UNA COSMOLOGÌA NO CONVENCIONAL

Por Ramon Marques Sala Filósofo de la Física Cuántica y de la Cosmología

RESUMEN.- Presento unos aspectos clave de la Cosmología del Vacío que, si bien no han sido demostrados ni reconocidos por la comunidad científica, tengo la esperanza que con el tiempo lo sean. En una Ciencia como la Cosmología del Vacío, donde la comprobación empírica es tan complicada, creo que la inteligencia, la intuición y la imaginación deben adelantarse.

PALABRAS CLAVE: El Big-Bang, el espacio vibratorio en expansión, el bosón de Higgs, el efecto frenado, la gravedad, la masa y la inercia, el campo puro o primordial.

INTRODUCCIÓN.- Se trata de una Cosmología no convencional. Haciéndose referencia de unos puntos de importancia capital que difieren de lo aceptado actualmente por la comunidad científica.  Lo cual no quiere decir que renuncie a su veracidad, tengo mucha fe en ellos y la esperanza que algunos aspectos apuntados se demuestren pronto, otros podrían tardar en ser reconocidos. Quizás resulte que yo no llegue a poder ver el reconocimiento, pero entiendo que la causa nunca muere y ya me considero pagado por tener la sensación de haber contribuido a ella. Algún aspecto, especialmente el efecto frenado y sus consecuencias, después del descubrimiento del bosón de Higgs, creo que sí podría darse ya por científicamente demostrado. El espacio vibratorio en expansión, del que vengo hablando desde hace muchos años, es una realidad admitida, aunque con palabras diferentes. Aunque esté convencido de mi Cosmología, esto no quita que sea consciente de que la falibilidad es una premisa fundamental de todo ser humano.
Los aspectos clave en cuestión son:

1.-El Big-Bang no tuvo porqué comenzar en un punto
2.-El espacio vibratorio en expansión  (que equivale al espacio de Higgs) arrastra las partículas y el Universo
3.-El efecto frenado da la gravedad, la masa y la inercia
4.- Lo que han sido presentados como la enigmática energía oscura y la materia oscura.
5.-El  campo puro o primordial, un lugar para la Metafísica

1.-EL BIG-BANG NO TUVO PORQUÉ COMENZAR EN UN PUNTO

La oposición principal a la teoría del Big-Bang en su momento fue la del Universo estacionario de Fred  Hoyle, pero curiosamente fue este mismo autor el que dio el espaldarazo definitivo a la teoría del Big-Bang, dándole el nombre y sobre todo mostrando que para la gran cantidad de H y He que existe en el Universo fue necesaria una temperatura extremadamente alta como preconiza el Big-Bang. Por otra parte últimamente se ha demostrado en el espacio el fondo de microondas, el resto de aquella temperatura inicial, por Arno Penzias y Robert Wilson en los laboratorios Bell.

¿Pero fue necesario que todo comenzara en un punto inmensamente pequeño? Yo creo que no. Para mi resulta anti-intuitivo y debe haber otras opciones. Una posibilidad es que el origen del Universo fuera a consecuencia de la desestabilización y del choque entre dos universos diferentes, uno de materia y otro de anti-materia. Ello proporcionaría  una explosión con el calor necesario para la formación del H y del He, y explicaría la gran cantidad de pares de partículas- antipartículas que navegan por el vacío. Y nuestro Universo sería el resultado de las partículas que sobraron al no resultar anuladas en el apareamiento de las partículas-antipartículas consiguiente al choque.

Seguirá.

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Cuando pienso y escribo lo que a la Mente me llega, puedo comenzar hablando de una cuestión y terminar hablando de otra muy distinta. Me vienen al recuerdo temas diversos, y de manera natural, sigo mis pensamientos, y así lo expreso en la hoja en blanco. En realidad, al poner en el papel mis pensamientos tal y como llegan y sin ser repasados para pulir las ideas originales, podrán tener algún que otro fallo pero, son más originales y verdaderos.

              ¿Dónde reside la curiosidad? Debe ser un lugar enorme para que quepa tanta

¿No resulta más ameno? De todas formas, siempre trato de finalizar los temas. Básicamente soy un insaciable buscador de la razón de ser de las cosas; todo me parece interesante. Mi curiosidad es ilimitada y mi vehemencia y pasión me llevan, a veces, a olvidarme de comer o (más grave aún), de recoger a mi mujer, que en un pueblo cercano espera mi llegada como habíamos quedado. Son cosas corrientes de mi manera de ser que, cuando emprendo una tarea, una lectura, o un proyecto, lo quiero tener terminado antes de comenzarlo.

Analizando los datos proporcionados por el telescopio Amanda, enterrado en el Polo Sur, científicos nortemaricanos han observado las colisiones de neutrinos de una energía 10.000 veces más elevada que la de los neutrinos que emite nuestro Sol con otras partículas elementales, obteniendo así la evidencia de la existencia de otras dimensiones.

Los neutrinos son partículas elementales de masa prácticamente nula que se forman por reacciones nucleares. Mientras que el Sol y otros fenómenos cósmicos producen neutrinos de baja energía, los neutrinos de alta energía se producen por cataclismos cósmicos remotos y extremadamente violentos, tales como los agujeros negros, las supernovas y el Big Bang.

Leo cualquier titular en un periódico: “Instalan un observatorio bajo el hielo para estudiar los confines del cosmos. Cuando esté en marcha, los científicos esperan que detecte 1.000 colisiones diarias de neutrinos, partículas minúsculas que nos traen información del universo.” No puedo, a partir de ahí, evitar el comprar el periódico o la revista para leer todo el reportaje completo, aunque sé que no dirán nada que ya no sepa sobre los neutrinos y la manera de cazarlos en las profundidades de la Tierra, en profundas minas abandonadas en las que colocan tanques de agua pesada que, conectados a potentes ordenadores, detectan la presencia de estas diminutas partículas (al parecer carentes de masa) que pertenecen a la familia de los leptones.

La hermosa fotografía de arriba corresponde al detector de neutrinos Super-Kamiokande, situado a un kilómetro de profundidad en la mina de Moxumi, cerca de la ciudad de Hida, en Gizu, Japón. Aquí queda para ilustrar una noticia que ha corrido estos días como la pólvora (mejor dicho, como los propios neutrinos) por todo tipo de medios de comunicación: un equipo de físicos ha anunciado que los neutrinos pueden viajar más deprisa que la luz, algo inconcebible por la teoría de la relatividad.

Cada segundo que pasa, billones de estas minúsculas partículas invisibles llamadas neutrinos, atraviesan nuestros cuerpos, en muchos casos, después de haber recorrido de un confín a otro todo el universo.

Hemos visto publicado en El Mundo, la sorprendente noticia de la velocidad de los neutrinos que desbancan la velocidad de la luz y, pone en duda la afirmación de Einstein nen su Teoría de la Relatividad. Los Científicos se muestran prudentes y dicen no querer rebatir ninguna ley física.

El investigador Dario Autiero durante la presentación de los resultados en Ginebra. | CERN

“La publicación de un trabajo realizado en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) de Ginebra que demuestra que unas partículas, llamadas neutrinos, pueden viajar más rápido que la velocidad de la luz ha agitado a la comunidad científica durante todo el día y ha ocupado titulares en todos los medios de comunicación del mundo. Tal ha sido el revuelo que los autores de la investigación se han visto obligados a presentar sus resultados a sus colegas en un seminario abierto en la sede del CERN.”

 

 

Finalmente se descubrió que la errónea toma de datos les llevó a decir lo que no era

En una abarrotada sala de actos, uno de los firmantes del estudio publicado en ‘High Energy Phisycs’ de la Universidad de Cornell, Dario Autiero, ha presentado el experimento Opera y los resultados que han obtenido. Las mediciones corresponden a tres años de trabajo (2009, 2010 y 2011) en los que se han enviado neutrinos en multitud de ocasiones, según explicó Autiero durante casi dos horas de presentación.

Los neutrinos, al contrario que los fotones (es decir, la luz) o los rayos cósmicos, viajan sin cesar de un lado a otro del universo sin que ningún campo magnético los desvíe de su camino, y sin ser destruidos tras colisionar con otras partículas, ya que apenas poseen carga eléctrica ni interaccionan con la materia. Por ello, estudiar de cerca un neutrino permitiría descubrir su procedencia y aportaría a los científicos una valiosa información sobre los rincones del universo de los que provienen.

La posibilidad de que los neutrinos viajen más rápidos que la luz, cuando fue publicada, dejó al mundo científico sin habla, y, como Einstein decía que si algo viaja más rápido que la luz volvería al pasado, algunos han apuntado la posibilidad de aprovecharlos y enviar un mensaje a Einstein para que rectifique su teoría y vuelva a tener razón.

El problema que se plantea es que agarrar un neutrino no es tarea nada fácil, y aunque se cree que el neutrino puede ser el mensajero cósmico ideal, primero habrá que retenerlo para poder hacer la comprobación. Esta partícula fue anunciada o prevista su existencia por Wolfgan Pauli, y su nombre, neutrino (pequeño neutro en italiano), se lo puso el físico Enrico Fermi.

En fin, que los neutrinos dieron mucho que hablar. Hablemos de otras cosas. Me viene a la mente que el fin de la Edad de Hielo, hace 300 millones de años fue precedido por bruscos cambios en el nivel de dióxido de carbono (CO₂), alteraciones violentas del clima y efectos drásticos sobre la vegetación del planeta.

Ya hay una explicación factible de lo que sucedió con el fin de la edad de Hielo. Científicos de la Universidad de Cambridge han encontrado el posible foco de una gran emisión de dióxido de carbono de hace 18.000 años que pudo haber contribuido al fin de la Edad de Hielo. Lo que evidencia que el CO2 en aquella época se encontraba en las profundidades del océano.

Pero, ¡¿qué estamos haciendo ahora?! La irresponsabilidad de algunos seres humanos es ilimitada.

Hace 300 millones de años, el hemisferio sur del planeta estaba casi totalmente cubierto por el hielo; los océanos del norte eran una sola masa gélida y los trópicos estaban dominados por espesas selvas, pero 40 millones de años después, el hielo había desaparecido; el mundo era un lugar ardiente y árido. La vegetación era escasa y los vientos secos soplaban sobre una superficie donde casi no había vegetación. Sólo un reptil podría sobrevivir en aquellas condiciones.

Científicos de la Universidad de Yale aportan las primeras pruebas que apoyan la teoría “Tierra bola de nieve”, que sostiene que en el pasado, nuestro planeta estuvo cubierto completamente por el hielo en varias ocasiones. ¿Volverá a suceder?

Ahora parece que estamos decididos a repetirlo. ¿Qué hará Gaia para defenderse? Creo que hará lo que estime necesario para preservar su integridad, y si para ello es preciso eliminar a los molestos bichitos que causaron el mal, no creo que dude en hacerlo, ya que los acogió, les ofreció todos los recursos necesarios para la supervivencia y el pago,  no fue precisamente, el más adecuado.

Lo peor de todo esto es que el comportamiento de unos pocos lo pagaremos todos. Es como cuando un niño molesta en el colegio y el maestro castiga a toda la clase.

                          Una Tierra cubierta de hielo impediría la vida de muchas especies

Franz Liszt dijo una vez la hermosa frase siguiente:

“Nuestras vidas son preludios; preludios de una desconocida canción cuya primera nota es la muerte.“

Liszt encabezó su referencia a un poema de Lamartine, en uno de sus más conocidos poemas sinfónicos, con esta memorable definición.

¿Será verdad que la muerte es el comienzo? Bueno, en las estrellas así ocurre, a partir de su muerte comienza algo nuevo pero, en otro estado, nunca podrá ser la misma estrella. Sin embargo, si puede ser un púlsar radiante.

Bueno, es mejor ser respetuoso con ciertos pensamientos. Hay ciertos temas sobre los que la ciencia no tiene potestades ni puede legislar. Yo, en este sentido, me parapeto tras mi ignorancia para no pronunciarme sobre lo que desconozco, y sobre temas que la ciencia no está en condiciones de hurgar.

Pero como otras tantas veces, me he desviado de nuevo, me fui por las ramas olvidando que, en realidad, trataba sobre la posibilidad de la vida después de la muerte, y,  por si acaso, aconsejo a todos que se porten bien aquí. Aunque, hasta donde sabemos, la vida después de la muerte sólo se produce en las estrellas, allí donde ha muerto una estrella masiva que crea una inmensa nebulosa de la que surgen nuevas estrellas… ¡Pero en nosotros… Nunca vino nadie del más allá para contarnos tal suceso!

La última propuesta para paliar la grave contaminación atmosférica de las grandes ciudades proviene de España, concretamente de la Universidad Politécnica de Valencia: convertir los edificios en “esponjas” para absorber la polución. Para lograrlo, expertos de esta institución han creado una nueva cerámica formada por una sustancia llamada OFFNOx, que funciona generando una reacción química con los gases que están presentes en la atmósfera.

Tenemos el reto de generar energía sin provocar daños que nos lleve a un indeseado cambio climático. La concentración de CO₂ elevará la temperatura del planeta Tierra provocando la escasez de agua y la desertización del suelo.

                 Antes fue un fondo marino

El ser humano, que vivió en la miseria durante muchos siglos de su existencia, descubrió hacia 1.800 las ventajas que le podía reportar la utilización de la energía. Aquello podía cambiar sus vidas, en igualdad hasta entonces con la de los animales (o parecidas), y comenzó a utilizar el carbón y posteriormente el petróleo – combustibles fósiles que ardían 1.000 veces más rápido de lo que habían tardado en formarse -. Hasta aquí todo bien; un reino de maravilla. Gracias a este enorme suministro de energía, la población humana pasó de 700 millones de individuos a unos 7.000 en 200 años. Hasta aquí todo bien, otra vez.

Pero las cosas no eran así, todo no era tan maravilloso; la sociedad sin problemas de la Utopía, en realidad no existía.

 El actual modelo energético, basado en el uso de combustibles fósiles…Debe llegar a su fin antes de que sea demasiado tarde.

 Cuando obtenemos más energía quemando combustibles fósiles, emitimos el gas CO₂ a la atmósfera. Este gas es inocuo y es el que posibilita la vida en la Tierra, al hacer que su temperatura media global (TMG) esté entre lo 9 y los 22 ºC. Es el gas que utilizan las plantas para crecer y almacenar la energía. Sin embargo, el exceso de CO₂ en nuestra atmósfera es muy dañino.

En la etapa en la que nos desarrollamos como Homo Sapiens, la cantidad de CO₂ en la atmósfera osciló entre las 180 y las 280 partes por millón, y la TMG entre los 9 y los 15 ºC. Hoy estamos ya en 380 partes por millón, camino en 20 años de las 500. No debemos superar estas 500 partes por millón; si pasamos este límite, el clima de la Tierra cambiaría de manera irreversible a escala humana.

El problema no es que haga más calor, el problema real es el de la falta de agua, y la desertización está arruinando nuestra casa (el planeta). Gracias a las energías fósiles hemos creado una civilización dependiente y frágil. Una subida global de 6º en la temperatura la podría destruir, no directamente, pero sí a través de movimientos migratorios de cuyos problemas se generarían guerras con millones de muertos. Ése es el negro futuro inmediato que nos aguarda, si los responsables (irresponsables quería decir) gobernantes no toman y adoptan en el acto las medidas que, desde hace años, vienen pregonando los científicos.

Estamos inmersos en un enorme problema, que el interés de unos pocos tratan de hacer que continúe. Sus ideas están caducas y los sistemas de vieja factura son insostenibles.

               Estamos alcanzando, en algunos lugares, niveles insoportables para la vida sana

Han podido invertir antes en investigar nuevos caminos y nuevas fuentes de energía que están en la mente de todos: solar, eólica, fusión, etc., claro que habría que invertir mucho dinero y repartir menos beneficios. ¿Qué importaba que ardiera el mundo? ¡Gente sin conciencia!

Nunca hemos sabido administrar de manera adecuada los recursos que nos ofreció y nos ofrece la naturaleza. Hemos despilfarrado el capital recibido, esquilmando millones de hectáreas de bosque o utilizando energía de fisión nuclear altamente contaminante. ¿Por qué razón no centramos el esfuerzo en aprovechar la energía inagotable del Sol, que además no contamina?

Para mí, personalmente, siempre será un misterio la irracionalidad del comportamiento humano.

¡Retrógados!

Estamos ante un peligro muy real. Si no cuidamos nuestro planeta, estamos descuidando el futuro de nuestros hijos.

emilio silvera

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               En cualquier galaxia pueden existir más de cien mil millones de estrellas

El Universo (al menos el nuestro), nos ofrece algo más, mucho más que grandes espacios vacíos, oscuros y fríos. En él podemos ver muchos lugares luminosos llenos de estrellas, de mundos y… muy probablemente de vida. Sin embargo, tenemos la sospecha de que, aparte del nuestro, otros universos podrían rondar por ahí y conformar un todo de múltiples Universos de características diversas y no en todos, serían posible la formación de estrellas y como consecuencia de la Vida.

Cuando me sumerjo en los misterios y maravillas que encierra el Universo, no puedo dejar de sorprenderme por sus complejas y bellas formaciones, la inmensidad, la diversidad, las fuerzas que están presentes, los objetos que lo pueblan, la sorprendente presencia de formas de vida y su variedad, y, sobre todo, que esa materia animada pudiera llegar hasta la consciencia, emitir ideas y pensamientos.

                ¿Qué “escalera” habrá que subir para llegar a ese otro universo?

Como nunca nadie pudo estar en otros Universos, tenemos que imaginarlos y basados en la realidad del nuestro, hacemos conjeturas y comparaciones con otros que podrían ser. ¿Quién puede asegurar que nuestro Universo es único? Realmente nadie puede afirmar tal cosa e incluso, estando limitados a un mundo de cuatro dimensiones espacio-temporales, no contamos con las condiciones físico-tecnológicas necesarias para poder captar (si es que lo hay), ese otro universo paralelo o simbiótico que presentimos junto al nuestro y que sospechamos que está situado mucho más allá de nuestro alcance.

Un equipo de astrónomos han estado durante meses estudiando la expansión del Universo y han observado (más bien detectado) los límites de esta gran Burbuja de maravillas a la que llamamos Universo, y, sorprendidos, han podido captar señales inequívocas de un enorme “cuerpo” que generaba Gravedad y tiraba de nuestro Universo.

     De los univ3ersos paralelos dicen que son más que probables pero inalcanzables

Los diferentes universos dentro del multiverso son a veces llamados universos paralelos. En otros contextos, también son llamados «universos alternativos», «universos cuánticos», «dimensiones inter-penetrantes», «mundos paralelos», «realidades alternativas» o «líneas de tiempo alternativas».

Sin embargo, podríamos conjeturar que, ambos universos, se necesitan mutuamente, el uno sin el otro no podría existir y, de esa manera, estaríamos en un universo dual dentro de la paradoja de no poder conocernos mutuamente, al menos de momento, al carecer de los conocimientos necesarios para construir esa tecnología futurista que nos llevaría a esos otros horizontes.

                                               ¿Quién sabe lo que en otros mundos podremos encontrar?

¡Oh mundo de muchos mundos!

¡Oh vida de vidas!

¿Cuál es tu centro?

¿Dónde estamos nosotros?

¿Habrá algo más de lo que vemos?

¿Debemos prestar atención a las voces que oímos en nuestras mentes?

¿Cómo pudimos llegar a saber de lo muy pequeño y de lo muy grande?

Pensemos por ejemplo que un átomo tiene aproximadamente 10^-8 centímetros de diámetros. En los sólidos y líquidos ordinarios los átomos están muy juntos, casi en contacto mutuo. La densidad de los sólidos y líquidos ordinarios depende por tanto del tamaño exacto de los átomos, del grado de empaquetamiento y del peso de los distintos átomos.

De los sólidos ordinarios, el menos denso es el hidrógeno solidificado, con una densidad de 0’076 gramos por cm³. El más denso es un metal raro, el osmio, con una densidad de 22’48 gramos/cm³.

Si los átomos fuesen bolas macizas e incompresibles, el osmio sería el material más denso posible, y un centímetro cúbico de materia jamás podría pesar ni un kilogramo, y mucho menos toneladas.

                  Experimento de Rutherford

Pero los átomos no son macizos. El físico neozelandés experimentador por excelencia, Ernest Ruthertord, demostró en 1.909 que los átomos eran en su mayor parte espacio vacío. La corteza exterior de los átomos contiene sólo electrones ligerísimos, mientras que el 99’9% de la masa del átomo está concentrada en una estructura diminuta situada en el centro: el núcleo atómico.

El núcleo atómico tiene un diámetro de unos 10^-15 cm (aproximadamente 1/100.000 del propio átomo). Si los átomos de una esfera de materia se pudieran estrujar hasta el punto de desplazar todos los electrones y dejar a los núcleos atómicos en contacto mutuo, el diámetro de la esfera disminuiría hasta un nivel de 1/100.000 de su tamaño original.

De manera análoga, si se pudiera comprimir la Tierra hasta dejarla reducida a un balón de núcleos atómicos, toda su materia quedaría reducida a una esfera de unos 130 metros de diámetro. En esas mismas condiciones, el Sol mediría 13’7 km de diámetro en lugar de los 1.392.530 km que realmente mide. Y si pudiéramos convertir toda la materia conocida del universo en núcleos atómicos en contacto, obtendríamos una esfera de sólo algunos cientos de miles de km de diámetro, que cabría cómodamente dentro del cinturón de asteroides del Sistema Solar.

El Sol, cuando agote su combustible nuclear de fusión, se convertirá en Gigante Roja. Entonces crecerá hasta engullir al planeta Mercurio y Venus, la Tierra, probablemente quedará muy cerca y, sus temperaturas subirán hasta el extremo de evaporar los océanos, y, la vida, tal como la conocemos desparecerá.

Si la estrella tiene la masa del Sol “muere” para convertirse en una nebulosa planetaria y en una enana blanca. Si la estrella que agota su combustible nuclear de fusión es más masiva en varias masas solares, el resultado es el de una Estrella de Neutrones, y, si es súper-masiva, será un agujero negro su destino final.

El calor y la presión que reinan en el centro de las estrellas rompen la estructura atómica y permiten que los núcleos atómicos empiecen a empaquetarse unos junto a otros. Las densidades en el centro del Sol son mucho más altas que la del osmio, pero como los núcleos atómicos se mueven de un lado a otros sin impedimento alguno, el material sigue siendo un gas.  Hay estrellas que se componen casi por entero de tales átomos destrozados.  La compañera de la estrella Sirio es una “enana blanca” no mayor que el planeta Urano, y sin embargo tiene una masa parecida a la del Sol.

Los núcleos atómicos se componen de protones y neutrones. Ya hemos dicho antes que todos los protones tienen carga eléctrica positiva y se repelen entre sí, de modo que en un lugar dado no se pueden reunir más de un centenar de ellos. Los neutrones, por el contrario, no tienen carga eléctrica y en condiciones adecuadas pueden estar juntos y empaquetados un enorme número de ellos para formar una “estrella de neutrones”. Los púlsares, según se cree, son estrellas de neutrones en rápida rotación.

Estas estrellas se forman cuando las estrellas de 2 – 3 masas solares, agotado el combustible nuclear, no pueden continuar fusionando el hidrógeno en helio, el helio en carbono, el carbono en oxígeno, etc, y explotan en supernovas. Las capas exteriores se volatilizan y son expulsados al espacio; el resto de la estrella (su mayor parte), al quedar a merced de la fuerza gravitatoria, es literalmente aplastada bajo su propio peso hasta tal punto que los electrones se funden con los protones y se forman neutrones que se comprimen de manera increíble hasta que se degeneran y emiten una fuerza que contrarresta la gravedad, quedándose estabilizada como estrella de neutrones.

Si el Sol se convirtiera en una estrella de neutrones, toda su masa quedaría concentrada en una pelota cuyo diámetro sería de 1/100.000 del actual, y su volumen (1/100.000)³, o lo que es lo mismo 1/1.000.000.000.000.000 (una milmillonésima) del actual. Su densidad sería, por tanto, 1.000.000.000.000.000 (mil billones) de veces superior a la que tiene ahora.

                               Nuestro Sol es la estrella más estudiada en nuestro mundo

La densidad global del Sol hoy día es de 1’4 gramos/cm³. Una estrella de neutrones a partir del Sol tendría una densidad que se reflejaría mediante 1.400.000.000.000.000 gramos por cm³. Es decir, un centímetro cúbico de una estrella de neutrones puede llegar a pesar 1.400.000.000 (mil cuatrocientos millones de toneladas). ¡Qué barbaridad! Sin embargo, en el contexto del Universo eso no supone nada si pensamos en su inmensidad. Si eso es así (que lo es), ¿Qué somos nosotros comparados con toda esa grandeza? Bueno, si dejamos aparte el tamaño, creo que somos la parte del universo que piensa, o, al menos, una de las partes que puede hacerlo.

          Ahí se producen las transiciones de fase que transmutan la materia sencilla en la compleja

Objetos como estos pueblan el universo, e incluso más sorprendentes todavía, como es el caso de los agujeros negros explicado en páginas anteriores de este mismo trabajo. Cuando hablamos de las cosas del universo estamos hablando de cosas muy grandes. Cualquiera se podría preguntar, por ejemplo: ¿hasta cuándo podrá mantener el Sol la vida en la Tierra? Está claro que podrá hacerlo mientras radie energía y nos envie luz y calor que la haga posible tal como la conocemos.

Como ya explicamos antes, la radiación del Sol proviene de la fusión del hidrógeno en helio. Para producir la radiación vertida por el sol se necesita una cantidad ingente de fusión: cada segundo tienen que fusionarse 4.654.600.000 toneladas de hidrógeno en 4.650.000.000 toneladas de helio  (las 4.600 toneladas restantes se convierten en energía de radiación y las pierde el Sol para siempre. La ínfima porción de esta energía que incide sobre la Tierra basta para mantener toda la vida en nuestro planeta).

Nadie diría que con este consumo tan alto de hidrógeno por segundo, el Sol pudiera durar mucho tiempo, pero es que ese cálculo no tiene en cuenta el enorme tamaño del Sol. Su masa totaliza 2.200.000.000.000.000. 000.000.000.000 (más de dos mil cuatrillones) de toneladas. Un 53% de esta masa es hidrógeno, lo cual significa que el Sol contiene en la actualidad una cantidad de 1.166.000.000.000.000.000.0000.0000.000 toneladas.

Para completar datos diré que el resto de la masa del Sol es casi todo helio. Menos del 0’1 por 100 de su masa está constituido por átomos más complicados que el helio. El helio es más compacto que el hidrógeno. En condiciones idénticas, un número dado de átomos de helio tiene una masa cuatro veces mayor el mismo número de átomos de hidrógeno. O dicho de otra manera: una masa dada de helio ocupa menos espacio que la misma masa de hidrógeno. En función del volumen – el espacio ocupado -, el Sol es hidrógeno en un 80 por ciento.

Si suponemos que el Sol fue en origen todo hidrógeno, que siempre ha convertido hidrógeno en helio al ritmo dicho de 4.654.000  toneladas  por segundo y que lo seguirá haciendo hasta el final, se calcula que ha estado radiando desde hace unos 4.000 millones de años y que seguirá haciéndolo durante otros cinco mil millones de años más.

Pero las cosas no son tan simples. El Sol es una estrella de segunda generación, constituida a partir de gas y polvo cósmico desperdigado por estrellas que se habían quemado y explotado miles de millones de años atrás.  Así pues, la materia prima del Sol contenía ya mucho helio desde el principio, lo que nos lleva a pensar que el final puede estar algo más cercano.

Por otra parte, el Sol no continuará radiando exactamente al mismo ritmo que ahora. El hidrógeno y el helio no están perfectamente entremezclados. El helio está concentrado en el núcleo central y la reacción de fusión se produce en la superficie del núcleo.

A medida que el Sol siga radiando, irá adquiriendo una masa cada vez mayor ese núcleo de helio y la temperatura en el centro aumentará. En última instancia, la temperatura sube lo suficiente como para transformar los átomos de helio en átomos más complicados. Hasta entonces el Sol radiará más o menos como ahora, pero una vez que comience la fusión del helio, empezará a expandirse y a convertirse poco a poco en una gigante roja. El calor se hará insoportable en la Tierra, los océanos se evaporarán y el planeta dejará de albergar vida en la forma que la conocemos.

La esfera del Sol, antes de explotar para convertirse en una enana blanca, aumentará engullendo a Mercurio y a Venus y quedará cerca del planeta Tierra, que para entonces será un planeta yermo.

Los astrónomos estiman que el Sol entrará en esta nueva fase en unos 5 ó 6 mil millones de años. Así que el tiempo que nos queda por delante es como para no alarmarse todavía. Sin embargo, el no pensar en ello… no parece conveniente.

Espero que al lector de este trabajo, encargado por la Asociación Cultural “Amigos de la Física 137, e/hc”, les esté entreteniendo y sobre todo interesando los temas que aquí hemos tratado, siempre con las miras puestas en difundir el conocimiento científico de temas de la naturaleza como la astronomía y la física. Tratamos de elegir temas de interés y aquellos que han llamado la atención del público en general, explicándolos y respondiendo a preguntas que seguramente les gustaría conocer, tales como: ¿por qué la Luna muestra siempre la misma cara hacia la Tierra?

La atracción gravitatoria de la Luna sobre la Tierra hace subir el nivel de los océanos a ambos lados de nuestro planeta y crea así dos abultamientos. A medida que la Tierra gira de oeste a este, estos dos bultos – de los cuales uno mira hacia la Luna y el otro en dirección contraria – se desplazan de este a oeste alrededor de la Tierra.

Al efectuar este desplazamiento, los dos bultos rozan contra el fondo de los mares poco profundos, como el de Bering o el de Irlanda. Tal rozamiento convierte energía de rotación en calor, y este consumo de la energía de rotación terrestre hace que el movimiento de rotación de la Tierra alrededor de su eje vaya disminuyendo poco a poco. Las mareas actúan como freno sobre la rotación de la Tierra, y como consecuencia de ello, los días terrestres se van alargando un segundo cada mil años.

Pero no es sólo el agua del océano lo que sube de nivel en respuesta a la gravedad lunar. La corteza sólida de la Tierra también acusa el efecto, aunque en medida menos notable. El resultado son dos pequeños abultamientos rocosos que van girando alrededor de la Tierra, el uno mirando hacia la Luna y el otro en la cara opuesta de nuestro planeta. Durante ese desplazamiento, el rozamiento de una capa rocosa contra otra va minando también la energía de rotación terrestre. (Los bultos, claro está, no se mueven físicamente alrededor del planeta, sino que a medida que el planeta gira, remiten en un lugar y se forman en otro, según qué porciones de la superficie pasen por debajo de la Luna y sean atraídas por su fuerza de gravedad).

La Luna no tiene mares ni mareas en el sentido corriente. Sin embargo, la corteza sólida de la luna acusa la fuerte atracción gravitacional de la Tierra, y no hay que olvidar que ésta es 80 veces más grande que la Luna. El abultamiento provocado en la superficie lunar es mucho mayor que el de la superficie terrestre. Por tanto, si la Luna rotase en un periodo de 24 horas, estaría sometida a un rozamiento muchísimo mayor que la Tierra. Además, como nuestro satélite tiene una masa mucho menor que la Tierra, su energía total de rotación sería, ya de entrada, para periodos de rotación iguales, mucho menor.

                                               Luna roja sobre el Templo de Poseidón

Así pues, la Luna, con una reserva inicial de energía muy pequeña, socavada rápidamente por los grandes bultos provocados por la Tierra, tuvo que sufrir una disminución relativamente rápida de su periodo de rotación.  Hace seguramente muchos millones de años debió de decelerarse hasta el punto de que el día lunar se igualó con el mes lunar. De ahí en adelante, la Luna siempre mostraría la misma cara hacia el planeta Tierra.

                                                           Siempre nos muestra la misma cara

Esto, a su vez, congela los abultamientos en una aposición fija. Unos de ellos miran hacia la Tierra desde el centro mismo de la cara lunar que nosotros vemos, mientras que el otro está apuntando en dirección contraria desde el centro mismo de la cara lunar que no podemos ver. Puesto que las dos caras no cambian de posición a medida que la Luna gira alrededor de la Tierra, los bultos no experimentan ningún nuevo cambio ni tampoco se produce rozamiento alguno que altere el periodo de rotación del satélite. La luna continuará mostrándonos la misma cara indefinidamente; lo cual, como veis, no es ninguna coincidencia, sino la consecuencia inevitable de la gravitación y del rozamiento. La Luna es un caso relativamente simple. En ciertas condiciones, el rozamiento debido a las mareas puede dar lugar a condiciones de estabilidad más complicadas.

                            El pequeño Mercurio soporta temperaturas extremas por la cer4canía al Sol

Durante unos ochenta años, por ejemplo, se pensó que Mercurio (el planeta más cercan al Sol y el más afectado por la fuerza gravitatoria solar) ofrecía siempre la misma cara al Sol, por el mismo motivo que la Luna ofrece siempre la misma cara a la Tierra. Pero se ha comprobado que, en el caso de este planeta, los efectos del rozamiento producen un periodo estable de rotación de 58 días, que es justamente dos tercios de los 88 días que constituyen el período de revolución de Mercurio alrededor del Sol.

Hay tantas cosas que aprender que el corto tiempo que se nos permite estar aquí es totalmente insuficiente para conocer todo lo que nos gustaría. ¿Hay algo más penoso que la ignorancia? ¿Hay algo más excitante que el descubrir y saber?

En pocas palabras, sin estrellas, simplemente no existiríamos. De hecho, probablemente no habría ningún tipo de vida. Pero, ¿por qué son tan importantes las estrellas?

La respuesta más simple es, por supuesto, energía. Las estrellas producen la energía necesaria para la vida mediante el mecanismo de fusión nuclear. Si no hubiese estrellas en el Universo, habría una eterna oscuridad y unas temperaturas inimaginables, cercanas al cero absoluto (-273 ˚C). Nuestro Sol libera miles de millones de vatios de potencia y ayuda a calentar la Tierra, de forma que ésta tenga la temperatura adecuada para el que el agua sea líquida y consecuentemente para la vida.

Sin embargo, tal vez lo más importante es que las estrellas crean mucho de los elementos esenciales necesarios para la vida. La mayor parte de las moléculas importantes de nuestros cuerpos están hechas de carbón. También necesitamos el oxígeno del agua, el calcio de nuestros huesos, el hierro de nuestra sangre, etc. Todos estos elementos se crean en el interior de las estrellas. Cuando las estrellas mueren liberan todos estos elementos al espacio para que posteriormente se vuelvan a juntar para formar casi todo lo que conocemos en la Tierra. ¡Estamos hechos literalmente de estrellas!

emilio silvera

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En ciencias se entiende por constante física el valor de una magnitud física cuyo valor, fijado un sistema de unidades, permanece invariable en los procesos físicos a lo largo del tiempo. Todas estas, por ser tan fundamentales, son llamadas constantes universales.

Constantes universales VI

Constantes universales VII

Constantes Universales VIII

“Es difícil formular cualquier teoría 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, los experimentadores dicen que no es un entero, de modo que podría estar variando. Si realmente varía, la química de las etapas primitivas sería completamente diferente, y la radiactividad estaría afectada.”

                               ¿Por qué es así el Universo que conocemos?

“El Universo es todo lo que podemos tocar, sentir, percibir, medir o detectar. Abarca los cosas vivas, los planetas, las estrellas, las galaxias, las nubes de polvo, la luz e incluso el tiempo. Antes de que naciera el Universo, no existían el tiempo, el espacio ni la materia.”

                              Poco a poco pudimos ir conociendo los secretos del Universo

 

Sí, nosotros también hemos llegado a saber que con el paso del tiempo, aumenta la entropía y las cosas cambian.  Sin embargo, algunas cosas no cambian, continúan siempre igual, sin que nada les afecte.  Esas, precisamente, son las constantes de la naturaleza que, desde mediados del siglo XIX, comenzó a llamar la atención de físicos.

Las partículas forman los átomos, éstos las moléculas, las moléculas se juntan forman células, y, por fin, las células forman los cuerpos conformados en objetos de distintas naturalezas según el cometido que cada uno de ellos tenga asignado en la Naturaleza, en el Universo.

El profesor alemán Ulf-G Meissner, catedrático de Física Teórica en el Instituto Helmholtz de la Universidad de Bonn, aporta en un artículo recién publicado en Science Bulletin una serie de hallazgos que apoyan el Principio Antrópico, es decir, la idea de que el Universo es como es porque en él hay seres capaces de preguntarse por qué es así.

Durante el último medio siglo, los físicos teóricos han ido descubriendo que muchas de las constantes y reglas fundamentales de la Física parecen estar finamente “sintonizadas” para permitir que la vida surja en el Universo. Por ejemplo, las constantes que contiene el Modelo Estándar de la Física de Partículas permitieron, por un margen muy estrecho, que se formaran núcleos de hidrógeno tras el Big Bang, y después átomos de carbono y oxígeno que, juntos, se fusionaron en los núcleos de la primera generación de estrellas masivas que, a su vez, estallaron como supernovas; explosiones que prepararon finalmente la escena para que surgieran sistemas solares y planetas capaces de sustentar vida basada en el carbono y altamente dependiente del agua y el oxígeno.

La cuestión es que todos estos hallazgos parecen apoyar el famoso Principio Antrópico formulado en 1973 por el físico Brandom Carter y según el cual el mero hecho de que nosotros estemos aquí supone que el Universo, necesariamente, tiene que ser como es, porque si fuera diferente en algo no existiríamos.

En su célebre “Historia del Tiempo”, el físico británico Stephen Hawking también se refiere al Principio Antrópico: “vemos el Universo tal y como es porque nosotros existimos”. Es decir, que si el Universo no fuese como es, o no hubiese evolucionado exactamente de la forma en que lo hizo, ninguno de nosotros existiría, por lo que preguntarse el por qué de nuestra existencia es algo que, para Hawking, no tiene sentido alguno.

Los experimentos de Meissner

En su estudio, titulado “Consideraciones antrópicas en Física nuclear”, Meissner analiza el Principio Antrópico a la luz de la Astrofísica y la Física de Partículas: “De hecho, es posible llevar a cabo experimentos científicos concretos que apoyen esta declaración bastante abstracta (el Principio Antrópico), como por ejemplo con los procesos específicos que hicieron posible la generación de elementos”.

Para Meissner, esto puede conseguirse “con la ayuda de computadoras de alto rendimiento, que nos permiten simular universos en los que los parámetros fundamentales que subyacen a la Física nuclear toman valores diferentes de los que vemos en la Naturaleza”.

“Se trata de una expresión acuñada por el astrónomo Brandon Carter en 1974. El enunciado general de ese principio dice que “lo que podemos esperar observar tiene que estar limitado por las condiciones necesarias para nuestra presencia como observadores” (Carter 1974, 291).”

Cuando Brandom Carter formuló su Principio Antrópico, afirmó que el Universo (y por lo tanto sus parámetros fundamentales) deberán ser tales que permitan, en algún momento, que en él surjan observadores. Y esto es así porque, efectivamente, en el Universo ya existen observadores (nosotros) que se preguntan por su origen y evolución.

La expansión tras el Big Bang

 

Hawking, por su parte, esbozaba en su “Breve Historia del Tiempo” una serie de fenómenos astrofísicos que parecen apoyar el Principio Antrópico y se preguntaba: “¿Por qué tuvo que empezar el Universo con una tasa de expansión tan cercana al punto crítico que separa los modelos en que ese Universo colapsa de los que le permiten expandirse para siempre y que aún hoy, más de 10.000 millones de años más tarde, aún sigue expandiéndose casi a esa velocidad crítica?”.

Para Hawking, “si la tasa de expansión un segundo tras el Big Bang hubiera sido menor, incluso en una parte en cien mil millones de millones, el Universo se habría vuelto a colapsar mucho antes de haber alcanzado su tamaño actual”.

Explosiones supernovas y creación de nuevas estrellas en Nebulosas Moleculares gigantes

En palabras de Meissner, “El Universo en que vivimos se caracteriza por ciertos parámetros que tienen unos valores específicos que parecen estar perfectamente sintonizados para que la vida, y la Tierra, sean posibles. Por ejemplo, la edad del Universo tiene que ser lo suficientemente larga como para permitir la formación de galaxias, estrellas y planetas, y también estrellas de segunda y tercera generación (como el Sol) que incorporen el carbono y el oxígeno liberado al espacio por las primeras estrellas que estallaron”.

Para Meissner, “incluso en la escala microscópica, ciertos parámetros fundamentales del Modelo Estándar, como la masa de los quarks o la fina estructura de las constantes electromagnéticas, deben tener valores que permitan la formación de neutrones, protones y núcleos atómicos”. Condiciones, por supuesto, esenciales para que el Universo sea tal y como lo vemos en la actualidad.

De esta forma, mientras que la nucleosíntesis del Big Bang dio origen a los núcleos de hidrógeno y a las partículas alfa (núcleos de helio 4), otros elementos generalmente tarde, en el interior de estrellas muy masivas que ardieron muy intensamente y que murieron pronto, muchas en forma de supernovas que, al estallar, propagaron estos elementos y los dejaron a disposición de las siguientes generaciones de sistemas estelares.

En una serie de experimentos basados en complejas simulaciones informáticas, Meissner y sus colegas alteraron los valores de la masa de los quarks que vemos en la Naturaleza para determinar qué grado de variación se necesita para impedir la formación de carbono y oxígeno en el interior de la primera generación de estrellas. Y sus resultados indican que habría bastado con una variación de un 2 ó un 3% en la masa de esos quark para que ninguno de esos dos elementos esenciales para nosotros hubiera existido jamás.

Incluso antes, durante el propio Big Bang, cuando se crearon los núcleos de los dos primeros elementos de la tabla periódica (Hidrógeno y Helio), una leve variación en la masa de los quarks habría impedido su formación, lo que habría significado que esa primera generación de estrellas jamás habría llegado a formarse. “La nucleosíntesis del Big Bang -afirma Meissner- establece unos límites muy apretados, y un ajuste tan extremo apoya la visión antrópica de nuestro Universo”.

“Por supuesto -añade el investigador- podemos pensar en la existencia de múltiples universos, un multiverso en el que los distintos parámetros fundamentales toman valores diferentes y llevan a la creación de universos muy distintos unos de otros”.

                             ¿Un Universo sin vida? ¿Qué clase de Universo sería?

También Stephen Hawking dijo en una ocasión que incluso las más ligeras alteraciones de las constantes de la física fundamental en este hipotético multiverso “llevaría a universos que, aunque podrían ser muy hermosos, no contendrían a nadie capaz de maravillarse ante tanta belleza”.

El Universo es como es… ¡Para que estemos aquí! Un Universo con ausencia de Inteligencia… ¿Quién lo podría admirar? Sería un Universo muerto, sin sentido.

Una declaración, por cierto, con la que Meissner está muy de acuerdo: “En ese sentido, nuestro Universo goza de un estatus preferente, y esa es la base del Principio Antrópico”.

Publica emilio silvera

Fuente: Reportaje en ABC Ciencia

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