viernes, 30 de octubre del 2020 Fecha
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Espacio-tiempo curvo y los secretos del Universo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en La Física y el Universo    ~    Comentarios Comments (1)

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R_{\mu\nu} - {1\over 2}R g_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = {8 \pi G \over c^4} T_{\mu\nu}

 

La densidad de energía-momentum en la teoría de la relatividad se representa por cuadritensor energía-impulso. La relación entre la presencia de materia y la curvatura debida a dicha materia viene dada por la ecuación de campo de Einstein. Esta sencilla ecuación es la demostración irrebatible de la grandeza de la mente humana que, con unos pocos signos nos puede decir tánto. De las ecuaciones de campo de Einstein, se pudieron deducir muchas cosas, tales como que el espacio se curva en presencia de grandes masas, como mundos, estrellas y galaxias para configurar la geometría del espacio.

 

 

 

 

Los vientos estelares emitidos por las estrellas jóvenes, distorsionan el material presente en las Nebulosas, y, de la misma manera, en presencia de masa se distosiona el esapcio-tiempo. En estos lugares que, como océanos de gas y polvo iniozado por la radiación de las estrellas masivas más jóvenes, existen moléculas complejas que, en algún caso, son esenciales para la existencia de la vida.

 

La teoría cuántica de campos en espacio-tiempo curvo es una extensión de la teoría cuántica de campos estándar en la que se contempla la posibilidad de que el espacio-tiempo por el cual se propaga el campo no sea necesariamente plano (descrito por la métrica de Minkouski).  Una predicción genérica de esta teoría es que pueden generarse partículas debido a campos gravitacionales dependientes del tiempo, o a la presencia de horizontes.

La teoría cuántica de campos en espacio-tiempo curvo puede considerarse como una primera aproximación de gravedad cuántica. El paso siguiente consiste en una gravedad semiclásica, en la que se tendrían en cuenta las correcciones cuánticas, debidas a la presencia de materia, sobre el espacio-tiempo.

 

 

File:3D coordinate system.svg

En un espacio euclideo convencional un objeto físico finito está contenido dentro de un ortoedro mínimo, cuyas dimensiones se llaman ancho, largo y profundida o altura. El espacio físico a nuestro alrededor es tridimensional a simple vista. Sin embargo, cuando se consideran fenómenos físicos la gravedad, la teoría de la relatividad  nos lleva a que el universo es un ente tetra-dimensional que incluye tanto dimensiones espaciales como el tiempo como otra dimensión. Diferentes observadores percibirán diferentes “secciones espaciales” de este espacio-tiempo por lo que el espacio físico es algo más complejo que un espacio euclídeo tridimiensional.

En las teorías actuales no existe una razón clara para que el de dimensiones espaciales sean tres. Aunque existen ciertas instuiciónes sobre ello: Ehrenfest (aquel gran físico nunca reconocido) señaló que en cuatro o más dimensiones las órbitas planetarias cerradas, por ejemplo, no serían estables (y por ende, parece difícil que en un universo así existiera vida inteligente preguntándose por la tridimensionalidad espacial del universo).

 

 

 

 

Es cierto que en nuestro mundo tridimensional y mental existen cosas misteriosas. A veces me pregunto que importancia puede tener un . (“¿Qué hay en un nombre? Lo que llamamos rosa, / con cualquier otro nombre tendría el mismo dulce aroma”? (-Shakespeare, Romeo y Julieta-) - La rosa da sustento a muchos otros tópicos literarios: se marchita como símbolo de la fugacidad del tiempo y lo efímero de la vida humana; y provoca la prisa de la doncella recogerla mientras pueda. Por otro lado, le advierte de que hay que tener cuidado: no hay rosa sin espinas.

También el mundo de la poesía es un tanto misterioso y dicen, que… “Los poetas hablan consigo mismo y el mundo les oye por casualidad.” Tópicos ascéticos, metafísicos o existenciales: Quiénes somos, de dónde venimos, a dónde vamos, las llamadas preguntas trascendentales, propias de la cosmología, la antropología y la metafísica. Los poetas siempre han buscado un mundo irreal y han idealizado el enaltecido mucho más allá de este mundo.

 

Como siempre me pasa, me desvío del tema que en este trabajo nos ocupa: El espacio-tiempo.

 

 

 

Estamos inmersos en el espacio-tiempo curvo y tetradimensional de nuestro Universo. Hay que entender que el espacio–tiempo es la descripción en cuatro dimensiones del universo en la que la posición de un objeto se especifica por tres coordenadas en el espacio y una en el tiempo. De acuerdo con la relatividadespecial, no existe un tiempo absoluto que pueda ser medido con independencia del observador, de manera que eventos simultáneos para un observador ocurren en instantes diferentes vistos desde otro lugar. El tiempo puede ser medido, por tanto, de manera relativa, como lo son las posiciones en el espacio (Euclides) tridimensional, y esto puede conseguirse mediante el concepto de espacio–tiempo. La trayectoria de un objeto en el espacio–tiempo se denomina por el de línea de universo. La relatividadgeneral nos explica lo que es un espacio–tiempo curvo con las posiciones y movimientos de las partículas de materia.

 

 

 

 

La introducción por parte de Minkouski de la idea espaciotemporal resultó tan importante es porque permitió a Einstein utilizar la idea de geometría espaciotemporal para formular su teoría de la relatividadgeneral que describe la Gravedad que se genera en presencia de grandes masas y cómo ésta curva el espacio y distorsiona el tiempo. En presencia de grandes masas de materia, tales como planetas, estrellas y galaxias, está presente el fenómeno descrito por Einstein en su teoría de la relatividad general, la curvatura del espacio–tiempo, eso que conocemos como gravedad, una fuerza de atracción que actúa todos los cuerpos y cuya intensidad depende de las masas y de las distancias que los separan; la fuerza gravitacional disminuye con el cuadrado. Hemos llegado a comprender que es la materia, la que determina la geometría del espacio-tiempo.

 

 

 

En la imagen, dos partículas en reposo relativo, en un espacio-tiempo llano y Se representan en este esquema dos partículas que se acercan entre sí siguiendo un movimiento acelerado. La interpretación newtoniana supone que el espacio-tiempo es llano y que lo que provoca la curvatura de las líneas de universo es la fuerza de interacción gravitatoria entre ambas partículas. Por el contrario, la interpretación einsteniana supone que las líneas de universo de estas partículas son geodésicas (“rectas”), y que es la propia curvatura del espacio tiempo lo que provoca su aproximación progresiva.

El máximo exponente conocido del espacio-tiempo curvo, se podría decir que se da en la formación de los agujeros negros, donde la masa queda comprimida a tal densidad que se conforma en una singularidad, ese objeto de energía y densidad “infinitsas” en el que, el espacio y el tiempo desaparecen de nuestra vista y parece que entran en “otro mund” para nosotros desconocidos.

 

 

 

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Los agujeros negros, cuya existencia se dedujo por Schwarzschild en 1.916 a partir de las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, son objetos supermasivos, invisibles a nuestra vista (de ahí su nombre) del que no escapa ni la luz; tal es la fuerza gravitatoria que generan que incluso engullen la materia de sus vecinas, objetos estelares como estrellas que osan traspasar el cinturón de seguridad que llamamos horizonte de sucesos.

 

Resultado de imagen de Se sabe ahora que el radio de Schwarzschild es el radio del horizonte de sucesos de un agujero negro que no gira

 

Cuando ambas rotaciones tienen lugar en el mismo sentido (imagen inferior), la “última órbita estable” coincide con el “radio de Schwarzschild”.

 

Desde siempre hemos tenido la tendencia de querer representar las cosas y a medida que pudimos descubrir conocimientos nuevos, también le dimos a esos nuevos saberes sus símbolos y ecuaciones matemáticas que representaban lo que creíamos saber. Mecánica cuántica, relatividad, átomos, el genóma, agujeros negros, la constante cosmológica, la constante de Planck racionalizada…

Wheeler decía allá por el año 1957, que el punto final de la compresión de la materia -la propia singularidad- debía estar gobernada por la unión, o matrimonio, de las leyes de la mecánica cuántica y las de la distorsión espaciotemporal. Esto debe ser así, puesto que la distorsión espaguetiza el espacio a escalas tan extraordinariamente microscópicas que están profundamente influenciadas por el principio de incertidumbre.

 

 

Resultado de imagen de la singularidad del agujero negro

 

 

 

Las leyes unificadas de la distorsión espaciotemporal y la mecánica cuántica se denominan “leyes de la gravedad cuántica”, y han sido un “santo grial” para todos los físicos desde los años cincuenta. A principios de los sesenta los que estudiaban física con Wheeler, pensaban que esas leyes de la gravedad cuántica eran tan difíciles de comprender  que nunca las podrían descubrir durante sus vidas. Sin embargo, el tiempo inexorable no deja de transcurrir, mientras que, el Universo y nuestras mentes también, se expanden. De tal manera evolucionan nuestros conocimientos que, poco a poco, vamos pudiendo conquistar saberes que eran profundos secretos escondidos de la Naturaleza y, con la Teoría de cuerdas (aún en desarrollo), parece que por fín, podremos tener una teoría cuántica de la gravedad.

 

 

 

 

 

Una cosa sí sabemos: Las singularidades dentro de los agujeros negros no son de mucha utilidad puesto que no podemos contemplarla desde fuera, alejados del horizonte de sucesos que marca la línea infranqueable del irás y no volverás. Si alguna vez alguien pudiera llegar a ver la singularidad, no podría regresar para contarlo. Parece que la única singularidad que podríamos “contemplar” sin llegar a morir sería aquella del Big Bang, es decir, el lugar a partir del cual pudo surgir el universo y, cuando nuestros ingenios tecnológicos lo permitan, serán las ondas gravitacionales las que nos “enseñarán” esa singularidad.

 

 

 

 

 

Esta pretende ser la imagen de un extraño objeto masivo, un quásar  que sería una evidencia vital del Universo primordial. Es un objeto muy raro que nos ayudará a entender cómo crecieron los agujeros negros súpermasivos unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang (ESO).

Representación artística del aspecto que debió tener 770 millones después del Big bang el quásar más distante descubierto hasta la fecha (Imagen ESO). Estas observaciones del quásar brindan una imagen de nuestro universo tal como era durante su infancia, solo 750 millones de años después de producirse la explosión inicial que creó al universo. El análisis del espectro de la luz del quásar no ha aportado evidencias de elementos pesados en la nube gaseosa circundante, un hallazgo que sugiere que el quásar data de una era cercana al nacimiento de las primeras estrellas del universo.

Basándose en numerosos modelos teóricos, la mayoría de los científicos está de acuerdo sobre la secuencia de sucesos que debió acontecer durante el desarrollo inicial del universo: Hace cerca de 14.000 millones de años, una explosión colosal, ahora conocida como el Big Bang, produjo cantidades inmensas de materia y energía, creando un universo que se expandía con suma rapidez. En los primeros minutos después de la explosión, protones y neutrones colisionaron en reacciones de fusión nuclear, formando así hidrógeno y helio.

 

 

Resultado de imagen de Finalmente, el universo se enfrió hasta un punto en que la fusión dejó de generar estos elementos básicos,

 

 

Finalmente, el universo se enfrió hasta un punto en que la fusión dejó de generar estos elementos básicos, dejando al hidrógeno como el elemento predominante en el universo. En líneas generales, los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, como por ejemplo el carbono y el oxígeno, no se formaron hasta que aparecieron las primeras estrellas. Los astrónomos han intentado identificar el momento en el que nacieron las primeras estrellas, analizando a tal fin la luz de cuerpos muy distantes. (Cuanto más lejos está un objeto en el espacio, más antigua es la imagen que de él recibimos, en luz visible y otras longitudes de onda del espectro electromagnético.) Hasta ahora, los científicos sólo habían podido observar objetos que tienen menos de unos 11.000 millones de años. Todos estos objetos presentan elementos pesados, lo cual sugiere que las estrellas ya eran abundantes, o por lo menos estaban bien establecidas, en ese momento de la historia del universo.

 

 

 

Supernova 1987 A

 

El Big Bang produjo tres tipos de radiación: electromagnética (fotones), radiación de neutrinos y ondas gravitatorias. Se estima que durante sus primeros 100.000 años de vida, el universo estaba tan caliente y denso que los fotones no podían propagarse; eran creados, dispersados y absorbidos antes de que apenas pudieran recorrer ínfimas distancias. Finalmente, a los cien mil años de edad, el universo se había expandido y enfriado lo suficiente para que los fotones sobrevivieran, y ellos comenzaron su viaje hacia la Tierra que aún no existía. Hoy los podemos ver como un “fondo cósmico de microondas”, que llega de todas las direcciones y llevan gravada en ellos una imagen del universo cuando sólo tenía esa edad de cien mil años.

Se dice que al principio sólo había una sola fuerza, la Gravedad que contenía a las otras tres que más tarde se desgajaron de ella y “caminaron” por sí mismas para hacer de nuestro universo el que ahora conocemos. En Cosmología, la fuerza de gravedad es muy importante, es ella la que mantiene unidos los sistemas planetarios, las estrellas en las galaxias y a las galaxias en los cúmulos. La Gravedad existe a partir de la materia que la genera para curvar el espaciotiempo y dibujar la geometría del universo.

 

 

 

 

Imagen de un agujero negro en el núcleo de una galaxia arrasando otra próxima- Imagen tomada por la NASA

Un agujero negro es lo definitivo en distorsión espaciotemporal, según las ecuaciones de Einstein: está hecho única y exclusivamente a partir de dicha distorsión. Su enorme distorsión está causada por una inmensa cantidad de energía compactada: energía que reside no en la materia, sino en la propia distorsión. La distorsión genera más distorsión sin la ayuda de la materia. es la esencia del agujero negro.

Lo cierto es que los físicos relativistas se han sentido muy frustrados desde que Einstein publicó su Teoría de la relatividad general y se desprendieron de ellas mensajes asombroso como el de la existencia de agujeros negros que predecían sus ecuaciones de campo. Así que, se dirigieron a los astrónomos para que ellos confirmaran o refutaran su existencia mediante la observación del universo profundo. Sin embargo y, a pesar de su enorme esfuerzo, los astrónomos npo han podido obtener medidas cuantitativas de ninguna distorsión espaciotemporal de agujeros negros. Sus grandes triunfos han consistido en varios descubrimientos casi incontrovertibles de la existencia de agujeros negros en el universo, pero han sido incapaces de cartografiar, ni siquiera de forma ruda, esa distorsión espaciotemporal alrededor de los agujeros negros descubiertos. No tenemos la técnica para ello y somos conscientes de lo mucho que nos queda por aprender y descubrir.

 

 

 

 

 

Las matemáticas siempre van por delante de esa realidad que incansables buscamos. Ellas nos dicen que en un agujero negro, además de la curvatura y el frenado y ralentización del tiempo, hay un tercewr aspecto en la distorsi´pon espaciotemporal de un agujero negro: un torbellino similar a un enorme tornado de espacio y tiempo que da vueltas y vueltas alrtededor del horizonte del agujero. Así como el torbellino es muy lento lejos del corazón del tornado, también el torbellino. Más cerca del núcleo o del horizonte el torbellino es más rápido y, cuando nos acercamos hacia el centro ese torbellino espaciotemporal es tan rápido e intenso que arrastra a todos los objetos (materia) que ahí se aventuren a estar presentes y, por muy potentes que pudieran ser los motores de una nave espacial… ¡nunca podrían hacerla salir de esa inmensa fuerza que la atraería hacia sí! Su destino sería la singularidad del agujero negro donde la materia comprimida hasta límites inimaginables, no sabemos en qué se habrá podido convertir.

 

 

Resultado de imagen de La masa del agujero negro distorsiona el Espacio-tiempo

 

 

Todos conocemos la teoría de Einstein y lo que nos dice que ocurre cuando grandes masas, como planetas, están presentes: Curvan el espacio que lo circundan en función de la masa. El exponente máximo de dicha curvatura y distorsión temporal es el agujero negro que, comprime la masa hasta hacerla “desaparecer” y el tiempo, en la singularidad formada, deja de existir. En ese punto, la relatividadgeneral deja de ser válida y tenemos que acudir a la mecánica cuántica para seguir comprendiendo lo que allí está pasando.

Einstein no se preocupaba por la existencia de este extraño universo dentro del agujero negro porque la comunicación con él era imposible. Cualquier aparato o sonda enviada al centro de un agujero negroencontraría una curvatura infinita; es decir, el campo gravitatorio sería infinito y, como ya se explica anteriormente, nada puede salir de un agujero negro, con lo cual, el mensaje nunca llegará al exterior. Allí dentro, cualquier objeto material sería literalmente pulverizado, los electrones serían separados de los átomos, e incluso los protones y los neutrones dentro de los propios núcleos serían desgajados. De todas las maneras tenemos que reconocer que este universo especular es matemáticamente necesario para poder ir comprendiendo cómo es, en realidad, nuestro universo.

 

 

 

 

 

Con todo esto, nunca hemos dejado de fantasear. Ahí tenemos el famoso puente de Einstein-Rosen que conecta dos universos y que fue considerado un artificio matemático. De todo esto se ha escrito hasta  la extenuación:

 

 

“Pero la factibilidad de poder trasladarse de un punto a otro del Universo recurriendo a la ayuda de un agujero de gusano es tan sólo el principio de las posibilidades. Otra posibilidad sería la de poder viajar al pasado o de poder viajar al futuro. Con un túnel conectando dos regiones diferentes del espacio-tiempo, conectando el “pasado” con el “futuro”, un habitante del “futuro” podría trasladarse sin problema alguno hacia el “pasado”  Einstein—Rosen—Podolsky), para poder estar físicamente presente en dicho pasado con la capacidad de alterar lo que está ocurriendo en el “ahora”. Y un habitante del “pasado” podría trasladarse hacia el “futuro” para conocer a su descendencia mil generaciones después, si la hubo.

 

El puente de Einstein-Rosen conecta universos diferentes. Einstein creía que cualquier cohete que entrara en el puente sería aplastado, haciendo así imposible la comunicación Posteriormente, los puentes de Einstein-Rosen se encontraron pronto en otras soluciones de las ecuaciones gravitatorias, tales como la solución de Reisner-Nordstrom que describe un agujero eléctricamente cargado. Sin embargo, el puente de Einstein-Rosen siguió siendo una nota a pie de página curiosa pero olvidada en el saber de la relatividad.

 

 

 

File:Cassini-science-br.jpg

 

 

Lo cierto es que algunas veces, tengo la sensación de que aún no hemos llegado a comprender esa fuerza misteriosa que es la Gravedad, la que no se quiere juntar con las otras tres fuerzas de la Naturaleza. Ella campa solitaria y aunque es la más débil de las cuatro, esa debidad resulta engañosa poreque llega a todas partes y, además, como algunos de los antiguos filósofos naturales, algunos piensan que es la única fuerza del universo y, de ella, se desgajaron las otras tres cuando el Universo comenzó a enfriarse.

¡El Universo! Es todo lo que existe y es mucho para que nosotros, unos recien llegados, podamos llegar a comprenderlo en toda su inmensidad. Muchos son los secretos que esconde y, como siempre digo, son muchas más las preguntas que las respuestas. Sin embargo, estamos en el camino y… Como dijo el sabio: ¡Todos los grandes viajes comenzaron con un primer paso!

 

En el Universo todo es fruto de dos fuerzas contrapuestas:

 

 


 

 

Por ejemplo, las estrellas son estables por el hecho de que, la energía de fusión tiende a expandir la estrella y, la fuerza de Gravedad generada por su ingente masa, la hace contraerse. De esa manera, las dos fuerzas se contrarrestan y consiguen estabilizar a la estrella que vive miles de años. Cuando se agota el combustible nuclear de fusión, la estrella queda a merced de la Gravedad y se contrae (implosiona) bajo el peso de su propia masa, la gravedad la aplasta más y más hasta convertirla en una estrella de neutrones y un agujero negro si es una estrella masiva.

 

 

 

 

 

En el átomo, el equilibrio se alcanza como consecuencia de que, los protones (los nucleones que forman el núcleo), están cargados positivamente, y, los electrones que orbitan a su alrededor, están cargadas eléctricamente con cargas negativas equivalentes, con lo cual, el equilibrio queda servido y se alcanza la establidad.

 

 

Diagrama de Kruskal-Szekeres para un agujero negro. Las rectas azules son superficies de tiempo constante. Las curvas verdes son superficies de radio constante. -Las regiones I y II (sólo la parte blanca) son el exterior y el interior de un agujero negro. -La región III es una región exterior al agujero negro “paralela”. -La región IV (sólo la parte blanca) es un agujero blanco. Las zonas grises adyacentes a las regiones II y IV son las singularidades.

 

Resultado de imagen de Agujero blanco

 

El agujero Blñanco, al contrario del Agujero negro, en lugar de engullir materia la expulsaria

 

 

El agujero negro de Schwarzschild es descrito como una singularidad en la cual una geodésica puede sólo ingresar, tal tipo de agujero negro incluye dos tipos de horizonte: un horizonte “futuro” (es decir, una región de la cual no se puede salir una vez que se ha ingresado en ella, y en la cual el tiempo -con el espacio- son curvados hacia el futuro), y un horizonte “pasado”, el horizonte pasado tiene por definición la de una región donde es imposible la estancia y de la cual sólo se puede salir; el horizonte futuro entonces ya correspondería a un agujero blanco.

 

 

Así, nos encontramos con el hecho cierto de que, en el Universo, todo es equilibrio y estabilidad: el resultado de dos fuerzas contrapuestas.

Veamos otro ejemplo:

 

 

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.

 

 

Los puntos de Lagrange, también denominados puntos L o puntos de libración, son las cinco posiciones en un sistema orbital donde un objeto pequeño, sólo afectado por la gravedad,  puede estar teóricamente estacionario respecto a dos objetos más grandes, como es el caso de un satélite artificial con respecto a la Tierra y la Luna.  Los puntos de Lagrange marcan las posiciones donde la atracción gravitatoria combinada de las dos masas grandes proporciona la fuerza centrípeta necesaria para rotar sincrónicamente con la menor de ellas. Son análogos a las órbitas geosincrónicas que permiten a un objeto estar en una posición «fija» en el espacio en lugar de en una órbita en que su posición relativa cambia continuamente. Una definición más precisa pero técnica es que los puntos de Lagrange son las soluciones estacionarias del problema de los tres cuerpos.

 

 

File:L2 rendering.jpg

 

Diagrama del sistema Sol-Tierra, que muestra el punto L2, más alejado que la órbita lunar.

 

Resultado de imagen de James Web

 

 

El telescopio que vendrá a suplir al viejo Hubble. Un dato curioso sobre este telescopio es que no estará situado en la órbita terrestre, se situará en el punto de Lagranje L2.  Los puntos de Lagrange son las posiciones donde la gravedad del Sol y la Tierra se equilibran, de manera que un objeto puede permanecer estable, sin salir despedido hacia el espacio profundo. El James Webb se ha situado en esta posición es para aislarlo de la contaminación que existe en la órbita terrestre.

El James Webb Space Telescope o JWST durante mucho tiempo ha sido promocionado como el reemplazo para el telescopio espacial Hubble. El telescopio está considerado como uno de los proyectos más ambiciosos de la ciencia espacial emprendido. A pesar del enorme desafío, el telescopio se está acercando a la terminación. El telescopio ha servido como un aula técnico sobre las complejidades involucrada con un proyecto tan complejo. También ha servido para desarrollar nuevas tecnologías que son utilizadas por los ciudadanos promedio en sus vidas cotidianas.

 

 

 

 

En nuestro Universo todo resulta ser el equilibrio de dos fuerzas contrapuestas que se igualan y se equilibran para alcanzar la estabilidad que es requerida para que todo exista en ese nivel de normalidad que hace de nuestro universo el que podemos observar y, los fenómenos que se producen, los cambios, siempre van encaminados a eso, a conseguir ese equilibrio que observamos.

 

 

 

 

Fuerzas positivas y negaticas hacen que el núcleo de los átomos sea estable y las galaxias están sujetas por la Gravedad que mantiene las estrellas juntas y que no dejan que la expansión las pueda deshacer. El el níucleo de los átomos están los protones cargados con fuerzas positivas que atraen el mismo número de electrones que orbitan a su alrededor, y, al estar cargados con fuerzas negativas que se equilibran con las de los protones, el átomo es muy estable.

Cuando hablamos de equilibrio lo estamos haciendo del estado en el que un sistema tiene su energía distribuida de la manera estadísticamente más probable, un estado del sistema en el que las fuerzas, influencia, reacciones, etc., se compensan las unas a las otras de manera que no se permiten cambios y prevalece la estabilidad.

 

 

Resultado de imagen de Equilibrio estático en tres dimensiones

 

 

Equilibrio estático en tres dimensiones

 

Un cuerpo se encuentra en equilibrio estático si las resultantes de todas las fuerzas y todos los pares que actúan en él son ambas cero; se si halla en reposo, estará ciertamente no acelerado. Un cuerpo de ese tipo en el reposo se encuentra en equilibrio estable si después de un ligero desplazamiento vuelve a su posición original. Existen diversas variantes que no merece la pena mencionar aquí para no hacer aburrido el trabajo.

 

 

 

 

 

También existe el equilibrio térmico y se dice que un cuerpo está en equilibrio térmico si no hay ningún intercambio de calor dentro de él o entre e´y sus alrededores. Un sistema se encuentra en equilibrio térmico cuando cuando una reacción y su inversa está teniendo lugar a la misma velocidad. Estos son ejemplos de equilibrios dinámicos, en los que la actividad en un sentido está compensada por la actividad en el sentido inverso. De nuevo el equilibrio o estabilidad creado por fuerzas contrapuestas.

 

 

 

 

 

La energía se equipara segín una teoría de propuesta por Ludwig Boltzmann y fundamentada teóricamente por James Clerk Maxwell, en virtud de la cual la energía de las moléculas de un gas en una muestra grande en equilibrio tçermico está dividida por igual entre todos los grados de libertad disponibles, siendo la energía media de cada grado de libertad kT/2, donde k es la constante de Boltzmann y T es la temperatura termodinámica. La proposición no es en general cierta si los efectos cuánticos son importantes, pero frecuentemente es una buena aproximación.

 

 

 

File:SymmetryOfLifeFormsOnEarth.jpg

 

El cuadro nos muestra una Ilustración de los distintos tipos de simetría en las formas orgánicas (Field Museum, Chicago).

 

Claro que si hablamos de simetrías, nos podríamos perder un un laberinto de clases y formas: esférica, cilíndrica, reflectiva, traslacional, helicoidal, de rotación, de ampliación, bilateral, radial… (muchas otras). Pero si nos referimos de manera simple a lo que es o entendemos por una simetria, nos estaremos refiriendo al conjunto de invariancias de un sistema.

 

 

 

 

 

Al aplicar una transformación de simetría sobre un sistema, el sistema queda inalterado. La simetría es estudiada matemáticamente usando teoría de grupos. Algunas de las simetrías son directamente físicas. Algunos ejemplos son las reflexiones y rotaciones de las moléculas y las transformaciones de las redes cristalinas.

 

 

 

 

Las dos fuerzas contrapuestas en los seres vivos inteligentes de nuestro mundo, está precisamente en nosotros mismos: El hombre y la Mujer, juntos, forman un sólo ente de equilibrio perfecto que nos lleva al más alto nivel de simetría y belleza, y, tal equilibrio y conjunción, hace posible el milagro de la replicación.

 

 

Dibujo20130330 atrap result - cpt invariance - new limit

 

 

“La Trampa de Antihidrógeno (ATRAP) es un pequeño experimento en el CERN cuyo objetivo es comparar la antimateria con la materia, en concreto, átomos de antihidrógeno (formados por un antiprotón y un positrón, o antielectrón) con átomos de hidrógeno (formados por un protón y un electrón). Acaban de publicar la medida más precisa del momento magnético del antiprotón, 2,792847356(23) veces el magnetón nuclear, que coincide con el del protón en al mentos cinco partes por millón (0,0005%), una nueva medida (directa) de la invarianza CPT” (Francis (th)E mule Science’s News).

Existen simetrías más generales y abstractas como la invariancia CPT y las simetrías asociadas a las teorías gauge (tendríamos que mirar en simetrías rotas y supersimetría para ampliar el concepto en su más amplio espectro y concepción de lo que la simetría es. En el Universo, las simetrías están por todas partes: Estrellas, mundos, galaxias…

emilio silvera

Refinando la Gravedad de Newton

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Una nueva medida de la constante de gravedad y de la masa de la TierraLas constantes que miden el mundo

             Las constantes que rigen el Mundo

Reportaje de Ciencia en el País

Científicos chinos redefinen la constante de gravitación universal postulada por Newton en 1686. 

Imagen relacionada

 

Los investigadores se han inspirado en uno de los experimentos más bellos de la historia de la humanidad

El físico Jun Luo (derecha) y su equipo, junto a uno de sus aparatos.

             El físico Jun Luo (derecha) y su equipo, junto a uno de sus aparatos. HUST

 

El científico británico Henry Cavendish “probablemente pronunció menos palabras a lo largo de su vida que cualquier hombre que haya vivido durante ochenta años, incluyendo los monjes trapenses”, según describió con guasa su contemporáneo Lord Brougham. Cavendish, nacido en 1731 y fallecido en 1810, fue efectivamente introvertido y solitario. Era “el más rico de todos los sabios y el más sabio de todos los ricos”, en palabras del astrónomo francés Jean-Baptiste Biot. Pero, en silencio y encerrado en su mansión, descubrió el hidrógeno y la composición del agua. Y, en 1798, concibió uno de los experimentos más audaces de la historia de la humanidad. Hoy, un equipo de científicos chinos se ha subido a sus hombros para redefinir, con una precisión sin precedentes, una de las constantes más importantes para describir nuestro universo, junto a la velocidad de la luz.

“Un experimento ingenuo  para medir la masa de la Tierra podía basarse calcular su volumen y su densidad. El volumen lo conocemos desde que Eratóstenes determinó el radio de la Esfera Terrestre y la densidad podíamos calcularla haciendo un muestreo de las rocas silíceas (basaltos y granitos) que componen el 90% de  la corteza terrestre  y tomar el promedio de las muestras como densidad de la Tierra. Así:

Vol. de la Tierra = (4/3)· π·63703 km3 = 1082696932430,0023061493675 km3 =

= 1 082 696 932 430 002 306 149,368 m3 ≈ 1,083·1021 m3.

Como la densidad de la corteza terrestre es aproximadamente 2.800 kg/m3, la masa de la Tierra:

Masa de la Tierra = 2.800 ·1,083·1021  = 3,0324·1024 kg

Este resultado es aproximadamente la mitad del valor calculado de la masa de la Tierra. El error del cálculo procede de que la densidad de la Tierra aumenta a medida que  se avanza hacia el centro de la misma, llegando a alcanzar en el núcleo interno densidades de 13.000 kg/m3.  La  medida de la masa de la Tierra no realizó desde la Geología, sino que se llevó a cabo desde la Ley de Gravitación Universal de Newton.”

Resultado de imagen de Cavendish sabía la densidad de la Tierra

Cavendish tenía ya casi 70 años y se había propuesto averiguar la densidad del planeta Tierra. Para ello necesitaba la constante de gravitación universal (G) postulada por Isaac Newton un siglo antes. El anciano, siempre callado, construyó una especie de balanza en el sótano de su casa en el sur de Londres: dos esferas pequeñas, fijadas a los extremos de una varilla horizontal suspendida del techo por una fina fibra. Al acercar dos esferas de plomo de mayor tamaño, de unos 160 kilogramos cada una, la fuerza de atracción que sufrían las otras dos bolitas hacía que la varilla girase, y todo ello de manera perceptible gracias a un juego de espejos, luces y telescopios instalado por Cavendish.

El físico Henry Cavendish construyó una balanza en el sótano de su casa en 1798 para ver el efecto de la fuerza gravitacional

En su libro Principios matemáticos de la filosofía natural, publicado en 1686, Newton había formulado que la interacción gravitatoria entre dos cuerpos se podía expresar como una fuerza directamente proporcional al producto de las masas de esos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Empleando esta fórmula y las observaciones en su sótano, el tímido Cavendish llegó a la conclusión de que la densidad media de la Tierra era 5,48 veces mayor que la del agua. Y no falló mucho: hoy se calcula que la cifra correcta es 5,51.

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Un equipo dirigido por Luo Jun, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (China), ha refinado de manera extrema el experimento de Cavendish, con bolas de acero y cámaras de vacío, y ha llegado a dos mediciones similares con dos aparatos independientes: 6,674184 × 10−11 y 6,674484 × 10−11 metros cúbicos partido kilogramo por segundo al cuadrado. Es “una precisión récord”, según reconoce el físico Stephan Schlamminger, del Instituto Nacional de Normas y Tecnología. Las nuevas medidas se publican hoy en la prestigiosa revista Nature.

La búsqueda de la mayor exactitud posible no es un capricho. Los geofísicos utilizan la constante G para estudiar la estructura y la composición de la Tierra. Y también es esencial en campos como la física de partículas y la cosmología, la parte de la astronomía que estudia el origen y el futuro del universo.

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Sabemos lo que hace pero… “El verdadero valor de G sigue siendo desconocido”, admite Luo Jun

 

“El verdadero valor de G sigue siendo desconocido”, admite, no obstante, el profesor Luo. La dificultad de medir la constante es endiablada. La fuerza gravitacional que ejerce el Sol es tan grande que impide que el planeta Tierra huya por el espacio. Sin embargo, en un laboratorio, la fuerza gravitacional entre dos objetos de un kilogramo separados por un metro equivale al peso de un puñado de bacterias. Es una fuerza “extremadamente débil”, en palabras de Luo.

El Comité de Información para Ciencia y Tecnología (CODATA), con sede en París, es el organismo internacional de referencia para esta constante. En 2014, sus expertos adoptaron 14 valores de G determinados en las últimas cuatro décadas en diferentes laboratorios de todo el mundo. “La diferencia relativa entre el mayor y el menor valor de G es cercana al 0,055%. Esta situación no nos permite obtener un valor de G con alta precisión”, lamenta Luo.

Pese a la precisión de sus resultados, los científicos chinos han obtenido dos datos distintos con dos aparatos ligeramente diferentes e independientes. El equipo no sabe explicar esta discrepancia. “Hay algo que desconocemos todavía y necesitamos más investigación”, afirma Luo. O, quizás, necesitamos otro Henry Cavendish.

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EL ESCÁNDALO DEL KILOGRAMO

“Es un escándalo que la unidad de masa sea todavía un objeto físico”, se lamentaba hace un mes William Daniel Phillips, premio Nobel de Física, en una conferencia internacional de física atómica celebrada en Barcelona. Se refería al kilogramo, cuyo prototipo de referencia es un cilindro de platino-iridio —custodiado en un sótano de París— que define la unidad de masa desde el siglo XIX en el llamado sistema internacional.

tiempo de plank

longitud de plank

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Ya en 1899, el físico alemán Max Planck sugirió acabar con esta arbitrariedad y planteó crear un sistema de unidades basado en las constantes de la naturaleza, ajenas a los constructos humanos. “Propuso utilizar la velocidad de la luz, la constante de Planck y la constante de gravitación universal de Newton”, señala el físico chino Jun Luo. “Sin embargo, este sistema de unidades no es completamente competitivo frente al actual sistema internacional, debido a la escasa precisión de la constante de gravitación”, lamenta el investigador de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong.

 

Maravillas del Universo

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

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Cerca de la variable cefeida RS Pup

“En el centro hay una de las estrellas más importantes del firmamento. Esto es en parte porque, por coincidencia, está rodeada por una nebulosa de reflexión deslumbrante. La pulsante RS Puppis, la estrella más brillante del centro de imagen, es diez veces más masiva que el Sol y, de media, 15.000 veces más luminosa. RS Pup es una estrella variable de tipo cefeida, una clase de estrellas con una brillantez que se utiliza para estimar las distancias a las galaxias cercanas, uno de los primeros pasos para establecer la escala de distancias cósmicas. Como RS Pup pulsa durante un periodo de unos 40 días, los cambios regulares del brillo también se observan a lo largo de la nebulosa retrasados en el tiempo, es decir, en un eco de luz. Mediante las mediciones de este retraso y del tamaño angular de la nebulosa, la conocida velocidad de la luz permite a los astrónomos determinar geométricamente la distancia de RS Pup en 6.500 años luz, con un error notablemente pequeño de unos 90 años luz. La distancia medida por eco, una impresionante hito de la astronomía estelar, también permite establecer con más precisión el verdadero brillo de RS Pup y, por extensión, de otras estrellas cefeidas, mejorando así el conocimiento de las distancias en que se encuentran las galaxias más allá de la Vía Láctea.

La fotografía fue tomada por el Telescopio Espacial Hubble.”

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“RS Puppis es una variable cefeida de tipo espectral medio F8Iab. Su brillo oscila entre magnitud aparente +6,52 y +7,67 con un período de 41,39 días.2​ Es la única cefeida que se encuentra rodeada por una gran nebulosa, formada por gas y polvo muy fino que refleja parte de la luz emitida por la estrella.

Tiene una temperatura efectiva de 4820 K y una masa 10,3 veces mayor que la masa solar.3​ Su radio es entre 174 y 198 veces más grande que el del Sol, lo que equivale a unas 0,9 UA. Presenta un contenido metálico superior al solar, siendo su índice de metalicidad [Fe/H] = +0,17.4​ También muestra enriquecimiento en europio, azufre y lantano, siendo la abundancia relativa de este último elemento más del doble que en el Sol. Cabe destacar el elevado nivel de nitrógeno en su superficie ([N/H] = +0,73)”

A vueltas con el Bosón de Higgs

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

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Descomposición del Higgs en el experimento ATLAS

Descomposición del Higgs en el experimento ATLAS – ATLAS /CERN

¿Es el Bosón de Higgs la puerta hacia una nueva física?

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Investigadores de los experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones observan, por primera vez, el proceso de descomposición del Higgs

Noticia de Prensa en ABC

 

A pesar de que hace ya seis años que se descubrió el Bosón de Higgs, nadie hasta ahora había conseguido observar su misterioso proceso de descomposición. Según el Modelo Estándar, la gran Teoría que agrupa a todas las partículas y fuerzas conocidas de la Naturaleza, el Higgs debería descomponerse, en el 60% de las ocasiones, en quarks “fondo”, uno de los “sabores” o tipos más masivos de quarks, las diminutas partículas que constituyen protones y neutrones dentro del núcleo atómico.

Y ahora, utilizando un gran número de datos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), los investigadores de los experimentos ATLAS y CMS han conseguido, por fin, “cazar” al elusivo bosón justo en el momento en que, tal y como predice la teoría, se descomponía en dos partículas: un quark fondo y su equivalente antimateria, un quark antifondo. Los resultados de la investigación acaban de publicarse en dos artículos que pueden consultarse aquí y aquí.

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Desde el descubrimiento del Higgs en 2012, los físicos habían tratado inútilmente de observar este proceso, tanto para confirmar las predicciones del Modelo Estandar como para subrayar sus lagunas y la necesidad de buscar una nueva Física capaz de explicar lo que el Modelo Estándar no puede.

El problema es que el proceso de descomposición del Higgs es extraordinariamente difícil de “atrapar” mientras sucede. El bosón, en efecto, se produce por una colisión entre dos protones. Si durante la colisión dos gluones (las partículas que mantienen unidos protones y neutrones entre sí) se fusionan y producen dos quarks “arriba”, dichos quarks pueden recombinarse en un Bosón de Higgs. Todo el proceso tiene lugar en un tiempo increíblemente corto: antes de descomponerse, el Higgs existe apenas durante la septillonésima parte de un segundo.

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Es posible que el Bosón de Higgs sea una partícula fundamental en nuestro Universo

Existen varias formas posibles en que estas partículas pueden descomponerse y ser observadas con relativa facilidad. Pero con los quarks fondo la cosa se vuelve más complicada, ya que en cada colisión protón-protón se produce una auténtica lluvia de partículas secundarias, incluidos los quarks fondo, que a su vez se descomponen rápidamente en otras partículas.

Dado a que la existencia del Higgs es tan breve, hasta ahora había sido imposible determinar si los quark fondo detectados eran efectivamente el resultado de un bosón de Higgs en descomposición o de otros procesos de fondo causados por la colisión de protones.

Cientos de miles de eventos

 

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Para aclarar las cosas, los detectores ATLAS y CMS combinaron sus datos y los analizaron para tratar de encontrar los quarks fondo entre la lluvia de partículas producida por la colisión. El segundo paso fue rastrear esos quarks fondo hasta un bosón de Higgs y comprobar así que, efectivamente, eran el producto de su descomposición.

Según Chris Palmer, físico de la Universidad de Princeton que trabajó en el análisis de datos del CMS, “Encontrar un solo evento que se parezca a los quarks fondo originados por un bosón de Higgs no es suficiente. Necesitábamos analizar cientos de miles de eventos antes de poder arrojar luz sobre este proceso, que sucede en medio de una montaña de eventos de fondo de aspecto similar”.

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Finalmente, los investigadores lograron encontrar lo que buscaban y pudieron anunciar haber sido testigos, por primera vez, de la descomposición de un Bosón de Higgs.

Los resultados abren las puertas a un estudio mucho más detallado del Higgs y de la forma que tiene de interactuar con otra materia, incluidas partículas que aún no se han descubierto (como por ejemplo las de materia oscura), lo que equivaldría a entrar por primera vez en el ámbito de una nueva Física capaz de explicar lo que hoy no tiene, aún, explicación.

El siguiente paso en la investigación será refinar las mediciones para estudiar la descomposición del Higgs en una resolución mucho más alta.

¿Quiénes somos? ¡Quién puede saber eso!

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

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 Resultado de imagen de El surgir de la primera célula vivaResultado de imagen de El surgir de la primera célula viva

Contestar la pregunta que hacemos en el títulio del trabajo es imposible, no había aquí nadie que pudiera escribir aquella crónica de acontecimientos en la que se pudiera contar la “llegada” del Ser Humano a nuestro planeta que, sería a base de evolucionar durante millones de años partiendo de otras formas más simples. Sólo podemos buscar los indicios (si existen) de lo que pudo pasar para que ahora, estemos aquí.

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Un día perdido en la noche de los tiempos… ¡Construimos las primeras ciudades!

Ess pregunta que ha estado en la mente de los seres humanos desde que en ellos estuvo presente el pensamiento en aquellas primeras Civilizaciones antiguas que todos tenemos en mente y que dejaron su huella que de una u otra manera, nos hablan de una evolución mental que, a veces, profundizaba en terrenos situados más allá de lo material. Cuando no se sabía entender los hechos ni se encontraban las respuestas, con frecuencia, se acudió a la mitología y a divinidades que eran portadoras de mágicos poderes y, de esa manera hemos estado caminando hasta llegar a los orígenes de la Ciencia que, comenzó una nueva etapa y en lugar de adjudicar lo inexplicable a los dioses, se empezó a investigar y observar empleando la lógica para acercarnos a lo desconocido, a los misterioso secretos de la naturaleza y, ¡nuestro origen! puede ser calificado del mayor secreto que el Universo esconde.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c0/Stromatolites.jpg

“Estromatolitos del precámbrico en la Formación SiyehParque Nacional de los GlaciaresEstados Unidos. En 2002, William Schopf de la UCLA publicó un artículo en la revista Nature defendiendo que estas formaciones geológicas de hace 3.500 millones de años son fósiles debidos a cianobacterias1 y, por tanto, serían las señales de las formas de vida más antiguas conocidas.”

 

 

Ciertamente, cuando hablamos del origen de la vida, aún hoy en la segunda década del siglo XXI, las opiniones son diversas y siempre nos encontramos con dos grupos que la sitúan en diferentes lugares. En un pequeño libro, no por ello menos importante, del ruso A. Oparín, publicado en Moscú, en su lengua original en 1894 y denominado El Origen de la vida, nos habla de ese espinoso y trascendente tema sin necesidad de permanecer anclados en ideas ya desfasadas, entre los irreversibles adelantos científicos y el creacionismo bíblico que está fuera de lugar en nuestra época del big bang o primitiva explosión cósmica, la expansión del universo, el conocimiento del átomo y los primeros vuelos espaciales, donde ya no hay lugar para “mitos” y son los hechos los que deben prevalecer.

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Está claro que contestar a las preguntas: ¿Que es la vida? ¿Cómo llegó hasta aquí? ¿Está sólo en el planeta Tierra? ¿Cómo pudo hacer acto de presencia, eso que llamamos conciencia? No resulta nada fácil y, hasta tal punto es así que hasta el momento, nadie la supo contestar de una manera convincente y se dan respuestas que, más o menos originales y agudas, no dejan de ser conjeturas. La que más me gusta es que la vida, es la materia evolucionada hasta su más alto nivel, dado que, de alguna manera, nosotros mismos estamos hechos de los mismos materiales que todo lo que nos rodea.

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Existen dos puntos de vista que nos llevan al origen de la vida: El enfoque materialista y el otro idealista y espiritual, el primero es el que adopta A. Operín y el otro es el que muestra la doctrina del P. Teilhard de Chardin, ni uno ni otro tiene porqué abandonar los grandes descubrimientos científicos y tecnológicos. Sin embargo y a medida que ha ido transcurriendo el tiempo, ambas posturas se han alejado la una de la otra como consecuencia de que la Ciencia, nos ha ido mostrando los posibles caminos que la vida tomó para hacerse presente y, desde luego, nada tiene que ver con el espíritu que la vida hiciera su aparición en este mundo nuestro y, seguramente, en otros muchos mundos de la Galaxia y de otros mundos dispersos por el Cosmos.

Desde el punto de vista de la Biología, que es el más usado, hace alusión a aquello que distingue a los reinos animal, vegetal, hongos, protistas, arqueas y bacterias del resto de manifestaciones de la Naturaleza. Implica las capacidades de nacer, crecer, reproducirse y morir, y, a lo largo de sucesivas generaciones, evolucionar.

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                                                            Algunos hablan del “huevo cósmico”

Sin embargo, no parece que todo eso, sea exclusivo de lo que conocemos por vida, ya que, de alguna manera, si nos fijamos en una estrella desde que “nace” hasta que muere”, viene a enseñarnos que sigue el mismo camino que los seres vivos y ella también, nace, muere y se reproduce… a su manera. ¡Es todo tan complicado!

Claro que, cuando hablamos de la vida hay que ser respetuosos con las ideas que cada cual pueda tener al respecto. Será la fe de cada uno quien pueda llevarle a una u otra conclusión, o incluso, dejar esta en el aire con un gran signo de interrogación dentro de un agnósticismo (no ateísmo) latente que está aconsejado por los hechos más relevantes que la Ciencia nos pone delante de los ojos cuando de la vida se trata y lo que de ella, hemos podido llegar a saber.

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A estas alturas, ni la propia Iglesia Católica  excluye la teoría del mutacionismo moderado o evolucionismo dirigido que no escluye aquella idea de un primer y Supremo Hacedor. Ya en 1950, Pio XII en la Encíclica Humani Generis, recomendaba prudencia y no apasionamiento por una u otra tesis para aquellos que se dedicaban al estudio de tan delicados problemas y que, si no aparecía todo claro, se esperaba siempre a que nuevos descubrimientos iluminaran el remoto pasado de la vida y del universo.

Si nos centramos en el ser humano, los restos fósiles más antiguos confirman que durante la Era Cuaternaria, la Humanidad poseía fuertes restos morfológicos de las especies animales de las que pudo derivar. También algunos fósiles de simios que se acercaban, cada vez más, en su morfología, a las formas humanas.

Sin embargo aún el más antiguo de los hombres fósiles, hubo de poseer una capacidad cerebral mucho mayor que la de los simios actuales. Por tal motivo incluso los más acérrimos partidarios de la evolución rechazaron pronto que el hombre pudierta descender directamente del mono y se alinearon en dos escuelas fundamentales:

- La de los que afirmaban que el mono y el ser humano tenían un origen común en otro ser que no era ni Homo ni Pan, cuyo rastro se ha perdido por completo, o, al menos, nunca se ha podido encontrar. Las especies de los simios contemporáneos nuestros, “serían una degeneración”, mejor que una evolución de este antecesor común del ser humano y el mono.

- Y la de los que opinaban que el ser humano y el simio se parecen en lo somático, pero manifestaban que su antecesor no era el mismo, sino que el ser humano descendía de un ser distinto del antepasado del mono.

 

 

“Una de las especies humanas extintas mejor conocidas es el Homo erectus. Los restos de esta especie que proceden de China, se les dio el popular nombre de “hombre de Pekín”. A pesar que ninguna persona instruida negaría la existencia de estos seres en el pasado, los creacionistas les restan importancia diciendo mentiras sobre ellos.

La publicación creacionista “¿Abuelito?” de CHICK PUBLICATIONS dice respecto al hombre de Pekín: “Supuestamente databa de hace 500.000 años. Pero toda la evidencia ha desaparecido”

Pero, ¿Desapareció realmente toda la evidencia del “hombre de Pekín”? ¿No hay más restos del Homo erectus en Asía?

Los restos del “Hombre de Pekín” se hallaron entre 1921 y 1937, en el periodo entreguerras en un yacimiento a 40 kilómetros al sudoeste de Pekín llamado Zhoukoudian. El hallazgo consistía de una colección de cerca de 40 individuos en Zhoukoudian, entre ellos 5 calvarias (cráneos sin el esqueleto de la cara), numerosos dientes y restos del esqueleto postcraneal.

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En 1941, desapareció la colección de fósiles, en plena Segunda Guerra Mundial, mientras era enviada desde Pekín a Estados Unidos.

Sin embargo, la evidencia no desapareció del todo, pues el científico Franz Weidenreich realizó, previó a la desaparición, un estudio con fotografías, radiografías y réplicas de los fósiles. En excavaciones recientes se han encontrado nuevos restos que han encajado con las réplicas hechas por Weidenreich lo cual dice mucho de la honestidad del trabajo de este científico.

Los creacionistas desprecian las dataciones dadas para estos restos fósiles diciendo: “Supuestamente databa de hace 500.000 años”, para confundir al lector. Sin embargo, el yacimiento del Zhoukoudian no ha desaparecido. Sigue allí y los trabajos de estratigrafía que se han realizado muestran que los restos de la cueva abarca un período de 600.000 años, y los restos que quedaron enterrados en los sedimentos de Zhoukoudian tienen una edad entre 550.000 y 300.000 años.

Es cierto que los fósiles originales de la cueva de Zhoukoudian se perdieron en confusos hechos, pero algo que los creacionistas no mencionan es que existen otros yacimientos de Homo erectus en China e Indonesia.”

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Se cree que hace quince millones de años que comenzó la evolución que llevó hasta la aparición del ser humano. En procesos muy lentos y partiendo de otras formas de vida más elementales las mutaciones nos trajeron aquí.

Tampoco se ha llegado a ninguna conclusión satisfactoria con el hecho que plantea si la aparición del Ser humano tuvo lugar de una sola vez, derivando de una primitivoa pareja por multiplicación, toda la Humanidad (versión textual del Génesis) o si fueron más de una pareja procedentes de diversos lugares de la Tierra, ésta última tesis se está imponiendo últimamente con mucha fuerza.

El acuerdo sobre cuál o cuáles fueron la cuna  o “cunas” de la Humanidad. Se habla con fuerza del hemisferio austral pero ?dónde? Si el lugar o lugares, época y formas de nacimiento de la primera raza. o razas, humanas continúa siendo -¡y mucho más el de la vida!- y será con toda probabilidad, siempre, un gran misterio para la Ciencia y, cuando llegamos a este callejón sin salida, de alguna manera, sentimos frustración por intuir que nunca, podremos llegar a saber quiénes somos.

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Pocas dudas nos pueden caber a estas alturas de que, los materiales de la Vida se “fabricaron” en las estrellas. Más tarde, cuando éstas llegaron al final de sus vida expulsaron el material complejo que se transformaron en grandes nebulosas de las que surgieron nuevas esdtrella, nuevos mundos, y, nuevas formas de vida en aquellos planetas que reúnian las condiciones para ello.

Lo cierto es que tenemos una idea bastante aproximada de cómo pudo surgir la vida aquí en la Tierra pero, tampoco sabemos, a ciencia cierta, si su origen está en la propia Tierra, o, por el contrario, llegó desde fuera de ella. Lo que si sabemos con una claridad meridiana es que, los materiales necesarios para que la vida pudiera surgir, allá donde surgiera por vez primera, se transmutaron en las estrellas que, a partir del elemento más sencillo, el Hidrógeno, fusionó el Carbono, Oxígino, Nitrógeno y todos los demás de los que estamos hechos los seres vivos que pueblan la Tierra y -al menos para mí- otros muchos planetas del Universo.

 En alguna ocasión hemos comentando aquí sobre el origen de la vida en nuestro planeta, la evolución, nuestros orígenes y algunos dones que nos adornan como el del habla y, sin olvidar el crecimiento de nuestro cerebro que ha posibilitado que “naciera” ¡la mente! Sin embargo, no nos hemos parado a pensar en algunos aspectos de la historia que nos llevarían a comprender cabalmente y que esa “historia de la vida” adquiera algún sentido, que la podamos comprender en todo su esplendor. Uno de esos aspectos, quizás el principal, sea la diversidad metabólica de los microorganismos procariotas, un aspecto clave para explorar la historia de “la vida primigenia”.

Convendría que profundizáramos más (y, asombremos) con las numerosas formas de metabolismos que utilizan los procariotas para vivir y que averigüemos donde encajan estos minúsculos organismos del árbol de la via antes de que podamos seguir escuchando las historias que paleontólogos nos puedan contar de sus andanzas a la búsqueda de fósiles que nos hablen de aquella vida en el pasado.

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En la actualidad se acepta que los procariotas fueron los precursores de los organismos eucariotas. Sin embargo hay grandes diferencias entre esos dos grupos celulares. Una de esas diferencias reside en la organización génica y en los mecanismos de sintetizar el ARN mensajero. Algún trabajo biológico afirma que los eucariotas podrían proceder de cianobacterias termófilas ya que su organización génica recuerda rudimentariamente a la de los eucariotas.

Los organismos procariotas (bacterias y arqueas) y eucariotas (protistas, hongos, animales y plantas) comparten una bioquímica común, sin embargo difieren en un elevados número de procesos y de estructuras. A pesar de eso se considera a los procariotas como los precursores de la célula eucariota.  A lo largo de los años se han ido recogiendo datos experimentales que avalan esta teoría.

Sabemos que la vida en sí m ismo empezó, quizás hace unos tres mil quinientos millones de años (así lo dicen fósiles encontrados en rocas de esa edad), cuando los flujos de energía, las moléculas y la información se combinaron para formar la primera célula viva. Desconocemos en qué consistió aquella primera fuente de energía, pero hace unos quinientos millones de años las células habían desarrollado ya una maquinaria que podía recoger la luz de la estrella más cercana a nosotros, el Sol, la fuente última de toda energía que existe en la Tierra.  La luz se utilizaba para descomponer el agua (H2O), produciendo Oxígeno, que era emitido a la atmósfera, y liberando también protones y electrones que, al combinarse con el dióxido de carbono del aire, se utilizaban para formar las complejas moléculas de la vida. Este sencillo pero poderoso proceso de fotosíntesis hacia posible que la vida surgiera y se propagara rápidamente.

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El oxígeno es necesario para la supervivencia de la mayoría de las especies vivas en la Tierra. Pero la atmósfera del planeta no siempre contiene esta sustancia imprescindible para la vida, y uno de los misterios más grandes para la ciencia es conocer cómo y cuándo comenzó inicialmente la fotosíntesis del oxígeno, el proceso responsable de la producción del oxígeno a partir de la fotsíntesis.

La primera contaminación global y los primeros desastres ecológicos tuvieron lugar hace dos mil millones de años, cuando el Oxígeno, ese residuo tóxico de la fotosíntesis, comenzó a concentrarse en la atmósfera terrestre. El Oxígeno, la sustancia fundamental de la vida animal, es una molécula relativamente inestable y tóxica. De hecho, en en sí misma un tipo de radical libre y puede arrebatar electrones a otras moléculas, descomponiéndolas para formar otros radicales libres aún más tóxicos. Es la razón por la que la mantequilla y otros alimentos se vuelven rancios, el hierro se oxida y algunos anumales mueren en una atmósfera de oxígeno puro.

De la relación del Oxigeno y nosotros podríamos hablar muy extensamente pero, nos salimos del tema que os quería comentar y que, a estas alturas está acabando. Por cierto, es incluso posible que el Oxígeno de nuestra atmósfera fuera un veneno para hipotéticos seres extraterrestres invasores y nos librara de ellos por el simple hecho de que éste, no podría nunca ser su mundo.

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           Mirando el árbol filogenético de la Vida, nos damos cuenta de su diversidad y complejidad y, además, podemos ver con toda claridad que nosotros, sólo somos una pequeña “ramita” en toda su estructura.

Es cierto que, con mucha frecuencia, aparecen aquí trabajos que versan sobre la vida, ese misterio que nos lleva a querer buscar sus orígenes y a saber, cómo y para qué surgió aquí en el Planeta Tierra. Nos interesamos por cada uno de pasos evolutivos y nos llama la atención ese larguísimo ciclo que llevó la vida desde aquella célula replicante hasta los seres humanos. Pero, ¿hay algo más interesante que la Vida para poder estudiarlo? Seguramente con la Biología, Física, la Química y la Astrofísica, cada vez sabremos un poco más sobre tan inmenso misterio.

emilio silvera