El placer de Descubrir: Aventurarse por nuevos caminos.

 

“Quien ha visto las cosas presentes ha visto todo, todo lo ocurrido desde la eternidad y todo lo que ocurrirá en el tiempo sin fin; pues todas las cosas son de la misma clase y la misma forma”.

Marco Aurelio

 

Claro que él, quería significar que todo, desde el comienzo del mundo, ha sido igual, sigue unos patrones que se repiten una y otra vez a lo largo del transcurso de los tiempos: el día y la noche, el hombre y la mujer, el frío y el calor, el río muerto por la sequía o aquel que, cantarino y rumoroso ve correr sus aguas cristalinas hasta que desembocan en el océano. La Bondad y la maldad…Así ha sido siempre y, así continuará siendo por toda la eternidad.

Sólo vamos a ser conscientes de dimensiones extra allí donde inciden directamente sobre las D-brana en la que “vivimos”. Más que una imagen de tipo “espacio cociente” que evoca la analogía de Kaluza-Kleinoriginal:

El gráfico representa un modelo de manguera de un espacio-tiempo de dimensiones más altas de tipo Kaluza-Klein, donde la longitud, o mejor, la dimensión a lo largo de la longitud de la manguera representa el 4-espacio-tiempo normal, y la dimensión alrededor de la manguera representa la dimensión extra “pequeñas” (quizá escala de Planck). Imaginemos un “ser” que habite en este mundo, que rebasa estas dimensiones extra “pequeñas”, y por ello no es realmente consciente de ellas.

Es ampliamente sabido que el planeta Tierra actúa como un gran imán cuyas líneas de campo geomagnético surgen de un polo (el polo sur magnético) y convergen en el otro polo (polo norte magnético). El eje longitudinal de este imán tiene una desviación de aproximadamente 11^o con respecto al eje de rotación. Por ello, los polos del campo magnético generado no coinciden exactamente con los polos geográficos.

Este campo geomagnético es producido por la combinación de varios campos generados por diversas fuentes, pero en un 90% es generado por la exterior del núcleo de la Tierra (llamado Campo Principal o “Main Field”).

Por otra , la interacción de la ionosfera con el viento solar y las corrientes que fluyen por la corteza terrestre componen la mayor del 10% restante. Sin embargo, durante las tormentas solares (eventos de actividad solar exacerbada) pueden introducirse importantes variaciones en el campo magnético terrestre.

                Las grandes tormentas solares inciden sobre nosotros y nuestras obras

Las fuerzas magnéticas y eléctricas están entrelazadas. En 1873, James Clerk Maxwell consiguió formular las ecuaciones completas que rigen las fuerzas eléctricas y magnéticas, descubiertas experimentalmente por Michael Faraday. Se consiguió la teoría unificada del electromagnetismo que nos vino a decir que la electricidad y el magnetismo eran dos aspectos de una misma cosa.

La interacción es universal, de muy largo alcance (se extiende entre las estrellas), es bastante débil. Su intensidad depende del cociente entre el cuadrado de la carga del electrón y 2hc (dos veces la constante de Planck por la velocidad de la luz). Esta fracción es aproximadamente igual a 1/137’036…, o lo que llamamos α y se conoce como constante de estructura fina.

En general, el alcance de una interacción electromagnética es inversamente proporcional a la masa de la partícula mediadora, en este caso, el fotón, sin masa.

Muchas veces he comentado sobre la interacción gravitatoria de la que Einstein descubrió su compleja estructura y la expuso al mundo en 1915 con el de teoría general de la relatividad, y la relacionó con la curvatura del espacio y el tiempo. Sin embargo, aún no sabemos cómo se podrían reconciliar las leyes de la gravedad y las leyes de la mecánica cuántica (excepto cuando la acción gravitatoria es suficientemente débil).

La teoría de Einstein nos habla de los planetas y las estrellas del cosmos. La teoría de Planck, Heisemberg, Schrödinger, Dirac, Feynman y tantos otros, nos habla del comportamiento del átomo, del núcleo, de las partículas elementales en relación a estas interacciones fundamentales. La primera se ocupa de los cuerpos muy grandes y de los efectos que causan en el espacio y en el tiempo; la segunda de los cuerpos muy pequeños y de su importancia en el universo atómico. Cuando hemos tratado de unir ambos mundos se produce una gran explosión de rechazo. Ambas teorías son (al menos de momento) irreconciliables.

• La interacción gravitatoria actúa exclusivamente sobre la masa de una partícula.
• La gravedad es de largo alcance y llega a los más lejanos confines del universo conocido.
• Es tan débil que, probablemente, nunca podremos detectar esta fuerza de atracción gravitatoria en dos partículas elementales. La única razón por la que podemos medirla es debido a que es colectiva: todas las partículas (de la Tierra) atraen a todas las partículas (de nuestro cuerpo) en la misma dirección.

Lo podríamos representar de cualquier manera, ya que, su cara nos es desconocida. El Gravitón es la única partícula mediadora de una fuerza (en este caso de la Gravedad), que no ha sido encontrada en ningún experimento. Sin embargo, todos los físicos creen que existe… ¡Dónde se esconde el puñetero!

La partícula mediadora es el hipotético gravitón. Aunque aún no se ha descubierto experimentalmente, sabemos lo que predice la mecánica cuántica: que tiene masa nula y espín 2.

La ley general para las interacciones es que, si la partícula mediadora tiene el espín par, la fuerza cargas iguales es atractiva y entre cargas opuestas repulsiva. Si el espín es impar (como en el electromagnetismo) se cumple a la inversa.

Pero antes de seguir profundizando en estas cuestiones hablemos de las propias partículas subatómicas, para lo cual la teoría de la relatividad especial, que es la teoría de la relatividad sin fuerza gravitatoria, es suficiente.

Si viajamos hacia lo muy pequeño tendremos que ir más allá de los átomos, que son objetos voluminosos y frágiles comparados con lo que nos ocupará a continuación: el núcleo atómico y lo que allí se encuentra. Los electrones, que vemos “a gran distancia” dando vueltas alrededor del núcleo, son muy pequeños y extremadamente robustos. El núcleo está constituido por dos especies de bloques: protonesy neutrones. El protón (del griego πρώτος, primero) debe su al hecho de que el núcleo atómico más sencillo, que es el hidrógeno, está formado por un solo protón. Tiene una unidad de carga positiva. El neutrón recuerda al protón como si fuera su hermano gemelo: su masa es prácticamente la misma, su espín es el mismo, pero en el neutrón, como su propio da a entender, no hay carga eléctrica; es neutro.

La masa de estas partículas se expresa en una unidad llamada mega-electrón-voltio o MeV, para abreviar. Un MeV, que equivale a 10⁶ electrón-voltios, es la cantidad de energía de movimiento que adquiere una partícula con una unidad de carga (tal como un electrón o un protón) cuando atraviesa una diferencia de potencial de 10⁶ (1.000.000) voltios. Como esta energía se transforma en masa, el MeV es una unidad útil de masa para las partículas elementales.

La mayoría de los núcleos atómicos contienen más neutrones que protones. Los protones se encuentran tan juntos en el interior de un núcleo tan pequeño que se deberían repeles sí fuertemente, debido a que tienen cargas eléctricas del mismo signo. Sin embargo, hay una fuerza que los mantiene unidos estrechamente y que es mucho más potente e intensa que la fuerza electromagnética: la fuerza o interacción nuclear fuerte, unas 10² veces mayor que la electromagnética, y aparece sólo hadrones para mantener a los nucleones confinados dentro del núcleo. Actúa a una distancia tan corta como 10^–15metros, o lo que es lo mismo, 0’000000000000001 metros.

La interacción fuerte está mediada por el intercambio de mesones virtuales, 8 gluones que, como su mismo indica (glue en inglés es pegamento), mantiene a los protones y neutrones bien sujetos en el núcleo, y cuanto más se tratan de separar, más aumenta la fuerza que los retiene, que crece con la distancia, al contrario que ocurre con las otras fuerzas.

La luz es una manifestación del fenómeno electromagnético y está cuantizada en “fotones”, que se comportan generalmente como los mensajeros de todas las interacciones electromagnéticas. Así mismo, como hemos dejado reseñado en el párrafo anterior, la interacción fuerte también tiene sus cuantos (los gluones). El físico japonés Hideki Yukawa (1907 – 1981) predijo la propiedad de las partículas cuánticas asociadas a la interacción fuerte, que más tarde se llamarían piones. Hay una diferencia muy importante los piones y los fotones: un pión es un trozo de materia con una cierta cantidad de “masa”. Si esta partícula está en reposo, su masa es siempre la misma, aproximadamente 140 MeV, y si se mueve muy rápidamente, su masa parece aumentar en función E = mc². Por el contrario, se dice que la masa del fotón en reposo es nula. Con esto no decimos que el fotón tenga masa nula, sino que el fotón no puede estar en reposo. Como todas las partículas de masa nula, el fotón se mueve exclusivamente con la velocidad de la luz, 299.792’458 Km/s, una velocidad que el pión nunca puede alcanzar porque requeriría una cantidad infinita de energía cinética. Para el fotón, toda su masa se debe a su energía cinética.

    Una de las fuentes productoras de rayos cósmicos es el Sol

Los físicos experimentales buscaban partículas elementales en las trazas de los rayos cósmicos que pasaban por aparatos llamados cámaras de niebla. Así encontraron una partícula coincidente con la masa que debería tener la partícula de Yukawa, el pión, y la llamaron mesón (del griego medio), porque su masa estaba comprendida la del electrón y la del protón. Pero detectaron una discrepancia que consistía en que esta partícula no era afectada por la interacción fuerte, y por tanto, no podía ser un pión. Actualmente nos referimos a esta partícula con la abreviatura μ y el de muón, ya que en realidad era un leptón, hermano gemelo del electrón, pero con 200 veces su masa.

emilio silvera

 Nuestra especie ha sabido arrancar de la Tierra los materiales necesarios para transformarlos en energía y poder evolucionar hacia un mundo alejado de aquel primigenio que nos vio llegar.

Otra cosa distintas es saber hacia donde nos dirigimos y cuál será el resultado mañana de nuestro comportamiento de hoy. No siempre hemos acertado, y, sobre todo, nunca supimos administrar con cordura las riquezas del planeta.

 Evolución por la energía II

El conocimiento, las peculiaridades y las complejidades de las diferentes formas de energía, su almacenamiento y su transformación, procesos que hemos podido desvelar a base de pensar para salvar situaciones límites que hemos podido salvar con el ingenio, la observación, el estudio y el experimento.

Evolución por la energía I : Blog de Emilio Silvera V.

Cada día tratamos de dar un repaso a temas de interés y siempre procurando que sean interesantes para que capten la atención del visitante. Como todos sabéis ya, nos centramos en la Física, astrofísica, Astronomía en general y también, de hechos del pasado que nos dejaron aquellas civilizaciones antiguas para que hoy, podamos nosotros ser lo que somos y haber llegado hasta dónde nos encontramos gracias a la contribución de muchos que antes que nosotros, pasaron por aquí, por este mundo privilegiado. La Mente siempre ha sido uno de los temas preferidos que, por su complejidad y misterio, ha despertado nuestra curiosidad y de ellas hablamos con bastante frecuencia.

Sí, con frecuencia hemos hablado aquí de la Mente y de la Materia, del Universo y de las galaxias que lo pueblan, de los Mundos y de la Vida, de las múltiples teorías que observando y experimentando hemos creado poder explicar la Naturaleza, de las Constantes Universales y de las cuatro Fuerzas Fundamentales. En fin, hemos hablado de los onjetos exóticos que pueblan el universo y de las maravillas que ocurren en el corazón de las estrellas que, a temperaturas de millones de grados, transmutan los elementos simples en otros más complejos. De todo eso y de muchas más cosas hemos hablado aquí y, posiblemente, algún lector, haya podido aprender alguna cosa. Siempre hemos procurado exponer los temas de la manera más sencilla posible y, si lo hemos logrado o no, serán ustedes los que lo tengan que juzgar.

Una galaxia es un universo en miniatura, allí pueden estar representados todos y cada uno de los objetos que pueblan el Cosmos. En el ámbito de una galaxia todas las fuerzas del universo actúan allí a nivel local, La Gravedad mantiene allí unidas a las estrellas y los mundos, las Nebulosas y las ingentes cantidades de gas y polvo que contienen crear estrellas nuevas. Allí, en las galaxias, residen agujeros negros, estrellas de neutrones y una gran variedad de estrellas y de sistemas solares, así cometas errantes y enormes meteoritos que vagan por el espacio interestelar. En una galaxia, amigos míos, podemos encontrar todo aquello que en el universo existe. Las hay muy pequeñas, enanas con menos de un millón de estrellas y también, las hay gigantes y supergigantes que llegan a tener muchos cientos de miles de millones de estrellas. Algunas tienen diámetros que sobrepasan los 600.000 años-luz.

Pueden estar aisladas y también en pequeños grupos (como nuestro Grupo Local de Galaxias donde reinan Andrómeda y la Vía Láctea. Pero, también existen enormes estructuras, cúmulos y supercúmulos de galaxias como el de Virgo. Muchos son los tipos de galaxias conocidos y, referidas al material que las conforma, a su físicas específicas, o, también, a otras circunstancias especiales, raras o exóticas, la familia de las galaxias es grande y muy variada.

Y, en todo ese aparente maremágnum, apareció la vida. “La Vida, como una cúpula de vidrio multicolor, mancha el blanco resplandor de la eternidad.” De la misma manera que no llegamos a comprender el Universo, tampoco conocemos lo que la vida es, y, hasta las definiciones que hemos encontrado explicarla, ni se acercan a la realidad, a la grandiosidad, a la maravillosa verdad que el universo nos muestra a través de la vida, en la que, a veces, subyacen los pensamientos y los mejores sentimientos.

Aquí, como decía al principio, hemos comentado sobre los muchos procesos científicos que, de alguna manera, han podido involucrar a más de uno que, habiendo sentido curiosidad y teniendo ganas de saber, han seguido con cierta fidelidad lo que aquí pasaba. Hemos podido explicar que, la Astronomía, al destrozar las esferas cristalinas que, según se decía, aislaban la Tierra de los ámbitos etéreos que se hallan por encima de la Luna, nos puso en el Universo. También hemos podido contaros que la Física cuántica destruyó la metafórica hoja de cristal que supuestamente separaba al observador distante del mundo observado. Juntos, hemos podido que estamos todos, inevitablemente enredados en aquello que no conocemos pero que, deseamos conocer.

La Astrofísica, al demostrar que la materia es la misma en todas partes y que en todas partes obedece a las mismas leyes, nos reveló una unidad cósmica que se extiende la fusión nuclear en el núcleo de las estrellas, hasta la química de la Vida. La Evolución darwiniana, al destacar que todas las especies (al menos de la vida terrestre que conocemos), están relacionadas y que todas surgieron a partir de la “materia inerte”, puso de manifiesto que no hay ninguna muralla que nos separe de las otras criaturas de la Tierra, o del planeta que nos dio la vida yb que, en definitiva, estamos hechos del mismo material que están hechos los mundos.

                       Finalmente hemos comprendido que… ¡Somos Universo!

La convicción de que, en cierto sentido, formamos una unidad con el universo, por supuesto, ha sido afirmada antes muchas veces por hombres sabios en otras esferas del pensamiento. Acordémonos de lo que dijo Heráclito: “Todas las cosas son una sola cosa”; Lao-tse en China, describió al hombre y la Naturaleza como gobernados por un solo principio (lo llamó el Tao); y la creencia en la unidad de la Humanidad con el Cosmos estaba difundida los pueblos anteriores a la escritura, como lo puso de relieve el jefe indio Suquamish Seattle, quien declaró en su lecho de muerte que “todas las cosas están conectadas, como la sangre que une a una familia”.

Pero hay algo sorprendente en el hecho de que la misma concepción general ha surgido de ciencias que se enogullecen de su lúcida búsqueda de hechos objetivos, empíricos. Desde los mapas de cromosomas y los registros fósiles que representan la interconexión de todos los seres vivos de la Tierra, hasta la semejanza de  las proporciones químicas cósmicas con las de las especies vivas terrestres, nos muestran que realmente formamos del universo en su conjunto.

Hace tiempo ya que, me resulta difícil no creer en la presencia de Vida en otros Mundos. “Un triste espectáculo. Si están habitados, ¡qué campo el sufrimiento y la locura! Si no están habitados, ¡qué despilfarro de espacio!” La verificación científica de nuestra participación en las acciones del Cosmos tiene, luego, muchas implicaciones. Una de ellas, de la que hemos hablado aquí con frecuencia, es que, si la vida inteligente ha podido evolucionar aquí en la Tierra también puede haberlo hecho en otras partes del universo.

En cualquier planeta como la Tierra (de los que se ha calculado que existen  miles de millones sólo en nuestra Galaxia) que orbite una estrella como el Sol (de las que existen diez mil de millones sólo en nuestra Galaxia), si están situados a la distancia adecuada que esté presente el agua líquida, lo más probable es, que la vida prolifere y, con el tiempo suficiente, evolucionar hasta la inteligencia. tranquilamente podemos especular que no somos la única especie que ha estudiado el universo y que se ha preguntado sobre su papel dentro de él.

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Nuestra comprensión de la relación entre la mente y el universo puede depender de que podamos tomar con otra especie inteligente con la cual compararnos. Raramente la Ciencia ha obtenido buenos resultados al estudiar fenómenos de los que sólo tenía un ejemplo. Las leyes de Newton y Einsteinhabrían sido mucho más difíciles -quizás imposibles- de formular si sólo hubiese habido un planeta para someterlas a prueba, y a menudo se dice que el problema de la cosmología es que sólo tenemos un universo para examinar. (El descubrimiento de la evolución cósmica reduce un poco esta dificultad al ofrecer a nuestra consideración el muy diferente del universo en los primeros momentos de la evolución cósmica). La cuestión de la vida extraterrestre, pues, va más allá de problemas como el de si estamos solos en el universo, o si podemos esperar tener compañía cósmica o si debemos temer tener invasiones exteriores; sino que también sería una manera de examinarnos a nosotros mismos y nuestra relación con el resto de la Naturaleza.

Hay cuestiones que van mucho más allá de nuestros pensamientos, sobrepasan la propia filosofía y entran en el campo inmaterial de la Metafísica, quizá el único ámbito que realmente pueda explicar lo que la Mente es. Allí reside la esencia de lo complejo, del SER. Ya sabéis:

Gottfried Leibniz

“Todo presente de una sustancia simple

es naturalmente una consecuencia de su estado

anterior, de modo que su presente está cargado de su futuro.”

Sabemos eso pero, ¿Qué futuro es el nuestro? Si extrapolamos lo anterior a nosotros y a nuestro futuro resultará que, el futuro será para nosotros lo que queramos que sea, es decir, lo podemos construir con nuestras acciones de hoy que harán el mañana.

emilio silvera