Un grupo internacional de investigadores, liderados por la Universidad de Singapur, acaba de demostrar que numerosos problemas de la Física Cuántica, hoy por hoy irresolubles, podrían solucionarse fácilmente con un ordenador cuántico que viajara a través de “curvas temporales abiertas”. El trabajo, que ha levantado gran expectación en la comunidad científica, se publica en la revista Nature Quantum Information.

Hace ya una década que el físico Dave Bacon, que en la actualidad trabaja para Google, demostró que la mejor forma de resolver rápidamente todo un grupo de problemas de la Física (llamados NP-completo) y que traían de cabeza a los matemáticos, era utilizando un ordenador cuántico que se desplazara a través del tiempo. ¿La razón? El hipotético ordenador de Bacon podría moverse con libertad a través de una serie de “curvas cerradas de tiempo”, atajos en el tejido espaciotemporal que se curvan sobre sí mismos. La relatividad general en efecto, permite que dichos caminos puedan existir a través de las contorsiones en el espacio-tiempo que conocemos como agujeros de gusano.

¿Pero para qué enviar un mensaje en el tiempo y bloquearlo después para que nadie pueda leer su contenido? Sencillamente porque el procedimiento podría ser la clave que se necesitaba para resolver problemas que, actualmente, no tienen solución alguna. Y es que incluso un mensaje “sin abrir” puede resultar tremendamente útil, especialmente si los científicos “entrelazan” el mensaje con algún otro sistema antes de enviarlo.

Como se sabe, el entrelazamiento cuántico es un efecto extraño que es posible solo en el mundo de la Física subatómica, y consiste en una suerte de “comunicación instantánea” entre partículas que, como si fueran hermanos gemelos diminutos, “saben” al instante lo que le ha sucedido a las demás partículas entrelazadas y reaccionan al instante, sin importar la distancia que las separe. Y lo que proponen los investigadores es precisamente eso, crear un entrelazamiento entre el mensaje enviado a través del tiempo y el sistema del laboratorio. Una correlación que podría alimentar y potenciar la computación cuántica.

Sin embargo, las curvas temporales cerradas conllevan no pocos problemas. En general, los físicos creen que, aunque son teóricamente posibles, algo debe de estar evitando que ese tipo de desplazamientos temporales se produzcan en la Naturaleza. De otra forma, argumentan, podrían darse todo tipo de paradojas, entre ellas la clásica de que alguien podría viajar al pasado y matar a su abuelo, impidiendo así su propia existencia.

Y no solo es la familia la que estaría amenazada por unos viajes así. En efecto, romper el flujo temporal, dejando a un lado el principio de causalidad (un acontecimiento causa otro, que causa otro, y otro…) también puede tener consecuencias para la propia Física cuántica. A lo largo de las dos décadas pasadas los investigadores han mostrado hasta la saciedad que los principios mismos sobre los que se basa la Física Cuántica se quiebran en pedazos ante la presencia de curvas temporales cerradas. Por ejemplo, se puede quebrar el principio de incertidumbre, que establece la imposibilidad de conocer al mismo tiempo determinados pares de magnitudes físicas de una partícula (como la velocidad y el momento). O incluso dejar a un lado el Teorema de no Clonación, que dice que los estados cuánticos no se pueden copiar y que constituye uno de los pilares más sólidos de la Mecánica Cuántica.

Evitar las paradojas

 

Sin embargo, el nuevo trabajo muestra que un ordenador cuántico sería capaz de resolver problemas hasta ahora irresolubles si en vez de por curvas cerradas, se desplazara a través de “curvas temporales abiertas”, que no crean los problemas de causalidad anteriormente descritos. Esto se debe a que dichas curvas no permiten la interacción directa con cualquier cosa en el propio pasado del objeto: las partículas viajeras del tiempo (o, para ser más exactos, los datos que contienen) nunca interaccionarían con sí mismas.

Pra Mila Gu, de la Universidad de Singapur y director de la investigación, de esta forma “evitamos las paradojas clásicas, como la de los abuelos, aunque seguimos consiguiendo todos esos resultados extraños”.

                   Viajar al futuro para saber como moriste. Quién fuiste en tu vida y saber tu final

“Cada vez que presentamos la idea -afirma por su parte Jayne Thompson, coautor de la investigación- todo el mundo dice que no hay forma de que esto pueda tener un efecto”. Pero sí que la hay. Las partículas enviadas de esta forma a través de un bucle temporal pueden, de hecho, ganar un enorme poder de “super computación”, incluso si jamás interactúan con nada del pasado. “La razón se debe a que algunos datos se almacenan en las correlaciones de entrelazado: y esto es precisamente lo que estamos aprovechando”, asegura Thompson.

Sin embargo, no todos los físicos piensan que estas líneas de tiempo abiertas tengan más posibilidades de manifestarse en el Universo físico que las líneas cerradas. Y pueden que tengan razón. Uno de los principales argumentos en contra de la existencia de curvas temporales cerradas es que nadie, que sepamos, nos ha visitado nunca desde el futuro. Un argumento que, por lo menos, no es válido con las curvas temporales abiertas, ya que en ellas cualquier mensaje procedente del futuro resultaría bloqueado.

emilio silvera

  Nanofotónica: luz + nanopartículas = Futuro tecnológico

 

 

 

                               ¿Que es la Vida? Nos preguntan en el título de este trabajo, y…

               Bueno, algo más que sueños será

El compuesto más simple es el metano, un átomo de carbono con cuatro de hidrógeno (valencia = 1), pero también puede darse la unión carbono-carbono, formando cadenas de distintos tipos, ya que pueden darse enlaces simples, dobles o triples. Cuando el resto de enlaces de estas cadenas son con hidrógeno, se habla de hidrocarburos, que pueden ser:

saturados: con enlaces covalentes simples, alcanos.

insaturados, con dobles enlaces covalentes (alquenos) o triples (alquinos).

 Aromáticos: estructura cíclica.

La gran cantidad que existe de compuestos orgánicos tiene su explicación en las características del átomode carbono, que tiene cuatro electrones en su capa de valencia: según la regla del octeto necesita ocho para completarla, por lo que cuatro enlaces (valencia = 4) con otros átomos formando un tetraedro, una pirámide de base triangular.

Los compuestos de Carbono conocidos superan en más del doble al conjunto de los restantes compuestos conocidos. Los tejidos de cualquier ser que vive sobre la superficie de la Tierra, un virus microscópico hasta un elefante, están constituidos por sustancias que contienen Carbono.  Algunos bioquímicos van incluso más allá al definir la propia vida como una más de las complejas propiedades de los compuestos de Carbono.

¿Cómo se las arregla éste ser un elemento tan versátil y adaptable?

Son compuestos orgánicos formados únicamente por “átomos de carbono e hidrógeno”. La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. También son los compuestos orgánicos más simples y pueden ser considerados como las sustancias principales de las que se derivan todos los demás compuestos orgánicos. Los hidrocarburos se clasifican en dos grupos principales, de cadena abierta y cíclicos. En los compuestos de cadena abierta que contienen más de un átomo de carbono, los átomos de carbono están unidos entre sí formando una cadena lineal que tener una o más ramificaciones. En los compuestos cíclicos, los átomos de carbono forman uno o más anillos cerrados. Los dos grupos principales se subdividen según su comportamiento químico en saturados e insaturados.

                                    El Carbono y el Hidrógeno son fundamentales la Vida

Aquí, por ser un tema apasionante, hemos comentado en más de una ocasión, la importancia del Carbono para la vida y, también hemos tratado ya la cuestión de si puede existir vida en algún planeta sin la presencia de compuestos de Carbono. Por supuesto, nadie sabe contestar esa pregunta pero, muchos bioquímicos piensan que la auto duplicación y la mutación son demasiado complejas para que puedan producirse por medio de algún de moléculas que dejen de lado la gran variedad y flexibilidad de los compuestos de Carbono.

El Carbono, es un elemento de posibilidades maravillosas y, hasta tal punto es así, que la vida en nuestro planeta, está presente gracias a ese fantástico elemento que, posiblemente, sea el actor principal en todas las formas de vida que puedan existir en el Universo, dado que, como he dicho tantas veces, lo que pasa aquí, también pasará allí: Todas las leyes del Universo funcionan de la misma manera en Galaxia y en cualquier otra, en este mundo y, también en cualquier otro mundo que, como el nuestro, reúna las posibilidades necesarias para el surgir de la vida.

Se han imaginado y recreado posibles formas de vida basadas en el Silicio en planetas de alta temperatura

Las bioquímicas hipotéticas son especulaciones sobre los distintos tipos de bioquímicas que podría revestir una vida extraterrestre exótica en formas que difieren radicalmente de las conocidas sobre la Tierra, con distintos grados de plausibilidad. En estas bioquímicas hipotéticas comúnmente se emplean elementos distintos del carbono construir las estructuras moleculares primarias y/o se produce en solventes distintos del agua. Las presentaciones de la vida extraterrestre basadas en estas bioquímicas alternativas son comunes en la ciencia ficción.

El Silicio es el elemento más próximo al Carbono en cuanto a su capacidad de combinarse consigo mismo y con otros elementos formar muchos compuestos diferentes, pero sus cadenas son relativamente cortas e inestables en comparación con las de los hidrocarburos (compuestos de carbono que contienen hidrógeno). El Boro es otro elemento que se cita a veces como posible base para una vida sin Carbono, pero sus propiedades hacen que sea todavía peor candidato que el Silicio.

      Solo podemos imaginar lo que pueda estar presente en otros mundos

Claro que, si todo eso es así (como parece que es), creo que la Vida en el Universo (al menos en su mayor representación), también, como en la Tierra, estará basada en el Carbono. Lo cual, no quita la posibilidad, por extraña que ésta pueda parecer de que, otras formas de vida desconocidas nosotros puedan estar pululando por ahí fuera. En lo que llevamos vivido, en lo que la Ciencia nos ha mostrado, en las inmensas y asombrosas maravillas que hemos podido con la Mecánica Cuántica y con las leyes cosmológicas que rigen en el Universo, hemos podido aprender una cosa: ¡Nunca digas que no! Todo lo que podamos imaginar… podría ser una realidad por asombroso que nos pueda parecer.

  El Universo, la Vida, ¿Y el destino?

 

 

 

A medida que se expandía a partir de su estado primordial uniforme, el universo se enfriaba. Y con las temperaturas más bajas vinieron nuevas posibilidades. La materia fue capaz de agregarse en enormes estructuras amorfas: las semillas de las galaxias actuales. Empezaron a formarse los átomos allanando el camino para la química y la formación de objetos físicos sólidos.

Comparado con los patrones actuales, el universo en dicha época era sorprendentemente homogeneo. La sustancia cósmica estaba presente por todo el espacio con una uniformidad casi perfecta. La Temperatura era la misma en todas partes. La materia, descompuestas en sus constityentes básicos por el tremendo calor, estaba en un estado de extraordinaria simplicidad. Ningún hipotético observador hubiera podido conjeturar a partir de este estado poco prometedor que el universo estaba dotado de enormes potencialidades. Ninguna clave podía desvelar que, algunos miles de millones de años más tarde, billones de estrellas refulgentes se organizarían en miles de millones de galaxias espirales; que aparecerían planetas y cristales, nubes y océanos, montañas y glaciares; que uno de esos planetas (al menos que sepamos) sería habitado por árboles y bacterias, por elefantes y peces. Ninguna de estas cosas podía predecirse.

 

  Las moléculas portadoras de información

Estaba comenzando el sigo XX, cuando el químico sueco Svante Arrhenius, desarrolló la teoría de la Panspermia con todo detalle. Él sugirió que esporas bacterianas individuales podrían moverse flotando por las galaxias, impulsadas por la minúscula pero acumulativa presión de la luz estelar. La Tierra naciente, inmrsa en una lluvia de microorganismos latentes pero todavía viables, habría resultado un destino deseable para estos microbios espaciales, una vez que la superficie se hubo enfriado lo suficiente. Arreheneius bautizó la teoría como Panspermia, que significa “semillas en todas partes”. Es una idea que ha sido revisada muchas veces desde que se publicó el concepto original.

Un equipo de científicos del Instituto de Astrofísica de las Canarias (IAC) y la Universidad de Texas lograron identificar una de las moléculas orgánicas más complejas encontradas hasta ahora en la materia entre las estrellas, el llamado espacio interestelar. El descubrimiento del antraceno podría ayudar a resolver un misterio astrofísico de décadas de antigüedad sobre la producción de las moléculas orgánicas en el espacio.

                                              ¿Esporas  espaciales trajeron la vida?

¿Es verosímil que organismos sin protección pudieran sobrevivir a un viaje a través del espacio? El espacio exterior difícilmente es un ambiente confortable para la vida. Además del duro vacío y las bajas temperaturas, existe la radiación: ésta incluye radiación ultravioleta procedente de las estrellas, protones de alta velocidad procedentes de las llamaradas estelares y los rayos cósmicos. Tales condiciones, pronto se mostrarían letales para la mayoría de las formas de vida que conocemos. Pero, a pesar de estas dificultades, no todos los organismos mueren rápidamente en el espacio exterior. Las bacterias con sus legendarias capacidades de supervivencia, muestran una notable resistencia a las condiciones del espacio.

La teoria de la panspermia no explica el origen de la vida en la Tierra, unicamente trasladada el problema fuera del planeta. Sin embargo, no hay que descartar ninguna posibilidad, dado que la realidad es que, desconocemos como llegó la vida a nuestro planeta, lo cierto es que, su origen de procedencia exterior es tan bueno como cualquier otro.

En la búsqueda de una respuesta, han sido muchos los trabajos que se han realizado para comprobar, si esas hipotéticas esporas, podrían sobrevivir a ese fantástico viaje espacial. Con tal fin, científicos del Instituto Alemán de Medicina Aeroespacial utilizaron las instación de Exposición de Larga Duración de la NASA para ver que les sucedía a las esperas del Bacillus subtilis en el erspacio. Una serie de filtros permitieron a los científicos poner a prueba separadamente los efectos del vacío espacial, la radiación ultravioleta solar y cósmica, y los rayos cósmicos. Al recuperar las muestras, hasta un 2 por ciento de las bacterias expuestas sólo al vacío seguían siendo viables. La presencia de una capa de azúcar o de sal mejoraba enermomente sus perspectivas. De las expuestas a todas las formas de radiación espacial, aproximadamente sólo una de cada dies mil sobrevivieron, pero la protección frente al ultravioleta solar dosparaba enormemente la tasa de  supervivencia.

 

Peter Weber y Mayo Geeenberg, de la Universidad de Leiden, en Holanda, investigaron los efectos de la exposición ultravioleta, la más dañina de todas las formas de radiación en el espacio. Enfriaron esporas en una cámara de vacío a -263 grados Celcius (sólo diez grados por encima del cero absoluto) para similar el frío intenso del espacio profundo, y lanzaron sobre ellos un intenso haz de luz ultravioleta, el equivalente a una exposición de dos mil quinientos años a la luaz estelar mató al 99 por ciento de los organismos. Aín así, una minúscula fracción se las arregló para sobrevivir. Curiosamente, a las esporas parecía gustarles el frío: su longevidad aumentó notablemente a temperaturas interestelares.

Una tolerancia a la radiación tan impresionante tiene poco sentido evolutivo a menos que la vida haya sido obligada a pasar por un cuello de botella de radiación en alguna etapa del pasado. Si algunos microbios han sido obligados a adaptarse a la violenta radiación del espacio exterior, un remanente de esta tolerancia podría sobrevivir hoy en organismos terrestres. Hoyle y Wickramasinghe citan el caso de la bacteria Micrococus radiophilus, que tiene una sorprendente resistencia a la radiación por haber desarrollado un mecanismo especial para reparar hebras de ADN seriamente dañadas por rayos X. Este astuto y pequeño coco se parece mucho al producto de un ambiente interestelar.

Cualquiera que sean sus poderes para combatir los daños de la radiación , las probabilides del viaje de un microbio vivo entre sistemas estelares se verían enormemente ampliadas si la radiación estuviera al menos parcialmente apantallada. Weber y Greenberg han sugerido que los microbios podrían viajar a las estrellas a bordo de nubes interestelares que les servivirían como una especie de escudo.

¿Quién puede asegurar que, camufladas en estas inmensas nebulosas, no viajan cómodamente instaladas esporas en busca e planeta?

Tales Nebulosas son comunes en los Brazos Espirales de las galaxias, así lo sabemos por haberlas observado en la nuestra, la Vía Láctea; cada pocas decenas de millones de años, el Sistema solar pasa por una de ellas. Los microbios en la atmósfera superior de la Tierra, o umpulsados por impactos, podrían ser barridos por la nube, quizá para ser transportados a otro sistema estelar. Recíprocamente, cualquier microbio alienígena residente en la nube podría ser transferido a la Tierra. Generalmente, las nubes se mueven a unos diez kilómetros por segundo y necesitan alrededor de un millón de años para pasar de una estrella a otra. Aunque muy ténue para los niveles normales, son suficientemente grandes para bloquear buena parte de la radiación. Además, un microbio flotante podría recoger y asherirse a un montón de porquería que les preservara también de la dañina radiación y estar así, aletargadas por tiempos indefinidos hasta llegar a un lugar más odóneo para resurgir a la vida.

“Cuanto más examino el Universo y estudio los detalles de su arquitectura, más evidencia encuentro de que en cierto sentido el universo debe haber sabido que íbamos a venir”. Así se expresa Freeman Dyson aconsejado por todos los datos que en su mente había podido atedorar durante una larga carrera en el estudio del espacio y de la posible vida inmersa en su inmensidad.

¿Estamos en un Universo bioamigable?

Aunque no siempre pueda dar esa sensación, cuando vemos explosiones supernovas, torbellinos en forma de púlsares, inmensas protuberancias que expulsan ráfagas de radiación al espacio interestelar y hacia los mundos, agujeros negros que se tragan todo la materia que se atreva a traspasar su horixonte de sucesos, y, en fin, tantas y tantas transiciones de fases que se producen desde el Caos hacia una normalidad que es variable en el tiempo y, sin embargo y a pesar de todo eso… Sí, el Universo, una vez que se conoce su dinámica, se podría decir que no solo es bioamigable, sino que, en realidad, está predispuesto para que su evolucionar recorra el camino que nos lleva desde la “materia inerte” hasta “los pensamientos”.

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 Física, la Química y la Astrofísica, sean las cuestiones más interesantes para el ser humano. ¡Ah! sin olvidarnos de las matemáticas.

Muchas son las fases por las que tuvieron que pasar los elementos químicos que, junto a la materia prebiótica, dieron lugar, finalmente, al surgir de la Vida en nuestro Planeta, la Tierra. En la formación que finalmente podemos contemplar de la Tierra no intervinieron únicamente los procesos cósmicos. Los animales, las plantas y los microorganismos influyeron de manera decisiva en las estructuras planetarias durante el curso de la historia de nuestro Planeta. Sin ellos no exitiría una atmósfera con oxígeno, ni islas de coral, ni tierras fértiles, ni materias primas como el petróleo o el carbón. Claro que, como llegó o surgió la vida primera…sigue siendo un gran misterio que trabajamos para resolver pero, ¿podremos?.

Por no saber, no sabemos siquiera si la vida ha podido existir desde siempre. Lo único que sabemos es que la vida terrestre no existió siempre, puesto que la propia Tierra no ha existido siempre, pero la vida puede haber existido desde mucho antes que la Tierra se formara, y haber llegado aquí por algún proceso de panspermia comno el que antes se explicaba, o, vaya usted a saber cómo. Incluso, por no saber, no sabemos de manera exacta y científica, de donde surgió nuestro Universo y qué pudo traer con él, ¿acaso ya traía la vida consigo y sólo tenía que pasar el tiempo necesario para poder desarrollarla? Otra pregunta es:  Si existen otros universos, ¿habrá también vida en ellos? y ¿Cómo serán esas formas de vida?

Sí, surgimos a partir de la “materia inerte”, simplemente somos la  parte del Universo que, cuando ha evolucionado, pone en él los pensamientos.  La historia es larga para nosotros que somos muy jóvenes, para el Universo es nada, un parpadeo. Hace ahora 3.500-3.200 millones de años que células vivas microscópicas evolucionan sobre la Tierra, 1.800 millones de años hacía atrás en el tiempo aparecieron las primeras plantas. El oxígeno envenena la atmósfera de la Tierra y proliferan los organismos aeróbicos (“amantes del oxígeno”). Han pasado 900 millones de años desde que la división sexual aceleró el ritmo de la evolución biológica. Pasados 200 millones de años (hace ahora 700), aparecen los animales, en su mayoría plantelmintos y medusas. 100 años más tarde, aparecen los crustáceos y otros 100 años después los primeros vertebrados. Mirando 425 millones de años hacía atrás en el tiempo podríamos ver como la vida emigró a la tierra seca, y, poco después, aparecieron los primeros insectos. Los primeros vertebrados terrestres tienen ahora unos 325 millones de años y 200 los primeros mamíferos.

Filogenia actual del humanos y antropomorfos modernos que integra los datos moleculares y morfológicos. H: hombre, C: Chimpancé, G: Gorila, O: Orangután y G: Gibón.  Podemos tener un antepasado común, es posible, pero llegó un momento en el que se divergieron en dos ramas distintas, Una fue la nuestra que continuó su evolución imparable.

Los pastos tienen una edad de 24 millones de años y tres millones de años más tarde se separan los caminos evolutivos de los simios y los monos. Ya se han cumplido 20 millones de años desde que la atmósfera terrestre obtuvo su composición moderna. La Antártica se heló hace 15 millones de años y, cuatro millones de años más tarde ya proliferaban los animales de pastoreo.

Se han cumplido 5 millones de años desde que el hombre mono se separó de la familia del chimpancé, y, 3,7 millones de años desde que el hombre-mono caminó erguido, poco después fue el principio de la última serie de glaciaciones.

Reconstrucción de un grupo de Homo Erectus alimentando un fuego

1,8-1,7 millones de años han pasado desde que el Homo-erectus, “el primer hombre verdadero”, vive en China, y, hace ya 600.000 años que surgió el Homo Sapiens. El uso común del fuego se generalizó entre el genero homo hace ahora unos 360.000 años, y hace 150.000 años que podríamos haber contemplado la presencia del mamut lanudo.

Han pasado ya 100.000 años desde que las estrellas adoptaron las formas de las constelaciones modernas reconocibles, y, 40.000 años han pasado desde que nuestra especie inventó el lenguaje complejo y aparecieron los seres humanos modernos. El hombre de Neandertal desapareció hace ya 35.000 años, y, por aquel entonces, aunque algo rústicos, se construyeron los primeros instrumentos musicales que acompañaron a los pueblos desde muy temprano.

El mundo que nos rodea es más complejo de lo que parece, pero al tener y comprender los significados de los conceptos físicos, nos permite redescubrir, inventar e interpretar el funcionamiento de las cosas. Precisamente por ser nuestro entorno como es, nos obliga a tener que tratar de comprenderlo. Nadie puede subsistir en un lugar que no comprende y, cuando se domina y sabemos cómo adaptarnos al medio, la vida, además de más sencilla, también será más duradera.

Claro que, el mundo que nos rodea parece ser un lugar complicado (siempre nos resultará complicado lo que no sabemos entender). Aunque hay algunas verdades sencillas que parecen eternas: El Sol que se pone y se levanta siempre por los mismos lugares, la noche y el día que nos trae cuando se esconde y cuando aparece, y, nuestras vidas, que a pesar de las modernas tecnologías, siguen estando todavía, con demasiada frecuencia, a merced de los complicados procesos naturales que producen cambios drásticos y repentinos que no podemos ni predecir.

Hemos llegado a conseguir que, a mediados del siglo XX,  los avances de nuestro saber estuvieran situados en un nivel espectacular y le hubieran dado una respuesta consistente a todas las cosas sencillas. Conceptos tales como la teoría general de la relatividad y la mecánica cuántica explicaron el funcionamiento global del universo a escalas muy grandes y muy pequeñas respectivamente, mientras que el descubrimiento de la estructura del ADN y el modo en que este se copia de una generación a otra hizo que la propia vida, así como la evolución parecieran sencillas a nivel molecular. Sin embargo, persistió la complejidad en del mundo a nivel humano -al nivel de la vida-. La cuestión más interesante de todas, la que plantea que la vida puede haber surgido a partir de la materia “inerte” ha seguido sin tener una respuesta.

     ¿Dónde empieza y termina la realidad?

No debemos extrañarnos que sea precisamente a escala humana donde se den las características más complejas del Universo, las que se resisten más a rendirse ante los métodos tradicionales de la investigación científica. Realmente, es posible que seamos lo más complejo que hay en el Universo (salvo posibles y similares formas de vida que, de cuya existencia no tenemos una certeza y sí una sospecha). La razón es que a escala más reducida, entidades tales como los átomos se comportan individualmente de un modo relativamente sencillo en sus interacciones mutuas, y que las cosas complicadas e interesantes surgen, cuando se unen muchos átomos de maneras complicadas e interesantes, para formar organismos tales como los seres humanos u otros seres vivos.

Un átomo, o incluso una molécula tan simple como la del agua, es algo más sencillo que el ser humano, porque tiene poca estructura interna; una estrella, o el interior de un planeta, es también algo más sencillo que un ser humano porque la gravedad aplasta cualquier estructura hasta aniquilarla cuando se pierde el equilibrio de las fuerzas que intervienen en la estabilidad. Esta es la razón por la que la Ciencia puede decir más sobre el comportamiento de los átomos y el funcionamiento interno de las estrellas y los mundos que, del propio comportamiento de las personas y sobre el modo en el que se comportan.

 

Lo cierto es que el Agua, es esencial para la vida. Nosotros, como el planeta Tierra, tenemos un mayor porcentaje de agua. Si el planeta Tierra no hubiera caído en la zona habitable del Sol, nunca hubiera surgido el agua líquida ni tampoco la vida tal como la conocemos. Agua + Carbono = Vida.

Al menos de momento, no resulta posible saber el por qué nuestros pensamientos eligen los caminos que nos conducen a maneras de comportamiento que no siempre sabemos explicar. Sí, pocas dudas nos pueden caber ya, somos sistemas complejos (muy, muy complejos diría yo) que, habiendo brotado a la existencia a partir de los mecanismos y ritmos que imponen las fuerzas y constantes del Universo, podemos ser la muestra “perfecta” de una evolución bioquímica que se ha dado en la materia “inerte” bajo una serie de condiciones que, por otra parte, hacen imparable el surgir de la vida y de su evolución.

Siempre me pasa igual, comienzo hablando de una cosa y termino comentando sobre otra. Claro que, como todo está relacionado, los caminos que nuestra mente recorren, pasan muchas veces por el mismo lugar y, entre ellos, se entrecruzan cuando tratamos de or de un sitio a otro que nos hace pasar por los átomos, las estrellas y las Nebulosas, los planetas y…¡La Vida!

emilio silvera

  Agujeros Negros Gigantes

Las estrellas típicas como el Sol, emiten desde su superficie un viento de partículas cargadas eléctricamente que barre los atmósferas de los planetas en órbitas a su alrededor y a menos que el viento pueda ser desviado por un campo magnético, los posibles habitantes de ese planeta lo podrían tener complicado soportando tal lluvia de radiactividad.  En nuestro sistema solar el campo magnético de la Tierra ha protegido su atmósfera del viento solar, pero Marte, que no está protegido por ningún campo magnético, perdió su atmósfera hace tiempo.

Hasta el momento sólo sabemos de la vida en la Tierra

Probablemente no es fácil mantener una larga vida en un planeta del Sistema solar.  Poco a poco hemos llegado a apreciar cuán precaria es.  Dejando a un lado los intentos que siguen realizando los seres vivos de extinguirse a sí mismos, agotar los recursos naturales, propagan infecciones letales y venenos mortales y emponzoñar la atmósfera, también existen serias amenazas exteriores.

Los movimientos de cometas y asteroides, a pesar de tener la defensa de Júpiter, son una seria y cierta amenaza para el desarrollo y persistencia de vida inteligente en las primeras etapas.  Los impactos no han sido infrecuentes en el pasado lejano de la Tierra habiendo tenido efectos catastróficos.  Somos afortunados al tener la protección de la luna y de la enorme masa de Júpiter que atrae hacia sí los cuerpos que llegan desde el exterior desviándolos de su probable trayectoria hacia nuestro planeta.

La caída en el Planeta de uno de estos enormes pedruscos podría producir extinciones globales y retrasar en millones de años la evolución.

Cuando comento éste tema no puedo evitar el recuerdo del meteorito caído en la Tierra que impactó en la península de Yucatán hace 65 millones de años, al final de la Era Mesozoica, cuando según todos los indicios, los dinosaurios se extinguieron.  Sin embargo, a aquel suceso catastrófico para los grandes lagartos, en realidad supuso que la Tierra fue rescatada de un callejón sin salida evolutivo.  Parece que los dinosaurios evolucionaron por una vía que desarrollaba el tamaño físico antes que el tamaño cerebral.

La desaparición de los dinosaurios junto con otras formas de vida sobre la Tierra en aquella época, hizo un hueco para la aparición de los mamíferos.  Se desarrollo la diversidad una vez desaparecidos los grandes depredadores.  Así que, al menos en este caso concreto, el impacto nos hizo un gran favor, ya que, hizo posible que 65 millones de años más tarde pudiéramos llegar nosotros.  Los dinosaurios dominaron el planeta durante 150 millones de años; nosotros, en comparación, llevamos tres días y, desde luego, ¡la que hemos formado!

En nuestro sistema solar la vida se desarrolló por primera vez sorprendentemente pronto tras la formación de un entorno terrestre hospitalario.  Hay algo inusual en esto. El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas cristalicen los materiales complejos necesarios para la vida, tales como el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, carbono, etc.

Parece que la similitud en los “tiempos” no es una simple coincidencia.  El argumento, en su forma más simple, lo introdujo Brandon Carter y lo desarrolló John D. Barrow por un lado y por Frank Tipler por otro.  Al menos, en el primer sistema Solar habitado observado ¡el nuestro!, parece que sí hay alguna relación entre t(bio) y t(estrella) que son aproximadamente iguales el t(bio) –tiempo biológico para la aparición de la vida- algo más extenso.

La evolución de una atmósfera planetaria que sustente la vida requiere una fase inicial durante la cual el oxígeno es liberado por la fotodisociación de vapor de agua.  En la Tierra esto necesitó 2.400 millones de años y llevó el oxígeno atmosférico a aproximadamente una milésima de su valor actual.  Cabría esperar que la longitud de esta fase fuera inversamente proporcional a la intensidad de la  radiación en el intervalo de longitudes de onda del orden de 1000-2000 ángstroms, donde están los niveles moleculares clave para la absorción de agua.

Este simple modelo indica la ruta que vincula las escalas del tiempo bioquímico de evolución de la vida y la del tiempo astrofísico que determina el tiempo requerido para crear un ambiente sustentado por una estrella estable que consume hidrógeno en la secuencia principal y envía luz y calor a los planetas del Sistema Solar que ella misma forma como objeto principal.

A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el Universo como algo natural y corriente, ellos abogan por la inevitabilidad de un Universo grande y frío en el que, es difícil la aparición de la vida, y, en el supuesto de que ésta aparezca, será muy parecida a la nuestra.

Creo que la clave está en  los compuestos del carbono, toda la vida terrestre actualmente conocida exige también el Agua como disolvente. Y como para el carbono, se supone a veces que el agua es el único producto químico conveniente para cumplir este papel. El amoníaco (el nitruro de hidrógeno) es la alternativa ciertamente al agua, la más generalmente posible propuesta como disolvente bioquímico. Numerosas reacciones químicas son posibles en disolución en el amoníaco, y el amoníaco líquido tiene algunas semejanzas químicas con el agua. El amoníaco puede disolver la mayoría de las moléculas orgánicas al menos así como el agua, y por otro lado es capaz de disolver muchos metales elementales. A partir de este conjunto de propiedades químicas, se teorizó que las formas de vida basada en el amoníaco podrían ser posibles. También se dijo del Silicio. Sin embargo, ninguno de esos elementos son tan propicios para la vida como el Carbono y tienen, como ya sabemos, parámetros negativos que no permiten la vida tal como la conocemos.

Hasta rel momento, todas las formas de vida descubiertas en la Tierra, están basadas en el Carbono.

Los biólogos, sin embargo, parecen admitir sin problemas la posibilidad de otras formas de vida, pero no están tan seguros de que sea probable que se desarrollen espontáneamente, sin un empujón de formas de vida basadas en el carbono.  La mayoría de los estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el Universo se centran en formas de vida similares a nosotras que habiten en planetas parecidos a la Tierra y necesiten agua y oxígeno o similar con una atmósfera gaseosa y las demás condiciones de la distancia entre el planeta y su estrella, la radiación recibida, etc.  En este punto, parece lógico recordar que antes de 1957 se descubrió la coincidencia entre los valores de las constantes de la Naturaleza que tienen importantes consecuencias para la posible existencia de carbono y oxígeno, y con ello para la vida en el Universo.

Hay una coincidencia o curiosidad adicional que existe entre el tiempo de evolución biológico y la astronomía.  Puesto que no es sorprendente que las edades de las estrellas típicas sean similares a la edad actual del Universo, hay también una aparente coincidencia entre la edad del Universo y el tiempo que ha necesitado para desarrollar formas de vida como nosotros.

Si miramos retrospectivamente cuánto tiempo han estado en escena nuestros ancestros inteligentes (Homo sapiens) vemos que han sido sólo unos doscientos mil años, mucho menos que la edad del Universo, trece mil millones de años, o sea, menos de dos centésimos de la Historia del Universo.  Pero si nuestros descendientes se prolongan en el futuro indefinidamente, la situación dará la vuelta y cuando se precise el tiempo que llevamos en el Universo, se hablará de miles de millones de años.

• C: Carbono
• H: Hidrógeno
• O: Oxígeno
• N: Nitrógeno

• P: Fósforo
• Fe: Hierro
• S: Azufre
• Ca: Calcio
• I: Yodo
• Na: Sodio
• K: Potasio
• Cl: Cloro
• Mg: Magnesio
• F: Flúor
• Cu: Cobre
• Zn: Zinc

1. Glúcidos o Hidratos de Carbono
2. Lípidos
3. Proteínas
4. Ácidos Nucleicos

El el gráfico de arriba  están resumidas sus funciones.

A veces, nuestra imaginación dibuja mundos de ilusión y fantasía pero,  en realidad… ¿serán sólo sueños?, o, por el contrario, pudieran estar en alguna parte del Universo todas esas cosas que imaginamos aquí y que pudieran estar presentes en otros mundos lejanos que, como el nuestro…posibilito la llegada de la vida.

    Así imagina Ciruelo Cabral  éste mundo lejano

Sí, imaginamos demasiado pero… ¿Qué hay más poderoso que la imaginación?

Brandon Carter y Richard Gott han argumentado que esto parece hacernos bastante especiales comparados con observadores en el futuro muy lejano.

¿Cuántos secretos están en esos números escondidos? La mecánica cuántica (h), la relatividad (c), el electromagnetismo (e^–). Todo eso está ahí escondido. El número 137 es un número puro y adimensional, nos habla de la Constante de estructura fina (α) y, el día que sepamos desentrañar todos sus mensajes… ¡Ese día sabremos!

                                                          Extraños mundos que pudieran ser

Podríamos imaginar fácilmente números diferentes para las constantes de la Naturaleza de forma tal que los mundos también serían distintos al planeta Tierra y, la vida no sería posible en ellos.  Aumentemos la constante de estructura fina más grande y no podrá haber átomos, hagamos la intensidad de la gravedad mayor y las estrellas agotarán su combustible muy rápidamente, reduzcamos la intensidad de las fuerzas nucleares y no podrá haber bioquímica, y así sucesivamente.

Hay cambios infinitesimales que seguramente podrían ser soportados sin notar cambios perceptibles, como por ejemplo en la vigésima cifra decimal de la constante de estructura fina.  Si el cambio se produjera en la segunda cifra decimal, los cambios serían muy importantes.  Las propiedades de los átomos se alteran y procesos complicados como el plegamiento de las proteínas o la replicación del ADN pueden verse afectados de manera adversa. Sin embargo, para la complejidad química pueden abrirse nuevas posibilidades.  Es difícil evaluar las consecuencias de estos cambios, pero está claro que, si los cambios consiguen cierta importancia, los núcleos dejarían de existir, n se formarían células y la vida se ausentaría del planeta, siendo imposible alguna forma de vida.

“Es difícil formular cualquier teoría firme sobre las etapas primitivas del universo porque no sabemos si hc/e² es constante o varía proporcionalmente a log(t). Si hc/e² fuera un entero tendría que ser una constante, pero los experimentadores dicen que no es un entero, de modo que bien podría estar variando. Si realmente varía, la química de las etapas primitivas sería completamente diferente, y la radiactividad también estaría afectada. Cuando empecé a trabajar sobre la gravedad esperaba encontrar alguna conexión ella y los neutrinos, pero esto ha fracasado.”

 

 

Las constantes de la naturaleza ¡son intocables! El Universo es como lo podemos observar, gracias a esas constantes universales y a las fuerzas fundamentales que lo modelan como lo podemos ver.

Ahora sabemos que el Universo tiene que tener miles de millones de años para que haya transcurrido el tiempo necesario par que los ladrillos de la vida sean fabricados en las estrellas y, la gravitación nos dice que la edad del Universo esta directamente ligada con otros propiedades como la densidad, temperatura, y el brillo del cielo.

Ahora, cuando miramos el Universo, comprendemos, en parte, lo que ahí está presente.

Puesto que el Universo debe expandirse durante miles de millones de años, debe llegar a tener una extensión visible de miles de millones de años luz.  Puesto que su temperatura y densidad disminuyen a medida que se expande, necesariamente se hace frío y disperso.  Como hemos visto, la densidad del Universo es hoy de poco más que 1 átomo por M³ de espacio.  Traducida en una medida de las distancias medias entre estrellas o galaxias, esta densidad tan baja muestra por qué no es sorprendente que otros sistemas estelares estén tan alejados y sea difícil el contacto con extraterrestres.  Si existe en el Universo otras formas de vía avanzada, entonces, como nosotros, habrán evolucionado sin ser perturbadas por otros seres de otros mundos hasta alcanzar una fase tecnológica avanzada, entonces, como nosotros, habrán evolucionado sin ser perturbadas por otros seres de otros mundos hasta alcanzar una fase tecnológica avanzada.

La expansión del Universo es precisamente la que ha hecho posible que el alejamiento entre estrellas con sus enormes fuentes de radiación, no incidieran en las células orgánicas que más tarde evolucionarían hasta llegar a nosotras, diez mil millones de años de alejamiento continuado y el enfriamiento que acompaña a dicha expansión, permitieron que, con la temperatura ideal y una radiación baja los seres vivos continuaran su andadura en este planeta minúsculo, situado en la periferia de la galaxia que comparado al conjunto de esta, es solo una cuota de polvo donde unos insignificantes seres laboriosos, curiosos y osados, son conscientes de estar allí y están pretendiendo determinar las leyes, no ya de su mundo o de su galaxia, sino que su osadía ilimitada les lleva a pretender conocer el destino de todo el Universo.

Cuando a solas pienso en todo esto, la verdad es que no me siento nada insignificante y nada humilde ante la inmensidad de los cielos.  Las estrellas pueden ser enormes y juntas, formar inmensas galaxias… pero no pueden pensar ni amar; no tienen curiosidad ni en ellas está el poder de ahondar en el porqué de las cosas, nosotros si podemos hacer todo eso y más.

La estructura de los átomos y las moléculas está controlada casi por completo por dos números: la razón entre las masas del electrón y el protón b, que es aproximadamente igual a 1/1.836, y la constante de estructura fina a, que es aproximadamente 1/137.  Supongamos que permitimos que estas dos constantes cambien su valor de forma independiente y supongamos también (para hacerlo sencillo) que ninguna otra constante de la Naturaleza cambie. ¿Qué le sucede al mundo si las leyes de la naturaleza siguen siendo las mismas?

Si deducimos las consecuencias pronto encontramos que no hay muchos espacios para maniobrar.  Incrementemos b demasiado y no puede haber estructuras moleculares ordenadas porque es el pequeño valor de Beta (a_F) el que asegura que los electrones ocupen posiciones bien definidas alrededor de un núcleo atómico y las cargas negativas de los electrones igualan las cargas positivas de los protones haciendo estable el núcleo y el átomo.

La fuerza nuclear fuerte es la que permite que tripletes de Quarks creen hadrones del tipo barión y dupletes del tipo meson. La fuerza nuclear fuerte es dos veces más potente que la electromagnética, de hecho es la más potente que se conoce en el universo y, sin embargo, sólo actúa a distancias ínfimas.

Si en lugar de a versión b, jugamos a cambiar la intensidad de la fuerza nuclear fuerte a_F, junto con la de a, entonces, a menos que  a_F > 0,3 a^½, los elementos como el carbono no existirían.

No podrían existir químicos orgánicos, no podrían mantenerse unidos.Si aumentamos a_F en solo un 4 por 100, aparece un desastre potencial porque ahora puede existir un nuevo núcleo de helio, el helio-2, hecho de 2 protones y ningún neutrón, que permite reacciones nucleares directas y más rápidas que de protón + protón →  helio-2.

Las estrellas agotarían rápidamente su combustible y se hundirían en estados degenerados o en agujeros negros.  Por el contrario, si a_F decreciera en un 10 por 100, el núcleo de deuterio dejaría de estar ligado y se bloquearía el camino a los caminos astrofísicos nucleares hacia los elementos bioquímicos necesarios para la vida

Hasta donde sabemos, en nuestro sistema solar la vida se desarrolló por primera vez sorprendentemente pronto tras la formación de un entorno terrestre hospitalario. El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas que llegaran a poder cristalizar los materiales complejos necesarios para la vida, tales como el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, carbono… Si miramos por ahí, encontraremos múltiples noticias como estas:

Telescopio Spitzer de la NASA ha detectado los pilares de la vida en el universo distante, aunque en un entorno violento. Ha posado su poderoso ojo infrarrojo en un débil objeto situado a una distancia de 3.200 millones de años luz (recuadro), Spitzer ha observado la presencia de agua y moléculas orgánicas en la galaxia IRAS F00183-7111.

Co,mo podemos ver, amigos míos, la vida, como tantas veces vengo diciendo aquí, pulula por todo el Universo en la inmensa familia galáctica compuesta por más de ciento veinticinco mil millones y, de ese número descomunal, nos podríamos preguntar: ¿Cuántos mundos situados en las zonas habitables de sus estrellas habrá y, de entre todos esos innumerables mundos, cuántos albergaran la vida?

A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el universo como algo natural, ellos abogan por la inevitabilidad de un universo grande y frío en el que es difícil la aparición de la vida. Yo (como muchos otros), estoy convencido de que la vida es, de lo más nartural en el universo y estará presente en miles de millone de planetas que, como la Tierra, tienen las condiciones para ello. Una cosa no se aparta de mi mente, muchas de esas formas de vida, serán como las nuestras aquí en la Tierra y estarán también, basadas en el Carbono. Sin embargo, no niego que puedan existir otras formas de vida diferentes a las terrestres.

emilio silvera