Entropia negativa

                                     James y Sandy Lovelock  ¿Qué haríamos sin ellas?

El mero hecho de que la frontera entre la vida y la ausencia de vida sea difuso, y que el lugar en el que haya que trazar la línea sea un tema de discusión, es, sin embargo, un descubrimiento importante. Contribuye a dejar claro que en relación con la vida no hay nada insólito en el contexto del modo en que funciona el Universo.

 

                                                         

Como ya hemos visto en las explicaciones de otros trabajos expuestos aquí, es natural que los sistemas simples se organicen en redes al borde del caos y, una vez que lo hacen, es natural que la vida surja allí donde hay  “una pequeña charca caliente” que sea adecuada para ello. Esto es parte de un proceso más o menos continuo, sin que haya un salto repentino en el que comience la vida. Desde ese punto de vista,  lo más importante que la ciencia podría lograr sería el descubrimiento de, al menos, otro planeta en el que haya surgido la vida.

 

                       

                                   ¡La vida! podría estar presente… ¡ en tantos lugares…!

Gracias a la teoría de Lovelock sobre la naturaleza de la vida estamos a punto de poder conseguirlo, y es posible que antes de los próximos 50 años se lance al espacio un telescopio capaz de encontrar planetas con sistemas como el de Gaia, nuestra Tierra.

Hay dos etapas del descubrimiento de estas otras Gaias. En primer lugar debemos ser capaces de detectar otros planetas del tamaño de la Tierra que describan órbitas alrededor de otras estrellas; luego tenemos que analizar la atmósfera de esos planetas para buscar pruebas de que los procesos de reducción de la entropía están en marcha. Los primeros planetas “extrasolares” se detectaron utilizando técnicas Doppler, que ponían de manifiesto unos cambios pequeñísimos en el movimiento de las estrellas alrededor de las cuales orbitaban dichos planetas. Este efecto, que lleva el nombre del físico del siglo XIX Christian Doppler, modifica la posición de las líneas en el espectro de la luz de un objeto, desplazándolas en una cantidad que depende de lo rápido que el objeto se mueva con respecto al observador.

 

                                           

 

Zonas habitables, los astrónomos han ignorado las enanas blancas en su búsqueda de exoplanetas. Esto puede haber sido un error, de acuerdo con un nuevo estudio de zonas habitables en enanas blancas. Aunque los agujeros negrosy las estrellas de neutronescaptan toda la atención como destinos finales de las estrellas, la mayor parte nunca llegarán a ese extremo. Aproximadamente el 97 por ciento de las estrellas de nuestra galaxia no son lo bastante masivas para acabar en ninguna de esas dos opciones.

                      Han detectado planetas habitables que reciben luz y calor de enanas blancas

En lugar de eso, los astrónomos creen que terminarán sus vidas como enanas blancas, densos y calientes trozos de materia inerte en los que las reacciones nucleares terminaron hace mucho. Estas estrellas tienen aproximadamente el tamaño de la Tierra y se mantienen en contra del colapso gravitatorio mediante el Principio de Exclusión de pauli, el cual evita que los electrones ocupen el mismo estado al mismo tiempo. Pero, a todo esto, hay que pensar en el tirón gravitatoria que una de estas estrellas podría incidir sobre cualquier planeta.

 

Para hacernos una idea de lo que es este tipo de observaciones, pensemos que el tirón gravitatorio que  Júpiter  ejerce sobre el Sol produce en éste un cambio de velocidad de unos 12,5 metros por segundo, y lo desplaza (con respecto al centro de masa del Sisterma solar) a una distancia de 800.000 kilómetros, más de la mitad del diámetro de este astro, cuando el Sol y Júpiter orbitan en torno a sus recíprocos centros de masa. La velocidad de este movimiento es comparable a la de un corredor olímpico de 100 metros lisos y, para un observador situado fuera del Sistema solar, esto, por el efecto Doppler, produce un pequeñísimo desplazamiento de vaiven en la posición exacta de las líneas del espectro de luz emitida por el Sol.

 

                                     

                                                Puntos oscuros que orbitan estrellas distantes y que son planetas

Se trata del tipo de desplazamiento que se ha detectado en la luz a partir de los datos de algunas estrellas de nuestro entorno, y demuestra que en torno a ellas orbitan cuerpos celestes similares a Júpiter. Como ilustración diremos que la Tïerra induce en el Sol, mientras orbita alrededor de él, un cambio de velocidad de tan sólo 1 metro por segundo (la velocidad de un agradable paseo), y desplaza al Sol unicamente 450 kilómetros, con respecto al centro de masa del Sistema solar. No se dispone aún de la tecnología necesaria para medir un efecto tan pequeño a distancias tales como las de nuestras estrellas, y, pensemos que, la más cercana (Alfa Centauri), está situada a 4,3 a.l. de la Tierra, esta es la razón por la cual no se han detectado aún planetas similares a la Tierra.

 

                               

                                                                       Sistema Alfa Centauri

Hay otras técnicas que podrían servir para identificar planetas más pequeños. Si el planeta pasa directamente por delante de su estrella (una ocultación o un tránsito), se produce un empalidecimiento regular de la luz procedente de dicha estrella. Según las estadísticas, dado que las órbitas de los planetas extrasolares podrían estar inclinadas en cualquier dirección con respecto a nuestra posición, sólo el 1 por ciento de estos planetas estará en órbitas tales que podríamos ver ocultaciones y, en cualquier caso, cada tránsito dura sólo unas pocas horas (una vez al año para un planeta que tenga una órbita como la de la Tierra; una vez cada once años para uno cuya órbita sea como la de Júpiter.

 Cuando los humanos miramos al espacio y pensamos en sus increíbles distancias, es inevitable imaginar que sería posible encontrar algún sitio como nuestra casa. No sería lógico creer que sólo en la Tierra se han dado las condiciones para la vida. En nuestra misma Galaxia, planetas como la Tierra los hay a miles o cientos de miles.

 

                                         

Ambas imágenes son de Gliese 581g

Existen, sin embargo, proyectos que mediante el sistema de lanzar satélites al espacio que controlaran el movimiento (cada uno de ellos) de un gran número de estrellas con el fin de buscar esas ocultaciones. Si se estudian 100.000 estrellas, y 1.000 de ellas muestran tránsitos, la estadística resultyante implicaría que practicamente

toda estrella similar al Sol está acompañada por planetas. Sin embargo, aunque todas las búsquerdas de este tipo son de un valor inestimable, la técnica Doppler es la que, de momento, se puede aplicar de manera más general a la búsqueda de planetas similares a la Tierra. De cualquier manera, independientemente de los planetas de este tipo que se descubran, lo que está claro es que, de momento, carecemos de la tecnología necesaria para dicha búsqueda.

 

 

La mejor perspectiva que tenemos en el momento inmediato, es la que nos ofrece el satélite de la NASA llamado SIM (Space Interforometry Mission) que mediante la técnica de interferometría (combinar los datos de varios telescopios pequeños para imitar la capacidad de observación de un telescopio mucho mayor) ver y medir la posición de las estrellas con la exactitud necesaria para descubrir las oscilaciones que delaten la presencvia de planetas como la Tierra que describen orbitas alrededor de cualquiera de las 200 estrellas más cercanas al Sol, así como por cualquiera de los planetas similares a Júpiter hasta una distancia del Sol que podría llegar hasta los 3.000 años luz.

Hacia el final de la década presente (si todo va bien), la Agencia Espacial Europea lanzará un satélite cuyo nombre será GAIA y que tendrá como misión principal, no precisamente buscar otras Gaias, sino trazar un mapa con las posiciones de los mil millones de objetos celestes más brillantes. Dado que GAIA tendrá que observar tantas estrellas, no mirará cada una muchas veces ni durante mucho tiempo, por lo que no podría detectar las oscilaciones ocasionadas por planetas similares a la Tierra; pero si podría detectar planetas del tamaño de Júpiter y, si estos planetas son tan abundantes como parece indicar los datos obtenidos hasta ahora, no es descabellado pensar que, puedan estar acompañados, como en nuestro propio Sistema solar, por otros planetas más pequeños.

Dentro de los próximos 10 años, deberíamos tener localizados decenas de miles de sistemas planetarios extrasolares en las zonas de la Vía Láctea próxima a nosotros. Sin embargo, seguiría tratándose de observaciones indirectas y, para captar los espectros de algunos de esos planetas, se necesita dar un salto más en nuestra actual tecnológía que, como he dicho, resulta indificiente para realizar ciertas investigaciones que requieren y exigen mucha más precisión.

Los nuevos proyectos y las nuevas generaciones de sofisticados aparatos de alta precisión y de IA avanzada, nos traerán, en los próximos 50 años, muchas alegrías y sorpresas que ahora, ni podemos imaginar.

Cambiemos de tema: ¿Qué es una partícula virtual?

 

                                                                                   

Diagrama de Feynmann. No pocas veces hemos dicho que, en una partícula virtual las relaciones que normalmente existen entre las magnitudes físicas de cualquier partícula no tienen por qué cumplirse. En particular, nos interesan dos magnitudes, que seguro que conocéis de sobras: energía y momento.

Por partícula-antipartícula que aparece de la “nada” y luego se aniquila rápidamente sin liberar energía.  Las partículas virtuales pueblan la totalidad del espacio en enormes cantidades, aunque no pueden ser observadas directamente.

En estos procesos no se viola el principio de conservación de la masa y la energía siempre que las partículas virtuales aparezcan y desaparezcan lo suficientemente rápido como para que el cambio de masa o energía no pueda ser detectado.  No obstante, si los miembros de una partícula virtual se alejan demasiado como para volverse a juntar, pueden convertirse en partículas reales, según ocurre en la radiación Hawking de un agujero negro; la energía requerida para hacer a las partículas reales es extraída del agujero negro.

 

 

 

En el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) a  las 14:22 del dia 23 de Noviembre del 2009, el detector ATLAS registro la primera colision de protones en el LHC, seguido del detector CMS, y mas tarde los detectores ALICE y LHCb. Estas primeras colisiones solo son para probar la sincronizacion de las colisiones de haces de protones con cada uno de los detectores, lo cual resultó  con éxito en cada uno de los experimentos y, marca un avance muy alentador hacia la tan esperada etapa (pasada en parte)  de toma de datos donde se pueda buscar la partícula dadora de masas a las demás partículas,  Super Simetría, Dimensiones Extras, y tantas otras cosas mas que surgen de la inmensa imaginación del  intelecto humano.

Es sin duda un momento para recordar, especialmente para aquellos que han invertido parte de su vida en un proyecto tan grande e importante como este con la esperanza de alcanzar el conocimiento sobre la materia, la Naturaleza y el Universo mismo que, nunca pudimos soñar.

Muchas han sido, aparte del coste económico, las ilusiones y noches sin dormir, de muchos científicos empeñados en este magno proyecto que, como todos esperamos, nos podría llevar hasta otra “dimensión” de la física del mundo. Ahí podrían residir muchas de las respuestas no contestadas hasta el momento. Veremos a ver que nos trae el LHC en su nueva etapa cuando de nuevo se ponga en marcha y utilice algo más que los 14 TeV que hicieron falta para busgar el Bosón de Higgs.

Pero, continuémos con la virtualidad de las partículas. La vida media de una partícula virtual aumenta a medida que disminuye la masa o energía involucrada.   Así pues, un electrón y un positrón pueden existir durante unos 4×10^-21 s, aunque un par de fotones de radio con longitud de onda de 300.000 km pueden vivir hasta un segundo.

En realidad, lo que llamamos espacio vacío, está rebosante de partículas virtuales que bullen en esa “nada” para surgir y desaparecer continuamente en millonésimas de segundo.  ¡los misterios del Universo!

 

Era de Planck

 

En la teoría del Big Bang, fugaz periodo de tiempo entre el propio Big Bang y el llamado Tiempo de Planck, cuando el Universo tenía 10^-43 segundo de edad y la temperatura era de 10³⁴ k.

Durante este periodo, se piensa que los efectos de la Gravitación cuántica fueron dominantes.  La comprensión teórica de esta fase es virtualmente inexistente.

Plasma.

 

El plasma forma las estrellas y otros objetos estelares que podemos ver, es la mayor concentraci´çon de materia del univeros visible. Según algunos el cuarto estado de la materia que consiste en electrones y otras partículas subatómicas sin ninguna estructura de un orden superior a la de los núcleos atómicos.

Se trata de un Gas altamente ionizado en el que el número de electrones libres es aproximadamente igual al número de iones positivos.  Como dije antes, a veces descrito como el cuarto estado de la materia, las plasmas aparecen en el espacio interestelar, en las atmósferas de las estrellas (incluyendo el Sol), en tubos de descarga y en reactores nucleares experimentales.

 

             El plasma está bien presente en todos los remanentes de supernovas

Debido a que las partículas en un plasma están cargadas, su comportamiento difiere en algunos aspectos a un gas.  Los plasmas pueden ser creados en un laboratorio calentando un gas a baja presión hasta que la energía cinética media de las partículas del gas sea comparable al potencial de ionización de los átomos o moléculas de gas.  A muy altas temperaturas, del orden de 50.000 K en adelante, las colisiones entre las partículas del gas causan una ionización en cascada de este.  Sin embargo, en algunos casos, como en lámparas fluorescentes, la temperatura permanece muy baja al estar las partículas del plasma continuamente colisionando con las paredes del recipiente, causando enfriamiento y recombinación.  En esos casos la ionización es solo parcial y requiere un mayor aporte de energía.

En los reactores termonucleares, es posible mantener una enorme temperatura del plasma confinándolo lejos de las paredes del contenedor usando campos electromagnéticos.

El estudio de los plasmas se conoce como física de plasmas y, en el futuro, dará muy buenos beneficios utilizando en nuevas tecnologías como la nanotecnología que se nos viene encima y será el asombro del mundo.

Pluralidad de mundos.

 

Muchos mundos, como la Tierra, estarán situados en la zona habitable de sus estrellas y, el agua líquida, correra por los riachuelos y océanos.  Si eso es así (que lo será), muchos mundos estarán habitados y, algún día lejano en el futuro, podremos saber de ellos con precisión antes de que se produzca el contacto.

Desde tiempos inmemoriales, grandes pensadores de los siglos pasados, dejaron constancia de sus pensamientos y creencia de que, allá arriba, en los cielos, otras estrellas contenían mundos con diversidad de vida, como en el planeta Tierra.  Tales ideas, han acompañado al hombre que, no en pocas oportunidades, fueron tachados de locos.

 

Hoy, con los conocimientos que poseemos, lo que sería una locura es precisamente pensar lo contrario.  ¡que estamos solos!

La Vía Lactea (una sola Galaxia de los cientos de miles de millones que pueblan el Universo), tiene más de 100.000 millones de estrellas.  Miles de millones de Sistemas Solares.  Cientos de miles de millones de planetas.  Muchos miles y miles de estrellas como el Sol de tamaño mediano, amarillas de tipo G.

¿Cómo podemos pensar que solo el planeta Tierra alberga vida?

 

              Proto-galaxias

Galaxia en proceso de formación.  A pesar de la enorme técnica y sofisticación de los aparatos con que contamos para la observación del cosmos, no se ha podido encontrar ninguna proto-galaxia cercana, lo cual indica que todas o la mayoría de las galaxias se formaron hace mucho tiempo. Por otra parte, los científicos pensaban que no existía nada mas pequeño que un protón. En 1968 se descubrieron nuevas particulas dentro del protón, las cuales fueron llamadas quarks. Existen tres quarks dentro de cada protón, estos quarks se mantienen unidos entre sí mediante otras partículas llamadas gluones.

[?]

Algunos se empeñan en que las leyes de la física se simplifican en dimensiones más altas. Y, lo cierto es que, al no haberlas visto nunca -no están en nuestro plano de universo-, nos inventamos mil y una imagen pretendiendo que las representen pero, en realidad, no lo hacen, Simplemente son figuras extrañas y espacios curvos de Riemann de enrevesado diseño que son…, otra cosa.

Teoría de la cuerda heterótica

Así como las cuerdas son los elementos centrales de la teoría a escala fundamental, las branas son los elementos que caracterizarían al universo en escala …

En una de las teorías de cuerdas, la conocida como heterótica, se tiene que desarrollar en el espacio 26–dimensional de las vibraciones de sentido contrario a las agujas del reloj de la cuerda heterótica que tiene espacio suficiente para explicar todas las simetrías encontradas en la teoría de Einstein y en la teoría cuántica. Así, por primera vez, la geometría pura ha dado una simple explicación de por qué el mundo subatómico debería exhibir necesariamente ciertas simetrías que emergen del enrollamiento del espacio de más dimensiones: Las simetrías del dominio subatómico no son sino remanentes de la simetría del espacio de más dimensiones.

Las galaxias, las estrellas y los mundos… Y muchas más cosas, respetan patrones simétricos que hacen de cada una de sus figuras, una misma estructuración que las hacen similares en un plano general, independientemente de que cada objeto tenga sus propias peculiaridades.

Esto significa que la belleza y simetrías encontradas en la naturaleza pueden ser rastreadas en última instancia hasta el espacio multidimensional.  Por ejemplo, los copos de nieve crean bellas figuras hexagonales, ninguna de las cuales es exactamente igual a otra, han heredado sus estructuras de las formas en que sus moléculas han sido dispuestas geométricamente, determinada básicamente por las cortezas electrónicas de estas moléculas, que a su vez nos llevan de nuevo a las simetrías rotacionales de la teoría cuántica, dadas por O (3).

     Los copos de nieve mirados al microscopio forman bellas figuras

              ¿Qué podemos decir de la bella delicadeza de una rosa?

Del bonito arcoíris ¿Quién no tiene la experiencia de contemplarlo?.  Este ha bajado a besar la transparente laguna, y, desde luego, también aquí encontramos la simetría de la Naturaleza.

Podemos concluir diciendo que las simetrías que vemos a nuestro alrededor, desde un arco iris a las flores y a los cristales, pueden considerarse en última instancia como manifestaciones de fragmentos de la teoría deca-dimensional original. Riemann y Einstein habían confiado en llegar a una comprensión geométrica de por qué las fuerzas pueden determinar el movimiento y la naturaleza de la materia.

Dado el enorme poder de sus simetrías, no es sorprendente que la teoría de supercuerdas sea radicalmente diferente de cualquier otro tipo de física.  De hecho, fue descubierta casi por casualidad. Muchos físicos han comentado que si este accidente fortuito no hubiese ocurrido, entonces la teoría no se hubiese descubierto hasta bien entrado el siglo XXI. Esto es así porque supone una neta desviación de todas las ideas ensayadas en el pasado siglo XX. No es una extensión natural de tendencias y teorías populares en este siglo que ha pasado; permanece aparte.

       Las supercuerdas van más lejos que todo esto

Tratan de conciliar la Mecánica cuántica con la Relatividad General (El átomo con la Gravedad)

“Por el contrario, la teoría de la relatividad general de Einstein tuvo una evolución normal y lógica. En primer lugar, su autor, postula el principio de equivalencia. Luego reformuló este principio físico en las matemáticas de una teoría de campos de la gravitación basada en los campos de Faraday y en el tensor métrico de Riemann. Más tarde llegaron las “soluciones clásicas”, tales como el agujero negro y el Big Bang. Finalmente, la última etapa es el intento actual de formular una teoría cuántica de la gravedad. Por lo tanto, la relatividad general siguió una progresión lógica, desde un principio físico a una teoría cuántica.”

En realidad todo está explicado en… Niveles de aumento de la materia:

A partir de ahí todo lo demás

Contrariamente, la teoría de supercuerdas ha estado evolucionando hacia atrás desde su descubrimiento accidental en 1.968. Esta es la razón de que nos parezca extraña y poco familiar, estamos aún buscando un principio físico subyacente, la contrapartida del principio de equivalencia de Einstein.

                            Suponemos que las cuerdas están más allá de los Quarks

Uno de los secretos más profundos de la teoría de cuerdas, que aún no es bien comprendido, es por qué está definida solo en diez , once y veintiséis dimensiones. De todas las maneras, como nos dice Michiu Kaku, ese Físico que mira hacia el futuro, habría que tener presente las funciones modulares del Ramanujan para ver sí, dentro de ellas, están las respuestas de esas preguntas que, por ahora, nadie ha sabido contestar.

Gran parte de este trabajo es original del libro Hiperespacio de Michio Kaku, y, desde luego, como él nos anuncia, la Física tiene muchas de las respuestas que buscamos, sin embargo, también como nos dice la misma Física, algunas veces esas respuestas están situadas en la parte más simple de lo que estamos estudiando y, sin embargo, nos empeñamos en ahondar, de manera innecesaria hacia lo más profundo e incomprensible para buscar lo que tenemos delante de nuestras propias narices.

Si el límite de todas las teorías están marcados por las unidades de Planck, ya sabemos hasta dónde podemos llegar y, desde luego, la verificación de la Teoría de cuerdas, si como dicen los expertos necesita de la energía de Planck (10¹⁹ GeV) para ser verificada, entonces, nos queda mucho que esperar porque, ¿Cuándo podrán tener los humanos esa energía a su disposición?

Existen límites a los que aún no han podido llegar nuestras teorías, y, el Límite de Planck es el que marca las fronteras de las teorías actuales que, nunca han podido llegar tan lejos como lo que nos dice esta simple ecuación:

                                                       G. Veneziano  y   Mahico Suzuki

La teoría nació casi por casualidad en 1.968 cuando dos jóvenes físicos teóricos, Gabriel Veneziano y Mahiko Suzuki, estaban hojeando independientemente libros de matemáticas. Figúrense ustedes que estaban buscando funciones matemáticas que describieran las interacciones de partículas fuertemente interactivas. Mientras estudiaban en el CERN, el Centro Europeo de Física Teórica en Ginebra, Suiza, tropezaron independientemente con la función beta de Euler , una función matemática desarrollada en el S. XIX por el matemático Leonhard Euler. Se quedaron sorprendidos al descubrir que la función beta de Euler ajustaba casi todas las propiedades requeridas para describir interacciones fuertes de partículas elementales.

En matemáticas, la función beta,¹​ también llamada integral de Euler de primer orden, es una función especial estrechamente relacionada con la función gamma y los coeficientes binomiales. Está definida como la integral

para  tales que  y .

“La función beta fue estudiada originalmente por Euler y Legendre. No obstante, su nombre le fue dado por Jacques Binet.”

Según he leído, durante un almuerzo en el Lawrence Berkeley Laboratory en California, con una espectacular vista del Sol brillando sobre el puerto de San Francisco, Suzuki le explicó a Michio Kaku mientras almorzaban la excitación de descubrir, prácticamente por casualidad, un resultado parcialmente importante. No se suponía que la física se pudiera hacer de ese modo casual.

Tras el descubrimiento, Suzuki, muy excitado, mostró el hallazgo a un físico veterano del CERN. Tras oír a Suzuki, el físico veterano no se impresionó. De hecho le dijo a Suzuki que otro físico joven (Veneziano) había descubierto la misma función unas semanas antes. Disuadió a Suzuki de publicar su resultado. Hoy, esta función beta se conoce con el nombre de modelo Veneziano, que ha inspirado miles de artículos de investigación iniciando una importante escuela de física y actualmente pretende unificar todas las leyes de la física.

En 1970, el Modelo de Veneziano-Suzuki (que contenía un misterio), fue parcialmente explicado cuando Yoichiro Nambu, de la Universidad de Chicago, y Tetsuo Goto, de la Nihon University, descubrieron que una cuerda vibrante yace detrás de sus maravillosas propiedades.

Así que, como la teoría de cuerdas fue descubierta hacia atrás y por casualidad, los físicos aún no conocen el principio físico que subyace en la teoría de cuerdas vibrantes y sus maravillosas propiedades.

El último paso en la evolución de la teoría de cuerdas (y el primer paso en la evolución de la relatividad general) aún está pendiente de que alguien sea capaz de darlo.

     Así, Witten dice:

“Los seres humanos en el planeta tierra nunca dispusieron del marco conceptual que les llevara a concebir la teoría de supercuerdas de manera intencionada, surgió por razones del azar, por un feliz accidente. Por sus propios méritos, los físicos del siglo XX no deberían haber tenido el privilegio de estudiar esta teoría muy avanzada a su tiempo y a su conocimiento. No tenían (ni tenemos ahora mismo) los conocimientos y los prerrequisitos necesarios para desarrollar dicha teoría, no tenemos los conceptos correctos y necesarios.”

 

Actualmente, Edwar Witten es el físico teórico que, al frente de un equipo de físicos de Princeton, lleva la bandera de la teoría de supercuerdas con aportaciones muy importantes en el desarrollo de la misma. De todas las maneras, aunque los resultados y avances son prometedores, el camino por andar es largo y la teoría de supercuerdas en su conjunto es un edificio con muchas puertas cerradas de las que no tenemos las llaves para acceder a su interior y mirar lo que allí nos aguarda.

Ni con esta colección podremos abrir la puerta que nos lleve a la Teoría cuántica de la gravedad que, según dicen, subyace en la teoría M

No perturbativa

El problema está en que nadie es lo suficientemente inteligente para resolver la teoría de campos de cuerdas o cualquier otro enfoque no perturbativo de esta teoría. Se requieren técnicas que están actualmente más allá de nuestras capacidades. Para encontrar la solución deben ser empleadas técnicas no perturbativas, que son terriblemente difíciles. Puesto que el 99 por ciento de lo que conocemos sobre física de altas energías se basa en la teoría de perturbaciones, esto significa que estamos totalmente perdidos a la hora de encontrar la verdadera solución de la teoría.

Nosotros, como el gato, estamos ante un enredo que no sabemos como solucionar. Nos faltan los conocimientos para ello. Y, como nuestras mentes evolucionan al ritmo que tiene impuesto el Universo, tendremos esas respuestas cuando llegue el momento, cuando estémos preparados para ello. Sobre todo, el conocimiento necesario para manejar las implicaciones que de tales conocimientos se pueden derivar.

¿Por qué diez dimensiones?

Uno de los secretos más profundos de la teoría de cuerdas, que aún no es bien comprendido, es por qué está definida sólo en diez, once y veintiséis dimensiones. Si calculamos cómo se rompen y se vuelven a juntar las cuerdas en el espacio N-dimensional, constantemente descubrimos que pululan términos absurdos que destruyen las maravillosas propiedades de la teoría. Afortunadamente, estos términos indeseados aparecen multiplicados por (N-10). Por consiguiente, para hacer que desaparezcan estas anomalías, no tenemos otra elección cuántica que fijar N = 10. La teoría de cuerdas, de hecho, es la única teoría cuántica conocida que exige completamente que la dimensión del espacio-tiempo esté fijada en un número único, el diez.

Por desgracia, los teóricos de cuerdas están, por el momento, completamente perdidos para explicar por qué se discriminan las diez dimensiones.  La respuesta está en las profundidades de las matemáticas, en un área denominada funciones modulares.

Al manipular los diagramas de lazos de Kikkawa, Sakita y Virasoro creados por cuerdas en interacción, allí están esas extrañas funciones modulares en las que el número 10 aparecen en los lugares más extraños.

Estas funciones modulares son tan misteriosas como el hombre que las investigó, el místico del este. Quizá si entendiéramos mejor el trabajo de este genio indio, comprenderíamos por qué vivimos en nuestro universo actual.

El misterio de las funciones modulares podría ser explicado por quien ya no existe, Srinivasa Ramanujan, el hombre más extraño del mundo de los matemáticos. Igual que Riemann, murió antes de cumplir cuarenta años, y como Riemann antes que él, trabajó en total aislamiento en su universo particular de números y fue capaz de reinventar por sí mismo lo más valioso de cien años de matemáticas occidentales que, al estar aislado del mundo en las corrientes principales de los matemáticos, le eran totalmente desconocidos, así que los buscó sin conocerlos. Perdió muchos años de su vida en redescubrir matemáticas conocidas.

En los cuadernos perdidos de Ramanujan podrían estar las respuestas. Dispersas entre oscuras ecuaciones en sus cuadernos están estas funciones modulares, que figuran entre las más extrañas jamás encontradas en matemáticas. Ellas reaparecen en las ramas más distantes e inconexas de las matemáticas. Una función que aparece una y otra vez en la teoría de las funciones modulares se denomina (como ya he dicho otras veces) hoy día “función de Ramanujan” en su honor. Esta extraña función contiene un término elevado a la potencia veinticuatro.

               Maravillosa y sencilla la Identidad de Ramanujan

El número 24 aparece repetidamente en la obra de Ramanujan. Este es un ejemplo de lo que las matemáticas llaman números mágicos, que aparecen continuamente donde menos se esperan por razones que nadie entiende.   Milagrosamente, la función de Ramanujan aparece también en la teoría de cuerdas. El número 24 que aparece en la función de Ramanujan es también el origen de las cancelaciones milagrosas que se dan en la teoría de cuerdas.  En la teoría de cuerdas, cada uno de los veinticuatro modos de la función de Ramanujan corresponde a una vibración física de la cuerda. Cuando quiera que la cuerda ejecuta sus movimientos complejos en el espacio-tiempo dividiéndose y recombinándose, deben satisfacerse un gran número de identidades matemáticas altamente perfeccionadas. Estas son precisamente las entidades matemáticas descubiertas por Ramanujan. Puesto que los físicos añaden dos dimensiones más cuando cuentan el número total de vibraciones que aparecen en una teoría relativista, ello significa que el espacio-tiempo debe tener 24 + 2 = 26 dimensiones espacio-temporales.

         Reflejos de luz polarizada sobre una superficie de un disco

Para comprender este misterioso factor de dos (que añaden los físicos), consideramos un rayo de luz que tiene dos modos físicos de vibración. La luz polarizada puede vibrar, por ejemplo, o bien horizontal o bien verticalmente. Sin embargo, un campo de Maxwell relativista A_µ tiene cuatro componentes, donde µ = 1, 2, 3, 4. Se nos permite sustraer dos de estas cuatro componentes utilizando la simetría gauge de las ecuaciones de Maxwell.  Puesto que 4 – 2 = 2, los cuatro campos de Maxwell originales se han reducido a dos. Análogamente, una cuerda relativista vibra en 26 dimensiones.  Sin embargo, dos de estos modos vibracionales pueden ser eliminados cuando rompemos la simetría de la cuerda, quedándonos con 24 modos vibracionales que son las que aparecen en la función de Ramanujan.

     Es posible que, en las matemáticas de Ramanujan estén algunas respuestas

Cuando se generaliza la función de Ramanujan, el 24 queda reemplazado por el número 8. Por lo tanto, el número crítico para la supercuerda es 8+2=10. Este es el origen de la décima dimensión que exige la teoría. La cuerda vibra en diez dimensiones porque requiere estas funciones de Ramanujan generalizadas para permanecer auto consistente. Dicho de otra manera, los físicos no tienen la menor idea de por qué 10 y 26 dimensiones se seleccionan como dimensión de la cuerda. Es como si hubiera algún tipo de numerología profunda que se manifestara en estas funciones que nadie comprende. Son precisamente estos números mágicos que aparecen en las funciones modulares elípticas los que determinan que la dimensión del espacio-tiempo sea diez.

En el análisis final, el origen de la teoría deca-dimensional es tan misterioso como el propio Ramanujan. Si alguien preguntara a cualquier físico del mundo por qué la naturaleza debería existir en diez dimensiones, estaría obligado a responder “no lo sé”. Se sabe en términos difusos, por qué debe seleccionarse alguna dimensión del espacio tiempo (de lo contrario la cuerda no puede vibrar de una forma cuánticamente autoconsistente), pero no sabemos por qué se seleccionan estos números concretos.

¡Son tantas las cosas que no sabemos!

Publica: emilio silvera

PD. Le damos las gracias a Michio Kaku por sus ideas y su manera futurista de ver la Física.

[?]

                                                                         

 

Hace unos días que, al comentar uno de los trabajos aquí expuestos, me sale un pequeño letrero en letras rojas que me avisa de que el “SITIO NO ES SEGURO” (Como podéis leer en el cartel más abajo). Lógicamente preocupado me dirigí al Administrador, el Señor SHALAFI, a quien le expongo el problema y me contesta lo siguiente:

“Muy buenas, don Emilio:

A ver, sobre la anomalía que me comenta: le doy respuesta rápida primero, y le doy explicación después que sé que es una mente inquieta y le gustará conocer las razones.

Respuesta rápida: puede ignorarlo completamente. Rellene los campos como siempre, dé a “Enviar comentario”, y luego le saldrá una pantalla de confirmación (como la que le muestro a continuación) donde simplemente debe pulsar en “Enviar de todos modos”

No es algo propio del blog; es el navegador (Google Chrome) el que muestra ese mensaje de “peligro” y exige la confirmación explícita de que desea enviar la información de todos modos. Google Chrome lleva bastante tiempo modificando su comportamiento actualización tras actualización siguiendo una política de ser cada vez más seguro, guiados por su propia interpretación de lo que es seguro.

El cartel se debe a que la web no tiene un “certificado digital OFICIAL” implementado. El blog tiene un certificado digital, pero no es OFICIAL. Es lo que se llama AUTOFIRMADO. Con esto conseguimos tener seguridad frente a ataques externos, pero cuando el Google Chrome intenta validar ese certificado contra las entidades oficiales, éstas le responden que ellas no lo han expedido. La web es segura desde un punto de vista técnico porque tiene certificado, pero Chrome no lo puede asegurar. Por eso da ese aviso. “

[?]

La NASA acaba de lanzar con éxito la misión Psyche que explorará el asteroide con el mismo nombre y que está valorado en un trillón de dólares. Psyche es un cuerpo totalmente metálico compuesto, principalmente, por hierro y níquel.

La misión Psyche partía de Cabo Cañaveral sobre las 14.19 horas UTC a bordo de un cohete Falcon Heavy de Space X, la empresa aeroespacial del multimillonario Elon Musk.

El lanzamiento se había aplazado 24 horas por las malas condiciones meteorológicas en esa zona de Florida. A los dos minutos y medio del despegue se desprendieron los motores laterales del cohete, y a los 4 minutos se desprendió la nave de la etapa central, para alcanzar la órbita terrestre por sus propios medios. Los motores laterales aterrizaron con éxito de forma controlada a los 8 minutos del despegue.

Qué esperan encontrar en Psyche

El objetivo de Psyche es un intrigante asteroide rico en metales con el mismo nombre, que orbita alrededor del Sol en el cinturón principal de asteroides entre Marte y Júpiter. Los científicos piensan que, a diferencia de los asteroides rocosos o helados, Psyche está compuesto principalmente de hierro y níquel y podría ser el corazón de un planeta primitivo que perdió sus capas externas. Explorar el asteroide Psyche (de unos 280 kilómetros en su punto más ancho) podría brindar información valiosa sobre cómo se formaron la Tierra y otros planetas.

La nave espacial Psyche utilizará un magnetómetro para detectar un campo magnético potencial; si el asteroide tiene uno, es un fuerte indicador de que alguna vez fue el núcleo de un planeta primitivo. Un generador de imágenes multiespectral capturará imágenes de la superficie, además de recopilar información sobre la composición y la topografía del asteroide. Los espectrómetros analizarán los neutrones y los rayos gamma provenientes de la superficie para revelar los elementos que componen el objeto.

Así será la misión Psyche

Psyche, el asteroide metálico en el que la NASA busca el secreto del origen de la Tierra

Para llegar al asteroide Psyche, la nave espacial de esta misión de la NASA viajará unos 3.6 millones de kilómetros durante un período de casi 6 años. El viaje incluirá volar relativamente cerca de Marte en Mayo de 2026 para lo que se llama una asistencia gravitatoria. Aprovechando la gravedad de Marte, Psyche aumentará su velocidad y cambiará de dirección sin usar mucho propelente.

Si todo va según lo planeado, la gravedad del asteroide Psyche capturará la nave espacial a finales de Julio de 2029, y Psyche comenzará su misión principal en Agosto. Pasará unos dos años orbitando el asteroide para tomar fotografías, mapear la superficie y recopilar datos para determinar la composición de Psyche.

Fuente: Noticias en O.K. Diario

[?]

    En estas bellas y gigantescas Nebulosas gigantes, se forman moléculas esenciales para la vida

                                             Aquí han detectado moléculas precursoras de la Vida

El Universo (que no sabemos en realidad como pudo surgir ni de dónde llegó), que conforme a los datos que conocemos y hemos podido recopilar de la observación y el estudio, está denotado por nosotros mediante un Modelo que llamamos Big Bang y que es el que se ajusta lo más posible a lo que hemos podido saber de complejas investigaciones. Sin embargo, en ese proceso existen zonas oscuras que no nos han dejado ver lo que pudo pasar, en los primeros momentos, es decir, cuando surgió el Universo acompañado del Tiempo y de su hermana la Entropía.

Las primeras estrellas surgieron 250 millones de años después del Big Bang

Tuvieron que pasar algunos cientos de millones de años para que se formaran las primeras estrellas y, más tarde, las primeras galaxias (arriba la imagen del Hubble muestra una galaxia infantil formándose). Las primeras estrellas, muchas estrellas parecidas a las de la Población III, se formaron y empezaron el proceso de unir los elementos que se formaron en el Big Bang (hidrógeno, helio y litio) en elementos más pesados. Los grandes volúmenes de materia colapsan para formar una galaxia. Las estrellas de la Población II se formaron más tarde en este proceso y las estrellas de la Población I se formaron las últimas y son las que contienen los elementos más pesados.

                                                             El Sistema solar (planetas) a escala

Eso si, la escala es solo para los planetas, ya que para la órbita, hubiéramos tenido que utilizar una pantalla que no cabría ni en la Tierra. Se incluyen a  “nuestro sistema solar” a tres planetoides, Ceres, Eris y Plutón,

Formación del sistema solar

Hace unos 6.000 /8.000 millones de años que a partir de una Nube de Gas y Polvo, nació nuestro sistema solar, el Sistema planetario en el que está la Tierra (la tercera a partir del Sol), acompañada de los otros planetas. los más grandes son gaseosos. Todos tienen tienen su órbita alrededor de la estrella que llamamos Sol, y, el Sol contiene 99.75% de la masa de todo el Sistema, la mayor parte de la masa restante de todo el sistema, está concentrada en los planetas que arriba quedan representados de forma fiel en sus dimensiones.

Del astro recibe la luz y el calor necesarios para la vida

La Tierra, situada a una distancia del Sol de 1 Unidad Astronómica (150 millones de kilómetros), está a la distancia adecuada (zona habitable), para que el agua líquida corra por sus arroyos y manantiales, y, éste valioso líquido, es (como se sabe) un elemento esencial para la presencia de la vida.-

Tenemos que decir que nuestro Sistema solar se encuentra situado en la periferia de la Galaxia Vía Láctea, en el interior del Brazo de Orión, y, es una entre las más de cien mil galaxias que la conforman. La vista de arriba de la Galaxia está tomada en Chile desde el Paranal. Nuestra Galaxia pertenece a un pequeño grupo (el Grupo Local), en el que unas pocas decenas de pequeñas galaxias lo conforman a excepción de la mayor del Grupo, la galaxia Andrómeda que corre hacia nosotros a razón de 500 Km/h., y dentro de unos 3.000 millones de años, se fusionará con la Vía Láctea.

Así que, como antes hemos reseñado, nuestro Sistema solar se encuentra situado a 27.000 años luz del Centro Galáctico, en una región  aceptablemente tranquila y, con el tiempo, a medida que el planeta Tierra se fue enfriando, hace de ello ahora unos 3.800 millones de años, surgieron las primeras células vivas que pudieron emerger de un protoplasma vivo.

Aquellas células se replicaron y dieron lugar a una variedad de “seres” infinitesimales que llamamos bacterias (por generalizar) y, partiendo de ellas como primeras formas de vida en el planeta, el Tiempo hizo lo demás, la vida evolucionó en los océanos del planeta y en los lugares más adecuados la tierra firme.

Es cierto (como he referido aquí tantas veces), que la historia de la vida no la pudo escribir nadie, ningún cronista estaba aquí presente cuando esa bella aventura surgió en nuestro planeta. Sin embargo, avanzando el Tiempo, los miembros de nuestra especie (después de muchos miles de años de vagar perdidos por distintas regiones del planeta, hasta alcanzar un nivel aceptable de conocimiento) pudo indagar sobre el pasado, y, nada mejor que los fósiles para contarnos lo que pasó.

Ante aquellas pruebas irrefutables, de nada sirvieron los razonamientos poéticos o religiosos que pretendían contarnos lo contrario. La realidad se imponía y nos hizo descubrir un mundo distinto, una cronología distinta y una Historia distinta. No se puede explicar con palabras ni describir el asombro que aquellos descubrimientos paleontológicos supusieron en aquellas sociedades del pasado que, maravillosos y desconcertantes, vinieron a decirnos (de alguna manera) de dónde veníamos) y nos contaban (aquellos hallazgos) nuestros verdaderos orígenes.

Más de 65 millones de años más tarde llegamos nosotros al planeta

Nuestra innata curiosidad nos llevó a descubrir las increíbles formas de vida que antes que nosotros poblaron el planeta, y, los descubrimientos nos desvelaron parte de nuestra Historia y la de muchos seres vivos que en la Tierra vivieron antes que nosotros. Aquello vino a ensanchar nuestras Mentes y, nada desde entonces, se fiaba a la creencia religiosa que situaba nuestro origen por creación divina. La Ciencia, como otras tantas veces y en otros contextos, vino a esclarecer el enigma de la vida y otros que con ella estaban conectados.

Los fósiles más antiguos de la Tierra tienen entre 3.400/4.000 millones de años. Fueron hallados en Australia, fosilizados en las rocas más antiguas del Planeta.

. Se trata de Bacterias que usaban el sulfuro para vivir en lugar del oxígeno.

. Quedó confirmado que los primeros vestigios de vida respiraban sulfuro.

. El descubrimiento replantea la existencia de vida en otros planetas.

Aquellos fósiles hallados son restos de bacterias, de apenas 0,01 milímetro de tamaño y que utilizaban el sulfuro para poder subsistir. Después de todo aquello, muchos fueron los descubrimientos que pusieron al descubierto las formas de vida (incluidas la de los homínidos) que poblaron la Tierra.

Sabemos, por los hallazgos encontrados que, el hombre de Neanderthal, ya se interesaba por los fósiles.

El descubrimiento de las Edades anteriores a las del Hombre, tuvo una gran repercusión, a finales del siglo XIX, mucho más allá de los círculos científicos, en buena parte porque reveló paisajes desaparecidos y poblados por criaturas extrañas que desató la imaginación de la gente, y, sobre todo, los grandes vertebrados del pasado, dieron lugar a mil historias que la imaginación construía para el embeleso de todos aquellos que, cargados de ignorancia, no podían resistirse a la magia de lo grandioso y desconocido.

Hemos hallado los restos de aquellos terribles reptiles, los Dinosaurios que hace 150 años poblaron nuestro planeta y que, hace ahora 65 millones de años, un meteorito caído en la Península del Yucatán (México), acabó con ellos y nos dio una oportunidad. Aquel suceso vino a eliminar el “Callejón sin Salida” en el que encontraban los pequeños mamíferos para evolucionar en un planeta dominado por tan terribles animales.

           Hallan moléculas sorprendentemente complejas en una galaxias vecina

Claro que, como en otras muchas cosas que hemos construido a partir de la evidencia encontrada, la Historia de la Vida en la Tierra, tiene algunas lagunas y no todas son certezas, por eso, algunos abogan por el hecho de que la Vida, pudo venir del Espacio Exterior (Panspermia), e instarse en nuestro planeta con cuyas condiciones sí pudo florecer.

La Historia de la Vida en nuestro planeta, siendo un tema fascinante, también es un tema inacabado, y, tenemos que continuar la búsqueda que nos lleve hasta esa verdad que incansables buscamos sobre nuestros verdaderos orígenes.

Ante todo y para no perder el rumbo, tenemos que retrotraernos en el Tiempo y saber que, el comienzo de todo, la posibilidad de que más tarde pudiera exisitr una Historia que contar sobre la presencia de la Vida en el Universo, radica en el hecho cierto de que, el material del que están hechos todos los seres vivos (tanto del pasado como del presente y del futuro), fue “fabricado” en las estrellas. En el corazón de sus hornos nucleares, allí se fusionaron los elementos de la vida: Hidrógeno. Carbono, Oxígeno y Nitrógeno (CHON), entre otros que, en menor escala nos conforman.

En cuanto al hecho de que la vida surgiera en el Universo a partir de la “materia inerte”, puede ser explicado si estudiamos a fondo todos aquellos hechos que han intervenido en el proceso, y, sobre todo, en el hecho cierto de que la materia, evoluciona y se transforma, y, en nuestro planeta, pudo llegar a los genes y constituirse en una estructura de ADN de doble hélice que llegó hasta nosotros.

emilio silvera

[?]