miércoles, 26 de febrero del 2020 Fecha
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Nada es Eterno y, el Universo tampoco lo será

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo y... ¿nosotros?    ~    Comentarios Comments (1)

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Lo cierto es que, nadie sabe el destino final del Universo. Sin embargo, especular… especulan todos. Según todos los indicios, el destino final del Universo será la congelación de todo, el cero absoluto en un clima en el que, ni los átomos tendrán movimiento alguno. Todo quedará estático y frío, la quietud de la muerte, un lugar en el que nada sucederá. Si eso llega como parece, ninguna transición de fase transformará nada en otra cosa diferente y, ni las estrellas, ni la vida, generarán entropía negativa para que todo siga como ahora podemos contemplar.

El tamaño actual del Sol en comparación con su tamaño máximo estimado durante su fase de gigante roja dentro de unos 5000 millones de años.
La futura Gigante Roja Engullirá los planetas rocosos como Mercurio, Venus y la Tierra pero, antes de que eso llegue, los océanos de nuestro planeta se evaporarán por las altas temperaturas reinantes y, la vida, ya no estará presente.

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                                        En nuestro Sol se producirán terribles cambios

Si para entonces estuviéramos aquí (que no lo creo), podríamos ver como dentro de unos miles de millones de años, el Sol, convertido en una Gigante Roja, se nos acercaría amenazador y primero se tragaría a Mercurio, más tarde a Venus y, quedaría muy cerca de la Tierra que vería como sus océanos se evaporarían y la vida, tal como la conocemos, desaparecería de este hermoso planeta que, para entonces, sólo sería una gran esfera calcinada.

“Sabiendo” que el destino irremediable de nuestro mundo, el planeta Tierra, es el de ser calcinado por una estrella gigante roja en la que se convertirá el Sol cuando agote la fusión de su combustible de hidrógeno, helio, carbono, etc, para que sus capas exteriores de materia exploten y salgan disparadas al espacio exterior formando una nebulosa planetaria, mientras que el resto de su masa se contraerá hacia su núcleo bajo su propio peso, a merced de la gravedad, convirtiéndose en una estrella enana blanca de enorme densidad y de reducido diámetro que solo sera frenada por la degeneracion de los electrones al ponerse en marcha en Principio de exclusión de Pauli. Sabiendo eso, el hombre debe poner los medios para que antes de que llegue ese momento (dentro de algunos miles de millones de años), la Humanidad pueda escapar y dar el salto hacia otros mundos lejanos que, como la Tierra ahora, reúna las condiciones físicas y químicas, tenga agua corriente por estar situados en la zona habitable y tengan la atmósfera y las temperaturas adecuadas para acogerla.

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Eso, naturalmente, sólo será posible si no ocurren otros acontecimientos ahora desconocidos por nosotros y que, siendo el Universo dinámico como lo es, entra dentro de lo posible que ese futuro que vislumbramos, pudiera ser diferente. En realidad, no podemos asegurar nada del mañana.

 

 

Como cualquiera de las figuras de arriba, podría ser nuestro Sol dentro de cinco mil millones de años. Una vez finalizada su fase de gigante roja…

 

Así podríamos ver como quedaría el Sol (Nebulosa Planetaria) una vez finalizada su vida. En su centro, una compacta enana blanca muy energética que ionizará toda la nube que brillará con el fulgor de la radiación ultravioleta que la estrella central le transmite. Poco a poco, la nube se desvanecerá, y, en el centro, enfriándose con el paso de los años, se verá un objeto frío y denso. ¡El cadáver del Sol que fue!

Pero el problema no es sólo de nosotros, y se extenderá a la totalidad del universo que, aunque mucho más tarde, también está abocado a la muerte térmica, el frío absoluto si se expande para siempre como un universo abierto y “eterno”, o el más horroroso de los infiernos, si estamos en un universo cerrado y finito en el que un día, la fuerza de gravedad, detendrá la expansión de las galaxias que comenzarán a moverse de nuevo en sentido contrario, acercándose las unas a las otras de manera tal que el universo comenzará, con el paso del tiempo, a calentarse, hasta que finalmente se junte toda la materia-energía del universo en una enorme bola de fuego de millones de grados de temperatura, el Big Crunch. Según los datos con los que contamos, la Densidad Crítica del Universo puede ser la ideal para que se expanda para siempre, con lo cual, el Big Crunch, nunca se producirá.

 

Donde quiera que podamos mirar… ocurren las mismas cosas, todo es igual aquí y allí

Las regiones del Universo, como nuestro Sistema Solar, están todas ellas regidas por las mismas leyes y fuerzas de la Naturaleza. El irreversible final está entre los dos modelos que, de todas las formas  que lo miremos, es negativo para la Humanidad (si es que para entonces aún existe). En tal situación, algunos ya están buscando la manera de escapar.

Stephen Hawking ha llegado a la conclusión de que estamos inmersos en un multiuniverso, esto es, que existen infinidad de universos conectados los unos a los otros. Unos tienen constantes de la naturaleza que permiten la vida igual o parecida a la nuestra, otros posibilitan formas de vida muy distintas y otros muchos no permiten ninguna clase de vida.

Algún día, es posible que podamos abrir una puerta en el hiperespacio, primero hacia otras galaxias y, más tarde, que nos lleve hacia otros universos ¿quién puede saber lo que será el mañana!

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Este sistema de inflación-contracción autorreproductora nos viene a decir que cuando el universo se expande (se infla) a su vez, esa burbuja crea otras burbujas que se inflan y a su vez continúan creando otras nuevas más allá de nuestro horizonte visible. Cada burbuja será un nuevo universo, o mini-universo en los que reinarán escenarios diferentes o diferentes constantes y fuerzas.

 

 

WMAP Leaving the Earth or Moon toward L2.jpg

 

Representación artística de WMAP. La Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) es una sonda de la NASA cuya misión es estudiar el cielo y medir las diferencias de temperatura que se observan en la radiación de fondo de microondas, un remanente del Big Bang.

 

 

 

 

 

(“¿Los científicos han visto pruebas de la existencia del tiempo antes del Big Bang, y tal vez una verificación de la idea del universo cíclico”?. Uno de los grandes físicos de nuestra época, Roger Penrose de la Universidad de Oxford, ha publicado un nuevo documento diciendo que los patrones circulares visto en el WMAP mision de datos sobre el fondo cósmico de microondas sugieren que el espacio y el tiempo tal vez no se originó en el Big Bang, sino que nuestro universo continuamente los ciclos a través de una serie de “eones”, y tenemos un eterno y cíclico cosmos.”)

 

 

Imagen relacionada

 

 

“La Física depende de distintos parámetros, desde la carga o masa del electrón hasta la permeabilidad del vacío pasando por la constante de gravitación universal. Si construir un universo fuera como cocinar usaríamos una receta de cocina. Los ingredientes que se usarían seguirían ciertos parámetros, como la composición de fuerzas y partículas, mientras que la preparación serían la cantidad de masa o la intensidad de la constante cosmológica.Sin embargo la receta del Universo no admite errores en los ingredientes. Pareciera que el Universo esta predispuesto para producir y albergar vida, pero al mínimo cambio las condiciones ya no son favorables. Así, una pequeña alteración en los valores de las constantes fundamentales haría que no se produzcan en las estrellas los elementos necesarios para la vida; más masa en el Universo y éste implosionará al poco de darse el Big Bang y no habrá dado tiempo para que se forme la vida; una constante cosmológica más intensa y el Universo se diluirá en la nada sin que se formen galaxias, estrellas y planetas.”
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El escenario que describen algunos el diagramas en otras ocasiones aquí reseñado, ha sido explorado y el resultado hallado es que en cada uno de esos posibles universos, como hemos dicho ya, puede haber muchas cosas diferentes; pueden terminar con diferentes números de dimensiones espaciales o diferentes constantes y fuerzas de la naturaleza, pudiendo unos albergar la vida y otros no.

 

 

 

 

El reto que queda para los cosmólogos es calcular las probabilidades de que emerjan de esos diferentes universos a partir de esta complejidad inflacionaria ¿Son comunes o raros los universos como el nuestro? Existen, como para todos los problemas planteados, diversas conjeturas y consideraciones que influyen en la interpretación de cualquier teoría cosmológica futura cuántico-relativista. Hasta que no seamos capaces de exponer una teoría que incluya la relatividad general de Einstein (la gravedad-cosmos) y la mecánica cuántica de Planck (el cuanto-átomo), no será posible contestar a ciertas preguntas.

Todas las soluciones que buscamos parecen estar situadas en teorías más avanzadas que, al parecer, sólo son posibles en dimensiones superiores, como es el caso de la teoría de supercuerdas situada en 10, 11 ó 26 dimensiones. Allí, si son compatibles la relatividad y la mecánica cuántica, hay espacio más que suficiente para dar cabida a las partículas elementales, las fuerzas gauge de Yang-Mill, el electromagnetismo de Maxwell y la Gravedad que ahora está fuera del Modelo,  en definitiva, una descripción real del espacio-tiempo y la materia, la descripción verdadera del universo y de las fuerzas que en él actúan.

 

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Siempre hemos querido observar pero, no siempre hemos sabido explicar lo que podíamos ver

 

Científicamente, la teoría del hiperespacio lleva los nombres de Teoría de Kaluza-Klein y supergravedad. Pero en su formulación más avanzada se denomina Teoría de Supercuerdas o Teoría M, una teoría que desarrolla su potencial en nueve dimensiones espaciales y una de tiempo: diez dimensiones, o, en la versión más avanzada de dies dimensiones de espacio y una de tiempo.  Así pues, trabajando en dimensiones más altas, esta teoría del hiperespacio puede ser la culminación que conoce dos milenios de investigación científica: la unificación de todas las fuerzas físicas conocidas. Como el Santo Grial de la Física, la “Teoría de Todo” que esquivó a Einstein que la buscó los últimos 30 años de su vida.

 

Imaginamos el Hiperespacio como un túnel que nos llevará a galaxias lejanas, un atajo para burlar a la velocidad de la luz infranqueable, una manera de poder ser viajeros del espacio que, en nuestro mundo físico, se hace imposible debido a las distancias que tendríamos que recorrer, al limitado aguante físico de nuestra configuración humana, y, sobre todo… ¡al tiempo necesario! Todo eso sería obviado por este medio hiperespacial, un tunel hacia las estrellas.

Durante el último medio siglo, los científicos se han sentido intrigados por la aparente diferencia entre las fuerzas básicas que mantienen unido al cosmos: la Gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil. Los intentos por parte de las mejores mentes del siglo XX para proporcionar una imagen unificadora de todas las fuerzas conocidas han fracasado. Sin embargo, la teoría del hiperespacio permite la posibilidad de explicar todas las fuerzas de la naturaleza y también la aparentemente aleatoria colección de partículas subatómicas, de una forma verdaderamente elegante.  En esta teoría del hiperespacio, la “materia” puede verse también como las vibraciones que rizan el tejido del espacio y del tiempo. De ello se sigue la fascinante posibilidad de que todo lo que vemos a nuestro alrededor, desde los árboles y las montañas a las propias estrellas, no son sino vibraciones del hiperespacio.

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Es tanta nuestra ignorancia que, a falta de datos fiables, nuestra imaginación es la que dentro de nuestras mentes, dibuja aquellos mundos y universos que sea capaz de idear, y, no pocas veces, esos “sueños”, sin nosotros saberlo, podrían ser el retrato de la realidad.

Antes mencionábamos los universos burbujas nacidos de la inflación y, normalmente, el contacto entre estos universos burbujas es imposible, pero analizando las ecuaciones de Einstein, los cosmólogos han demostrado que podría existir una madeja de agujeros de gusano, o tubos, que conectan estos universos paralelos.

 

 

 

Hasta las cosas más extrañas pueden estar ahí fuera esperando que las encontremos. ¿No existen Agujeros Negros? ¿Por qué no otros estraños Objetos e incluso universos direferentes al nuestro? Aunque muchas consecuencias de todos estos pensamientos son puramente teóricas, el viaje en el hiperespacio (si algún día fuese posible) podría proporcionar eventualmente la aplicación más práctica de todas: salvar la vida inteligente de la muerte de este universo nuestro cuando al final llegue el frío o el calor.

Claro que, ¡tenemos tanto “tiempo” por delante! que, mentes pensantes que por el Universo podrían ser más abundantes de lo que muchos piensan, tienen un margen aceptable para buscar esa fórmula que bien aplicada, evite el desastre final.

Otros, sin embargo, opinan que el Universo es el resultado de fluctuaciones del vacío pero, eso será objeto de otro comentario.

emilio silvera

Siempre me gustó mirar al pasado

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

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Lo revolucionario de la Teoría de Copérnico (aunque lo mismo dijo Aristarco de Samos muchos años antes que él), residía en la afirmación de que la propia Tierra se movía y, si nuestro planeta se movía alrededor del Sol, entonces, era el Sol el Centro del Universo y no la Tierra.

Del mismo modo que Colón de fió de Ptolomeo y de otros textos tradicionales cuyas sugerencias, pensaban él, no habían sido llevadas a la práctica con la suficiente energía, también Copérnico halló referencias en las teorías antiguas. En primer lugar en el pitagorismo, la influyente doctrina de los seguidores de Pitágoras de Samos, filósofo y matemático griego del siglo VI a. C.

No nos ha llegado ninguna obra del propio Pitágoras,  pero las ideas que le atribuyen sus seguidores están entre las más influyentes de la histortia  moderna. De hecho, no podemos pasear por las grandes calles de las importantes ciudades del mundo sin contemplar, la esencia de su teorema, plasma en los mejores y más grandiosos edificios.

pita34.gif        Euclidiana

Sí, del teorema de Pitágoras tendríamos mucho que decir y, desde luego, aunque se sabe que antes que él otros matemáticos ya lo sacaron a la luz, lo cierto es que, en su escuela se le dio la imagen que hoy de él tenemos y, el aprovechamiento de que de este teorema hizo la Humanidad, tenemos las pruebas plasmadas por todas partes.

El conocimiento puro, sostenían los pitagóricos, era la purificación (catharsis) del Alma. Esto significaba elevarse por encima de los datos procedentes de los sentidos humanos. La realidad pura y esencial, decían, se hallaba solamente el el reino de los números. La simple y maravillosa proporción de los números explicaría la armonía musical que  que constituía la belleza del oído. Por esta razón introdujeron la terminología musical de la octava, la quinta y la cuarta, expresadas como 2:1, 3:1, y 4:3.

Para la Astronomía la adoración pitagórica de los números llevaba consigo un mensaje arrollador. Aristóteles lo resumía sucintamente en la Matafísica:

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Dicen que las propias cosas son números, y no sitían los objetos de las matemáticas entre las formas y las cosas sensibles. Pues de nuevo, percibieron que las modificaciones y las relaciones  de las escalas musicales podían expresarse con números; y, siendo así, parecía que todas las demás cosas por su naturaleza tomaban los números como modelo, y parecía que los números eran las primeras cosas de toda la naturaleza, supinían que los elementos de los números eran los elementos de todas las cosas y que todo el cielo era una escala musical y un número… y recogieron la distribución del cielo y la acomodaron a su esquema; y, si en elagún lugar había una laguna, añadieron inmediatamente lo necesario para que toda su propia teoría fuera coherente.

(En realidad, actúa la misma cosa que hoy hacen los físicos con sus teorías que, cuando no saben cuadrarla, lo hacen con bosones de Higgs o los cosmólogos con Materia Oscura).

Claro que los pitágóricos en la época de Copérnico, aún creían ciegamente que la única manera, la única forma, de llegar a la verdad era a través de las matemáticas que, en definitiva, era el mejor lenguaje para expresar la ciencia y la naturaleza del “mundo” (del universo).

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En la llamada “Escuela de Alejandría”, el neoplatonismo tiene sus últimos representantes en el círculo que Olimpiodoro fundó en Alejandría en el siglo IV, y que continuó con varios autores de no mucho relieve, entre otros: la filósofa Hipatia, Hierocles, Filipón (ca. 490-530) —comentador de Aristóteles convertido luego al cristianismo— y por último, ya en el siglo VII, otro comentador de Aristóteles, Esteban de Alejandría.

También los neoplatónicos  basaron toda su visión del mundo en unas matemáticas ideales. De hecho, se dice que sobre la puerta de entrada a la Academia de Platón habia un letrero que decía: “Que nadie vacío de Geometría entre por mis puertas”. Los números ofrecían la mejor visión humana de dios y del mundo-alma. Proclo (410?-485 d.C.), el último y más grande de los exponentes griegos del neoplatonismo, observó que “… todas las especies matemáticas… tienen una subsistencia primaria en el alma, de modo que antes que los números sensibles, se encuentran en los rincones más escondidos de ésta los números automotrices… proporciones ideales de armonías previas a sonidos concordantes; y de las órbitas invisibles, anteriores a los cuerpos que giran en círculo… debemos seguir la doctrina de Timeo, que fija el origen y completa la estructura del alma en las formas matemáticas y basa en su naturaleza las causas de todo lo que existe.”

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La filósofa Hipatia Aprendió también sobre la historia de las diferentes religiones que se conocían en aquel entonces, sobre oratoria, sobre el pensamiento de los filósofos y sobre los principios de la enseñanza. Viajó a Atenas y a Roma siempre con el mismo afán de aprender y de enseñar. La casa de Hipatia se convirtió en un lugar de enseñanza donde acudían estudiantes de todas partes del mundo conocido, atraídos por su fama.

Uno de sus alumnos fue Sinesio de Cirene, obispo de Ptolemaida (en Fenicia), rico y con mucho poder. Este personaje dejó escrita mucha información sobre Hipatia, su maestra. Por medio de él pueden llegar a conocerse los libros que ella escribió para la enseñanza, aunque ninguno ha llegado a nuestros días. Otro alumno llamado Hesiquio el hebreo escribió unas obras que se conservan, en las que también hace una descripción sobre las actividades de Hipatia y asegura que los magistrados acudían a ella para consultarle sobre asuntos de la administración.

Dice también que fue una persona muy influyente en el aspecto político. También se interesaba por la mecánica y ponía en práctica la tecnología. Se sabe que inventó un aparato para destilar el agua, un hidrómetro graduado para medir la densidad de los líquidos y un artefacto para medir el nivel del agua.

El neoplatonismo que surgío en el Renacimiento -época en la que nació Copérnico- emprendió la batalla contra el espíritu frío y prosaico de los escolásticos. El enfoque aristotélico, caracterizado por un obstenido sentido común, se había visto reforzado por el descubrimiento de nuevos textos de Aristóteles en el siglo XII. Los neoplatónicos esgrimían contra esto las armas de la poesía y la libre imaginación.


Claro que todas aquellas nuevas perspectivas de mirar el “mundo” y lo que más tarde se veía por los telescopios y microscopios, llevaron al  John Donne, poeta inglés, a decir de las ideas copernicanas, “pueden ser ciertas” y, se están “introduciendo furtivamente en la mente de los hombres” y, espresa su enorme desazón de esta manera:

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Retrato de John Donne según una miniatura de Isaac Oliver, hacia 1616. (National Portrait Gallery)


             John Donne escribía cosas como éstas:

Y la nueva filosofía lo pone todo en duda,

El elemento del fuego se ha apagado; el Sol se ha perdido, y la tierra, y el juicio de los hombres,

Ya no puede guiarlos en su búsqueda.

Y los hombres confiesan libremente que el mundo ya no es lo que era,

Cuando en los planetas y en el firmamento

Ellos buscan tanta novedad, y luego ven que esto

Se dewsmenuza otra vez en sus átomos.

Todo está en pedazos, toda coherencia ha desaparecido;

Todo es simple suministro, y es todo relación…

Y en estas constelaciones se alzan entonces

Nuevas estrellas, y las antiguas desaparecen ante nuestros ojos.

Durante 1619, en un viaje que Donne hizo por el continente europeo, se tomó la molestia de ir a ver a Kepler a la remota población austríaca de Linz. También John Milton se sentía desconcertado por todos aquellos cambios de la nueva cosmología que venían a desterrar pensamientos hondamente asentados en la mente de los humanos.

La más antigua de las Ciencias, alrededor de la cual, podríamos hacer una lista de nombres que sería interminable de todos aquellas y aquellas que, de aluna manera, han contribuído al saber del mundo, de la Naturaleza del Universo y de los objetos que lo pueblan.

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                    Tycho Brahe

La capacidad del ojo desnudo para observar e interpretar el cielo llegó al límite de sus posibilidades de la mano de un incansable astrónomo danés nacido sólo tres años después de la muerte de Copérnico: Tycho Brahe. Detrás de él llegó el gran Kepler que retomó los trabajos de las observaciones de Tycho y, a partir de ellos, pudo hacer formulaciones que, todavía hoy en día causan admiración.

El salto de la observación a simple vista a la visión con la ayuda de instrumentos habría de ser uno de los grandes avances de la historia de la Humanidad.  Pero el telescopio (como las gafas o el microscopio) no se inventó de forma deliberada, sino que, casualmente, un viejo cristalero que fabricaba piezas redondas para ventanas emplomadas  de iglesias, probó a mirar  a través de uno de aquellos discos y, para su delite y asombro, descubrió que podía ver mucho mejor. Haciendo pruebas distintas, según la elaboración, servía para la cercanía, en la que se descubrían minúsculos objetos y, en la lejanía, se podían ver, como si a dos metros estuvieran situados, objetos lejanos.

Desde entonces, mucho ha llovido sobre la Tierra, y, todos sabemos de los avances logrados en sofisticados instrumentos que nos han permitido llegar a captar, imágenes de ensueño que han fascinado nuestra imaginación. Lo que hemos visto, ha traspasado todo lo imaginado y mucho más. Es cierto, siempre la realidad ha ha ido más allá de la ficción.

Resultado de imagen de Galileo y su telescopio

De la historia de Galileo hemos hablado aquí muchas veces y conocemos sus peripecias y sus problemas con la Iglesia. Él se pudo salvar, lo que muchos otros, no pudieron. Algunos dieron su vida por decir públicamente que había muchos mundos que, como el nuestro, estarían llenos de criaturas llenas de vida.

Así, el telecopio y el microscopio fueron ambos producto de la misma erapero mientras que Copérnico y Galileo se han convertido en héroes populares, en los profestas de la modernidad, Hooke y Leeuwenhoek, sus equivalentes el mundo microscópico, han quedado relegados al panteón de las ciencias especializadas.

Resultado de imagen de Los planetas de GalileoResultado de imagen de Los microbios de Luis Pasteur

Al igual que el Telescopio había unido la Tierra y los cuerpos celestes más distantes en un solo esquema de pensamiento, las imágenes del microscópio revelaban un mundo minúsculo que se asemejaba de modo sorprendente al que se veía diariamente a gran escala. En Historias Insectorum Generalis, Jan Swammerdam desmostraba que los insectos, como los animales “superiores” poseían una intrincada anatomía y no se reproducían por generación espontánea. En el microscopio vio que los insectos se desarrollaban igual que el hombre, por epigénesis, o desarrollo gradual de un órgano después de otro. Con todo, sobrevivió la creencia en otras formas de generación espontánea, hasta que, en el siglo XIX, Luis Pasteur realizó sus brillantes experimentos.

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Leeuwenhoek, en relación al microscopio decía: “Con este apartato he vistos bichitos que parecían tan grandes como corderos, he descubiertos que están cubiertos de pelos y, algunos, hasta tienen uñas”.  Antoni van Leeuwenhoek fue con su microscopio el primer promotor de esta nueva ciencia de la exploración de otros mundos que resultaron estar en este. Sería bonito relatar aquí la historia del personaje pero, no tenemos el espacio necesario para ello.

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Retrato de van Leeuwenhoek realizado por Jan Verkolie (ca 1684)

Os contaré que, en una ocasión, disponiendo de un microscópico, comenzó a buscar algo que hace con él. En septiembre de 1674, por pura curiosidad, llenó un frasco de cristal de un agua turbia y verdosa, que la gente de campo llamaba “rocío de miel”, procedente de un lago pantanoso situado a tres kilómetros de Delft, y bajo la mente de aumento descubrió “muchísimos animáculos diminutos”. A continuación dirigió su microscopio hacia una gota de agua de pimienta, infusión a base de pimienta negra utilizada en sus observaciones:

“Entonces vi con claridad que se trataba de pequeñas anguilas o lombrices apiñadas y culebreando, igual que si viera en un charco lleno de pequeñas anguilas y agua, todas retorciéndose por encima de otras, y parecía que toda el agua estaba vivía y llena de estos múltiples animáculos. Para mí, ésta fue, entre todas las maravillas que he descubierto en la naturaleza, la más maravillosa de todas; y he de decir, en lo que a mí concierne,  que no se ha presentado ante mis ojos ninguna visión más agradable que esos miles de criaturas vivientes, todas vivas en un diminuta gota de agua, moviéndose unas junto a otras, y cada una de ellas con su propio movimiento…”

En otro ámbito del saber, podríamos hablar de Galeno, aquel médico que dejó una inmensa obra y legó conocimientos a los europeos que estuvieron en vigor durante más de mil quinientos años, él, un médico de la Grecia antigüa, les dijo a los que vinieron detrás cómo era el cuerpo humano y le habló de sus funciones, miembro por miembro explicándoles para que servían cada uno de ellos. Se trasladó a Roma y fue el médico de Marco Aurelio y de su hijo Cómodo. En su Pérgamo natal fue médico de Gladiadores.

Su prolija obra fue bien conservada y , cuando el mundo árabe asimiló la ciencia de los griegos, tradujeron la obra de Galeno y le convirtieron en su modelo de médico.  Más tarde, sus libros se contaminaron y se combinaron con textos árabes. Finalmente, sus enseñanazas fueron superadas por Raziz, Avicena, Averroes y Maimónides, que se atrevieron a escribir sus propias críticas a la medicina de Galeno.


La Nebulosa Cabeza de Caballo en Orión

                                   Fuente de la Imagen: Astronomy Picture Of The Day de la NASA.

Hoy sabemos algunas cosas que hemos podido ir descubriendo a lo largo de los siglos, mientras que el tiempo transcurre inexorable, lqa curiosidad humana, ha posibilidato “saber” sobre dos mundos que, aunque parecen antagónicos, en realidad, son parte de lo mismo: El Universo infinito que todo lo contiene: La materia, las fuerzas que con ella interaccionan y el espaciotiempo y, en todos esos ingredientes, están inmersos los diferentes y maravillosos (a veces extraños) objetos que, con nuestros ingenios podemos ver.

Sabemos que, a partir de una estrella que implisionó para sembrar el espacio interestelar con una inmenso y hermosqa nebulosa como la que arriba contemplamos, pudo surgir nuestro Sistema Solar. El Sol y los mundos que lo forman son sólo una mínima fracción, una pequña parte de la inmensa Galaxia que los acoge. En aquella nube, ya estaban presentes los átomos que, más tarde, formaron la Tierra con sus montañas y Océanos, sus volvanes y sus valles, sus lagos y ríos y, de todo aquello, pudimos surgir nosotros para que, ahora, podamos hablar de todo lo que aquí relatamos que es, una ínfima parte de lo que, la Humanidad, ha hecho desde que llegó a este mundo.

emilio silvera

¿Qué es la masa?

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

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                                                                    Patrón del Kilogramo

“Es una propiedad extrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gracvitacional. La masa gravitatoria es la medida de la fuerza de atracción gravitatoria que experimenta una porción de materia básica dentro de un campo gravitatorio. Aunque neméricamente idéntica a la masa inercial, conceptualmente difiere de esta.”

 

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Todos los intentos y los esfuerzos por hallar una pista del cuál era el origen de la masa fallaron.  Feynman escribió su famosa pregunta: “¿Por qué pesa el muón?”.  Ahora, por lo menos, tenemos una respuesta parcial, en absoluto completa.  Una vez potente y segura nos dice: “!Higgs¡” Durante más de 60 años los físicos experimentadores se rompieron la cabeza con el origen de la masa, y ahora el campo Higgs presenta el problema en un contexto nuevo; no se trata sólo del muón. Proporciona, por lo menos, una fuente común para todas las masas. La nueva pregunta feynmaniana podría ser: ¿Cómo determina el campo de Higgs la secuencia de masas, aparentemente sin patrón, que da a las partículas de la matería?

How the LHC works

Lanzado un haz de muones por los tubos del LHC a velocidades cercanas a la de la luz, ganaron diez veces su masa. Es decir, con la velocidad, cuando se acerca a la de c, cualquier cuerpo gana en masa, ya que, siendo el límite la velocidad de la luz, c, cuando va alcanzandola, se frena y la energía de inercia se convierte en masa.

La variación de la masa con el estado de movimiento, el cambio de masa con la configuración del sistema y el que algunas partículas (el fotón seguramente y los neutrinos posiblemente) tengan masa en reposo nula son tres hechos que ponen entre dicho que el concepto de masa sea una tributo fundamental de la materia.  Habrá que recordar aquel cálculo de la masa que daba infinito y nunca pudimos resolver; los físicos sólo se deshicieron del “renormalizándolo”, ese truco matemático que emplean cuando no saben hacerlo bien.

Ese es el problema de trasfondo con el que tenemos que encarar el problema de los quarks, los leptones y los vehículos de las fuerzas, que se diferencian por sus masas.  Hace que la historia de Higgs se tenga en pie: la masa no es una propiedad intrinseca de las partículas, sino una propiedad adquirida por la interacción de las partículas y su entorno.

La idea de que la masa no es intrinseca como la carga o el espín resulta aún más plausible por la idílica idea de que todos los quarks y fotones tendrían masa cero. En ese caso, obedecerían a una simetría satisfactoria, la quiral, en laque los espines estarían asociados para siempre con su dirección de movimiento. Pero ese idilio queda oculto por el fenómeno de Higgs.

¡Ah, una cosa más! Hemos hablado de los bosones gauge y de su espín de una unidad; hemos comentado también las partículas fermiónicas de la materia (espin de media unidad). ¿Cuál es el pelaje de Higgs? Es un bosón de espin cero.  El espín supone una direccionalidad en el espacio, pero el campo de Higgs da masa a los objetos dondequiera que estén y sin direccionalidad.  Al Higgs se le llama a veces “bosón escalar” [sin dirección] por esa razón. Después de ser descubierto por el LHC, se dieron algunas explicaciones.

Resultado de imagen de La fuerza electrodébil

La interacción débil, recordareis, fue inventada por E. Fermin para describir la desintegración radiactiva de los núcleos, que era básicamente un fenómeno de poca energía, y a medida que la teoría de Fermi se desarrolló, llegó a ser muy precisa a la hora de predecir un enorme número de procesos en el dominio de energía de los 100 MeV.  Así que ahora, con las nuevas tecnologías y energías del LHC, las esperanzas son enormes para, por fin, encontrar el bosón Higgs origen de la masa… y algunas cosas más.

Hay que responder montones de preguntas.  ¿Cuáles son las propiedades de las partículas de Higgs y, lo que es más importante, cuál es su masa? ¿Cómo reconoceremos una si nos la encontramos en una colisión de LHC? ¿Cuántos tipos hay? ¿Genera el Higgs todas las masas, o solo las hace incrementarse? ¿Y, cómo podemos saber más al respecto? Como s su partícula, nos cabe esperar que la veamos ahora después de gastar más de 50.000 millones de euros en los elementos necesarios para ello.

Resultado de imagen de Campos escalares

El concepto de campo escalar data del siglo XIX y su aplicación está orientada a la descripción de fenómenos relacionados con la distribución de temperaturas dentro de un cuerpo, las presiones en el interior de fluidos, el potencial electrostático, la energía potencial en un sistema gravitacional, las densidades de población o de cualquier magnitud cuya naturaleza pueda aproximarse a una distribución continua.

También a los cosmólogos les fascina la idea de Higgs, pues casi se dieron de bruces con la necesidad de tener campos escalares que participasen en el complejo proceso de la expansión del Universo, añadiendo, pues, un peso más a la carga que ha de soportar el Higgs.

El campo de Higgs, tal y como se lo concibe ahora, se puede destruir con una energía grande, o temperaturas altas. Estas generan fluctuaciones cuánticas que neutralizan el campo de Higgs. Por lo tanto, el cuadro que las partículas y la cosmología pintan juntas de un universo primitivo puso y de resplandeciente simetría es demasiado caliente para Higgs. Pero cuando la temperatura cae bajo los 10’5grados kelvin o 100 GeV, el Higgs empieza a actuar y hace su generación de masas.  Así por ejemplo, antes de Higgs teníamos unos W, Z y fotones sin masa y la fuerza electrodébil unificada.

El Universo se expande y se enfría, y entonces viene el Higgs (que engorda los W y Z, y por alguna razón ignora el fotón) y de ello resulta que la simetría electrodébil se rompe.

Tenemos entonces una interacción débil, transportada por los vehículos de la fuerza W+, W-, Z0, y por otra parte una interacción electromagnética, llevada por los fotones. Es como si para algunas partículas del campo de Higgs fuera una especie de aceite pesado a través del que se moviera con dificultad y que las hiciera parecer que tienen mucha masa. Para otras partículas, el Higgs es como el agua, y para otras, los fotones y quizá los neutrinos, es invisible.

De todas las maneras, es tanta la ignorancia que tenemos sobre el origen de la masa que, nos agarramos como a un clavo ardiendo el que se ahoga, en este caso, a la partícula de Higgs que, algunos, han llegado a llamar:

¡La partícula Divina! Cuando en realidad, si al fin aparece, sólo será un fenómeno natural más.

¡Ya veremos en que termina todo esto!

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Peter Higgs, de la Universidad de Edimburgo, introdujo la idea en la física de partículas.  La utilizaron los teóricos Steven Weinberg y Vaduz Salam, que trabajaban por separado, para comprender como se convertía la unificada y simétrica fuerza electrodébil, transmitida por una feliz familia de cuatro partículas mensajeras de masa nula, en dos fuerzas muy diferentes: la QED con un fotón carente de masa y la interacción débil con sus W+, Wy Z0 de masa grande.  Weinberg y Salam se apoyaron en los trabajos previos de Sheldon Glasgow, quien tras los pasos de Julian Schwinger, sabía sólo que había una teoría electrodébil unificada, coherente, pero no unió todos los detalles. Y estaban Jeffrey Goldstone y Martines Veltman y Gerard’t Hooft.  También hay otras a los que había que mencionar, pero lo que siempre pasa, quedan en el olvido de manera muy injusta.  Además, ¿Cuántos teóricos hacen falta para encender una bombilla?

La verdad es que, casi siempre, han hecho falta muchos.  Recordemos el largo recorrido de los múltiples detalle sueltos y físicos que prepararon el terreno para que, llegara Einstein y pudiera, uniéndolo todos, exponer su teoría relativista.

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Sobre la idea de Peter Higgs, Veltman, uno de sus arquitectos, dice que es una alfombra bajo la que barremos nuestra ignorancia.  Glasgow es menos amable y lo llamó retrete donde echamos las incoherencias de nuestras teorías actuales.  La objeción principal: que no teníamos la menor prueba experimental. Ahora que dicen haberla hallado con los experimentos del LHC, las cosas han quedado algo más equilibrada con algunas reticencias.

Ahora, por fin la tendremos con el LHC, y ésta pega, se la traspasamos directamente a la teoría de supercuerdas.

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El modelo estándar es lo bastante fuerte para decirnos que la partícula de Higgs de menor masa (podría haber muchas) debe “pesar” menos de 1 TeV. ¿Por qué? Si tiene más de 1 TeV, el modelo estándar se vuelve incoherente y tenemos la crisis de la unitariedad.

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Después de todo esto, llego a la conclusión de que, el campo de Higgs, el modelo estándar y nuestra idea de cómo se hizo el Universo dependen de que se encuentre el bosón de Higgs.  Y ahora, por fin, tenemos un acelerador con la energía necesaria para que nos la muestre y que con su potencia pueda crear para nosotros una partícula que pese nada menos que 1 TeV.

¡La confianza en nosotros mismos, no tiene límites!

Sin embargo, en unos meses sabremos sobre el bosón de Higgs, hasta hace poco inalcanzable.

¿Pasará igual con las cuerdas?

emilio silvera