad.

Sería asombroso, dada la naturaleza universal de la fuerza gravitatoria, que no hubiera desempeñado un papel importante en la formación de las galaxias. Escribir sobre este apartado nos llevaría a tener que explicar muchas implicaciones que están presentes en la dinámica del universo en relación a la materia. De todas las maneras que la queramos mirar, la sensación que percibimnos es la de que, en aquellos primeros momentos, podía existir “algo” (no sabemos qué) que generaba también, como la materia bariónica normal, fuerza gravitatoria.

http://farm3.staticflickr.com/2273/1813695464_ab42701060_z.jpg?zz=1

        Inmensas turbulencias que generaban fuerzas eléctricas y moldeaba la materia y todo el entorno

3º) La turbulencia tampoco nos vale. El Impulso a travgés de la turbulencia es una idea simple, cuyas primeras versiones fueron aireadas alrededor de 1950. El postulado es: cualquier proceso tan violento y caótico como las primeras etapas del Big Bang no será como un río profundo y plácido, sino como una corriente de montaña, llena de espuma y turbulencias. En este flujo caótico podemos esperar encontrar remolinos y vórtices de gas. Lo cierto es que, en este maremagnun, era de todo punto imposible que las galaxias se pudieran formar.

4º) Las Galaxias no han tenido tiempo para formar cúmulos. Quizá estamos encontrando dificultades porque consideramos el problema de las galaxias desde un punto de vista muy estrecho. Quizá lo que deberíamos hacer es ver las cosas en una escala más grande y esperar que si entendemos como se forman los cúmulos de galaxias, la génesis de las galaxias individuales, se resolverá por sí misma. La idea nos conduce naturalmente a la cuestión de cómo se pueden haber formado concentraciones muy grandes de masa al comienzo de la vida del universo. Una de las ideas más sencillas sobre como puede haber sido el universo cuando los átomos se estaban formando es que no importa lo que estuviese pasando, la temperatura era la misma en todas partes. Este se llama modelo isotérmico.

Resultado de imagen de Formación de galaxias a pesar de la expansión de Hubble

Alguna fuerza misteriosa estalla allí para retener la materia

Explicar aquí las implicaciones matemáticas a que nos llevaría explicar el modelo isotérmico, estaría bien pero, no parece imprescindible para finalizar este trabajo que, de manera sencilla, sólo trata de explicar que, las galaxias no se pudieron formar conforme a lo que hemos observado y sabemos del Universo, algo nos falta por saber y, alguna fuerza “oculta” debería haber estado allí presente para evitar que, la materia se dispersara con la expansión de Hubble y las galaxias se pudieran formar.

5º) Si la radiación marcha junto con la materia y la materia con las galaxias, la radiación de microondas cósmicas sería contradictoria. Si la radiación no se hubiera dispersado uniformemente, con independencia de la materia del universo, ¿dónde hubiera estado? siguiendo el procedimiento normal de la física teórica, consideraremos a continuación la tesis opuesta.

Supongamos que en el comienzo del universo materia y radiación estaban unidas. Si era así, allí donde se encontrara una concentración de masa, también habría una concentración de radiación. En la jerga de la Física se dice que esta situación es “adiabática”. Aparece siempre que tienen lugar en las distribuciones del gas cambios tan rápidos que la energía no puede transferirse fácilmente de un punto al siguiente.

Sabemos que,  para hacer galaxias,  la materia del universo tuvo que estar muy bien distribuída en agregados cuando se formaron los átomos. Pero, todo este resultado choca con uno de los hechos más notables del universo que conocemos. Si consideramos la radiación de microondas, que llega hasta nosotros desde la dirección del Polo Norte de la Tierra, y luego nos volvemos y miramos la radiación que viene  del Polo Sur, encontramos que son casi completamente idénticas. De esta notable uniformidad se deduce que cuando la radiación se despareja de la materia deberá de estar muy uniformemente distribuida por todo el universo.

El resultado final es este: lo que el proceso de formación de galaxcias requiere del entorno de microondas y lo que observamos de su uniformidad son cosas diametralmente opuestas. Lo primero requiere radiación para ser reunida con la materia; así, si la materia estuviera agrupada cuando los átomos se formaron, habría trazas de esa agrupación en el fondo cósmico de microondas de hoy.

Por otra parte, la uniformidad observada en el entorno de microondas implica que la radiación nunca podría haber estado tan agrupada; si lo hubiera estado, hoy no sería uniforme. Cuando se hacen detallados cálculos núméricos, los astrofísicos encuentran que es imposible conciliar estas dos exigencias en conflicto. La radiación de microondas no puede ser uniforme y no uniforme al mismo tiempo.

http://www.nasa.gov/centers/goddard/images/content/377609main_blackhole_diet_HI.jpg

Todos los razonamientos anteriores nos llevan a pensar y demuestran muy claramente que, no podemos dar por supuesto un universo lleno de galaxias y, si de hecho lo está, debemos buscar la causa real que lo hizo posible. Explicar ese universo ha sido mucho más difícil de lo que muchos llegaron a pensar y, como se dice en el título de este trabajo, no tenemos una explicación, ni las razones de peso que justifiquen la presencia de las galaxias.

¿Qué había y estaba presente en el comienzo del Universo, que nosotros desconocemos pero que, hizo posible que las galaxias se pudieran formar?

Yo no lo se.

Estamos de nuevo en el punto de siempre: Nuestros conocimientos son limitados. Nuestra ignorancia… ¡Infinita!

emilio silvera

¡El pasado! ¿Qué haríamos sin él?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Rumores del saber del mundo    ~    Comentarios Comments (0)

RSS de la entrada Comentarios Trackback Suscribirse por correo a los comentarios

2064 aryabhata-crp.jpg

              Estatua de Aryabhata

En el año 499 d.C. el matemático hindú Aryabhata calculó pi como 3,1416 y la duración del año solar como 365,358 días.  Por la misma época, concibió la idea de que la Tierra era una esfera que giraba sobre su propio eje y se desplazaba del Sol.  Pensaba, además, que la sombra de la Tierra sobre la Luna era lo que causaba los eclipses.  Dado que Copérnico no “descubriría” algunas de estas cosas hasta casi mil años después, resulta difícil no preguntarse si el revuelo provocado por la llamada “revolución copernicana” estaba realmente justificado.

En la Edad Media el pensamiento indio estaba muy por delante del europeo en varias áreas.  En esta época, los monasterios budistas de la India tenían tantos recursos que actuaban como bancos e invertían sus excedentes financieros en empresas comerciales.  Detalles como éste aclaran por qué los historiadores se refieren a la reunificación del norte de la India bajo los Guptas (c.320-550) como una era dorada.

                                  Templo Budista

Esta dinastía, en conjunción con el reinado de Harsha Vardhana (606-647), abarca el período que hoy se considera la era clásica de la India.  Además de los progresos realizados en matemáticas, esta época fue testigo del surgimiento de la literatura en sánscrito, de la aparición de formas de hinduismo nuevas y duraderas, entre ellas el vedanta, y del desarrollo de una espléndida arquitectura religiosa.

Más que la mayoría de los lenguajes, el sánscrito encarna una idea: es el lenguaje especial para gente que deben tener una clasificación también especial.  Es una lengua de más de tres mil años de antigüedad. En un principio, fue la lengua del Punjab, pero luego se difundió al este.

Se puede discutir si los autores del Rig Veda fueron los arios procedentes de fuera de la India o indígenas de la región, pero lo que no se puede poner en duda es que poseían un idioma de gran riqueza y precisión, y una tradición poética cultivada.

El sánscrito es una de las aportaciones más grandes de la cultura que nos vamos a poder encontrar que se ha formado de alguna manera en un territorio indio europeo como lo es la india, ya que es considerado como la lengua más antigua de toda esta zona, pues según algunos historiadores y analistas de toda esta situación el mismo fue conformado o desarrollado hace más de 4000 años, algo para tener en cuenta por parte de todos nosotros, ya que según muchas personas gracias a esta gran cantidad de aportes que se fueron formando con él sanscrito se fue formando todo lo que conocemos en la actualidad en cada una de las diferentes lenguas y textos que se desarrollaron en lo que es actualmente.

Moderna estatua de Pāṇini vestido al estilo Imperio mogul (siglo XVII-XIX) en la Universidad de Benarés

La importancia de los gramáticos para la historia del sanscrito no tiene comparación en ninguna otra lengua del mundo.  La preeminencia que alcanzó esta actividad se deriva de la necesidad   de preservar intactos los textos sagrados de los Vedas: según la tradición, cada palabra del ritual tenía que pronunciarse de forma exacta.  Así que da demostrado en algún momento del siglo IV a.C. cuando Panini compone su Gramática.

Nada sabemos sobre la vida de Panini, aparte de que nació en Satura, en el extremo noroeste de la India.  Su Astadhyayi consta de cuatro mil aforismos que describen, con abundante detalle, la forma de sanscrito que utilizaban los brahmanes de la época.  Su obra tuvo tanto éxito, que la forma del idioma que describió quedó establecida para siempre, después de lo cual vendría a ser conocida como samskrta (“perfecta”).

Según el Pancha tandra (hacia el 200 a. C.),  Pāṇini fue matado por un león.

El texto, que en algunas recensiones aparece como 2.33, dice:

“Un león le quitó la vida al querido gramático Pāṇini, un elefante aplastó a Yaimini, el creador de [la doctrina] mimamsa, Pingala fue matado por un cocodrilo: ¿qué les importan los logros académicos a los insensibles animales?”

A partir de los trabajos de Panini, el lenguaje en la India evolucionó de manera considerable y sus efectos se podría decir, fueron altamente positivos.  El lenguaje estaba dividido en dos: sanscrito para el estudio y ritual, preservado para la casta de los brahmanes, y, el práctico, para la vida cotidiana.

Hay que decir que, tal distinción ya existía en la época de Buda y Mahavira y desde la época de Panini sólo la lengua vernácula evolucionó de forma normal.  La brecha entre el sánscrito y el práctico se amplió con el paso de los siglos y, sin embargo, ello no tuvo consecuencias negativas para el primero que en la época de los Guptas era el lenguaje utilizado por la Administración.

Las lenguas modernas de la India: Bengalí, gujarati, y, maratí, solo empezaron a utilizarse 1.000 años después de C.

Después del siglo II a.C. empiezan a aparecer textos seculares: poesías, dramas y obras de naturaleza científica, técnica o filosófica.  En este momento, todo hombre de letras debía saber de memoria el astadhyayi.  Aprenderlo requería un largo proceso, pero demostraba la educación.

Kālidāsa fue un poeta y dramaturgo indio hinduista, que floreció aproximadamente en el siglo VI de nuestra era.  Su poema más conocido es el llamado “Mensajero de las Nubes”.  Los poemas de Kalidás sugieren que era un brahmám (sacerdote), aunque se cuentan historias que lo contradicen.

Entre los años 500 y 1.200 d. C., la literatura sánscrita vive su edad de oro, protagonista indiscutible de la cual es Kalidasa, el más famoso de los autores del período den la literatura kavya (secular), la literatura agama (religiosa) y los trabajos de los estudiosos (sastra).

Como ocurre con Panini, tampoco se sabe mucho sobre los orígenes de Kalidasa.  Su nombre significa “esclavo de la diosa Kali”, lo que sugiere que pudo nacer al sur de la India, en lo que después se convirtió en Bengala, donde Kali, la esposa de Shiva, contaba con muchos seguidores.

Hay ciertas características de las obras de Kalidasa que hace pensar en que podía ser un brahmán de Ujjain o Mandasor, ya que muchos detalles delatan un profundo conocimiento del fértil valle del Narmada, en la región de Malwa.  Como en el caso de Sófocles, sólo se conservan siete de los clásicos sánscritos de Kalidasa, poeta lírico y autor de epopeyas y obras de teatro.

Su trabajo más conocido, como dije antes, es el poema Meghaduta (Mensajero de las nubes), sin embargo, la obra más evocadora de Kalidasa es el drama Shakuntala

Fitxer:Kalidas smarak.jpg

La superioridad y brillantez de la literatura india de este período quedan confirmadas por el hecho de que sus ideas y prácticas se difundieron por todo el sureste asiático.  Es posible encontrar Budas de estilo gupta de Malaya, Java y Borneo.  Se cree que las inscripciones en sánscrito, que aparecen en Indochina desde el siglo III y IV, constituyen un indicio de los comienzos de la alfabetización en esta región y “casi todos los estilos de escrituras preislámicos del sureste asiático son derivados del gupta Grahmi”.

Bajo la dinastía de los guptas el templohindú se desarrolló  hasta convertirse en la forma arquitectónica clásica de la India.  Es difícil exagerar la importancia del templo hindú.  El mundo tienen una gran deuda con el arte de la India, algo especialmente cierto en el caso de China, Corea, el Tibet. Camboya y Japón.

Es evidente que la iconografía de los templos indios se origina en un conjunto de supuestos diferentes de los des arte cristiano, pero constituye un sistema no menos cerrado e interconectado.  En general, las imágenes hindúes son bastante más arcaicas que las cristianas y en mucho casos más antiguas que el arte griego.  Los mitos de los grandes dioses (Vishnú y Shiva) representados en los grabados se repiten cada palpa, esto es, cada cuatro mil trescientos veinte millones de años.

Sustentador del universo, gobernante de sattva ( ‘existencia, realidad’), se reclina sobre Ananta S’esha, la serpiente de muchas cabezas, y de su ombligo …

Habitualmente, los dioses están acompañados de vehículos o se los asocia a ellos: Vishnú a una serpiente o culebra cósmica (símbolo de las aguas primigenias de la creación), Brama a un ganso, Indra a un elefante, Shiva a un tono, y cada uno tiene un significado espiritual, como Airavata, el ancestro celestial de todos los elefantes que lleva a Indra, el rey de los dioses, así que está enclavado como perteneciente a la tierra de los reyes.

La cultura hindú es fascinante y leer en profundidad su historia nos puede dar el conocimiento de gran parte del comportamiento de la Humanidad.  Como otros tantos lugares y culturas, fue invadida por el Islam que nunca consiguió erradicar las costumbres y cultura de los nativos.

Los templos hindúes de la India constituyen una de esas espléndidas obras que nunca se han abierto camino en la mente de Occidente para ser consideradas equivalentes intelectuales y artísticos de, digamos, al arquitectura clásica Griega.  ¡Un gran error!

Como dije antes, otra innovación hundú fue la invención o creación de los numerales indios.  Ello fue obra en primera instancia del famoso matemático indio Aryabhata, que igualmente mencione antes en alguna parte de este trabajo en el apartado referido a la India.

En el año 499, Aryabhata escribió un pequeño volumen, Aryabhatuya, de 123 versos métricos, que se ocupaban de astronomía y (una tercera parte) de ganitapada o matemáticas.  En la segunda mitad de esta obra, en la que habla del tiempo y la trigonometría esférica, Aryabhata utiliza una frase, en la que se refiere a los números empleados en el cálculo, “cada lugar es diez veces el lugar precedente”.  El  valor posicional había sido un componente esencial de la numeración babilónica, pero los babilonios no empleaban un sistema decimal.

La numeración había empezado en India con simples trazos verticales dispuestos en grupos, un sistema repetitivo que se mantuvo aunque después se crearon nuevos símbolos para el cuatro, diez, veinte y el cien.  Esta escritura kharosti dio paso a los denominados caracteres brahmi, un sistema similar al jonio griego:

Desde este punto se necesitaban dos pasos adicionales para llegar al sistema que empleamos ahora.  El primero era comprender que un sistema posicional sólo requiere nueve cifras (y que, por tanto, podemos deshacernos de todos los demás, de la I en adelante en el gráfico o figura anterior).  No hay certeza sobre cuando se dio este paso por primera vez, pero el consenso entre los historiadores de las matemáticas es que se produjo en la India, y que quizá se desarrolló a lo largo de la frontera entre la India y Persia, donde el recuerdo del sistema posicional puede haber incitado a su uso en al alternativa brahmi, o en la frontera con China, donde existía un sistema de varas.

Esto también puede haber sugerido la reducción de los numerales a nueve.  La referencia más antigua a los nueve numerales indios la encontramos en los escritos de un obispo sirio llamado Severo Sebokt que, molesto con los griegos (cerrados a otros saberes en países distintos a Grecia), trató de recordarles que, también en otros lugares, y otras culturas, tenían conocimientos dignos de atención y, apelaba a los indios y los descubrimientos que éstos habían realizado en astronomía y, en particular, “su valioso método de calcular, que supera cualquier descripción. Sus cálculos de realizaban mediante nueve signos (nueve no diez) La primera aparición indudable del cero en la India es una inscripción del año 876, más de dos siglos después de la primera mención del uso de los otros nueve numerales.

Algunos supieron “ver” que el concepto de “nada” de “vacío” era algo inexistente y, a la vez, muy poderoso. Lo que entendemos por nada… No existe, siempre hay aunque sólo sean pensamientos. La Nada es esa palabra que hemos encontrado para significar la falta de algo, la ausencia… ¡de tántas cosas!

Todavía no sabemos con certeza dónde surgió por primera vez el cero, y el concepto de nada, de  vacío, a la que, además de los hindúes también llegaron los mayas de manera independiente.   Algunos sitúan la aparición del cero en China.  No obstante, nadie discute la influencia india, y todo aparece indicar que fueron ellos los primeros que emplearon a la vez los tres nuevos elementos en que se funda nuestro actual Sistema numérico:

  • una base decimal,
  • una notación posicionad y cifras para diez, y
  • sólo diez, numerales.  Y esto ya establecido en 876.

En algún momento se dio por hecho que el cero provenía originalmente de la letra griega omicrón, la inicial de la palabra ouden, que significa “vacío”. Sin embargo, está más allá en el pasado.

emilio silvera

Pasa el Tiempo, las Ideas fluyen y… ¡Vamos comprendiendo!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo asombroso    ~    Comentarios Comments (0)

RSS de la entrada Comentarios Trackback Suscribirse por correo a los comentarios

NGC 346: en la Pequeña Nube de Magallanes

NGC 346 en la Pequeña Nube de Magallenes. Entre los cúmulos de SMC y la nebulosa NGC 346 hay una región de formación de estrellas de unos 200 años luz -fotogrrafí arriba-, por el telescopio espacial Hubble. Explorando esta Nebulosa, los astrónomos han identificado una población de estrellas embrionarias concatenadas a tavés  de las sombrías, entrelazadas franjas de polvo, que se ven aquí, a la derecha.

 

 

 

 

Ha habido dos momentos de grandes cambios en la Física occidental. El primero llegó con Galileo y Newton, que hicieron que la ciencia abandonara los antiguos ideales griegos de la razón pura, haciéndola rigurosa y dependiente de los datos experimentales y de la causalidad, rechando conceptos tales como que la luz es una “cualidad”, e intentando cualificar cosas tales como luz y las fuerzas de la materia. Algunos, como Weinberg, siguen considerando a Newton como el científico más importante que ha existido:

 

File:Lagrange points2.svg

 

 

Curvas de potencial en un sistema de dos cuerpos (aquí el Sol y la Tierra), mostrando los cinco puntos de Lagrange. Las flechas indican pendientes alrededor de los puntos L –acercándose o alejándose de ellos. Contra la intuición, los puntos L4 y L5son máximos.

 

 

 

 

toroide

 

Analizando las ideas del físico teórico David Bohm, que exploraba la sustitución de geodésicas clásicas (el menor camino entre dos punto en una superficie curva se conoce como geodésica) a través de trayectorias cuánticas. Estas curvas fueron aplicadas a ecuaciones cuánticas creadas en la década de 1950 por el físico indio Amal Kunar Raychaudhuri.

Empleando las ecuaciones de Raychaudhuri corregidas para la mecánica cuántica, Saurya y Ahmed derivaron ecuaciones de Friedmann también corregidas para la mecánica cuántica. Estas ecuaciones de Friedmann son una forma de describir la expansión y evolución del universo dentro del contexto de la Relatividad General.

 

 

 

Puede que todo surgiera a partir de esa densidad infinita. Allí comenzó el Tiempo y nació el Universo que se expandió, se crearon las partículas de materia, que se juntaron para formar los núcleos que al verse arropados por los electrones con sus cargas negativas, venían a equilibrar las positivas de los protones y, de esa manera, se pudieron unir para formar moléculas y materia. Sustancia cósmica primero, estrellas y galaxias después, y, dentro de toda esa vorágine, miles de millones de años más tarde, llegaron a surgir en los mundos ¡la vida! Pensando en todo esto, a uno se le viene a la cabeza pensamientos del pasado, enseñanzas escolares y preguntas que no tienen respuestas.

 

 

   Lo de no mirar atrás… ¡No me gusta! Si lo hubiéramos hecho , ¿cómo habríamos aprendido lo que sabemos?

Desde que asustados mirábamos los relámpagos en las tormentas, hemos observado la Naturaleza y, de ella, hemos podido ir aprendiendo. Esos conocimientos han hecho posible que nuestras mentes evolucionen, que surjan las ideas, que la imaginación se desboque y, vaya siempre un poco más allá de la realidad. Imaginar ha sido siempre una manera de evadir la realidad. El viaje en el tiempo ha sido una de esas fantásticas ideas y ha sido un arma maravillosa para los autores de ciencia ficción que nos mostraban paradojas tales como aquella del joven que viajó hacia atrás en el tiempo, buscó a su bisabuelo y lo mató. Dicha muerte produjo de manera simultánea que ni su abuelo, su padre ni él mismo hubieran existido nunca. Claro que, tal suceso es imposible; existe una barrera o imposibilidad física que impide esta de paradoja y, si no existe tal barrera, debería exisitir. Creo que, aún en el hipotético caso de que algún día pudiéramos viajsar en el tiempo, nunca podríamos cambiar lo que pasó. El pasado es inamovible.

¡El Tiempo! ¿Es acaso una abstracción? ¿Por qué no es igual para todos? ¿Podremos dominarlo alguna vez?  Claro que saber lo que es el tiempo… ¡No lo sabemos!, y, según las circunstancias, siempre será diferente para cada uno de nosotros dependiendo de sus circunstancias particulares: Quien está con la amada no siente su transcurrir, una hora será un minuto, mientras que, el aquejado por el dolor, vivirá en otro tiempo, un minuto será una eternidad. En cuanto dominar lo que entendemos por tiempo… Si pensamos con lógica, en lugar de introducir posibilidades físicas particulares o locales,  pensaremos como nos enseño Einstein, a una mayor escala,  en la utilidad de un y un tiempo únicos y unidos en un bloque de espacio-tiempo que se moldea en presencia de la materia y se estira o encoge con la velocidad.

                        Hay en todas las cosas un ritmo que es parte de nuestro Universo.

Resultado de imagen de La princesa Irulan en Dune

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

De “Frases escogidas de Muad´Dib”, por la Irulan.

 

Resultado de imagen de Más allá del mundo natural

                            hemos imaginado estar en otros niveles

Salgamos ahora fuera del espacio-tiempo y miremos lo que sucede allí.  Las historias de los individuos son trayectorias a través del bloque. Si se curvan sobre sí mismas para formar lazos cerrados entonces juzgaríamos que se ha producido un en el tiempo. Pero las trayectorias son las que son. No hay ninguna historia que “cambie” al hacerla. El viaje en el tiempo nos permite ser parte del pasado pero no cambiar el pasado. Las únicas historias de viaje en el tiempo posibles son las trayectorias autoconsistentes.  En cualquier trayectoria cerrada no hay una división bien definida entre el futuro y el pasado.

                                          Siempre nos ha gustado imaginar

Si este tipo de viaje hacia atrás en el tiempo es una vía de escape del final termodinámico del universo, y nuestro universo parece irremediablemente abocado hacia ese final, hacia ese borrador termodinámico de todas las posibilidades de procesamiento de información, entonces quizá seres súper avanzados en nuestro futuro estén ya viajando hacia atrás, hacia el ambiente cósmico benigno que proporciona el universo de nuestro tiempo. No descarto nada. Si le dicen a mi abuelo hace más de un siglo y medio que se podría meter un documento en una maquinita llamada fax, y el documento, de manera instantánea, aparecería en otra máquina similar situada a kilómetros de la primera…, los habría tachado de locos.

 


Si se marcha en línea recta está claro quién va delante de quién. Si se marcha en círculo cualquiera está delante y detrás de cualquier otro. Como pregona la filosofía, nada es como se ve a primera vista, todo depende bajo el punto de vista desde el que miremos las cosas.

“Lo primero que hay que comprender sobre los universos paralelos… es que no son paralelos. Es comprender que ni siquiera son, estrictamente hablando, universos, pero es más fácil si uno lo intenta y lo comprende un poco más tarde, después de haber comprendido que todo lo que he comprendido hasta ese momento no es verdadero.”

 

 

        Los hay que creen, que la vida, es única en la Tierra. De la misma forma nuestros sentidos actuales solo nos permiten percibir la parte física del Universo. A medida que vayamos evolucionando iremos accediendo a planos más sutiles de la Creación.

Lo cierto es que siempre nos hemos creído especiales, los elegidos, ¿los únicos? ¿Qué vamos a hacer con esta idea antrópica fuerte? ¿Puede ser algo más que una nueva presentación del aserto de que nuestra forma de vida compleja es muy sensible a cambios pequeños en los valores de las constantes de la naturaleza? ¿Y cuáles son estos “cambios”? ¿Cuáles son estos “otros mundos” en las constantes son diferentes y la vida no puede existir?

En ese sentido, una visión plausible del universo es que hay una y sólo una forma para las constantes y leyes de la naturaleza. Los universos son trucos difíciles de hacer, y cuanto más complicados son, más piezas hay que encajar. Los valores de las constantes de la naturaleza determinan a su vez que los elementos naturales de la tabla periódica, desde el hidrógeno 1 de la tabla, hasta el uranio, número 92, sean los que son y no otros. Precisamente, por ser las constantes y leyes naturales como son y tener los valores que tienen, existe el nitrógeno, el carbono o el oxígeno… ¡Y, también nosotros!

                            Nuestro Universo es como es las constantes son las que son

Esos 92 elementos naturales de la tabla periódica componen toda la materia bariónica, la que conforma todos los objetos del universo. Hay elementos como el plutonio o el einstenio, pero son los llamados transuránicos y son artificiales, inestables y emiten radiación nosiva para la vida.

Hay varias propiedades sorprendentes del universo astronómico que parecen ser cruciales para el desarrollo de la vida en el universo. no son constantes de la naturaleza en el sentido de la constante de estructura fina o la masa del electrón. Incluyen magnitudes que especifican cuán agregado está el universo, con que rapidez se está expandiendo y cuánta materia y radiación contiene. En última instancia, a los cosmólogos les gustaría explicar los números que describen estas “constantes astronómicas” (magnitudes).  Incluso podrían ser capaces de demostrar que dichas “constantes” están completamente determinadas por los valores de las constantes de la naturaleza como la constante de estructura fina. ¡¡El puro y adimensional, 137!!


 

 

Un estudio de una de las constantes fundamentales del universo pone en duda la teoría popular de la energía oscura. La energía oscura es el dado a lo que está causando que la expansión del universo se acelere. Una teoría predice que una entidad inmutable que impregna el llamada la constante cosmológica, originalmente propuesta por Einstein, sería la verdadera .

 

 

Imagen relacionada

 

                         En nuestro planeta, como en otros, en cualquier charca caliente surgir la vida

Lo cierto es que, las características distintivas del universo que están especificadas por estas “constantes” astronómicas desempeñan un papel clave en la generación de las condiciones para la evolución de la complejidad bioquímica. Si miramos más cerca la expansión del universo descubrimos que está equilibrada con enorme precisión. Está muy cerca de la línea divisoria crítica que separa los universos que se expanden con suficiente rapidez para superar la atracción de la gravedad y así para siempre, de aquellos otros universos en los que la expansión finalmente se invertirá en un estado de contracción global y se dirigirán hacia un Big Grunch cataclísmico en el futuro lejano. Las tres formas de Universo que nos ponen los cosmólogos para que podamos elegir uno que será el que realmente se asemeja al nuestro. Abierto, plano y cerrado todo será en función de la Densidad Crítica que el Universo pueda tener-

Resultado de imagen de La Densidad Crítica

                                         Todo dependerá de cual sea el de la densidad de materia.

De hecho, estamos tan cerca de esta divisoria crítica que nuestras observaciones no pueden decirnos con seguridad cuál es la válida a largo plazo. En realidad, es la estrecha proximidad de la expansión a la línea divisoria lo que constituye el gran misterio: a priori parece altamente poco probable que se deba al azar. Los universos que se expanden demasiado rápidamente son incapaces de agregar material para la formación de estrellas y galaxias, de modo que no pueden formarse bloques constituyentes de materiales necesarios para la vida compleja. Por el contrario, los universos que se expanden demasiado lentamente terminan hundiéndose antes de los miles de millones de años necesarios para que se tomen las estrellas.

Sólo universos que están muy cerca de la divisoria crítica pueden vivir el tiempo suficiente y tener una expansión suave para la de estrellas y planetas…y ¡vida!

Gráfico: Sólo en el modelo de universo que se expande de la divisoria crítica (en el centro), se forman estrellas y los ladrillos primordiales para la vida. La expansión demasiado rápida no permite la creación de elementos complejos necesarios para la vida. Si la densidad crítica supera la (más cantidad de materia), el universo será cerrado y terminará en el Big Crunch.

No es casual que nos encontremos viviendo miles de millones de años después del comienzo aparente de la expansión del universo y siendo testigos de un estado de expansión que está muy próximo a la divisoria que la “Densidad Crítica”. El hecho de que aún estemos tan próximos a esta divisoria crítica, después de algo más de trece mil millones de años de expansión, es verdaderamente fantástico. Puesto que cualquier desviación respecto a la divisoria crítica crece continuamente con el paso del tiempo, la expansión debe haber empezado extraordinariamente próxima a la divisoria para seguir hoy tan cerca (no podemos estar exactamente sobre ella).

Gráfico: La “inflación” es un breve periodo de expansión acelerada durante las primeras etapas de la Universo.

Pero la tendencia de la expansión a separarse de la divisoria crítica es tan solo otra consecuencia del carácter atractivo de la fuerza gravitatoria. Está claro con sólo mirar el diagrama dibujado en la página que los universos abiertos y cerrados se alejan más y más de la divisoria crítica a medida que avanzamos en el tiempo. Si la gravedad es repulsiva y la expansión se acelera, esto hará, mientras dure, que la expansión se acerque cada vez más a la divisoria crítica. Si la inflación duró el tiempo suficiente, podría explicar por qué nuestro universo visible está aún tan sorprendentemente próximo a la divisoria crítica. Este rasgo del universo que apoya la vida debería aparecer en el Big Bang sin necesidad de de partida especiales.

Todas estas explicaciones nos llevan a pensar que entre los miles de millones de galaxias conocidas que se extienden por el Universo, cada una de las cuales contiene a su vez miles de millones de estrellas, no es nada descabellado pensar que existen también, cientos de miles de millones de planetas que giran alrededor de muchas de esas estrellas, y que en alguno de estos últimos debe haber, como en el nuestro formas de vida, algunas inteligentes.

MiniaturaResultado de imagen de Cientos de miles de millones e galaxias

Han creado un mapa muy detallado del Universo cercano en 3D (según publica Europa Press). Un equipo internacional han podido completar el mapa más preciso y completo hecho hasta el momento y, con este avance, se puede conocer el universo y sus contenidos con una mayor precisión.

 

 

Así, nos hacemos una idea más o menos plausible del conjunto, podemos llegar a la conclusión de que, para llegar al estadio de evolucioón en el que nos encontramos, las estrellas tuvieron que más de 10.000 millones de años para hacer posible la existencia de materiales complejos aptos para la bio-química de la vida y, una vez conformado el primigenio material, se necesitaron otros 1.000 millones de años para que, las primeras y rudimentarias células vivas precursoras de la vida inteligente aparecieran.

Siatuada a 12.900 M de años-kuz, descubren la Galaxia lejana y, seguramente, de la primeras

Hemos podido, observando a la Naturaleza, saber de todo esto que más arriba hemos comentado, y, todos los obtenidos, todos los secretos desvelados, todos los nuevos conocimientos, nos han acercado más y más al Universo infinito del que formamos parte y, al ritmo del universo, nuestras mentes han evolucionado para poder imaginar… ¡Hasta viajar en el Tiempo! Incluso pensamos en manejar las estrellas como ya, de hecho, podemos hacer con los átomos que las conforman.

emilio silvera

¿La Mente Humana? ¡Un prodigio de la Naturaleza!

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

RSS de la entrada Comentarios Trackback Suscribirse por correo a los comentarios

 Tiempo de Planck
http://www.aprender-mat.info/history/photos/Planck.jpeg
                       El joven Planck
La interpretación de las unidades naturales de Stoney y Planck no era en absoluto obvia para los físicos. Aparte de ocasionarles algunos quebraderos de cabeza para entender esos números tan endiabladamente pequeños.

El tiempo de Planck o cronón (término acuñado en 1926 por Robert Lévi) es una unidad de tiempo, considerada como el intervalo temporal más pequeño que puede ser medido. Se denota mediante el símbolo tP. En cosmología, el tiempo de Planck representa el instante de tiempo más pequeño en el que las leyes de la física pueden ser utilizadas para estudiar la naturaleza y evolución del Universo. Se determina como combinación de otras constantes físicas en la forma siguiente:

 

 

<br />
t_P =<br />
\sqrt{\frac{\hbar G}{c^5}}<br />
\; \approx \quad<br />
5,39106(32) \cdot 10^{-44}<br />
segundos

donde:

\hbar es la constante de Planck reducida (conocida también como la constante de Dirac). 
G es la constante de Gravitación Universal;
c es la velocidad de la luz en el vacío.

Los números entre paréntesis muestran la desviación estándar.

En este ámbito hablamos de las cosas muy pequeñas, las que no se ven

Es el tiempo que necesita el fotón (viajando a la velocidad de la luz, c, para moverse a través de una distancia igual a la longitud de Planck.  Está dado por , donde G es la constante gravitacional (6, 672 59 (85) x 10-11 N m2 kg-2), ħ es la constante de Planck racionalizada (ħ = h/2л = 1,054589 x 10-34 Julios segundo), c, es la velocidad de la luz (299.792.458 m/s).

El valor del tiempo del Planck es del orden de 10-44 segundos.  En la cosmología del Big Bang, hasta un tiempo Tp después del instante inicial, es necesaria usar una teoría cuántica de la gravedad para describir la evolución del Universo. Todo, desde Einstein, es relativo.  Depende de la pregunta que se formule y de quién nos de la respuesta.

                   ¿El Tiempo? Muchos Filósofos lo quisieron explicar pero… ¡No pudieraon!

Si preguntamos ¿Qué es el tiempo?, tendríamos que ser precisos y especificar si estamos preguntando por esa dimensión temporal que no deja de fluir desde el Big Bang y que nos acompaña a lo largo de nuestras vidas, o nos referimos al tiempo atómico, ese adoptado por el SI, cuya unidad es el segundo y se basa en las frecuencias atómicas, definida a partir de una línea espectral particular de átomo de cesio 133, o nos referimos a lo que se conoce como tiempo civil, tiempo coordinado, tiempo de crecimiento, tiempo de cruce, tiempo de integración, tiempo de relajación, tiempo dinámico o dinámico de Baricéntrico, dinámico terrestre, tiempo terrestre, tiempo de Efemérides, de huso horario, tiempo estándar, tiempo local, tiempo luz, tiempo medio, etc. etc.  Cada una de estas versiones del tiempo, tiene una respuesta diferente, ya que, no es lo mismo el tiempo propio que el tiempo sidéreo o el tiempo solar, o solar aparente, o solar medio, o tiempo terrestre, o tiempo Universal.  Como se puede ver, la respuesta dependerá de cómo hagamos la pregunta.

                                      … Y que el mismo tiempo suele borrar

En realidad, para todos nosotros el único tiempo que rige es el que tenemos a lo largo de nuestras vidas, los otros tiempos, son inventos del hombre para facilitar sus tareas de medida, de convivencia o de otras cuestiones técnicas o astronómicas pero, sin embargo, el tiempo es solo uno; ese que comenzó cuando nació el Universo y que finalizará cuando este llegue a su final.

Lo cierto es que, para las estrellas supermasivas, cuando llegan al final de su ciclo y deja de brillar por agotamiento de su combustible nuclear, en ese preciso instante, el tiempo se agota para ella.  Cuando una estrella pierde el equilibrio existente entre la energía termonuclear (que tiende a expandir la estrella), y, la fuerza de gravedad (que tiende a comprimirla), al quedar sin oposición esta última, la estrella supermasiva se contrae aplastada bajo su propia masa.  Queda comprimida hasta tal nivel que llega un momento que desaparece,  para convertirse en un Agujero Negro, una singularidad, donde dejan de existir el “tiempo” y el espacio.  A su alrededor nace un horizonte de sucesos que, si se traspasa, se es engullido por la enorme gravedad del Agujero Negro.

       En la singularidad no se distorsiona, se para

El tiempo, de ésta manera, deja de existir en estas regiones del Universo que conocemos como singularidad.  El mismo Big Bang -dicen- surgió de una singularidad de energía y densidad infinitas que, al explotar, se expandió y creó el tiempo, el espacio y la materia.

Como contraposición a estas enormes densidades de las enanas blancas, estrellas de neutrones y Agujeros Negros, existen regiones del espacio que contienen menos galaxias que el promedio o incluso ninguna galaxia; a estas regiones las conocemos como vacío cósmico.  Han sido detectados vacíos con menos de una décima de la densidad promedio del Universo en escalas de hasta 200 millones de años luz en exploraciones a gran escala.  Estas regiones son a menudo esféricas.  El primer gran vacío en ser detectado fue el de Boötes en 1.981; tiene un radio de unos 180 millones de años luz y su centro se encuentra aproximadamente a 500 millones de años luz de la Vía Láctea.  La existencia de grandes vacíos no es sorprendente, dada la existencia de cúmulos de galaxias y supercúmulos a escalas muy grandes.

Mientras que en estas regiones la materia es muy escasa, en una sola estrella de neutrones, si pudiéramos retirar 1 cm3 de su masa, obtendríamos una cantidad de materia increíble.  Su densidad es de 1017 kg/m3, los electrones y los protones están tan juntos que se combinan y forman neutrones que se degeneran haciendo estable la estrella de ese nombre que, después del agujero negro, es el objeto estelar más denso del Universo.

Es interesante ver cómo a través de las matemáticas y la geometría, han sabido los humanos encontrar la forma de medir el mundo y encontrar las formas del Universo.  Pasando por Arquímedes, Pitágoras, Newton, Gauss o Riemann (entre otros), siempre hemos tratado de buscar las respuestas de las cosas por medio de las matemáticas.

“Magia es cualquier tecnología suficientemente avanzada”

Arthur C. Clarke

Pero también es magia el hecho de que, en cualquier tiempo y lugar, de manera inesperada, aparezca una persona dotada de condiciones especiales que le permiten ver, estructuras complejas matemáticas que hacen posible que la Humanidad avance considerablemente a través de esos nuevos conceptos que nos permiten entrar en espacios antes cerrados, ampliando el horizonte de nuestro saber.

Recuerdo aquí uno de esos extraños casos que surgió el día 10 de Junio de 1.854 con el nacimiento de una nueva geometría: La teoría de dimensiones más altas que fue introducida cuando Georg Friedrich Bernhard Riemann dio su célebre conferencia en la facultad de la Universidad de Gotinga en Alemania.  Aquello fue como abrir de golpe, todas las ventanas cerradas durante 2.000 años, de una lóbrega habitación que, de pronto, se ve inundada por la luz cegadora de un Sol radiante.  Riemann regaló al mundo las sorprendentes propiedades del espacio multidimensional.

Su ensayo de profunda importancia y elegancia excepcional, “sobre las hipótesis que subyacen en los fundamentos de la geometría” derribó pilares de la geometría clásica griega, que habían resistido con éxito todos los asaltos de los escépticos durante dos milenios.  La vieja geometría de Euclides, en la cual todas las figuras geométricas son de dos o tres dimensiones, se venía abajo, mientras una nueva geometría riemanniana surgía de sus ruinas.  La revolución riemanniana iba a tener grandes consecuencias para el futuro de las artes y las ciencias.  En menos de tres decenios, la “misteriosa cuarta dimensión” influiría en la evolución del arte, la filosofía y la Literatura en toda Europa.  Antes de que hubieran pasado seis decenios a partir de la conferencia de Riemann, Einstein utilizaría la geometría riemanniana tetradimensional para explicar la creación del Universo y su evolución mediante su asombrosa teoría de la relatividad general Ciento treinta años después de su conferencia, los físicos utilizarían la geometría decadimensional para intentar unir todas las leyes del Universo.  El núcleo de la obra de Riemann era la comprensión de las leyes físicas mediante su simplificación al contemplarlas en espacios de más dimensiones.

Contradictoriamente, Riemann era la persona menos indicada para anunciar tan profunda y completa evolución en el pensamiento matemático y físico.  Era huraño, solitario y sufría crisis nerviosas.  De salud muy precaria que arruinó su vida en la miseria abyecta y la tuberculosis.

Riemann nació en 1.826 en Hannover, Alemania, segundo de los seis hijos de un pobre pastor luterano que trabajó y se esforzó como humilde predicador  para alimentar a su numerosa familia que, mal alimentada, tendrían una delicada salud que les llevaría a una temprana muerte.  La madre de Riemann también murió antes de que sus hijos hubieran crecido.

A edad muy temprana, Riemann mostraba ya los rasgos que le hicieron famoso: increíble capacidad de cálculo que era el contrapunto a su gran timidez y temor a expresarse en público.  Terriblemente apocado era objeto de bromas de otros niños, lo que le hizo recogerse aún más en un mundo matemático intensamente privado que le salvaba del mundo hostil exterior.

La Geometría de los espacios curvos de Riemann que dejó atrás a Euclides con sus lineas y puntos

Para complacer a su padre, Riemann se propuso hacerse estudiante de teología, obtener un puesto remunerado como pastor y ayudar a su familia.  En la escuela secundaria estudió la Biblia con intensidad, pero sus pensamientos volvían siempre a las matemáticas.  Aprendía tan rápidamente que siempre estaba por delante de los conocimientos de sus instructores, que encontraron imposible mantenerse a su altura.  Finalmente, el director de la escuela dio a Riemann un pesado libro para mantenerle ocupado.  El libro era la Teoría de números de Adrien-Marie Legendre, una voluminosa obra maestra de 859 páginas, el tratado más avanzado del mundo sobre el difícil tema de la teoría de números.  Riemann devoró el libro en seis días.

Legendre: Sobre la teoría de los números

Cuando el director le preguntó: “¿Hasta dónde has leído?”, el joven Riemann respondió: “Este es un libro maravilloso. Ya me lo sé todo”.

Sin creerse realmente la afirmación de su pupilo, el director le planteó varios meses después cuestiones complejas sobre el contenido del libro, que Riemann respondió correctamente.

Con mil sacrificios, el padre de Riemann consiguió reunir los fondos necesarios para que, a los 19 años pudiera acudir a la Universidad de Gotinga, donde encontró a Carl Friedrich Gauss, el aclamado por todos “Príncipe de las Matemáticas”, uno de los mayores matemáticos de todos los tiempos.   Incluso hoy, si hacemos una selección por expertos para distinguir a los matemáticos más grandes de la Historia, aparecerá indudablemente Euclides, Arquímedes, Newton y Gauss.

                                                                                       Hannover, Alemania

Los estudios de Riemann no fueron un camino de rosas precisamente.  Alemania sacudida por disturbios, manifestaciones y levantamientos, fue reclutado en el cuerpo de estudiantes para proteger al rey en el palacio real de Berlín y sus estudios quedaron interrumpidos.

En aquel ambiente el problema que captó el interés de Riemann, fue el colapso que, según el pensaba, suponía la geometría euclidiana, que mantiene que el espacio es tridimensional y “plano” (en el espacio plano, la distancia más corta entre dos puntos es la línea recta; lo que descarta la posibilidad de que el espacio pueda estar curvado, como en una esfera).

Para Riemann, la geometría de Euclides era particularmente estéril cuando se la comparaba con la rica diversidad del mundo.  En ninguna parte vería Riemann las figuras geométricas planas idealizadas por Euclides.  Las montañas, las olas del mar, las nubes y los torbellinos no son círculos, triángulos o cuadrados perfectos, sino objetos curvos que se doblan y retuercen en una diversidad infinita.  Riemann, ante aquella realidad se rebeló contra la aparente precisión matemática de la geometría griega, cuyos fundamentos., descubrió el, estaban basados en definitiva sobre las arenas movedizas del sentido común y la intuición, no sobre el terreno firme de la lógica y la realidad del mundo.

Euclides nos habló de la obviedad de que un punto no tiene dimensión.  Una línea tiene una dimensión: longitud.  Un plano tiene dos dimensiones: longitud y anchura.  Un sólido tiene tres dimensiones: longitud, anchura y altura.   Y allí se detiene.  Nada tiene cuatro dimensiones, incluso Aristóteles afirmó que la cuarta dimensión era imposible.  En Sobre el cielo, escribió: “La línea tiene magnitud en una dirección, el plano en dos direcciones, y el sólido en tres direcciones, y más allá de éstas no hay otra magnitud porque los tres son todas.”  Además, en el año 150 d. C. el astrónomo Ptolomeo de Alejandría fue más allá de Aristóteles y ofreció, en su libro sobre la distancia, la primera “demostración” ingeniosa de que la cuarta dimensión es imposible.

En realidad, lo único que Ptolomeo demostraba era que, era imposible visualizar la cuarta dimensión con nuestros cerebros tridimensionales (de hecho, hoy sabemos que muchos objetos matemáticos no pueden ser visualizados, aunque puede demostrarse que en realidad, existen).  Ptolomeo puede pasar a la Historia como el hombre que se opuso a dos grandes ideas en la ciencia: el sistema solar heliocéntrico y la cuarta dimensión.

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.

Parte real (rojo) y parte imaginaria (azul) de la línea crítica Re(s) = 1/2 de la función zeta de Riemann. Pueden verse los primeros ceros no triviales en Im(s) = ±14,135, ±21,022 y ±25,011. La hipótesis de Riemann, por su relación con la distribución de los números primos en el conjunto de los naturales, es uno de los problemas abiertos más importantes en la matemática contemporánea.

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 los milenios.

Riemann creó el tensor métrico para que, a partir de ese momento, otros dispusieran de una poderosa herramienta que les hacía posible expresar 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.)

El tensor métrico de Riemann, o N dimensiones, fue mucho más allá y podemos decir que es el teorema para dimensiones más altas con el que podemos describir fenómenos espaciales que no son planos, tales como un remolino causado en el agua o en la atmósfera, como por ejemplo también la curvatura del espacio en presencia de grandes masas.  Precisamente, el tensor de Riemann, permitió a Einstein formular su teoría de la gravedad y, posteriormente lo utilizo Kaluza y Klein para su teoría en la quinta dimensión de la que años más tarde se derivaron las teorías de supergravedad, supersimetría y, finalmente las supercuerdas.

Para asombro de Einstein, cuando tuvo ante sus ojos la conferencia de Riemann de 1.854, que le había enviado su amigo Marcel Grossman, rápidamente se dio cuenta de que allí estaba la clave para resolver su problema.  Descubrió que podía incorporar todo el cuerpo del trabajo de Riemann en la reformulación de su principio.  Casi línea por línea, el gran trabajo de Riemann encontraba su verdadero lugar en el principio de Einstein de a relatividad general.  Esta fue la obra más soberbia de Einstein, incluso más que su celebrada ecuación E=mc2.  La reinterpretación física de la famosa conferencia de Riemann se denomina ahora relatividad general, y las ecuaciones de campo de Einstein se sitúan entre las ideas más profundas de la historia de la ciencia.

emilio silvera

Molécula Diestra y Zurda

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Moléculas precursoras de la vida    ~    Comentarios Comments (0)

RSS de la entrada Comentarios Trackback Suscribirse por correo a los comentarios

SINC – MATEMÁTICAS, FÍSICA Y QUÍMICA: Astronomía y Astrofísica

Hallan en el espacio interestelar una molécula que puede ser diestra o zurda

 

Un estudio revela por primera vez la existencia en el espacio de moléculas quirales orgánicas complejas. Se trata del óxido de propileno, localizado en las zonas frías y exteriores de una nube de gas y polvo conocida como Sagitario B2. Como otras moléculas quirales, puede presentar dos formas especulares, con propiedades distintas.

 

 

Se muestran los dos enantiómeros del óxido de propileno, con la designación R (Derecha) y S (Izquierda). / B. Saxton, NRAO/AUI/NSF</p>
<p>

 

Se muestran los dos enantiómeros del óxido de propileno, con la designación R (Derecha) y S (Izquierda). / B. Saxton, NRAO/AUI/NSF

 

Existen moléculas que, al igual que un par de manos humanas, pueden ser diestras (destrógiras) o zurdas (levógiras). Así lo explicaba el personaje ficticio Walter White a sus alumnos en uno de los capítulos de la serie Breaking Bad.

El hallazgo supone un gran paso para resolver uno de los grandes misterios de la biología molecular

Las moléculas con esta propiedad, llamada quiralidad, poseen una estructura idéntica pero son opuestas y no se pueden superponer, de la misma manera que la mano derecha es la imagen especular de la izquierda.

La vida en la Tierra está formada por grupos de este tipo de moléculas. Por ejemplo, aunque los aminoácidos que componen las proteínas existen con ambas quiralidades, en los seres vivos solo se encuentran en su forma zurda; sin embargo, los azúcares y el ADN solo son diestros.

Un nuevo estudio, publicado en Science, informa de la primera detección de moléculas quirales orgánicas complejas fuera del sistema solar.

El hallazgo supone un gran paso para resolver uno de los grandes misterios de la biología molecular: cómo se llegó a que todos los seres vivos utilizaran moléculas de un solo enantiómero –como se denomina a cada una de las variantes– y despreciaran al otro.

Telescopio Green Bank y algunas moléculas descubiertas. Imagen: Bill Saxton. Fuente: NRAO/AUI/NSF.

Utilizando novedosas tecnologías de telescopio y laboratorio, los científicos han descubierto un importante par de moléculas prebióticas en el espacio interestelar.

El hallazgo indica que algunos componentes químicos básicos, esenciales en el desarrollo de la vida –las moléculas prebióticas dieron origen a las primeras células-, pudieron haberse formado en polvorientos granos de hielo flotando entre las estrellas.

 

Moléculas precursoras de la vida

Resultado de imagen de Moléculas halladas en las Nebulosas

   En el Espacio Interestalar se han encontrado moléculas de Azúcares

Hasta ahora, las hipótesis centraban la respuesta en la forma natural en la que existen las moléculas en el espacio antes de incorporarse a los asteroides y cometas que posteriormente caen en los planetas jóvenes. Sin embargo, nunca se había encontrado una molécula quiral en el espacio que demostrara esta teoría.

“Los meteoritos y cometas de nuestro sistema solar contienen moléculas quirales que son anteriores a la propia Tierra”, señala Carroll, uno de los investigadores del estudio e investigador en el Instituto Tecnológico de California, EE.UU (Caltech). “Tales cuerpos pequeños pueden ser los que empujaron a la vida a optar por la imparcialidad que vemos hoy en día”, añade.

Captura

 

La Vía Láctea y el Centro Galáctico sobre el lago Waiau en la cima del Mauna Kea. / Brett A. McGuire/P. Brandon Carroll.

Por primera vez, un equipo de investigadores ha detectado en el espacio un compuesto químico, llamado óxido de propileno (CH3CHOCH2),  que existe tanto de forma diestra como zurda.

“Esta es la primera molécula detectada en el espacio interestelar que tiene la propiedad de la quiralidad. Es un primer paso para entender cómo las moléculas prebióticas se crean en el universo y qué efectos pueden tener sobre los orígenes de la vida”, declara Brett McGuire, investigador en el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) en Charlottesville (Virginia, EE UU).

Concretamente, la encontraron en la zona fría y exterior de Sagitario B2 (Sgr B2), una nube de gas y polvo que supera, aproximadamente, en tres millones la masa del Sol y que está situada en el centro de la Vía Láctea.

La investigación se ha nutrido con datos del proyecto Estudio de Moléculas Interestelares Prebióticas (PRIMOS), del radiotelescopio Green Bank (GBT) y del radiotelescopio Parkes para examinar el espectro de Sgr B2 a través de una amplia gama de frecuencias de radio.

El bien o el mal

Las dos formas de una molécula quiral poseen las mismas propiedades físicas, como por ejemplo el mismo punto de ebullición y de fusión. Sin embargo, tal y como el personaje Walter White explica a sus alumnos, los enantiómeros pueden tener reacciones químicas distintas en el cuerpo humano. Lo que es bueno puede ser malo en su imagen especular.

Resultado de imagen de Moléculas halladas en las Nebulosas
                            Las moléculas prebióticas pululan por los protosoles

El profesor de química pone como ejemplo el caso de la talidomida, un compuesto quiral recetado durante los años 90 para calmar las náuseas de las embarazadas. En 1960 los casos de malformaciones en los recién nacidos aumentaron debido al desconocimiento de la existencia de dos tipos de talidomida: su forma diestra que produce efecto calmante y su forma zurda que causa anomalías en el feto.

Lo mismo sucede con la metanfetamina. Su configuración destrógira es usada como droga por sus efectos psicoestimulantes, mientras que la levógira es utilizada como descongestionador nasal.

Comprender la homoquiralidad

Quiralidad de las moléculas de aminoácido.

El óxido de propileno es una molécula útil para el estudio ya que es relativamente pequeña en comparación con biomoléculas tales como los aminoácidos. A pesar de no encontrarse en los organismos vivos, su presencia en el espacio es una señal de la existencia de otras moléculas quirales.

Lo que es bueno en una forma puede ser malo en su imagen especular

“Si bien la técnica que utilizamos no nos dice acerca de la abundancia de cada enantiómero, esperamos que este trabajo permita futuras observaciones que nos hagan comprender mucho más acerca de las moléculas quirales, los orígenes de la homoquiralidad y de la vida en general “, comenta Brandon Carroll.

Estos resultados demuestran la existencia de una importante nueva clase de moléculas en el espacio. “Con el descubrimiento de un compuesto quiral en el espacio, por fin tenemos una manera de estudiar dónde y cómo se originan antes de pasar a formar parte de meteoritos y cometas”, explica Geoffrey Blake, profesor de cosmoquímica y ciencias planetarias en Caltech y otro de los autores del estudio.