domingo, 25 de octubre del 2020 Fecha
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No siempre hablamos de lo que comprendemos

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

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Resultado de imagen de El debate entre cientificos

 

No importa el lugar o el momento, cualquier sitio es bueno para debatir y exponer lo que creemos sobre un tema en particular, y, lo curioso del caso es que, como anuncia el título de este trabajo, no siempre hablamos sobre lo que sabemos, sino sobre lo que creemos saber.

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¡La Física! Lo que busca la física fundamental es reducir las leyes de la naturaleza a una teoría final sencilla que lo explique todo. El físico y premio Nobel Steven Weinberg señala que las reglas fundamentales son lo más satisfactorio (al menos para él). Las leyes básicas de Isaac Newton, que predicen el comportamiento de los planetas, son más satisfactorias, por ejemplo, que un almanaque en el que se indique la posición de todos los planetas en cada momento. Weinberg nos dice que la Física no puede explicarlo todo, matizando que sólo puede explicar los sucesos relacionándolos con otros sucesos y con las reglas existentes.

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Por ejemplo, las órbitas de los planetas son el resultado de unas reglas, pero las distancias de los planetas al Sol son accidentales, y no son consecuencia de ley fundamental alguna. Claro que, también las leyes podrían ser fruto de casualidades. Lo que sí es cierto es que los físicos están más interesados por descubrir las reglas que por los sucesos que dichas reglas determinan, y más por los hechos que son independientes del tiempo; por ejemplo, les interesa más la masa del electrón que un tornado que se pueda producir en un lugar determinado.

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La ciencia, como nos dice Weinberg, no puede explicarlo todo y, sin embargo, algunos físicos tienen la sensación de que nos estamos acercando a “una explicación del mundo” y, algún día, aunando todos los esfuerzos de muchos, las ideas de las mejores mentes que han sido, y las nuevas que llegarán, podremos, al fín, construir esa Teoría final tan largamente soñada que, para que sea convincente, deberá también, incluirnos a nosotros. Pero, paradógicamente y a pesar de estos pensamientos, existen hechos que los contradicen, por ejemplo, conocemos toda la física fundamental de la molécula de agua desde hace 7 decenas de años, pero todavía no hay nadie que pueda explicar por qué el agua hierve a los 100 ºC. ¿Qué ocurre? ¿Somos acaso demasiado tontos? Bueno, me atrevería a pronosticar que seguiremos siendo “demasiado tontos” incluso cuando los físicos consigan (por fin) esa teoría final que nos pueda dar una “explicación del mundo”. Siempre seguiremos siendo aprendices de la naturaleza que, sabia ella, nos esconde sus secretos para que persista el misterio.

¿Qué sería de nosotros si lo supiéramos todo? Creo que la decadencia se apoderaría de nuestras mentes que, ausente de curiosidad, decaería en un vacío sin retorno.

La explicación que dan los físicos actualmente  sobre la subestructura de la materia se llama “el modelo estándar”. En este modelo están incluidas las doce partículas elementales y las tres fuerzas que, cuando se mezclan y se encajan, sirven para construir todo lo que hay en el universo, desde un redondo pan de pueblo hecho en un horno de leña,  hasta las más complejas galaxias, y puede explicar todos los mecanismos de acción, es decir, la mecánica del mundo.

Entre las partículas figuran los seis Quarks famosos: arriba, abajo, extraño, encanto, fondo y cima. Las otras seis partículas son Leptones: el electrón y sus dos parientes más pesados, el muón y el tau y los tres neutrinos a ellos asociados. Las tres fuerzas son la electromagnética, la fuerza nuclear fuerte (que mantiene unidos a los quarks) y la fuerza nuclear débil (responsable de la radioactividasd). Hay una cuarta fuerza: la Gravedad que, aunque tan importante como las demás, nadie ha sabido como encajarla en el modelo estándar. Todas las partículas y fuerzas de este modelo son cuánticas; es decir, siguen las reglas de la mecánica cuántica. Aún no existe una teoría de la gravedad cuántica.

En realidad, la región que denominamos Gravedad cuántica nos lleva y comprende preguntas sobre el origen del universo observable que nadie ha sabido contestar. Nos lleva a complejos procesos cuánticos situados en las épocas más cercanas imaginables en un espacio-tiempo clásico, es decir, en lo que se conoce como Tiempo de Planck a 10-43 segundos del supuesto big bang, cuando reinaba una temperatura del orden de 10 x 1031 K. Pero, como hemos dicho, al no existir una teoría autoconsistente de la Gravedad cuántica, lo único que podemos hacer (como en tantas otras áreas de la Ciencia)  es especular.

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El Modelo Estándar no es, ni mucho menos, satisfactorio. Los científicos piensan que no sólo es incompleto, sino que es demasiado complicado y, desde hace mucho tiempo, buscan, incansables, otro modelo más sencillo y completo que explique mejor las cosas y que, además, no tenga (como tiene el modelo actual) una veintena de parámetros aleatorios y necesarios para que cuadren las cuentas…, un ejemplo: el bosón de Higgs necesario para dar masa a las partículas que, fue introducido sin tener la certeza de su existencia.

¡La masa! ese gran problema. Todas las partículas tienen masa diferentes pero nadie sabe de donde salen sus valores. No existe fórmula alguna que diga, por ejemplo,  que el quark extraño debería pesar el doble (o lo que sea) del quark arriba, o que el electrón deba tener 1/200 (u otra proporción) de la masa del muón. Las masas son de todo tipo y es preciso “ponerlas a mano”, como se suele decir: cada una ha de ser medida experimental e individualmente. En realidad, ¿por qué han de tener masa las partículas? ¿de dónde viene la masa?

Norma Materia Oscura

No puedo evitarlo ni tampoco me puedo quedar callado, cuando he asistido a alguna conferencia sobre la materia y, el ponente de turno se agarra a la “materia oscura” para justificar lo que no sabe, si al final hay debate, entro en escena para discutir sobre la existencia de esa “materia fantasma” que quiere tapar nuestra enorme ignorancia.

Pero, sigamos con el problema de la masa. Para resolverlo, muchos expertos en física de partículas creen actualmente en algo que llaman “campo de Higgs”. Se trata de un campo misterioso, invisible y etéreo que está permeando todo el espacio (¿habrán vuelto al antiguo éter pero cambiándole el nombre?). Hace que la materia parezca pesada, como cuando tratamos de correr por el fondo de la piscina llena de agua pero que el agua no se pudiera ver. Si pudiéramos encontrar ese campo, o más bien la partícula la partícula que se cree es la manifestación de ese campo (llamada el bosón de Higgs), avanzaríamos un largo trecho hacia el conocimiento del universo.

                                                                  El Gran Colisionador de Hadrones

Aquí, en este imponente artilugio inventiva de nuestras mentes, se quiere dar respuesta a una serie de interrogantes que se espera solucionar con este experimento:

• Qué es la masa.
• El origen de la masa de las partículas
• El origen de la masa para los bariones.
• El número exacto de partículas del átomo.

Y otros muchos enigmas que nos gritan, tales como “materia oscura”, hiperespacio, agujero de gusano, universos paralelos…

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¿Qué simboliza Shiva, el dios destructor, en el Acelerador de Partículas del CERN?  Pocos saben que, un año después de la gran inauguración del CERN, Sergio Bertolucci, exdirector de Investigación e Informática Científica del CERN, afirmó que el Gran Colisionador de Hadrones podría abrir puertas a otra dimensión en “un lapso de tiempo muy pequeño”, añadiendo que quizá fuese suficiente “para mirar en el interior de esa puerta abierta, para obtener o enviar algo”.

Si no fuera tan largo de contar, os diría que, en realidad, el Campo de Higgs se descubrió hace ya muchos siglos en la antigua India, con el nopmbre de maya, que sugiere la idea de un velo de ilusión para dar peso a los objetos del mundo material. Pocos conocen que, los hindúes fueron los que más se acercaron a las ideas modernas sobre el átomo, la física cuántica y otras teorías actuales. Ellos desarrollaron muy temprano sólidas teorías atomistas sobre la materia. Posiblemente, el pensamiento atomista griega recibió las influencias del pensamiento de los hindúes a través de las civilizaciones persas. El Rig-Veda, que data de alguna fecha situada entre el 2000 y el 1500 a. C., es el primer texto hindú en el que se exponen unas ideas que pueden considerarse leyes naturales universales. La ley cósmica está realcionada con la luz cósmica.

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Anteriores a los primeros Upanishads tenemos en la India la creación de los Vedas, visiones poéticas y espirituales en las que la imaginación humana ve la Naturaleza y la expresa en creación poética, y después va avanzando hacia unidades más intensamente reales que espirituales hasta llegar al Brahmán único de los Upanishads.

Hacia la época de Buda (500 a, C.), los Upanishad, escritos durante un período de varios siglos, mencionaban el concepto  de svabhava, definido como “la naturaleza inherente de los distintos materiales”; es decir, su eficacia causal única, , tal como la combustión en el caso del fuego, o el hecho de fluir hacia abajo en el caso dela agua. El pensador Jainí Bunaratna nos dijo: “Todo lo que existe ha llegado a existir por acción de la svabhava. Así… la tierra se transforma en una vasija y no en paño… A partir de los hilos se produce el paño y no la vasija”.

También aquellos pensadores, manejaron el concepto de yadrccha, o azar desde tiempos muy remotos. Implicaba la falta de orden y la aleatoriedad de la causalidad. Ambos conceptos se sumaron a la afirmación del griego Demócrito medio siglo más tarde: “Todo lo que hay en el universo es fruto del azar y la necesidad”. El ejemplo que que dio Demócrito -similar al de los hilos del paño- fue que, toda la materia que existe, está formada por a-tomos o átomos.

Bueno, no lo puedo evitar, mi imaginación se desboca y corre rápida por los diversos pensamientos que por la mente pasan, de uno se traslada a otros y, al final, todo resulta un conglomerado de ideas que, en realidad, quieren explicar, dentro de esa diversidad, la misma cosa.

emilio silvera

El surgir de la Mente, la conciencia

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

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En realidad, el verdadero concepto de la Conciencia, al igual que el concepto de lo que se entiende por Tiempo, aún nadie lo ha explicado de manera satisfactoria. El surgir de la Mente, ese algo inmaterial que surge de la complejidad del cerebro, ese lugar en el que se crean los pensamientos, el tener consciencia de las cosas que nos rodean y poder rememorar el pasado o imaginar el futuro…

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Todo el mundo “sabe” lo que es la conciencia; es lo que nos abandona cada noche cuando nos dormimos y reaparece a la mañana siguiente cuando nos despertamos. Esta engañosa simplicidad me recuerda lo que William James escribió a finales del siglo XIX sobre la atención:”Todo el mundo sabe lo que es la atención; es la toma de posesión por la mente, de una forma clara e intensa, de un hilo de pensamiento de entre varios simultáneamente posibles”.

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            No siempre somos conscientes del mundo que nos rodea

Más de cien años más tarde somos muchos los que creemos que seguimos sin tener una comprensión de fondo ni de la atención, ni de la conciencia que, desde luego, no creo que se marche cuando dormimos, ella no nos deja nunca.

La falta de comprensión ciertamente no se debe a una falta de atención en los círculos filosóficos o científicos. Desde que René Descartes se ocupara del problema, pocos han sido los temas que hayan preocupado a los filósofos tan persistentemente como el enigma de la conciencia.

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                                    Los pensamientos van modelando nuestra realidad

Para Descartes, como para James más de dos siglos después, ser consciente era sinónimo de “pensar”: el hilo de pensamiento de James no era otra cosa que una corriente de pensamiento. El cogito ergo sum, “pienso, luego existo”, que formuló Descartes como fundamento de su filosofía en Meditaciones de prima philosophía, era un reconocimiento explícito del papel central que representaba la conciencia con respecto a la ontología (qué es) y la epistemología (qué conocemos y cómo le conocemos).

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Claro que tomado a pie juntillas, “soy consciente, luego existo”, nos conduce a la creencia de que nada existe más allá o fuera de la propia conciencia y, por mi parte, no estoy de acuerdo. Existen muchísimas cosas y hechos que no están al alcance de mi conciencia. Unas veces por imposibilidad física y otras por imposibilidad intelectual, lo cierto es que son muchas las cuestiones y las cosas que están ahí y, sin embargo, se escapan a mi limitada conciencia.

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                   Todavía no tenemos muy claro lo que ocurre en lugares como éste

Todo el entramado existente alrededor de la conciencia es de una complejidad enorme, de hecho, conocemos mejor el funcionamiento del Universo que el de nuestros propios cerebros.

¿Cómo surge la conciencia como resultado de procesos neuronales particulares y de las interacciones entre el cerebro, el cuerpo y el mundo?

¿Cómo pueden explicar estos procesos neuronales las propiedades esenciales de la experiencia consciente que nos lleva a tomar decisiones?

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               No siempre resulta fácil elegir el camino adecuado, y, no pocas veces lo tenemos que construir nosotros mismos.

Cada uno de los estados conscientes es unitario e indivisible, pero al mismo tiempo cada persona puede elegir entre un número ingente de estados conscientes distintos.

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Existe debate sobre en qué consiste exactamente la conciencia. En el área de la inteligencia artificial se ha trabajado la idea de crear máquinas o software suficientemente complejos como para dar lugar a una conciencia artificial, pero algunos han negado la posibilidad de que una computadora pueda dar lugar a algo genuinamente indistinguible de una conciencia.

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Al menos al día de hoy, no tenemos la llave que nos deje entrar en ese enigma

Muchos han sido los que han querido explicar lo que es la conciencia. En 1.940, el gran neurofisiólogo charles Sherrington lo intento y puso un ejemplo de lo que él pensaba sobre el problema de la conciencia. Unos pocos años más tarde también lo intentaron otros y, antes, el mismo Bertrand Russell hizo lo propio, y, en todos los casos, con más o menos acierto, el resultado no fue satisfactorio, por una sencilla razón: nadie sabe a ciencia cierta lo que en verdad es la conciencia y cuales son sus verdaderos mecanismos; de hecho, Russell expresó su escepticismo sobre la capacidad de los filósofos para alcanzar una respuesta:

Resultado de imagen de La luz llega a la retina y nos hace ver los objetos

“Suponemos que un proceso físico da comienzo en un objeto visible, viaja hasta el ojo, donde se convierte en otro proceso físico en el nervio óptico y, finalmente, produce algún efecto en el cerebro al mismo tiempo que vemos el objeto donde se inició el proceso; pero este proceso de ver es algo “mental”, de naturaleza totalmente distinta a la de los procesos físicos que lo preceden y acompañan. Esta concepción es tan extraña que los metafísicos han inventado toda suerte de teorías con el fin de sustituirla con algo menos increíble”.

 

Está claro que en lo más profundo de ésta consciencia que no conocemos, se encuentran todas las respuestas planteadas o requeridas mediante preguntas que nadie ha sabido contestar.

¡Sabemos aún tan poco!

Emilio Silvera

¿La Vida en Marte? Pronto sabremos de ella

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

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Reportaje de Prensa

Marte puede tener oxígeno suficiente para sustentar microbios y esponjas

Un estudio de la NASA explora las implicaciones de la presencia del gas en el planeta rojo

Posibles rastros de agua líquida en Marte fotografiadas por la sonda 'MRO'.
        Posibles rastros de agua líquida en Marte fotografiadas por la sonda ‘MRO’. NASA

Los primeros héroes de la Tierra fueron microbios. Hace 2.700 millones de años la atmósfera comenzó a acumular oxígeno producido por cianobacterias que vivían en los océanos y eran capaces de realizar fotosíntesis. El oxígeno fue fundamental para la aparición de vida más compleja, incluidos los primeros animales, y hoy sustenta el tipo de metabolismo más habitual del planeta.

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Cianobacterias; De izquierda a derecha: Synechocystis, Gloeothece, Nostoc, Dermocarpa, Anabaena, Scytonema,Pleurocapsa, Oscillatoria, Fischerella, … La acumulación de cianobacterias en los embalses del río Negro llegó a un nivel que pone en riesgo la salud de quienes utilizan su agua para baños. La zona está en la mira de los investigadores de la Facultad de Ciencias y del Ministerio de Defensa de Uruguay.

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                     En la NASA Proponen ‘sembrar’ cianobacterias en Marte para generar oxígeno

Ahora, un nuevo estudio apunta a que en zonas de Marte también puede haber suficiente oxígeno como para mantener a algunos seres vivos terrestres. Vlada Stamenkovic, investigador de la NASA, y colegas del Instituto Tecnológico de California han desarrollado un modelo que calcula la cantidad de oxígeno que podría encontrarse en disolución en las aguas saladas que pueden existir en algunas zonas del planeta. Las sales presentes en estas salmueras permiten que el agua permanezca líquida a temperaturas por debajo de los cero grados. Según el estudio, publicado hoyen Nature Geoscience, en torno a un 6,5% de todo el planeta puede albergar cantidades de oxígeno en la superficie o a unos centímetros por debajo de ella similares a las que en la Tierra bastan para sustentar a algunos microbios y esponjas.

Estudios recientes apuntan a que los primeros ancestros de los animales actuales eran esponjas y que estos seres vivos pueden proliferar en concentraciones de oxígeno muy bajas. Las zonas con posible oxígeno están por encima de los 50 grados de latitud en torno a los polos. Entre las misiones marcianas que analiza el estudio solo una ha explorado estas zonas: la misión Phoenix, que aterrizó sobre lo que podría ser hielo de agua en 2008.

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La sonda europea ‘Mars Express’ desvela una masa de agua salada de 20 kilómetros de largo en el polo sur del planeta

 

Este mismo año se descubrió en Marte un gran lago de agua salada oculto bajo el hielo del polo sur. El nuevo estudio especula que la concentración de oxígeno en su interior podría ser “alta” si hay un contacto temporal con la superficie o si hay radiación suficiente para que se separen el oxígeno y el hidrógeno. Los responsables del trabajo consideran que estos resultados teóricos pueden explicar el estado de oxidación de algunas rocas marcianas e implican “que hay oportunidades para la vida basada en el oxígeno en el Marte actual u otros cuerpos planetarios gracias a fuentes de oxígeno alternativas a la fotosíntesis”.

Víctor Parro, investigador del Centro de Astrobiología (CAB-CSIC), destaca que hasta ahora la presencia de oxígeno en Marte se ha “despreciado”, debido a las bajas concentraciones. Aunque se trata de un estudio teórico que habría que confirmar con mediciones reales, el científico destaca que “estos modelos resaltan el papel que puede jugar el O₂ disuelto incluso actualmente tanto para la respiración de microorganismos como en la oxidación de metales”.

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“Los microorganismos no necesitan O₂ para respirar”, explica, “pero el oxígeno molecular permite obtener mayor energía en los procesos de respiración y su presencia en Marte en concentraciones adecuadas aumenta las posibilidades de nuevos metabolismos y más eficientes. “Por ejemplo permitiría la existencia de bacterias como las que se encuentran en río Tinto [Huelva], que oxidan el hierro de la pirita para obtener energía. Y algo que abunda en Marte es el hierro”, destaca.

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Las bacterias halófilas, o amantes de la sal, son organismos extremófilos; es decir, adaptados a condiciones ambientales muy difíciles de soportar para la mayoría de los seres vivos; en este caso, altísimas concentraciones de sal.

“Los autores eligen el grupo de organismos terrestres que son capaces de vivir a concentraciones de oxígeno disuelto en agua más bajas, que son básicamente ciertos tipos de bacterias y las esponjas, y concluyen que las concentraciones de oxígeno que calculan que pueden existir en las salmueras marcianas serían suficientes para que estos organismos pudieran medrar en Marte hoy”, explica Alberto González Fairén, investigador del CAB y la Universidad Cornell. “Por supuesto, es solo una comparación gráfica para resaltar lo elevado de los niveles de oxígeno disuelto en estas salmueras y los autores no insinúan que puedan existir esponjas en bolsas de líquido escondidas en los hielos de Marte. Los posibles habitantes de las salmueras no solo dependerían del oxígeno disponible para respirar: las bajísimas temperaturas, la altísima concentración de sales y la radiación no permiten la existencia de vida similar a la terrestre cerca de la superficie de Marte hoy”, añade.

Otra de las preguntas sin responder que deja el trabajo es si realmente hay salmueras de agua líquida en la superficie de Marte, ya que las pruebas acumuladas hasta ahora no son concluyentes.