Sep
3
Podemos recibir mensajes del Futuro?
por Emilio Silvera ~
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Investigadores proponen una solución a algunos problemas de la Física Cuántica, como los viajes en el tiempo o la paradoja del abuelo. Y, para rizar el rizo, nos hablan de mensajes que vienen del Futuro

Las curvas temporales abiertas podrían resolver muchos problemas de la Física
NPJ QUANTUM INFORMATION
Un grupo internacional de investigadores, liderados por la Universidad de Singapur, acaba de demostrar que numerosos problemas de la Física Cuántica, hoy por hoy irresolubles, podrían solucionarse fácilmente con un ordenador cuántico que viajara a través de “curvas temporales abiertas”. El trabajo, que ha levantado gran expectación en la comunidad científica, se publica en la revista Nature Quantum Informatión.”
Hace ya una década que el físico Dave Bacon, que en la actualidad trabaja para Google, demostró que la mejor forma de resolver rápidamente todo un grupo de problemas de la Física (llamados NP-completo) y que traían de cabeza a los matemáticos, era utilizando un ordenador cuántico que se desplazara a través del tiempo. ¿La razón? El hipotético ordenador de Bacon podría moverse con libertad a través de una serie de “curvas cerradas de tiempo”, atajos en el tejido espaciotemporal que se curvan sobre sí mismos. La relatividad general en efecto, permite que dichos caminos puedan existir a través de las contorsiones en el espacio-tiempo que conocemos como agujeros de gusano.

Y, si tuvieras una ayudita al recibir un mensaje del Futuro… ¡Sería más fácil!
¿Pero para qué enviar un mensaje en el tiempo y bloquearlo después para que nadie pueda leer su contenido? Sencillamente porque el procedimiento podría ser la clave que se necesitaba para resolver problemas que, actualmente, no tienen solución alguna. Y es que incluso un mensaje “sin abrir” puede resultar tremendamente útil, especialmente si los científicos “entrelazan” el mensaje con algún otro sistema antes de enviarlo.

Como se sabe, el entrelazamiento cuántico es un efecto extraño que es posible solo en el mundo de la Física subatómica, y consiste en una suerte de “comunicación instantánea” entre partículas que, como si fueran hermanos gemelos diminutos, “saben” al instante lo que le ha sucedido a las demás partículas entrelazadas y reaccionan al instante, sin importar la distancia que las separe. Y lo que proponen los investigadores es precisamente eso, crear un entrelazamiento entre el mensaje enviado a través del tiempo y el sistema del laboratorio. Una correlación que podría alimentar y potenciar la computación cuántica.

Sin embargo, las curvas temporales cerradas conllevan no pocos problemas. En general, los físicos creen que, aunque son teóricamente posibles, algo debe de estar evitando que ese tipo de desplazamientos temporales se produzcan en la Naturaleza. De otra forma, argumentan, podrían darse todo tipo de paradojas, entre ellas la clásica de que alguien podría viajar al pasado y matar a su abuelo, impidiendo así su propia existencia.
Y no solo es la familia la que estaría amenazada por unos viajes así. En efecto, romper el flujo temporal, dejando a un lado el principio de causalidad (un acontecimiento causa otro, que causa otro, y otro…) también puede tener consecuencias para la propia Física cuántica. A lo largo de las dos décadas pasadas los investigadores han mostrado hasta la saciedad que los principios mismos sobre los que se basa la Física Cuántica se quiebran en pedazos ante la presencia de curvas temporales cerradas.

Obstinados navegantes en océanos de incertidumbre
Por ejemplo, se puede quebrar el principio de incertidumbre, que establece la imposibilidad de conocer al mismo tiempo determinados pares de magnitudes físicas de una partícula (como la velocidad y el momento). O incluso dejar a un lado el Teorema de no Clonación, que dice que los estados cuánticos no se pueden copiar y que constituye uno de los pilares más sólidos de la Mecánica Cuántica.
Evitar las paradojas
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Sin embargo, el nuevo trabajo muestra que un ordenador cuántico sería capaz de resolver problemas hasta ahora irresolubles si en vez de por curvas cerradas, se desplazara a través de “curvas temporales abiertas”, que no crean los problemas de causalidad anteriormente descritos. Esto se debe a que dichas curvas no permiten la interacción directa con cualquier cosa en el propio pasado del objeto: las partículas viajeras del tiempo (o, para ser más exactos, los datos que contienen) nunca interaccionarían con sí mismas.
Pra Mila Gu, de la Universidad de Singapur y director de la investigación, de esta forma “evitamos las paradojas clásicas, como la de los abuelos, aunque seguimos consiguiendo todos esos resultados extraños”.

Viajar al futuro para saber como moriste
“Cada vez que presentamos la idea -afirma por su parte Jayne Thompson, coautor de la investigación- todo el mundo dice que no hay forma de que esto pueda tener un efecto”. Pero sí que la hay. Las partículas enviadas de esta forma a través de un bucle temporal pueden, de hecho, ganar un enorme poder de “super computación”, incluso si jamás interactúan con nada del pasado. “La razón se debe a que algunos datos se almacenan en las correlaciones de entrelazado: y esto es precisamente lo que estamos aprovechando”, asegura Thompson.
No son pocos los que se empeñan en hacernos creer que ya hemos tenido aquí, en la Tierra, viajeros del futuro que dejaron rastro de su presencia en nuestro planeta. Sin embargo… ¡Es poco probable!
Pero, no todos los físicos piensan que estas líneas de tiempo abiertas tengan más posibilidades de manifestarse en el Universo físico que las líneas cerradas. Y pueden que tengan razón. Uno de los principales argumentos en contra de la existencia de curvas temporales cerradas es que nadie, que sepamos, nos ha visitado nunca desde el futuro. Un argumento que, por lo menos, no es válido con las curvas temporales abiertas, ya que en ellas cualquier mensaje procedente del futuro resultaría bloqueado.
Varias fuentes.
Sep
3
¿Cómo serán ellos? ¿Cuándo los podremos conocer?
por Emilio Silvera ~
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Nos embarga una ilusión, una esperanza, y, al mismo tiempo, un temor: ¿Estaremos solos? Y, si no lo estamos, ¿Cómo serán esos otros mundos y que criaturas los pueblan? ¿Si alguna vez llegamos allí, seremos tan destructivos como lo hemos sido aquí en la Tierra? ¡Esperemos que no! Y, sobre todo, en ese primer contacto, ¿Sabremos comportarnos y respetar sus derechos?
Imaginando ese primer encuentro extraterrestre
Por otra parte, también sentimos el temor de que sean ellos los que vengan a nosotros (lo que denotaría que están más avanzados), y, no sabemos con qué intenciones se habrían dirigido a nuestro mundo. Ya nos advirtió Steven Hawking de este peligro latente.



Como hemos hecho siempre, fuimos a quitarle lo que era suyo. Invadimos Pandora
Ya pudimos tener una muestra de cómo somos en aquel mundo llamado Pandora en el que, la película nos escenificaba la invasión terrestre buscando la riqueza del planeta a costa de acabar con la forma de vida de aquellas fascinantes criaturas.
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Fascinantes criaturas de exóticas bellezas que nos podrían estar esperando, en un futuro lejano, en esos mundos soñados que tantas veces hemos podido imaginar. Es difícil saber qué comportamiento tendremos con ellos si eso llega a suceder, sin embargo, el ejemplo que nos deja la película a la que pertenecen estas fotografías, en verdad, no es muy alentador ni dice mucho en favor de nosotros que, irrumpimos por la fuerza en un planeta extraño y, violando todas las reglas, pasamos por encima de los derechos de otros para conseguir nuestros objetivos. ¿La Civilización que ocupa el planeta? ¿Qué importa? Si hay que destruirla para conseguir nuestros fines… ¡Adelante!
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Cualquier cosa que nos podamos imaginar sería posible en otros mundos
La fuerza bruta que siempre acompaña a la falta de inteligencia, es la única salida para seres de cuya racionalidad, podríamos dudar sin el menor temor a equivocarnos. Destruir nunca será el camino más conveniente. Si respetamos seremos respetados. Sobre todo, no podemos llegar a nuevos lugares pretendiendo imponer nuestras costumbres y nuestras reglas. En esos otros lugares donde existen seres que tienen su propia forma de vivir, se impone, sobre todo, que supeditemos nuestro comportamiento a su propias reglas a su propio mundo. Los extraños allí, seremos nosotros. Ellos, a diferencia de nuestra Civilización Terrestre. sí han sabido convivir con su entorno, han creado una especie de simbiosis que une a los seres de su mundo, sean seres racionales o plantas, hasta el punto de poder comunicarse entre ellos en un alta grado de compenetración que va mucho más allá de lo físico.
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Vidas inteligentes en auténtica simbiosis con la Naturaleza con la que se pueden conectar
En esos otros Mundos de Paisajes Idílicos (también la Tierra los tiene), pueden vivir seres que han optado por otras maneras de vivir, más conectados con la Naturaleza a la que respetan y comprenden al ser conscientes de que ellos mismos, forman parte de ella.


Mundos habitables existen (solo en la Vía Láctea) a miles de millones
Otra cosa será… ¡Qué algún día (lejos aún en el Futuro) podamos llegar a ellos
Si algún día conseguimos llegar a uno de esos Mundos y no sabemos respetar lo que allí nos podamos encontrar, entonces, habrá que repudiar a la especie Humana. Una Especie que habiendo evolucionado durante muchos miles de años, en realidad, hasta el momento presente, aprendió poco, muy poco de la esencia de la vida y de los verdaderos valores de la Naturaleza misma que, nos envía mensajes que no sabemos o no queremos escuchar.

Hemos esquilmado bosques enteros, destruidos paisajes para buscar riquezas, nuestro egoísmo no se frena ante nada, y, aunque no tenemos la capacidad de ¡Cambiar el Clima del Planeta!, Sí que debemos cuidar la casa donde vivimos. Si lo hacemos, el beneficio será para nosotros mismos.
Nunca hemos sido buenos administradores de nuestro mundo, y, sin tener en cuenta que nos ha ofrecido todo aquello que pudimos necesitar, le hemos pagado esquilmando los bosques y contaminando sus ríos y océanos. En realidad, seguimos siendo una especie “algo” salvaje. Por otra parte, se puede pensar que, precisamente por ser como somos… ¡Hemos podido llegar hasta aquí!

Un estudio de la Universidad Estatal de Arizona muestra las reacciones psicológicas de las personas expuestas a este tipo de descubrimientos. Aunque creo que, si finalmente se da el encuentro, para cuando eso suceda, nuestro proceso de humanización estará mucho más avanzado que en el Presente, y, podremos comportarnos de la manera más adecuada al momento. ¡AH! Pero eso Só, me gustaría que el encuentro sea “allí” y no “Aquí”.

Una de las cuestiones a tener en cuenta será, que el concepto de belleza es relativo, y, lo que en ese primer encuentro deberá prevalecer será la Inteligencia y comprensión del lenguaje que nos pueda comunicar. No me extrañaría que las matemáticas que tengan la última palabra en todo esto.
Una de las cuestiones que podrían ser importantes para nosotros, si llegamos a ese momento crucial de conocer a otros seres habitantes de planetas más allá de nuestro Sistema Solar e incluso, de otras galaxias, es la de tratar de comprender que, la Belleza puede estar en todas partes y, aunque para nosotros, en ciertas circunstancias pudiera parecer extraña o diferente, tendremos que tratar de comprenderla. No debemos extrañarnos de encontrar seres que, morfológicamente sean muy diferentes a nosotros. Lo importante es que tengan una Mente que, como la nuestra, sepan comprender que son, en definitiva, como nosotros mismos, simples pobladores de un Universo “Infinito”.

El personaje femenino de AVATAR, La vemos como habitante de la Tierra y de AVATAR
Las dos están hechas de los mismos materiales “fabricados” en las estrellas
Este ejemplo al que hoy nos hemos agarrado para poder hablar del tema, es el de una simple película inventada por la Imaginación humana pero que, sin duda alguna, podría ser una premonición de lo que en el futuro nos podremos encontrar.
La historia que narran, desde el principio, nos pone a favor de los habitantes de ese Mundo agredido y de sus habitantes, hasta tal punto es así que muchos de los terrestres que visitan aquél planeta, no dudan, en dar sus propias vidas por preservar aquel mundo de fantasía real, donde seres muy especiales, conviven con su mundo y hablan con él, consumen sólo lo que necesitan y no matan por matar. Respetan hasta extremos increíbles todo lo que, para ellos, supongas formas de vida sea cual pudiera ser la manera elegida para representarla. ¡Qué envidia me dan!

Será esencial que respetemos sus costumbres y forma de vida
Tendremos que aprender a mirar más allá de la superficie, a entender los mensajes que nos envían la mirada de esos nuevos y exóticos seres y, sobre todo, tratar de comprender su mundo, sus maneras para poder respetarlas y hacernos acreedores, nosotros también a su respeto.
Podríamos empezar un aprendizaje de comportamiento entrenándonos con los mismos seres vivos de nuestro mundo a los que no siempre les damos el trato que deberíamos.
¡Quién pudiera ser uno de los afortunados que, en el futuro, visitarán algunos de esos Mundos!
Nos quedan muchos muros por derribar, muchas puertas que abrir para las que aún, no poseemos ni las llaven que las pueden abrir, y, sobre todo, para que eso llegue y sea una realidad, lo más importante será que, en nosotros, en nuestro interior, cambien muchas cosas.
Me gustaría que el primer encuentro no fuese aquí en la Tierra, que los visitantes fuésemos nosotros y, como antes digo, espero que para entonces, la Humanidad sea otra.
Algo que no se va de mi cabeza es el hecho cierto de que, siendo el Universo igual en todas partes, y sabiendo que en todas sua rgiones predominan las mismas fuerzas y las mismas constantes,si en otros mundos existe la Vida, esta deber´ça estar basada en el Carbono. Otra cosa diferente serán las formas que pueda adoptar que dependenra de las condiciones del planeta de la Gravedad que genere, de su atmósfera, de la radicaicón que reciba, del agua…
Pero, eso sí, las mismas dificultades que tenemos nosotros para salvar las distancias que nos separan, las tendrán “ellos”.
Emilio Slvera V.
Sep
3
Los “cuantos” ¡esa maravilla de la naturaleza!
por Emilio Silvera ~
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El núcleo del átomo, el 99% de toda su masa, es 1 parte de 100.000, y, sin embargo, contiene una complejidad asombrada y, las cosas que allí suceden son verdaderamente increíbles. Las llamados hadrones de la rama de los bariones, es decir, protones y neutrones que son los nucleones, están hechas por tripletes de Quarks. Los quarks están dentro de ellos confinados por la fuerza nuclear fuerte que está intermediada por los Bosones llamados Gluones.
El confinamiento de los quarks dentro de los protones y neutrones ocurre a través de la fuerza fuerte (o fuerza de color), transmitida por los gluones. Sin embargo, la fuerza que mantiene a los protones y neutrones unidos entre sí para formar el núcleo atómico es la fuerza nuclear fuerte residual (también llamada fuerza nuclear o fuerza nucleón-nucleón). A nivel del núcleo, esta fuerza residual ya no está mediada directamente por gluones individuales, sino por el intercambio de unas partículas llamadas mesones (principalmente piones).
Esa fuerza nuclear es la única que funciona al contrario de las otras tres conocidas, es decir, se hace más fuerte con la distancia. Funciona como el muelle de acero que, cuanto más lo estiramos más resistencia opone.
- El misterio de la masa: Los quarks en sí mismos solo aportan alrededor del 1% de la masa del protón o neutrón. El 99% restante de la masa proviene de la energía cinética de los quarks al moverse y de la energía de los campos de gluones que los unen, según la famosa ecuación de Einstein denotada como E = mc2

A gran escala, el universo está formado por galaxias y agrupaciones de galaxias. Las galaxias son agrupaciones masivas de estrellas, y son las estructuras más grandes en las que se organiza la materia en el universo. A través del telescopio se manifiestan como manchas luminosas de diferentes formas.
Estructuras fundamentales del Universo
La maravilla de los cuantos. Pequeños objetos de distintas familias que son los responsables de todo lo que existe hecho de materia. Unas familias de Fermiones (Quarks, Leptones, Hadrones), que acompañadas de otra de los llamados Bosones, conforman la materia y las fuerzas del Universo.


Emisión y absorción de energía en forma de cuantos al pasar de una órbita a otra

Radiación de cuerpo negro
La Física del siglo XX empezó exactamente en el año 1900, cuando el físico alemán Max Planck propuso una posible solución a un problema que había estado intrigando a los físicos durante años. Es el problema de la luz que emiten los cuerpos calentados a una cierta temperatura, y también la radiación infrarroja emitida, con menos intensidad, por los objetos más fríos. Planck escribió un artículo de ocho páginas y el resultado fue que cambió el mundo de la física y aquella páginas fueron la semilla de la futura ¡mecánica cuántica! que, algunos años más tardes, desarrollarían físicos como Einstein (Efecto fotoeléctrico), Heisenberg (Principio de Incertidumbre), Feynman, Bhor, Schrödinger, Dirac…
Figura animada que representa un rayo de luz incidiendo sobre un cuerpo negro hasta su total absorción. l nombre cuerpo negro fue introducido por Gustav Kirchhoff en 1862 y su idea deriva de la siguiente observación: toda la materia emite radiación electromagnética cuando se encuentra a una temperatura por encima del cero absoluto. La radiación electromagnética emitida por un cuerpo a una temperatura dada es un proceso espontáneo y procede de una conversión de su energía térmica en energía electromagnética. También sucede a la inversa, toda la materia absorbe radiación electromagnética de su entorno en función de su temperatura.

La expresión radiación se refiere a la emisión continua de energía de la superficie de todos los cuerpos. Los portadores de esta energía son las ondas electromagnéticas producidas por las vibraciones de las partículas cargadas que forman parte de los átomos y moléculas de la materia. La radiación electromagnética que se produce a causa del movimiento térmico de los átomos y moléculas de la sustancia se denomina radiación térmica o de temperatura.

Ley de Planck para cuerpos a diferentes temperaturas

Estaba bien aceptado entonces que esta radiación tenía un origen electromagnético y que se conocían las leyes de la naturaleza que regían estas ondas electromagnéticas. También se conocían las leyes para el frío y el calor, la así llamada “termodinámica”, o al menos eso parecía.

Pero si usamos las leyes de la termodinámica para calcular la intensidad de la radiación, el resultado no tiene ningún sentido. Los cálculos nos dicen que se emitiría una cantidad infinita de radiación en el ultravioleta más lejano, y, desde luego, esto no es lo que sucede. Lo que se observa es que la intensidad de la radiación muestra un pico o una cierta longitud de onda característica, y que la intensidad disminuye tanto para longitudes mayores como para longitudes menores. Esta longitud característica es inversamente proporcional a la temperatura absoluta del objeto radiante (la temperatura absoluta se define por una escala de temperatura que empieza a 273 ºC bajo cero). Cuando a 1.000 ºC un objeto se pone al “rojo vivo”, el objeto está radiando en la zona de la luz visible.

Acero al “rojo vivo”, el objeto está radiando en la zona de la luz visible

Lo que Planck propuso fue simplemente que la radiación sólo podía ser emitida en paquetes de un tamaño dado. La cantidad de energía de uno de esos paquetes, o cuantos, es inversamente proporcional a la longitud de onda y, por lo tanto, proporcional a la frecuencia de la radiación emitida. La sencilla fórmula es:
E = hv
Donde E es la energía del paquete, v es la frecuencia y h es una nueva constante fundamental de la naturaleza, la constante de Planck. Cuando Planck calculó la intensidad de la radiación térmica imponiendo esta nueva condición, el resultado coincidió perfectamente con las observaciones.
Ni que decir tiene que, desde entonces, la fórmula ha sido mejorada y, como siempre pasa, los avances que son imparables van modificando las teorías originales para perfeccionarlas y que se ajusten mucho más a la realidad que la Naturaleza nos muestra cuando somos capaces de descubrir sus secretos.

Poco tiempo después, en 1905, Einstein formuló esta teoría de una manera mucho más tajante: el sugirió que los objetos calientes no son los únicos que emiten radiación en paquetes de energía, sino que toda la radiación consiste en múltiplos del paquete de energía de Planck.

El príncipe francés Louis Víctor de Broglie, dándole otra vuelta a la teoría, que no sólo cualquier cosa que oscila tiene una energía, sino que cualquier cosa con energía se debe comportar como una “onda” que se extiende en una cierta dirección del espacio, y que la frecuencia, v, de la oscilación verifica la ecuación de Planck. Por lo tanto, los cuantos asociados con los rayos de luz deberían verse como una clase de partículas elementales: el fotón. Todas las demás clases de partículas llevan asociadas diferentes ondas oscilatorias de campos de fuerza.


En mecánica cuántica, el comportamiento de un electrón en un átomo se describe por un orbital, que es una distribución de probabilidad más que una órbita. El electrón (e−), es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental.


En la Teoría de cuerdas se dice que un electrón se encuentra formado por una subestructura (cuerdas). Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor con respecto a la del protón. El momento angular (espín) intrínseco del electrón es un valor semientero en unidades de ħ, lo que significa que es un fermión. Su antipartícula es denominada positrón: es idéntica excepto por el hecho de que tiene cargas —entre ellas, la eléctrica— de signo opuesto. Cuando un electrón colisiona con un positrón, las dos partículas pueden resultar totalmente aniquiladas y producir fotones y rayos gamma.

Los leptones
Los electrones, que pertenecen a la primera generación de la familia de partículas de los leptones y participan en las interacciones fundamentales, tales como la Gravedad, el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil. Como toda la materia, posee propiedades mecánico cuánticas tanto de partículas como de ondas, de tal manera que pueden colisionar con otras partículas y pueden ser difractadas como la luz. Esta dualidad se demuestra de una mejor manera en experimentos con electrones a causa de su ínfima masa. Como los electrones son fermiones, dos de ellos no pueden ocupar el mismo estado cuántico, según el Principio de exclusión de Pauli. Por este motivo se forman las estrellas enanas blancas y de neutrones al final de la vida de las estrellas de poca masa.
Es curioso el comportamiento de los electrones en el interior del átomo, descubierto y explicado por el famoso físico danés Niels Bohr, se pudo atribuir a las ondas de De Broglie. Poco después, en 1926, Edwin Schrödinger descubrió como escribir la teoría ondulatoria de De Broglie con ecuaciones matemáticas exactas. La precisión con la cual se podían realizar los cálculos era asombrosa, y pronto quedó claro que el comportamiento de todos los objetos pequeños quedaba exactamente determinado por las recién descubiertas “ecuaciones de onda cuántica”.

No hay duda de que la Mecánica Cuántica funciona maravillosamente bien. Sin embargo, surge una pregunta muy formal: ¿qué significan realmente esas ecuaciones?, ¿qué es lo que están describiendo? Cuando Isaac Newton, allá por el año 1687, formuló cómo debían moverse los planetas alrededor del Sol, estaba claro para todo el mundo lo que significaban sus ecuaciones: que los planetas están siempre en una posición bien definida en el espacio y que sus posiciones y sus velocidades en un momento concreto determinan inequívocamente cómo evolucionarán las posiciones y las velocidades con el tiempo.
Pero para los electrones todo esto es muy diferente. Su comportamiento parece estar envuelto en la bruma. Es como si pudieran “existir” en diferentes lugares simultáneamente, como si fueran una nube o una onda, y esto no es un efecto pequeño. Si se realizan experimentos con suficiente precisión, se puede determinar que el electrón parece capaz de moverse simultáneamente a lo largo de trayectorias muy separadas unas de otras. ¿Qué puede significar todo esto?

Niels Bohr consiguió responder a esta pregunta de forma tal que con su explicación se pudo seguir trabajando y muchos físicos siguen considerando su respuesta satisfactoria. Se conoce como la “interpretación de Copenhague” de la Mecánica Cuántica. En vez de decir que el electrón se encuentra en el punto x o en el punto y, nosotros hablamos del estado del electrón. Ahora no tenemos el estado “x” o el estado “y”, sino estados “parcialmente x” o “parcialmente y. Un único electrón puede encontrarse, por lo tanto, en varios lugares simultáneamente. Precisamente lo que nos dice la Mecánica Cuántica es como cambia el estado del electrón según transcurre el tiempo.
Un “detector” es un aparato con el cual se puede determinar si una partícula está o no presente en algún lugar pero, si una partícula se encuentra con el detector su estado se verá perturbado, de manera que sólo podemos utilizarlo si no queremos estudiar la evolución posterior del estado de la partícula. Si conocemos cuál es el estado, podemos calcular la probabilidad de que el detector registre la partícula en el punto x.

Las leyes de la Mecánica Cuántica se han formulado con mucha precisión. Sabemos exactamente como calcular cualquier cosa que queramos saber. Pero si queremos “interpretar” el resultado, nos encontramos con una curiosa incertidumbre fundamental: que varias propiedades de las partículas pequeñas no pueden estar bien definidas simultáneamente. Por ejemplo, podemos determinar la velocidad de una partícula con mucha exactitud, pero entonces no sabremos exactamente dónde se encuentra; o, a la inversa. Si una partícula tiene “espín” (rotación alrededor de su eje), la dirección alrededor de la cual está rotando (la orientación del eje) no puede ser definida con gran precisión.
No es fácil explicar con sencillez de dónde viene esta incertidumbre, pero hay ejemplos en la vida cotidiana que tienen algo parecido. La altura de un tono y la duración en el tiempo durante el cual oímos el tono tienen una incertidumbre mutua similar.

¿Onda o partícula? ¡Ambas a la vez! ¿Cómo es eso?
Para que las reglas de la Mecánica Cuántica funcionen, es necesario que todos los fenómenos naturales en el mundo de las cosas pequeñas estén regidos por las mismas reglas. Esto incluye a los virus, bacterias e incluso a las personas. Sin embargo, cuanto más grande y más pesado es un objeto más difícil es observar las desviaciones de las leyes del movimiento “clásicas” debidas a la mecánica cuántica.
Me gustaría referirme a esta exigencia tan importante y tan peculiar de la teoría con la palabra “holismo”. Esto no es exactamente lo mismo que entienden algunos filósofos por “holismo”, y que se podría definir como “el todo es más que la suma de las partes”.
Bien, si la Física nos ha enseñado algo, es justamente lo contrario: un objeto compuesto de un gran número de partículas puede ser entendido exactamente si se conocen las propiedades de sus partes (las partículas): basta que uno sepa sumar correctamente (¡y esto no es nada fácil en mecánica cuántica!). Lo que yo entiendo por holismo es que, efectivamente, el todo es la suma de las partes, pero sólo se puede hacer la suma si todas las partes obedecen a las mismas leyes.
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Por ejemplo, la constante de Planck, h = 6,626075…x 10 exp. -34 julios segundo, debe ser exactamente la misma para cualquier objeto en cualquier sitio, es decir, debe ser una constante universal. Así, los extraterrestres del cuarto planeta a partir de la estrella SIL, cuando descubran esa constante, el resultado sería exactamente el mismo que le dio a Plancl, es decir, el Universo, funciona igual en todas partes.
Las reglas de la mecánica cuántica funcionan tan bien que refutarlas resulta realmente difícil. Los trucos ingeniosos descubiertos por Werner Heisenberg, Paul Dirac y muchos otros mejoraron y completaron las reglas generales. Pero Einstein y otros pioneros tales como Edwin Schrödinger, siempre presentaron serias objeciones a esta interpretación.
Quizá funcione bien, pero ¿Dónde está exactamente el electrón, en el punto x o en el punto y? Em pocas palabras, ¿Dónde está en realidad?, ¿Cuál es la realidad que hay detrás de nuestras fórmulas? Si tenemos que creer a Bohr, no tiene sentido buscar tal realidad. Las reglas de la mecánica cuántica, por sí mismas, y las observaciones realizadas con detectores son las únicas realidades de las que podemos hablar.
Hasta hoy, muchos investigadores coinciden con la actitud pragmática de Bohr. Los libros de historia dicen que Bohr demostró que Einstein estaba equivocado. Pero no son pocos, incluyéndome a mí, los que sospechamos que a largo plazo el punto de vista de Einstein volverá: que falta algo en la interpretación de Copenhague. Las objeciones originales de Einstein pueden superarse, pero aún surgen problemas cuando uno trata de formular la mecánica cuántica para todo el Universo (donde las medidas no se pueden repetir) y cuando se trata de reconciliar las leyes de la mecánica cuántica con las de la Gravitación… ¡Infinitos!
La mecánica cuántica y sus secretos han dado lugar a grandes controversias, y la cantidad de disparates que ha sugerido es tan grande que los físicos serios ni siquiera sabrían por donde empezar a refutarlos. Algunos dicen que “la vida sobre la Tierra comenzó con un salto cuántico”, que el “libre albedrío” y la “conciencia” se deben a la mecánica cuántica: incluso fenómenos paranormales han sido descritos como efectos mecano-cuánticos.

Yo sospecho que todo esto es un intento de atribuir fenómenos “ininteligibles” a causas también “ininteligibles” (como la mecánica cuántica) dónde el resultado de cualquier cálculo es siempre una probabilidad, nunca una certeza.
Claro que, ahí están esas teorías más avanzadas y modernas que vienen abriendo los nuevos caminos de la Física y que, a mi no me cabe la menor duda, más tarde o más temprano, podrá explicar con claridad esas zonas de oscuridad que ahora tienen algunas teorías y que Einstein señalaba con acierto.

¿No es curioso que, cuando se formula la moderna Teoría M, surjan, como por encanto, las ecuaciones de Einstein de la Relatividad General? ¿Por qué están ahí? ¿Quiere eso decir que la Teoría de Einstein y la Mecánica Cuántica podrán al fin unirse en pacifico matrimonio sin que aparezcan los dichosos infinitos?
Bueno, eso será el origen de otro comentario que también, cualquier día de estos, dejaré aquí para todos ustedes.
Emilio Silvera V.
Sep
3
Entropía
por Emilio Silvera ~
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El Universo es un conjunto de maravillas, y, la Entropía, aunque la miremos con malos ojos (nos lleva a la muerte), si nos detenemos a pensar… ¡Es algo necesario! Ya lo dijo el pensador “Que no está muerto lo que duerme eternamente, y, con el paso de los Eones, hasta la misma muerte tendrá que morir”. Todo es una continuada renovación, y, los seres vivos no son una excepción.
Todo en el Universo tiene asignado su propio Tiempo en función de su cometido en el ámbito que le tocó ejercer sus funciones. Una estrella “vive” miles de millones de años, algunos insectos unos segundos, otros días, nosotros 80 años, la Tortuga galápago 150 años, el elefante 70, y, un protón…
El protón es un barión y se considera que está compuesto de dos quarks up, y un quark down. Durante mucho tiempo se ha considerado como una partícula estable, pero los recientes desarrollos de modelos de la Gran Unificación, han sugerido que podría decaer con una semi-vida de aproximadamente 1032 años.
Como podréis ver, la Entropía no tiene el mismo efecto para todos y para todo. Habría que buscar la razón, pero no podemos dar una respuesta al por qué las cosas son de esa manera.
Siguen siendo más abundantes las preguntas que las respuestas. Creo que esa batalla la tenemos perdida. Nunca podremos saberlo todo sobre todas las cosas. A nuestro favort están esos “ingedientes” que llamamos Curiosidad e Imaginación, ambos nos llevam de respuestas que, mientras las encomntramos, imaginamos y construímos teorías de lo mque podría ser. Cada respuesta que encontramos, nos abre las puertas a un sin fin de nuevas preguntas.
La Curiosidad y la Imaginación son dois herramientas muy valiosas y muy potentes para explorar el ámbito de lo desconocido, tanto en el ámbito del universo como en el de todas las ramas del saber humano, las disciplinas científicas han avanzado gracias a estas dos armas de búsquedfa. Lejos de ser una batalla perdida, esa diferencia entre lo que sabemos y lo que nos falta por descubrir es el verdadero motor de la evolución humana.
Emilio Silvera V.
Sep
2
La persistencia de los enigmas
por Emilio Silvera ~
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El Universo primitivo tenía menos dimensiones de las que conocemos
“Según esta hipótesis, poco después del Big Bang, el Universo, que ardía en altísimas temperaturas, tenía solo una dimensión del espacio y otra del tiempo. Era una línea recta . A medida que el cosmos comenzó a enfriarse, apareció una segunda dimensión del espacio -como si fuera un plano.”

Un equipo de científicos ha diseñado un test para descubrir si el universo primitivo poseía una sola dimensión espacial. Este concepto alucinante es el núcleo de una teoría que el físico de la Universidad de Buffalo, Dejan Stojkovic y sus colegas proponen y que sugiere que el Universo primitivo tuvo solo una dimensión antes de expandirse e incluir el resto de dimensiones que vemos en el mundo actualmente. De ser válida, la teoría abordaría los problemas importantes de la física de partículas. Han descrito una prueba que puede probar o refutar la hipótesis de la “fuga de dimensiones”.
¿Cómo sería el universo primitivo? En cosmología es aquel que se estudia en un tiempo muy poco después del Big Bang. En realidad, las teorías del Universo primitivo han dado lugar a interacciones muy beneficiosas entre la cosmología y la teoría de partículas elementales, especialmente las teorías de gran unificación.

Gráfico y texto abajo (entrecomillado)
“El modelo estándar describe las interacciones entre tres familias de fermiones (quarks y leptones). Una teoría de gran unificación (GUT) exhaustiva (comprehensive) además de unificar todas las interacciones y todos los fermiones de una familia, debe explicar por qué hay tres familias y unificarlas entre sí. Se acaba de publicar en Physics Letters B una teoría GUT exhaustiva basada en el grupo de simetría SO(18).”
La Ciencia de la Mula Francis

¿Qué temperatura habría en aquellos primeros momentos?
Debido a que en el universo primitivo había temperaturas muy altas, muchas de las simetrías rotas en las teorías gauge se vuelven simetrías no rotas a esas temperaturas. A medida que el universo se enfrió después del Big Bang se piensa que hubo una secuencia de transiciones a estado de simetrías rotas.
Combinando la cosmología con las teorías de gran unificación se ayuda a explicar por qué el universo observado parece consistir de materia y no de antimateria. Esto significa que uno tiene un número bariónico no nulo para el universo. La solución se encuentra en el hecho de que hubo condiciones de no equilibrio en este universo primitivo debido a su rápida expansión después del Big Bang.

Una idea importante en la teoría del universo primitivo es la de inflación: la idea de que la naturaleza del estado de vacío dio lugar, después del Big Bang, a una expansión exponencial del universo. La hipótesis del universo inflacionario soluciona varios problemas muy antiguos de la cosmología, como la planitud y la homogeneidad del universo.
Nosotros, los habitantes de este mundo, hemos logrado armar un cuadro plausible de un universo (mucho) mayor. Hemos logrado entrar en lo que podríamos llamar la “edad adulta”, con lo que quiero significar que, a través de siglos de esporádicos esfuerzos, finalmente hemos empezado a comprender algunos de los hechos fundamentales del Universo, conocimiento que, presumiblemente, es un requisito de la más moderna pretensión de madurez cosmológica.
La Nebulosa del Capullo, catalogada como IC 5146, es una nebulosa particularmente hermosa situada a unos 4.000 años-luz de distancia hacia la constelación del Cisne (Cygnus). Un hermoso complejo de Luz y nebulosidad oscura que rodea a un cúmulo muy disperso que, a su derecha, está custodiado por estrellas masivas de intensa radiación UV.
El Brazo de Orión es un escalamiento de un brazo espiral menor en la Vía Láctea. Está localizado cerca del núcleo galáctico y es parte del Brazo de Sagitario (un brazo mayor). Es llamado “Orión” debido a su proximidad a la constelación de Orión.
Sabemos, por ejemplo, dónde estamos, que vivimos en un planeta que gira alrededor de una estrella situada en la parte interior de uno de los brazos de la Galaxia (el Brazo de Ortión). La Vía Láctea, una galaxia espiral, está a su vez situada cerca de las afueras de un supercúmulos de galaxias, cuya posición ha sido determinada con respecto a varios supercúmulos vecinos que, en conjunto albergan a unas cuarenta mil galaxias extendidas a través de un billón de de años-luz cúbicos de espacio.

Vivimos en la periferia de la Galaxia, a 30.000 años-luz del centro galáctico
En la parte interior del Brazo de Orión (señalada con la línea) está el Sistema Solar, a 30.000 años-luz del Centro Galáctico en una región bastante tranquila que nos permite contemplar (con nuestros ingenios) lo que que ocurre en otras regiones lejanas y las fuerzas desatadas que azotan aquellos lugares.

También sabemos (más o menos), cuando hemos entrado en escena, hace cinco mil millones de años que se formaron el Sol y sus planetas, en un universo en expansión que probablemente tiene una edad entre dos y cuatro veces mayor. Hemos determinado los mecanismos básicos de la evolución en la Tierra, hallado pruebas también de la evolución química a escala cósmica y aprendido suficiente física como para investigar la Naturaleza en una amplia gama de escalas, desde los saltarines quarks hasta el vals de las galaxias.

Hasta que un día, caímos en la cuenta de que nosotros… ¡También somos Universo!
Hay realizaciones de las que la Humanidad puede, con justicia, sentirse orgullosa. Desde que los antiguos griegos pusieron el mundo occidental en el camino de la Ciencia, nuestra medición del pasado se ha profundizado desde unos pocos miles de años a más de diez mil millones de años, y la del espacio se ha extendido desde un cielo de techo bajo no mucho mayor que la distancia real de la Luna hasta el radio de más de doce mil millones de años-luz del universo observable. Tenemos razones para esperar que nuestra época sea recordada (si finalmente queda alguien para recordarlo) por sus contribuciones al supremo tesoro intelectual de toda la sociedad, su concepto del Universo en su conjunto.

Sin embargo, cuando más sabemos sobre el universo, tanto más claramente nos damos cuenta de cuan poco sabemos. Cuando se concebía el Cosmos como un pulcro jardín, con el cielo como techo y la Tierra como suelo y su historia enlaza con la del árbol genealógico humano, aún era posible imaginar que podíamos llegar algún día a comprenderlo en su estructura y sus detalles. Ya no puede abrigarse esa ilusión. Con el tiempo, podemos lograr una comprensión de la estructura cósmica, pero nunca comprenderemos el universo en detalle; resulta demasiado grande y variado para eso. Y, tal inmensidad, siempre tendrá secretos por desvelar.

Si poseyésemos un atlas de nuestra galaxia que dedicase una sola página a cada sistema estelar de la Vía Láctea (de modo que el Sol y sus planetas estuviesen comprimidos en una página), tal atlas tendría más de diez mil millones de volúmenes de diez mil páginas cada uno. Se necesitaría una biblioteca del tamaño de la de Harvard para alojar el atlas, y solamente ojearlo al ritmo de una página por segundo requeriría más de diez mil años. Añádanse los detalles de la cartografía planetaria, la potencial biología extraterrestre, las sutilezas de los principios científicos involucrados y las dimensiones históricas del cambio, y se nos hará claro que nunca aprenderemos más que una diminuta fracción de la historia de nuestra galaxia solamente, y hay cien mil millones de galaxias más.
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Bellos y extraños objetos que están presentes en el universo y tratamos de comprender
Ya nos lo dijo el físico Lewis Thomas: “El mayor de todos los logros de la ciencia del siglo XX ha sido el descubrimiento de la ignorancia humana”. Nuestra ignorancia, por supuesto, siempre ha estado con nosotros, y siempre seguirá estando. Lo nuevo es nuestra conciencia de ella, nuestro despertar a sus abismales dimensiones, y es esto, más que cualquier otra cosa, lo que señala la madurez de nuestra especie. El espacio puede tener un horizonte y el tiempo un final, pero la ventura del aprendizaje es interminable.

¿Quién pude explicar esto?
Hay una difundida y errónea suposición de que la ciencia se ocupa de explicarlo todo, y que, por ende, los fenómenos inexplicados preocupan a los científicos al amenazar la hegemonía de su visión del mundo. El técnico en bata del laboratorio, en la película de bajo presupuesto, se da una palmada en la frente cuando se encuentra con algo nuevo, y exclama con voz entrecortada: “¡Pero…no hay explicación para esto!” En realidad, por supuesto, cada científico digno se apresura a abordar lo inexplicado, pues es lo que hace avanzar la ciencia. Son los grandes sistemas místicos de pensamiento, envueltos en terminologías demasiado vagas para ser erróneas, los que explican todo, raramente se equivocan y no crecen.
Los grandes pensadores como Aristarco de Samos que, mucho antes de que llegara Copérnico, ya había dicho que el Sol, era el verdadero centro del Sistema Solar. Sin embargo, en su tiempo, nadie le prestó atención.
Kurt Gödel a los 19 años de edad, cinco años antes de la demostración de los teoremas
“Los teoremas de incompletitud de Gödel son dos célebres teoremas de lógica matemática demostrados por Kurt Gödel en 1931. Ambos están relacionados con la existencia de proposiciones indecidibles en ciertas teorías aritméticas.”
La prueba del teorema es totalmente explícita y en ella se construye una fórmula, denotada habitualmente G en honor a Gödel, para la que dada una demostración de la misma, se puede construir una refutación, y viceversa. Sin embargo, la interpretación natural de dicha sentencia en términos de números naturales es verdadera.
La ciencia es intrínsecamente abierta y exploratoria, y comete errores todos los días. En verdad, éste será siempre su destino, de acuerdo con la lógica esencial del segundo teorema de incompletitud de Kurt Gödel. El teorema de Gödel demuestra que la plena validez de cualquier sistema, inclusive un sistema científico, no puede demostrarse dentro del sistema. En otras palabras, la comprensibilidad de una teoría no puede establecerse a menos que haya algo fuera de su marco con lo cual someterla a prueba, algo más allá del límite definido por una ecuación termodinámica, o por la anulación de la función de onda cuántica o por cualquier otra teoría o ley. Y si hay tal marco de referencia más amplio, entonces la teoría, por definición, no lo explica todo. En resumen, no hay ni habrá nunca una descripción científica completa y comprensiva del universo cuya validez pueda demostrarse.

¿Seremos una de las formas, en las que el universo toma consciencia de sí mismo?
El Creador (si en verdad existe un “creador”) debe haber sido afecto a la incertidumbre, pues Él nos la ha legado para siempre. La cual, diría yo, es una conclusión saludable y debe de alegrarnos. Mirar esa imposibilidad de saberlo todo, esa incertidumbre cierta que llevamos con nosotros y que nos hace avanzar a la búsqueda incansable de nuevos conocimientos, es, en realidad, la fuente de la energía que nos mueve.

Busto de Alejandro Magno
Podemos recordar aquí lo que cuentan de Alejandro Magno: Él lloró cuando le dijeron que había infinitos mundos (“¡Y nosotros no hemos conquistado ni siquiera uno!”), pero la situación parece más optimista a quienes se inclinan a desatar, no a cortar, el nudo gordiano de la Naturaleza. Ningún hombre o mujer, realmente reflexivos, deberían desear saberlo todo, pues cuando el conocimiento y el análisis son completos, el pensamiento se detiene y llega la decadencia.
Saberlo todo nos traería la decadencia, dejar de buscar el por qué de las cosas
René Magritte, en 1926, pintó un cuadro de una pipa y escribió debajo de él sobre la tela, con una cuidadosa letra de escolar, las palabras: “Ceci nést pas une pipe” (Esto no es una pipa). Esta pintura podría convertirse apropiadamente en el emblema de la Cosmología científica. La palabra “universo” no es el universo; ni lo son las ecuaciones de la teoría de la supersimetría, ni la ley de Hubble ni la métrica de Friedman-Walker-Robinson. Generalmente, la ciencia tampoco sirve de mucho para explicar lo que es algo, y mucho menos lo que el Universo entero, realmente “es”. La Ciencia describe y predice sucesos.

¿Cuántos secretos se esconden en ese laberinto de conexiones sin fin?
Si la Ciencia tuviera que tener un símbolo, yo escogería éste de arriba que nos señala el lugar donde habita la Mente, dónde se fraguan las ideas. Una configuración de átomos de energía donde residen todos los secretos del Universo, toda vez que, la podríamos considerar la obra suprema del Universo
¿Por qué, pues, la ciencia tiene éxito? La respuesta es que nadie lo sabe. Es un completo misterio -por qué la mente humana…, puede comprender algo del vasto universo-. Como solía decir Einstein: “Lo más incomprensible del universo es que sea comprensible”.

Es como la caja fuerte donde guardamos nuestro mayor tesoro
Quizá como nuestro cerebro evolucionó mediante la acción de las leyes naturales, éstas resuenan de algún modo en él. La Naturaleza presenta una serie de repeticiones -pautas de conducta que reaparecen a escalas diferentes, haciendo posible identificar principios, como las leyes de la conservación, que se aplican de modo universal- y éstas pueden proporcional el vínculo entre lo que ocurre dentro y fuera del cráneo humano. Pero el misterio, realmente, 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?
Habrá que seguir buscando respuestas. Desde tiempos inmemoriales, el hombre pregunta a las estrellas si el Universo es eterno e infinito y el cielo le responde cada noche. Pero, ¿sabemos oir la respuesta?
¡Es todo tan complejo! ¡Es todo tan hermoso!
Emilio Silvera V.
















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