(De Bacterias y Batallas). El Universo está repleto de sorpresas. Hay planetas que son expulsados de sus Sistemas Solares por la gravedad de otros cuerpos, como si fueran simples cometas, y vagan en soledad por la oscuridad del espacio. En las afueras de las galaxias, hay estrellas solitarias expulsadas que viajan hacia el «vacío» (en realidad el vacío del espacio nunca está vacío). Y no solo eso. Algo mucho más grande y misterioso, que suele estar en el centro de las galaxias o sujeto a su gravedad, también puede errar en solitario: se trata de los agujeros negros. Estos objetos pueden fusionarse y sufrir violentas transformaciones que los hacen «saltar» hacia el espacio intergaláctico: entonces, se convierten en agujeros negros errantes (no es por asustar, pero no es imposible que uno de ellos fuera disparado hacia el Sistema Solar).

El observatorio Chandra de rayos X, de la NASA, ha fijado sus sensores en el que parece ser un vagabundo enorme: un agujero negro supermasivo de 160 millones de masas solares. Se encuentra, de momento, en una galaxia elíptica situada a 3.900 millones de años luz de la Tierra, en la constelación de la Osa Mayor. Estas observaciones han sido publicadas recientemente en arXiv y serán publicadas en The Astrophysical Journal. (Puedes leer la historia completa en el Blog de Bacterias y Batallas).

¡El Universo! Gracias a la Astronomía, la Astrofísica y otras disciplinas y estudios relacionados, estamos desvelando cada día lo que en realidad es nuestro Universo del que, todavía, nos quedan muchos secretos por desvelar. El futuro a medida que avanza la ciencia nos tiene deparadas muchas, muchas sorpresas y maravillas que ni podemos imaginar. ¡Son tantas las cosas que aún tenemos que aprender de éste Universo Inmenso! Podríamos decir, sin temor a equivocarnos que, estamos en una fracción infinitesimal de un “infinito” inalcanzable, y, desde esta región situada en la periferia de una de los cien mil millones de galaxias que pueblan el Universo, pretendemos saberlo todo y llegar a todas las regiones, por muy alejadas que estas puedan estar. Lo cierto es que, nuestros telescopios, han captado objetos que nacieron poco después del “hipotético”  Big Bang.

“Las mejoras de los equipos técnicos y de los conocimientos científicos hacen que cada vez podamos medir con más precisión todo lo que nos rodea. Y no solo eso, pues según los datos anunciados en el última reunión anual de la Sociedad Astronómica Americana, un grupo internacional de investigadores ha conseguido medir con una precisión del 1% la distancia a galaxias situadas a más de 6.000 millones de años luz de la Tierra. Es decir, con una precisión sin precedentes.

Como apunta  David Schlegel, investigador principal del proyecto y físico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL),  “no hay muchas cosas en nuestra vida cotidiana que conozcamos con una precisión del 1%, ahora conozco el tamaño del universo mejor que el de mi casa”. De hecho, en astronomía solo algunos cúmulos y  unos pocos cientos de estrellas están lo suficientemente cerca para que las distancias medidas tengan esa precisión.”

                         Las primeras estrellas aparecieron después de cientos de millones de años

Al principio, cuando el universo era simétrico, sólo existía una sola fuerza que unificaba a todas las que ahora conocemos, la gravedad, las fuerzas electromagnéticas y las nucleares débil y fuerte, todas emergían de aquel plasma opaco de alta energía que lo inundaba todo. Más tarde, cuando el universo comenzó a enfriarse, se hizo transparente y se liberaron los fotones para que apareciera la luz, las fuerzas se separaron en las cuatro conocidas, emergieron los primeros quarks para unirse y formar protones y neutrones, los primeros núcleos aparecieron para atraer a los electrones que formaron aquellos primeros átomos que se juntaron para conformar moléculas y éstas lo hicieran para construir cuerpos.

Simulaciones por ordenador han ido facilitando el conocimiento necesario para saber cuando y cómo nacieron aquellas primeras estrellas en nuestro temprano universo. Para que comenzaran a brillar aquellos primeros astros hicieron falta el paso de algunos millones de años.

Sobre unos doscientos millones de años más tarde, se formaron las primeras estrellas y galaxias. Con el paso del tiempo, las estrellas sintetizaron los elementos pesados de nuestros cuerpos, fabricados en supernovas que estallaron, incluso antes de que se formase el Sol. Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que una supernova anónima explotó hace miles de millones de años y sembró la nube de gas que dio lugar a nuestro sistema solar, poniendo allí los materiales complejos y necesarios para que algunos miles de millones de años más tarde, tras la evolución, apareciéramos nosotros.

            Cuando en el Universo se rompieron las simetrías… ¡Comenzó a ser bello! Y, comprensible.

             Einstein decía: “Lo incomprensible del Universo es, que lo podamos comprender”

Creo que ningún hombre, o mujer, realmente reflexivo, deberían desear saberlo todo, pues cuando el conocimiento y sus análisis son completos, el pensamiento se detiene, la curiosidad desaparece y, hasta la imaginación se frena al no tener nada nuevo que imaginar ¿Saberlo Todo? ¡Qué aburrido! Sería el camino más certero hacia la decadencia y el hastío. El ansia de saber nos mantiene vivos, y, hace que perdure la emoción por descubrir.

“El placer de descubrir” nos decía Richard Feynman

La Ciencia describe y predice sucesos que, muchas veces están por llegar y, con la observación y el experimento, con el estudio de la Naturaleza, se llega a saber y comprender el por qué de los comportamientos que podemos ver en una estrella, una galaxia, en las Nebulosas y en objetos más exóticos como los púlsares y los agujeros negros. Lo cierto es que, como nuestros cerebros evolucionaron mediante la acción de las leyes de la Naturaleza, estas resuenan dentro de él, y, de esa manera podríamos llegar a comprender el por qué, a pesar de su complejidad, podemos comprender el vasto Universo. La ünica explicación plausible es que, nosotros, hemos desarrollado esa herramienta que forma parte de ese inmenso todo que llamamos Cosmos.

 Se repiten las sencillas piedras del río y también, las complejas galaxias del espacio “infinito”

La variación y el cambio son etapas inevitables e ineludibles por las cuales debe transitar todo sistema complejo para crecer y desarrollarse. Cuando esta transformación se consigue sin que intervengan factores externos al sistema, se denomina “auto-organización.

La auto-organización se erige como parte esencial de cualquier sistema complejo. Es la forma a través de la cual el sistema recupera el equilibrio, modificándose y adaptándose al entorno que lo rodea y contiene. En esta clase de fenómenos es fundamental la idea de niveles. Las interrelaciones entre los elementos de un nivel originan nuevos tipos de elementos en otro nivel, los cuales se comportan de una manera muy diferente. Por ejemplo, entre otros, las moléculas a las macromoléculas, las macromoléculas a las células y las células a los tejidos. De este modo, el sistema auto-organizado se va construyendo como resultado de un orden incremental espacio-temporal que se crea en diferentes niveles, por estratos, uno por encima del otro.

La espiral de Fibonacci que podríamos decir es una aproximación a la espiral aurea generada dibujando arcos circulares conectando las esquinas opuestas de los cuadrados ajustados a los valores de sucesión adosando sucesivamente cuadrados de lado 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 y 34.

 

En matemáticas, la sucesión o serie de Fibonacci hace referencia a la secuencia ordenada de números descrita por Leonardo de Pisa, matemático italiano del siglo XIII:

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144,…

A cada uno de los elementos de la serie se le conoce con el nombre de número de Fibonacci. Esto mismo se da en muchas de las figuras que la naturaleza ha creado en diferentes ámbitos

Sabíamos que la fachada del Partenón está construida sobre rectángulos áureos, que también estarían presentes en algunas esculturas y en otras figuras …

La Naturaleza nos presenta una serie de repeticiones  -pautas de conducta que  reaparecen a escalas diferentes, haciendo posible identificar principios, como las leyes de conservación, que se aplican de modo universal- y éstas pueden proporcional el vínculo entre los que ocurre dentro y fuera del cerebro humano que, a través del conocimiento, ha podido llegar a generar algo que llamamos Mente y que está, directamente conectada con el inmenso Universo que, de esa manera, podemos comprender… ¡aunque sólo en parte! Nos queda una gran asignatura pendiente de poder contestar qué es la Vida.

La célula viva es un sistema dinámico, en cambio constante en el cual las sustancias químicas se tornan ordenados por un tiempo en estructuras microscópicas, tan solo para disolverse nuevamente cuando otras moléculas se juntan para formar los mismos tipos de estructuras nuevamente, o para sustituirlas nuevamente en la misma estructura. Las organelas de las cuales las células están hechas no son más estáticas que la llama de una vela. En cualquier instante, la vela exhibe un patrón dinámico de casamientos y divorcios químicos, de procesos que producen energía y procesos que la consumen, de estructuras formándose y estructuras desapareciendo. La vida es proceso no una cosa.

¿Cómo ese proceso ordenado llegó a existir? Una vez que la célula es una entidad altamente ordenada y no aleatoria (evitando, la torpe regularidad de un cristal), se puede pensar en ella como un sistema que contiene información¹. La información es un ingrediente que adicionado, trae a la vida lo que serían átomos no vivos. ¿Cómo – nos preguntamos-la información puede ser introducida sin una inteligencia creativa sobrenatural? Este es el problema que la ciencia aún tiene que responderse, lo que colocaría a Dios en la categoría de completamente desempleado.

No siempre, nuestras mentes, llegan a poder asimilar que, partiendo de Quarks y Leptones, se puedan conformar objetos tan grandes las estrellas y los mundos y, mientras que algunos son descomunales, como la estrella VY Canis Majoris que, si la comparamos con el Sol, deja a este casi invisible por su pequeñes en comparación y, sin embargo, para nosotros, el Sol es descomunal. Esto quiere decir que no hay nada grande ni pequeño, las medidas de las cosas irán en función de su importancia local, es decir, de la función que esté desempeñando en su medio.

Estas son las medidas de lo pequeño, y, si damos un gran salto hacia lo muy grande, podríamos decir que el tamaño actual del Universo visible ≈ 10⁶⁰ Longitudes de Planck

Lo cierto es que, para llegar a comprender lo muy grande, tuvimos que saber de lo muy pequeño que, cuando se junta, es lo que conforma todo lo que podemos observar en el Universo. Son tan complejos esos “Universos” de lo muy pequeño que llamamos mecánica cuántica que, en realidad, más que con palabras la tenemos que contar con número. Los números, las matemáticas es el lenguaje de la Física, la que realmente expresa lo que queremos decir y que las palabras no pueden. El lenguaje ordinario de las palabras no es suficiente para contar todo lo que ocurre en ese micho mundo de la materia.

Claro que el misterio no es que coincidamos con el Universo, sino que en cierta medida estamos en conflicto con él, y sin embargo, podemos comprender algo de él. ¿Por qué esto es así? En busca de una respuesta, detengámonos otra vez, a beber en la fuente burbujeante de la simetría. La simetría, recordemos, no sólo implica la existencia de una invariancia bajo una transformación, la base de toda Ley natural, sino que también una “debida proporción” entre la invariancia y un marco de referencia mayor y más inclusivo.

              Einstein decía que la Mente, funciona como un paracaídas, ¡sólo funciona si se abre!

La Mente, con sus limitaciones intrínsecas, forma un marco dentro del cual nuestras ideas pueden juguetear; hasta la teoría más amplia está enmarcada en un bocabulario matemático, verbal o visual específico. Luego ponemos a prueba nuestras ideas comparándolas con una parte del mundo externo, que sin embargo, tiene a su vez un marco a su alrededor. Este proceso es útil mientras no lleguemos a un campo sin marco, sin límites. El Teorema de Gödel indica que esto nunca ocurrirá, que una teoría, por su misma naturaleza, requiere para su verificación la existencia o contemplación de un marco de referencia mayor. Es la condición límite, pues, la que brinda la distinción esencial entre la Mente y el Universo; Los Pensamientos y los Sucesos están limitados, aunque la totalidad no lo es´te (Ideas como esta aparecieron en Grecia, cuando el pensamiento griego, como el de Filolao de Tarento escribió, alrededor de 460 a.C.: “La Naturaleza, en el Cosmos, armonizó lo Ilimitado y lo limitado, el orden de la totalidad de todas las cosas dentro de ella”-.

Cuando miramos el Horizonte, nos encontramos con un límite que no podemos traspasar, y, ese límite nos habla de nuestras carencias. No podemos ir más allá de los límite que la Naturaleza nos impone y, para evitar eso, nos valemos de ingenios que hemos inventado y que nos permiten llegar mucho más lejos de lo que nuestras condiciones  físicas nos permiten.

¿Y de dónde provienen los límites? Muy posiblemente de la ruptura de simetrías cósmicas en el momento de la Génesis. Contemplamos un paisaje cósmico hendido por las líneas de fracturas de simetrías rotas, y tomamos de sus esquemas y metáforas que aspiran a ser tan creativas, si no siempre tan agrietadas, como el universo que se propone describir.

Vivímos en un mundo tridimensional y, cuando queremos escenificar ese mundo de más dimensiones… ¡No podemos! Así pues, el universo original estaba en un estado de falso vacío, el estado de máxima simetría, mientras que hoy estamos en el estado roto del verdadero … ¡Nuestro UniversoAsimétrico!

Sólo las matemáticas lo consiguen dibujar. La última parada antes de que tal cosa suceda se llama “supergravedad”, una construcción matemáticamente complicada que consigue combinar la supersimetría con la fuerza gravitatoria pero, ¿qué es la supergravedad? Meternos en esos berengenales matemáticos sería algo engorroso y (para muchos) aburrido.

“Todas las metáforas son imperfectas”, decía el poeta Robert Prost, y en eso reside su belleza.

 

 

Puede ser, pues, que el universo sea comprensible porque es defectuoso, que gracias a que renunció a la perfección del no ser por el revoltijo del ser existimos nosotros, percibimos la embrollada e imperfecta realidad y la sometemos a prueba con el fantasmal espectro del pensamiento de la simetría primordial que la precedió. Somos, por lo tanto pensamos. (O, como dice el cuentista Jorge Luis Borge: “Pese a uno mismo, uno piensa”.

La Ciencia es un proceso, no un edificio, y se despoja de los viejos conceptos a medida que crece.”Las teoría -decía Ernest Mach- son como hojas marchitas, que caen después de haber permitido al organismo de la ciencia respirar por un tiempo”. El proceso depende del error -como señala Popper, una teoría es valiosa sólo si es susceptible de ser refutada-, como para dar testimonio de la ubicuidad y eficacia de la imperfección cósmica. Claro que, el error, a menudo puede ser fértil (ya lo explicaré en otro momento).

Acordáos que Einstein decía que la Mente era como un paracaídas que sólo funciona cuando se abre. Así que, no pocas físicos siguen ese consejo y abren sus mentes a cuestiones que no han podido ser demostradas y, elaboran teorías, unas más complicadas que otras que, en definitiva persiguen saberl del Universo y buscar, algunas respuestas a preguntas planteadas que nadie ha sabido contestar. Así, para burlar la velocidad de la Luz nos agarramos a los Agujeros de Gusano, para saber de cómo es en realidad la Naturaleza surgen Teorías como las de Súpercuerdas que nos llevan a un Universo de 11 dimensiones donde, la Gravedad de Einstein y la mecánica cuántica de Planck, pueden convivir tan ricamente.

Esta era la fotografía que nos hacían en  el el colegio del Estado cuando yo era niño. Los de mi época, (todos tienen la suya), y, desde entonces, el mundo ha cambiado tanto que, ni nuestros padres, si estuvieran aquí, podrían reconocerlo. No digamos ya de nuestros abuelos que, al ver el mundo de hoy, se volvían a morir del susto.

La cienca es muy jóven y le queda mucho por avanzar, y, que sobreviva el tiempo suficiente para llegar a vieja, dependerá de nuestras conductas, cordura, coraje y vigor, y como siempre se debe añadir que debemos sortear el peligro nuclear, Y, también ahora, el que suponen los avances de la Inteligencia Artificial que podría conducirnos a nuestra propia destrucción.

                                                        El peligro de crear máquinas inteligentes

“Nada que sea grandioso entra en la vida de los mortales sin una maldición” Decía Sófocles, y el conocimiento de cómo brillan las estrellas es muy grande, y su lado oscuro es, en verdad, muy oscuro. Es innecesario decir que la Ciencia misma no nos librará de los peligros a los que su conocimiento nos ha expuesto, y, está en nosotros, sólo en nosotros, el tener la racionalidad necesaria para que su uso no se vuelva contra nosotros…

 

 

Si nos adentramos dentro de nosotros mismos, si miramos hacia atrás en el tiempo, si estudiamos de manera detenida y pormenorizada todo lo que hemos hecho desde la noche de los Tiempos, si hacemos ese viaje al interior de nuestro Ser más profundo… ¡Contemplamos un escenario frío y caliente, oscuro y de cegadora luz! Somos capaces de lo mejor y de lo peor, estamos agarrados por dos fuertes manos: Una es la Vida y la otra es la Muerte. Nosotros, en medio de esa verdad, no hemos podido superar todavía, esa realidad de la extinción, de una vida perecedera. Nuestras vidas, como nuestro planeta, oscilan suspendidas en una dualidad mitad luz y mitad oscuridad y sombra. Si imploramos a la Naturaleza será en vano; ella es indiferente a nuestro destino, y su costumbre es ensayarlo todo y ser implacable con la competencia. El 99 por ciento de todas las especies que han vivido en la Tierra han desaparecido, y, desde luego, ninguna estrella titilará en nuestro homenaje cuando nos vayamos de este mundo.

Epicteto, el ex esclavo señalaba que:

“Toda cuestión tiene dos asas, por una de las cuales se la puede coger, y por la otra no.

Si tu hermano te ofende, no aborde la cuestión por este lado, que él te ofende, pues de esa asa no se puede coger la cuestión. En cambio, abordala por el otro lado, que él es tu hermano, tu amigo nato; y podrás dominarla, por el asa que soporta su cogida”.

 

Por lo tanto,  decimos  -hablamos como seres vivos y (creemos) como seres pensantes, como conquistadores del fuego-, por lo tanto, pues, elegimos la vida. Claro que, la elección nunca podrá estar en nuestras manos y, lo único que podremos hacer con ayuda de la Ciencia, será alargárla lo más posible para poder dejar, en este mundo, la mayor huella posible de nuestro efímero paso por él.

De todas las maneras, cuando el sabio dijo: “Mientras haya muerte, hay esperanzas”, dijo una gran verdad. Es necesario que cuando nuestro ciclo se acabe, cuando no tengamos fuerzas para seguir, dejemos el paso libre a los que más jóvenes, seguirán nuestras huellas y nuestras obras. De esa manera, nuestra especie, seguirá su camino hacia adelante.

 El cerebro es capaz de inventar recuerdos de hechos que nunca ocurrieron y visitar lugares que, ¡no sabemos si existirán en alguna parte! Los cien mil millones de neuronas que no dejan de titilar produciendo fogonazos que hacen saltar las ideas que nos llegan, no pocas veces sin saber de dónde, es aún un gran misterio que los estudiosos tratan de resolver. No se ha podido llegar a saber cómo funciona el cerebro humano y su complejidad es tal que, sólo el universo mismo se le podría comparar.

La capacidad humana para aprender, inventar, buscar recursos, y sobre todo, adaptarse a las circunstancias es bastante grande. A lo largo de los últimos milenios Civilizaciones del pasado han demostrado que desarrollarse y constituir sociedades que apuntan maneras de querer hacer bien las cosas. Bueno, al menos esas son las sensaciones que yo he podido percibir.

Constituido por innumerables galaxias de estrellas, nuestro Universo,  no sólo es asombroso, sino que, es mucho más de lo que nuestras pobres mentes pueden imaginar. multitud de Nebulosas de las que “nacen” nuevas y brillantes estrellas y mundos, una inmensidad de objetos exóticos de una rica variedad que subyacen en las estrellas de neutrones como púlsares y magnétares, o, los agujeros negros misteriosos y, todo ello, en un espacio de una magnitud inimaginable para nuestras mentes que, percibe continuados mensajes que les envían los sentidos provenientes de los objetos y las cosas cotidianas que nos rodean pero, con una limitación inconmensurable que nos deja inmersos en una nube de ignorancia que, desde hace mucho tiempo, tratamos de desterrar… ¡Sin conseguirlo!

El camino hacia la total comprensión de la Naturaleza comenzó cuando fuímos conscientes de que nuestros conocimientos eran limitados y nuestra ignorancia infinita. Ya nos lo dijo Sócrates: “Solo se que no se nada”, después de él, muchos han sido los filósofos que de una u otra manera han dicho lo mismo en variadas versiones.

No puedo desechar la idea de que, con los “universos” ocurre lo mismo que ocurre con los mundos, con las estrellas y con las galaxias: ¡Que son infinitos! Dentro de un Multiverso mayor al que no hemos podido tener acceso, toda vez que, nuestras limitaciones, en este caso… ¡Son infinitas. Hablamos de ir a otros mundos sin pararnos a pesar en la complejidad que dicho viaje conlleva. Una cosa es enviar ingenios robotizados y, otra muy distinta, que sean personas las que intenten esa empresa que, al menos en los próximas décadas… ¡Será imposible de concretar!

Sin embargo, como nos pasa con las teorías, hablamos, imaginamos y planteados “mundos” ilusorios y viajes imposibles que, si alguna vez son una realidad, esa estará situada muy lejos en el tiempo que está por venir. Sin embargo, nuestra manera de ser, nos lleva a no pararnos ante nada, hacemos como que, las barreras no existen y nos imaginamos haciendo cosas que… “nunca podremos”.

Mientras tanto… ¡Sigamos soñando!

emilio silvera

                         Laboratorio estelar, la cuna de los mundos.

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, y, esa presencia invisible que permea todo el espacio y que se ha dado en denominar océano y campos de Higgs, allí donde reside esa clase de energía exótica, ese nuevo éter que, en definitiva hace que el Universo funcione tal como lo podemos ver. Existen muchos parámetros del Cosmos que aún no podemos comprender y que, de momento, sólo sabemos presentir, es como si pudiéramos ver la sombra de algo que no sabemos lo que es.

Todo el Universo conocido nos ofrece una ingente cantidad de objetos que se nos presentan en formas de estrellas y planetas, extensas nebulosas formadas por explosiones de supernovas y que dan lugar al nacimiento de nuevas estrellas, un sin fin de galaxias de múltiples formas y colores, extraños cuerpos que giran a velocidades inusitadas y que alumbran el espacio como si de un faro se tratara, y, hasta objetos de enormes masas y densidades infinitas que no dejan escapar ni la luz que es atrapada por su fuerza de gravedad.

                Ya nos gustaría saber qué es, todo lo que observamos en nuestro Universo

Sin embargo, todo eso, está formado por minúsculos e infinitesimales objetos que llamamos quarks y leptones, partículas elementales que se unen para formar toda esa materia que podemos ver y que llamamos Bariónica pudiendo ser detectada porque emite radiación. Al contrario ocurre con esa otra supuesta materia que llamamos oscura y que, al parecer, impregna todo el universo conocido, ni emite radiación ni sabemos a ciencia cierta de qué podrá estar formada, y, al mismo tiempo, existe también una especie de energía presente también en todas partes de la que tampoco podemos explicar mucho.

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.

Isaac Asimov en uno de sus libros nos explicó que,  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.

Ese puntito blanco del centro de la Nebulosa planetaria, es mucho más denso que el osmio, es una enana blanca, y, sin embargo, no es lo más denso que en el Universo podemos encontrar. Cualquier estrella de neutrones es mucho más densa y, no hablemos de los agujeros negros, de su singularidad.

Pero los átomos no son macizos. El físico neozelandés experimentador por excelencia, Ernest Ruthertord, demostró en 1909 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 calor y la presión que reinan en el centro de las estrellas rompen la estructura atómica y permiten que los núcleos atómicos empiecen a empaquetarse unos junto a otros. Las densidades en el centro del Sol son mucho más altas que la del osmio, pero como los núcleos atómicos se mueven de un lado a otros sin impedimento alguno, el material sigue siendo un gas.  Hay estrellas que se componen casi por entero de tales átomos destrozados.  La compañera de la estrella Sirio es una “enana blanca” no mayor que el planeta Urano, y sin embargo tiene una masa parecida a la del Sol.

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

Estas estrellas se forman cuando las estrellas de 2 – 3 masas solares, agotado el combustible nuclear, no pueden continuar fusionando el hidrógeno en helio, el helio en 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.

El Gran Telescopio Canarias (GTC), instalado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma), ha obtenido imágenes de una profundidad “sin precedentes” de una estrella de neutrones del tipo magnetar, de las que se conocen seis. 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.

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!

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).

Los rayos del Sol que envían al planeta Tierra su luz y su calor, también forma parte del Universo, al mismo tiempo que hace posible la vida en un planeta maravilloso que es el habitat de millones de especies, unas más inteligentes que otras en relación al roll que, a cada una, le tocó desempañar.

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 encuenta 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.

¿De qué está hecho el Sol?

El Sol está hecho con los mismos materiales que hay en la Tierra y en los demás planetas, ya que todo el Sistema Solar se formó a la vez en esta zona de la Vía Láctea que ocupamos. Sin embargo, estos materiales ni se distribuyen en las mismas proporciones, ni se comportan igual.

¿De qué está hecho el Sol?

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 4.654.600 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. Cuando el Sol se convierta en gigante roja… Nosotros tendremos que haber podido buscar la manera de salir de la Tierra para unicarnos en otros mundos, dado que, dicha fase del Sol, no permitirá la vida en nuestro planeta.

Los planetas interiores serán engullidos por nuestro Sol y, la Tierra, quedará calcinada, sus océanos se evaporarán y toda la vida, desaparecerá

Las estrellas, como todo en nuestro universo, tienen un principio y un final. La que en la imagen de arriba podemos contemplar, ha llegado al final de su ciclo, y, agotado su combustible nuclear, quedará a merced de la fuerza de la Gravedad que la convertirá en un objeto distinto del que fue durante su larga vida. Dependiendo de su masa,  las estrellas se convierten en enanas blancas -el caso del Sol-, estrella de neutrones o Agujeros negros.

Espero que al lector de este trabajo (obtenido principalmente de uno original de Asimov), encargado por la Asociación Cultural “Amigos de la Física 137, e/hc”, les esté entreteniendo y sobre todo interesando los temas que aquí hemos tratado, siempre con las miras puestas en difundir el conocimiento científico de temas de la naturaleza como la astronomía y la física. Tratamos de elegir temas de interés y aquellos que han llamado la atención del público en general, explicándolos y respondiendo a preguntas cuyas respuestas seguramente querrían conocer.

La atracción gravitatoria de la Luna sobre la Tierra hace subir el nivel de los océanos a ambos lados de nuestro planeta y crea así dos abultamientos. A medida que la Tierra gira de oeste a este, estos dos bultos – de los cuales uno mira hacia la Luna y el otro en dirección contraria – se desplazan de este a oeste alrededor de la Tierra. Al efectuar este desplazamiento, los dos bultos rozan contra el fondo de los mares poco profundos, como el de Bering o el de Irlanda. Tal rozamiento convierte energía de rotación en calor, y este consumo de la energía de rotación terrestre hace que el movimiento de rotación de la Tierra alrededor de su eje vaya disminuyendo poco a poco. Las mareas actúan como freno sobre la rotación de la Tierra, y como consecuencia de ello, los días terrestres se van alargando un segundo cada mil años.

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

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

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.

Esto, a su vez, congela los abultamientos en un 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.

Durante unos ochenta años, por ejemplo, se pensó que Mercurio (el planeta más cercano 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? Continuemos pues aprendiendo cosas nuevas.

En alguna ocasión dejé una reseña de lo que se entiende por entropía y así sabemos que la energía sólo puede ser convertida en trabajo cuando    dentro del sistema concreto que se esté utilizando, la concentración de energía no es uniforme. La energía tiende entonces a fluir desde el punto de mayor concentración al de menor concentración, hasta establecer la uniformadad. La obtención de trabajo a partir de energía consiste precisamente en aprovechar este flujo.

El agua de un río está más alta y tiene más energía gravitatoria en el manantial del que mana en lo alto de la montaña y menos energía en el llano en la desembocadura, donde fluye suave y tranquila. Por eso fluye el agua río abajo hasta el mar (si no fuese por la lluvia, todas las aguas continentales fluirían montaña abajo hasta el mar y el nivel del océano subiría ligeramente. La energía gravitatoria total permanecería igual, pero estaría distribuida con mayor uniformidad).

Una rueda hidráulica gira gracias al agua que corre ladera abajo: ese agua puede realizar un trabajo. El agua sobre una superficie horizontal no puede realizar trabajo, aunque esté sobre una meseta muy alta y posea una energía gravitatoria excepcional. El factor crucial es la diferencia en la concentración de energía y el flujo hacia la uniformidad.

Esta imagen que lleva el nombre de “Noche cristalina” fue tomada en abril de 2008 en la mina de Río Tinto, en (Huelva) España. Foto: J. Henry Fair/Cortesía: Galería Gerald Peters

Y lo mismo reza para cualquier clase de energía. En las máquinas de vapor hay un depósito de calor que convierte el agua en vapor, y otro depósito frío que vuelve a condensar el vapor en agua. El factor decisivo es esta diferencia de temperatura. Trabajando a un mismo y único nivel de temperatura no se puede extraer ningún trabajo, por muy alta que sea aquella.

El término “entropía” lo introdujo el físico alemán Rudolf J. E. Clausius en 1.849 para representar el grado de uniformidad con que está distribuida la energía, sea de la clase que sea. Cuanto más uniforme, mayor la entropía. Cuando la energía está distribuida de manera perfectamente uniforme, la entropía es máxima para el sistema en cuestión. El Tiempo, podríamos decir que es el portador de una compañera que, como él mismo, es inexorable. La entropía lo cambia todo y, en un Sistema cerrado (pongamos el Universo), la entropía siempre crece mientras que la energía es cada vez menor. Todo se deteriora con el paso del tiempo.

Marzo de 2009, Carolina del Sur, Estados Unidos. Lo que vemos son los desechos de cenizas de carbón en una planta generadora de electricidad. Foto: J. Henry Fair/Cortesía: Galería Gerald Peters. De la misma manera, en el Universo, se producen transiciones de fase que desembocan en el deterioro de los objetos que lo pueblan. Nunca será lo mismo una estrella de 1ª generación que una de 3ª y, el material del que están compuestas las últimas serán más complejos y cada vez, tendrán menor posibilidad de convertirse en Nebulosas que sean capaces de crear nuevas estrellas.

Clausius observó que cualquier diferencia de energía dentro de un sistema tiende siempre a igualarse por sí sola. Si colocamos un objeto caliente junto a otro frío, el calor fluye de manera que se transmite del caliente al frío hasta que se igualan las temperaturas de ambos cuerpos. Si tenemos dos depósitos de agua comunicados entre sí y el nivel de uno de ellos es más alto que el otro, la atracción gravitatoria hará que el primero baje y el segundo suba, hasta que ambos niveles se igualen y la energía gravitatoria quede distribuida uniformemente.

      Considerado como Sistema Cerrado, la Entropía no deja de aumentar en nuestro Universo a medida que el Tiempo transcurre

Clausius afirmó, por tanto, que en la naturaleza era regla general que las diferencias en las concentraciones de energía tendían a igualarse. O dicho de otra manera: que la entropía aumenta con el tiempo. El estudio del flujo de energía desde puntos de alta concentración a otros de baja concentración se llevó a cabo de modo especialmente complejo en relación con la energía térmica. Por eso, el estudio del flujo de energía y de los intercambios de energía y trabajo recibió el nombre de “termodinámica”, que en griego significa “movimiento de calor”.

Con anterioridad se había llegado ya a la conclusión de que la energía no podía ser destruida ni creada. Esta regla es tan fundamental que se la denomina “primer principio de la termodinámica”. Sin embargo, cuando la entropía ataca, la energía puede quedar congelada e inservisble. La idea sugerida por Clausius de que la entropía aumenta con el tiempo es una regla general no menos básica, y que denomina “segundo principio de la termodinámica.”

Según este segundo principio, la entropía aumenta constantemente, lo cual significa que las diferencias en la concentración de energía también van despareciendo. Cuando todas las diferencias en la concentración de energía se han igualado por completo, no se puede extraer más trabajo, ni pueden producirse cambios.

¿Está degradándose el universo?

Bueno, todos sabemos que el Universo evoluciona y, como todo, con el paso del tiempo cambia. Lo que hoy es, mañana no será. Existe una pequeña ecuación:   S = k log W que, aunque pequeña y sencilla, es la mayor aportación de Boltzmann y una de las ecuaciones más importantes de la Física. El significado de las tres letras que aparecen (aparte la notación para el logaritmo es el siguiente: S es la entropía de un Sistema; W el número de microestados posibles de sus partículas elementales y k una constante de proporcionalidad que hoy día recibe el nombre de constante de Boltzmann y cuyo valor es k = 1,3805 x 10^-23 J(K (si el logaritmo se toma en base natural). En esta breve ecuación se encierra la conexión entre el micromundo y el macromundo, y por ella se reconoce a Boltzmann como el padre de la rama de la Física comocida como Mecánica Estadistica.

Pero esa, es otra historia.

Sin ambargo, nunca debemos olvidar que el Universo es inmenso, en realidad, “infinito” para nosotros que no lo podemos visitar físicamente, sus distancias en las que, bellas formaciones, como la que arriba podemos contemplar, sólo pueden ser captadas por ingenios modernos y sofisticados telescopio que atrapan la luz que viaja desde miles de millones de kilómetros de distancia para poder así mostrarnos, objetos de una belleza que ningún pintor podría reproducir por su dinámica constante ni tampoco, nuestra imaginación podría mentalizar por el desconocimiento que tenemos de que maravillas así pudieran existir en un vasto Universo que, en gran parte, es aún un gran desconocido.

emilio silvera

¡El Universo! Gracias a la Astronomía, la Astrofísica y otras disciplinas y estudios relacionados, estamos conociendo cada día lo que en realidad es nuestro Universo que, nos tiene deparadas muchas, muchas sorpresas y maravillas que ni podemos imaginar. ¡Son tántas las cosas que aún tenemos que aprender de éste Universo Inmenso!

                           Las primeras estrellas aparecieron después de cientos de millones de años

Al principio, cuando el universo era simétrico, sólo existía una sola fuerza que unificaba a todas las que ahora conocemos, la gravedad, las fuerzas electromagnéticas y las nucleares débil y fuerte, todas emergían de aquel plasma opaco de alta energía que lo inundaba todo. Más tarde, cuando el universo comenzó a enfriarse, se hizo transparente y apareció la luz, las fuerzas se separaron en las cuatro conocidas, emergieron los primeros quarks para unirse y formar protones y neutrones, los primeros núcleos aparecieron para atraer a los electrones que formaron aquellos primeros átomos.Doscientos millones de años más tarde, se formaron las primeras estrellas y galaxias. Con el paso del tiempo, las estrellas sintetizaron los elementos pesados de nuestros cuerpos, fabricados en supernovas que estallaron, incluso antes de que se formase el Sol. Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que una supernova anónima explotó hace miles de millones de años y sembró la nube de gas que dio lugar a nuestro sistema solar, poniendo allí los materiales complejos y necesarios para que algunos miles de millones de años más tarde, tras la evolución, apareciéramos nosotros.

“Lanzada por la NASA en 2001, la Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson (WMAP), ha revolucionado lo que sabemos del Universo. Dirigido por el astrofísico Charles L. Bennett, de la Universidad Johns Hopkins, el equipo científico de la nave ha determinado, con un alto grado de exactitud y precisión, no solo la edad del Universo, sino también la densidad de los átomos, la densidad de toda la demás materia no atómica o la época en que las primeras estrellas comenzaron a brillar… Ahora, dos años después de que la sonda fuera retirada, los investigadores han revelado sus conclusiones finales, basadas en un total de nueve años de observaciones. Según explican, los nuevos conocimientos adquiridos sobre algunos aspectos del Universo son cerca de 68.000 veces más precisos, convirtiendo la cosmología de ser «con frecuencia” un campo de la especulación salvaje a una ciencia de precisión”.

 

 

Algunas regiones del Universo son dignas de ser observadas y estudiadas a fondo, allí se producen hechos de una trascendencia que ni podemos imaginar. Multitud de estrellas de aproximadamente 1 ó 2 millones de años que componen la agrupación estelar llamada R136.en la Nebulosa de la Tarántula y que, albergará mundos en los que, posiblemente, estará presente la vida.

 

Aquí, vista desde distinta perspectiva, con más detalles. La región central de la nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes. El cúmulo de estrellas R136 joven y denso se puede ver en la parte inferior derecha de la imagen – NASA, ESA, P Crowther (University of Sheffield)

 

Mira las estrellas, como brillan en el cielo.

Mira las estrellas, brillar como luceros.

En ellas está luz,

También los Elementos.

De ellas vinistes tú,

Y la Vida del Universo

 

 

 

Fusión de deuterio con tritio, por la cual se producen helio 4, se liberan un neutrón y se generan 17,59 MeV  de energía, como cantidad de masa apropiada convertida de la energía cinética de los productos, según la fórmula E = Δm c².

Todos los elementos de la Tabla Periódica existentes en el Universo se fraguaron en las estrellas, allí el proceso de fusión nuclear hace complejo lo que es sencillo. Todos los seres vivos de la Tierra están hechos de esos elementos y, el 99% corresponde a eso que llamamos CHON (Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno), el otro 1% corresponde a trazas de otros elementos también “fabricados” en las estrellas yu en explosiones de Supernovas.

 

Y, siendo así (que lo es), mirando esas imágenes de arriba de lugares distantes cuajado de estrellas (también de mundos), ¿cómo podemos dudar de que la Vida, prolifera por todo el Universo?

 

 

La inusual forma de la galaxia Rueda de Carro es probablemente debido a una colisión con una de las galaxias más pequeñas en la parte inferior izquierda de varios cientos de millones de años atrás con la que finalmente terminará fusionándose. Esta extraña galaxia con forma atípica, al ser descubierta por Fritz Zwicky en 1941, éste dijo que era una de las estructuras más complicadas que, al menos de momento, no tenían explicación. Desde entonces, han sido muchas las conjeturas que los astrónomos han formulado de la imagen pero… ¿Dónde estará la verdad? Nadie lo sabe.

 

 

Esta imagen de astronomía de la NASA de nuestra Galaxia la Vía Láctea fue tomada en Chile, es absolutamente impresionante. Hay lugares privilegiados de nuestro planeta desde los que se pueden contemplar el Universo de otra manera más cercana, más hermosa y, Chile, es uno de ellos.

Los importantes descubrimientos de los últimas décadas han transformado la imagen que la Humanidad tenía del Universo. El Cosmos ha dejado de ser un lugar desconocido y tranquilo, atravesado por estrellas relucientes que junto a nebulosas y planetas se mueven en una procesión majestuosa. Hoy hemos llegado a saber de los cientos de miles de millones de galaxias que lo pueblan, de la existencia de objetos exóticos y lugares plagados de sorpresas. Extraños y fascinantes Quásares iluminan los rincones más lejanos del Universo.

emilio silvera

  El futuro: Siempre será incierto.

No pocas veces, cuando no sabemos las respuestas, echamos manos del Azar y le adjudicamos lo que pasó., cuando fue una causa muy pequeña que escapó a nuestra percepción la que determinó los acontecimientos posteriores a ella produciendo los considerables efectos que más tarde, podemos ver y, desde luego, tales efectos nunca se debieron al Azar. Si conociéramos con exactitud las leyes de la Naturaleza y la situación del Universo en su momento inicial, podríamos predecir exactamente la situación de ese mismo universo en un momento posterior. Pero incluso si se diera el caso de que las leyes naturales no fueran ya un secreto para nosotros, sólo podríamos conocer la situación inicial de una manera aproximada. Eso nos daría la posibilidad de predecir la situación posterior de la misma aproximación, esto es todo lo que necesitamos, y diríamos que hemos logrado predecir el fenómeno, que está gobernado por las leyes. Pero no siempre es así, puede que una pequeña diferencia en las condiciones iniciales produzca una diferencia muy grande en las condiciones finales. Un pequeño error en lo anterior causará un enorme error en lo posterior. La predicción se hace imposible, y lo que tenemos entonces es, un “fenómeno fortuíto”, algo que no podemos explicar.

El Big Bang, esa teoría aceptada por todos y que “nos dice” como se formó nuestro Universo y comenzó su evolución hasta llegar a ser como ahora lo podemos contemplar. De acuerdo a esta teoría, el Universo se originó a partir de un estado inicial de alta temperatura y densidad, y desde entonces ha estado siempre expandiéndose. La teoría de la relatividad General predice la existencia de una singularidad en el comienzo, cuando la temperatura y la densidad eran infinitas, antes del comienzo del Tiempo y del nacimiento del Espacio.

La mayoría de los cosmólogos interpretan esta singularidad como una indicación de que la relatividadgeneral de Einstein deja de ser válida en el Universo muy primitivo (no existía materia, todo era una infinita concentración de energía), y el comienzo mismo debe ser estudiado utilizando una teoría de cosmología cuántica.

La misión WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) de la NASA ha publicado los resultados de cinco años de observación de la radiación de fondo de microondas del firmamento completo. Estos resultados confirman bastante de lo que ya sospechábamos acerca de la infancia del Universo, además de alcanzar una precisión sin precedentes en las estimaciones acerca de la edad y la composición del Universo.

La teoría del Big Bang es capaz de explicar la expansión del Universo; la existencia de una radiación de fondo cósmica, y la abundancia de núcleos ligeros como el helio, el helio^-3, el deuterio y el litio-7, cuya formación se predice que ocurrió alrededor de un segundo después del Big Bang, cuando la temperatura reinante era de 10¹⁰ K.

La radiación de fondo cósmica proporciona la evidencia más directa de que el Universo atravesó por una fase caliente y densa.  En la teoría del Big Bang, la radiación de fondo es explicada por el hecho de que, durante el primer millón de años más o menos (es decir, antes del desacoplo de la materia y la radiación y, por tanto, en equilibrio término con ella.  Esta fase es habitualmente denominada “bola de fuego primordial”.)

Cuando el Universo se expandió y se enfrió a 3000 K se volvió transparente a la radiación, que es la que observamos en la actualidad, mucho más fría y diluida, como radiación térmica de microondas.  El descubrimiento del fondo de microondas en 1.956 puso fin a una larga batalla entre el Big Bang y su rival la teoría del Universo estacionario de P. Hoyle y otros, que no podía explicar la forma de cuerpo negro del fondo de microondas.  Es irónico que, el termino Big Bang, tuvo inicialmente un sentido burlesco y fue acuñado por Hoyle, contrario a la teoría del Universo inflacionario y defensor del estacionario.

Se cree que de aquella explosión primera, surgieron todas las fuerzas que rigen hoy nuestro universo, se estabilizaron las constantes universales que le dan su sello característico, y, se formaron las primeras estrellas necesarias para que, en su hornos nucleares se crearan los materiales complejos presentes en los mundos y en los seres vivos.

Veamos lo que creemos que paso:

Para fijar más claramente los hechos se debe extender la explicación evolutiva del universo en las fases principales que son las eras reseñadas en el recuadro de arriba, su duración y temperatura. Sin embargo, lo cierto es que, nunca hemos podido traspasar la llamada era de Planck, es decir, esa barrera infranqueable de los 10^-43 segundos desde el comienzo del tiempo. ¿Qué pasaría allí en esa fracción infinitesimal de tiempo? El no saberlo, el no conocer los sucesos iniciales, nos llevan a predecir a partir de lo que “sabemos” que nos da un cuadro incompleto y, como decíamos antes, un desvío pequeño inicial nos puede llevar a un  gran desvío final.

Primera forma de la materia, los primeros átomos. Está claro que las estrellas y los planetas no se formaron de hoy para mañana, el proceso fue algo más largo y, las primeras estrellas aparecieron a los doscientos mil años después del Big Bang, y, con ellas, se fueron formando también los primeros planetas. Más tarde se conformaron las galaxias que agruparon estrellas y material interestelar por la fuerza de gravitatoria. Las galaxias se juntaron en cúmulos y supercúmulos. Pero expliquemos algo más sobre las Eras en el proceso del Big Bang:

De la materia

Es la era que comenzó cuando el efecto gravitacional de la materia comenzó a dominar sobre el efecto de presión de radiación. Aunque la radiación es no masiva, tiene un efecto gravitacional que aumenta con la intensidad de la radiación. Es más, a altas energías, la propia materia se comporta como la radiación electromagnética, ya que se mueve a velocidades próximas a la de la luz. En las etapas muy antíguas del universo, el ritmo de expansión se encontraba dominado por el efecto gravitacional de la presión de radiación, pero a medida que el universo se enfrió, este efecto se hizo menos importante que el efecto gravitacional de la materia. Se piensa que la materia se volvió predominante a una temperatura de unos 10⁴ K, aproximadamente 30.000 años a partir del Big Bang. Este hecho marcó el comienzo de la era de la materia.

“El gran acelerador de partículas del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN), el más potente del mundo, ha provocado las primeras colisiones de iones de plomo, en su afán de despejar más incógnitassobre los orígenes del Universo, según informa la agencia Efe.

De esta manera, la instalación científica ha conseguido crear una especie de mini Big-Bang, pues el choque de estos iones de plomo ha producido temperatura un millón de veces más calientes que las que se dan en el centro del Sol.”

Aún colea uno de los últimos éxitos del acelerador de partículas LHC que ha vuelto a dar el campanazo con uno de sus experimentos, una recreación a escala de lo que “sucedió” en los orígenes del Universo. Se utilizaron iones de plomo para alcanzar este logro. Un metal poco exótico en comparación con otros más caros pero que posee la cualidad de ser uno de los más pesados.

Según el CERN estos experimentos con iones de plomo abren “una nueva vía en la investigación del programa del acelerador para sondear la materia tal como era en los primeros instantes del Universo, justo después del Big Bang”. Aclaran que “uno de los principales objetivos de esta nueva fase es producir cantidades ínfimas de esta materia, llamada “plasma quark-gluon y estudiar su evolución hacia aquella que constituye el Universo actualmente”.

Traigo aquí este breve comentario sobre tareas que se realizaron  en el LHC para, haceros ver que siempre estamos tratando de ahondar en el saber de la materia y lo que pudo pasar en aquellos primeros momentos de la creación que son desconocidos para nosotros antes del Tiempo de Planck

 El Tiempo de Plank nos lleva hacia la

Era de la Radiación

Periodo entre 10^-43 s (la era de Planck) y 300.000 años después del Big Bang. Durante este periodo, la expansión del universo estaba dominada por los efectos de la radiación o de las partículas rápidas (a altas energías todas las partículas se comportan como la radiación). De hecho, la era leptónica y la era hadrónica son ambas subdivisiones de la era de radiación. La era de radiación fue seguida por la era de la materia que antes se reseña, durante la cual las partículas lentas dominaron la expansión del universo.

Era hadrónica

Corto periodo de tiempo entre 10^-6 s y 10^-5 s después del Big Bang en el que se formaron las partículas atómicas pesadas, como protones, neutrones, piones y kaones entre otras. Antes del comienzo de la era hadrónica, los quarks se comportaban como partículas libres. El proceso por el que se formaron los quarks se denomina transición de fase quark-hadrón. Al final de la era hadrónica, todas las demás especies hadrónicas habían decaído o se habían desintegrado, dejando sólo protones o neutrones. Inmediatamente después de esto el universo entró en la era leptónica.

Hoy, como todos sabeis, en el LHC se están haciendo diversos experimentos con hadrones para saber más sobre aquellos primeros momentos del Big Bang, sobre lo que la materia encvierra, y, sobre todo, tratamos de poder entrar en zonas prohibidas hasta ahora en las que, probablemente, podamos “ver” nuevas cosas y, sobre todo saber sobre muchas de las incognitas que la Ciencia no ha podido resolver. En realidad, para npo saber no sabemos ni…

A la idea de un universo isótropo y homogéneo en promedio para grandes escalas de distancia se la suele denominar “Principio Cosmológico” – término introducido en 1933 por el astrónomo británico Edward Arthur Milne (1896-1950) – y formulado por primera vez por Albert Einstein (1879-1955) alrededor de 1915, cuando todavía los astrónomos consideraban al sistema de estrellas de la Vía Láctea como todo el universo conocido, y los análisis estadísticos de la distribución estelar mostraban un sistema ligado con forma de disco achatado y por tanto claramente inhomogéneo. Einstein había discutido este punto con el astrónomo alemán Willen de Sitter (1872-1934), seguramente preocupado por estar haciendo una hipótesis demasiado atrevida. Pero la idea que rondaba en la cabeza de Einstein eran las observaciones del filósofo y físico austriaco Ernst Mach (1838-1916).

Era Leptónica

“La universalidad leptónica en el modelo estándar implica que “los bosones vectoriales se acoplan por igual a las tres familias de leptones”. Es decir, que las interacciones de ciertas partículas elementales son iguales sin importar que esas partículas tengan masas o vidas distintas.”

El desacoplamiento de los neutrinos y la era leptónica

Después de la era hadrónica, en una diezmilésima de segundo, comienza la era leptónica. Los fotones no tienen ya bastante energía para crear protones, pero, puesto que el electrón tiene una masa 2000 veces más escasa que un protón, puede aún crear electrones. El Universo está, así pues, dominado por las reacciones de producción y aniquilación de pares electrón-antielectrón.

Los quarks son por lo menos cien millones de veces más pequeños que un átomo. Cuando tres quarks forman un protón o un neutrón, estas partículas son mil veces mayores que ellos.

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.

Si hablamos de leptones nos estamos refiriendo al Intervalo que comenzó unos 10^-5 s después del Big Bang, en el que diversos tipos de leptones eran la principal contribución a la densidad del universo. Se crearon pares de leptones y antileptones en gran número en el universo primitivo, pero a medida que el universo se enfrió, la mayor parte de las especies leptónicas fueron aniquiladas. La era leptónica se entremezcla con la hadrónica y ambas, como ya dije antes, son subdivisiones de la era de la radiación. El final de la era leptónica se considera normalmente que ocurrió cuando se aniquilaron la mayor parte de los pares electrón-positrón, a una temperatura de 5×10⁹ K, más o menos un segundo después del Big Bang. Después, los leptones se unieron a los hadrónes para formar átomos.

Así creemos que se ¡ formó nuestro universo, a partir de una singularidad que explotó expandiendo toda la densidad y energía a unas temperaturas terroríficas, y a partir de ese mismo instante conocido como Big Bang, nacieron, como hermanos gemelos, el tiempo y el espacio junto con la materia que finalmente desembocó en lo que ahora conocemos como universo.

El universo es el conjunto de todo lo que existe, incluyendo el espacio, el tiempo y la materia.  El estudio del universo se conoce como cosmología. Los cosmólogos distinguen al Universo con “U” mayúscula, significando el cosmos y su contenido, y el universo con “u” minúscula, que es normalmente un modelo matemático deducido de alguna teoría física como por ejemplo, el universo de Friedmann o el universo de Einstein–de Sitter. El universo real está constituido en su mayoría de espacios que aparentemente están vacíos, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas, planetas, gases y otros objetos cosmológicos que nosotros no dejamos de observar con nuestros modernos ingenios para tratar de saber lo que pasó, lo que pasa y lo que pasará.

Los telescopios espaciales de la NASA han captado, a 62 millones de años luz de la Tierra, una colisión de dos galaxias que comenzó hace 100 millones de años y aún continúa. La espectacular imagen publicada por la agencia espacial ha sido obtenida combinando las las tomadas por las cámaras del Observatorio de rayos X Chandra, el Telescopio Espacial Hubble y el Spitzer.

El universo se está expandiendo, de manera que el espacio entre las galaxias está aumentando gradualmente, provocando un desplazamiento al rojo cosmológico en la luz procedente de los objetos distantes. Existe evidencia creciente de que el espacio puede estar ocupado por alguna clase de sustancia o “materia oscura” invisible que puede constituir muchas veces la masa total de las galaxias visibles.

La composición de imagen (arriba) muestra el cúmulo de galaxias masivo MACSJ0717.5+3745. El color del gas caliente está codificado con colores para mostrar su temperatura. El gas más frío es mostrado como un púrpura rojizo, el gas más caliente en azul y las temperaturas intermedias en púrpura. Las repetidas colisiones en el cúmulo son causadas por una corriente de galaxias, polvo y  -posiblemente- “materia oscura” -conocida como filamento- de 13 millones de años luz.

Esos halos, tendrían muchas veces la masa que podemos ver en la materia luminosa, la Bariónica formada por Quarks y Leptones que conforman las estrellas, planetas, galaxias y nosotros mismos. La teoría de la materia oscura y su -hipotética- presencia en cúmulos y supercúmulos ha sido “descubierta” -o inventada para tapar nuestra ignorancia- en época relativamente cercana para que prevalezca entre los astrónomos la uninimidad respecto a su contribución a la masa total del universo. El debate continúa, está muy vivo y, es el tema tan candente e importante que, durará bastante tiempo mientras algún equipo de observadores no pueda, de una vez por todas, demostrar que, la “materia oscura” existe, que nos digan donde está, y, de qué está conformada y como actúa. Claro que, cuando se haga la suma de materia luminosa y oscura, la densidad de la masa total del universo no será todavía mayor del 30% del valor crítico. A todo esto, ocurren sucesos que no podemos explicar y, nos preguntamos si en ellos,no estarán implicadas fuerzas que todavía, no hemos sabido descubrir.

Mientras tanto, seguimos conjeturando y lanzando teorías de lo que  fue, de lo que es, y, de lo que podrá ser. Incluso nos hemos atrevido a vaticinar campos y bosones dadores de masa, o, también, “materia oscura” que permea todo el Universo y es una clase real de materia… ¡Todo ello sin pruebas contundentes!

Toda la materia del Universo son estrellas, Nebulosas, galaxias o y agujeros negros y también conforman las cosas que vemos a nuestro alrededor (ríos y océanos, bosques y montañas…, ¡infinidad de mundos!), incluso podemos relacionarla con esa clase de materia evolucionado que alcanzó la consciencia. ¿Cómo fue posible tal maravilla? Y todo, sin excepción -al menos hasta donde podemos saber-, está hecho de Quarks y Leptones.

Claro que el hecho de que la materia luminosa medida esté tan cercana al valor crítico, puede simplemente deberse a un accidente cósmico; las cosas simplemente “resultan” de ese modo. Me costaría mucho aceptar una explicación y supongo que a otros también. Es tentador decir que el Universo tiene en realidad la masa crítica, pero que de algún modo no conseguimos verla toda. Parece que “debe existir una sustancia cósmica” desconocida que es la responsable de que las cuentas cuadren.

Como resultado de esta suposición, los astrónomos comenzaron a hablar de la “masa perdida” con lo que aludían a la materia que habría llenado la diferencia entre densidades observadas y crítica. Tales teorías de “masa perdida”, “invisible” o, finalmente “oscura”, nunca me ha gustado, toda vez que, hablamos y hablamos de ella, damos por supuesta su existencia sin haberla visto ni saber, exactamente qué es, y, en ese plano, parece como si la Ciencia se pasara al ámbito religioso de la fe,  de creer en lo que no podemos ver ni tocar, y, la Ciencia, amigos míos, es otra cosa.

Lo cierto es que, en el Universo, son muchas las cosas que se expanden y me pregunto yo… ¿Por qué no tratamos todos de expandir nuestras mentes? De esa manera, posiblemente, podríamos comprender éstas y otras muchas cuestiones que nos atormentan al no poder llegar a saber qué son y cuáles son los verdaderos significados de los mensajes que, continuamente, nos envía la propia Naturaleza que tratamos de comprender.

Pensamientos sencillos nos hacen pensar, como por ejemplo aquel de Aristóteles:

“… la línea tiene magnitud en una dirección, el plano en dos direcciones y el sólido en tres direcciones; a parte de éstas, no hay ninguna magnitud porque las tres son todas…”

 

 

 

“Actualmente, mediante la teoría de supercuerdas se enuncia la existencia de un espacio de 11 dimensiones, estas son las 3 de espacio que todos somos capaces de intuir, en pocas palabras la altura, anchura y profundidad, la cuarta dimensión es también intuitiva y va relacionado con el tiempo, ya que los objetos cambian según el tiempo es posible intuitivamente ser aceptado como dimensión, posteriormente se enuncian 7 dimensiones adicionales “compactadas” y una que las va englobando formando “membranas” de las cuales se podría escapar parte de la gravedad de ellas en forma de “gravitones”. Esta teoría única, llamada teoría M, y fue conjeturada en 1995. Después de esta explicación creo que ya las 4 primeras dimensiones es posible que se comprendan ya por los que no profundizare en ellas.”

 

 

Pero el tiempo pasó, los hombres siguieron pensando y conjeturando “cosas” sobre lo que podría ser, llegaron esas teorías de cuerdas que hablan de once dimensiones que nadie ha podido ver nunca y, desde luego, se sitúan -como pasa siempre que no sabemos algo- en la longitud de Planck, ese límite tan lejano que nos impide “ver” lo que pasó en aquellos primeros momentos, cuando surgío el Universo.

Lo dicho: ¡Que no sabemos! Toda vez que ni sabemos como pudieron formarse las Galaxias a pesar de la expansión de Hubble, ni tampoco el origen real de la materia y qué sustancia cósmica estaba allí para que ésta se pudiera formar y, desde luego, si aún dicha “materia cósmica” está permeando todo el Universo y es la responsable de que las galaxias se mueven más rápidamente de lo que deberían. Y, como no sabemos, hablamos de “materia oscura”.

emilio silvera