Aquí podemos contemplar una enorme región ionizada en la Nebulosa del Pelícano. Estrellas nuevas emiten potente radiación ultravioleta que ataca el espesor de la Nebulosa molecular y hace que, el gas se ionice fuertemente creando una luminosidad que “viste” de azul claro todo el contorno que circunda el radio de acción de las estrellas.

Conociendo el Universso

              Hay en todas las cosas un ritmo que es parte del Universo

“Pues yo he sido a veces un muchacho y una chica,

Un matorral y un pájaro y un pez en las olas saladas.”

Con estas palabras el gran pensador nos quería decir que todo, sin excepción, estaba hecho de la misma cosa.

           

¡El Universo!

Antes de alrededor de un minuto y cuarenta segundos desde el comienzo del tiempo,  no hay núcleos atómicos estables.  El nivel de energía en el ambiente es mayor que la energía de unión nuclear. Por consiguiente, todos los núcleos que se forman, se destruyen de rápidamente.

Alrededor de un segundo desde el comienzo del tiempo, llegamos a la época de desacoplamiento de los neutrinos.  Aunque en esa época el Universo es más denso que las orcas (y tan caliente como la explosión de una bomba de hidrógeno), ya ha empezado a parecer vacío a los neutrinos.  Puesto que los neutrinos sólo reaccionan a la fuerza débil, que tiene un alcance extremadamente corto, pueden escapar de sus garras y volar indefinidamente sin experimentar ninguna otra interacción.

      Aunque parezca mentira, al día de hoy no sabemos, a ciencia cierta, como se formaron las galaxias

Así, emancipados, en lo sucesivo son libres de vagar por el Universo a su manera indiferente, volando a través de la mayor   de la materia como sino existiese. (Diez trillones de neutrinos atravesarán sin causar daños el cerebro y el cuerpo del lector en el tiempo que le lleve leer esta frase.  Y en el tiempo en que usted haya leído esta frase estarán más lejos que la Luna).

“Decaimiento β^– de un núcleo. Se ilustra cómo uno de los neutrones se convierte en un protón a la vez que emite un electrón (β^–) y un antineutrino electrónico.”

En menos de un siglo, el neutrino pasó de una partícula fantasma (propuesta en 1930 por el físico austríaco Wolfgang Pauli (1900-1958) a explicar el balance de energía en una forma de radioactividad,  el llamado decaimiento beta, en una sonda capaz de escrutar el interior de estrellas y de la propia Tierra.

La “partícula fantasma”, el neutrino, es tan escurridiza que durante años creímos que no tenía masa

El neutrino es la partícula subatómica más misteriosa del modelo estándar. Conocidas como partículas fantasma, son prácticamente imposibles de detectar pero esconden las claves para comprender el origen de la realidad.

De esa manera, oleadas de neutrinos liberados en un segundo después del Big Bang persiste aún después, formando una radiación cósmica de fondo de neutrinos semejante a la radiación de fondo de microondas producida por el desacoplamiento de los fotones.

Si estos neutrinos “cósmicos” (como se los llama para diferenciarlos de los neutrinos liberados más tarde por las supernovas) pudiesen ser observador por un telescopio de neutrinos de alguna clase, proporcionarían una visión directa del Universo cuando sólo tenía un segundo.

A medida que retrocedemos en el tiempo, el Universo se vuelve más denso y más caliente, y el nivel de  estructura que puede existir se hace cada vez más rudimentario.

Por supuesto, en ese tiempo, no hay moléculas, ni átomos, ni núcleos atómicos, y, a 10-⁶ (0.000001) de segundo después del comienzo del tiempo, tampoco hay neutrones ni protones.  El Universo es un océano de quarks libres y otras partículas elementales.

Si nos tomamos el de contarlos, hallaremos que por cada mil millones de anti-quarks existen mil millones y un quark.  asimetría es importante.  Los pocos quarks en exceso destinados a sobrevivir a la aniquilación general quark-anti-quark formaran todos los átomos de materia del Universo del último día.  Se desconoce el origen de la desigualdad; presumiblemente obedezca a la ruptura de una simetría materia antimateria en alguna etapa anterior.

Nos aproximamos a un tiempo en que las estructuras básicas de las leyes naturales, y no sólo las de las partículas y campos cuya conducta dictaban, cambiaron a medida que evolucionó el Universo.

La primera transición semejante se produjo en los 10^-11 de segundo después del comienzo del tiempo, cuando las funciones de las fuerzas débiles y electromagnéticas se regían por una sola fuerza, la electrodébil.  hay bastante energía ambiente para permitir la creación y el mantenimiento de gran de bosones w y z.

Estas partículas – las mismas cuya aparición en el acelerador del CERN verificó la teoría electrodébil – son las mediadoras intercambiables en las interacciones de fuerzas electromagnéticas y débiles, lo que las hace indistinguibles.  En ese tiempo, el Universo está gobernando sólo por tres fuerzas: la gravedad, la interacción nuclear fuerte y la electrodébil.

Más atrás de ese tiempo nos quedamos en el misterio y envueltos en una gran nebulosa de ignorancia.  Cada uno se despacha a su gusto para lanzar conjeturas y teorizar sobre lo que pudo haber sido.   Seguramente, en el futuro, será la teoría M (de supercuerdas) la que contestará esas preguntas sin respuestas ahora.

¿Puede una ruptura espontánea de simetría en algún momento haber separado el espacio-tiempo de la materia y el resto de interacciones? Es decir que en un principio eran una sola entidad.

En los 10^-35 de segundo desde el comienzo del tiempo, entramos en un ámbito en el que las fuerzas cósmicas son aún menos conocidas.  Si las grandes teorías unificadas son correctas, se produjo una ruptura de simetría entre la Gravedad y las fuerzas fuertes.  Si es correcta la teoría de la supersimetría, la transición puede haberse producido antes, había involucrado a la gravitación.

En el universo temprano la primera materia (hidrógeno y Helio) era llevada por la fuerza de gravedad a conformarse en grandes conglomerados de gas y polvo que interaccionaban, producían calor y formaron las primeras estrellas.

Elaborar una teoría totalmente unificada es tratar de comprender lo que ocurrió en ese tiempo remoto que, según los últimos estudios está situado entre 15.000 y 18.000 millones de años, cunado la perfecta simetría que, se pensaba, caracterizó el Universo, se hizo añicos para dar lugar a los simetrías rotas que hallamos a nuestro alrededor y que, nos trajo las fuerzas y constantes Universales que, paradójicamente, hicieron posible nuestra aparición para que , sea posible que, alguien como yo esté contando lo que pasó.

Pero hasta que no tengamos tal teoría no podemos esperar comprender lo que realmente ocurrió en ese Universo bebé.  Los límites de nuestras conjeturas actuales cuando la edad del Universo sólo es de 10^-43 de segundo, nos da la única respuesta de encontrarnos ante una puerta cerrada.

La gente no se abstrae de reflexionar sobre una cuestión que le es desconocida, llegando a ser, muchas veces, fuente de fantasmas. Detrás de la frontera de Planck, los teóricos han elaborado escenarios que harían palidecer de envidia a los novelistas de ciencia ficción. He aquí algunos ejemplos.

La física moderna, ha asumido casi como un dogma el adagio «nada se pierde; nada se crea». En cualesquiera de los espacios del cosmos, pares de partículas, de toda masa y de toda especie, emergen para aniquilarse rápidamente. Este aparecer y desaparecer se asemeja a el «zumbido» de los vientos en el vacío. Esta febril actividad cósmica lleva el nombre de «fluctuación del vacío», y se rige por los principios cuánticos.

¿Y si el universo entero resultara de una fluctuación de este tipo? ¿Y si del «vacío primordial» hubiese surgido, hace quince mil millones de años, un cosmos de gran formato en el que galaxias, estrellas y planetas habitados hubiesen podido aparecer? La idea de poder «explicar» la creación del cosmos apela a lo más profundo del ser humano.

Del otro lado de esa puerta está la época de Planck, un tiempo en que la atracción gravitatoria ejercida por cada partícula era comparable en intensidad a la fuerza nuclear fuerte.

La fuerza nuclear fuerte hizo posible la existencia de los núcleos que atraían electrones para formar átomos

Así que, llegados a este punto podemos decir que la clave teórica que podría abrir esa puerta sería una teoría unificada que incluyese la gravitación, es decir, una teoría cuántica-gravitatoria que uniese, de una vez por todas, a Planck y Einstein que, aunque eran muy amigos, no parecen que sus teorías (la Mecánica Cuántica) y (la Relatividad General) se lleven de maravilla.

                                    Es sorprende ver, como funciona la Naturaleza.

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

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

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

Como nunca nadie pudo estar en otro Universo, tenemos que imaginarlos y basados en la realidad del nuestro, hacemos conjeturas y comparaciones con otros que podrían ser. ¿Quién puede asegurar que nuestro Universo es único? Realmente nadie puede afirmar tal cosa e incluso, estando limitados a un mundo de cuatro dimensiones espacio-temporales, no contamos con las condiciones físico-tecnológicas necesarias para poder captar (si es que lo hay), ese otro universo paralelo o simbiótico que presentimos junto al nuestro y que sospechamos que está situado mucho más allá de nuestro alcance. Sin embargo, podríamos conjeturar que, ambos universos, se necesitan mutuamente, el uno sin el otro no podría existir y, de esa manera, estaríamos en un universo dual dentro de la paradoja de no poder conocernos mutuamente, al menos de momento, al carecer de los conocimientos necesarios para construir esa tecnología futurista que nos llevaría a esos otros horizontes.

                       ¿Quién sabe lo que en otros mundos podremos encontrar?

¡Oh mundo de muchos mundos!

¡Oh vida de vidas!

¿Cuál es tu centro?

¿Dónde estamos nosotros?

¿Habrá algo más de lo que vemos?

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

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

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

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

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

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

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

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

El Hubble captó una estrella “muriendo” con el núcleo expuesto a 15 millones de años-luz

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

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

El James Webb capta los primeros instantes de una estrella formándose en una espectacular imagen

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

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

                            Nuestro Sol es la estrella más estudiada en nuestro mundo

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

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

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

Como ya explicamos antes, la radiación del Sol proviene de la fusión del hidrógeno en helio. Para producir la radiación vertida por el sol se necesita una cantidad ingente de fusión: cada segundo tienen que fusionarse 654.600.000 toneladas de hidrógeno en 650.000.000 toneladas de helio  (las 4.600.000 toneladas restantes se convierten en energía de radiación y las pierde el Sol para siempre. La ínfima porción de esta energía que incide sobre la Tierra basta para mantener toda la vida en nuestro planeta).

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

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

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

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

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

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

La parte de arriba de la imagen nos dice la evolución del Sol hasta enana blanca

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

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

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

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

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

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

Las mareas son un espectáculo que ha fascinado al ser humano desde que se percató de los ciclos del mar. Resulta difícil pensar que el Homo erectus , en su periplo por las costas oceánicas desde la cuna de la vida africana, no se percatase de que dos veces al día el océano sube y baja. No fue hasta el 330 a. C. cuando el marino y explorador griego Piteas se dio cuenta de que fuera de la tranquilidad del mar Mediterráno, en el océano Atlántico, las mareas eran mucho más acusadas en luna llena y luna nueva , lo que le sugirió que nuestro satélite tenía mucho que ver el comportamiento de nuestras aguas. Y no solo eso: también se percató de que el Sol estaba relacionado con ese movimiento arriba y abajo, porque primavera y otoño eran los momentos en los que este fenómeno natural cobraba aún más fuerza.

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

                                                   Luna roja sobre el Templo de Poseidon

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

                                                  Siempre nos muestra la misma cara

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

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

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

Emilio Silvera V.

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Nuestra estrategia para explicar la base neuronal de la conciencia consiste en centrarse en las propiedades más generales de la experiencia consciente, es decir, aquella que todos los estados conscientes comparte. De estas propiedades, una de las más importantes es la integración o unidad.

La integración se refiere a que el sujeto de la experiencia no puede en ningún momento dividir un estado consciente en una serie de componentes independientes. Es una propiedad que está relacionada con nuestra incapacidad para hacer conscientemente dos cosas al mismo tiempo, como, por ejemplo relacionar en un papel todas las familias de partículas que conocemos mientras que, al mismo tiempo,  se mantiene una discusión sobre los agujeros negros.

Aplicando la atención hemos llegado a saber que, el electrón tiene una masa en reposo (m_e) de 9, 109 3897 (54) x 10^-31 kg y una carga negativa de 1,602 177 33(49) x 10^-19 culombios. Esa realidad, aunque vinieran los sabios físicos de un planeta habitable situado en la estrella Resplandor de una galaxia muy lejana, cuando hicieran los cálculos matemáticos y los experimentos necesarios, las cifras seguirían siendo las mismas, toda vez que, al tratarse de constantes fundamentales, ni la masa ni la carga pueden tener otra realidad distinta sea cual fuere el observador. Esto nos quiere decir que, hay realidades que nunca varían y, eso, nos puede traer alguna esperanza de que, alguna vez, podríamos conocer el Universo, tal como es.

Esta sí es una realidad, sin ella, el mundo no sería tal como lo conocemos

Sin embargo, no podemos negar nuestras limitaciones tanto de percepción como intelectuales para reconocer “el mundo” tal como es. Es “nuestro mundo” que, cuando sea visitado por “otros”, pudiera ser otro mundo distinto al que nosotros percibimos y, podrían “ver” cosas que nosotros no vemos.

Vivimos en nuestra propia realidad, la que forja nuestras mentes a través de los sentidos y la experiencia. Incluso entre nosotros mismos, los seres de la misma especie, no percibimos de la misma manera las mismas cosas. Sí, muchos podemos coincidir en la percepción de algo, sin embargo, otros muchos diferirán de nuestra percepción y tendrán la suya propia. Esa prueba se ha realizado y la diversidad estuvo presente.

No, no será nada fácil despejar las incógnitas presentes en esta inmensa complejidad que llamamos Mente. Creo de manera firme que, finalmente, todo se traduce a Química y Luz. Energías de velocidades alucinantes que recorren el enmarañado entramado de neuronas y que hace posible todas y cada una de las maravillas que realmente se producen en nosotros y que no siempre sabemos traducir ni comprender.

Es tan grande el poder de nuestra mente que nada hay tan distante que no podamos, virtualmente hablando, traer ante nosotros. Somos capaces ya de escrutar el espacio y vislumbrar los confines del universo en edades muy cercanas a su nacimiento y, merced a los microscopios, nos acercamos al universo atómico para explorar los componentes de la materia. Parece que nada podrá (con el tiempo) escapar a nuestro control, con lo que todo nuevo “mundo” se revelará a nuestro entendimiento.

Nunca estamos satisfechos de los logros alcanzados (menos mal) y siempre surgirán seres especiales (Copérnico, Kepler, Galileo, Hooke, Newton…) que nos guiarán por el camino iluminado de su genio para mostrarnos la auténtica sabiduría mediante un pensamiento evolutivo que siempre dará un paso adelante, superando así el pensamiento nuevo al anterior. Pero, eso sí, esos avances han sido posible gracias a que hombres y mujeres pensaron con la lógica pero…, nunca dejaron de lado la imaginación.

Dos gigantes del Intelecto: Newton y Einstein

La prueba de ello la podemos encontrar en Newton y Einstein. ¿Quién puede dudar de la grandeza de Newton? La pregunta está contestada de antemano. Sin embargo, los ejemplos de la historia son muy elocuentes: Newton con su física, Leibniz con su metafísica, con sus principios filosóficos como el de la razón suficiente. Y la física ganó a la metafísica.

                 Después de más de un siglo, sigue siendo el estandarte de la Física

Durante mucho tiempo, espacio y tiempo se entendieron como entes absolutos, hasta que llegó Einstein con sus dos teorías de la relatividad, la especial y la general, y aunque los caminos que siguió para conseguirlos no fueron metafísicos, no podemos negar la intervención de un genio de inspiración superior que a veces, nos puede llevar a pensar que, en algún sentido, finalmente Leibniz había sido el más acertado, ya que las teorías einstenianas pueden ser clasificadas dentro de un orden del pensamiento superior.

Así, la evolución continuó su camino imparable y el espacio y el tiempo absolutos de Newton, resultaron ser menos absolutos de lo que se pensaba; eran relativos y, además, eran una misma cosa, que a partir de ahí pasó a llamarse espacio-tiempo unidos y no separados. Así fue deducido por Minkouski al leer la teoría de Einstein.

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¿Qué nos hace inteligentes?
Joaquín Marro
Los Libros de la Catarata (Madrid, 2022),
158 págs.

Este libro de Joaquín Marro (profesor emérito de la Universidad de Granada), publicado por Catarata en colaboración con la RSEF y la Fundación Areces, parte de una fascinante premisa: Tenemos a punto herramientas para explicar de manera racional las cualidades mentales que nos caracterizan y, en particular, la emergencia de propiedades como memoria, inteligencia y consciencia. Estas herramientas se han desarrollado en las últimas décadas en lo que ahora se llama ciencia de la complejidad, campo científico que, con una larga tradición y muchos éxitos, acaba finalmente de popularizarse gracias a la concesión del Nobel de Física 2021 a Giorgio Parisi y otros “for groundbreaking contributions to our understanding of complex systems”.

El campo magnético de la Tierra

 

Ferromagnetismo

Se ha revelado así que conceptos, principios y métodos que han permitido entender fenómenos críticos cooperativos, como el ferromagnetismo y los cambios de fase, y que se han mostrado fructíferos en otros campos aparentemente alejados, como la extensión de epidemias, el tráfico de vehículos, o la propagación de rumores, nos han de servir, a través de un largo camino que estamos empezando a explorar, para llegar a comprender la mente humana. Esta puede entenderse hoy como resultado emergente de cooperación entre los miles de millones de neuronas de un cerebro humano a través de sus conexiones sinápticas, cientos de miles por neurona, en promedio. El comportamiento individual de tales constituyentes básicos es relativamente sencillo, y ya fueron descubiertos por Santiago Ramón y Cajal, criado en Aragón, como Marro, y al que éste rinde sincero reconocimiento.

l autor desgrana meticulosamente los elementos de esa ciencia de la complejidad, y los expone con rigor, a un nivel que debiera ser comprensible para cualquiera con formación en ciencias a nivel de bachillerato, destacando la profundidad con la que se presentan los distintos ingredientes de la teoría. Esto se debe a que Marro refleja aquí una larga actividad investigadora en física estadística y fenómenos críticos, computación y modelado matemático de las estructuras y funciones del cerebro, plasmada en numerosas publicaciones científicas, algunos de cuyos resultados se resumen en este libro.

En todo caso, este trabajo no pretende ser una “puesta a punto” académica sobre mente e inteligencia, y no incluye referencias bibliográficas que, sin embargo, son accesibles en un QR incluido.

El libro comienza explicando qué constituye un sistema complejo. Nota su relevancia en fenómenos de turbulencia, ubicuos en la naturaleza, en los patrones de Turing en la piel de algunos animales, en las evoluciones de bandadas de estorninos, usadas recientemente para ejemplificar comportamientos colectivos sin necesidad de una entidad que actúe como líder o director, en los procesos de crecimiento de tumores y cristales, en la instauración de conductas sociales, o en la aparición de fractales en numerosas circunstancias naturales. En todos estos casos se ha mostrado que las interacciones entre los constituyentes causan la compleja conducta global emergente que requiere una descripción diferenciada macroscópica, no imaginable a partir del estudio individual de cada uno de los ingredientes notados a nivel microscópico. Es esta jerarquización de las descripciones, donde cada nivel tiene sus propias simetrías, propiedades y leyes, una característica definitoria de la mente como un sistema complejo natural más.

En este sugestivo contexto, Marro consigue una excelente descripción de cualidades que singularizan al humano. Describe la maduración del sistema nervioso en una extensa y enrevesada malla que almacena, procesa y va actualizando toda la información con que operamos, mientras envía información y órdenes a cualquier rincón del cuerpo. Nos habla de unas tempranas “explosiones” seguidas de intencionadas podas de conexiones entre neuronas, y de las vacilaciones de estos enlaces, unos “ruidos” moduladores de las señales con intensidad y duración diversas procurando optimizar todos los procesos. También explica las motivaciones que ha podido tener la evolución para ir implementando esos complicados mecanismos en humanos, y se destaca la preeminencia de los conceptos de criticidad y cambio de fase para comprender la mente en analogía con muchísimos otros escenarios naturales. En particular, se resalta el papel del azar —frágil pero decisivo, como en todo fenómeno natural— en las dinámicas mentales.

Un sencillo modelo, explicado sin recurrir a fórmulas, captura mecanismos que sin duda son parte esencial del cerebro. El estudio extensivo en computadoras de este “cerebro in silico” mínimo ha demostrado su inteligencia, pues no sólo es capaz de memorizar, sino que recuerda, compara, permanece atento y actualiza sus recuerdos, y lo hace con eficacia.

Llegamos así a comprender mecanismos y circunstancias que involucran la conciencia, o la pérdida del estado de vigilia durante una anestesia general, y cómo puede alterarse la personalidad de un individuo, pero difícilmente reemplazarla por otra. Forzando su intuición, Marro describe un proceso de preparación de nuestros actos voluntarios que, sin ser conscientes de ello, recopilaría la información relevante en cada caso. Los experimentos muestran que este lapsus en la toma de decisiones hasta su ejecución dura segundos, durante los cuales (se especula) podrá en un futuro influirse en nosotros, aparte de la merma en calidad que nuestras decisiones pueden tener por el uso impensado de datos erróneos, prejuicios y manías.

Finalmente, y no menos interesante, el autor se pregunta por qué el resultado de la cooperación entre humanos (inteligentes) no consigue resultados tan extraordinarios como el cerebro individual, donde cooperan neuronas muy simples.

Concluyendo, este libro, escrito de manera apasionante y apasionada por un científico con excelentes dotes divulgativas, satisfará a todo lector que, independientemente de su formación científica, desee conocer la aportación de la ciencia de la complejidad a la compresión del cerebro y cómo, gracias a ella, estamos hoy más cerca de entender qué nos hace inteligentes.

Raúl Toral
IFISC, Instituto de Física
Interdisciplinar y Sistemas Complejos,
CSIC-Universitat Illes Balears

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Asombrosos acontecimientos que estuvieron presentes en este mundo antes de nuestra llegada

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Los que estamos fuera de ese “mundillo” de la Inteligencia Artificial, no sabemos, realmente, lo que se cuece. Así que acudimos a las distintas fuentes  especialistas para enterarnos de como van las cosas, al fin y al cabo, lo que pase en ese campo nos afectará de manera muy directa.

¿Vamos en la buena dirección?

Si tengo que ser sincero, diré que esa pregunta me crea muchas dudas en cuanto a la respuesta, no puedo saber (aunque lo intuyo), si las grandes corporaciones metidas en este negocio, dedican miles de millones para conseguir la ventaja en este campo con las miras puestas (sobre todo), en ganar dinero y no en tener como primer objetivo el beneficiar a la Sociedad en General.

¿Hay que recuperar las inversiones con un beneficio? Por supuesto.

?Que ese beneficio es lo principal y a costa de cualquier cosa? Ahí está la cuestión.

Este “mundillo” que sin duda será el Futuro que se nos viene encima… ¡Tiene que ser cuidadosamente controlado!, legislar y `poner barreras de lo que se puede y no se puede hacer, no dejar barra libre para que se puedan construir máquinas que sobrepasen nuestras propias facultades para operar, para construir, para tener la seguridad necesaria para nuestra especie.

Ya han hablado de incluir en los cerebros positrónicos de los Robots ese “ingrediente” humano que llamamos Conciencia, y, si las máquinas llegan a ser conscientes de SER… ¡Apaga que hemos llegado al final!

Los Robots de última Generación serán estructuras muy potentes: No comen, no duermen, no enferman, son más fuertes que los humanos, la radiación del Espacio no les afecta, son portadores en sus cerebros de chips poderosos que le dan todos los conocimientos de la Humanidad, mientras que nosotros, solo tenemos algunos, nuestros conocimientos son parciales. Si las cosas siguen por el camino emprendido… ¡Nos superarán!

Según se vislumbra, “ellos” ocuparan puestos en todos los estamentos de la Sociedad Humana, nos pondremos en sus manos poco a poco y, cuando nos demos cuenta… ¡Serán nuestros Jefes! Si finalmente se llega a eso…

¿Para qué nos querrían? ¿Para conservar  los responsables  de su origen?

En fin, amigos, que todo esto me da mucho miedo. Un apagón de luz de unas horas y la debacle está servida. Si pensamos en otros escenarios que se pueden producir a través de la I.A., si somos consciente del peligro real que supone si no está debidamente controlada…

¡Hay que legislar y poner barreras de lo que se puede y no se puede hacer en este campo!

En todo esto existen opiniones contradictorias entre los miembros de la comunidad científica, unos dicen que el peligro no se ve por ninguna parte, y, en cambio otros, opinan todo lo contrario.

Una cosa que debemos tener en cuenta es, precisamente, que el mismo nombre de “Inteligencia Artificial” ,  descalifica el término “Inteligencia”, ya que, inteligencia propiamente dicha, solo puede existir una, la Inteligencia Natural, lo otro será otra cosa pero nunca Inteligencia.

El razonamiento que nos está dando el señor que aquí nos habla… ¡Es irrefutable!

Con la inteligencia Artificial estamos dando por supuesto cosas que en realidad no están sucediendo, y, el mejor ejemplo está en el hecho que decimos: “El Robot está aprendiendo y a medida que avanza comprende cuestiones complejas que antes no podía asimilar.” Y, van más allá, cuando nos dicen: “El Robot está aprendiendo por sí solos”.

Una falacia, un Robot no aprende nada, simplemente se trata de que le han suministrado información, le han añadido software  que le suministran nuevos datos a su cerebro positrónico que los estructura y encaja entre los datos que ya tenía, y, le facilita más información para que pueda utilizarla llegado el momento pero, nunca se trata de que “aprendió”, el robot no aprende nada, simplemente utiliza los datos que el humano le ha facilitado, no piensa por sí mismo.

Creo que se avecina un cambio importante, y, nuestros cerebros que forman parte del mundo material del Universo, tiene un ingrediente que aún no hemos llegado a comprender. Incluso con nuestra limitada comprensión actual de la naturaleza de este ingrediente ausente en nuestro saber, sí podemos empezar a señalar donde debe estar dejando su huella, y como debería estar aportando una contribución vital a lo que quiera que sea en que subyacen nuestros sentimientos y acciones conscientes.

Cada cual cuenta la “película” a su manera

Un  robot no podrá nunca solucionar (como hacemos los humanos), un problema que surja de manera inesperada y que no sea habitual, no sabría qué hacer al no tener en sus datos de computación algo similar. Sin embargo, el humano, ante dicha nueva escena no prevista, discurre y piensa, y, por lo general, sí que lo soluciona mejor o peor hasta encontrar un arreglo definitivo al estropicio.

No creo que un cerebro “positrónico” pueda igualarse nunca al cerebro de un Ser inteligente… Sin embargo, sí existe el peligro de que cerebros artificiales lleguen a dominar a sus creadores…. los del cerebro “inteligente”.

He dado muchas vueltas a la IA y a la consciencia de los seres vivos. Las conclusiones a las que he podido llegar son que el pensamiento consciente debe involucrar componentes que no pueden ser siquiera simulados adecuadamente por una mera computación; menos aún podría la computación por sí sola, provocar cualquier sentimiento o intención consciente. En consecuencia, la mente debe ser realmente algo que no puede describirse mediante ningún tipo de términos computacionales. Sin embargo, noticias que llegan de nuevos descubrimientos te hacen dudar de hasta dónde podrán llegar esos “seres” artificiales creados por el hombre.

Claro que… ¡”Ellos” nunca podrían tener sentimientos (ahí radica otro de los peligros). Claro que, las grandes firmas del sector nos venden noticias como esta:

“Un proyecto nuevo financiado por la UE se propone diseñar Robots dotados de consciencia emocional  capaces de interactuar con humanos en contextos cotidianos y de desarrollarse emocionalmente en respuesta a las necesidades del dueño.

La iniciativa FEELIX GROWING (acrónimo inglés de «Sentir, interactuar y expresar: una aproximación global al desarrollo con una base interdisciplinaria») cuenta con socios de campos tan diversos como la psicología comparativa y del desarrollo, la neuro-imaginería, la etología y la robótica.

Investigadores europeos están desarrollando un software que dará a los robots la capacidad de aprender cuándo una persona está triste, feliz o enfadada. El proyecto Feelix Growing está uniendo sencillos robots que pueden detectar diferentes parámetros (expresiones faciales, voz y cercanía) para determinar estados emocionales. El objetivo del proyecto es desarrollar un robot que pueda servir a los humanos con necesidades especiales, como los enfermos y los ancianos mediante redes neuronales adaptables, el robot puede aprender la manera correcta de responder a las emociones de la gente a partir de la experiencia. Por ejemplo, si alguien tiene miedo, el robot puede aprender a cambiar su comportamiento para parecer menos amenazante. Si alguien parece feliz, el robot puede tomar nota mental (¿positrónica, espintrónica…?) de lo que logró esa respuesta. Y si alguien parece enfadado o solitario, puede darle una palmadita en la espalda, ofrecerle una bebida fuerte y decir: “No te preocupes, te mereces a alguien mejor”. Sólo podemos esperar que no se hayan olvidado de las tres leyes de Asimov:

Primera Ley

Un robot no hará daño a un ser humano, ni por inacción permitirá que un ser humano sufra daño.

Segunda Ley

Un robot debe cumplir las órdenes dadas por los seres humanos, a excepción de aquellas que entren en conflicto con la primera ley.

Tercera Ley

Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la primera o con la segunda ley.

 

Bien es verdad que no tenemos una comprensión científica de la mente humana. Sin embargo, esto no quiere decir que el fenómeno de la consciencia deba permanecer fuera de la explicación científica. Ya se están buscando caminos científicos para dar esa explicación del misterio más profundo (seguramente) del Universo. Y, a pesar de no conocer a fondo nuestra mente, ya estamos tratando de incorporar, a mentes artificiales lo poco que de ella sabemos. ¿No será una temeridad?

Ahí hay mucho más de lo que se pueda producir en un entramado electrónico artificial

La comprensión es, después de todo, de lo que trata la ciencia; y la ciencia es mucho más que la mera computación mecánico-electrónica. Sin embargo, parece que la realidad desmiente estos pensamientos y, podría llegar el momento en el que, la Inteligencia Artificial alcance niveles preocupantes al dotar, a esos “seres” artificiales de pensar por sí mismos y, si me apuran, hasta de tener sentimientos.

¿Cuál es el campo de acción de la ciencia? ¿Son solamente los atributos materiales de nuestro Universo los que son abordables con sus métodos, mientras nuestra existencia mental debe quedar para siempre fuera de su alcance? ¿O podríamos llegar algún día a una comprensión científica adecuada del profundo misterio de la mente? ¿Es el fenómeno de la consciencia humana algo que está más allá del dominio de la investigación científica, o podrá la potencia del método científico resolver algún día el problema de la propia existencia de nuestro yo consciente?

No se ocultan, están intentando construir Robots que tengan conciencia… ¿Qué les pasa? ¿No ven el peligro?

Sí, tenemos la facultad de meditar profundamente y, a través de esas meditaciones alcanzar un estadio de mayor “consciencia” y comprensión, un estado tal que, nos puede llevar a una conexión tan real con el Universo que es como si viajáramos fuera de este mundo para visitar, ese otro mundo hecho de pura luz donde podríamos encontrar la sabiduría que necesitamos.

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