jueves, 30 de marzo del 2017 Fecha
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Pero…, ¿comprender la Naturaleza? ¿Podremos?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Conocer la Naturaleza    ~    Comentarios Comments (0)

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No siempre podemos dar una explicación cierta de lo que podemos captar con nuestros modernos aparatos tecnológicos que nos traen los más dispares y exóticos objetos y sucesos del espacio “infinito”. Lo cierto es que hemos avanzado y podemos dar alguna que otra explicación (muchas veces aproximada) de lo que ocurre ahí fuera. Sin embargo, hay muchas cosas que se nos escapan y de las que no podemos dar explicación alguna. Las preguntas son más abundantes que las respuestas.

Tratándo de saber, nos sumergimos en los complejos laberintos de las matemáticas, esas estructuras numéricas que el hombre ha sabido inventar para buscar respuestas de lo que no sabe y, partiendo de lineas finitas de puntos relacionados por reglas, pasando por las geometrías, sistemas de recuento como la aritmética de los números enteros, más tarde fracciones, luego decimales y otras estructuras más complejas y grupos y así, sucesivamente y avanzando y subiendo indefinidamente, en una escala asecendente de complejidad que nos ha llevado a matemáticas topológicas cuya inmensa complejidad ponen de punta los pelos de las cejas de los físicos y, todo ello, para buscar una respuesta que no logramos alcanzar.

      Y, miesntras tanto, el tiempo transcurre inexorable sin nunca nuestrá búsqueda llegue a su fin

Hemos llegado a poder conocer el significado de inmensas y diminutas estructuras que son creadas en el Universo sin cesar. Unas llegan y otras se van, siempre, acompañadas por un tiempo sin fin. Nosotros que tratamos de comprender todo eso, buscamos el significado más profundo de todas esas estrcutras y, a veces, nos preguntamos cuál de esas estructuras puede describir de una forma completa cómo pudieron surgir los seres conscientes que ahora, tratan de buscar esas respuestas que, tan lejos están para ellos que, en realidad, parecen inalcanzables y, sin embargo…

Hemos podido llegar a tomar axiomas de algunos sistemas lógicos, y luego desarrollamos poco a poco todas las “verdades” que pueden ser deducidas a partir de ellos, utilizando las reglas de deducción prescritas, podemos llegar a vislumbrar una gran madeja de verdades lógicas extendidas ante nosotros. Si esa madeja de verdad nos lleva finalmente a estructuras que puedan describir completamente eso que nosotros llamamos “consciencia”, entonces podríamos decir que “está viva”, en cierto sentido. Claro que, no sabemos en qué sentido lo estaría.

Al no poder llegar a comprender esas estrcuturas de las que hablamos, nuestra imaginación inagotable en la búsqueda de nuevos caminos que nos conduzcan hasta las respuestas, ha ideado algunas formas y maneras de profundizar y, una de ellas, es la de crear modelos y simulaciones por ordenador, por ejemplo, del proceso mediante el que se forman las estrellas y planetas. Esto es algo que los astrónomos se afanan en hacer. La formación de estrellas es demasiado complicada de entender con todo detalle si utilizamos sólo lápiz y papel y el cálculo humano directo. Se necesita una rápida solución por ordenador de las ecuaciones que la gobiernan.

Algunas de esas simulaciones son extraordinariamente precisas. describen cómo se forman las estrellas y generan descripciones de planetas que encajan muy estrechamente con las observaciones que hacemos a través de nuestros sofísticados telescopios. Algunos científicos emtusiastas, sugieren que vayamos más lejos e introduzcamos en el ordenador montones de información sobre bioquímica y geología de modo que podamos seguir las predicciones del ordenador sobre la temprana evolución química de un planeta y su atmósfera. Cuando se hace esto los resultados son muy interesantes.

El ordenador describe la formación de moléculas autoreplicantes que empiezan a competir entre sí y a hacer cosas complicadas sobre la superficie joven del planeta. Aparecen hélices de ADN y empiezan a formar las bases de replicantes genéticos. La selección empiezxa a tener un impacto y los replicantes mejor adaptados se multiplican y mejoran rápidamente, extendiendo sus proyectos por toda la superficie habitable. El programa del ordenador sigue ejecutándose más y más tiempo. Finalmente, parece que algunas estructuras del programa están enviando señales a otras y almacenando información. Han desarrollado un sencillo código y lo que podríamos llamar una aritmética, que se basa en la simetría (octolateral) que poseen los replicantes más grandes. Los programadores están fascinados por este comportamiento, sin haber sospechado nunca que todo eso pudiera surgir de su programa original que ahora, parece haberse transformado, de tal manera que produce la sensación de que “tiene vida propia”.

Esta pequeña fantasía muestra de qué forma es concebible que el comportamiento que podríamos estimar consciente pudiera emerger de una simulación por ordenador. Pero si preguntamos dónde “está” este comportamiento consciente parece que nos vemos empujados a decir que vive en el programa. Es parte del software que se está ejecutando en la máquina. Consiste en una colección de deducciones muy complejas (“teoremas”) que se siguen de las reglas de partida que definen la lógica de la programación. Esta vida “existe” en el formalismo matemático.

En alguna parte he leído que:

“La ilusión de la creación libre de las propiedades de la situación y, por ello, de los fines de la acción, encuentra probablemente una aparente justificación en el círculo, característico de toda simulación condicional que pretende que el habitus sólo puede producir la respuesta objetivamente inscrita en su «fórmula» porque concede a la situación su eficacia de resorte, constituyendola según sus principios, es decir, haciéndola existir como cuestión pertinente por referencia a una manera particular de interrogar la realidad.”

Y, si eso es así (que lo es), nos podríamos preguntar: ¿Cómo estaremos seguros de las respuestas que obtenemos de programas que realizan las funciones determinadas por las instrucciones que nosotros mismos le hemos dado? Como nosotros no somos infalibles, es lógico pensar que, todo esto nos lleva a obtener respuestas incompletas pero que, cada vez, se acercan más a la realidad.

Pensando en todo esto, caigo en la cuenta de que hay cosas que no podemos explicar. Por ejemplo: Debido a su falta de voluntad para esforzarse con la misma intensidad en el estudio de los clásicos que en el de la ciencia y las matemáticas, Turing suspendió sus exámenes finales varias veces y tuvo que ingresar en la escuela universitaria que eligió en segundo lugar, King’s College, Universidad de Cambridge, en vez de en la que era su primera elección, Trinity. Recibió las enseñanzas de Godfrey Harold Hardy (¿os acordais, aquel que ayudo a Ramanujan?), un respetado matemático que ocupó la cátedra Sadleirian en Cambridge y que posteriormente fue responsable de un centro de estudios e investigaciones matemáticas de 1931 a 1934.


En 1935 Turing fue nombrado profesor del King’s College.
En su memorable estudio “Los números computables, con una aplicación al Entscheidungsproblem” (publicado en 1936), Turing reformuló los resultados obtenidos por Kurt Gödel en 1931 sobre los límites de la demostrabilidad y la computación, sustituyendo al lenguaje formal universal descrito por Gödel por lo que hoy se conoce como Máquina de Turing, unos dispositivos formales y simples.  Demostró que dicha máquina era capaz de implementar cualquier problema matemático que pudiera representarse mediante un algoritmo.

Las máquinas de Turing siguen siendo el objeto central de estudio en la teoría de la computación. Turing trabajó desde 1952 hasta que falleció en 1954 en la biología matemática, concretamente en la morfogénesis. Publicó un trabajo sobre esta materia titulado “Fundamentos Químicos de la Morfogénesis” en 1952. Su principal interés era comprender la filotaxis de Fibonacci, es decir, la existencia de los números de Fibonacci en las estructuras vegetales. Utilizó ecuaciones de reacción-difusión que actualmente son cruciales en el campo de la formación de patrones.

            Controlar los pensamientos y sensaciones…

Parece increíble como a veces, no podemos controlar los pensamientos y, comienzas a realizar un trabajo que toma sus propios derroteros a medida que avanzas y te llegan nuevas ideas que son producto de los temas que tratas de estructurar. Así, nuestras mentes, como la máquina simuladora de la creación de estrellas, o, del comportamiento de las moléculas en esos mundos imaginados, toman unos derroteros que no siempre podemos explicar. ¿Cómo llegue a Turing?

¡Sabemos tan poco de nosotros mismos! Y, sin embargo, nada nos arredra y buscamos esas respuestas a preguntas que nadie ha sabido contestar como, por ejemplo: ¿Qué es la consciencia? ¿Qué es el Tiempo? ¿Quiénes somos nosotros? ¿Cómo llegamos aquí? ¿Estamos solos en el inmenso Universo?

emilio silvera

Estructuras fundamentales de la Naturaleza

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Conocer la Naturaleza    ~    Comentarios Comments (1)

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                                                                    Una molécula de Agua y otra de Amoníaco

Hemos llegado a poder discernir la relación directa que vincula el tamaño, la energía de unión y la edad de las estructuras fundamentales de la Naturaleza. Una molécula es mayor y más fácil de desmembrar que un átomo; lo mismo podemos decir de un átomo respecto al núcleo atómico, y de un núcleo con respecto a los quarks que contiene.

La cosmología  sugiere que esta relación resulta del curso de la historia cósmica, que los quarks se unieron primero, en la energía extrema del big bang original, y que a medida que el Universo se expandió, los protones y neutrones compuestos de quarks se unieron para formar núcleos de átomos, los cuales, cargados positivamente, atrajeron a los electrones cargados con electricidad negativa estableciéndose así como átomos completos, que al unirse formaron moléculas.

Si es así, cuanto más íntimamente examinemos la Naturaleza, tanto más lejos hacia atrás vamos en el tiempo.   Alguna vez he puesto el ejemplo de mirar algo que nos es familiar, el dorso de la mano, por ejemplo, e imaginemos que podemos observarlo con cualquier aumento deseado.

Con un aumento relativamente pequeño, podemos ver las células de la piel, cada una con un aspecto tan grande y  complejo como una ciudad, y con sus límites delineados por la pared celular.  Si elevamos el aumento, veremos dentro de la célula una maraña de ribosomas serpenteando y mitocondrias ondulantes, lisosomas esféricos y centríolos, cuyos alrededores están llenos de complejos órganos dedicados a las funciones respiratorias, sanitarias y de producción de energía que mantienen a la célula.

http://www.nfcol.net/NEUROCOL_files/celula.jpg

Ya ahí tenemos pruebas de historia.  Aunque esta célula particular solo tiene unos pocos años de antigüedad, su arquitectura se remonta a más de mil millones de años, a la época en que aparecieron en la Tierra las células eucariota o eucarióticas como la que hemos examinado.

Para determinar dónde obtuvo la célula el esquema que le indicó como formarse, pasemos al núcleo y contemplemos los delgados contornos de las macromoléculas de ADN segregadas dentro de sus genes.  Cada una contiene una rica información genética acumulada en el curso de unos cuatro mil millones de años de evolución.

Almacenado en un alfabeto de nucleótidos de  cuatro “letras”- hecho de moléculas de azúcar y fosfatos, y llenos de signos de puntuación, reiteraciones para precaver contra el error, y cosas superfluas acumuladas en los callejones sin salida de la historia evolutiva-, su mensaje dice exactamente cómo hacer un ser humano, desde la piel y los huesos hasta las células cerebrales.

Si elevamos más el aumento veremos que la molécula de ADN está compuesta de muchos átomos, con sus capas electrónicas externas entrelazadas y festoneadas en una milagrosa variedad de formas, desde relojes de arena hasta espirales ascendentes como largos muelles y elipses grandes como escudos y fibras delgadas como puros.  Algunos de esos electrones son recién llegados, recientemente arrancados átomos vecinos; otros se incorporaron junto a sus núcleos atómicos hace más de cinco mil millones de años, en la nebulosa de la cual se formó la Tierra.

Si elevamos el aumento cien mil veces, el núcleo de un átomo de carbono se hinchará hasta llenar el campo de visión.   Tales núcleos átomos se formaron dentro de una estrella que estalló mucho antes de que naciera el Sol.  Si podemos aumentar aún más, veremos los tríos de quarks que constituyen protones y neutrones.

Los quarks han estado unidos desde que el Universo sólo tenía unos pocos segundos de edad y ahora están en nosotros y en todos los objetos del universo, chicos o grandes, todo lo material está hecho de Quarks y Leptones desde una bacteria hasta una galaxia. Por supuesto, también nuestro cerebro y las neuronas que crean pensamientpos.

Al llegar a escalas cada vez menores, también hemos entrado en ámbitos de energías de unión cada vez mayores.  Un átomo puede ser desposeído de su electrón aplicando sólo unos miles de electrón-voltios de energía.  Sin embargo, para dispersar los nucleones que forman el núcleo atómico se requieren varios millones de electrón-voltios, y para liberar los quarks que constituyen cada nucleón se necesitaría cientos de veces más energía aún.

Introduciendo el eje de la historia, esta relación da testimonio del pasado de las partículas: las estructuras más pequeñas, más fundamentales están ligadas por niveles de energía mayores porque las estructuras mismas fueron forjadas en el calor del big bang.

Esto implica que los aceleradores de partículas, como los telescopios, funcionen como máquinas del tiempo.  Un telescopio penetra en el pasado en virtud del tiempo que tarda la luz en desplazarse entre las estrellas; un acelerador recrea, aunque sea fugazmente, las condiciones que prevalecían en el Universo primitivo.

Hemos llegado a dominar técnicas asombrosas que nos facilitan ver aquello que, prohibido para nuestro físico, sólo lo podemos alcanzar mediante sofisticados aparatos que bien nos introduce en el universo microscópico de los átomos, o, por el contrario nos llevan al Universo profundo y nos enseña galaxias situadas a cientos y miles de millones de años-luz de la Tierra.

Cuando vemos esos objetos cosmológicos lejanos, cuando estudiamos una galaxia situada a 100.000 mil años-luz de nosotros, sabemos que nuestros telescopios la pueden captar gracias a que la luz de esa galaxia, viajando a 300.000 Km/s llegó a nosotros después de ese tiempo, y, muchas veces, no es extraño que el objeto que estamos viendo ya no exista o si existe, que su conformación sea diferente habiéndose transformado en diferentes transiciones de fase que la evolución en el tiempo ha producido.

En el ámbito de lo muy pequeño, vemos lo que está ahí en ese momento pero, como se explica más arriba, en realidad, también nos lleva al pasado, a los inicios de cómo todo aquello se formó y con qué componentes que, en definitiva, son los mismos de los que están formadas las galaxias, las estrellas y los planetas, una montaña y un árbol y, cualquiera de nosotros que, algo más evolucionado que todo lo demás, podemos contarlo aquí.

Estas y otras muchas maravillas son las que nos permitirán, en un futuro relativamente cercano, que podamos hacer realidad muchos sueños largamente dormidos en nuestras mentes.

emilio silvera