![\"Constantes](\"https:\/\/3.bp.blogspot.com\/_ms_ATMCR9jA\/TVHvKuC1I4I\/AAAAAAAAGao\/ejZuDdH34nE\/s1600\/image002.jpg\")
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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00bfSer\u00e1n variables con el paso del Tiempo, esos par\u00e1metros que llamamos Constantes?<\/p>\n
El euf\u00f3rico George Gamow era buen amigo de Teller y respondi\u00f3 al problema del oc\u00e9ano hirviente sugiriendo que pod\u00eda paliarse si se supon\u00eda que las coincidencias propuestas por Dirac eran debidas a una variaci\u00f3n temporal en e, la carga del electr\u00f3n<\/a>, con e2<\/sup> aumentando con el tiempo como requiere la ecuaci\u00f3n e2<\/sup>\/Gmp<\/sub> = t<\/p>\n \n \n \n \n “El\u00a0electr\u00f3n<\/strong>\u00a0tiene una\u00a0carga<\/strong>\u00a0el\u00e9ctrica de \u22121,6 \u00d7 10\u2212<\/sup>19<\/sup>\u00a0C y una masa de 9,1 \u00d7 10–<\/sup>31<\/sup>\u00a0kg , que es aproximadamente 1.800 veces menor que la masa del prot\u00f3n<\/a> o a la del neutr\u00f3n<\/a>. El\u00a0electr\u00f3n<\/strong>\u00a0es una part\u00edcula elemental (o al menos eso pensamos hoy en d\u00eda), lo cual significa que no posee ning\u00fan tipo de subestructura.”<\/p>\n<\/blockquote>\n Por desgracia, la propuesta de Gamow de una e variable ten\u00eda todo tipo de consecuencias inaceptables para la vida sobre la Tierra. Pronto se advirti\u00f3 que la sugerencia de Gamow hubiera dado como resultado que el Sol habr\u00eda agotado hace tiempo todo su combustible nuclear, no estar\u00eda brillando hoy si e2<\/sup> crece en proporci\u00f3n a la edad del universo. Su valor en el pasado demasiado peque\u00f1o habr\u00eda impedido que se formaran estrellas como el Sol. Las consecuencias de haber comprimido antes su combustible nuclear, el hidr\u00f3geno, hubiera sido la de convertirse primero en gigante roja y despu\u00e9s en enana blanca<\/a> y, por el camino, en el proceso, los mares y oc\u00e9anos de la Tierra se habr\u00edan evaporado y la vida habr\u00eda desaparecido de la faz del planeta.<\/p>\n \n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Si la Gravedad variara con el Tiempo… Ser\u00eda el Caos<\/p>\n Gamow tuvo varias discusiones con Dirac sobre estas variantes de su hip\u00f3tesis de G variable. Dirac dio una interesante respuesta a Gamow con respecto a su idea de la carga del electr\u00f3n<\/a>, y con ello la constante de estructura fina (\u03b1 = 1\/137), pudiera estar variando.<\/p>\n Recordando sin duda la creencia inicial de Eddington en que la constante de estructura fina era un n\u00famero racional, escribe a Gamow en 1.961 habl\u00e1ndole de las consecuencias cosmol\u00f3gicas de su variaci\u00f3n con el logaritmo de la edad del universo.<\/p>\n <\/p>\n <\/em><\/p>\n \n \n “Es dif\u00edcil formular cualquier teor\u00eda firme sobre las etapas primitivas del universo porque no sabemos si hc\/e2<\/sup> es constante o var\u00eda proporcionalmente a log(t). Si hc\/e2<\/sup> fuera un entero tendr\u00eda que ser una constante, pero los experimentadores dicen ahora que no es un entero, de modo que bien podr\u00eda estar variando. Si realmente var\u00eda, la qu\u00edmica de las etapas primitivas ser\u00eda completamente diferente, y la radiactividad<\/a> tambi\u00e9n estar\u00eda afectada. Cuando empec\u00e9 a trabajar sobre la gravedad esperaba encontrar alguna conexi\u00f3n entre ella y los neutrinos<\/a>, pero esto ha fracasado.”<\/em><\/p>\n \n \u00b7Como comentaba al inicio del post, la historia del descubrimiento de la antimateria es muy significativa. Nos remontamos a comienzos de la d\u00e9cada de los a\u00f1os 30 del siglo pasado. El\u00a0genial f\u00edsico Brit\u00e1nico\u00a0Paul Dirac<\/strong>\u00a0trataba de unificar dos de las corrientes de la f\u00edsica m\u00e1s importantes,\u00a0\u00a0la relatividad<\/a> especial<\/strong><\/a>\u00a0y la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica<\/strong>, en un mismo marco te\u00f3rico describiendo un electr\u00f3n<\/a> que se mueve a velocidades cercanas a la luz. Y lo consigui\u00f3. Formul\u00f3 lo que a d\u00eda de hoy se conoce como\u00a0ecuaci\u00f3n de Dirac<\/strong>, una ecuaci\u00f3n tan sencilla y bella que abrum\u00f3 a la comunidad cient\u00edfica del momento.”<\/p>\n \n \n<\/blockquote>\n <\/em><\/p>\n Dirac no iba a suscribir una e variable f\u00e1cilmente, como soluci\u00f3n al problema de los grandes n\u00fameros. Precisamente, su trabajo cient\u00edfico m\u00e1s importante hab\u00eda hecho comprensible la estructura de los \u00e1tomos y el comportamiento del electr\u00f3n<\/a>, y dijo que exist\u00eda el positr\u00f3n. Todo ello basado en la hip\u00f3tesis, compartida por casi todos, de que e era una verdadera constante, la misma en todo tiempo y todo lugar en el universo, un electr\u00f3n<\/a> y su carga negativa eran exactas en la Tierra y en el m\u00e1s\u00a0 alejado planeta de la m\u00e1s alejada estrella de la galaxia Andr\u00f3meda. As\u00ed que Gamow pronto abandon\u00f3 la teor\u00eda de la e variable y concluyo que:<\/p>\n \n “El valor de e–<\/sup> se mantiene firme como el Pe\u00f1\u00f3n de Gibraltar durante los \u00faltimos 6\u00d7109<\/sup> a\u00f1os.”<\/em> <\/em>(el tiempo de 6.000 millones de a\u00f1os en que se cifraba la edad del Universo).<\/p>\n Pero lo que est\u00e1 claro es que, como ocurre siempre en ciencia, la propuesta de Dirac levant\u00f3 una gran controversia que llev\u00f3 a cientos de f\u00edsicos a realizar pruebas y buscar m\u00e1s a fondo en el problema, lo que dio lugar a nuevos detalles importantes sobre el tema.<\/p>\n \n \n Alain Turing, pionero de la criptograf\u00eda, estaba fascinado por la idea de la gravedad variable de Dirac, y especul\u00f3 sobre la posibilidad de probar la idea a partir de la evidencia f\u00f3sil, preguntando si “un paleont\u00f3logo podr\u00eda decir, a partir de la huella de un animal extinto, si su peso era el que se supon\u00eda”.<\/p>\n \n \n El gran bi\u00f3logo J.B.S. Haldane se sinti\u00f3 tambi\u00e9n atra\u00eddo por las posibles consecuencias biol\u00f3gicas de las teor\u00edas cosmol\u00f3gicas en que las “constantes” tradicionales cambian con el paso del tiempo o donde los procesos gravitatorios se despliegan de acuerdo con un reloj c\u00f3smico diferente del de los procesos at\u00f3micos (\u00bfser\u00e1 precisamente por eso que la relatividad<\/a> general – el cosmos -, no se lleva bien con la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica – el \u00e1tomo -?).<\/p>\n \n \n Tales universos de dos tiempos hab\u00edan sido propuestos por Milne y fueron las primeras sugerencias de que G<\/em> podr\u00eda no ser constante. Unos procesos, como la desintegraci\u00f3n radiactiva o los ritmos de interacci\u00f3n molecular, podr\u00edan ser constantes sobre una escala de tiempo pero significativamente variables con respecto a la otra. Esto daba lugar a un escenario en el que la bioqu\u00edmica que sustentaba la vida s\u00f3lo se hac\u00eda posible despu\u00e9s de una particular \u00e9poca c\u00f3smica, Haldane sugiere que:<\/p>\n <\/em><\/p>\n \n \n “Hubo, de hecho, un momento en el que se hizo posible por primera vez vida de cualquier tipo, y las formas superiores de vida s\u00f3lo pueden haberse hecho posibles en una fecha posterior.\u00a0 An\u00e1logamente, un cambio en las propiedades de la materia puede explicar algunas de las peculiaridades de la geolog\u00eda prec\u00e1mbrica.”<\/em><\/p>\n \n \n <\/em><\/p>\n Este imaginativo escenario no es diferente del que ahora se conoce como “equilibrio interrumpido”, en el que la evoluci\u00f3n ocurre en una sucesi\u00f3n discontinua de brotes acelerados entre los que se intercalan largos periodos de cambio lento. Sin embargo, Haldane ofrece una explicaci\u00f3n para los cambios.<\/p>\n Lo que tienen en com\u00fan todas estas respuestas a las ideas de Eddington y Dirac es una apreciaci\u00f3n creciente de que las constantes de la naturaleza<\/strong> desempe\u00f1an un papel cosmol\u00f3gico vital:<\/p>\n \n \n<\/blockquote>\n Existe un lazo entre la estructura del universo en conjunto y las condiciones locales internas que se necesitan para que la vida se desarrolle y persista. Si las constantes tradicionales var\u00edan, entonces las teor\u00edas astron\u00f3micas tienen grandes consecuencias para la biolog\u00eda, la geolog\u00eda y la propia vida.<\/p>\n No podemos descartar la idea ni abandonar la posibilidad de que algunas “constantes” tradicionales de la naturaleza pudieran estar variando muy lentamente durante el transcurso de los miles de millones de a\u00f1os de la historia del universo. Es comprensible por tanto el inter\u00e9s por los grandes n\u00fameros que incluyen las constantes de la naturaleza. Recordemos que Newton<\/a> nos trajo su teor\u00eda de la Gravedad Universal, que m\u00e1s tarde mejora Einstein<\/a> y que, no ser\u00eda extra\u00f1o, en el futuro mejorar\u00e1 alg\u00fan otro con una nueva teor\u00eda m\u00e1s completa y ambiciosa que explique lo grande (el cosmos) y lo peque\u00f1o (el \u00e1tomo), las part\u00edculas (la materia) y la energ\u00eda por interacci\u00f3n de las cuatro fuerzas fundamentales.<\/p>\n \u00bfSer\u00e1 la teor\u00eda de Supercuerdas ese futuro?<\/p>\n Me referir\u00e9 ahora aqu\u00ed a un f\u00edsico extra\u00f1o. Se sent\u00eda igualmente c\u00f3modo como matem\u00e1tico, como f\u00edsico experimental, como destilador de datos astron\u00f3micos complicados o como dise\u00f1ador de sofisticados instrumentos de medida.<\/p>\n Ten\u00eda los intereses cient\u00edficos m\u00e1s amplios y diversos que imaginarse pueda. \u00c9l dec\u00eda que al final del camino todos los conocimientos convergen en un solo punto, el saber.<\/p>\n \n \n As\u00ed de curioso, ya pod\u00e9is imaginar que fue uno de los que de inmediato se puso manos a la obra para comprobar la idea de la constante gravitatoria variable<\/strong> de Dirac que pod\u00eda ser sometida a una gran cantidad de pruebas observacionales, utilizando los datos de la geolog\u00eda, la paleontolog\u00eda, la astronom\u00eda, la f\u00edsica de laboratorio y cualquier otro que pudiera dar una pista sobre ello. No estaba motivado por el deseo de explicar los grandes n\u00fameros. Hacia mediados de la d\u00e9cada de los 60 hubo una motivaci\u00f3n adicional para desarrollar una extensi\u00f3n de la teor\u00eda de la gravedad de Einstein<\/a> que incluye una G<\/em> variable. En efecto, durante un tiempo pareci\u00f3 que las predicciones de Einstein<\/a> no coincid\u00edan en lo referente o sobre el cambio de \u00f3rbita de Mercurio que era distinta a las observaciones cuando se ten\u00eda en cuentra la forma ligeramente achatada del Sol.<\/p>\n \n \n Robert Dicke, que este era el nombre del extra\u00f1o personaje, y su estudiante de investigaci\u00f3n Carl Brans, en 1.961, demostraron que si se permit\u00eda una variaci\u00f3n de G<\/em> con el tiempo, entonces pod\u00eda elegirse un ritmo de cambio para tener un valor que coincidiera con las observaciones de la \u00f3rbita de Mercurio. Lamentablemente, se descubri\u00f3 que todo esto era una p\u00e9rdida de tiempo. El desacuerdo con la teor\u00eda de Einstein<\/a> a inexactitudes de nuestros intentos de medir el di\u00e1metro del Sol que hac\u00edan que este pareciera tener una forma de \u00f3rbita diferente a la real. Con su turbulenta superficie, en aquel tiempo, no era f\u00e1cil medir el tama\u00f1o del Sol. As\u00ed que, una vez resuelto este problema en 1.977, desapareci\u00f3 la necesidad de una G<\/em> variable para conciliar la observaci\u00f3n con la teor\u00eda.<\/p>\n \n \n De todas las maneras, lo anterior no quita importancia al trabajo realizado por Dicke que prepar\u00f3 una revisi\u00f3n importante de las evidencias geof\u00edsicas, paleontol\u00f3gicas y astron\u00f3micas a favor de posibles variaciones de las constantes f\u00edsicas tradicionales. Hizo la interesante observaci\u00f3n de explicar los “grandes n\u00fameros” de Eddington y Dirac bajo el apunte de que all\u00ed ten\u00eda que subyacer alg\u00fan aspecto biol\u00f3gico que de momento no \u00e9ramos capaces de ver.<\/p>\n \n la fuerza de la gravedad, representada por la\u00a0constante gravitacional<\/a>, es inversamente proporcional a la\u00a0edad del universo<\/a>:\u00a0\u00a0 la masa del universo es proporcional al cuadrado de la edad del universo:\u00a0 las constantes f\u00edsicas en realidad no son constantes. Sus valores dependen de la edad del Universo.<\/p>\n “El problema del gran tama\u00f1o de estos n\u00fameros es ahora f\u00e1cil de explicar… Hay un \u00fanico n\u00famero adimensional grande que tiene su origen est\u00e1tico. Este es el n\u00famero de part\u00edculas del universo. La edad del universo “ahora” no es aleatoria sino que est\u00e1 condicionada por factores biol\u00f3gicos… porque alg\u00fan cambio en los valores de grandes n\u00fameros impedir\u00edan la existencia del hombre para considerar el problema”.<\/em><\/p>\n \n “La\u00a0difusi\u00f3n<\/a>\u00a0es un ejemplo de la ley de los grandes n\u00fameros, aplicada a la\u00a0qu\u00edmica<\/a>. Inicialmente, hay mol\u00e9culas de soluto en el lado izquierdo de una barrera (l\u00ednea p\u00farpura) y ninguna a la derecha. Se elimina la barrera y el soluto se difunde para llenar todo el contenedor.<\/p>\n \nArriba: con una sola mol\u00e9cula, el movimiento parece ser bastante aleatorio.<\/p>\n \nMedio: con m\u00e1s mol\u00e9culas, existe una clara tendencia en la que el soluto llena el recipiente m\u00e1s y m\u00e1s uniformemente, pero tambi\u00e9n hay fluctuaciones.<\/p>\n \nAbajo: con un enorme n\u00famero de mol\u00e9culas de soluto (demasiadas para verse), la aleatoriedad esencialmente desaparece: el soluto parece moverse suave y sistem\u00e1ticamente desde las zonas de alta concentraci\u00f3n a las zonas de baja concentraci\u00f3n. En situaciones reales, los qu\u00edmicos pueden describir la difusi\u00f3n como un fen\u00f3meno macrosc\u00f3pico determinista (ver\u00a0leyes de Fick<\/a>), a pesar de su car\u00e1cter aleatorio subyacente.”<\/p>\n <\/em><\/p>\n Cuatro a\u00f1os m\u00e1s tarde desarroll\u00f3 esta importante intuici\u00f3n con m\u00e1s detalle, con especial referencia a las coincidencias de los grandes n\u00fameros de Dirac, en una breve carta que se public\u00f3 en la revista Nature. Dicke argumentaba que formas de vidas bioqu\u00edmicas como nosotros mismos deben su propia base qu\u00edmica a elementos tales como el carbono, nitr\u00f3geno, el ox\u00edgeno y el f\u00f3sforo que son sintetizados tras miles de millones de a\u00f1os de evoluci\u00f3n estelar en la secuencia principal. (El argumento se aplica con la misma fuerza a cualquier forma de vida basada en cualesquiera elementos at\u00f3micos m\u00e1s pesados que el helio). Cuando las estrellas mueren, las explosiones que constituyen las supernovas dispersan estos elementos biol\u00f3gicos “pesados” por todo el espacio, de donde son incorporados en granos, planetesimales, planetas, mol\u00e9culas “inteligentes” auto replicantes como ADN y, finalmente, en nosotros mismos que, en realidad, estamos hechos de polvo de estrellas.<\/p>\n \n \n Esta escala temporal est\u00e1 controlada por el hecho de que las constantes fundamentales de la naturaleza sean<\/p>\n t(estrellas) \u2248 (Gmp<\/sub>2<\/sup> \/ hc)-1 <\/sup>h\/mp<\/sub>c2<\/sup> \u2248 1040<\/sup> \u00d710-23 <\/sup>segundos \u2248<\/p>\n \u2248 10.000 millones de a\u00f1os<\/p>\n No esperar\u00edamos estar observando el universo en tiempos significativamente mayores que t(estrellas), puesto que todas las estrellas estables se habr\u00edan expandido, enfriado y muerto. Tampoco ser\u00edamos capaces de ver el universo en tiempos mucho menores que t(estrellas) porque no podr\u00edamos existir; no hab\u00eda estrellas ni elementos pesados como el carbono. Parece que estamos amarrados por los hechos de la vida biol\u00f3gica para mirar el universo y desarrollar teor\u00edas cosmol\u00f3gicas una vez que haya transcurrido un tiempo t(estrellas) desde el Big Bang<\/a>.<\/p>\n \n Aparte de todo, hay que convenir en la belleza de algunas ecuaciones<\/p>\n As\u00ed pues, el valor que del gran n\u00famero nos dio Dirac N(t) no es en absoluto aleatorio. Debe tener un valor pr\u00f3ximo al que toma N(t) cuando t esta cercano el valor t(estrella).<\/p>\n Todo lo que la coincidencia de Dirac dice es que vivimos en un tiempo de la Historia C\u00f3smica posterior a la formaci\u00f3n de las estrellas y anterior a su muerte. Esto no es sorprendente. Dicke nos est\u00e1 diciendo que no podr\u00edamos dejar de observar la coincidencia de Dirac: es un requisito para que exista vida como la nuestra<\/p>\n De esta forma Dicke nos vino a decir que:<\/p>\n “Para que el universo del Big Bang<\/a> contenga las ladrillos b\u00e1sicos necesarios para la evoluci\u00f3n posterior de la complejidad biol\u00f3gica-qu\u00edmica debe tener una edad al menos tan larga, como el tiempo que se necesita para las reacciones nucleares en las estrellas produzcan esos elaborados elementos.”<\/em><\/p>\n \n \n <\/em><\/p>\n Esto significa que el universo observable debe tener al menos diez mil millones de a\u00f1os y por ello, puesto que se est\u00e1 expandiendo, debe tener un tama\u00f1o de al menos diez mil millones de a\u00f1os luz. No podr\u00edamos existir en un universo que fuera significativamente m\u00e1s peque\u00f1o.<\/p>\n Un argumento hermosamente simple con respecto a la inevitabilidad del gran tama\u00f1o del universo para nosotros aparece por primera vez en el texto de las Conferencias Bampton impartidas por el te\u00f3logo de Oxford, Eric Mascall. Fueron publicadas en 1.956 y el autor atribuye la idea b\u00e1sica a Gerad Whitrow.<\/p>\n \n Estimulado por las sugerencias Whitrow, escribe:<\/p>\n “Si tenemos tendencia a sentirnos intimidados s\u00f3lo por el tama\u00f1o del universo, est\u00e1 bien recordar que en algunas teor\u00edas cosmol\u00f3gicas existe una conexi\u00f3n directa entre la cantidad de materia en el universo y las condiciones en cualquier porci\u00f3n limitada del mismo, de modo que en efecto puede ser necesario que el universo tenga el enorme tama\u00f1o y la enorme complejidad que la astronom\u00eda moderna ha revelado para que la Tierra sea un posible h\u00e1bitat para seres vivos.”<\/em><\/p>\n \n \n <\/em><\/p>\n Esta simple observaci\u00f3n puede ampliarse para ofrecernos una comprensi\u00f3n profunda de los sutiles lazos que existen entre aspectos superficialmente diferentes del universo que vemos a nuestro alrededor y las propiedades de la alquimia estelar.<\/p>\n emilio silvera<\/p>\n\n
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La maravillosa ecuaci\u00f3n de Dirac<\/h3>\n
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![\"Universo](\"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/3\/3d\/Universoobservable.PNG\/400px-Universoobservable.PNG\")
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