Cuando pensamos en la edad y el tamaño del universo lo hacemos generalmente utilizando medidas de tiempo y espacio como años, kilómetros o años-luz. Como ya hemos visto, estas medidas son extraordinariamente antropomórficas. ¿Por qué medir la edad del universo con un “reloj” que hace “tic” cada vez que nuestro planeta completa una órbita alrededor de su estrella madre, el Sol? ¿Por qué medir su densidad en términos de átomos por metro cúbico? Las respuestas a estas preguntas son por supuesto la misma: porque es conveniente y siempre lo hemos hecho así.
A medida que examinamos volúmenes cada vez mayores del Universo, la densidad de material que encontramos sigue disminuyendo hasta que salimos de las dimensiones de los cúmulos de galaxias. Cuando llegamos a dicha escala, la acumulación de materia empieza a desvanecerse y se parece cada vez más a una minúscula perturbación aleatoria de un mar uniforme de materia, con una densidad de aproximadamente un átomo por cada metro cúbico.
A medida que buscamos en las mayores dimensiones visibles del Universo, encontramos que las desviaciones de la uniformidad perfecta de la materia y la radiación se quedan en un bajo nivel de sólo una parte en cien mil. Esto nos muestra que el Universo no es lo que se ha llegado a conocerse como un fractal, en donde la acumulación de materia en cada escala parece una imagen ampliada de la escala superior siguiente.
Que el Universo posea una densidad muy baja no es un accidente. La expansión del Universo relaciona su tamaño y su edad con la atracción gravitatoria del material que contiene. Para que el Universo se expanda el tiempo suficiente para permitir que los ladrillos de la vida se formen en los interiores de las estrellas debe tener una edad de miles de millones de años. Esto significa que debe tener una extensión de miles de millones de años luz y poseer una densidad de materia promedio muy pequeña y una temperatura muy baja.
Finalmente las medidas las medidas de la Densidad Crítica (la cantidad de materia que hay en el Universo), es casi la ideal, por que estamos en un universo plano en el que no habrá Big Crunch, la muerte del universo será térmica, es decir, cuando alcance el Cero absoluto (-273,15 ºC), todo se detendrá, ni los átomos se moverán.
Siempre hemos tratado de crear una teoría nueva para describir la naturaleza cuántica de la gravedad y por el camino ha emergido un nuevo significado para las unidades naturales de Planck: Masa de Planck, Longitud de Planck, Tiempo de Planck, Temperatura de Planck.
| Mp = |
(hc/G)½ = |
5’56 × 10-5 gramos |
| Lp = |
(Gh/c3) ½ = |
4’13 × 10-33 centímetros |
| Tp = |
(Gh/c5) ½ = |
1’38 × 10-43 segundos |
| Temp.p = |
K-1 (hc5/G) ½ = |
Estas formulaciones con la masa, la longitud, el tiempo y la temperatura de Planck incorporan la G(constante de gravitación), la h (la constante de Planck) y la c, la velocidad de la luz. La de la temperatura incorpora además, la K de los grados Kelvin.
La constante de Planck racionalizada (la más utilizada por los físicos), se representa por ћ que es igual a h/2π que vale del orden de 1’054589×10-34 Julios segundo.
En todos los sistemas cerrados la Entropía siempre aumenta
Un estudio reveló que la complejidad de los “universos” siempre aumenta con el tiempo y que nunca se reduce, independientemente de cómo se desarrollan los modelos. Si consideramos el Universo como un Sistema cerrado, su entropía aumentará y el Caos se irá haciendo el dueño de la situación.
En las unidades de Planck, una vez más, vemos un contraste entre la pequeña, pero no escandalosamente reducida unidad natural de la masa y las unidades naturales fantásticamente extremas del tiempo, longitud y temperatura. Estas cantidades tenían una significación sobrehumana para Planck. Entraban en La Base de la realidad física:
“Estas cantidades conservarán su significado natural mientras la Ley de Gravitación y la de Propagación de la luz en el vacío y los dos principios de la termodinámica sigan siendo válidos; por lo tanto, siempre deben encontrarse iguales cuando sean medidas por las inteligencias más diversas con los métodos más diversos.”
Ésta es una situación en donde resulta especialmente apropiado utilizar las unidades “naturales”; la masa, longitud y tiempo de Planck, las que ellos introdujeron en la ciencia física para ayudarnos a escapar de la camisa de fuerza que suponía la perspectiva centrada e el ser humano.
Es fácil caer en la tentación de mirarnos el ombligo y no hacerlo al entorno que nos rodea. Muchas más cosas habríamos evitado y habríamos descubierto si por una sola vez hubiésemos dejado el ego a un lado y, en lugar de estar pendientes de nosotros mismos, lo hubiéramos hecho con respecto a la naturaleza que, en definitiva, es la que nos enseña el camino a seguir.
Después de identificar las galaxias en imágenes bidimensionales como la mostrada arriba a la derecha, se mide la distancia para crear el mapa tridimensional. El SDSS actualmente reporta información en tres dimensiones para más de 200 000 galaxias, rivalizando con el conteo de galaxias en 3D del mapa celeste de Campo en Dos Grados.
La edad actual del universo visible ≈ 1060 tiempos de Planck
Tamaño actual del Universo visible ≈ 1060 longitudes de Planck
La masa actual del Universo visible ≈ 1060 masas de Planck
Vemos así que la bajísima densidad de materia en el universo es un reflejo del hecho de que:
Densidad actual del universo visible ≈10-120 de la densidad de Planck
Y la temperatura del espacio, a 3 grados sobre el cero absoluto es, por tanto
Temperatura actual del Universo visible ≈ 10-30 de la Planck
En una sencilla y simple mirada, podemos encontrar la Belleza de todo un universo y, adentrarnos en ese brillo sugerente de la pupila que nos adentra hacia el interior de un Cosmos de inusitados misterios y lleno de promesas de cosas maravillosas que, como en el universo, allí podemos encontrar. Se puede dar la paradoja de que, allí, dentro de una simple mirada, podamos encontrar el infinito.
Estos números extraordinariamente grandes y estas fracciones extraordinariamente pequeñas nos muestran inmediatamente que el universo está estructurado en una escala sobrehumana de proporciones asombrosas cuando la sopesamos en los balances de su propia construcción.
Con respecto a sus propios patrones, el universo es viejo. El tiempo de vida natural de un mundo gobernado por la gravedad, la relatividad y la mecánica cuántica es el fugaz breve tiempo de Planck. Parece que es mucho más viejo de lo que debería ser.
Pero, pese a la enorme edad del universo en “tics” de Tiempo de Planck, hemos aprendido que casi todo este tiempo es necesario para producir estrellas y los elementos químicos que traen la vida.
La vida que surgió en el planeta Tierra a partir de los materiales “fabricados” en las estrellas de los que se formaron los mundos que, situados en el lugar adecuado, con agua líquida, océanos y atmósfera, pudieron darse las condiciones adecuadas para la formación de esa “sopa primordial” o, protoplasma vivo del que surgiría aquella primera célula replicante que dio el primer paso hacia la aventura de la Vida.
¿Por qué nuestro universo no es mucho más viejo de lo que parece ser? Es fácil entender por qué el universo no es mucho más joven. Las estrellas tardan mucho tiempo en formarse y producir elementos más pesados que son las que requiere la complejidad biológica. Pero los universos viejos también tienen sus problemas. Conforme para el tiempo en el universo el proceso de formación de estrellas se frena. Todo el gas y el polvo cósmico que constituyen las materias primas de las estrellas habrían sido procesados por las estrellas y lanzados al espacio intergaláctico donde no pueden enfriarse y fundirse en nuevas estrellas. Pocas estrellas hacen que, a su vez, también sean pocos los sistemas solares y los planetas. Los planetas que se forman son menos activos que los que se formaron antes, la entropía va debilitando la energía del sistema para realizar trabajo. La producción de elementos radiactivos en las estrellas disminuirá, y los que se formen tendrán semividas más largas. Los nuevos planetas serán menos activos geológicamente y carecerán de muchos de los movimientos internos que impulsan el vulcanismo, la deriva continental y la elevación de las montañas en el planeta. Si esto también hace menos probable la presencia de un campo magnético en un planeta, entonces será muy poco probable que la vida evolucione hasta formas complejas.
En lugares como este se forman los elementos de la vida
Las estrellas típicas como el Sol, emiten desde su superficie un viento de partículas cargadas eléctricamente que barre las atmósferas de los planetas en órbitas a su alrededor y, a menos que el viento pueda ser desviado por un campo magnético, los posibles habitantes de ese planeta lo podrían tener complicado soportando tal lluvia de radiactividad. En nuestro sistema solar el campo magnético de la Tierra ha protegido su atmósfera del viento solar, pero Marte, que no está protegido por ningún campo magnético, perdió su atmósfera hace tiempo.
Probablemente no es fácil mantener una larga vida en un planeta del Sistema solar. Poco a poco hemos llegado a apreciar cuán precaria es. Dejando a un lado los intentos que siguen realizando los seres vivos de extinguirse a sí mismos, agotar los recursos naturales, propagar infecciones letales y venenos mortales y emponzoñar la atmósfera, también existen serias amenazas exteriores.
Esta marca oscura y estirada es la última cicatriz de impacto de Júpiter, un penacho de restos creado mientras un pequeño asteroide o un cometa se desintegraba tras zambullirse en el interior de la atmósfera del gigante gaseoso.
Los movimientos de cometas y asteroides, a pesar de tener la defensa de Júpiter, son una seria y cierta amenaza para el desarrollo y persistencia de vida inteligente en las primeras etapas. Los impactos no han sido infrecuentes en el pasado lejano de la Tierra, habiendo tenido efectos catastróficos. Somos afortunados al tener la protección de la Luna y de la enorme masa de Júpiter que atrae hacia sí los cuerpos que llegan desde el exterior desviándolos de su probable trayectoria hacia nuestro planeta. La caída en el planeta de uno de estos enormes pedruscos podría producir extinciones globales y retrasar en millones de años la evolución.
Cuando comento este tema no puedo evitar el recuerdo del meteorito caído en la Tierra que impactó en la península de Yucatán hace 65 millones de años, al final de la Era Mesozoica, cuando según todos los indicios, los dinosaurios se extinguieron. Sin embargo, aquel suceso catastrófico para los grandes lagartos, en realidad supuso que la Tierra fue rescatada de un callejón sin salida evolutivo. Parece que los dinosaurios evolucionaron por una vía que desarrollaba el tamaño físico antes que el tamaño cerebral.
“Ellos” reinaron en la Tierra por más de 150 millones de años, nosotros llegamos, como el que dice antes de ayer
La desaparición de los dinosaurios junto con otras formas de vida sobre la Tierra en aquella época, hizo un hueco para la aparición de los mamíferos. Se desarrolló la diversidad una vez desaparecidos los grandes depredadores. Así que, al menos en este caso concreto, el impacto nos hizo un gran favor, ya que hizo posible que 65 millones de años más tarde pudiéramos llegar nosotros. Los dinosaurios dominaron el planeta durante 150 millones de años; nosotros, en comparación, llevamos tres días y, desde luego, ¡la que hemos formado!
Despues de los Dinosaurios surgieron otras formas de vida que, evolucionadas, llegaron hasta aquí (arriba la muestra).
En nuestro sistema solar la vida se desarrolló por primera vez sorprendentemente pronto tras la formación de un entorno terrestre hospitalario. Hay algo inusual en esto. El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas cristalicen los materiales complejos necesarios para la vida, tales como el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, carbono, etc.
Parece que la similitud en los “tiempos” no es una simple coincidencia. El argumento, en su forma más simple, lo introdujo Brandon Carter y lo desarrolló John D. Barrow por un lado y por Frank Tipler por otro. Al menos, en el primer sistema solar habitado observado, ¡el nuestro!, parece que sí hay alguna relación entre t(bio) y t(estrella) que son aproximadamente iguales; el t(bio) – tiempo biológico para la aparición de la vida – algo más extenso.
La atmósfera actual requirió un largo proceso
Muchos son los parámetros a tener en cuenta para llegar a la formación de nuestra atmósfera planetaria y todo el ecosistema que tenemos y del que podemos disfrutar. Claro que, nadie cae en la cuenta de que, eso lo tenemos y es posible, gracias a unos “seres” infinitesimales, los procariotas que realizan el “milagro”.
La evolución de una atmósfera planetaria que sustente la vida requiere una fase inicial durante la cual el oxígeno es liberado por la fotodisociación de vapor de agua. En la Tierra esto necesitó 2.400 millones de años y llevó el oxígeno atmosférico a aproximadamente una milésima de su valor actual. Cabría esperar que la longitud de esta fase fuera inversamente proporcional a la intensidad de la radiación en el intervalo de longitudes de onda del orden de 1000-2000 ángstroms, donde están los niveles moleculares clave para la absorción de agua.
Pudiera ser que, en lugares como este, comenzara todo. Estromatolitos y húmeros negros
Este simple modelo indica la ruta que vincula las escalas del tiempo bioquímico de evolución de la vida y la del tiempo astrofísico que determina el tiempo requerido para crear un ambiente sustentado por una estrella estable que consume hidrógeno en la secuencia principal y envía luz y calor a los planetas del Sistema Solar que ella misma forma como objeto principal.
A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el universo como algo natural y corriente, ellos abogan por la inevitabilidad de un universo grande y frío en el que es difícil la aparición de la vida, y en el supuesto de que ésta aparezca, será muy parecida a la nuestra.
Aurora boreal
Formación de Auroras Boreales y Australes, Cinturones de Van Allen, Ciclo del Agua, Formación de Nubes, Tipos de Nubes, Cristales de Hielo y Nieve, Niebla, Vientos, Ciclones y Anti-ciclones, Formación de Tornados, Formación de Huracanes, Relámpagos, Refracción de la Luz, Corrientes Oceánicas, Capa de Ozono, Patrones de Temperatura, Patrones Precipitación, Origen de la Atmósfera, Termómetro, Barómetro, Pluviómetro.
Podemos imaginar pero… ¡Saber que formas de vida pueden existir en el Universo…!
Los biólogos, sin embargo, parecen admitir sin problemas la posibilidad de otras formas de vida, pero no están tan seguros de que sea probable que se desarrollen espontáneamente, sin un empujón de formas de vida basadas en el carbono. La mayoría de las estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el universo se centran en formas de vida similares a nosotros que habiten en planetas parecidos a la Tierra y que necesiten agua y oxígeno o similar con una atmósfera gaseosa y las demás condiciones de la distancia entre el planeta y su estrella, la radiación recibida, etc. En este punto, parece lógico recordar que antes de 1.957 se descubrió la coincidencia entre los valores de las constantes de la Naturaleza que tienen importantes consecuencias para la posible existencia de carbono y oxígeno, y con ello para la vida en el universo.
Múltiples formas de vida, tanto macro como microscópicas, están presentes en nuestro planeta, y, de la misma manera, lo estarán en otros que, estando en la zona habitable de su estrella, tengan condiciones similares o parecidas a las nuestras.
Hay una coincidencia o curiosidad adicional que existe entre el tiempo de evolución biológico y la astronomía. Puesto que no es sorprendente que las edades de las estrellas típicas sean similares a la edad actual del universo, hay también una aparente coincidencia entre la edad del universo y el tiempo que ha necesitado para desarrollar formas de vida como nosotros.
Desde la extinción del Homo, hace 45 000 años, el Homo sapiens es la única especie conocida del género Homo que aún perdura. La imagren de arriba estaba en una placa llevada a bordo de la Pioneer 11 y Vyager I y II, representando a un hombre y una mujer con la intención de darnos a conocer a posibles inteligencias que existan en otros mundos fuera de nuestro Sistema solar.
Si miramos retrospectivamente cuánto tiempo han estado en escena nuestros ancestros inteligentes (Homo Sapiens) vemos que han sido sólo unos doscientos mil años, mucho menos que la edad del universo, trece mil millones de años, o sea, menos de dos centésimos de la Historia del Universo. Pero si nuestros descendientes se prolongan en el futuro indefinidamente, la situación dará la vuelta y cuando se precise el tiempo que llevamos en el universo, se hablará de miles de millones de años.
Brandon Carter y Richard Gott han argumentado que esto parece hacernos bastante especiales comparados con observadores en el futuro muy lejano.
Como decía Peter Kolosimo… “Hay otros mundos pero están en este”
A veces, nuestra imaginación dibuja mundos de ilusión y fantasía pero, en realidad… ¿serán sólo sueños?, o, por el contrario, pudieran estar en alguna parte del Universo todas esas cosas que imaginamos que pudieran estar presentes en otros mundos lejanos que, como el nuestro… posibilitó la llegada de la vida.
Podríamos imaginar fácilmente números diferentes para las constantes de la Naturaleza de forma tal que los mundos también serían distintos al planeta Tierra y la vida no sería posible en ellos. Aumentemos la constante de estructura fina más grande y no podrá haber átomos, hagamos la intensidad de la gravedad mayor y las estrellas agotarán su combustible muy rápidamente, reduzcamos la intensidad de las fuerzas nucleares y no podrá haber bioquímica, y así sucesivamente.
Hay cambios infinitesimales que seguramente podrían ser soportados sin notar cambios perceptibles, como por ejemplo en la vigésima cifra decimal de la constante de estructura fina. Si el cambio se produjera en la segunda cifra decimal, los cambios serían muy importantes. Las propiedades de los átomos se alteran y procesos complicados como el plegamiento de las proteínas o la replicación del ADN pueden verse afectados de manera adversa. Sin embargo, para la complejidad química pueden abrirse nuevas posibilidades. Es difícil evaluar las consecuencias de estos cambios, pero está claro que, si los cambios consiguen cierta importancia, los núcleos dejarían de existir, no se formarían células y la vida se ausentaría del planeta, siendo imposible alguna forma de vida.
Las constantes de la naturaleza ¡son intocables! Si variara la carga del electrón o la masa del protón en sólo una diezmillonésima… ¡La vida no sería posible en el Universo!
Un equipo de astrónomos ha conseguido encontrar una vasta reserva de gas intergaláctico situada a unos 400 millones de años luz de la Tierra en la que podría encontrarse la “materia perdida” del Universo que los científicos llevan años buscando.
Miles de millones de galaxias formadas a lo largo de miles de millones de años
Nuestro rincón del universo se llama Laniakea, con 100.000 billones de soles. Un grupo de astrónomos ha definido el lugar en el universo en el que todos nosotros vivimos. Lo ha bautizado Laniakea y parece imposible no sentir vértigo tras conocer su magnitud. Miremos al Sol, la estrella que da calor a eso que llamamos casa. Parece un astro muy rimbombante, pero en realidad es sólo una más de las 100.000 billones (100.000.000.000.000.000) de estrellas que existen en Laniakea.
Ahora sabemos que el universo tiene que tener miles de millones de años para que haya transcurrido el tiempo necesario par que los ladrillos de la vida sean fabricados en las estrellas y la gravitación nos dice que la edad del universo esta directamente ligada con otras propiedades como la densidad, temperatura, y el brillo del cielo.
Puesto que el universo debe expandirse durante miles de millones de años, debe llegar a tener una extensión visible de miles de millones de años luz. Puesto que su temperatura y densidad disminuyen a medida que se expande, necesariamente se hace frío y disperso. Como hemos visto, la densidad del universo es hoy de poco más que 1 átomo por m3 de espacio. Traducida en una medida de las distancias medias entre estrellas o galaxias, esta densidad tan baja muestra por qué no es sorprendente que otros sistemas estelares estén tan alejados y sea difícil el contacto con extraterrestres. Si existen en el universo otras formas de vida avanzada, entonces, como nosotros, habrán evolucionado sin ser perturbadas por otros seres de otros mundos hasta alcanzar una fase tecnológica avanzada.
La expansión del universo es precisamente la que ha hecho posible que el alejamiento entre estrellas, con sus enormes fuentes de radiación, no incidieran en las células orgánicas que más tarde evolucionarían hasta llegar a nosotros. Diez mil millones de años de alejamiento continuado y el enfriamiento que acompaña a dicha expansión permitieron que, con la temperatura ideal y una radiación baja, los seres vivos continuaran su andadura en este planeta minúsculo, situado en la periferia de la galaxia que comparado al conjunto de esta, es sólo una mota de polvo donde unos insignificantes seres laboriosos, curiosos y osados, son conscientes de estar allí y están pretendiendo determinar las leyes, no ya de su mundo o de su galaxia, sino que su osadía ilimitada les lleva a pretender conocer el destino de todo el universo.
El ser humano ha hecho un largo recorrido para ahora sentirse insignificante
Cuando a solas pienso en todo esto, la verdad es que no me siento nada insignificante y nada humilde ante la inmensidad de los cielos. Las estrellas pueden ser enormes y juntas, formar inmensas galaxias… pero no pueden pensar ni amar; no tienen curiosidad, ni en ellas está el poder de ahondar en el porqué de las cosas. Nosotros sí podemos hacer todo eso y más.
La estructura de los átomos y las moléculas está controlada casi por completo por dos números: la razón entre las masas del electrón y el protón, b, que es aproximadamente igual a 1/1.836, y la constante de estructura fina, a, que es aproximadamente 1/137. Supongamos que permitimos que estas dos constantes cambien su valor de forma independiente y supongamos también (para hacerlo sencillo) que ninguna otra constante de la Naturaleza cambie. ¿Qué le sucede al mundo si las leyes de la naturaleza siguen siendo las mismas?
Si deducimos las consecuencias pronto encontramos que no hay muchos espacios para maniobrar. Incrementemos β demasiado y no puede haber estructuras moleculares ordenadas porque es el pequeño valor de beta el que asegura que los electrones ocupen posiciones bien definidas alrededor de un núcleo atómico y las cargas negativas de los electrones igualan las cargas positivas de los protones haciendo estable el núcleo y el átomo.
Si en lugar de a versión b, jugamos a cambiar la intensidad de la fuerza nuclear fuerte aF, junto con la de a, entonces, a menos que aF > 0,3 a½, los elementos como el carbono no existirían.
La molécula de Carbono que hace posible la Vida en nuestro mundo
No podrían existir químicos orgánicos, no podrían mantenerse unidos. Si aumentamos aF en solo un 4 por 100, aparece un desastre potencial porque ahora puede existir un nuevo núcleo de helio, el helio-2, hecho de 2 protones y ningún neutrón, que permite reacciones nucleares directas y más rápidas que de protón + protón → helio-2.
Las estrellas agotarían rápidamente su combustible y se hundirían en estados degenerados o en agujeros negros. Por el contrario, si aF decreciera en un 10 por 100, el núcleo de deuterio dejaría de estar ligado y se bloquearía el camino a los caminos astrofísicos nucleares hacia los elementos bioquímicos necesarios para la vida.
¡Es todo tan complejo!
Emilio Silvera V.
La emoción del científico no es exagerada. Las ondas gravitacionales fueron predichas por Albert Einstein en su afamada Teoría General de la Relatividad, publicada en 1916. Justo cien años más tarde se confirma su existencia, abriendo todo un nuevo horizonte para la astronomía moderna, que a partir de ahora podrá “escuchar” señales del Universo que hasta ahora jamás habíamos podido captar (o al menos, eso es lo que nos cuentan).
Escenas que hemos imaginado y que, en el futuro (aún lejano), podrían ser una realidad
Pensar que estamos solos en el Universo “infinito”, es demasiado pretencioso y no creo que seamos “la especie elegida” ni nada parecido. En cientos de miles de mundos como el nuestro y parecidos, estarán presentes las más diversas criaturas que, en algunos casos tendrán entendimiento y en otros, como pasa en la Tierra, simplemente serán seres vivos vegetativos sin ninguna clase de conciencia, o, con una conciencia limitada.
Sabemos que las primeras especies de formas primarias de vida que habitaron la Tierra desde sus albores, hace ahora de ello 3.800 millones de años, muchas fueron evolucionando hacia otras formas más complejas, otras permanecen hoy día de la misma forma original, y, muchísimas de ellas nacieron y murieron por no saber adaptarse. De hecho, de los millones de especies que vivieron sobre la Tierra, sólo el 1% sobrevive actualmente y, son algunos millones de especies no todas conocidas.
Poco esfuerzo mental tendríamos que hacer para vernos en ellos reflejados, y, si no estoy equivocado, esta misma escena (o muy parecida) se estará produciendo, ahora mismo, en muchos cientos de planetas alejados de nosotros por miles de años luz de distancia.
Una característica sorprendente de nuestro retrato reconstruido del antepasado primitivo es su carácter moderno. Si este organismo lo encontráramos hoy, seguramente no delataría su inmensa antigüedad, excepto por sus secuencias de DNA. Tuvo que estar precedido, necesariamente, por formas más rudimentarias, estadios intermedios en la génesis de sistemas estructurales, metabólicos, energéticos y genéticos complejos que son compartidos por todos los seres vivos de hoy en día. Por desgracia, tales formas no han dejado descendientes igualmente primitivos que permitan su caracterización. Esta
carencia complica mucho el problema del origen de la vida.
La Tierra nació por aglomeración de materiales y sólo era una gran bola ígnea que, poco a poco se fue enfriando. El contenido de elementos, los gases y todo el proceso que siguió, crearon la atmósfera y lluvias torrenciales pudieron formar los mares y océanos. Unos 750 millones de años más tarde, aparecieron las primeras formas de vida unicelulares.
La Tierra nació hace unos 4.550 millones de años. Se condensó, junto con los otros planetas del sistema solar, en un disco de gas y polvo que giraba alrededor de una joven estrella que iba a convertirse en nuestro Sol. Fenómenos de violencia extrema, incompatible con el mantenimiento de ningún tipo de vida, rodearon este nacimiento.
Durante al menos quinientos millones de años, cometas y asteroides sacudieron la Tierra en formación, con lo que la hicieron incapaz de albergar vida durante todo este tiempo. Algunos impactos pudieron haber sido incluso suficientemente violentos como para producir la pérdida de toda agua terrestre por vaporización, después de lo cual los océanos se habrían vuelto a llenar con agua aportada por cometas. Según esta versión de los acontecimientos, los océanos actuales de remontarían a la última oleada de bombardeo cometario intenso, que los expertos creen que tuvo lugar hace unos cuatro mil millones de años. Existen señales de que había vida en la Tierra poco después de que dichos cataclismos llegaran a su fin.
Cualquier planeta situado en la zona habitable… Puede albergar alguna forma de vida
El tiempo inexorable no deja de transcurrir, el Universo dinámico hace que todo lo que contiene, sobre todo la materia, evolucione desde formas simples a complejas y, en algunos lugares que han logrado tener las condiciones para ello, puede estar presente la vida. Nosotros, seres evolucionados a partir de la matería inerte creada en las estrellas, hemos logrado saber algunas cosas y no dejamos de hacernos preguntas como aquella de: ¿Habrá otros mundos? ¿Estarán, como la Tierra, llenos de vida? Bueno, lo de los mundos sí hemos sido capaces de saberlo y estarán muy cerca del millar los mundos que hemos descubierto. Sin embargo, la vida, sólo la hemos podido encontrar aquí en nuestra casa, en la Tierra.
Curiosity marks two years on Mars
No dejamos de mandar ingenios espaciales a mundos cercanos, como Marte, para tratar de saber. Nos embarga una ilusión, una esperanza, y…, al mismo tiempo, un temor: ¿Estaremos solos? Y, si no lo estamos, ¿Cómo serán esos otros mundos y que criaturas lo habitan? ¿Si alguna vez llegamos allí, seremos tan destructivos como lo hemos sido aquí en la Tierra? ¿Le querremos quitar lo que ellos tienen? ¡Esperemos que no! Y, sobre todo, en ese primer contacto, ¿Sabremos comportarnos y respetar sus derechos?
Mundos como Pandora solo en la Vía Láctea, son miles de millones
Cuando pude ver la película Avatar, quedé fascinado por el mundo que allí quedaba escenificado y las criaturas que lo poblaban, y, sobre todo, era sobrecogedor el alto grado espiritual que tenían de la Naturaleza con la que se sentían en comunidad, formaban una simbiosis perfecta que nosotros, los humanos, nunca podremos alcanzar con el planeta Tierra. Cuando miramos la Naturaleza nos llaman la atención las cascadas y los bellos paisaje pero… ¡No pensamos más allá! No caemos en la cuenta de que también, nosotros, formamos parte de todo eso. ¡Que botarates podemos llegar a ser!
Conseguir ese primer contacto está lejos de nuestro alcance, las distancias en el Universo no son humanas
Hemos sabido recrear historias de esos mundos presentidos y de sus habitantes. En ellas, han quedado reflejados los instintos humanos, tantos los buenos como los malos y, mientras que unos querían preservar aquella Naturaleza, otros, sin embargo, querían destruirla para apoderarse de sus preciados tesoros. ¡La condición Humana! ¿Estamos acaso destinados al desacuerdo que nos lleve a la destrucción, o, por el contrario, es precisamente esa condición la que nos llevará lejos?
Pandora presenta paisajes de gran belleza y diversidad
La belleza que se describe en el mundo llamado “Pandora” también está aquí pero, ¡no sabemos cuidarla!
Fascinantes criaturas de exóticas bellezas nos podrían estar esperando, en un futuro lejano, en esos mundos soñados que tantas veces hemos podido imaginar. Es difícil saber qué comportamiento tendremos con ellos si eso llega a suceder, sin embargo, el ejemplo que nos deja la película a la que pertenece la imagen de arriba, no es muy alentador ni dice mucho en favor de nuestra especie que, irrumpimos por la fuerza en un planeta extraño y, violando todas las reglas, pasamos por encima de los derechos de otros para conseguir nuestros objetivos. ¿La Civilización que ocupa el planeta? ¿Qué importa? Si hay que destruirla, ¡adelante!
Por mucho que podamos imaginar… ¡La realidad lo superará!
La fuerza bruta que siempre acompañó a la falta de inteligencia, es la única salida para seres de cuya racionalidad podríamos dudar, sin el menor temor a equivocarnos. Destruir nunca será el camino más conveniente. Creo que sería aconsejable guiarse por ese principio de la física, la causalidad. Si respetamos seremos respetados. Sobre todo, no podemos llegar a nuevos lugares pretendiendo imponer nuestras costumbres y nuestras reglas. En esos otros lugares donde posiblemente existan seres que tienen su propia forma de vivir, se impone, sobre todo, que supeditemos nuestro comportamiento a su propias reglas a su propio mundo. Los extraños allí seremos nosotros. Ellos, los seres de la historia, a diferencia de nuestra Civilización Terrestre, sí han sabido convivir con su entorno, han creado una especie de simbiosis que une a todos los seres de aquel fascinante mundo, sean seres racionales o plantas, hasta el punto de poder comunicarse entre ellos en un alto grado de compenetración que va mucho más allá de lo físico.
En esos otros Mundos pueden estar presentes seres maravillosos que han optado por otras maneras de vivir, más cercana y conectados con la Naturaleza a la que respetan y comprenden al ser conscientes de que ellos mismos, forman parte de ella que es algo que, los humanos no han acabado de comprender y, se comportan como si la Tierra fuera un simple instrumento a su servicio, sin ser conscientes que tal comportamiento, los puede llevar a la extinción de la especie.
Las montañas, los árboles, los ríos y el viento, todo bañado por la luz y el calor de esa estrella que nos alumbra, forman un todo que mantiene el equilibrio que hace posible la vida. Si alguno de esos parámetros se viera alterado seriamente… ¡Mal nos iría! Y, sin embargo, algunos se empeñan en no ver lo evidente.
Si algún día conseguimos llegar a otros mundos y en ellos encontramos a criaturas vivas más o menos evolucionadas, lo conveniente sería respetarlos y, dentro de lo posible, aprender de ellos procurando alterar lo menos posible lo que allí nos encontremos y, si tienen algo que nosotros necesitamos, hacer un intercambio justo olvidándonos de la fuerza bruta que conlleva la destrucción irreparable.
La historia que nos cuentan en esa maravillosa película, Avatar, desde el principio nos pone a favor de los habitantes de aquel Mundo agredido y de sus habitantes, hasta tal punto es así que muchos de los terrestres que visitan aquél planeta, no dudan, en dar sus propias vidas por preservar aquel entorno, para nosotros de fantasía y que para aquellos seres tan especiales que han sido capaces de convivir con su mundo y “hablar” con él, demostrando de alguna manera que, son mucho más civilizados que nosotros. Cuando ví aquella película… ¡Qué envidia me dieron!
Utilizar lo que la Naturaleza les ofrecía sin dañar, no coger más de lo estrictamente necesario para vivir, respetando las otras formas de vida del planeta y dejando que el ritmo de la Naturaleza sea el que desarrolle las cosas, sin agredir el entorno y dejando que cada cosa ocupe su lugar sin tratar de violentar, de alguna manera, su desarrollo natural.
Si el caso llega, tendremos que aprender a mirar más allá de la superficie, a entender los mensajes que nos envían la mirada de esos nuevos y exóticos seres y, sobre todo, tratar de comprender su mundo, sus maneras para poder respetarlas y hacernos acreedores, nosotros también, a su respeto.
¡Quién pudiera ser uno de los afortunados que, en el futuro, visitarán algunos de esos Mundos!
Nos quedan muchos muros por derribar, muchas puertas que abrir para las que aún no poseemos las llaven, y, sobre todo, para que cuando eso llegue y sea una realidad (esperemos que así sea), lo más importante: ¡Que hayamos podido evolucionar hasta ese deseado estadio de sabiduría que ahora no tenemos! De todas las maneras, no me gustaría que ese primer encuentro se produjera aquí en la Tierra. Es preferible que los visitantes seamos nosotros y, como antes digo, espero que para entonces, la Humanidad sea otra.
Claro que, también podríamos toparnos con civilizaciones mucho más avanzadas que la nuestra y, en ese caso… ¡La desventaja sería nuestra! Siempre hemos oído decir que no debemos hacer a otros lo que no queremos que nos hagan a nosotros y, si respetamos esa máxima… ¡Todo podrá ir mejor! El presente es el que tenemos y no sabemos lo que nos depara el futuro pero, una cosa es bien cierta: ¡No dejamos de avanzar! Cada día que pasa damos un paso hacia ese futuro que presentimos y estamos más cerca de saber… ¡Si realmente, como pensamos, estamos muy bien acompañados en este inmenso Universo nuestro! Y, digo en éste universo nuestro porque, en realidad, pienso que tampoco es, el único Universo.
Pronto podremos ver las otras versiones de Avatar que nos contarán nuevas aventuras de esos fantásticos personajes y su mundo de ensueño.
Emilio Silvera V.
Un bosón es una partícula elemental (o estado ligado de partículas elementales, por ejemplo, un núcleo atómico o átomo) con espín entero, es decir, una partícula que obedece a la estadísitca de Bose-Einstein (estadísictica cuántica), de la cual deriva su nombre. Los bosones son importantes para el Modelo estándar de las partículas. Son bosones vectoriales de espín uno que hacen de intermediarios de las interacciones gobernadas por teorías gauge. Los Fotones, los Gluones, el hipotético Gravitón, las partículas W y Z son todos bosones mensajeros del electromagnetismo y todas las formas de radiación, de la fuerza nuclear fuerte, de la Gravedad, y, de la fuerza nuclear débil.
En física se ha sabido crear lo que se llama el Modelo estándar y, en él, los Bosones quedan asociados a las tres fuerzas que lo conforman, el fotón es el Bosón intermediario del electromagnetismo, los W+, w–y Zº son bosones gauge que transmiten la fiuerza en la teoría electrodébil, mientras que los gluones son los bosones de la fuerza fuerte, los que se encargan de tener bien confinados a los Quarks conformando protones y neutrones para que el núcleo del átomo sea estable. La Gravedad, no se ha dejado meter en el modelo y, por eso su bosón no es de gauge. El gravitón que sería la partícula mediadora de la gravitación sería el hipótetico cuanto de energía que se intercambia en la interacción gravitacional.
Ejemplos de los Bosones gauge son los fotones en electrodinámica cuántica (en física, el fotón se representa normalmente con el símbolo 
, que es la letra griega gamma), los gluones en cromodinámica cuántica y los bosones W y Z en el modelo de Winberg-Salam en la teoría electrodébil que unifica el electromagnetismo con la fuerza débil. Si la simetría gauge de la teoría no está rota, el bosón gauge es no masivo. Ejemplos de bosones gauge no masivos son el fotón y el gluón.
Si la simetría gauge de la teoría es una simetría rota el bosón gauge tiene masa no nula, ejemplo de ello son los bosones W y Z . Tratando la Gravedad, descrita según la teoría de la relatividad general, como una teoría gauge, el bosón gauge sería el gravitón, partícula no masiva y de espín dos.
Diagrama de Feynman mostrando el intercambio de un fotón virtual (simbolizado por una línea ondulada y 
) entre un positrón y un electrón.De esta manera podemos llegar a comprender la construcción que se ha hecho de las interacciones que están siempre intermediadas por un nosón mensajero de la fuerza.
En el modelo estándar, como queda explicado, hay tres tipos de bosones de gauge: fotones, bosones W y Z y gluones. Cada uno corresponde a tres de las cuatro interacciones: fotones son los bosones de gauge de la interacciones electromagnética, los bosones W y Z traen la interacción débil, los gluones transportan la interacción fuerte. El gravitón, que sería responsable por la interacción gravitacional, es una proposición teórica que a la fecha no ha sido detectada. Debido al confinamiento del color, los gluones aislados no aparecen a bajas energías.
Aquí, en el gráfico, quedan representadas todas las partículas del Modelo estándar, las familias de Quarks y Leptones que conforman la materia y los bones que intermedian en las interacciones o fuerzas fundamentales que están presentes en el Universo. La Gravedad no ha podido ser incluida y se ha negado a estar unida a las otras fuerzas. Así el bosón que la transnmite, tampoco está en el modelo que es incompleto al dejar fuera la fuerza que mantiene unidos los planetas en los sistemas solares, a las galaxias en los cúmulos y nuestros pies unidos a la superficie del planeta que habitamos. Se busca una teoría que permita esta unión y, los físicos, la laman gravedad cuántica pero… ¡no aparece por ninguna parte!
Llegados a este punto tendremos que retroceder, para poder comprender las cosas, hasta aquel trabajo de sólo ocho páginas que publicó Max Planck en 1.900 y lo cambió todo. El mismo Planck se dió cuenta de que, todo lo que él había tenido por cierto durante cuarenta años, se derrumbaba con ese trabajo suyo que, venía a decirnos que el mundo de la materia y la nergía estaba hecho a partir de lo que el llamaba “cuantos”.
Supuso el nacimiento de la Mecánica Cuántica (MC), el fin del determinismo clásico y el comienzo de una nueva física, la Física Moderna, de la que la Cuántica sería uno de sus tres pilares junto con la Relatividad y la Teoría del Caos. Más tarde, ha aparecido otra teoría más moderna aún por comprobar, ¿las cuerdas…?
El universo según la teoría de las cuerdas sería entonces una completa extensa polícroma SINFONIA ETERNA de vibraciones, un multiverso infinito de esferas, cada una de ellas un universo independiente causalmente, en una de esas esferas nuestra vía láctea, en ella nuestro sistema solar, en él nuestro planeta, el planeta tierra en el cual por una secuencia milagrosa de hechos se dió origen a la vida autoconsciente que nos permite preguntarnos del cómo y del por qué de todas las cosas que podemos observar y, también, de las que intiuimos que están ahí sin que se dejen ver.
Claro que, cuando nos adentramos en ese minúsculo “mundo” de lo muy pequeño, las cosas difieren y se apartan de lo que nos dicta el sentido común que, por otra parte, es posible que sea el menos común de los sentidos. Nos dejamos guiar por lo que observamos, por ese mundo macroscópico que nos rodea y, no somos consciente de ese otro “mundo” que está ahí formando parte del universo y que, de una manera muy importante incide en el mundo de lo grande, sin lo que allí existe, no podría existir lo que existe aquí.
Interacciones en la naturaleza
Albert Einstein habría dicho que “es más importante la imaginación que el conocimiento”, el filósofo Nelson Goodman ha dicho que “las formas y las leyes de nuestros mundos no se encuentran ahí, ante nosotros, listas para ser descubiertas, sino que vienen impuestas por las versiones-del-mundo que nosotros inventamos – ya sea en las ciencias, en las artes, en la percepción y en la práctica cotidiana-.”
Sin embargo yo, humilde pensador, me decanto por el hecho cierto de que, nuestra especie, siempre llegó al conocimiento a través de la imaginación y la experiencia primero, a la que más tarde, acompañó largas secciones de estudio y muchas horas de mediatación y, al final de todo eso, llego la experimentación que hizo posible llegar a lugarés ignotos que antes nunca, habían podido ser visitados. De todo ello, pudieron surgir todos esos “nuevos mundos” que, como la Mecanica Cuántica y la Relatividad, nos describían el propio mundo que antes nos era desconocido.
Cuando comencé éste trabajo sólo quería dar una simple explicación de los bosones y su intervención en el mundo de lo muy pequeño pero…
Demócrito de Abdera
No estaría mal echar una mirada hacia atrás en el tiempo y recordar, en este momento, a Demócrito que, con sus postulados, de alguna manera venía a echar un poco de luz sobre el asunto, dado que él decía que para determinar si algo era un á-tomo habría que ver si era indivisible. En el modelo de los quarks, el protón, en realidad, un conglomerado pegajoso de tres quarks que se mueven rápidamente. Pero como esos quarks están siempre ineludiblemente encadenados los unos a los otros, experimentalmente el protón aparece indivisible.
Acordémonos aquí de que Boscovich decía que, una partícula elemental, o un “á-tomo”, tiene que ser puntual. Y, desde luego, esa prueba, no la pasaba el protón. El equipo del MIT y el SLAC, con la asesoría de Feynman y Bjorken, cayó en la cuenta de que en este caso el criterio operativo era el de los “puntos” y no el de la indivisibilidad. La traducción de sus datos a un modelo de constituyentes puntuales requería una sutileza mucho mayor que el experimento de Rutherford.
Precisamente por eso era tan conveniente fue tan conveniente para Richard Edward Taylor y su equipo, tener a dos de los mejores teóricos del mundo en el equipo aportando su ingenio, agudeza e intuición en todas las fases del proceso experimental. El resultado fue que los datos indicaron, efectivamente, la presencia de objetos puntuales en movimiento dentro del protón.
En 1990 Taylor, Friedman y Kendall recogieron su premio Nobel por haber establecido la realidad de los quarks. Sin embargo, a mí lo que siempre me ha llamado más la atención es el hecho cierto de que, este descubrimiento como otros muchos (el caso del positrón de Dirac, por ejemplo), han sido posible gracias al ingenio de los teóricos que han sabido vislumbrar cómo era en realidad la Naturaleza.
A todo esto, una buena pregunta sería: ¿cómo pudieron ver este tipo de partículas de tamaño infinitesimal, si los quarks no están libres y están confinados -en este caso- dentro del protón? Hoy, la respuesta tiene poco misterio sabiendo lo que sabemos y hasta donde hemos llegado con el LHC que, con sus inmensas energías “desmenuza” un protón hasta dejar desnudos sus más íntimos secretos.
Este es, el resultado ahora de la colisión de protones en el LHC
Lo cierto es que, en su momento, la teoría de los Quarks hizo muchos conversos, especialmente a medida que los teóricos que escrutaban los datos fueron imbuyendo a los quarks una realidad creciente, conociendo mejor sus propiedades y convirtiendo la incapacidad de ver quarks libres en una virtud. La palabra de moda en aquellos momentos era “confinamiento”. Los Quarks están confinados permanentemente porque la energía requerida para separarlos aumenta a medida que la distancia entre ellos crece. Esa es, la fuerza nuclear fuerte que está presente dentro del átomo y que se encarga de transmitir los ocho Gluones que mantienen confinados a los Quarks.
Así, cuando el intento de separar a los Quarks es demasiado intenso, la energía se vuelve lo bastante grande para crear un par de quark-anti-quark, y ya tenemos cuatro quarks, o dos mesones. Es como intentar conseguir un cabo de cuerda. Se corta y… ¡ya tenemos dos!
¿Cuerdas? Me parece que estoy confundiendo el principal objetivo de este trabajo y, me quiero situar en el tiempo futuro que va, desde los quarks de Gell-Mann hasta las cuerdas de Veneziano y John Schwarz y más tarde Witten. Esto de la Física, a veces te juega malas pasadas y sus complejos caminos te llevan a confundir conceptos y momentos que, en realidad, y de manera individualizada, todos han tenido su propio tiempo y lugar.
¿Cuántas veces no habré pensado, en la posibilidad de tomar el elixir de la sabiduría para poder comprenderlo todo? Sin embargo, esa pósima mágica no existe y, si queremos saber, el único camino que tenemos a nuestro alcance es la observación, el estudio, el experimento… ¡La Ciencia!, que en definitiva, es la única que nos dirá como es, y como se producen los fenómenos que podemos contemplar en la Naturaleza y, si de camino, podemos llegar a saber el por qué de su comportamiento… ¡mucho mejor!
El camino será largo y, a veces, penoso pero… ¡llegaremos!
Nuestra insaciable curiosidad nos llevará lejos en el saber del “mundo”. llegaremos al corazón mismo de la materia para conmprobar si allí, como algunos imaginan, habitan las cuerdas vibrantes escondidas tan profundamente que no se dejan ver. Sabremos de muchos mundos habitados y podremos hacer ese primer contacto tantas veces soñado con otros seres que, lejos de nuestro región del Sistema solar, también, de manera independiente y con otros nombres, descubrieron la cuántica y la relatividad. Sabremos al fín qué es la Gravedad y por qué no se dejaba juntar con la cuántica. Podremos realizar maravillas que ahora, aunque nuestra imaginación es grande, ni podemos intuir por no tener la información necesaria que requiere la imaginación.
En fín, como decía Hilbert: ¡”Tenemos que saber, sabremos”!
Emilio Silvera
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