Cuando desde muy pequeño te has acostumbrado a leer, cuando buscando un libro recorres todas las librerías, viajas a ciudades cercanas con la esperanza de encontrarlo, la curiosidad te empuja y no puedes evitar esa fuerza misteriosa que te hace perseguir esa historia, esa obra en la que, el escritor, a volcado en ella sus pensamientos y te narra una historia que tiene la fuerza de retener tu atención y no te acuerdas ni de comer. ¿De qué genero? En mi caso daría lo mismo, son muchas las cosas que tienen interés y la ficción, la historia, la Ciencia en distintas disciplinas, la Filosofía y de manera muy particular la Física, la Astronomía, y, todo lo que esté relacionado con la vida y y la complejidad que está presente en nuestros cerebros, la Mente,

                       Este niño será un buen futuro lector

¡Me falta tiempo! Quisiera hacer tantas cosas, quisiera aprender tantas cosas, quisiera arreglar tantas cosas, quisiera contaros que…, quisiera que supierais…, quisiera ir con todos vosotros a visitar aquel… Son tantos deseos conglomerados en múltiples ideas y deseos que, una sola persona nunca podrá ver cumplidos, y, siendo así (que lo es), lo único que puedo hacer es contar cosas, traer aquí historias que os despierte la imaginación, que os haga pensar y que, de alguna manera, no deje tranquila a vuestras mentes que, ante tanta información, se vea obligada a efectuar trabajo, a mantenerse despierta y activa y que se vea obligada a efectuar “viajes” imaginativo por las estrellas, por los átomos, por otros universos.

La Mente dormida que nos hace ir a cualquier parte

La Mente imaginativa que nos permite (simplemente cerrando los ojos), viajar a mundos lejanos, ver con meridiana claridad “cosas” que, de otra manera sería imposible. Puedo deciros que estuve en el núcleo de una estrella y contemplé como se producía el Efecto Triple Alfa para producir ¹²Carbono.

 “Todos tenemos dos mentes: una mente despierta y una mente dormida. Nuestra mente despierta es la que piensa, emite pensamientos y razona. Pero la mente dormida es más poderosa. Ella ve en lo más profundo de las cosas. Es la parte de nosotros que sueña. Lo recuerda todo. Nos proporciona intuición. Tu mente despierta no entiende la naturaleza.

                                      ¡Qué haríamos sin imaginación?

      Recreación artística del WHIM en la Pared del Escultor. Fuente: NASA.

La idea de la masa perdida se introdujo porque la densidad observada de la materia en el universo está cerca del valor crítico (10^-29 g/cm³). Sin embargo, hasta comienzo de los ochenta, no hubo una razón teórica firme para suponer que el universo tenía efectivamente la masa crítica. En 1981, Alan Guth, publicó la primera versión de una teoría que desde entonces se ha conocido como “universo inflacionista”. desde entonces la teoría ha sufrido cierto número de modificaciones técnicas, pero los puntos centrales no han cambiado. Lo cierto es que la idea del universo inflacionista, estableció por primera vez una fuerte presunción de que la masa del universo tenía realmente el valor crítico.

Diagrama de las tres posibles geometrías del universo: cerrado, abierto y plano, correspondiendo a valores del parámetro de densidad Ω₀ mayores que, menores que o iguales a 1 respectivamente. En el universo cerrado si se viaja en línea recta se llega al mismo punto, en los otros dos no. ( Ω es lo que los cosmólogos llaman el Omega Negro, es decir, la cantidad de materia que hay en el Universo).

Bardenas Reales (España) 

Este impactante territorio presenta una serie de caprichosas formas que hacen que resulte toda una aventura descubrirlas a través de las rutas diseñadas para recorrer el parque. El lugar se divide en dos zonas: la Bardena Blanca y la Negra. La primera nos sorprende con enormes rocas y barrancos, mientras que la segunda está formada por bosques de pino.

Cañón del Antílope (EEUU) 

Laberínticos pasillos, elevadas paredes, colores terrosos e intensos… Todo nos recuerda a una obra de arte magnífica y desmesurada, cincelada por un escultor con ansias de dejar plasmada su gran huella artística en medio del desierto. Esta mágica formación geológica alcanza en algunos tramos los 40 metros de altura y presenta unos accesos algo complicados.

Doce Apóstoles (Australia) 

La naturaleza se ha ayudado del tiempo y de la erosión para crear estas formas imponentes junto a hermosos acantilados de más de 70 metros de altura. La fuerza del viento y las olas siguen impactando constantemente sobre estas rocas verticales y algunas de ellas no han resistido la embestida, por lo que en la actualidad los Doce Apóstoles se han quedado reducidos a algo menos de una decena.

Barranco de la Hoz (España)

El Barranco de la Hoz es un cañón fluvial que quita la respiración. Aquí la naturaleza parece querer dejar constancia de que es poderosa. Es difícil no sentirse empequeñecer ante la visión de los majestuosos monolitos rocosos que nos reciben en este lugar con la altísima verticalidad de sus paredes rojizas. Sin duda, es uno de los lugares más bellos de la península y también uno de los más desconocidos. Este espacio natural es sencillamente mágico y apto para toda la familia.

Capadocia (Turquía) 

El peculiar paisaje de la región presenta caprichosas formas que surgieron a consecuencia de la lava y la arena volcánica: paisajes lunares, cavernas y formaciones rocosas que parecen sacadas de un cuento fantástico. Otro de los encantos de la zona son sus ciudades subterráneas, los pueblos excavados en las rocas, las iglesias rupestres… Son innumerables los atractivos de Capadocia, una tierra en la que muchos pueblos y culturas han dejado su huella. Visitarla es sumergirse en la sensación constante de estar en otra época, en un pasado remoto.

Las Médulas (España) 

Cuando la explotación fue abandonada comenzó a surgir vegetación y se creó el paisaje actual que combina las curiosas formas del terreno con diferentes especies de árboles. Además de Bien Cultural y Monumento Natural, el área de Las Médulas forma parte de la lista de Patrimonio de la Humanidad de la UNESCO.

Podríamos seguir pero sería interminable, no habría espacio.

La Naturaleza hace cosas que son difíciles de explicar. Cómo se pueden formar estructuras que parecen hechas por el hombre y, sin embargo, es la obra de la Naturaleza la única causante de ellas. Tanto en nuestro mundo como repartidos por todas los rincones del Universo, se pueden encontrar fenómenos que, como el que arriba podemos contemplar, nos llenan de asombro.

 

Es una de las nebulosas más brillantes que existen Está situada a 76 años luz de la Tierra, y posee un diámetro aproximado de 24 años luz. El material que la conforma se va constituyendo en arabescas figuras formadas por el empuje de los vientos solares provenientes de jóvenes estrellas que radian en el ultravioleta ionizando el material interestelar circundante.

 

La Galaxia del Molinete (también conocida como Messier 101 o NGC 5457) es una galaxia espiral a 25 millones de años-luz  (8 Megaparsecs) en la Constelación Osa Mayor. Es una de las galaxias más grandes existentes en la vecindad de la Vía Láctea,  con un diámetro de más del doble que ella, y se caracteriza tanto por su riqueza en gas para formar nuevas estrellas cómo por su elevado número de regiones HII  (más de 3000, algunas tan grandes y brillantes que tienen número NGC propio y que han sido estudiadas por el Telescopio Espacio Hubble, mostrando la presencia de súper cúmulos estelares  al menos en algunas de ellas) y de cúmulos estelares jóvenes (también estudiados con dicho telescopio), lo que apunta a una elevada tasa de formación estelar.

“El cuásar 3C 273, visible incluso con telescopios domésticos, revela datos sorprendentes gracias al Hubble. Este “faro cósmico” cercano podría ser clave para entender la energía descomunal que ilumina estas galaxias activas.”

Nos dice Martín Nicolás

                        Los Pilares de la Creación captados por el James Webb

Cuando profundizamos en las maravillas que el Universo contiene, cuando llegamos a comprender el por qué de los sucesos que podemos observar en el espacio profundo, cuando el estudio y la observación ilumina nuestras mentes y el inmenso resplandor del saber nos inunda, entonces, y sólo entonces, llegamos a comprender la materia, la energía, los objetos estelares y cosmológicos que pueblan el Cosmos, todo ello, se rige por una serie de normas que son inalterables: Las cuatro fuerzas fundamentales y las constantes universales que, no sólo hacen posible la existencia de Quásares lejanos alentados por la presencia de agujeros negros gigantes, sino que también, esas mismas leyes y normas, hacen posible la existencia de las estrellas y los mundos y, en ellos, de la vida y de la inteligencia que todo lo vigila y de todo quiere saber. El Universo es una burbuja multicolor de sorprendentes maravillas donde los ciclos se repiten y las formas nacen y mueren para volver a surgir.

 

La Nebulosa del Homúnculo del sistema de La estrella Eta Carinae

Eta Carinae es una estrella del tipo variable luminosa azul hiper-masiva, situada en la Constelación de la Quilla.  Su masa, se estima que oscila entre 100 y 150 veces la masa solar (se sabe que cuando una estrella sobrepasa las 120 masas solares, es propensa a que su propia radiación la pueda destruir, precisamente por eso, Eta Carinae, eyecta continuamente material al espacio para evitar su muerte y descongestionarse)  lo que la convierte en una de las estrellas más masivas conocidas en nuestra Galaxia.  Asimismo, posee una altísima luminosidad, de alrededor de cuatro millones de veces la del Sol; debido a la gran cantidad de polvo existente a su alrededor, Eta Carinae irradia el 99% de su luminosidad en la parte infrarroja  del espectro,  lo que la convierte en el objeto más brillante del cielo en el intervalo de longitudes de onda entre 10 y 20 μm.

Eta Carinae es una estrella muy joven, con una edad entre los 2 y los 3 millones de años, y se encuentra situada en NGC 3372,  también llamada la Gran Nebulosa de Carina o simplemente Nebulosa de Carina. Dicha nebulosa contiene varias estrellas supermasivas.

 

Nosotros (al menos en esta parte del Universo), somos observadores de todas estas maravillas que, tanto lejos de nosotros como muy cerca, nos asombran cada día y nos hablan de la magia que la Naturaleza que, con toda “naturalidad”,  puede desarrollar para que nos podamos maravillar.

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“Una ruta exclusiva en la que recorremos las espectaculares islas Lofoten ubicadas por encima del Círculo Polar Ártico, en la que podrás descubrir paisajes totalmente salvajes formados por verticales montañas que se sumergen entre profundos fiordos. Un viaje en un grupo reducido guiado en castellano, en el cual combinamos las visitas a los principales pueblos de pescadores con marchas a pie, para acercarnos a lugares remotos de gran belleza natural, y una navegación para ver ballenas.”

 

 

Desde nuestro pequeño mundo azul, situados en el lugar adecuado, podremos contemplar la inmensa Vía Láctea que nos alberga en un Sistema planetario donde, un Sol amarillo, es decir, una estrella corriente de la clase G2V, nos envía su luz y su calor para que, los seres vivos de la llamada Tierra, podamos continuar nuestra andadura por este pequeño mundo que nos cobija, y del que, desde tiempos inmemoriales, hemos podido obtener todo aquello que nos hizo falta para sobrevivir, no siempre en un ambiente agradable y placentero.

Pocas dudas nos pueden caber de que las dimensiones del Universo, sus escalas, no son Humanas. Nosotros comparado con nuestro propio mundo somos muy poca cosa, si lo hacemos en relación a la Vía Láctea, somo menos que un grano de arena en el desierto, y, si es el Universo el objeto de comparación… ¡Nuestra minúscula figura en ese inmenso contexto, se perdería, incluso de la vista del telescopio más potente.

La edad actual del universo visible ≈ 10⁶⁰ tiempos de Planck

Tamaño actual del Universo visible ≈ 10⁶⁰ longitudes de Planck

La masa actual del Universo visible ≈ 10⁶⁰ masas de Planck

Densidad actual del universo visible ≈10^-120 de la densidad de Planck

Temperatura actual del Universo visible ≈ 10^-30 de la Planck

Estos números extraordinariamente grandes y estas fracciones extraordinariamente pequeñas nos muestran inmediatamente que el universo está estructurado en una escala sobrehumana de proporciones asombrosas cuando la sopesamos en los balances de su propia construcción.

Sin embargo, y a pesar de nuestra “hipotética” pequeñez, el Mundo, se nos ha quedado pequeño. Ya hace mucho tiempo desde que, nuestra especie, preparaba expediciones para conocer éste o aquel rincón del planeta, no ha quedado ninguna región por explorar y, el pie humano, ha pisado todos los terrenos firmes que imaginarnos podamos. Sólo nos queda la asignatura pendiente de los Abismos oceánicos que, por falta de tecnología, nos son desconocidos y también las maravillas que allí se esconde,

Hemos llegado a saber con nuestros ingenios y conocimientos que, existen muchos mundos fuera de nuestro Sistema Solar, que la Vía láctea que tiene más de cien mil millones de estrellas, contiene múltiples sistemas planetarios donde infinidad de mundos, pueden, como la Tierra, tener las condiciones precisas para albergar la Vida.

Si tuviéramos una moderna nave espacial capacitada para recorrer la Galaxia, ¿qué veríamos?

Pasado el Tiempo tendremos inmensos y modernos  Puertos Espaciales desde los que despegarán modernas naves de tecnología inalcanzable hoy, que nos podrán llevar a efectuar recorridos de ensueño.

No dentro de mucho tiempo, habrán pasado los tiempos en los que, en peligrosos cohetes, hicimos aquellos primeros viajes hacia el espacio exterior, cuando salir del planeta Tierra era jugarse la vida, ya que, los combustibles empleados eran rústicos y peligrosos.

Visitar los planetas y lunas de nuestro entorno no será ningún problema y, con los nuevos motores y sistemas de combustión, se habrán acabado los largos viajes de meses, y, las naves, llevarán sistemas de gravedad artificial que anulará la ingravidez, el material del que estarán hechas las naves, será inteligente y se auto reparará cuando un micro-meteorito perfore el fuselaje.

Entonces sí, podremos acercarnos a las hermosas Nebulosas planetarias y, a pesar de su fuerte radiación, no sufriremos daño, la nave estará provista de escudos electromagnéticos impenetrables. Podremos ver a ojo desnudo las estrellas enanas blancas que llevan en su interior.

De la misma manera podremos acercarnos a lugares tan bellos como este y contemplar, maravillados como (dejando ahí los aparatos adecuados de toma de datos y grabación) a partir del gas y el polvo pueden surgir nuevas estrellas o nuevos mundos, y, con el tiempo, nuevas formas de vida.

Lugares como este que sobrepasa todo aquello que podamos imaginar, nos haría pensar y preguntarnos:

¿Quién sabe como podría ser aquella Nebulosa de la que surgió el Sistema Solar? ¿Sería como ésta que llaman, por su , del Capullo? Algunas veces me da que pensar nuestra presencia aquí, en el planeta Tierra y, con la imaginación, viajo hacia muy atrás en el tiempo, “veo” una estrella masiva que, llegado al final de su ciclo en la secuencia principal, expulsa sus capas exteriores de materia al espacio interestelar que, en ese momento, ha sido sembrado del gas y el polvo del que, millones, o miles de millones de años más tarde, surgiría nuestro Sistema Solar.

Si contáramos una sinapsis cada segundo, tardaríamos 32 millones de años en hacer el recuento. Si consideramos el número posible de circuitos neuronales, tenemos que habérnosla con cifras hiper-astronómicas: 10 seguido de al menos un millón de ceros (En comparación con el número de partículas del universo conocido que asciende a “tan sólo” 10⁷⁹ es decir, es el número conocido como N_Edd (Número de Eddintong), el Universo se quedará pequeño comparado con lo que nosotros llevamos dentro y podemos llegar a ser a pesar de nuestra engañosa pequeñez.

Emilio Silvera Vázquez

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Los cuerpos humanos contienen una gran cantidad de mitocondrias, que son orgánulos celulares encargados de producir energía. Aunque no hay un número exacto, se estima que una sola célula puede tener miles de mitocondrias, y cada célula, y especialmente en órganos que requieren mucha energía como músculos y neuronas que pueden tener millones. 

                                Contenido y función mitocondrial en humanos

(A) Cientos de mitocondrias están presentes dentro de varias células y órganos en todo el cuerpo.

(B) El contenido mitocondrial varía según la demanda de energía en los diferentes órganos, donde realizan múltiples funciones que van desde la transformación de energía, la señalización y la biosíntesis de hormonas.

(C) Esquema general de una célula, su citoplasma (verde), núcleo (azul) y mitocondrias (marrón).

Las mitocondrias son dinámicas y experimentan cambios de forma a través de la fusión y fisión en cuestión de minutos en respuesta a señales energéticas y bioquímicas externas.

Nuestros cuerpos contienen aproximadamente diez mil billones de unos bichitos llamados mitocondrias, que invadieron a los antepasados de nuestras células hace alrededor de mil millones de años. Las mitocondrias están acostumbradas a vivir dentro de nosotros, y nosotros nos hemos acostumbrado de tal manera a tenerlas por todas partes, que ahora no podemos vivir separados. Ellas forman parte de nosotros y nosotros formamos parte de ellas.

“Las mitocondrias son organelas localizadas en citoplasma de las células, que actúan como las centrales eléctricas produciendo la ENERGIA que cada célula del organismo necesita (con la excepción de los glóbulos rojos). Están rodeadas por dos membranas y tienen su propio genoma”

Producen casi toda nuestra energía y nosotros nos encargamos de alimentarlas y cobijarlas. Nuestras mitocondrias tienen todavía su propia ADN, heredado sólo de nuestras madres, por lo que este ADN podría proceder de una única mujer que estaría en el origen de los seres humanos actuales: una Eva mitocondrial.

Pero estos huéspedes celulares que parecen vivir pacíficamente en simbiosis con el resto de las células, puede ser también ser un enemigo que mata silenciosamente desde dentro. Siempre que una célula muere, hay una serie de pistas que conducen a las mitocondrias y que muestran como están implicadas en enfermedades devastadoras e incapacidades físicas o mentales, así como en el propio proceso de envejecimiento. El invitado indispensable se convierte en asesino en serie de proporciones monstruosas.

 
                               Cáncer                                                                 Mitocondrias

La diferencia entre una célula del hígado normal y otra cancerosa es demostrada aquí claramente por la localización de las mitocondrias (coloración roja) . La célula sana a la izquierda, demuestra muy pocas mitocondrias cerca de la pared de externa de la célula. Como puede ver, se mantienen densamente arracimadas (agrupadas) alrededor del núcleo de la célula (representado aquí como el agujero central negro). En la célula del cancerosa a la derecha, las mitocondrias se disgregan a través de la célula, no se arraciman. Observe el color rojo apagado de las mitocondrias disfuncionales.

Casi todas las células de nuestro cuerpo contienen mitocondrias –alrededor de mil cada célula-. El “mitocondrión” es una bestia incansable que no cesa de adoptar formas distintas. Si se captara su aspecto en una única foto instantánea poco favorecedora, se vería algo parecido a un gusano, pero un gusano que se retuerce, se divide en dos y se fusiona con otros gusanos. Así pues, en ocasiones podemos captar un mitocondrión que parece un zepelín, y otras veces algo parecido a un animal con múltiples cabezas o colas, o bien podríamos ver una red de tubos y láminas que se entrecruzan. El mitocondrión es un monstruo antiguo y maternal – un dragón con un apetito monstruoso, que se come a su vez todo lo que nosotros hemos comido y lo respira a continuación en forma de fuego.

Las mitocondrias consumen prácticamente todo el alimento y el oxígeno que se introduce en el cuerpo, y producen la mayor parte del calor que éste genera. Sin embargo, este monstruo es diminuto –su tamaño es de una micra, es decir, una milésima de milímetro: mil millones de mitocondrias cabrían en el interior de un grano de arena.

Las mitocondrias tienen su propio ADN y su propia identidad, pero esto no significa ningún litigio entre ellas y nosotros. En parte somos mitocondrias; ellas constituyen aproximadamente un décimo del volumen de todas nuestras células juntas, una décima parte de cada uno de nosotros.

Dado que son prácticamente la única parte de la célula que tiene color, las mitocondrias constituyen el color de nuestras células y nuestros tejidos. Si no fuera por la melanina de nuestra piel, la mioglobina de nuestros músculos y la hemoglobina de nuestra sangre, seríamos del color de las mitocondrias, es decir, de un rojo amarronado. Además, si esto fuera así, cambiaríamos de color cuando hiciéramos ejercicio o corriéramos hasta perder el aliento, de tal forma que podría decir si alguien está usando mucha o poca energía…

       Las mitocondrias controlan nuestras células y les transmite energía

Las mitocondrias son las centrales eléctricas de nuestras células y producen casi toda nuestra energía. No obstante, son unas centrales eléctricas con bastantes fugas de energía, lo cual tiene unas consecuencias terribles.

La fosforilación oxitativa es la culminación del metabolismo productor de energía en organismos aeróbicos. Muchas veces hemos hablado aquí de la complejidad de nuestro cerebro y dejamos de lado otras parcelas de nuestro cuerpo que son altamente  importantes para que todo el conjunto pueda funcionar y, en todos esos procesos -el corazón incluido-, están presentes las mitocondrias.

“Llegué a creer (dice Guy Brown, autor de todas estas ideas e investigaciones) que los productos del diseño biológico (evolutivo) –la vida y todas sus manifestaciones- eran mucho más eficientes y eficaces que algunos productos de la creatividad humana, tales como las máquinas y la cultura. Nos han enseñado que mil millones de años de evolución han perfeccionado el diseño de la célula hasta tal punto que ningún diseñador humano podría mejorarlo, ningún avaro podría economizar más en el uso de energía, ningún técnico de gestión podría mejorar la adjudicación de recursos, ningún ingeniero podría lograr que hubiera menos fallos en el funcionamiento. Está ampliamente difundida la creencia de que la cultura humana no debería interferir con la naturaleza, porque la naturaleza está mejor diseñada que la cultura, y esta creencia causa el temor de que los científicos se entrometan en la naturaleza, como sucede en la medicina, la ingeniería genética, la clonación o los pesticidas.”

 

Los cloroplastos son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no en las de animales y hongos. Su estructura es aún más compleja que la mitocondrial: además de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado clorofila. Desde el punto de vista de la vida terrestre, los cloroplastos desempeñan una función aún más esencial que la de las mitocondrias: en ellos ocurre la fotosíntesis; esta función consiste en utilizar la energía de la luz solar para activar la síntesis de moléculas de carbono pequeñas y ricas en energía, y va acompañado de liberación de oxígeno. Los cloroplastos producen tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que utilizan las mitocondrias.

Sean cuales sean los méritos de esas creencias, lo cierto es que, nuestras células ciertamente no son tan eficientes como creíamos que eran. Un ejemplo sería lo que parece un defecto espectacular en el diseño de nuestras mitocondrias: tienen fugas. La electricidad de electrones se escapan de las mitocondrias para producir radicales libres no tóxicos, y la electricidad de protones se escapan produciendo calor: no se trata de fugas pequeñas o insignificantes, sino que son grandes y constituyen una amenaza para la vida.

Lo que no podemos poner en duda es, el hecho cierto de que, nuestro complejo organismo está inmerso en una variedad y en una diversidad rica en parámetros que deben cumplir unos cometidos predeterminados que llevan a un todo simétrico de engranaje perfecto y, cuando algo falla en él, el sistema se reciente y el funcionamiento decae.

La célula se define como la unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos.

     La biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen.

Entre las células procariotas y eucariotas hay diferencias fundamentales en cuanto a tamaño y organización interna. Las procariotas, que comprenden bacterias y cianobacterias (antes llamadas algas verdeazuladas), son células pequeñas, entre 1 y 5 µm de diámetro, y de estructura sencilla; el material genético (ADN) está concentrado en una región, pero no hay ninguna membrana que separe esta región del resto de la célula. Las células eucarióticas, que forman todos los demás organismos vivos, incluidos protozoos, plantas, hongos y animales, son mucho mayores (entre 10 y 50 µm de longitud) y tienen el material genético envuelto por una membrana que forma un órgano esférico conspicuo llamado núcleo. De hecho, el término eucariótico deriva del griego núcleo verdadero,  mientras que pro-cariótico significa antes del núcleo. 

              Citoplasma y citosol

El citoplasma comprende todo el volumen de la célula, salvo el núcleo. Engloba numerosas estructuras especializadas y orgánulos, como se describirá más adelante. La solución acuosa concentrada en la que están suspendidos los orgánulos se llama citosol. Es un gel de base acuosa que contiene gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas, y en la mayor parte de las células es, con diferencia, el compartimiento más voluminoso (en las bacterias es el único compartimiento intracelular). En el citosol se producen muchas de las funciones más importantes de mantenimiento celular, como las primeras etapas de descomposición de moléculas nutritivas y la síntesis de muchas de las grandes moléculas que constituyen la célula. Aunque muchas moléculas del citosol se encuentran en estado de solución verdadera y se desplazan con rapidez de un lugar a otro por difusión libre, otras están ordenadas de forma rigurosa.

 El citoplasma de las células eucariotas se encuentra atravesado por un conjunto de tubos, vesículas y cisternas, que presentan la estructura básica de la membrana citoplásmica. Entre esos elementos existen frecuentemente intercomunicaciones, y adoptan la forma de una especie de red, entre cuyas mayas se encuentra el citoplasma. Este sistema membranoso es llamado en la actualidad sistema vacuolar citoplásmico, integrándose en él la membrana nuclear, el retículo endoplásmico y el complejo de Golgi. Estas estructuras ordenadas confieren al citosol una organización interna que actúa como marco para la fabricación y descomposición de grandes moléculas y canaliza muchas de las reacciones químicas celulares a lo largo de vías restringidas.

Es tan amplio el tema que estamos tratando que, de un tema me paso a otro y, podemos perder la visión de lo que queríamos expresar, así que finalizaré con las mitocondrias y su función principal.

La principal función de las mitocondrias es generar energía para mantener la actividad celular mediante procesos de respiración aerobia. Los nutrientes se escinden en el citoplasma celular para formar ácido pirúvico que penetra en la mitocondria. En una serie de reacciones, parte de las cuales siguen el llamado ciclo de Krebs o del ácido cítrico, el ácido pirúvico reacciona con agua para producir dióxido de carbono y diez átomos de hidrógeno. Estos átomos de hidrógeno se transportan hasta las crestas de la membrana interior a lo largo de una cadena de moléculas especiales llamadas coenzimas. Una vez allí, las coenzimas donan los hidrógenos a una serie de proteínas enlazadas a la membrana que forman lo que se llama una cadena de transporte de electrones.

La cadena de transporte de electrones separa los electrones y los protones de cada uno de los diez átomos de hidrógeno. Los diez electrones se envían a lo largo de la cadena y acaban por combinarse con oxígeno y los protones para formar agua.

La energía se libera a medida que los electrones pasan desde las coenzimas a los átomos de oxígeno y se almacena en compuestos de la cadena de transporte de electrones. A medida que éstos pasan de uno a otro, los componentes de la cadena bombean aleatoriamente protones desde la matriz hacia el espacio comprendido entre las membranas interna y externa. Los protones sólo pueden volver a la matriz por una vía compleja de proteínas integradas en la membrana interior. Este complejo de proteínas de membrana permite a los protones volver a la matriz sólo si se añade un grupo fosfato al compuesto difosfato de adenosina (ADP) para formar ATP en un proceso llamado fosforilación.

El ATP se libera en el citoplasma de la célula, que lo utiliza prácticamente en todas las reacciones que necesitan energía. Se convierte en ADP, que la célula devuelve a la mitocondria para volver a fosforilarlo.

¡Mitocondrias! Parte de nuestro sistema interno. Sin ellas, no podríamos vivir y, hace ya mucho tiempo que, humanos y mitocondrias hicieron un contrato para formar, esa simbiosis que nos une desde tiempos ancestrales.

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Las preguntas están garantizadas pero, ¡las respuestas NO! Siempre tendremos la curiosidad con nosotros, ¡menos mal! El día que lo supiéramos todo… ¡Comenzaría nuestra decadencia! No puedo imaginarme cómo se podría vivir sin esa curiosidad, sin ese querer saber, sin hacer y hacernos preguntas. Observar, investigar, experimentar, conjeturar y plantear teorías que tienen que ser comprobadas.

Los primeros en hablar del átomo fueron:

Mosco de Sidón

Leucipo

Demócrito

Epicuro

Kanada

John Dalton

“En el hinduismo, el concepto de átomo, o más precisamente “paramanu” (unidad fundamental), se encuentra en varias tradiciones filosóficas y religiosas. La escuela Vaisheshika y el jainismo, en particular, desarrollaron ideas sobre el átomo como la unidad más pequeña de la materia.”

 Como aquí tratamos mucho sobre física, con frecuencia busco antecedentes del pasado remoto que me lleven a comprender cómo, de forma paulatina, hemos avanzado en esta disciplina y qué pensamientos primeros desencadenaron esa aventura. Desde luego, en lo que he podido constatar, han sido los hindúes los que más se acercaron a las modernas ideas del átomo, la física cuántica y otras teorías actuales. Posiblemente el pensamiento atomista griego recibió influencias de la India a través de las civilizaciones persas. Sin embargo, los hindúes carecían de la sofisticación experimental de los antiguos chinos, los árabes medievales o los europeos a partir de la ilustración.

El Rig-Veda, que data de alguna fecha situada entre el año 2000 y 1500 a. C., es el primer texto hindú en el cual se exponen unas ideas que pueden considerarse leyes naturales universales. La ley cósmica está relacionada con la luz cósmica, con los dioses y, posteriormente, de manera específica con Brahman.

          En la India siempre se tuvo una predisposición especial para los pensamientos profundos

Como os he contado con frecuencia, hacia la época de Buda (500 a C.), los Upanishad, escritos durante un período de varios siglos, mencionaban el concepto de svabhava, definido como “la naturaleza inherente a los distintos objetos materiales”; es decir, su eficacia causal única, tal como la combustión en el caso del fuego, o el hecho de fluir hacia abajo en el caso del agua. El pensador Jaini Bunaratna dice:

“Todo lo que existe ha llegado a existir por acción de los svabhava. Así… la tierra se transforma en una vasija y no en paño… A partir de los hilos se produce el paño y no la vasija”.

             Nunca podremos estar seguros de lo que pasará…, mañana. Si no construye tu camino…

Seneca decía: “Existe el destino, la Fatalidad y el Azar; lo impredecible y, por otro lado, lo que ya está determinado. Entonces como hay Azar y hay Destino, Filosofemos.”

Encontrar al Ser amado

Hechos fortuitos, sucesos inesperados, colisiones y  sucesos inesperados, pueden cambiar…¡tantas cosas! Nosotros, como observadores pensantes, hemos estado ahí desde siempre para hacer preguntas y tratar de poderlas contestar y, a veces, profundos pensamientos de sabios del pasado, sin otra ayuda técnica que la de su visión mental, pudieran llegar a conclusiones que hoy, nos parecen asombrosas.

En cambio el concepto de yadrcha, o Azar, ha existido también desde tiempos muy remotos, aunque no consiguió una aceptación amplia. El yadrcha implicaba la falta de orden y la aletoriedad de la causalidad. Ambos conceptos se sumaron a la afirmación del griego Demócrito, formulado medio siglo más tarde:  “Todo lo que hay en el UNiverso es fruto del Azar y la Necesidad”.

El ejemplo que dio Demócrito (similar al de los hilos de paño) fue la amapola. El que la semilla de la amapola eche raíces o se muera es una cuestión de azar, depende de si va a parar a terreno fértil o cae en unas piedras y roca yerma. Sin embargo, que crezca hasta convertirse en una amapola y no en un olivo es cuestión de causalidad. Aristóteles y otros griegos antiguos rechazaron la importancia del azar, o yadrcha. Claro que, ¿Quién no se ha equivocado alguna vez? Infalible…nadie es.

Desde entonces, las cosas han cambiado mucho y todos aquellos pensamientos nacidos en la India y más tarde en Grecia, no es que quedaran atrás sino que, por el contrario, sirvieron de semilla para seguir buscando los secxretos de la Naturaleza. La mejor traducción del lema de Royal Society de Londres:

¡Nullius in Verba, es! Podría ser: “No creas nada de lo que te digan; compruébalo con tus propios ojos” 

Aclara y define de una manera muy exacta lo que sería la nueva ciencia.

El núcleo del átomo: 1 parte de 100.000 que tiene el 99,99 % de toda la masa del átomo, y, lo que contiene es tan complejo que merece la pena explicarlo punto por punto, además contiene la fuerza más potente del universo, la única que crece con la distancia, la nuclear fuerte. Ahí se encuentran los Quarks formando Harones (que en el núcleo atómico se llaman nucleones -protones y neutrones-), Los tripletes de Quarks están ahí confinados por la fuerza nuclear fuerte que los retienen por medio de los Bosones que transmiten la fuerza y se llaman Gluones.

Representación aproximada del átomo de Helio, en el núcleo los protones están representados en rojo y los neutrones en azul. En la realidad el núcleo también es simétricamente esférico. En realidad, ese minúsculo granito másico formado por los nucleones (protones y neutrones, que a su vez están formados por quarks inmersos en una nube de gluones), es la verdadera materia, el resto, podríamos decir que son espacios vacíos en los que, los electrones se mueven a increíbles velocidades formando un campo magnético que hace que el átomo nos parezca enteramente compacto.

En el centro del átomo pues, se encuentra un pequeño grano compacto aproximadamente 100.000 veces más pequeño que el propio átomo: el núcleo atómico. Su masa, e incluso más aún su carga eléctrica, determinan las propiedades del átomo del cual forma parte. Debido a la solidez del núcleo parece que los átomos, que dan forma a nuestro mundo cotidiano, son intercambiables entre sí, e incluso cuando interaccionan entre ellos para formar sustancias químicas (los elementos). Pero el núcleo, a pesar de ser tan sólido, puede partirse. Si dos átomos chocan uno contra el otro con gran velocidad podría suceder que los núcleos llegaran a chocar entre sí y entonces, o bien se rompen en trozos, o se funden liberando en el proceso partículas sub-nucleares. La nueva física de la primera mitad del siglo XX estuvo dominada por los nuevos acertijos que estas partículas planteaban.

Como los físicos quisieron hacer realidad el lema de ¡Nullius in Verba, es! No creían en nada que no pudieran comprobar una y mil veces. Construyeron aceleradores de partículas y en ellos, por tubos expresamente construidos para ese menester, lanzaban haces de partículas que, viajando a velocidades cercanas a la de la luz, chocaban de forma violenta y, de ellos, surgían otras partículas más elementales de las que estaban conformadas las primeras. Un protón está hecho de dos Quarks up y un Quark down, mientras que un neutrón, está hecho de dos Quarks down y un Quark up.

               Claro que no siempre ha sido fácil conocer la materia

Pero tenemos la mecánica cuántica; ¿es que no es aplicable siempre?, ¿Cuál es la dificultad? Desde luego, la mecánica cuántica es válida para las partículas subatómicas, pero hay más que eso. Las fuerzas con las que estas partículas interaccionan y que mantienen el núcleo atómico unido son tan fuertes que las velocidades a las que tienen que moverse dentro y fuera del núcleo están cerca de la velocidad de la luz, c, que es de 299.792,458 Km/s. Cuando tratamos con velocidades tan altas se necesita una segunda modificación a las leyes de la física del siglo XIX; tenemos que contar con la teoría de la relatividad especial de Einstein.

Esta teoría fue el resultado de una publicación de Einstein de 1905. en esta teoría quedaron sentadas las bases de que el movimiento y el reposo son conceptos relativos, no son absolutos, como tampoco habrá un sistema de referencia absoluto con respecto al cual uno pueda medir la velocidad de la luz. La luz siempre tendrá la misma velocidad independientemente de que su fuente esté en reposo o en movimiento.

Pero había más cosas que tenían que ser relativas. En esta teoría, la masa y la energía también dependen de la velocidad, como lo hacen la intensidad del campo eléctrico y del magnético. Einstein descubrió que la masa de una partícula es siempre proporcional a la energía que contienen, supuesto que se haya tenido en cuenta una gran cantidad de “energía en reposo” de una partícula cualquiera, como se denota a continuación: E = mc². Esto es,  si la masa M es definida por la ley de Newton F = M x a.

Como la velocidad de la luz es muy grande, esta ecuación sugiere que cada partícula debe almacenar una cantidad enorme de energía, y en parte esta predicción fue la que hizo que la teoría de la relatividad tuviese tanta importancia para la física (¡y para todo el mundo!). Para que la teoría de la relatividad también sea auto-consistente tiene que ser holista, esto es, que todas las cosas y todo el mundo obedezcan a las leyes de la relatividad. No son sólo los relojes los que se atrasan a grandes velocidades, sino que todos los procesos animados se comportan de la forma tan inusual que describe esta teoría cuando nos acercamos a la velocidad de la luz.

   Nunca podremos viajar a la velocidad de la luz, la relatividad especial nos dice que es imposible

La NASA ha estado o está haciendo sus intentos de viajar a la “velocidad de la luz o más aún”, y, para ello, han hecho pruebas con fotones creando burbujas en el espacio y tratando, de alguna manera, de hacer algo similar a lo que hacía el motor de curvatura del Enterprise. Claro que, una cosa es tratar de conseguirlo y otra muy distinta hacerlo. En los aceleradores de partículas, han sido lanzado muones a velocidades cercanas a c, la velocidad de la luz, y, todos los muones incrementaron su masa más de diez veces.

Se demostró que la teoría de la relatividad especial era cierta y, a medida que las partículas aumentaban la velocidad y se acercaban a la de la luz, sus masas aumentan, dado que la Naturaleza impide viajar a esas velocidades ocurre que, a medida que aumenta la velocidad el objeto que va impulsado por energía cinética al verse frenado, convierte esa energía en masa, es decir, se cumple la regla de que la masa es energía y la energía es masa.

Lo cierto es que habrá que buscare otros caminos y burlar la velocidad de la luz, no superarla. La masa de un cuerpo aumento cuando nos acermos a ella. Y, desde luego, no terminan ahí los fenómenos que se pueden producir al viajar a esas velocidades. Hay algo que se conoce como La contracción de Lorentz es un efecto relativista que consiste en la contracción de la longitud de un cuerpo en la dirección del movimiento a medida que su velocidad se acerca a la velocidad de la luz. Originalmente fue un concepto introducido por Lorentz como una forma de explicar la ausencia de resultados positivos en el experimento de Michelson y Morley. Posteriormente fue aplicado por A. Einstein en el contexto de la relatividad especial.

La contracción de Lorentz viene descrita por la ecuación siguiente:

donde es el llamado factor de Lorentz.  L₀ es la longitud medida por un observador estacionario (longitud propia) y L₁ es la longitud medida por un observador que se desplaza a una velocidad v (longitud impropia) siendo c la velocidad de la luz.

“En una vida de 85 años, el corazón de una persona adulta normal podría dar aproximadamente 3.6 billones de latidos. Este cálculo se basa en un ritmo cardíaco promedio de 72 latidos por minuto (lpm), que es la media para un adulto. “

El corazón humano es simplemente un reloj biológico y latirá a una velocidad menor cuando viaje en un vehículo espacial a velocidades cercanas a la de la luz. Este extraño fenómeno conduce a lo que se conoce como la “paradoja de los gemelos”, sugerida por Einstein, en la que dos gemelos idénticos tienen diferente edad cuando se reencuentran después de que uno haya permanecido en la Tierra mientras que el otro ha viajado a velocidades relativistas.

Einstein comprendió rápidamente que las leyes de la gravedad también tendrían que ser modificadas para que cumplieran el principio relativista. Para poder aplicar el principio de la relatividad a la fuerza gravitatoria, el principio tuvo que ser extendido de la siguiente manera: no sólo debe ser imposible determinar la velocidad absoluta del laboratorio, sino que también es imposible distinguir los cambios de velocidad de los efectos de una fuerza gravitatoria.

          En presencia de grandes cuerpos como planetas, estrellas o galaxias, el espacio se curva

La fuerza de Gravedad incide en todos los objetos celestes, y, hasta la luz, se ve afectada cuando interacciona con cuerpos muy densos como se ha podido comprobar en multitud de ocasiones. Me encantaría saber como funciona en verdad la Gravedad, esa fuerza misteriosa que mantiene unidos los planetas alrededor del Sol y a nosotros sobre la superficie terrestre. La Gravedad es una fuerza de la Naturaleza que determina la geometría del espacio.

Einstein comprendió que la consecuencia de esto era que la gravedad hace al espacio-tiempo lo que la humedad a una hoja de papel: deformar la superficie con desigualdades que no se pueden eliminar. Hoy en día se conocen muy bien las matemáticas de los espacios curvos, pero en el época de Einstein el uso de estas nociones matemáticas tan abstractas para formular leyes físicas era algo completamente nuevo, y le llevó varios años encontrar la herramienta matemática adecuada para formular su teoría general de la relatividad que describe cómo se curva el espacio en presencia de grandes masas como planetas y estrellas.

Esos hilos invisibles de la Gravedad que forman inmensos cúmulos de galaxias como Lainakea

Sabiendo todo esto que ha sido comprobado una y miles de veces, uno puede llegar a pensar que: “En vez de ser plano e infinito, el universo podría estar replegado en sí mismo y nuestra percepción distorsionada por rayos luminosos que se multiplican. Como en un espejismo. Algún día sabremos, como es, en realidad nuestro Universo y también, como incide en él esa fuerza misteriosa que mantiene los grandes cuerpos sujetos por hilos invisibles que los hacen “flotar” en el espacio.

De todo lo anterior podemos deducir que, con el cambio del siglo, cuando Einstein empezaba a trabajar en la electrodinámica de los cuerpos en movimiento, la satisfactoria versión de Lorentz de la teoría de Maxwell había ganado amplia aceptación. También es bien conocido el experimento de Michelson-Morley (experimento óptico sensible) queriendo detectar  el movimiento de la Tierra a través del éter que falló y Lorentz trató de explicar dicho fallo a través de su teoría.

Es curioso comprobar como, nuestros antepasados lanzaban sus ideas que trataban de explicar lo que no sabían:

“Quintaesencia o Éter. El Éter es el más alto y más sutil de los cinco elementos, pues los contiene y sintetiza a todos. Se dice que en el ser humano el Éter se aloja en la caverna del corazón, morada de la deidad, y es allí donde se realiza simbólicamente la unión del alma individual con el Ser Universal, y de lo humano con lo divino. Entre los alquimistas, el Éter es el principio fundamental de la composición de los cuerpos, símbolo del vacío y de los espacios celestes, al que se figura como un fluido sutil e invisible que llena, penetra y comunica a todos los seres. Empíricamente, el espacio sutil se plasma en un fluido que llena el universo. “

                            El experimento de Michelson – Morley, un sistema de referencia universal

Como estaba explicando, el trabajo de Einstein se basaba en una nueva perspectiva sobre el problema. En lugar de considerar el fracaso de los experimentos electromagnéticos y ópticos para detectar el movimiento de la Tierra a través del éter como algo a deducir de las ecuaciones electrodinámicas, el tomó este trabajo como una prueba empírica de la validez del principio de relatividad en electrodinámica y óptica. De hecho, él afirmaba la validez universal del principio, haciendo de éste un criterio para la aceptabilidad de cualquier ley física. A este respecto dio al principio de relatividad un papel similar al principio de termodinámica, un ejemplo que le sirvió de guía, según afirmó más tarde. Más que ser deducciones de otras teorías, tales principios se toman como postulados para cadenas de razonamiento deductivo que dan como resultado la formulación de criterios generales que deben satisfacer todas las teorías físicas.

Cuando se combina con el principio de relatividad, esto lleva a una conclusión aparentemente paradójica: la velocidad de la luz debe ser la misma en todos los sistemas de referencia inerciales. Este resultado entra en conflicto con la ley newtoniana de adición de velocidades, obligando a una revisión de los fundamentos cinemáticos subyacentes a toda la física. Einstein mostró que la simultaneidad de sucesos distantes sólo está definida físicamente con relación a un sistema de referencia inercial concreto, lo que conduce a transformaciones cinemáticas entre las coordenadas espaciales y temporales de dos sistemas inerciales que concuerdan formalmente con las transformaciones de Lorentz que había introducido en 1904.

Al igual que ocurre con el tiempo, la distancia que se mide entre dos puntos cualesquiera también depende del sistema de referencia desde el que se realiza. Así, denominaremos Longitud propia de un objeto a aquella que mide un observador en reposo respecto a él.

El fundamento teórico de este fenómeno se debe a que, para medir la longitud de un objeto, es necesario medir simultáneamente la posición de sus extremos, lo que implica su observación mediante rayos luminosos, pero como el objeto se está moviendo, la posición de los extremos cambia ya que en el tiempo que tarda la luz en llegar las posiciones han cambiado. De esta forma, cuanto más rápido se mueva el objeto, más pequeño nos parecerá.

Hacer aquí un trabajo pormenorizado de todos los acontecimientos que llevaron a Einstein a su relatividad especial, requeriría un libro en sí mismo. En la maraña de sucesos y personajes que nutren la historia de la ciencia se han conocido momento muy singulares de los que han surgido cambios revolucionarios. 1905 fue uno de esos hitos. En aquel año maravilloso, Albert Einstein (un desconocido empleado de 3ª en la Oficina de Patentes de Berna en Suiza), publicó cinco artículos, hoy imprescindibles para conocer el desarrollo de la Física, y, en más de un sentido, de la Humanidad.

En 1905, Albert Einstein publicó cuatro artículos revolucionarios que sentaron las bases de la física moderna. Estos artículos abordaron temas como el movimiento browniano, el efecto fotoeléctrico, la relatividad especial y la equivalencia masa-energía, los cuáles transformaron nuestra percepción de cada uno de esos conceptos hasta entonces no conocidos o entendidos como tales.

Dos de aquellos artículos fueron especialmente importantes: “Sobre el punto de vista heurístico concerniente a la producción y transformación de la luz” –en el que Einstein extendió a la radiación electromagnética la discontinuidad cuántica, que Max Planck había introducido en la física cinco años antes- en que creo la teoría de la relatividad especial, que revolucionaba nociones filosóficamente tan fundamentales como las de espacios y tiempo, socavando la física anterior. También su trabajo contiene una sencilla expresión matemática, E = mc², sobre cuya verdad darían fe las explosiones nucleares.

                    El misterio de nuestras mentes encerrados en conexiones sin fin

Algunas veces nos podemos preguntar cómo surgen las ideas que elaboramos en nuestras mentes y que son el fruto de la experiencia, la observación, el estudio y de conocimientos sueltos que vamos uniendo para conformar un todo. Buda decía: “Somos lo que pensamos. Todo el mundo surge de nuestros pensamientos. Con nuestros pensamientos hacemos el mundo”.

Lo cierto es que a veces, cuando repasamos los hechos y podemos constatar que hemos sido capaces de hurgar en la Naturaleza para dejar al descubierto sus secretos, tenemos que pensar que el pensador Buda, tenía su parte de razón, ya que, el última instancia ¿Quién puede parar los pensamientos creadores?.

Emilio Silvera Vázquez

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No pocas veces nos encontramos con hechos que aunque han tenido la participación de los humanos, parecen tener su origen en otro ámbito más alto de éste nuestro, en otro lugar donde el entendimiento sería superior y las mentes tuvieran la potestad de ver secretos de la Naturaleza profundamente escondidos. En física tenemos multitud de ejemplos de esto que digo: Me vienen a la mente las ecuaciones conocidas como de Yang-Mills que indicaban que los gluones, las partículas gauge que transportan la fuerza más poderosa de las cuatro conocidas para mantener unidos los Quarks dentro del núcleo, debían carecer de masa, como los fotones y los gravitones.

¿Por qué, entonces la fuerza nuclear fuerte se hace sentir sólo a corta distancia, cuando la luz y la gravitación tienen un alcanza infinito?

La respuesta la tenemos en la Cromodinámica cuántica, la teoría de la fuerza intensa, es que ésta aumenta su poder cuando los Quarks que aprisiona tratan de separarse, en vez de debilitarse como el electromagnetismo y la gravitación con la distancia, la fuerza nuclear fuerte aumenta. Ahí surgió el origen de confinamiento de los Quarks” que, obligados por una “nube” de Gluones, el Bosón mediador de esta fuerza.

También aclaró la Cromodinámica cuántica el funcionamiento de la fuerza débil: el fenómeno antes misterioso de la desintegración radiactiva Beta que pudo ser interpreta ahora como la conversión de un Quark down en un Quark up, convirtiéndose el neutrón,  formado por dos Quarks down y un Quark up, en un protón que consiste en dos Quarks up y un Quark down.

Emmy Noether demostró que las leyes físicas fundamentales son solo una consecuencia de simetrías simples. Un siglo después, sus ideas siguen dando forma a la física.

La simetría como se pudo ver más tarde, iba a desempeñar un papel destacado en el ulterior desarrollo de la teoría cuántica de campo, y hasta señaló el camino hacia una teoría unificada de la “supersimetría”, capaz de unir todas las partículas y campos bajo el manto de un sólo conjunto de ecuaciones. Yang escribió:

         Yang Chen-Ning

“La Naturaleza parece aprovechar la representación matemática simple de las leyes de simetría. La elegancia intrínseca y la bella perfección del razonamiento matemático involucrado, así como la complejidad y profundidad de sus consecuencias físicas, son una gran fuente de estímulo para los físicos. Uno aprende a alentar la esperanza de que la Naturaleza posee un orden que podemos aspirar a comprender.”

La Simetría de la Naturaleza nos rodea por todas partes y, a nuestro alrededor, miremos donde podamos mirar, allí está presente y, sin embargo, de ninguna manera son manifiestas todas las simetrías de la Naturaleza. Vivimos en un mundo imperfecto, en el que muchas de las simetrías que aparecen en las ecuaciones están rotas.

De todos es bien conocido que, el mismo Yang, en colaboración con Tsung Dao Lee, identificó una discreta simetría en la fuerza débil, llamada violación de la paridad. En 1956, ambos predijeron sobre bases teóricas, que el espín de las partículas provenientes de la desintegración Beta mostrarían una ligera preferencia por una dirección sobre la otra. Experimentos realizados, así lo confirmaron y les valió el Premio Nobel a Lee y Yang (aunque no a Wu por razones desconocidas). Aquello sirvió para atraer la atención sobre el hecho de que la Naturaleza, sea simétrica en algunos aspectos y asimétrica en otros.

Las moléculas quirales son aquellas que no pueden superponerse con su imagen especular (imagen reflejada en un espejo). Esto se debe a la disposición espacial de sus átomos, especialmente a la presencia de un carbono asimétrico (carbono con cuatro grupos diferentes unidos a el.

Las conocidas como moléculas quirales pueden existir en dos formas, siendo una la imagen especular no superponible de una sobre la otra, incluso aunque ambas tienen la misma composición química … Si bien los experimentos de laboratorio tienden a producir cantidades iguales de las versiones dextrógiras y levógiras, muchas de las moléculas quirales encontradas en organismos vivos proceden de una de las variedades … Por ejemplo, los aminoácidos que forman las proteínas solo aparecen en la forma levógira, mientras que los azúcares del ADN sólo en la dextrógira … ( la dextrosa o glucosa, es un azúcar que desvía el plano de polarización a la derecha) …

La simetría está por todo el Universo, no importa hacia donde miremos, allí estará

Los científicos han debatido desde hace mucho sobre esta asimetría en los seres vivos … Algunos han defendido que un número igual de ambas versiones de la molécula quiral estaba presente en el inicio de la vida, y que sólo durante la evolución biológica tuvo lugar el desequilibrio … Esa visión se ha ido haciendo cada vez menos popular, no obstante, al darnos cuenta de que el proceso fundamentalmente importante del plegamiento de proteínas parece requerir un desequilibrio quiral, aunque el que la naturaleza haya seleccionado la quiralidad derecha o izquierda para cada molécula durante la evolución implicaría procesos extremadamente complejos …

Simetría en las Galaxias espirales

Los pilares de luz son unas líneas verticales bastante brillantes que parecen emerger del horizonte con destino al cielo.

(Foto: Archivo)

Mares rojos

La marea roja es un fenómeno producido por la acumulación en exceso de algas rojas microscópicas en la superficie del agua. Bajo ciertas circunstancias, los microorganismos empiezan a multiplicarse demasiado rápido. En general, es lo mismo que la proliferación de algas.

El valle de las aves caídas

En la India existe el valle de Jatinga donde, en los últimos días de verano, las aves se comportan de manera muy extraña, y esto se repite desde hace ya muchos años. Vuelan justo encima de las cabezas de las personas, y algunas de ellas caen al piso de inmediato en un estado semiinconsciente.

Naga y las esferas de fuego

Desde las profundidades del río Mekong, en Tailandia, de vez en cuando salen unas esferas rojas luminosas con una forma parecida a un huevo. Se elevan unos 10 o 20 metros sobre la superficie del río y desaparecen. Aparecen con mayor frecuencia en octubre. En esa época, en los pueblos cercanos, se celebra el festival dedicado a este fenómeno. Los científicos intentan explicarlo a partir de la inflamación de gases que se elevan del fondo del río. Sin embargo, los residentes locales están seguros de que estas esferas son creadas por Naga, semi-serpiente, semi-humano que vive en el río.

El “dedo de la muerte” de hielo

Este fenómeno sucede en las aguas árticas subglaciales debido a las diferentes temperaturas de congelación del agua con diferente salinidad. Por fuera, luce como un crecimiento inesperado de un carámbano que, al llegar al fondo, se convierte en un riachuelo de hielo. Los animales marinos que se encuentran con brinicle (tubo hueco de hielo que crece hacia abajo y encierra una columna de salmuera descendente que se forma debajo del hielo marino en desarrollo), se cubren rápidamente de una costra de hielo y se congelan.

¿Cómo poder explicar secretos que la Naturaleza esconde si no los observamos y estudiamos?

Los cuernos de una cabra paquistaní, la imagen de un ciclón visto desde el espacio, una galaxia o una concha, la chica que arriba nos mira. Son formas que se nos viene a la vista, aspectos de la realidad que llaman poderosamente nuestra atención y nos lleva a preguntar: ¿Por qué se forman y repiten esas figuras una y otra vez, y, en cada caso, una es la “copia exacta” de todas las demás de su género? ¿Es posible que el hombre, al contemplar tales maravillas comenzara a hacer preguntas y diera lugar al nacimiento de la Ciencia? Las matemáticas comenzaron por el asombro que despertaban las formas geométricas  y de la misma manera, nacieron los primeros problemas de la física clásica centrada en las órbitas de los astros y las trayectorias de proyectiles.

La geología estudia la forma de las piedras y volcanes y la biología se ocupa de las formas de los seres vivos y de como ésta ha ido cambiando a lo largo del tiempo. Pero, ¿Cómo explicar los mecanismos que crean el aspecto exterior de la realidad que podemos percibir? ¿Y por qué existen las mismas estructuras tanto en los organismos vivos como en el mundo inanimado?

Observamos la Naturaleza y podemos contemplar formas armoniosas y elegantes, entendiendo que son cuerpos bellos y simétricos en todas sus versiones. Por ejemplo, a mí siempre me llamó la atención la simetría por traslación que se puede encontrar en la disposición de las hojas.

Si nos fijamos y analizamos como se van desarrollando hacia la extremidad de su rama, aparecen con la misma forma inicial. Un asimetría que está presente en los organismos que cuentan con una estructura en la que se repiten segmentos iguales, con los mismos aparatos y los mismos órganos, como el trilobites, fósil del Paleozoico (lombriz y sanguijuela), y algunas plantas.

En cambio la simetría por rotación se encuentra en los pétalos de una flor o en los tentáculos de una medusa: aunque sus cuerpos roten, permanecen iguales. No debemos olvidar la simetría bilateral que hace que los lados derecho e izquierdo sean iguales y se presenta en casi todos los animales, incluido nosotros. Pero es uniendo estos aspectos cuando se obtienen figuras realmente armoniosas. Si se trata de desplazamiento y rotación en un  mismo plano hablamos de una espiral, mientras que en el espacio sería una hélice, aunque ambas se encuentran por todas partes en la naturaleza.

Las simetrías se generan mediante las fuerzas que actúan sobre los cuerpos, descritas por leyes rigurosas e inequívocas, como una fórmula matemática y dependen de la existencia de fuerzas distintas que actúan en diversas  direcciones. Si éstas permanecen en equilibrio, no hay preferencia alguna hacia arriba o abajo, a la derecha o a la izquierda, y los cuerpos tenderán a ser perfectamente esféricos, como suele ocurrir en el caso de virus y bacterias. Además, cuando el aspecto no es el de una esfera perfecta, la Naturaleza hará todo lo posible para acercarse a esta forma.

En todo esto, y, para que así ocurra, tiene que estar presente la Gravedad. Veamos:

Parémonos un momento en la gravitación y generalicemos el concepto de simetría, ampliándolo a las fórmulas matemáticas. Veamos  la fórmula de Newton, pero expresándola con palabras, de esta manera: la fuerza de atracción entre dos cuerpos es proporcional al producto de dos términos: el primero es la masa de un cuerpo dividido por su distancia al otro. El segundo término es la masa del otro cuerpo dividido por su distancia al primero.

Con símbolos matemáticos escribiríamos:

F(M/d) × (m/d)

Es la misma fórmula de siempre, pero la hemos puesto así para visualizar que la gravitación se puede expresar con una fórmula bastante simétrica: los dos términos de la derecha de la ecuación son “casi” simétricos ¿no es verdad?

Este concepto más general de simetría es muy profundo, porque nos lleva a pensar que la Naturaleza y las leyes físicas que la describen también obedecen a las leyes de la simetría, igual que la materia, en sus manifestaciones externas, las obedece en muchos casos.”

¿Sería posible que la simetría material tuviera un paralelismo en la abstracción intelectual que son las leyes físicas? Desde luego hace falta un esfuerzo mental considerable para pasar de lo material a lo intelectual, pero cuando se profundiza en ellla, la conexión aparece.

En la naturaleza existen muchas cosas que nos pueden llevar a pensar en lo complejo que puede llegar a resultar entender cosas que, a primera vista, parecían sencillas. Me explico:

Fijémonos, por ejemplo, en una Flor de Girasol y en las matemáticas que sus semillas conllevan. Forman una serie de números en la que cada cifra es la suma de las dos precedentes (por ejemplo 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233…) se denomina, en términos matemáticos, sucesión de Fibonacci, una ley que se cumple incluso en el mundo vegetal, como hemos podido comprobar en las semillas del girasol, dispuestas en espiral y que respetan ésta fórmula.

Cristales de agua

En el mundo inorgánico las leyes de la cristalización del agua congelada, determinadas por las fuerzas que actúan entre las moléculas, hacen que los cristales adopten formas que son infinitas y varían con respecto a un tema común: la estrella de seis puntas. Sin embargo, los planetas son esféricos porque han nacido en la nube primordial que rodeaba al Sol, atrayendo materia indeferentemente de todas partes.

Por otro lado, cuando la fuerza de la Gravedad actúa en una dirección y permite distinguir lo alto de lo bajo, los cuerpos asumen formas que gozan de simetría por rotación, en torno a un eje vertical, como las flores, los árboles, las medusas. Si este organismo presente ojos y boca sobre la parte anterior del cuerpo para alcanzar la comida antes que sus competidores (que es lo que sucede con los animales superiores) tenderá a mantener una correspondencia bilateral, lo que hace relativamente intercambiables derecha e izquierda.

Los seres humanos (su exterior) somos buenos ejemplos de esto. Tenemos una casi igualdad entre las dos partes de nuestro cuerpo que se obtendrían dividiéndolo por una línea que pasa por el centro de la nariz y por el centro del ombligo. La figura de arriba muestra el famoso estudio sobre la simetría del cuerpo humano de Leonardo da Vinci.

¿Cómo podemos llegar a la simetría presente en las manchas del leopardo? Pues, tiene su explicación científica, tanto en este animal como en otros felinos, ocurre ésta particularidad de ser poseedores de una piel exterior que los singulariza de otros por su perfecta simetría y belleza de las formas en su conjunto.

Claro que, en la Naturaleza, nada ocurre porque sí, todo tiene su por qué, y, todo lo que en ella podemos contemplar posee una funcionalidad que está directamente relacionada con su mecánica, con el medio en el que habita, con lo que el Universo espera que haga en su medio y, para ello, dota a cada figura con aquellos “trajes” que mejor les permita realizar aquello para lo que están destinados.

Vamos a generalizar un paso más el concepto de simetría, planteándonos ahora si es posible que una ley física se cumpla en cualquier lugar. ¿En cualquier lugar… de dónde?, ¿de nuestra ciudad?, ¿de nuestro planeta? No: del universo. Una ley que fuera válida en cualquier lugar del universo sería una ley simétrica respecto al espacio. Se cumpliría dondequiera que se hiciese un experimento para comprobarla.

Fíjense que nuestra idea de simetría se va haciendo más compleja y más profunda. Ahora no nos detenemos en ver si la forma material de un objeto es simétrica, ni de si la escritura de una fórmula matemática es simétrica. Ahora nos preguntamos si una ley física es válida en todo el Universo.

La otra simetría interesante para una ley física es la que se refiere al tiempo. Cierta ley física se cumple ahora; ¿antes también?, ¿se cumplirá pasado algún tiempo? Una ley que fuera cierta en cualquier instante de la historia del universo sería una ley simétrica respecto al tiempo.

Lo que ahora nos preguntamos es: ¿son simétricas o no las leyes de la física?

Hasta donde alcanzan nuestras medidas, las leyes físicas (y, por tanto, la interacción gravitatoria) sí son simétricas respecto al espacio y respecto al tiempo. En cualquier lugar y momento temporal del universo, la Naturaleza se comporta igual que aquí y ahora en lo que se refiere a estas leyes.

Esta simetría es un arma muy poderosa para investigar hacia el pasado y hacia el futuro, ya que nos permite suponer (y, en la medida en que confiemos en la seguridad de la simetría, conocer) condiciones locales donde jamás podremos llegar por la distancia espacial y temporal que nos separa de muchas partes del universo. Así, por ejemplo, gracias a esta simetría, podemos calcular que el Sol lleva 5.000 millones de años produciendo energía y que le quedan, probablemente, otros 5.000 millones hasta que consuma toda su masa. Esto lo podemos aventurar suponiendo que en ese enorme tramo de 5.000 + 5.000 = 10.000 millones de años las leyes físicas que determinan los procesos mediante los cuales el Sol consume su propia masa como combustible (las reacciones nucleares que le permiten producir energía), fueron, son y serán las mismas aquí en el Brazo de orión donde nos encontramos como en los arrabales de la Galaxia Andrómeda donde luce una estrella como nuestro Sol que, también envía luz y calor a sus planetas circundantes, y, por muy lejos que podamos mirar, siempre veremos lo mismo.

Por tanto, en cierto modo, la simetría se vuelve tan importante o más que la propia ley física.

La regularidad de las formas de la Naturaleza se refleja incluso en la cultura humana, que desde siempre intenta inspirarse en el mundo natural para conformar su propio mundo. Existen hélices en las escaleras de palacios, castillos y minaretes y en las decoraciones de esculturas y columnas. Las espirales abundan en los vasos, en los bajorrelieves, en los cuadros,  en las esculturas en los collares egipcios, griegos, celtas, precolombinos e hindúes e, incluso, en los tatuajes con los que los maoríes neozelandeses se decoran el rostro.

La búsqueda de la perfección geométtrica y de las propiedades matemáticas pueden ser también una guía importante en el estudio científico del mundo. Paul Dirac, una de los padres de la moderna mecánica cuántica, solía decir que “si una teoría es bella desde el punto de vista matemático, muy probablemente es también verdadera”.

El Tiempo lo cambia todo

A todo esto, no debemos olvidar que todo, sin excepción, en nuestro Universo, está sometido a la Entropía que nos trae el paso inexorable de eso que llamamos “Tiempo”, y que, convierte perfectas simetrías de joven belleza en deteriorados objetos o entidades que, nos viene a recordar que nada es perpetuo, que todo pasa y se transforma.

Un dolor que llevo dentro de mí es el no poder contemplar la verdadera belleza que, estándo presente en los seres vivos inteligentes, en la mayoría de los casos, se nos queda oculta a nuestra percepción, toda vez que, esa clase de belleza que no podemos ver pero sí percibir, sólo la podemos captar con el trato y la convivencia y, verdaderamente, tengo que admitir que, algunas bellezas que he tenido la suerte de poder “ver” con los ojos del espíritu, llegan a ser segadoras, deslumbrantes, su explendor es muy superior al de la estrella más brillante del cielo, y,  seguramente (estoy seguro) como a muchos de ustedes les pasa, tengo la suerte de tenerla junto a mí desde hace muchos años. y, si pienso en ello en profundidad y detenimiento, no tengo más remedio que concluir que es ese brillo y esplendor el que me da la fuerza para seguir cada dia en la dura lucha que nos ha tocado participar.

¡Sí que es importante la Belleza! Dirac tenía toda la razón.

Emilio Silvera Vázquez

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