Simplemente tenemos que pararnos a pensar en el hecho cierto de que, nosotros estamos situados en un nivel en el que podemos observar “algunas” cosas. in embargo… ¿Cuántas cosas más existen que no pueden percibir los ojos desnudos que, se tiene que valer de grandes inventos tecnológicos para poder llegar más lejos, tanto en el ámbito de lo grande como en el de lo muy pequeño.
Hasta el momento existe un gran dificultad para enviar naves a Próxima: todavía no se creó en la Tierra un sistema de propulsión capaz de alcanzar esa distancia. Por eso se está llevando adelante el proyecto Breakthrough Starshot, en EEUU, del que participa Manchester, que busca propulsar cientos de Sprites usando una red de cañones de luz láser instalada en Tierra.
“Las sondas a Marte o Júpiter pueden llevar 15 ó 20 años de preparación y ejecución. En este tiempo uno podría hacer centenares de misiones mucho más pequeñas que, si fallan, tampoco suponen una gran pérdida. Intentar mandar sondas interestelares va a ser algo natural cuando llegue el momento, pero hay que seguir empujando y probando cosas”.
Las imágenes más impresionantes que el telescopio espacial James Webb ha capturado desde su lanzamiento.
Imágenes del espacio profundo y objetos más cercanos, como nuestros vecinos del Sistema Solar
Nubes opacas de polvo y gas se vuelven translúcidas gracias a la sensibilidad del Webb.
Los cambios sutiles en el movimiento propio de la estrella Próxima Centauri sugieren que podría albergar no uno, sino dos mundos extraterrestres.
Los PIlares de la Creación con una extensión de varios años luz, donde se crean estrellas nuevas y nuevos mundos
A pocas semanas de cumplir dos años desde su lanzamiento, el telescopio espacial James Webb ha cumplido un doble objetivo. Ofrecer a los astrónomos una visión más profunda y nítida del universo, y fascinar al resto del mundo con algunas de las imágenes más espectaculares del cosmos.
Naves diminutas vuelan hacia el planeta Próxima Centauri b en una ilustración de la iniciativa Breakthrough Starshot. Los astrónomos creen que Próxima b tiene una hermana: una supertierra que podría orbitar alrededor de la misma estrella roja a más de 4 años luz de distancia.
El telescopio espacial James Webb descubrió algo extraño en el sistema solar: Vea el Video.
Grandes Telescopios Espaciales y Terrestres, Microscopio Electrónicos, grandes Aceleradores de partículas, Cámaras de Niebla, y, pronto, Ordenadores Cuánticos y Telescopios que lleguen más allá de lo que lo hace el James Webb.
Con todo eso… Sospechamos que existe algo más allá del “mundo” que podemos percibir, un “universo” en la sombra que, cuando podamos alcanzarlo, sabremos que todo este tiempo estuvimos equivocados, que las cosas son diferentes a como las habíamos percibido, que somos una de las partes del Universo que piensa pero… ¡Hay otras!
Al final de todo, seremos conocedores de que, lo más importante de todo esto son…:
¡Los Sentimientos! ¿Qué sería todo esto sin ellos?
¡El Tiempo! ¿Qué podría haber pasado sin la existencia del tiempo?
Y, que finalmente seremos sabedores de que realmente existe una Conciencia Cósmica.
Una buena nutrición cerebral es esencial para su evolución
Los ladrillos del cerebro: Es evidente que el estímulo para la expansión evolutiva del cerebro obedeció a diversas necesidades de adaptación como puede ser el incremento de la complejidad social de los grupos de homínidos y de sus relaciones interpersonales, así como la necesidad de pensar para buscar soluciones a problemas surgidos por la implantación de sociedades más modernas cada vez. Estas y otras muchas razones fueron las claves para que la selección natural incrementara ese prodigioso universo que es el cerebro humano.
Claro que, para levantar cualquier edificio, además de un estímulo para hacerlo se necesitan los ladrillos específicos con las que construirlo y la energía con la que mantenerlo funcionando. La evolución rápida del cerebro no solo requirió alimentos de una elevada densidad energética y abundantes proteínas, vitaminas y minerales; el crecimiento del cerebro necesitó de otro elemento fundamental:
Un aporte adecuado de ácidos grasos poliinsaturados de larga cadena, que son componentes fundamentales de las membranas de las neuronas, las células que hacen funcionar nuestro cerebro.
Hoy sabemos que incluir en los alimentos que tomamos productos con ácidos grasos poliinsaturados omega-3 pueden reducir la mortandad y los ingresos hospitalarios por enfermedades vasculares de pacientes con problemas cardíacos. En ciertos territorios de la Tierra, en los que dichos productos eran abundantes de manera natural, sus habitantes se vieron beneficiados de ello.
Nuestro organismo, como ya he señalado, es incapaz de sintetizar en el hígado suficiente cantidad de estos ácidos grasos; tiene que conseguirlos mediante la alimentación. Estos ácidos grasos son abundantes en los animales y en especial en los alimentos de origen acuático (peces, moluscos, crustáceos). Por ello, algunos especialistas consideran que la evolución del cerebro no pudo ocurrir en cualquier parte del mundo y, por lo tanto, requirió un entorno donde existiera una abundancia de estos ácidos grasos en la dieta: un entorno acuático.
El cerebro humano contiene 600 gramos de estos lípidos tan especiales imprescindibles para su función. Entre estos lípidos destacan los ácidos grasos araquidónico (AA, 20:4 W-6) y docosahexaenoico (D H A, 22:6 W-3); entre los dos constituyen el noventa por 100 de todos los ácidos grasos poliinsaturados de larga cadena en el cerebro humano y en el resto de los mamíferos.
Una buena provisión de estos ácidos grasos es tan importante que cualquier deficiencia dentro del útero o durante la infancia puede producir fallos en el desarrollo cerebral. El entorno geográfico del este de África donde evolucionaron nuestros ancestros proporcionó una fuente única nutricional, abundante de estos ácidos grasos esenciales para el desarrollo cerebral. Esta es otra de las circunstancias extraordinarias que favoreció nuestra evolución.
Las evidencias fósiles indican que el género Homo surgió en un entorno ecológico único, como es el formado por los numerosos lagos que llenan las depresiones del valle del Rift, el cual, en conjunto y desde un punto de vista geológico, es considerado un “protoocéano”. El área geográfica formada por el mar Rojo, el golfo de Adén y los grandes lagos del Rift forman lo que en geología se conoce como “océano fallido”. Son grandes lagos algunos de una gran profundidad (el lago Malwi tiene 1.500 metros y el lago Tanganika 600 m.) y de una enorme extensión (el lago Victoria, de casi 70.000 km2, es el mayor lago tropical del mundo). Se llenaban, como hacen hoy, del agua de los numerosos ríos que desembocan en ellos; por eso sus niveles varían según las condiciones climatológicas regionales y estacionales.
Islote del Lago Victoria
Muchos de estos lagos son alcalinos debido al intenso vulcanismo de la zona. Son abundantes en peces, moluscos y crustáceos que tienen proporciones de lípidos poliinsaturados de larga cadena muy similares a los que componen el cerebro humano. Este entorno, en el que la especie Homo evolucionó durante al menos dos millones de años, proporcionó a nuestros ancestros una excelente fuente de proteínas de elevada calidad biológica y de ácidos grasos poliinsaturados de larga cadena, una combinación ideal para hacer crecer el cerebro.
Ésta es otra de las razones en las que se apoyan algunos para sugerir que nuestros antecesores se adaptaron durante algunos cientos de miles de años a un entorno litoral, posiblemente una vida lacustre, en el “océano fallido” de los grandes lagos africanos y que nuestra abundante capa de grasa subcutánea es la prueba de esta circunstancia de nuestra evolución.
La realidad es que este entorno lacustre proporcionó abundantes alimentos procedentes del agua, ricos en proteínas de buena calidad y en ácidos grasos poliinsaturados. Estos alimentos completaban la carroña incierta o la caza casi imposible. Durante cientos de miles de años evolucionaron los homínidos en este entorno entre la sabana ardiente y las extensiones interminables de aguas someras por las que vagaban los clanes de nuestros antepasados chapoteando a lo largo de kilómetros en busca de alimento. Este entorno único no solo garantizó los nutrientes necesarios para desarrollar el cerebro, sino que aceleró numerosos cambios evolutivos que confluirían en el Homo sapiens.
Nuestra especie es muy homogénea en sus características: somos muy similares a pesar de lo que pudiera parecer a causa de las diferencias del color en la piel o en los rasgos faciales de las diferentes poblaciones. Tanto los datos de la genética homo los de la paleantropología muestran que los seres humanos, como especie, procedemos de un grupo pequeño de antepasados que vivían en África hace unos cuatrocientos mil años.
Hemos logrado determinar con precisión nuestros orígenes como especie mediante precisos análisis genéticos; por ejemplo, los estudios llevados a cabo sobre los genes de las mitocondrias pertenecientes a individuos de todas las poblaciones del mundo y de todas las razas.
Estudiando el A D N mitocondrial de miles de personas se ha llegado a formular la llamada “Teoría de la Eva Negra”, según la cual todos nosotros, los Homo sapiens, procedemos de una hembra que vivió en algún lugar de África hace ahora unos tres cientos mil años. Otros estudios se han realizado mediante el análisis del polimorfismo del cromosoma Y.
Teoría de “La Eva Mitocondrial” o ”Eva Negra”
Pero tanto unos estudios como otros han dado el resultado similar. Los estudios del material genético del cromosoma Y confirman que la Humanidad tuvo un antepasado varón que vivió en África hace unos doscientos mil años. Seria la “Teoría del Adán Negro”. Estudios del Gen de la hemoglobina ratifican que todas las poblaciones humanas modernas derivan de una población ancestral africana de hace unos doscientos mil años compuesta por unos seiscientos individuos.
Los hallazgos paleo-antropológicos ratifican el origen único y africano de nuestra especie. Se han encontrado en diversa regiones de África algunos fósiles, de características humanas modernas, con una antigüedad de entre tres cientos mil y cien mil años; estos incluyen: el cráneo de kabwe (en Zambia), de 1.285 c.c.; el fósil KNM-ER-3834 del lago Turkan, en Kenia, de casi litro y medio; los fósiles encontrados en los yacimientos de Border Cave y Klassies River Mouth, de África del sur; y los esqueletos y cráneos encontrados en los enterramientos de la Cueva de Qafzeh y del abrigo de Skhul, ambos en Israel y datados en unos cien mil años.
En 1.968 se descubrieron en Dordoña el cráneo y el esqueleto de uno de nuestros antepasados, al que se denominó Hombre de Cro-Magnon. Hoy sabemos que hace unos cuarenta mil años aparecieron en Europa unos inmigrantes de origen africano, que eran los primeros representantes de la especie Homo sapiens sapiens que alcanzaban estos territorios. Llegaron con unas armas terribles e innovadoras, conocían el modo de dominar el fuego y poseían una compleja organización social; y por lo que se refiere a las otras especies de homínidos que habitaban por aquel entonces Europa, concretamente los Homo neandertales, al parecer, los eliminaron por completo.
Los cromañones poseían las características de los pobladores de las regiones próximas al ecuador: poco macizos, muy altos y de brazos y piernas largas; sus huesos eran muy livianos por aumento del canalmedular, dentro de la diáfisis. Los huesos que formaban las paredes del cráneo eran más finos, que los de sus predecesores. Habían sufrido una reducción de la masa muscular. El desarrollo de armas que podían matar a distancia con eficacia y sin requerir gran esfuerzo, como los propulsores, las hondas y, más tarde, el arco y las flechas, hicieron innecesarias una excesiva robustez. En general, eran muy parecidos a nosotros y, hasta tal punto es así que, si cogiéramos a uno de estos individuos, lo lleváramos a la peluquería, le pusiéramos un buen traje, y lo sacáramos de paseo, se confundiría con el resto de la gente sin llamar a atención.
Llegados a este punto, no merece la pena relatar aquí las costumbres y forma de vida de esas poblaciones que, en tantos y tantos escritos hemos podido leer y conocemos perfectamente. El objeto de todo esto era esbozar un perfil de lo que fuimos, de manera que dejemos ante nosotros la evolución por la que hemos pasado hasta llegar aquí, y, a partir de ahora, pensar en la evolución que nos queda hasta convertirnos en los seres del futuro que, seguramente, regirán en el Universo.
Hemos sido capaces de detectar otros sistemas solares que están en formación en Nebulosas lejanas y sabemos de lo que existe en el universo profundo. Es curioso cómo el universo tiene la curiosa propiedad de hacer que los seres vivos piensen que sus inusuales propiedades son poco propicias para la vida, para la existencia de vida, cuando de hecho, es todo lo contrario; las propiedades del universo son esenciales para la vida. Lo que ocurre es que en el fondo tenemos miedo; nos sentimos muy pequeños ante la enorme extensión y tamaño del universo que nos acoge. Sabemos aún muy poco sobre sus misterios, nuestras capacidades son limitadas y al nivel de nuestra tecnología actual estamos soportando el peso de una gran ignorancia sobre muchas cuestiones que necesitamos conocer. Y, aunque parezca que estamos muy lejos de esas imágenes de arriba de tiempos remotos, en realidad, no estamos tan lejos de aquello y, nuestras mentes tienen gravados aquellos momentos del pasado que siguen con nosotros. Y, aunque el tiempo del universo no es como nuestro tiempo (mucho más corto y efímero), algo sí hemos podido aprender.
Nuestros corazones están hechos de materia y, en cuanto se les da una oportunidad laten y sienten
Ahora tenemos otra manera de mirar el universo y, cuando contemplamos el cielo cuajado de estrellas, sí sabemos lo que estamos viendo y lo que, en cada una de esas estrellas está pasando. Esta nueva manera de mirar el universo nos da nuevas ideas, no todo el espacio son agujeros negros, estrellas de neutrones, galaxias y desconocidos planetas; la verdad es que casi todo el universo está vacío y sólo en algunas regiones tiene agrupaciones de materia en forma de estrellas y otros objetos estelares y cosmológicos; muchas de sus propiedades y características más sorprendentes (su inmenso tamaño y su enorme edad, la soledad y oscuridad del espacio) son condiciones necesarias para que existan observadores inteligentes como nosotros.
Y… otros seres conscientes
No debería sorprendernos la vida extraterrestre (si miramos nuestra propia historia, tendremos que coincidir en el hecho cierto de que, lo mismo que pasó aquí, en la Tierra, pudo haber pasado en otros planetas que como en el nuestro, tuvieron las condiciones para el surgir de la vida), si existe, pudiera ser tan rara y lejana para nosotros como en realidad nos ocurre aquí mismo en la Tierra, donde compartimos hábitat con otros seres vivos con los que hemos sido incapaces de comunicarnos, a pesar de que esas formas de vida, como la nuestra, están basadas también en el carbono. Algunos bioquímicos dicen que no se puede descartar formas de vida inteligente basadas en otros elementos, como por ejemplo, el silicio. Por mi parte, tengo la sensación, conociendo las propiedades del Carbono y las del Silicio que, será difícil encontrar esas clases de vida, aunque…no descarto nada.
Sí, estamos conectados con el Universo, somos parte de él, una parte que, como otras muchas (creo), genera pensamientos y, en ocasiones… ¡Sentimientos!
Los cuásares están entre los objetos más distantes en el universo. La palabra cuásar o “quásar” es una contracción de las palabras “quasi” y “stellar“, por ello son llamados así por su apariencia estelar. El cuásar más lejano hasta ahora es SDSS 1030 +0524 y se halla a unos 13000 millones de años-luz de distancia apenas unos 700 millones después de nacer el universo. La medición de la distancia de estos objetos se toma de la velocidad de alejamiento que presentan, dato que nos lo da el desplazamiento al rojo (z). Se cree que un cuásar nace cuando se fusionan dos galaxias y sus agujeros negros centrales quedan convertidos en este potente y energético objeto.
El cuásar 3C191 fue localizado con un desplazamiento al rojo de 1,95 y por eso su luz salió cuando el universo tenía sólo una quinta parte de su edad actual, hace casi once mil millones de años, llevando información codificada sobre el valor de la constante de estructura fina en ese momento. Con la precisión de las medidas alcanzables entonces, se encontró que la constante de estructura fina era la misma entonces que ahora dentro de un margen de unos pocos por ciento:
α (z = 1,95/α(z = 0) = 0,97 ± 0,05
Poco después , en 1967, Bahcall y Schmidt observaron un par de líneas de emisión de oxígeno que aparecen en el espectro de cinco galaxias que emiten radioondas, localizadas con un desplazamiento hacia el rojo promedio de 0,2 (emitiendo así su luz hace unos dos mil millones de años: Aproximadamente la época en que el reactor de Oklo estaba activo en la Tierra y obtuvieron un resultado consistente con ausencia de cambio en la constante de estructura fina que era aún diez veces más fuerte:
α (z = 0,2)/α(z = 0) = 1,001 ± 0,002
Estas observaciones excluían rápidamente la propuesto por Gamow de que la Constante de Estructura Fina estaba aumentando linealmente con la edad del Universo. Si hubiese sido así, la razón α(z = 0,2)/α(z = 0) debería haberse encontrado con un valor próximo a 0,8.
La Constante de la Estructura Fina
En 1997, el astrónomo John Webb y su equipo de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney analizaron la luz proveniente de quásares distantes. En su viaje de 12 mil millones de años, la luz había pasado a través de nubes interestelares de metales tales como el hierro, el níquel y el cromo, y los investigadores descubrieron que esos átomos habían absorbido algunos de los fotones de la luz quásar, pero no los que se esperaba que lo hicieran.
Si las observaciones son correctas, la única explicación vagamente razonable es que una constante física conocida como la “constante de estructura fina”, o alfa, tenía un valor diferente en el momento en que la luz atravesó esas nubes. Pero eso es herejía. Alfa es una constante extremadamente importante que determina la forma en la que luz interactúa con la materia, y no debería cambiar. Su valor depende de, entre otras cosas, la carga del electrón, de la velocidad de la luz y de la constante de Planck. ¿Podría haber cambiado alguna de ellas? En el mundo de la física nadie deseaba creer en estas mediciones.
Por años, Webb y su equipo han estado tratando de descubrir un error en sus resultados. Pero hasta ahora no lo han encontrado. Los resultados de Webb no son los únicos que sugieren que falta algo en nuestro conocimiento de alfa. Un análisis reciente del único reactor nuclear natural conocido, que estuvo activo hace casi dos mil millones de años en lo que hoy es Oklo, en Gabón, sugiere también que algo ha cambiado en la interacción de la luz con la materia.
Pero en el año de 1972 se dio a conocer un fenómeno realmente curioso en la compañía de minas: se encontró un contenido demasiado bajo de Uranio-235 en su producto. Rastreando el fenómeno, se descubrió que ese mineral provenía precisamente de la cantera de Oklo. Este yacimiento de Uranio abarca una superficie de aproximadamente 35 000 km2. Allí, hace ahora 2.000 millones de años, se produjo la fisión nuclear espontánea y natural del uranio y se creó un reactor nuclear.
Nota del autor del Blog:
El Uranio 235 que existe en la Tierra solo supone el 7 por mil, el resto es Uranio 238. Como éste último no sirve como combustible nuclear de fisión, para aprovecharlo, en un Reactor generador se bombardea con neutrones lentos de Uranio 235 y se convierte en Plutonio 239 que sí es válido como combustible para la fisión nuclear. ¡Lo que no trasminen los humanos!
La cantidad de ciertos isótopos radiactivos producidos en un reactor de ese tipo depende de alfa, de modo que observar los productos de fisión que se encuentran en Oklo proporciona una forma de deducir el valor de la constante en la época de su formación. Utilizando este método, Steve Lamoreaux y sus colegas del Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México sugieren que alfa pudo haber disminuido en más de un cuatro por ciento desde que Oklo se encendió (Physical Review, vol 69, p 121701). Todavía hay quienes disputan cualquier cambio en alfa.
Una de las cuestiones más controvertidas en la cosmología es porque las constantes fundamentales de la naturaleza parecen finamente ajustadas para la vida. Una de estas constantes fundamentales es la constante de estructura fina o alfa, que es la constante de acoplamiento de la fuerza electromagnética (usualmente denotada g, es un número que determina la fuerza de una interacción) y equivale a 1/137,03599911.
Todas estas ideas y experimentos han establecido un escenario para que los astrónomos mejoren nuestro conocimiento de la constancia de constantes particulares de la Naturaleza a medida que la sensibilidad mejorada de los telescopios y detectores electrónicos permitan hacer observaciones a desplazamiento al rojo cada vez mayores, retrocediendo cada vez más en el tiempo.
La estrategia general consiste en comparar dos transiciones atómicos en un lugar astronómico y aquí ahora en el laboratorio. Por ejemplo, si hay doblete de elementos como carbono, silicio o magnesio, que se ven normalmente en nubes de gas con altos desplazamientos hacia el rojo, entonces las longitudes de onda de dos líneas especiales, digamos λ1 y λ2, estarán separadas por una distancia proporcional a α2. El desplazamiento de líneas relativo viene dado por una fórmula:
(λ1 – λ2)/(λ1 – λ2) ∞ α2
Ahora necesitamos medir las longitudes de onda λ1 y λ2 de forma muy parecida aquí en el laboratorio, y muy lejos aquí por observaciones astronómicas. Calculando el miembro izquierdo de nuestra fórmula con gran exactitud, en ambos casos podemos dividir nuestros resultados para encontrar si la constante de estructura fina ha cambiado entre el momento entre el momento en el que salió la luz y el presente.
La ilustración muestra cómo los rayos X de un cuásar distante, son filtrados al pasar por una nube de gas intergaláctico. Midiendo la cantidad de la disminución de la luz debido al oxígeno y otros elementos presentes en la nube los astrónomos pudieron estimar la temperatura, densidad y la masa de la nube de gas – puede ver el espectro del cuásar PKS 2155-304 al ampliar la imagen.
Actualmente, el más potente método utilizado en estos experimentos dirige todo su potencial en la búsqueda de pequeños cambios en la absorción por los átomos de luz procedentes de cuásares lejanos. En lugar de considerar pares de lineas espectrales en dobletes del mismo elemento, como el silicio, considera la separación entre líneas causada por la absorción de la luz del cuásar por diferentes elementos químicos en nubes de gas situadas entre el cuásar y nosotros. Y, a todo esto, las cuatro fuerzas fundamentales siguen estando presentes.
No debemos descartar la posibilidad de que, seamos capaces de utilizar las unidades de Planck-Stoney para clasificar todo el abanico de estructuras que vemos en el Universo, desde el mundo de las partículas elementales hasta las más grandes estructuras astronómicas. Este fenómeno se puede representar en un gráfico que se cree la escala logarítmica de tamaño desde el átomo a las galaxias. Todas las estructuras del Universo existen porque son el equilibrio de fuerzas dispares y competidoras que se detienen o compensan las unas a las otras, la atracción (Expansión) y la repulsión (contracción). Ese es el equilibrio de las estrellas donde la repulsión termonuclear tiende a expandirla y la atracción (contracción) de su propia masa tiende a comprimirla, así, el resultado es la estabilidad de la estrella. En el caso del planeta Tierra, hay un equilibrio entre la fuerza atractiva de la gravedad y la repulsión atómica que aparece cuando los átomos se comprimen demasiado juntos. Todos estos equilibrios pueden expresarse aproximadamente en términos de dos números puros creados a partir de las constantes e, ћ, c, G y mprotón.
α = 2πe2 / ћc ≈ 1/137
αG = (Gmp2)2 / ћc ≈ 10-38
La identificación de constantes adimensionales de la naturaleza como α (alfa) y aG, junto con los números que desempeñan el mismo papel definitorio para las fuerzas débil y fuerte de la naturaleza, nos anima a pensar por un momento en mundos diferentes del nuestro. Estos otros mundos pueden estar definidos por leyes de la naturaleza iguales a las que gobiernan el Universo tal como lo conocemos, pero estarán caracterizados por diferentes valores de constantes adimensionales. Estos cambios numéricos alterarán toda la fábrica de los mundos imaginarios. Los átomos pueden tener propiedades diferentes. La gravedad puede tener un papel en el mundo a pequeña escala. La naturaleza cuántica de la realidad puede intervenir en lugares insospechados.
Lo único que cuenta en la definición del mundo son los valores de las constantes adimensionales de la Naturaleza (así lo creían Einstein y Planck). Si se duplica el valor de todas las masas, no se puede llegar a saber porque todos los números puros definidos por las razones de cualquier par de masas son invariables.
Es un gran mérito por nuestra parte que, nuestras mentes, puedan haber accedido a ese mundo mágico de la Naturaleza para saber ver primero y desentrañar después, esos números puros y adimensionales que nos hablan de las constantes fundamentales que hacen que nuestro Universo sea como lo podemos observar.
Cuando surgen comentarios de números puros y adimensionales, de manera automática aparece en mi mente el número 137. Ese número encierra más de lo que estamos preparados para comprender, me hace pensar y mi imaginación se desboca en múltiples ideas y teorías. Einstein era un campeón en esta clase de ejercicios mentales que él llamaba “libre invención de la mente”. El gran físico creía que no podríamos llegar a las verdades de la naturaleza solo por la observación y la experimentación. Necesitamos crear conceptos, teorías y postulados de nuestra propia imaginación que posteriormente deben ser explorados para averiguar si existe algo de verdad en ellos.
“Todos los físicos del mundo, deberían tener un letrero en el lugar más visible de sus casas, para que al mirarlo, les recordara lo que no saben. En el cartel solo pondría esto: 137. Ciento treinta y siete es el inverso de algo que lleva el nombre de constante de estructura fina”.
Este número guarda relación con la posibilidad de que un electrón emita un fotón o lo absorba. La constante de estructura fina responde también al nombre de “alfa” y sale de dividir el cuadrado de la carga del electrón, por el producto de la velocidad de la luz y la constante de Planck.
Lo más notable de éste número es su a-dimensionalidad. La velocidad de la luz, c, es bien conocida y su valor es de 299.792.458 m/segundo, la constante de Planck racionalizada, ћ, es ћ/2 = 1,054589 ×10 julios/segundo, la altura de mi hijo Emilio, el peso de mi amigo Kike (hay que cuidarse), etc., todo viene con sus dimensiones. Pero resulta que cuando uno combina las magnitudes que componen alfa ¡se borran todas las unidades! El 137 está sólo: se exhibe desnudo a donde va. Esto quiere decir que los científicos del undécimo planeta de una estrella lejana situada en un sistema solar de la Galaxia Andrómeda, aunque utilicen quién sabe qué unidades para la carga del electrón y la velocidad de la luz y que versión utilicen para la constante de Planck, también les saldrá el 137. Es un número puro. No lo inventaron los hombres. Está en la naturaleza, es una de sus Constantes Naturales, sin dimensiones.
Recorremos interminables pasillos buscando esa puerta luminosa que nos lleve hasta las respuestas que nadie nos supo dar. La Naturaleza esconde secretos insondables que debemos desvelar y, para ello, sólo contamos con una herramienta: Nuestra Mente.
La física se ha devanado los sesos con el 137 durante décadas. Werner Heisenberg (el que nos regaló el Principio de Incertidumbre en la Mecánica Cuántica), proclamó una vez que, todas las fuentes de perplejidad que existen en la mecánica cuántica se secarían si alguien explicara de una vez el 137.
¿Por qué alfa es igual a 1 partido por 137? El 137 es un número primo. Su inversa, 1/137, es un valor muy cercano al de la constante alfa, que (según la electrodinámica cuántica) caracteriza la interacción entre fotones y electrones. El nombre técnico de alfa es “constante de estructura fina“, y es una de las constantes físicas cuya predicción teórica mejor coincide con los datos experimentales.
Los físicos han demostrado que el valor de alfa es el que tiene que ser para que exista un Universo como el nuestro. De hecho, si alfa variara apenas un poco (menos del 5%), el carbono no se produciría en los hornos estelares y, la vida, tal como la conocemos, estaría ausente.
El proceso CNO fue propuesto en 1938 por Hans Bethe
Esperemos que algún día aparezca alguien que, con la intuición, el talento y el ingenio de Galileo, Newton o Einstein, y nos pueda por fin aclarar el misterioso número y las verdades que encierra. Menos perturbador sería que la relación de todos estos importantes conceptos (e, ћ y c) hubieran resultado ser 1 o 3 o un múltiplo de pí (π). Pero ¿137?
Arnold Sommerfeld, percibió que la velocidad de los electrones en el átomo de hidrógeno es una fracción considerable de la velocidad de la luz, así que había que tratarlos conforme a la teoría de la relatividad, vio que donde la teoría de Bohr predecía una órbita, la nueva teoría predecía dos muy próximas.
Esto explica el desdoblamiento de las líneas. Al efectuar sus cálculos, Sommerfeld introdujo una “nueva abreviatura” de algunas constantes. Se trataba de 2πe2 / ћc, que abrevió con la letra griega “α” (alfa). No prestéis atención a la ecuación. Lo interesante es esto: cuando se meten los números conocidos de la carga del electrón, e–, la constante de Planck, ћ, y la velocidad de la luz, c, sale α = 1/137. Otra vez 137 número puro.
Una cosa tenemos clara, lo mismo que no sabemos que puede haber más allá de los Quarks, tampoco sabemos que fuerzas gobiernan eso que llamamos fluctuaciones de vacío. De allí (es lo más probable) surgió nuestro Universo, nada puede surgir de donde nada hay, y, si surgió es porque había. Son muchas las cosas que aún, no podemos explicar con la seguridad inamovible que nos gustaría.
Las fuerzas de la naturaleza que gobiernan la electricidad, el magnetismo, la radiactividad y las reacciones nucleares están confinadas a un “mundo-brana” tridimensional, mientras que la Gravedad actúa en todas las dimensiones y es consecuentemente más débil, su fuerza está más repartida.
¿Dónde están esas dimensiones extras?
La última lección importante que aprendemos de la manera en que números puros como µ (alfa) definen el mundo es el verdadero significado de que los mundos sean diferentes. El número puro que llamamos constante de estructura fina, e indicamos con α es como hemos dicho antes, una combinación de e, c y ћ (el electrón, la velocidad de la luz y la constante de Planck). Inicialmente podríamos estar tentados a pensar que un mundo en el que la velocidad de la luz fuera más lenta sería un mundo diferente. Pero sería un error. Si e, h y c cambian de modo que sus valores que tienen en unidades métricas (o cualesquiera otras) fueran diferentes cuando las buscamos en nuestras tablas de constantes físicas pero el valor de α permaneciera igual, este nuevo mundo sería observacionalmente indistinguible de nuestro mundo. Lo único que cuenta en la definición del mundo son los valores de las constantes adimensionales de la Naturaleza.
Claro que, si miramos con atención y aunamos todos los saberes que hemos podido conquistar a lo largo del tiempo, podemos decir sin temor a equivocarnos que hay cosas en el universo que no cambian, que permanecen y que siempre son las mismas. Así fue como nos lo dijo Einstein, “las leyes del Universo son las mismas en todas sus regiones” y, siendo así (que lo es) en cualquier lugar del Universo, por muy alejado que esté, ocurren las mismas cosas y veremos también lo mismo: Nebulosas y nuevas estrellas y mundos, explosiones supernovas, nebulosas planetarias, agujeros negros, estrellas enanas blancas y de neutrones… Galaxias. ¡Siempre igual! y, en esa invariancia, como es de lógica pensar, también entra el parámetro biológico, es decir, la Vida está por todas partes y sólo nos queda ¡encontrarla!
Inmensas estrellas masivas
¿Cuánta complejidad está ahí presente? Los cambios que se producen la en la materia, la radiación, la gravedad, la química y, ¿por qué no? los cambios de fase que nos llevan hacia una posibilidad biológica que, con el paso de algunos millones de años, hará que surja la Vida.
Einstein completó, con sus ideas, un movimiento espectacular en la concepción física de la naturaleza que fue completado en el siglo XX. Está marcado por una evolución que se aleja continuamente de cualquier visión privilegiada del mundo, es decir, una visión humana localista, basada en la Tierra, o, una visión basada en patrones humanos que, limitados por nuestras mentes aún no evolucionadas lo suficiente, no alcanza a comprender la grande del Universo. Tenemos que saber que, la naturaleza tiene sus propios patrones.
En todas sus regiones, por muy alejadas que estén, rigen las mismas fuerzas y constantes
Está claro que pensar siquiera en que en nuestro Universo, dependiendo de la región en la que nos encontremos, pudiera tener distintas leyes físicas, sería pensar en un Universo Chapuza. Lo sensato es pensar como Einstein y creer que en cualquier parte del Universo rigen las mismas leyes físicas, hasta que no se encuentre pruebas reales a favor de lo contrario, los científicos suponen con prudencia que, sea cual fueren las causas responsables de las pautas que llamamos “Leyes de la Naturaleza”, es mucho más inteligente adoptar la creencia de la igualdad física en cualquier parte de nuestro Universo por muy remota que se encuentre, los elementos primordiales que lo formaron fueron siempre los mismos. Que interacciona con las cuatro fuerzas fundamentales naturales.
El Universo misterioso, ¿Cuántos secretos esconde?
¡Son tantos que, ni durante lo que duran las vidas de toda la Humanidad presente y futura…los podremos desvelar…todos!
Claro que si observamos con detenimiento el panorama, lo que viene sucediendo desde hace cientos o miles de años (guardando las distancias en cada escenario), es que, la Naturaleza nos deja que desvelemos secretos poco a poco, a medida que vamos haciéndolo, nos proporciona más motivos para seguir, para plantear muevas preguntas que antes de ese nuevo descubrimiento no podíamos plantear. De esa manera nos mantiene incentivados para seguir, siempre querremos saber que es lo hay más allá del Modelo Estándar, más allá de los Quarks, si realmente existen esas !cuerdas vibrantes”, si será posible que algún día juntemos a la Cuántica y a la Relatividad, sin que aquello explote y surjan los dichosos infinitos.
Me encantan estas historias de las que no siempre tenemos noticias, pasan desapercibidas. y, nos dejan en la más completa ignorancia de unos hechos que siempre nos han maravillado, proezas que se cuentan, y, no siempre se toman como hechos ciertos. Entre mi abundante biblioteca (mi más preciado tesoro aparte de la familia), tengo muchas de esas historias que, de vez en cuando repaso con deleite ante una taza de café humeante.
No es mala manera de pasar el rato, y, otras veces, es la Física la que ocupa mi tiempo, sin dejar de lado temas de Astronomía, Astrofísica, también Química, y, como uno de los temas que más despierta mi curiosidad ha sido desde siempre la Compleja Mente Humana, si Cerebro de una constitución tan complicada que no hemos podido llegar a comprender, la Conciencia…
Pues, así paso las horas, buscando historias que dejaros aquí en el Blog para que, con ellas, disfrutéis como lo hago yo. La lectura es el mejor entretenimiento que podamos tener, no molesta y nos enseña, y, si alguna vez estas aburrido, no olvides esta reseña.
La frase “Para fugarse de la Tierra, un libro es el mejor bajel” significa que un libro es el mejor medio para viajar a través de la imaginación. Es una cita que se atribuye a Emily Dickinson, una famosa poetisa estadounidense.
Para fugarnos de la tierra un libro es el mejor bajel;
y se viaja mejor en el poema que en el más brioso y rápido corcel
Aun el más pobre puede hacerlo, nada por ello ha de pagar:
el alma en el transporte de su sueño
se nutre sólo de silencio y paz.
Emily Dickinson
Hace mucho tiempo ya desde que, siendo muy joven, aprendí a oír el silencio. La mayoría de nosotros no sabe escucharlo, y.. ¡Nos dice tantas cosas! Cuando en silencio me recojo, cierro los ojos, dejo limpia mi Mente de gritos o susurros que me vienen del exterior, de mi entorno, y, todo queda en silencio dentro de mi. Ese momento es el comienzo de un viaje alucinante, puedo hacer cierto mis pensamientos, nada me impide viajar tan rápido como lo hace la luz, ligero como una pluma, y, me planto en la luna Titan, sobrevuelo sus mares de metano y veo se atmósfera espesa como lo fue la de la Tierra primigenia, cuando aún se estaba enfriando.
Me desvío del lugar y me transporto hacia la Nebulosa Molecular de Orión, observo sus distintas regiones, y, puedo ver maravillado, como nacen nuevas estrellas, y, como se forman en regiones de su larga extensión (la nebulosa de Orión tiene una extensión de aproximadamente 24 años luz de en la zona observable, abarcando una región de unos 10° en el cielo. En la zona llamada “El Trapecio”, donde se forman estrellas en sus inicios, se observa una imagen que cubre unos 2,5 años luz de lado a lado. ), algunos nuevos sistemas planetarios como se ha podido observar y se han tomado imágenes.
Nuevos sistemas planetarios en Orión
Inmerso en ese silencio atronador, y, una vez saciada mi curiosidad en la Nebulosa, solo con pensarlo, me transporte al corazón de un átomo: Allí, en ese infinitesimal lugar de 10^-15 metros, es decir, el núcleo atómico es 1 parte de 100.000, y, sin embargo, contiene el 99% de la masa del átomo.
Interacción de los Quarks de un nuetron por su carga de color.
Entro en el núcleo y con asombro puedo ver que allí, nada está quieto, todo se mueve. Los tripletes de Quarks que conforman a los nucleones (neutrones y protones), se mueven frenéticamente pero, algo ahí presente no los deja que se separen (libertad asintótica de los quarks), es la fuerza nuclear fuerte que, intermediada por Bosones que se llaman Gluones, retienen a los Quarks que están allí confinados dentro de los nucleones. Esta fuerza nuclear es la más potente de las cuatro fuerzas fundamentales, y, es la única que crece con la distancia.
Es asombroso que en un espacio tan “pequeño” puedan pasar tantas cosas y tener en el a objetos de variadas familias de partículas que son las que conforman la materia.
La imagen no refleja la realidad que sería si el humano estuviera cayendo a la singularidad.
¿Puede un ser humano entrar en un agujero negro y sobrevivir?
Con mi Mente todavía inmersa en el espectáculo vivido dentro del núcleo atómico, me desplazo a Sagitario A, y, valiéndome de mi condición fantástica, m dispongo a traspasar el Horizonte de Sucesos del Agujero negro que mora en el centro de nuestra Galaxia, Sagitario A, y, cuando comienzo la travesía, siento que mi cuerpo sufre los efectos de la espaguetización, tal es el tirón irresistible de la Gravedad que genera el monstruo.
En astrofísica, la espaguetización es el estiramiento de objetos en formas finas y delgadas (como un espagueti) dentro de un campo gravitatorio no homogéneo muy fuerte, debido a extremas fuerzas de marea. En los casos más extremos, hallándose estos objetos en la vecindad de agujeros negros, el estiramiento es tan poderoso que ningún objeto puede soportarlo, sin importar cuán resistentes sean sus componentes.
La Singularidad de un agujero negro es un punto de densidad infinita y curvatura espacio-temporal infinita, donde las leyes de la física como las conocemos dejan de ser aplicables. No se “constituye” de ningún material específico como tal (al menos no lo conocemos, nunca nadie estuvo allí), pero creemos que es un punto matemático donde se concentra toda la masa del agujero negro.
Así que, amigos míos, realizar viajes de verdadera fantasía, a lugares que nadie ha visitado anteriormente… ¡No es tan difícil! Pruébalo.
En su obra Materia y memoria, Henri Bergson decía:
“La percepción, en su conjunto, tienen su verdadera razón de ser en la tendencia del cuerpo a moverse”
Nosotros hablamos de los cinco sentidos de los que nos valemos para tener una percepción del mundo que nos rodea. Sabemos, que muchos de los animales que pueblan nuestro planeta tienen algunos de esos sentidos mucho más desarrollados que nosotros, y, sin embargo, es nuestra especie la que prevalece como superior de todas las demás. Nuestras mentes, han llegado a desarrollar un mayor y más completo conjunto de conexiones neuronales que han posibilitado una más amplia consciencia del mundo que nos rodea, de la Naturaleza.
La percepción, los sentidos y los pensamientos… Para poder entender la conciencia como proceso es preciso que entendamos cómo funciona nuestro cerebro, su arquitectura y desarrollo con sus funciones dinámicas. Lo que no está claro es que la conciencia se encuentre causalmente asociada a ciertos procesos cerebrales pero no a otros.
El cerebro humano -hay que reconocerlo-, es especial; su conectividad, su dinámica, su forma de funcionamiento, su relación con el cuerpo y con el mundo exterior, no se parece a nada que la Ciencia conozca. Tiene un carácter único y ofrecer una imagen fidedigna del cerebro no resulta nada fácil; es un reto tan extraordinario que no estamos preparados para cumplir en este momento. Estamos lejos de ofrecer esa imagen completa, y sólo podemos dar resultados parciales de esta increíble maravilla de la naturaleza.
Nuestro cerebro adulto, con poco más de 1,5 Kg de peso, contiene unos cien mil millones de células nerviosas o neuronas. La parte o capa ondulada más exterior o corteza cerebral, que es la parte del cerebro de evolución más reciente, contiene alrededor de treinta millones de neuronas y un billón de conexiones o sinapsis. Si contáramos una sinapsis cada segundo, tardaríamos 32 millones de años en acabar el recuento. Si consideramos el número posible de circuitos neuronales, tendremos que habérnoslas con cifras hiper-astronómicas. Un 10 seguido de, al menos, un millón de ceros (en comparación, el número de partículas del universo conocido asciende a 1079 “tan sólo” un 10 seguido de 79 ceros). ¡A que va a resultar que no somos tan insignificantes!
Con tan enorme cantidad de circuitos neuronales, ¿podremos algún día ser capaces de descifrar todos los secretos de nuestro universo? ¿De qué seremos capaces cuando podamos disponer de un cerebro totalmente evolucionado?
¡Tan frágil y tan fuerte! En tan pequeño conjunto reside el secreto mejor guardado por la Naturaleza que hizo posible, ese asombroso viaje que va, desde la materia inerte hasta los pensamientos. Han sido necesarios dies mil millones de años para que, las estrellas, pudieran fabricar los elementos bioquímicos necesarios para hacer posible tal transición que, por mucho que la queremos comprender…
El límite de lo que podremos conseguir tiene un horizonte muy lejano. Desde hablar o comunicarnos sin palabras sonoras -no es ninguna broma- , a la auto-transportación. Ahora mismo, simplemente con el pensamiento, podemos dar instrucciones a máquinas que obedecen nuestras órdenes. Sí, somos pura energía pensante, el poder de la mente no está totalmente desarrollado y, simplemente es cuestión de tiempo. Creo que no habrá límite alguno; el cuerpo que ahora nos lleva de un lugar a otro, ya no será necesario, y como los fotones que no tienen masa… ¿Podremos desplazarnos entre las estrellas a velocidades superl-umínicas? Mi imaginación se desboca y va mucho más allá de lo que la razón aconseja.
Creo que estoy corriendo demasiado en el tiempo, volvamos a la realidad. A veces mi mente se dispara. Lo mismo visito mundos extraordinarios con mares luminosos de neón líquido poblados por seres transparentes, que viajo a galaxias muy lejanas pobladas de estrellas de fusión fría circundadas por nubes doradas compuestas de anti-materia en la que, los positrones medio congelados, se mueven lentamente formando un calidoscopio de figuras alucinantes de mil colores. ¡La mente, qué tesoro!
Es cierto que existen otros mundos y, todos, están dentro de nuestras mentes
Cuando seamos capaces de convertir en realidad todo aquello en lo que podamos pensar, entonces, habremos alcanzado la meta. Para que eso sea una realidad… aún falta y, debemos ser conscientes de que nunca, podremos alcanzarlo todo. Si la Naturaleza y el Universo nos dejo, jugamos con ventaja y con tiempo por delante… ¿Qué se nos puede resistir? Nuestra manera de generar entropía negativa es dejar descendencia, así luchamos contra la desaparición de nuestra especie y de los logros que, durante milenios pudo alcanzar. Dejamos lo que logramos descubrir a los que nos siguen, ellos a los que vendrán después, y así hasta “el infinito”.
El mundo físico se representa gobernado de acuerdo a leyes matemáticas -fuerzas y constantes universales-. Desde este punto de vista, todo lo que hay en el universo físico está realmente gobernado en todos sus detalles por principios matemáticos, quizá por ecuaciones tales como las que describen nuestras mejores teorías.
Lo más seguro es que la descripción real del mundo físico esté pendiente de matemáticas futuras, aún por descubrir, fundamentalmente distintas de las que ahora tenemos. Llegarán nuevos Gauss, Riemann, Euler, Ramanujan, Cantor…, que con sus frescas y nuevas ideas, transformarán el pensamiento matemático y nuestra manera de ver el mundo.
¿Es, entonces, la Naturaleza matemática? Bueno, yo no me atrevería a negarlo… del todo. Una gran parte sí que lo es.
Sí, se podría decir que la Naturaleza está intrínsicamente ligada a las matemáticas, ya que los patrones y estructuras que encontramos en el mundo natural a menudo se describen y modelan utilizando conceptos matemáticos. Desde las proporciones de los seres vivos hasta las formas fractales en las rocas, las matemáticas nos ayudan a entender la organización y belleza de la naturaleza.
Ejemplos de matemáticas en la naturaleza:
Secuencia de Fibonacci:
Esta secuencia numérica (0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, …) aparece en la disposición de las hojas de las plantas, en las espirales de las conchas de los caracoles, en la flor de girasol y en la ramificación de los árboles.
Proporción áurea (1,618):
Se encuentra en las proporciones de las estructuras de los seres vivos, como las proporciones de las manos, las de un cuerpo humano o incluso los anillos de un árbol.
Para llegar a comprenderlo, antes, tendremos que haber descifrado las funciones modulares de los cuadernos perdidos de Ramanujan, o por ejemplo, el verdadero significado del número 137, ése número puro adimensional que encierra los misterios del electrón (e–) -electromagnetismo -, de la constante de Planck (h) – el cuanto de acción – y de la luz (c) -la relatividad-, además de otros muchos secretos que nos quedan por desvelar.
Los resultados son lentos, no se avanza con la rapidez que todos deseamos. Poincaré expuso su conjetura para que el mundo la pudiera desvelar y no ha sido posible en más de un siglo, hasta que llegó Perelman para resolverla. Riemann expuso su geometría del espacio curvo, y hasta 60 años más tarde no fue descubierta por Einstein para hacer posible su formulación de la relatividad general, donde describe cómo las grandes masas distorsionan el espacio y el tiempo por medio de la fuerza de gravedad que generan para dibujar la geometría del Universo.
Rebote cuántico de la función de ondas del universo ψ para un espacio-tiempo de Friedmann-Robertson-Walker con campo escalar ϕ. v corresponde al volumen del universo en unidades de Planck. Complejidades como éstas son posibles gracias a los conceptos matemáticos creados por nuestras mentes. Por ejemplo, pensar en las complejas matemáticas topológicas requeridas por la teoría de supercuerdas puede producir incomodidad en muchas personas que, aún siendo físicos, no están tan capacitados para entender tan profundas y complejas ideas.
Bernhard Riemann introdujo muchas nuevas ideas y fue uno de los más grandes matemáticos. En su corta vida (1.826 – 1.866) propuso innumerables propuestas matemáticas que cambiaron profundamente el curso del pensamiento de los números en el planeta Tierra, como el que subyace en la teoría relativista en su versión general de la gravedad, entre otras muchas (superficie de Riemann, etc.). Riemann les enseñó a todos a considerar las cosas de un modo diferente.
La superficie de Riemann asociada a la función holomorfa “tiene su propia opinión” y decide por sí misma cuál debería ser el, o mejor, su dominio, con independencia de la región del plano complejo que nosotros podamos haberle asignado inicialmente. Durante su corta carrera, Riemann hizo avanzar las matemáticas en muchos campos y, en especial:
El Análisis.
La Teoría de números,
La Geometría, y la
Topología
Ahora podemos comprender la complejidad y la belleza de las superficies de Riemann. Este bello concepto desempeña un papel importante en algunos de los intentos modernos de encontrar una nueva base para la física matemática (muy especialmente en la teoría de cuerdas), y al final, seguramente, podremos desvelar el mensaje que encierra.
El caso de las superficies de Riemann es fascinante, aunque desgraciadamente sólo es para iniciados. Proporcionaron los primeros ejemplos de la noción general de variedad, que es un espacio que puede pensarse “curvado” de diversas maneras, pero que localmente (por ejemplo, en un entorno pequeño de cualquiera de sus puntos), parece un fragmento de espacio euclídeo ordinario.
La esfera de Riemann, superficie de Riemann compacta, el teorema de la aplicación de Riemann, las superficies de Riemann y aplicaciones complejas… He tratado de exponer en unas líneas la enorme importancia de este personaje para las matemáticas en general y la geometría en particular, y, para la física.
Lo cierto es que, si miramos hacia atrás en el tiempo, nos encontramos con el hecho cierto de que, Einstein pudo formular su bella teoría de la relatividad general gracias a una conferencia que dio Riemann y que, habiendo pedido ayuda a su amigo Marcel Grosmman, éste le mandara una copia en la que, aparecía el Tensor Métrico de Riemann que le dio a Einstein las herramientas de las que carecía.
En escritos anteriores consideramos dos aspectos de la relatividad general de Einstein, a saber, el principio de la relatividad, que nos dice que las leyes de la física son ciegas a la distinción entre reposo y movimiento uniforme; y el principio de equivalencia, que nos dice de qué forma sutil deben modificarse estas ideas para englobar el campo gravitatorio.
Ahora hay que hablar del tercer ingrediente fundamental de la teoría de Einstein, que está relacionada con la finitud de la velocidad de la luz. Es un hecho notable que estos tres ingredientes básicos puedan remontarse a Galileo; en efecto, parece que fue también Galileo el primero que tuvo una expectativa clara de que la luz debería viajar con velocidad finita, hasta el punto de que intentó medir dicha velocidad. El método que propuso (1.638), que implica la sincronización de destellos de linternas entre colinas distantes, era, como sabemos hoy, demasiado tosco. Él no tenía forma alguna de anticipar la extraordinaria velocidad de la luz.
Esta teoría del electromagnetismo de Maxwell tenía la particularidad de que requería que la velocidad de la luz tuviera un valor fijo y definido, que normalmente se conoce como c, y que un unidades ordinarias es aproximadamente 3 × 108 metros por segundo. Parece que tanto Galileo como Newton tenían poderosas sospechas respecto a un profundo papel que conecta la naturaleza de la luz con las fuerzas que mantienen la materia unida.
Pero la comprensión adecuada de estas ideas tuvo que esperar hasta el siglo XX, cuando se reveló la verdadera naturaleza de las fuerzas químicas y de las fuerzas que mantienen unidos los átomos individuales. Ahora sabemos que tales fuerzas tienen un origen fundamentalmente electromagnético (que vincula y concierne a la implicación del campo electromagnético con partículas cargadas) y que la teoría del electromagnetismo es también la teoría de la luz.
Para entender los átomos y la química se necesitan otros ingredientes procedentes de la teoría cuántica, pero las ecuaciones básicas que describen el electromagnetismo y la luz fueron propuestas en 1.865 por el físico escocés James Clark Maxwell, que había sido inspirado por los magníficos descubrimientos experimentales de Michael Faraday unos treinta años antes y que él plasmó en una maravillosa teoría.
Gracias a la luz, a la radiación electromagnética, podemos saber del universo lejano
Como he dicho antes, la teoría del electromagnetismo de Maxwell tenía la particularidad de que requería que la velocidad de la luz tuviera un valor fijo y definido, que normalmente se conoce como c, y que un unidades ordinarias es aproximadamente 3 × 108 metros por segundo.
Sin embargo, esto nos presenta un enigma si queremos conservar el principio de relatividad. El sentido común nos diría que si se mide que la velocidad de la luz toma el valor concreto c en el sistema de referencia del observador, entonces un segundo observador que se mueva a una velocidad muy alta con respecto al primero medirá que la luz viaja a una velocidad diferente, aumentada o disminuida, según sea el movimiento del segundo observador.
Pero el principio de relatividad exigiría que las leyes físicas del segundo observador (que definen en particular la velocidad de la luz que percibe el segundo observador) deberían ser idénticas a las del primer observador. Esta aparente contradicción entre la constancia de la velocidad de la luz y el principio de relatividad condujo a Einstein (como de hecho, había llevado previamente al físico holandés Hendrick Antón Lorentz y muy en especial al matemático francés Henri Poincaré) a un punto de vista notable por el que el principio de relatividad del movimiento puede hacerse compatible con la constancia de una velocidad finita de la luz.
Baste saber que, como quedó demostrado por Einstein, la luz, independientemente de su fuente y de la velocidad con que ésta se pueda mover, tendrá siempre la misma velocidad en el vacío, c, o 299.792.458 metros por segundo. Cuando la luz atraviesa un medio material, su velocidad se reduce. Precisamente, es la velocidad c el límite alcanzable de la velocidad más alta del universo. Es una constante universal y, como hemos dicho, es independiente de la velocidad del observador y de la fuente emisora.
¿Cómo funciona esto? Sería normal que cualquier persona creyera en la existencia de un conflicto irresoluble entre los requisitos de una teoría como la de Maxwell, en la que existe una velocidad absoluta de la luz, y un principio de relatividad según el cual las leyes físicas parecen las mismas con independencia de la velocidad del sistema de referencia utilizado para su descripción.
¿No podría hacerse que el sistema de referencia se moviera con una velocidad que se acercara o incluso superara a la de la luz? Y según este sistema, ¿no es cierto que la velocidad aparente de la luz no podría seguir siendo la misma que era antes? Esta indudable paradoja no aparece en una teoría, tal como la originalmente preferida por Newton (y parece que también por Galileo), en la que la luz se comporta como partículas cuya velocidad depende de la velocidad de la fuente. En consecuencia, Galileo y Newton podían seguir viviendo cómodamente con un principio de relatividad.
Galileo trató de medir su velocidad
Newton también quiso saber sobre los misterios de la Luz
Pero semejante imagen de la naturaleza de la luz había entrado en conflicto con la observación a lo largo de los años, como era el caso de observaciones de estrellas dobles lejanas que mostraban que la velocidad de la luz era independiente de la de su fuente. Por el contrario, la teoría de Maxwell había ganado fuerza, no sólo por el poderoso apoyo que obtuvo de la observación (muy especialmente en los experimentos de Heinrich Hertz en 1.888), sino también por la naturaleza convincente y unificadora de la propia teoría, por la que las leyes que gobiernan los campos eléctricos, los campos magnéticos y la luz están todos subsumidos en un esquema matemático de notable elegancia y simplicidad.
En la teoría de Maxwell, la luz toma forma de ondas, no de partículas, y debemos enfrentarnos al hecho de que en esta teoría hay realmente una velocidad fija a la que deben viajar las ondas luminosas. El punto de vista geométrico-espaciotemporal nos proporciona una ruta particularmente clara hacia la solución de la paradoja que presenta el conflicto entre la teoría de Maxwell y el principio de relatividad.
El día que podamos comprender lo que es la luz, habremos logrado secar todas las fuentes de nuestra inmensa ignorancia
Este punto de vista espaciotemporal no fue el que Einstein adoptó originalmente (ni fue el punto de vista de Lorentz, ni siquiera, al parecer, de Poincaré), pero, mirando en retrospectiva, podemos ver la potencia de este enfoque. Por el momento, ignoremos la gravedad y las sutilezas y complicaciones asociadas que proporciona el principio de equivalencia y otras complejas cuestiones, que estimo aburrirían al lector no especialista, hablando de que en el espacio-tiempo se pueden concebir familias de todos los diferentes rayos de luz que pasan a ser familias de líneas de universo, etc.
Baste saber que, como quedó demostrado por Einstein, la luz, independientemente de su fuente y de la velocidad con que ésta se pueda mover, tendrá siempre la misma velocidad en el vacío, c, o 299.792.458 metros por segundo. Cuando la luz atraviesa un medio material, su velocidad se reduce. Precisamente, es la velocidad c el límite alcanzable de la velocidad más alta del universo. Es una constante universal y, como hemos dicho, es independiente de la velocidad del observador y de la fuente emisora.
Aquí, en este mismo trabajo, tenemos un ejemplo de lo que la mente es. Comencé hablando de una cosa y, sin que me diera cuenta, he recorrido caminos que, ni pensaba recorrer cuando comencé a escribir.
Totales: 87.680.746
Conectados: 77
por Emilio Silvera ~
Clasificado en 
