Tycho Brahe y Retrato de Kepler, obra de un artista desconocido (ca. 1610)

Tycho Brahe (1546 – 1601) y Johannes Kepler (1571 – 1630).

Tycho era noble, rico y poderoso, y no seguía las ideas copérnicas. Kepler era de origen humilde, ferviente de las ideas de Copérnico, siempre buscando (no con demasiado éxito) el amparo de reyes y aristócratas, no ya para poder trabajar en la ciencia que amaba, sino para simplemente vivir, alimentarse él y su familia, y sin embargo, a los ojos de la historia ambos constituyen un dúo inamovible. No fue porque compartiesen logros científicos, sino porque Tycho hubiera sido, acaso, mucho menos conocido para la posteridad de no haber sido por la relación, breve pero intensa, que mantuvo con Kepler, y porque éste seguramente no habría podido producir lo que fueron sus joyas científicas más preciosas sin acceder a los datos de las observaciones (en especial las de la trayectoria de Marte) de Brahe, el observador astronómico más importante en la era anterior a la invención del telescopio.

Brahe, con la ayuda del rey Federico II, construyó un centro astronómico: Uranimburgo, en la isla Hveen de Dinamarca. Le sucedió al frente del mismo su ayudante en Praga J. Kepler que pronto, haciendo uso del material acumulado y sus propias investigaciones, publicó Astronomía Nova en el año 1609, donde presentaba sus dos primeras leyes del movimiento planetario. En 1619 publicó Harmonices Mundi y su tercera ley.

     Galileo por Justus Sustermans (1636).

Y así llegamos a Galileo Galilei (1564 – 1642); la antítesis, en cuanto a estilo literario y método científico, de Kepler. Si este es, cuando se lee, la oscuridad, Galileo es la luz. Con él la fuerza de las ideas Copérnicanas se hicieron tan patente que terminaría desencadenando acontecimientos sociales que arrastrarían con ellos al propio físico de Pisa.

Sus observaciones sacaron a la luz las deficiencias del universo aristotélico-ptolemaico. El que Galileo realizara tales observaciones resulta, en principio, sorprendente, ya que era un físico y su preocupación estaba centrada en el estudio del movimiento, por encontrar las leyes que regían fenómenos como la caída de un cuerpo esférico por un plano inclinado o el tiempo que tarda un péndulo en batir, y no un astrónomo. Sin embargo, todo cambió, su vida y a la postre, en más de un sentido, el mundo, cuando conoció la existencia de lentes (telescopios) que agrandaban las imágenes de objetos lejanos.

Construyó su propio telescopio que enfocó hacia la Luna y descubrió todas sus irregularidades con sus montañas y abismos, lo que describió en su libro Siderus Nuncius (1610). Ese mismo año estudió Júpiter y detectó 4 satélites y otras muchas cosas. Galileo adquirió una importante notoriedad.

En 1632 se convirtió en una leyenda con la publicación de su obra inmortal, Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo, ptolemaico y coperniano, una obra maestra de la literatura científica. Escribió otros grandes libros y, en controversia con la Iglesia, finalizó sus días en arresto domiciliario, ya que la Iglesia negaba el movimiento del mundo alrededor del Sol.

                                                                  Juicio de la Iglesia a Galileo

Cuando antes me refería de pasada a mis lecturas, nombré a René Descartes (1596 – 1650), una de las grandes figuras del pensamiento de todos los tiempos. Casi todos le conocen por su condición de filósofo, pero se olvidan de que también contribuyó con su talento en el campo de las matemáticas, fisiología y física (especialmente en la dinámica, óptica, meteorología y astronomía), formando parte de la historia de esas disciplinas.

Según sus propias palabras, purificó el alberga, “desembarazándola” de “los múltiples números e inexplicables figuras que la abruman”. Sin duda, la aplicación más conocida de este enfoque fue en la geometría, con las coordenadas cartesianas, o geometría analítica, que presentó en La Géométrie, que apareció – junto a La Dioptrique y Les Météores – como uno de los apéndices de su obra más conocida, Discours de la Méthode (1637).

                                                                  René Descartes en 1649

Descartes, podemos decir sin ningún temor a equivocarnos que es merecedor de toda nuestra admiración, y con él (como con otros muchos) siempre estaremos en deuda.

Me he podido adaptar (mentalmente) en todas mis lecturas a la época del autor, en el tiempo en el que escribió el texto que ahora, muchos años después, podemos leer. Así, se puede comprender mejor lo que estamos leyendo, y sobre todo, resulta más fácil la simbiosis con el autor; lo que nos dice fluye dentro de nuestra mente con diáfana sencillez.

Es curioso observar la evolución de nuestros pensamientos, que a medida que adquirimos conocimientos, se van asentando en niveles superiores capaces de procesar en cada momento aquello que necesitamos, y para ello, obtiene múltiples y diversos datos que reúne en un todo para que exprese aquello que deseamos decir.

Llegará un día (si antes no metemos la patita), en que la evolución nos llevará a convertirnos en pura energía pensante, seremos todo luz, que confundidos con el universo del que formamos parte, habremos completado el ciclo. Sabemos que nuestro origen está en las estrellas; allí nacieron los componentes de nuestros cuerpos, elementos complejos creados a partir de explosiones de supernovas. Desde allí hemos realizado un recorrido largo hasta llegar a ese punto del camino en el que fuimos conscientes de nuestro SER. Ahora continuamos (en un período joven aún) evolucionando para que, en algunos eones, podamos alcanzar la meta que nos aguarda.

Parece mentira que para algunos de nosotros, el tiempo que estamos aquí (lo que duran nuestras vidas) resulte largo o corto en función de la forma de pensar y de ver la vida.

Algunos, con 50 años ya están pensando en jubilarse (son viejos prematuros); se mira el recorrido de lo que han hecho durante toda su existencia y, desde luego, hay poco que contar. Sin embargo, otros de distinto carácter y forma de enfocar su Tiempo, ni piensan en ese final o retirada del trabajo; son gente muy activa y creadora. Su recorrido está plagado de actividad y proyectos. Son incansables y, por supuesto, le sacan un buen provecho a sus vidas.

Tengo conocidos que están en los dos niveles, y al observar sus comportamientos me doy cuenta de la diversidad existente entre nosotros mismos que, de morfología y conformación física común y general, estamos divididos en entes muy distintos o dispares a niveles superiores a los de nuestro cuerpo.

Hay pensamientos íntimos que guardamos para nosotros y que, en contadas ocasiones, podemos expresar. En mi caso particular, me ocurre en esos momentos en los que, inmerso en el estudio de las maravillas de la física y del universo en general, siento, literalmente, cómo mi “alma” está fundida con aquello que, a distintos niveles, llamamos materia y fuerzas fundamentales; paso a formar parte integrante de todo ello y, confundido así con el universo mismo, lo puedo comprender mejor.

Podemos alcanzar estadios de inspiración o de espiritualidad que ya nos anuncia lo que será el futuro, cuando evoluciones. Con increíble claridad he podido ver en otros la bondad del Ser bueno y puro. Con mucha más frecuencia veo cada día la fealdad maligna de muchos que disfrazan su verdadera condición con falsas sonrisas y actitudes engañosas que sólo buscan confundirnos, ahí agazapados, esperando nuestra distracción y falta de desconfianza para lanzar el zarpazo. Así es, de momento, la condición humana, desgraciadamente en un 90 por ciento.

                                               Es triste pero, así es la realidad por lo general

Es tan grande el poder de nuestra mente que nada hay tan distante que no pueda traerse ante nosotros. Somos capaces ya de escrutar el espacio y vislumbrar los confines del universo en edades muy cercanas a su nacimiento y, merced a los microscopios, nos acercamos al universo atómico para explorar los componentes de la materia. Parece que nada podrá (con el tiempo) escapar a nuestro control, con lo que todo nuevo “mundo” se revelará a nuestro entendimiento.

                                   Esto es solo una muestra con muchos ausentes

Nunca estamos satisfechos de los logros alcanzados y siempre surgirán seres especiales (Copérnico, Kepler, Galileo, Hooke, Newton…) que nos guiarán por el camino iluminado de su genio para mostrarnos la auténtica sabiduría mediante un pensamiento evolutivo que siempre dará un paso adelante, superando así el pensamiento nuevo al anterior.

La prueba de ello la podemos encontrar en Newton y Einstein. ¿Quién puede dudar de la grandeza de Newton? La pregunta está contestada de antemano. Sin embargo, los ejemplos de la historia son muy elocuentes: Newton con su física, Leibniz con su metafísica, con sus principios filosóficos como el de la razón suficiente. Y la física ganó a la metafísica; Newton a Leibniz.

Durante mucho tiempo, espacio y tiempo se entendieron como entes absolutos, hasta que llegó Einstein con sus dos teorías de la relatividad, la especial y la general, y aunque los caminos que siguió para conseguirlos no fueron metafísicos, no podemos negar la intervención de un genio de inspiración superior que, a veces, nos puede llevar a pensar que, en algún sentido, finalmente Leibniz había sido en más acertado, ya que las teorías einstenianas pueden ser clasificadas dentro de un orden del pensamiento superior.

Así, la evolución continuó su camino imparable y el espacio y el tiempo absolutos de Newton, resultaron ser menos absolutos de lo que se pensaba; eran relativos y, además, eran una misma cosa, que a partir de ahí pasó a llamarse espacio-tiempo unidos y no separados. Así fue deducido por Minkouski al leer la teoría de Einstein.

Quiero mencionar en este punto a dos grandes newtonianos: Lagrange y Laplace.

La obra de Newton, como todas las grandes obras, fue discutida y sometida a estudios rigurosos, analizada y removida. La ciencia del genio, claro, permaneció al margen de todas las críticas para dejar de ser discutida y pasar a ser desarrollada.

Recordemos en este sentido la cumbre de la física y de las matemáticas del siglo XVIII que es la Méchanique analytique (Chez la Veuve Desaint, París 1788), de Joseph-Louis Lagrange (1736 – 1813), un íntimo amigo de d’Alembert, en la que la mecánica de Newton alcanzó un nuevo nivel de pureza al reducir el sistema a un conjunto de fórmulas generales de las que se podían deducir todas las expresiones necesarias para resolver un problema. O los cinco tomos del Traité de mécanique céleste (Crapelet para J. B. M. Duprat, París 1799 – 1827) de Pierre-Simón Laplace (1749 – 1827), en los que se erradican numerosas anomalías de las explicaciones originales de Newton sobre los movimientos de los cuerpos celestes.

El testo de Laplace, al igual que el de Lagrange, era de difícil lectura para legos en las ciencias matemáticas, y tal complejidad dio lugar a versiones posteriores más sencillas para el entendimiento general, que finalmente hizo posible divulgar los enormes conocimientos alcanzados a partir de Newton, gracias a estos dos genios.

Un respiro en el camino:

• El ignorante, teme o adora lo que no comprende.
• Los ingratos acaban por disuadir a los virtuosos de poner en prácticas sus bondades.
• Amigo leal y franco, mirlo blanco.

Esto me recuerda aquella aseveración atribuida indistintamente a Séneca y Aristóteles:

“¡Oh, amigos míos, no hay ningún amigo!”

 

Lo esperó mucho tiempo pero… ¡No apareció!

 

Hay otra que nos da a entender que los amigos egoístas y poco dispuestos a prestarnos su ayuda, en momentos necesarios son inútiles y no importa, pues, prescindir de ellos:

“Amigo que no presta y cuchillo que no corta,

que se pierdan poco importa.”

¡Esto de los amigos! Hay otra que dice:

“El que tiene un amigo, tiene un tesoro.

El que tiene un tesoro, tiene muchos ‘amigos’.”

“Si un amigo se comporta como la sombra que,

cuando luce el Sol nos abandona, no era un amigo.”

 

 

Pero volvamos al trabajo y continuemos repasando cosas interesantes y viajemos hasta el siglo XIX, que fue vital para la ciencia. Aunque la ciencia ya había mostrado para entonces su capacidad única para estudiar qué sucede en la Naturaleza y qué principio (o leyes) la gobiernan, y contaba por entonces con una larga lista de teorías, datos y héroes científicos, no se había convertido todavía en una gran empresa, en la “profesión” que terminaría siendo.

Pero esa historia se contará en el futuro por venir

emilio silvera

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Cuando pienso y escribo lo que a la Mente me llega, puedo comenzar hablando de una cuestión y terminar hablando de otra muy distinta. Me vienen a la Mente temas diversos, y de manera natural, sigo mis pensamientos, y así lo expreso en la hoja en blanco. En realidad, al poner en el papel mis pensamientos tal y como llegan y sin ser repasados para pulirlos, podrán tener algún que otro fallo pero, son más originales y auténticos.

    ¿Dónde reside la curiosidad? Debe ser un lugar enorme para que quepa tanta

¿No resulta más ameno? De todas formas, siempre trato de finalizar los temas. Básicamente soy un insaciable buscador de la razón de ser de las cosas; todo me parece interesante. Mi curiosidad es ilimitada y mi vehemencia y pasión me llevan, a veces, a olvidarme de comer o (más grave aún), de recoger a mi mujer, que en un pueblo cercano espera mi llegada como habíamos quedado. Son cosas corrientes de mi manera de ser que, cuando emprendo una tarea, una lectura, o un proyecto, lo quiero tener terminado antes de empezar.

Analizando los datos proporcionados por el telescopio Amanda, enterrado en el Polo Sur, científicos norte-americanos han observado las colisiones de neutrinos de una energía 10.000 veces más elevada que la de los neutrinos que emite nuestro Sol con otras partículas elementales, obteniendo así la evidencia de la existencia de otras dimensiones.

Los neutrinos son partículas elementales de masa prácticamente nula que se forman por reacciones nucleares. Mientras que el Sol y otros fenómenos cósmicos producen neutrinos de baja energía, los neutrinos de alta energía se producen por cataclismos cósmicos remotos y extremadamente violentos, tales como los agujeros negros, las supernovas y el Big Bang.

Leo cualquier titular en un periódico: “Instalan un observatorio bajo el hielo para estudiar los confines del cosmos. Cuando esté en marcha, los científicos esperan que detecte 1.000 colisiones diarias de neutrinos, partículas minúsculas que nos traen información del universo.” No puedo, a partir de ahí, evitar el comprar el periódico o la revista para leer todo el reportaje completo, aunque sé que no dirán nada que ya no sepa sobre los neutrinos y la manera de cazarlos en las profundidades de la Tierra, en profundas minas abandonadas en las que colocan tanques de agua pesada que, conectados a potentes ordenadores, detectan la presencia de estas diminutas partículas (al parecer carentes de masa) que pertenecen a la familia de los leptones.

La hermosa fotografía de arriba corresponde al detector de neutrinos Super-Kamiokande, situado a un kilómetro de profundidad en la mina de Moxumi, cerca de la ciudad de Hida, en Gizu, Japón. Aquí queda para ilustrar una noticia que ha corrido estos días como la pólvora (mejor dicho, como los propios neutrinos) por todo tipo de medios de comunicación: un equipo de físicos ha anunciado que los neutrinos pueden viajar más deprisa que la luz, algo inconcebible por la teoría de la relatividad.

Cada segundo que pasa, billones de estas minúsculas partículas invisibles llamadas neutrinos, atraviesan nuestros cuerpos, en muchos casos, después de haber recorrido de un confín a otro todo el universo.

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Compuesto orgánico o molécula orgánica es un compuesto químico que contiene carbono,​ formando enlaces carbono-carbono y carbono-hidrógeno.

En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad: carbohidratos, lípidos, proteínas y nucleótidos. Todas estas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las proteínas contienen nitrógeno y azufre, y los nucleótidos, así como algunos lípidos, contienen nitrógeno y fósforo. Se ha dicho que es suficiente reconocer cerca de 30 moléculas para tener un conocimiento que permita trabajar con la bioquímica de las células. Dos de esas moléculas son los azúcares glucosa y ribosa; otra, un lípido; otras veinte, los aminoácidos biológicamente importantes; y cinco las bases nitrogenadas, moléculas que contienen nitrógeno y son constituyentes claves de los nucleótidos. En esencia, la química de los organismos vivos es la química de los compuestos que contienen carbono o sea, los compuestos orgánicos.

                 Modelos de esferas y varillas y fórmulas estructurales del metano, etano y butano.

Las propiedades químicas específicas de una molécula orgánica derivan principalmente de los grupos de átomos conocidos como grupos funcionales. Estos grupos están unidos al esqueleto de carbono, reemplazando a uno o más de los hidrógenos que estarían presentes en un hidrocarburo.

La enorme variedad de formas, colores, comportamientos, etc que acompaña a los objetos, incluidos los vivientes, sería una consecuencia de la riqueza en la información que soportan las moléculas (y sus agregados) que forman parte de dichos objetos. Ello explicaría que las moléculas de la vida sean en general de grandes dimensiones (macromoléculas). La inmensa mayoría de ellas contiene carbono. Debido a su tetravalencia y a la gran capacidad que posee dicho átomo para unirse consigo mismo, dichas moléculas pueden considerarse como un esqueleto formado por cadenas de esos átomos.

Podemos encontrar numerosos tipos de silicio, ácido silícico, ortosilícico, dióxido de silicio, silicio coloidal, silanol, etc.

El carbono no es el único átomo con capacidad para formar los citados esqueletos. Próximos al carbono en la tabla periódica, el silicio, fósforo y boro comparten con dicho átomo esa característica, si bien en un grado mucho menor. Refiriéndonos al silicio, que para nosotros es el más importante, señalaremos que las “moléculas” que dicho átomo forma con el oxígeno y otros átomos, generalmente metálicos poseyendo gran nivel de información, difieren en varios aspectos de las moléculas orgánicas, es decir, de las que poseen un esqueleto de átomos de carbono.

El mundo de los silicatos es de una gran diversidad, existiendo centenares de especies minerológicas. Esas diferencias se refieren fundamentalmente a que el enlace químico en el caso de las moléculas orgánicas es covalente, y cuando se forma la sustancia correspondiente (cuatrillones de moléculas) o es un líquido, como es el caso de los aceites, o bien un sólido que funde fácilmente. Entre las moléculas que lo forman se ejercen unas fuerzas, llamadas de Van der Waals, que pueden considerarse como residuales de las fuerzas electromagnéticas, algo más débiles que éstas. En cambio, en los silicatos sólidos (como en el caso del topacio) el enlace covalente o iónico no se limita a una molécula, sino que se extiende en el espacio ocupado por el sólido, resultando un entramado particularmente fuerte.

Al igual que para los cristales de hielo, en la mayoría de los silicatos la información que soportan es pequeña, aunque conviene matizar este punto.  Para un cristal ideal así sería en efecto, pero ocurre que en la realidad el cristal ideal es una abstracción, ya que en el cristal real existen aquí y allá los llamados defectos puntuales que trastocan la periodicidad espacial propia de las redes ideales. Precisamente esos defectos puntuales podían proporcionar una mayor información.

Si prescindimos de las orgánicas, el resto de las moléculas que resultan de la combinación entre los diferentes átomos no llega a 100.000, frente a los varios millones de las primeras. Resulta ranozable suponer que toda la enorme variedad de moléculas existentes, principalmente en los planetas rocosos, se haya formado por evolución de los átomos, como corresponde a un proceso evolutivo. La molécula poseería mayor orden que los átomos de donde procede, esto es, menor entropía. En su formación, el ambiente se habría desordenado al ganar entropía en una cierta cantidad tal, que arrojarse un balance total positivo.

                No puedo dejar pasar la oportunidad, aunque sea de pasada, de mencionar las sustancias.

Las sustancias pueden ser simples y compuestas, según que la molécula correspondiente tenga átomos iguales o diferentes. El de las primeras es enormemente inferior al de las segundas.

Las así llamadas, son cuerpos formados por moléculas idénticas, entre las cuales pueden o no existir enlaces químicos. Veremos varios ejemplos.  Las sustancias como el oxígeno, cloro, metano, amoníaco, etc, se presentan en estado gaseoso en condiciones ordinarias de presión y temperatura. Para su confinamiento se embotellan, aunque existen casos en que se encuentran mezcladas en el aire (os podéis dar una vueltecita por el polo químico de Huelva).

En cualquier caso, un gas como los citados consiste en un enjambre de las moléculas correspondientes. Entre ellas no se ejercen fuerzas, salvo cuando colisionan, lo que hacen con una frecuencia que depende de la concentración, es decir, del número de ellas que están concentradas en la unidad de volumen; número que podemos calcular conociendo la presión y temperatura de la masa de gas confinada en un volumen conocido.

                                                              ¿Y la teoría cinética molecular?

Decía que no existen fuerzas entre las moléculas de un gas. En realidad es más exacto que el valor de esas fuerzas es insignificante porque las fuerzas residuales de las electromagnéticas, a las que antes me referí, disminuyen más rápidamente con la distancia que las fuerzas de Coulomb; y esta distancia es ordinariamente de varios diámetros moleculares.

Podemos conseguir que la intensidad de esas fuerzas aumente tratando de disminuir la distancia media entre las moléculas. Esto se puede lograr haciendo descender la temperatura, aumentando la presión o ambas cosas.  Alcanzada una determinada temperatura, las moléculas comienzan a sentir las fuerzas de Van der Waals y aparece el estado líquido; si se sigue enfriando aparece el sólido. El orden crece desde el gas al líquido, siendo el sólido el más ordenado. Se trata de una red tridimensional en la que los nudos o vértices del entramado están ocupados por moléculas.

Todas las sustancias conocidas pueden presentarse en cualquiera de los tres estados de la materia (estados ordinarios y cotidianos en nuestras vidas del día a día).

Si las temperaturas reinantes, como decíamos en páginas anteriores, es de miles de millones de grados, el estado de la materia es el plasma, el material más común del universo, el de las estrellas (aparte de la materia oscura, que no sabemos ni lo que es, ni donde está, ni que “estado” es el suyo).

emilio silvera

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Si las temperaturas reinantes (en las estrellas), es de miles de millones de grados, el estado de la materia es el plasma, el material más común del universo.

Independientemente de como pueda ser el de la “materia oscura· (si finalmente logramos encontrarla), que no sabemos ni lo que es, ni donde está, ni que “estado” es el suyo).

 

En condiciones ordinarias de presión, la temperatura por debajo de la cual existe el líquido y/o sólido depende del tipo de sustancia. Se denomina temperatura de ebullición o fusión la que corresponde a los sucesivos equilibrios (a presión dada) de fases: vapor ↔ líquido ↔ sólido. Estas temperaturas son muy variadas, por ejemplo, para los gases nobles son muy bajas; también para el oxígeno (O₂) e hidrógeno (H₂). En cambio, la mayoría de las sustancias son sólidos en condiciones ordinarias (grasas, ceras, etc).

Las sustancias pueden ser simples y compuestas, según que la molécula correspondiente tenga átomos iguales o diferentes. El número de las primeras es enormemente inferior al de las segundas.

El concepto de molécula, como individuo físico y químico, pierde su significado en ciertas sustancias que no hemos considerado aún. Entre ellas figuran las llamadas sales, el paradigma de las cuales es la sal de cocina. Se trata de cloruro de  sodio, por lo que cualquier estudiante de E.G.B. escribiría sin titubear su fórmula: Cl Na. Sin embargo, le podríamos poner en un aprieto si le preguntásemos dónde se puede encontrar aisladamente individuos moleculares que respondan a esa composición. Le podemos orientar diciéndole que en el gas Cl H o en el vapor de agua existen moléculas como individualidades. En realidad y salvo casos especiales, por ejemplo, a temperaturas elevadas, no existen moléculas aisladas de sal, sino una especie de molécula gigante que se extiende por todo el cristal. Este edificio de cristal de sal consiste en una red o entramado, como un tablero de ajedrez de tres dimensiones, en cuyos nudos o vértices se encuentran, alternativamente, las constituyentes, que no son los átomos de Cl y Na sino los iones Cl^– y Na⁺.  El primero es un átomo de Cl que ha ganado un electrón, completándose todos los orbitales de valencia; el segundo, un átomo de Na que ha perdido el electrón del orbital s.

Cuando los átomos de Cl y Na interaccionan por aproximarse suficientemente sus nubes electrónicas, existe un reajuste de cargas, porque el núcleo de Cl atrae con más fuerza los electrones que el de Na, así uno pierde un electrón que gana el otro. El resultado es que la colectividad de átomos se transforma en colectividad de iones, positivos los de Na y negativos los de Cl. Las fuerzas electromagnéticas entre esos iones determinan su ordenación en un cristal, el Cl Na. Por consiguiente, en los nudos de la red existen, de manera alternativa, iones de Na e iones de Cl, resultando una red mucho más fuerte que en el caso de que las fuerzas actuantes fueran de Van der Waals. Por ello, las sales poseen puntos de fusión elevados en relación con los de las redes moleculares.

Hablando de átomos y moléculas estamos hablando de ese “universo” de lo muy pequeño”, ese lugar que estando en nuestro “mundo” parece que está en otro, toda vez que, su infinitesimales medidas, no hacen posible que el ojo lo pueda contemplar a simple vista y, para saber que están ahí, nos valemos de experimentos de altas energías en aceleradores de partículas.

El mundo de lo muy pequeño (el micro espacio), a nivel atómico y subatómico, es el dominio de la física cuántica, así nunca podríamos saber, de acuerdo m con el principio de incertidumbre, y, en un momento determinado, la posición y el estado de una partícula. Este estado podría ser una función de la escala espacio-temporal. A esta escala tamaños todo sucede demasiado deprisa para nosotros.

El “universo cuántico” nada es lo que parece a primera vista, allí entramos en otro mundo que en nada, se parece al nuestro

 Cuando hablamos de la mecánica cuántica, tenemos mirar un poco hacia atrás en el tiempo y podremos darnos del gran impacto que tuvo en el devenir del mundo desde que, en nuestras vidas, apareció el átomo y, más tarde, sus contenidos. Los nombres de Planck, Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Pauli, Bardeen, Roentgen, Dirac y muchos otros, se pudieron a la cabeza de la lista de las personas más famosas. Aquel primer premio Nobel de Física otorgado en 1900 a Roentgen por descubrir los rayos X, en el mismo año llegaría el ¡cuanto! De Planck que inspiró a Einstein para su trabajo sobre el Efecto fotoeléctrico que también, le valdría el Nobel, y, a partir de ese momento, se desencadenó una especie de alucinante por saber sobre el átomo, sus contenidos, y, de qué estaba hecha la materia.

La conocida como Paradoja EPR y los conceptos de Tiempo: Presente, Pasado y Futuro

Fueron muchas las polémicas desatadas a cuenta de las aparentes incongruencias de la moderna Mecánica Cuántica. La paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen, denominada “Paradoja EPR”, trata de un experimento mental propuesto por Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1935. Es relevante, pues pone de manifiesto un problema aparente de la mecánica cuántica, y en las décadas siguientes se dedicaron múltiples esfuerzos a desarrollarla y resolverla.

A Einstein (y a muchos otros científicos), la idea del entrelazamiento cuántico le resultaba extremadamente perturbadora. Esta particular característica de la mecánica cuántica permite preparar estados de dos o más partículas en los cuales es imposible obtener útil sobre el estado total del sistema haciendo sólo mediciones sobre una de las partículas.

Por otro lado, en un entrelazado, manipulando una de las partículas, se puede modificar el estado total. Es decir, operando sobre una de las partículas se puede modificar el estado de la otra a distancia de manera instantánea. Esto habla de una correlación entre las dos partículas que no tiene paralaje en el mundo de nuestras experiencias cotidianas. Cabe enfatizar pues que cuando se mide el estado de una partícula, enseguida sabemos el estado de la otra, lo cual aparentemente es instantáneo, es decir, sin importar las distancias a las que se encuentren las partículas, una de la otra, ambas saben instantáneamente el estado de la otra.

El experimento planteado por EPR consiste en dos partículas que interactuaron en el pasado y que quedan en un estado entrelazado. Dos observadores reciben cada una de las partículas. Si un observador mide el momento de una de ellas, sabe cuál es el momento de la otra. Si mide la posición, gracias al entrelazamiento cuántico y al principio de incertidumbre, puede la posición de la otra partícula de forma instantánea, lo que contradice el sentido común.

Animación que muestra dos átomos de oxígeno fusionándose para formar una molécula de O₂ en su estado cuántico fundamental. Las nubes de color representan los orbitales atómicos. Los orbitales 2s y 2p de cada átomo se combinan para formar los orbitales σ y π de la molécula, que la mantienen unida. Los orbitales 1s, más interiores, no se combinan y permiten distinguir a cada núcleo. Lo que ocurre a escalas tan pequeñas es fascinante.

Si nos pudiéramos convertir en electrones, por ejemplo, sabríamos dónde y cómo estamos en cada momento y podríamos ver asombrados, todo lo que estaba ocurriendo a nuestro alrededor que, entonces sí, veríamos transcurrir a un ritmo más lento del que podemos detectar en los electrones desde nuestro macroestado espacio temporal. El electrón, bajo nuestro punto de vista se mueve alrededor del núcleo atómico a una velocidad de 7 millones de km/h.

A medida que se asciende en la escala de tamaños, hasta el tiempo se va ajustando a esta escala, los objetos, a medida que se hacen mayores se mueven más despacio y, además, tienen más duración que los pequeños objetos infinitesimales del micro mundo cuántico. La vida media de un neutron es de unos 15 minutos, por ejemplo, mientras que la vida media de una estrellas se puede contar en miles de millones de años.

En nuestra macro-escala, los acontecimientos y ,los objetos se mueven a velocidades que a nosotros nos parecen normales. Si se mueven con demasiada lentitud nos parece que no se mueven. Así hablamos de escala de tiempo geológico, para referirnos al tiempo y velocidad de la mayor parte de los acontecimientos geológicos que afectan a la Tierra, el tiempo transcurre aquí en millones de años y nosotros ni lo apreciamos; nos parece que todo está inmóvil. Nosotros, los humanos, funcionamos en la escala de años (tiempo biológico).

El Tiempo Cosmológico es aún mucho más dilatado y los objetos cósmicos (mundos, estrellas y galaxias), tienen una mayor duración aunque su movimiento puede ser muy rápido debido a la inmensidad del espacio universal en el que se mueven. La Tierra, por ejemplo, orbita alrededor del Sol a una velocidad media de 30 Km/s., y, el Sol, se desplaza por la Galaxia a una velocidad de 270 km/s. Y, además, se puede incrementar el tiempo y el espacio en su andadura al estar inmersos y ligados en una misma maya elñástica.

Así,  el espacio dentro de un átomo, es muy pequeño; dentro de una célula, es algo mayor; dentro de un animal, mayor aún y así sucesivamente… hasta llegar a los enormes espaciosa que separan las estrellas y las galaxias en el Universo.

Distancias astronómicas separan a las estrellas entre sí, a las galaxias dentro del cúmulo, y a los cúmulos en los supercúmulos.

 

Las distancias que separan a los objetos del Cosmos se tienen que medir con unidades espaciales, tal es su inmensa magnitud que, nuestras mentes, aunque podamos hablar de ellas de manera cotidiana, en realidad, no han llegado a asimilarlas. Y, a todo esto, los físicos han intentado con denuedo elaborar una teoría completa de la gravedad que incluya la mecánica cuántica. Los cálculos de la mayoría de las teorías propuesta de la «gravedad cuántica» arrojan numerosos infinitos. Los físicos no están seguros si el problema es técnico o conceptual. No obstante, incluso prescindiendo de una teoría completa de gravedad cuántica, se puede deducir que los efectos de la teoría cuántica, habrían cruciales durante los primeros 10^-43 segundos del inicio del universo, cuando éste tenía una densidad de 10⁹³ gramos por centímetro cúbico y mayor.

(El plomo sólido tiene una densidad de aproximadamente diez gramos por centímetro cúbico.) Este período, que es el que corresponde a la era de Planck, y a su estudio se le llama cosmología cuántica. Como el universo en su totalidad habría estado sujeto a grandes incertidumbres y fluctuaciones durante la era de Planck o era cuántica, con la materia y la energía apareciendo y desapareciendo de un vacío en grandes cantidades, el concepto de un principio del universo podría no tener un significado bien definido. En todo caso, la densidad del universo durante este período es de tal magnitud que escapa a nuestra comprensión. Para propósitos prácticos, la era cuántica podría considerarse el estado inicial, o principio, del universo. En consecuencia, los procesos cuánticos ocurridos durante este período, cualquiera sea su naturaleza, determinaron las iniciales del universo.

Una cosa nos ha podido quedar clara: Los científicos para lograr conocer la estructura del universo a su escala más grande, deben retroceder en el tiempo, centrando sus teorías en el momento en que todo comenzó. Para ello, como  todos sabeis, se han formulado distintas teorías unificadoras de las cuatro fuerzas de la naturaleza, con las cuales se han modelado acontecimiento y en el universo primitivo casi a todo lo largo del camino hasta el principio. Pero cómo se supone que debió haber habido un «antes», aparece una barrera que impide ir más allá de una frontera que se halla fijada a los 10^-43 [s] después del Big Bang, un instante conocido como «momento de Planck», en homenaje al físico alemán Max Planck.

Esta barrera existe debido a que antes del momento de Planck, durante el período llamado la «era de Planck o cuántica», se supone que las cuatro fuerza fundamentales conocidas de la naturaleza eran indistinguibles o se hallaban unificadas , que era una sola fuerza. Aunque los físicos han diseñado teorías cuánticas que unen tres de las fuerzas, una por una, a través de eras que se remontan al momento de Planck, hasta ahora les ha prácticamente imposible armonizar las leyes de la teoría cuántica con la gravedad de la relatividad de Einstein, en un sólo modelo teórico ampliamente convincente y con posibilidades claras de ser contrastado en experimentos de laboratorio y, mucho menos, con observaciones.

Y después de todo esto, sólo una caso me queda clara: ¡Lo poco que sabemos! A pesar de la mucha imaginación que ponemos en las cosas que creemos conocer.

emilio silvera

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“La Nucleosíntesis de supernovas se refiere a la producción de nuevos elementos químicos dentro de las supernovas. Ocurre principalmente debido a la nucleosíntesis explosiva durante la combustión de oxígeno explosivo y la combustión del silicio. Estas reacciones de fusión crean los elementos silicio, azufre, cloro, argón, potasio, calcio, escandio, titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto y níquel. Como resultado de su expulsión desde supernovas individuales, sus abundancias crecen incrementalmente en el medio interestelar.”

“Debido a las grandes cantidades de energía liberadas en una explosión de supernovas se alcanzan temperaturas mucho mayores que en las estrellas. Las temperaturas más altas para un entorno donde se forman los elementos de masa atómica de mayor de 254, el californio siendo el más pesado conocido, aunque sólo se ve como elemento sintético en la Tierra. En los procesos de fusión nuclear en la nucleosíntesis estelar, el peso máximo para un elemento fusionado en que el níquel, alcanzando un isótopo con una masa atómica de 56. La fusión de elementos entre el silicio y e níquel ocurre sólo en las estrellas más grandes, que termina como explosiones de supernovas (ver proceso de combustión del silicio). Un proceso de captura de neutrones conocido como el proceso-s que también ocurre durante la nucleosíntesis estelar puede crear elementos por encima del bismuto con una masa atómica de aproximadamente 209. Sin embargo, el proceso-s ocurre principalmente en estrellas de masa pequeña que evolucionan más lentamente.”

En la imagen se muestran los elementos asociados a diferentes estados de la vida de una estrella. Todas las estrellas nacen cuando comienzan a fusionar hidrógeno para formar helio.

El Sol, que se encuentra en su fase principal*, está sobre todo generando helio.

Cuando el Sol se encuentre en su fase final, será una gigante roja y generará los elementos señalados en rojo.

En las  supernovas se generan el resto de los elementos señalados en azul.

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