Una estrella de neutrones es el remanente hiperdenso de una estrella masiva colapsada, con una masa solar concentrada en una esfera de solo 10-12 Km de radio de radio. Su densidad es extrema, alcanzando entre  10⁴ y 10¹⁵ g/cm^3,  ( o hasta 8 x 10¹⁷ Kg/cm³ ) equivalente a comprimir el Monte Everest en una cucharadita.

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Noticias NASA  

Imagen del cúmulo Westerlund 2, publicada con motivo del 25 aniversario del Hubble. Crédito: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA), A. Nota (ESA/STScI), y el Equipo Científico Westerlund 2.

NASA y ESA celebran el aniversario número 25 del Telescopio Espacial Hubble presentando esta imagen de fuegos artificiales naturales; un cúmulo gigante de aproximadamente 3.000 estrellas llamado Westerlund 2. El cúmulo se encuentra dentro de un vibrante semillero estelar conocido como Gum 29, ubicado a 20.000 años-luz de distancia en la constelación de Carina (la quilla).

La NASA y la ESA celebraron en abril de 2015 el 25 aniversario del Telescopio Espacial Hubble, lanzado el 24 de abril de 1990 por el transbordador Discovery. Durante este cuarto de siglo, el observatorio revolucionó la astronomía, capturando más de un millón de imágenes, incluyendo los famosos “Pilares de la Creación“.

Westerlund 2 es difícil de observar debido a que está rodeado por polvo, pero los instrumentos del telescopio Hubble son capaces de ver a través de este velo de polvo en infrarrojo cercano, dando a los astrónomos una vista clara del cúmulo. La visión nítida de Hubble nos muestra la densa concentración de estrellas en el cúmulo central, que abarca unos 10 años-luz de diámetro.

Este cúmulo estelar relativamente joven de 2 millones de años, contiene algunas de las estrellas más calientes, brillantes y masivas de nuestra galaxia. Las estrellas más grandes están liberando un torrente de luz ultravioleta y vientos huracanados que dan forma a la nube de hidrógeno gaseoso presente en la región. Esto crea un fantástico paisaje espacial de pilares, crestas y valles.

Emilio Silvera V.

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En general, de manera bastante sencilla, nos explican como emergen las estrellas de neutrones a partir de estrellas masivas.

La “extraña” presencia de estrellas de neutrones, a menudo referidas en el contexto de materia degenerada y fenómenos exóticos, es el resultado de uno de los estados más extremos de la materia en el universo, superando la presión de degeneración de los electrones. Cuando una estrella masiva agota su combustible nuclear, su núcleo colapsa y la gravedad supera la presión de degeneración electrónica, forzando a los electrones y protones a fusionarse en neutrones, formando una estrella de neutrones.

El colapso de la degeneración electrónica: En estrellas menos masivas (como el Sol), el colapso final se detiene por la presión de degeneración de los electrones, formando una enana blanca. Sin embargo, si la masa del núcleo supera el límite de Chandrasekhar (≈ 1.44 masas solares), esta presión es insuficiente para detener la gravedad.

• • La formación de neutrones: Al superar el límite, la presión extrema aplasta los átomos, forzando a los electrones a combinarse con los protones (proceso llamado captura electrónica o decaimiento beta inverso), produciendo neutrones y neutrinos.
  • Presión de degeneración de neutrones: El núcleo sigue colapsando hasta que la densidad es tan alta que los neutrones, al ser fermiones, no pueden ocupar el mismo estado cuántico. Esto genera una presión interna masiva (presión de degeneración de neutrones) que finalmente detiene el colapso.
  • Densidades extremas: Una estrella de neutrones resultante puede tener una masa superior a la del Sol, comprimida en un diámetro de solo 20-25 km. Su densidad es tan alta que un centímetro cúbico equivaldría a la masa de todos los seres humanos vivos.
  • “Estrellas extrañas” (Strange Stars): Existe la hipótesis teórica de que, en los núcleos de estrellas de neutrones más masivas, la presión es tan alta que los neutrones se descomponen en quarks libres, formando materia extraña (quarks up, down y strange). Estas “estrellas de quarks” o “estrellas extrañas” podrían ser incluso más estables y densas que las de neutrones convencionales. 
  • Aunque teóricas, las “estrellas extrañas” (estrellas de Quarks-Gluones), son consideradas un posible estado final antes del colapso total en un agujero negro. La singularidad en el centro de un agujero negro no está hecha de “materia” en el sentido convencional (átomos, protones, neutrones o incluso quarks). Según la relatividad general, es un punto de densidad infinita y volumen cero.
  • Es crucial diferenciar que, a diferencia de la estrella de neutrones (que es materia degenerada), la singularidad representa la ruptura de nuestras leyes físicas actuales.
  • • • Estado de la Materia: La materia convencional se desintegra al cruzar el horizonte de sucesos. Al llegar a la singularidad, se cree que es “aplastada” hasta desaparecer como partículas individuales, convirtiéndose en parte de la geometría del espacio-tiempo curvado.
      • Densidad Infinita y Espacio-Tiempo: La física clásica predice que la materia se comprime en un punto donde la curvatura gravitatoria es infinita. No es un objeto sólido, sino una singularidad espacial donde las leyes de la física dejan de ser válidas.
      • Teorías actuales: Dado que la relatividad general (gravedad) y la mecánica cuántica (partículas) no logran unirse para explicar este fenómeno, la naturaleza exacta de la materia en ese punto sigue siendo un misterio. Algunas teorías hipotéticas incluyen:
        • • Estrellas de Planck: Materia compactada a escalas cuánticas máximas (longitud de Planck).
          • Fuzzballs (Bolas de pelusa): La teoría de cuerdas sugiere que no hay singularidad, sino una estructura densa y difusa.

      • Conservación: Aunque la materia se “destruye” como forma organizada, la masa, carga y spin de la materia absorbida se conservan en las propiedades del propio agujero negro.
    En resumen, la singularidad es probablemente una zona regida por la gravedad cuántica (aún desconocida), donde la materia se desintegra totalmente. Lo que nos lleva a pensar que, todas estas cuestiones llegan a un límite que escapa a nuestra comprensión. Con esto me pasa como con las distancias espaciales entre estrellas y entre galaxias, nos hablan de miles dee millones de años luz, y, esas medidas, ¡No son Humanas!

Si, hablamos de ellas pero ¿Las comprendemos en realidad? ¿Podemos escenificar en nuestras Mentes esas distancias?

Tratamos de saberlo todo, es nuestra condición. Sin embargo, nunca podremos contestar a preguntas que podrían ser planteadas si, realmente, tuviéramos cohocimientos para poder hacerlo.

Ya lo dijo el Filosofo: “Cambiaría todo lo que se, por la mitad de lo que no se!.

Emilio Silvera V.

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Es cierto que la tecnología no deja de avanzar, y,. cuanto más logros alcanzamos, más rápidamente avanzará. Sin embargo, en la persecución de esa imagen del comienzo del Universo… ¡Pocas esperanzas tenemos de lograrla! Siendo cierto que  el avance exponencial de la tecnología es un hecho, también lo es que el Universo no deja de expandirse, lo que crea una especie de horizonte que nos impide “ver” ese comienzo.

No dejamos de dar vueltas y vueltas a cosas que no entendemos y que, posiblemente, ni existan.

Hablamos del “Borde” del Universo, del Big Bang, de la “materia y energía oscura”… ¿Pero son ciertas todas esas cuestiones (como otras muchas de las que hemos sacado a la luz por simples conjeturas y sin tener la más mínima prueba de la sus existencias?

Así somos, siempre hicimos lo mismo, cuando no sabemos conjeturamos y construimos teorías que, unas veces han sido confirmadas y otras han quedado hundidas en la niebla de nuestra ignorancia. Sin embargo, siguen en vigor mientras no aparezca el descubrimiento de que no se ajusta a la realidad.

Lo que parece es que el Universo, al principio, era opoca, se hizo transparente cuando se liberaron los fotones y apareció la luz. Como nuestros potentes telescopios lo que captan son las imágenes de los objetos que emiten luz, se ven impòsibilitados de poder captar una imagen situada en la opacidad de aquella  sopa de plasma que debía exisitr al principio de todo.

Emilio Silvera V.

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La primera imagen del universo profundo del telescopio espacial James Webb, revelada el 11 de julio de 2022, es el cúmulo de galaxias SMACS 0723.  Esta toma infrarroja, la más profunda y nítida hasta la fecha, muestra miles de galaxias y revela el cosmos de hace más de 13.000 millones de años

Ño siempre podemos explicar lo que vemos. La Naturaleza hace cosas que para nosotros, no tienen explicación. Sin embargo, no es que no la tenga, lo cierto es que somos nosotros y nuestra ignorancia los que carecen de la explicación suficiente, carecemos de los conocimientos necesarios para dar esa explicación que, está ahí, esperando a que la descubramos.

 

“El principio de razón suficiente es un principio filosófico según el cual todo lo que ocurre tiene una razón suficiente para ser así y no de otra manera, o en otras palabras, todo tiene una explicación suficiente”. Pero no siempre hemos sabido dar con esa explicación.

                                                           Si sabemos buscar… ¡Siempre habrá un más allá!

¿De una fluctuación de vacío explotó la Singularidad de energía y masa infinita para crear el universo?

Lo que sucede primero, no es necesariamente el principio. Antes de ese “principio”, suceden algunas cosas que nosotros no hemos podido o sabido percibir. Sin embargo, es cierto que hay cosas que son invariantes, que no cambian nunca y, de eso, si nos hemos podido dar cuenta a base de observar y comprobar una y otra vez.

Hace tiempo, los sucesos que constituían historias eran las irregularidades de la experiencia. Sabemos que lo que no cambia son las Constantes de la Naturaleza pero, tampoco cambia el Amor de una madre por un hijo, la salida y la puesta del Sol, nuestra curiosidad, y otras muchas cosas que conviven con nosotros en lo cotidiano.

Poco a poco, los científicos llegaron a apreciar el misterio de la regularidad y lo predecible del mundo. Pese a la concatenación de movimientos caóticos e impredecibles de átomos y moléculas, nuestra experiencia cotidiana es la de un mundo que posee una profunda consistencia y continuidad. Nuestra búsqueda de la fuente de dicha consistencia atendía primero a las leyes de la Naturaleza que son las que gobiernan como cambian las cosas. Sin embargo, y al mismo tiempo, hemos llegado a identificar una colección de números misteriosos arraigados en la regularidad de la apariencia. Son las Constantes de la Naturaleza que, como la carga y la masa del electrón o la velocidad de la luz, le dan al Universo un carácter distintivo y lo singulariza de otros que podríamos imaginar. Todo esto, unifica de una vez nuestro máximo conocimiento y también, nuestra infinita ignorancia.

         En este quásar están presentes algunas de las constantes de la Naturaleza

Esos números misteriosos (el valor de esas constantes fundamentales), son medidos con una precisión cada vez mayor y modelamos nuestros patrones fundamentales de masa y tiempo alrededor de su invariancia. Sin embargo, no podemos explicar sus valores. ¿Por qué la constante de estructura fina vale 1/137? Nadie puede contestar a esa “simple” pregunta. Sabemos que ahí, en esa constante, están involucrados los tres guarismos h, e, y c. El primero es la constante de Planck (la mecánica cuántica), el segundo el Electrón (el electromagnetismo), y, el tercero, la velocidad de la luz (la relatividad especial de Eisntein).

A pesar del cambio incesante y la dinámica del mundo visible, existen aspectos misteriosos del ritmo del Universo que son inquebrantables en su constancia, así lo podemos comprobar en la Gravedad o en la velocidad de la luz en el vacío entre otros. Son estas misteriosas cosas invariables las que hacen de nuestro Universo el que es y lo distingue de otros muchos que pudiéramos imaginar. Existe un hilo invisble que teje incesante una continuidad a lo largo y a lo ancho de toda la Naturaleza: Algunas cosas cambian para que todo siga igual.

En regiones lejanas del Universo, por muy extrañas que nos pudieran parecer, también estarían regidas por las mismas constantes de la Naturaleza que en la nuestra. Esas constantes están presentes en todas partes y, al igual que las cuatro fuerzas fundamentales, disponen que todo transcurra como debe, que las cosas sean como tienen que ser, que la dinámica del universo siga esas normas y que, bajo ninguna circunstancias las cosas cambien de como tienen que ser.

Así que, tomando como patrón universal esas constantes, podemos esperar que ciertas cosas sean iguales en otros lugares del espacio además de la Tierra, lo único que in situ, conocemos. Hasta donde nuestros conocimientos han llegado también parece razonable pensar que dichas constantes fueron y serán las mismas en otros tiempos además de hoy, ya que, para algunas cosas, ni la historia ni la geografía importan. De hecho, quizá sin un substrato semejante de realidades invariables no podrían existir corrientes superficiales de cambio ni ninguna complejidad de mente y materia. Todos sabemos, por ejemplo que, si la carga del electrón variara aunque sólo fuese una diez millonésima parte de la que es, la vida no podría existir.

Muchos han sido los que se han sentido atraídos por las posibles consecuencias biológicas de las teorías cosmológicas en que las “constantes” tradicionales cambian con el paso del tiempo o donde los procesos gravitatorios se despliegan de acuerdo con un reloj cósmico diferente del de los procesos atómicos (¿será precisamente por eso que la relatividad general – el cosmos –, no se lleva bien con la mecánica cuántica – el átomo –?).

La radiactividad natural es el proceso de emisión espontánea de radiaciones por parte de núcleos atómicos inestables, que se fisionan y se transforman en otros núcleos. No hace mucho tiempo que sabemos de ella.

                                El cañón natural más grande del Sistema solar está en Marte

La invariancia de las constantes hace posible que nuestro Universo contenga las maravillas que podemos en él observar. Sin embargo, a lo largo de la historia muchos se han empeñado en hacerlas cambiar…pero no lo consiguieron.

No pocas veces tenemos que leer en la prensa o revistas “especializadas” noticas como estas:

De todas las maneras nadie me quita la idea de que, en cualquier mundo lejanao, se pueden dar las mismas condiciones que tenemos en la Tierra, y, siendo así (que lo será), la vida prolifera por todas partes.

“Nueva evidencia sostiene que los seres humanos vivimos en un área del Universo que está hecha especialmente para nuestra existencia. ¿Según los científicos? Esto es lo que más se aproxima a la realidad. El controversial hallazgo se obtuvo observando una de las constantes de la naturaleza, la cual parece ser diferente en distintas partes del cosmos.”

El Principio de equivalencia

Yo aconsejaría a los observadores que informaron y realizaron “el estudio” que prestaran más atención o que cambiaran los aparatos e instrumentos de los que se valieron para llevarlo a cabo, toda vez que, hacer tal afirmación, además de osados, se les podría calificar de incompetentes.

De estar en lo cierto, tal informe se opondría al principio de equivalencia de Albert Einstein, el cual postula que las leyes de la física son las mismas en cualquier región del Universo. “Este descubrimiento fue una gran sorpresa para todos”, dice John Webb, de la Universidad de New South Wales, en Sidney (Australia ), líder del estudio que sigue diciendo: Aún más sorprendente es el hecho de que el cambio en la constante parece tener una orientación, creando una “dirección preferente”, o eje, a través del Universo.

Esa idea fue rechazada más de 100 años atrás con la formulación de la teoría de la relatividad de Einstein que, de momento, no ha podido ser derrocada (aunque muchos lo intentaron).

                 Se refiere a los Robots, ya que, los humanos…..

Está claro que algunos, no se paran a la hora de adquirir una efímera notoriedad, ya que, finalmente, prevalecerá la verdad de la invariancia de las constantes que, a lo largo de la historia de la Física y la Cosmología, muchas veces han tratado de hacerlas cambiantes a lo largo del tiempo, y, sin embargo, ahí permanecen con su inamovible estabilidad.

Veamos por encima, algunas constantes:

La Constante de Gravitación Universal: G

La primera constante fundamental es G, la que ponemos delante de la fórmula de la gravedad de Newton.

Es una simple constante de proporcionalidad pero tambien ajusta magnitudes: se expresa en N*m2/Kg2.

Es tal vez la constante peor medida (sólo se está seguro de las tres primeras cifras…), y como vemos la fuerza de la gravedad es muy débil (si no fuera porque siempre es atractiva ni la sentiríamos).

La Constante Electrica: K

No confundir con la constante K de Bolzman para termodinamica y gases..

La ley de Coulom es practicamente igual a la de la gravitación de Newton, si sustituimos las masas por las cargas, es inversa al cuadrado de la distancia y tiene una constante de proporcionalidad llamada K

La constante es la de de Coulomb y su valor para unidades del SI es K = 9 * 10⁹ * N * m² / C²

Una larga lista de constantes se podrían traer aquí para asombro de todos

La velocidad de la luz c = 299.792.458 m/s y se suele aproximar por 3·10^8m/s.

Que la velocidad de la luz es una constante se comprobó hasta la saciedad en diversos experimentos, como el famoso experimento Michelson-Morley que determinó mediante un interferómetro que la velocidad de la luz no dependía de la velocidad del objeto que la emitía, esto descartó de golpe la suposición de que hubiera un “eter” o sustancia necesaria por la que se propagara la luz. En su lugar aparecieron las famosas transformaciones de Lorenz, la contracción de Lorentz explicaba el resultado del experimento. La rapidez constante de la luz es uno de los postulados fundamentales (junto con el principio de causalidad y la equivalencia de los marcos de inercia) de la Teoría de la Relatividad Especial.

Así que, amigos míos, esas cantidades conservarán su significado natural mientras la ley de gravitación y la de la propagación de la luz en el vacío y los dos principios de la termodinámica sigan siendo válidos. A tal respecto Max Planck solía decir:

“Por lo tanto, al tratarse de números naturales que no inventaron los hombres, siempre deben encontrarse iguales cuando sean medidas por las inteligencias más diversas con los métodos más diversos”-

 

                 

                 Yo no apostaría por la soledad del Ser Humano en el Universo

En sus palabras finales alude a la idea de observadores situados en otros lugares del Universo que definen y entienden esas cantidades de la misma manera que nosotros, sin importar que aparatos o matemáticas pudieran emplear para realizar sus comprobaciones.

Estaba claro que Planck apelaba a la existencia de constantes universales de la Naturaleza como prueba de una realidad física completamente diferente de las mentes humanas. Pero él quería ir mucho más lejos y utilizaba la existencia de estas constantes contra los filósofos positivistas que presentaban la ciencia como una construcción enteramente humana: puntos precisos organizados de una forma conveniente por una teoría que con el tiempo sería reemplazada por otra mejor. Claro que Planck reconocía que la inteligencia humana, al leer la naturaleza había desarrollado teorías y ecuaciones para poder denotarlas pero, sin embargo, en lo relativo a las constantes de la naturaleza, éstas habían surgido sin ser invitadas y, como mostraban claramente sus unidades naturales (unidades de Planck) no estaban escogidas exclusivamente por la conveniencia humana.

Sí, las constantes universales hacen que nuestro cerebro funcione como lo hace y no de otra manera. Si la masa del protón, la carga eléctrica del electrón, o la velocidad de la luz variaran aunque sólo fuese una diezmillonésima… ¡La vida no estaría presente en nuestro Universo!

Las constantes de la Naturaleza inciden en todos nosotros y, sus efectos, están presentes en nuestras mentes que, sin ellas, no podrían funcionar de la manera creadora e imaginativa que lo hacen. Ellas le dan el ritmo al Universo y hacen posible que todo transcurra como debe transcurrir.

Es curioso comprobar que, una de las paradojas de nuestro estudio del Universo circundante es que a medida que las descripciones de su funcionamiento se hacen más precisas y acertadas, también se alejan cada vez más de toda la experiencia humana que, al estar reducidas a un ámbito muy local y macroscópico, no puede ver lo que ocurre en el Universo en su conjunto y, por supuesto, tampoco en ese otro “universo” de lo infinitesimal que nos define la mecánica cuántica en el que, cuando nos acercamos, podemos observar cosas que parecen fuera de nuestro mundo, aunque en realidad, sí que están aquí.

En ese “universo” especial que el ojo no puede ver, hay otros mundos y otros seres que, como nosotros, desarrollan allí sus vidas y su tiempo que, aunque también se rigen por las invariantes constantes univerales, para ellos, por su pequeñez, el espacio y el tiempo tendrán otros significados.

Einstein nos dejó dichas muchas cosas interesantes sobre las constantes de la Naturaleza en sus diferentes trabajos. Fue su genio e intuición sobre la teoría de la relatividad especial la que dotó a la velocidad de la luz en el vacío del status especial como máxima velocidad a la que puede transmitirse infirmación en el Universo. El supo revelear todo el alcance de lo que Planck y Stoney simplemente habían supuesto: que la velocidad de la luz era una de las constantes sobrehumanas fundamentales de la Naturaleza.

La luz se expande por nuestro Universo de manera isotrópica, es decir, se expande por igual en todas las direcciones. Así actúan las estrellas que emiten su luz o la bombilla de una habitación. Cuando es anisotrópica, es decir que sólo se expande en una dirección, tendríamos que pensar, por ejemplo, en el foco de un teatro que sólo alumbra a la pianista que nos deleita con una sonata de Bach.

 Vonsta de tres estrellas alineadas, llamadas Alnitak, Alnilam y Mintaka. Están ubicadas en el centro de Orión

   La luz de las estrellas: Podemos ver como se expande por igual en todas las direcciones del espacio (Isotrópica)

Claro que, cuando hablamos de las constantes, se podría decir que algunas son más constantes que otras. La constante de Boltzmann es una de ellas, es en realidad una constante aparente que surje de nuestro hábito de medir las cosas en unidades. Es sólo un factor de conversión de unidades de energía y temperatura. Las verdaderas constantes tienen que ser números puros y no cantidades con “dimensiones”, como una velocidad, una masa o una longitud.

Las cantidades con dimensiones siempre cambian sus valores numéricos si cambiamos las unidades en las que se expresan.

  Las constantes fundamentales determinan el por qué, en nuestro Universo, las cosas son como las observamos.

Y, a todo esto, la teoría cuántica y de la Gravitación gobiernan reinos muy diferentes que tienen poca ocasión para relacionarse entre sí. Mientras la una está situada en el mundo infinitesimal, la otra, reina en el macrocosmos “infinito” del inmenso Universo. Sin embargo, las fuerzas que rigen en el mundo de los átomos son mucho más potentes que las que están presentes en ese otro mundo de lo muy grande. ¡Qué paradoja!

¿Dónde están los límites de la teoría cuántica y los de la relatividad general? Somos afortunados al tener la respuesta a mano, Las unidades de Planck nos dan la respuesta a esa pregunta:

Supongamos que tomamos toda la masa del Universo visible y determinamos la longitud de onda cuántica. Podemos preguntarnos en que momento esa longitud de onda cuántica del Universo visible superará su tamaño. La respuesta es: Cuando el Universo sea más pequeño que la longitud de Planck (10^-33 centímetros), más joven que el Tiempo de Planck (10^-43 segundos) y supere la Temperatura de Planck (10³² grados). Las unidades de Planck marcan la frontera de aplicación de nuestras teorías actuales. Para comprender a qué se parece el mundo a una escala menor que la Longitud de Planck tenemos que comprender plenamente cómo se entrelaza la incertidumbre cuántica con la Gravedad.

El satélite Planck un observatorio que explora el universo lleva el mismo nombre del fundador de la teoría cuántica será pura coincidencia?.Credito: ESA. La Gravedad cuántica queda aún muy lejos de nuestro entendimiento.

La Relatividad General la teoría de Einstein de la gravedad, nos da una base útil para matemáticamente modelar el universo a gran escala -, mientras que la Teoría Cuántica nos da una base útil para el modelado de la física de las partículas subatómicas y la probabilidad de pequeña escala, de la física de alta densidad de energía de los inicios del universo – nanosegundos después del Big Bang – en la cuál la relatividad general sólo la modela como una singularidad y no tiene nada más que decir sobre el asunto.

Las teorías de la Gravedad Cuántica pueden tener más que decir, al extender la relatividad general dentro de una estructura cuantizada del espacio tiempo puede ser que nosotros podamos salvar la brecha existente entre la física de gran escala y de pequeña escala, al utilizar por ejemplo la Relatividad Especial Doble o Deformada.

¡Es tanto lo que nos queda por saber!

El día que se profundice y sepamos leer todos los mensajes subyacentes en el 137, ese día, como nos decía Heinsenberg, se habrán secado todas las fuentes de nuestra ignorancia. Ahí, en el 137, Alfa (α) Constante de estructura Fina, residen los secretos de la Relatividad Especial, la Velocidad de la Luz, c, el misterio del electromagnetismo, el electrón, e, y, la Mecánica Cuántica, es decir el cuanto de acción de Planck,

Eemilio Silvera V.

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