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          La Gravedad Cuántica ¿Dónde estará?

El gran biólogo J.B.S. Haldane se sintió también atraído por las posibles consecuencias biológicas de las teorías cosmológicas en que las “constantes” tradicionales cambian con el paso del tiempo o donde los procesos gravitatorios se despliegan de acuerdo con un reloj cósmico diferente del de los procesos atómicos (¿será precisamente por eso que la relatividad general – el cosmos –, no se lleva bien con la mecánica cuántica – el átomo –?).

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                                Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas

Tales universos de dos tiempos habían sido propuestos por Milne y fueron las primeras sugerencias de que G podría no ser constante. Unos procesos, como la desintegración radiactiva o los ritmos de interacción molecular, podrían ser constantes sobre una escala de tiempo pero significativamente variables con respecto a la otra. Esto daba lugar a un escenario en el que la bioquímica que sustentaba la vida sólo se hacía posible después de una particular época cósmica, Haldane sugiere que:

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                                                               El Universo está lleno de formas de vida que ni podemos imaginar

“Hubo, de hecho, un momento en el que se hizo posible por primera vez vida de cualquier tipo, y las formas superiores de vida sólo pueden haberse hecho posibles en una fecha posterior.  Análogamente, un cambio en las propiedades de la materia puede explicar algunas de las peculiaridades de la geología precámbrica.”

Este imaginativo escenario no es diferente del que ahora se conoce como “equilibrio interrumpido”, en el que la evolución ocurre en una sucesión discontinua de brotes acelerados entre los que se intercalan largos periodos de cambio lento. Sin embargo, Haldane ofrece una explicación para los cambios.

Lo que tienen en común todas estas respuestas a las ideas de Eddington y Dirac es una apreciación creciente de que las constantes de la naturaleza desempeñan un papel cosmológico vital:

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Existe un lazo entre la estructura del universo en conjunto y las condiciones locales internas que se necesitan para que la vida se desarrolle y persista. Si las constantes tradicionales varían, entonces las teorías astronómicas tienen grandes consecuencias para la biología, la geología y la propia vida.

No podemos descartar la idea ni abandonar la posibilidad de que algunas “constantes” tradicionales de la naturaleza pudieran estar variando muy lentamente durante el transcurso de los miles de millones de años de la historia del universo. Es comprensible por tanto el interés por los grandes números que incluyen las constantes de la naturaleza. Recordemos que Newton nos trajo su teoría de la Gravedad Universal, que más tarde mejora Einstein y que, no sería extraño, en el futuro mejorará algún otro con una nueva teoría más completa y ambiciosa que explique lo grande (el cosmos) y lo pequeño (el átomo), las partículas (la materia) y la energía por interacción de las cuatro fuerzas fundamentales.

¿Será la teoría de Supercuerdas ese futuro?

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         Robert Dicke

Me referiré ahora aquí a un físico extraño. Se sentía igualmente cómodo como matemático, como físico experimental, como destilador de datos astronómicos complicados o como diseñador de sofisticados instrumentos de medida.

Tenía los intereses científicos más amplios y diversos que imaginarse pueda. Él decía que al final del camino todos los conocimientos convergen en un solo punto, el saber.

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La balanza de gravitación es un instrumento muy sensible que permite demostrar la atracción entre dos masas y determinar el valor de la constante G.

Así de curioso, ya podéis imaginar que fue uno de los que de inmediato se puso manos a la obra para comprobar la idea de la constante gravitatoria variable de Dirac que podía ser sometida a una gran cantidad de pruebas observacionales, utilizando los datos de la geología, la paleontología, la astronomía, la física de laboratorio y cualquier otro que pudiera dar una pista sobre ello. No estaba motivado por el deseo de explicar los grandes números. Hacia mediados de la década de los 60 hubo una motivación adicional para desarrollar una extensión de la teoría de la gravedad de Einstein que incluye una Gvariable. En efecto, durante un tiempo pareció que las predicciones de Einstein no coincidían en lo referente o sobre el cambio de órbita de Mercurio que era distinta a las observaciones cuando se tenía en cuentra la forma ligeramente achatada del Sol.

Robert Dicke, que este era el nombre del extraño personaje, y su estudiante de investigación Carl Brans, en 1.961, demostraron que si se permitía una variación de G con el tiempo, entonces podía elegirse un ritmo de cambio para tener un valor que coincidiera con las observaciones de la órbita de Mercurio. Lamentablemente, se descubrió que todo esto era una pérdida de tiempo. El desacuerdo con la teoría de Einstein a inexactitudes de nuestros intentos de medir el diámetro del Sol que hacían que este pareciera tener una forma de órbita diferente a la real. Con su turbulenta superficie, en aquel tiempo, no era fácil medir el tamaño del Sol. Así que, una vez resuelto este problema en 1.977, desapareció la necesidad de una G variable para conciliar la observación con la teoría.

Resultado de imagen de Posible variación de las constantes físicas con el Tiempo

La llamada constante de estructura fina es adimensional (σ (alfa) 137). Se obtiene mediante la combinación de la velocidad de la luz con la constante de Planck y la carga de un electrón. Afecta a la estructura externa de cada átomo, que controla la forma en la que reaccionan los electrones de un átomo cuando este es atravesado por rayos de luz. Si la velocidad de la luz cambiara con el paso del tiempo, la constante de estructura fina cambiaría también, como lo haría el patrón característico de líneas producido por átomos.

De todas las maneras, lo anterior no quita importancia al trabajo realizado por Dicke que preparó una revisión importante de las evidencias geofísicas, paleontológicas y astronómicas a favor de posibles variaciones de las constantes físicas tradicionales. Hizo la interesante observación de explicar los “grandes números” de Eddington y Dirac bajo el apunte de que allí tenía que subyacer algún aspecto biológico que de momento no éramos capaces de ver.

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“El problema del gran tamaño de estos números es ahora fácil de explicar… Hay un único número adimensional grande que tiene su origen estático. Este es el número de partículas del universo. La edad del universo “ahora” no es aleatoria sino que está condicionada por factores biológicos… porque algún cambio en los valores de grandes números impedirían la existencia del hombre para considerar el problema”.

 

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Cuatro años más tarde desarrolló esta importante intuición con más detalle, con especial referencia a las coincidencias de los grandes números de Dirac, en una breve carta que se publicó en la revista Nature. Dicke argumentaba que formas de vidas bioquímicas como nosotros mismos deben su propia base química a elementos tales como el carbono, nitrógeno, el oxígeno y el fósforo que son sintetizados tras miles de millones de años de evolución estelar en la secuencia principal. (El argumento se aplica con la misma fuerza a cualquier forma de vida basada en cualesquiera elementos atómicos más pesados que el helio). Cuando las estrellas mueren, las explosiones que constituyen las supernovas dispersan estos elementos biológicos “pesados” por todo el espacio, de donde son incorporados en granos, planetesimales, planetas, moléculas “inteligentes” auto replicantes como ADN y, finalmente, en nosotros mismos que, en realidad, estamos hechos de polvo de estrellas.

Esta escala temporal está controlada por el hecho de que las constantes fundamentales de la naturaleza sean

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Hicieron falta 10.000 M de años para que la vida surgiera en el planeta Tierra

t(estrellas) ≈ (Gmp2 / hc)-1 h/mpc2 ≈ 1040 ×10-23 segundos ≈ 10.000 millones de años

No esperaríamos estar observando el universo en tiempos significativamente mayores que t(estrellas), puesto que todas las estrellas estables se habrían expandido, enfriado y muerto. Tampoco seríamos capaces de ver el universo en tiempos mucho menores que t(estrellas) porque no podríamos existir; no había estrellas ni elementos pesados como el carbono. Parece que estamos amarrados por los hechos de la vida biológica para mirar el universo y desarrollar teorías cosmológicas una vez que haya transcurrido un tiempo t(estrellas) desde el Big Bang.

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¿Cómo podremos saber si la vida surgió en la Tierra (como en otros planetas), o pudo llegar del Espacio Exterior

Así pues, el valor que del gran número nos dio Dirac N(t) no es en absoluto aleatorio. Debe tener un valor próximo al que toma N(t) cuando t esta cercano el valor t(estrella).

Todo lo que la coincidencia de Dirac dice es que vivimos en un tiempo de la Historia Cósmica posterior a la formación de las estrellas y anterior a su muerte. Esto no es sorprendente. Dicke nos está diciendo que no podríamos dejar de observar la coincidencia de Dirac: es un requisito para que exista vida como la nuestra.

emilio silvera

 

  1. 1
    fandila
    el 9 de julio del 2017 a las 8:22

    Estimado Emilio:
    Solo nos es posible “medir” el adimensional 137 según el Universo actual. Su valor depende singularmente de la velocidad de la luz, que nos parece tan claro en nuestra macro dimensión. Se demuestra sin embargo, que la velocidad de luz ni es constante ni la máxima posible.
    Al principio (Big-Bang) las velocidades serían extremadamente altas, y los “restos” del big-Bang siguen existiendo como dimensiones inferiores, en nada menos que un 95% aproximadamente.
    Si pensamos según la localidad de nuestro universo macro y la evolución de G en el tiempo, dejamos fera ese 95% en que tamaños, masas, fuerzas… no coinciden con las macro porque su naturaleza difiere y donde no todas las fuerzas actuan.
    Para la gravedad cuántica, allá donde las otras fuerzas son casi inexistentes, a mi enetender solo privan sus pequeñas masas y las distancias, como en la Ley de Newton. Solo cambia la constante G en esas profundidades, donde la consideración de dicho cuanto va perdiendo su sentido macro como tal. Lo oscuro no puede poseer estructuras normales porque no todas las fuerzas actúan sobre él, sino sobreabundantemente la gravedad (lo oscuro más se comportaría como muy pequeñas parcelaciones restantes de lo primiganio a la manera de caos “casi brutos” en que solo la gravedad impera). Esa gravedad como resultante de todo sobre todo.
    Una cosa será la consideración de G en la “estabilidad” macro y otra en la variedad dimensional sin límite en lo micro, a partir del atomo y más alla.
    No puedo dar referencias sobre esto por que no las he encontrado o no existen.
    Gracias amigo.
     

    Responder
    • 1.1
      Emilio Silvera
      el 9 de julio del 2017 a las 10:03

      Amigo mío, todo lo que dices es tal como suenan en tus “palabras” escritas, la G se deja ver en lo macro y, en lo infinitesimal de la cuántica, está escondida en la pequeñez cuántica. Además, cómo podrías dar referencia de algo que no conocemos y ni sabemos si existe?

      Lo cierto es que, no nos conformamos con lo que sabemos porque intuimos que, más allá, hay mucho más que no se deja ver y, nos asombramos al contemplar los fenómenos que se dan en el “universo” cuántico, fenómenos extraños y alejados de lo que pasa en nuestro mundo cotidiano de las cosas grandes.

      De ahí, el empeño de todos por encontrar ese punto de encuentro, esa teoría que pueda unir los dos “mundos” que, según todos los indicios, subyace en esa Teoría de Supercuerdas que no podemos verificar. LLegar tan lejos, tan profundo, como para encontrar las cuerdas, exige la energía de Planck, 1019 GeV, y, esa energía ni existe en nuestro mundo ni se espera en mucho tiempo que la podamos producir.

      Saludos.

      Responder
  2. 2
    Emilio Silvera
    el 9 de julio del 2017 a las 11:58

    Al principio todo era Hidrógeno y Helio, los elementos más sencillos presentes en el Universo primigenio. Más tarde, unos cientos de millones de años más tarde, se formaron las primeras estrellas que, durante 10.000 millones de años, estuvieron fusionando elementos sencillos en otros más complejos, y, en las explosiones de Supernovas se completaron los elementos de la Tabla Periódica del Hidrógeno hasta el Uranio. Existen otros elementos artificiales, los Transuránidos (más allá del Uranio) todos radiactivos.

    Lo cierto es que, todos los seres vivos que puedan existir en el Universo, han podido estar presentes en los distintos planetas gracias a que en las estrellas se fusionaron los materiales necesarios para hacerlo posible. Sin las estrellas, no estaríamos aquí. De ahí la expresión: “Somos Polvo de Estrellas”.

    Responder
  3. 3
    fandila
    el 9 de julio del 2017 a las 13:36

    Varios de mis comentarios-mensajes han sido moderados antes de tiempo. No lo entiendo, pero sí que lo comprendo. Algunos pueden ser inadecuaos o no pertinentes. Lo peor es que suponen una cierta molestia para el que comenta, sobre todo si no lo archiva antes para su beneficio posterior.
     
    Nada de cuidado.

    Responder
    • 3.1
      Emilio Silvera
      el 10 de julio del 2017 a las 6:02

      Amigo Fandila, no se a qué te refieres, ya que, al menos que yo sepa, aquí no moderamos nada. De todas las maneras le enviaré un mensaje a Shalafi (el Administrador del lugar) para preguntarle.

      Un abrazo.

      Responder
  4. 4
    emiliosilvera
    el 10 de julio del 2017 a las 8:02

    Amigo Fandila, rcibo un Correo de Shalafi y me dice que la anomalía no es cosa nuestra. No hemos moderado nada. En este terreno de Internet, de vez en cuando aparecen los duendecillos y hacen de las suyas…

    Un abrazo.


    Responder
  5. 5
    fandila
    el 10 de julio del 2017 a las 8:36

    Será así. Lo que resulta extraño es que aún antes de que lo escrito esté completo desaparece como por ensalmo. Incluso algún poema se me esfumó, y no sé si para alguien pudiera resultar comprometido, o a quién molestaría.
    Son ya varias las veces que esto me ha ocurrido. Casi podría relatar uno por uno los temas expuestos.
    En todas la webs y blog existe esa moderación a que me he referido. Aquí no tenia noticia de eso, es  por lo que  me interesó desde el principio. No creo ser tan interesante para que ningún hacker interfiera en lo que escribo, más cuando la mayoría de las veces solo se trata de pensamientos, nada crematisticos.
    Al final uno se pregunta si vale la pena.

    Responder
    • 5.1
      emiliosilvera
      el 10 de julio del 2017 a las 9:11

      Amigo mío, lo puedes creer, lo que dices me ha pasado a mí también alguna que otra vez y no le encontré explicación al hecho. Cuando esto pasa, por lo menos a mí, lo que me fastidia es tener que repetir lo escrito que, al ser expontáneo siempre, nunca sale igual que estaba antes, y, algunas veces, desisto de repetirlo si lo escrito ha sido largo.
      ¡Cosas que pasan! Lo cierto es que, aquí, nadie interviene en los comentarios que son libres digan lo que digan (siempre dentro del respeto a los demás), la opinión es libre y las críticas también.

      Responder
    • 5.2
      Shalafi
      el 10 de julio del 2017 a las 18:08

      Buenas, Fandila.
      Aunque alguna vez lo he comentado, lo vuelvo a aclarar: en esta página no se produce ningún tipo de censura o moderación por parte de nadie.
      El comportamiento que ha descrito (que se borre el mensaje “por arte de magia”) es a todas luces un problema técnico (y no de la web, sino de su navegador, su conexión a Internet o su propio equipo). Háganme caso, como conocedor de este mundillo que soy, que los problemas técnicos son imprevisibles, inevitables y de la índole más diversa que se pueda imaginar. Sin embargo, me reitero, NO SE TRATA DE CENSURA O MODERACIÓN.
      Por otra parte, sí que existe un paso necesario de validación de mensajes cuando éstos contienen texto en idiomas distintos del castellano o una alta cantidad de enlaces; el sistema marca estos mensajes como “sospechosos” de ser publicidad, y ha de ser una persona humana real (yo) el que permita la visibilidad de dicho mensaje o efectivamente lo elimine por publicidad. Este comportamiento NO ES el que está usted describiendo, así que puede estar tranquilo.
      Un cordial saludo.

      Responder

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