La transición de la materia inerte (inorgánica) a la conciencia es uno de los mayores enigmas científicos y filosóficos, a menudo descrito como una evolución de la complejidad. Este proceso no ocurre de forma instantánea, sino a través de etapas graduales de autoorganización, donde la materia se vuelve cada vez más compleja y capaz de procesar información. 

Surgió aquella primera célula replicante que doió lugar a la fascinante histortia de la Vida

• Moléculas orgánicas: Bajo condiciones específicas (como las simuladas en el experimento de Miller-Urey), compuestos inorgánicos formaron moléculas orgánicas simples como aminoácidos.
• Autoorganización: Estas moléculas se combinaron y acumularon, formando polímeros más complejos que adquirieron la capacidad de autorreplicarse y metabolizar, dando paso a las primeras protocélulas.
• Materia inerte a biológica: No existe una línea clara, sino un continuo fisicoquímico donde la materia empieza a comportarse como un sistema abierto al entorno. 

• Cefalización: El desarrollo de un sistema nervioso centralizado permitió a los organismos procesar información de su entorno.
• Memoria y Visión: El desarrollo de la memoria y el procesamiento visual fueron hitos clave para que la conciencia evolucionara, permitiendo la anticipación y la respuesta estratégica. 

• Teoría de la Información Integrada: Esta teoría sugiere que la conciencia aparece cuando la información es procesada y conectada de cierta manera en un sistema, independientemente de si es biológico o de otra naturaleza.
• Ventaja Evolutiva: La conciencia pudo haber evolucionado porque proporcionó una ventaja al permitir a los animales “sentir” el entorno, tomar decisiones y autorregularse.
• Conciencia Humana: La capacidad de autorreconocimiento y pensamiento reflexivo humano se considera una etapa avanzada de esta evolución.

• Evolución Continua: Algunos autores como Teilhard de Chardin, citados en la Noosfera, ven la historia evolutiva como un continuo donde la materia inerte, la viva y la pensante forman parte de un mismo proceso de creciente complejidad.
• Conciencia Fundamental: En contraposición a la visión materialista (materia -> conciencia), algunas teorías postulan que la conciencia podría ser una propiedad fundamental del universo, no solo una consecuencia. 

Emilio Silvera V.

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Las energías de la Tierra

Las corrientes de convección son movimientos que describen los fluidos. Cuando éstos se calientan, se dilatan y ascienden. Al llegar esos materiales a la corteza terrestre se enfrían debido a que esta capa tiene una baja temperatura. Al enfriarse los materiales, se contraen y descienden hasta alcanzar el núcleo de la Tierra, donde el proceso volverá a comenzar.

Toda esta energía térmica actúa sobre los materiales provocando el movimiento de estos, generando elevadas presiones que llevan a transformaciones en la estructura de los materiales. En ocasiones, estas presiones se liberan bruscamente. Todos hemos podido contemplar las consecuencias devastadoras de tales acontecimientos.

Ulises de Itaca se hizo amarrar al palo de la embarcación para oir el canto de las sirenas y no quedar encantado. Andar nuevos caminos, descubrir cosas nuevas, siempre ha sido una permanente de nuestra especie.

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Existen inesperadas conexiones entre los cuerpos celestes y los patrones que rigen la Vida en el Planeta Tierra, No pocas de las secuencias que podemos observar, son la consecuencia directa de dichas conexiones, a las que, la mayoría de las veces, no le prestamos la menor atención.

Merece la pena examinar esos vínculos que, situados a niveles diferentes, pueden comenzar en puntos temporales subyacentes en el entorno terrestre y terminar con las respuestas  que los seres vivos, donde sólo los Humanos, aprendieron a dar al reino astronómico el valor y la conexión que en todo ello tenían.

Estas respuestas (aunque a veces nos parezcan ancestrales), aún se manifiestan en nuestra organización social, y también subyacen a muchas de nuestras respuestas metafísicas y emocionales del Universo.

Hemos estado tentados a ver las estrellas como dioses, como demonios, como la mejor guía para la navez viajeras, como la profesía de la mala suerte, o, lo que es peor, como gobernantes de cada una de nuestras acciones.

Descubrimos también que hemos sido tremendamente afortunados por el simple hecho de que, la forma de vida que representamos, vino a caer, por razones del Azar, dentro de un entorno celeste que influye significativamente en el alcance y dirección de cualquier investigación científica del Universo que, en nuestra pacífica Región, se hace totalmente posible al estar alejados de lugares turbulentos y emisiones de inmensas energías que impedidirían cualquier clase de observación y estudio fiable.

(Esta reflexión destaca la perspectiva del Principio Antrópico, que sugiere que nuestra existencia en la Tierra no es solo una coincidencia, sino que se beneficia de condiciones cósmicas excepcionales, a menudo denominadas de “azar” o “fortuna”). 

Si en nuestro entorno explotaran Supernovas y estuvieran presentes Agujeros Negros masivos… ¡Las cosas serían muy diferentes para nosotros, o, incluso, no serían!

Nuestros primeros pasos preconscientes, es decir, los de nuestros ancestros primitivos a lo largo del Sendero Evolutivo, se produjeron en un mundo de alternancia diaria de la noche y el día, una crecida y bajada mensual de las mareas y una variación anuela en las horas diurnas y en el clima. Todos estos cambios de escenarios dejaron su impronta sobre nosotros, los actores en el serial de la Vida.

Hace millones de años la Tierra carecía de Oxígeno y los seres que la poblaban (anaeróbicos) vivían tan ricamente. Más tarde, las cosas cambiaron y casi todos los seres que pueblan la Tierra necesitan del oxígeno para vivir.

No hace muchos años que, un equipo científico descubrió la existencia de seres que, teniendo boca y cabeza no necesitaban del oxígeno para vivir. Uno de los tres nuevos loricíferos descubiertos ha sido bautizado oficialmente como

Spinoloricus cinzia en honor de la esposa del investigador.

Algunos seres vivos pudieron sobrevivir mejor porque variaciones fortuitas les dieron ritmos corporales que reflejaban con precisión el pulso de cambios ventajosos en el entorno que pudieron ser aprovechados por ellos, tamto en las plantas como en los animales de todo tipo. Unos pudieron adaptarse y otros no.

Esos otros, sintieron directa y vivamente en su propios metabolismos aquellos cambios que los ritmos celestes imponían y a los que ellos, no se pudieron adaptar, y, de esa manera, sus especies perecieron y dejaron de existir.

El mundo está lleno de Plantas y Animales que han crecido sensibles al ciclo de la noche y el día, el cielo estacional del calor del Sol y la variación mensual de las mareas. Las mareas oceánicas provocadas por las feses de la Luna influyeron en la evolución de los crustáceos y los anfibios.

La formación de regiones con grandes diferencias entre mareas vivas y muertas, con alternancia de períodos de inmersión y períodos secos, puede haber aninado la disfunción de la vida del mar a la tierra. Las condiciones cambiantes estimulan la evolución de un tipo de complejidadque lleva a la vida porque crea condiciones en las que la variación supone una diferencia en las perspectivas de supervivencia (adaptarse o morir).

Existen huellas claras de un período anual en los ciclos vitales de las plantas y de los demás seres vivos de que, han favorecido su adaptación evolutiva y han hecho posible la supervivencia  y crecimientos de las especies y sus “relojes” innatos que hace coincidir, en no pocos casos, el nacimiento de sus crías con momentos en los que la posibilidad de supervivencia es mayor, especialmente, en las regiones templadas, donde las estaciones cambian de manera más abruptas.

En la manera que hemos podido llegar a descubrir, de cómo desovan algunos y como tienen en cuenta el momento de la Luna nueva o Luna llena , y los peces desoven después de enterrar la mitad de sus cuerpos en la arena. De esta manera les da tiempo a que las mareas no puedan arrastrarlos para evitar su puesta.

Los animales sienten el cambio de las Estaciones por una respuesta a la duración de la Luz diurna. Hay ejemplos notables de la precisión de esta sensibilidad, que optimiza la fertilidad de las hembras para que coincida con el equinoccio de primavera.

Parece que la actividad de apareo se desencadena cuando la duración de la Luz diurna alcanza un valor crítico. Los experimentos muestran que pueden haber dos fases:

– Amor a la Luz

– Amor en la Oscuridad

En la primera fase, cuando la luz cae en el cuerpo estimula el crecimiento y la actividad; en la segunda fase, estas cosas se inhiben. En días largos, más luz estimula las respuestas bioquímicas más fuertes.

Pero la situación no es siempre tan sencilla. Las criaturas pueden poner a cero sus relojes internos exponiéndolos a entornos artificiales.

El día y el Año son las más simples de nuestras de nuestras divisiones temporales. La longitud del día está determinada por el Tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta alrededor de su eje. El día sería mucho más largo si la Tierra rotara más lentamente, y las variaciones diurnas no existirían en absoluto si la Tierra no tuviera rotación. En este caso, los seres vivos estarían, divididos entre trtes poblaciones diferentes:

– Los que vivirían en el lado oscuro

– Los que vivirían en el lado luminoso

– Los que vivirían en la Zona Corpuscular intermedia

Está claro que hay un límite en lo que se refiere a que el día sea más corto o más largo, todo dependerá de los factores que en ello puedan intervenir. El día no podría ser mucho más corto porque hay un límite en la rápido que puede girar un cuerpo antes de que empiece a despedir a todos los objetos que estén sibre su superficie y, más tarde, a desintegrarse. De hecho, la longitud del día está alargándose muy lentamente, aproximadamente dos milésimas de segundo cada siglo, debido a la atracción de la Luna.

Seguramente, algunos de ustedes, al leer “…dos milésimas de segunda cada siglo…”, hayan podido pensar: Qué tontería, y, qué puedo eso influir en nada.

Lo cierto es que, durante los enormes períodos necesarios para un cambio Geológico o Biológico destacable, ese infinitesimal aumento adquiere una importancia vital.

Las rocas y cristales más antiguos de la Tierra, con edades superiores a los 4.000-4.400 millones de años, se encuentran en Australia Occidental, específicamente en la región de Pilbara y Jack Hills. Estos materiales son fundamentales para entender la formación temprana del planeta y la actividad tectónica primitiva.

El día habría sido 11 horas más corto hace ahora 2.000 millones de años, cuando vivían las antiguas bacterias fósiles conocidas y halladas en las rocas más antiguas de la Tierra en Warradona (Australia). Se han hallado pruebas directas de este cambio impresos en los seres vivos en algunas arrecifes de las Bahamas.

En el coral se depositan bandas de crecimiento anual (similares a los anillos de los árboles), y contando cuantas bandas diarias hay en cada banda anual se puede determinar cuantos ciclos diarios había en un año. El crecimiento coral contemporáneo muestra unas trescientas sesenta y cinco bandas por cada año, aproximadamente lo que se esperaba, mientras que los corales de hace 350 millones de años, muestran unos cuatrocientos anillos diarios en cada banda anual, lo que nos indica que el día era entonces de sólo 21,9 horas.

¿Cómo algunas R… siguen diciendo que la Tierra es Plana?

Si hacemos un viaje al pasado, para tratar de contemplar la evolución terrestre desde su formación, podríamos contemplar cómo, la Tierra jóven podría haber tenido días de tan sólo 6 horas. Así pués, si la Luna no existiera nuestro día sería (probablemente) dee sólo un cuarto de su longitud actual. Esto también hubiera tenido consecuencias para el campo magnético de la Tierra. Con un día de sólo 6 horas, la rotación más rápida de partículas cargadas dentro del planeta produciría un campo terrestre tres veces más intenso que el actual.

La sensibilidad magnética sería una adaptación más económica  para los seres vivos de un mundo semejante.Sin embargo, los efectos ambientales de más largo alcance de un día más corto serían seguidos de vientos más fuertes, mucho más fuertes que azotarían que azotarían la superficie en rotación del planeta.

El grado de erosión por el viento y las olas sería muy grande. Habría presión selectiva hacia árboles más pequeños y para que las plantas desarrollaran hojas más pequeñas y más fuertes que fueran menos susceptibles de ser arrancadas. Esto podría alterar el curso de la evolución  de la atmósfera terrestres al retrasar la conversión de su primitiva atmósfera de dióxido de Carbono en Oxígeno por acción de la Fotosíntesis.

El año está determinado por el Tiempo que tarda la Tierra en completar una órbita alrededor del Sol. Este período de Tiempo no es en modo alguno aleatorio. Las temperaturas y emisiones de energía de las estrellasd estables están fijadas por las intensidades invariantes de las fuerzas de la naturaleza.

En un planeta sólo puede haber una actividad Biológica si su temperatura superficial no es extrema. Demasiado calor y las moléculas se frien; demasiado frío, y se congelan; pero en medio, hay un rango de temperaturas en el que pueden multiplicarse y crecer en complejidad los seres vivos.

Existe un estrecho rango dentro del cual el agua puede mantenerse líquida y ese estado es el óptimo para la evolución expontanea de la vida. El agua ofrece un ambiente maravilloso para la evolución de la Química compleja porque aumenta tanto la movilidad como la acumulación de grandes concentraciones de moléculas que se pueden transformar en estructuras complejas.

Estas limitaciones a las temperaturas garantizan a los seres vivos que su biología les exige estar situados en planetas que no estén demasiado cerca de su estrella madre, ni tampoco, demasiado lejos de su luz y su calor. Es lo que llamamos estar situados en la Zona habitable de una estrella para que, en los planetas allí situados, la vida pueda florecer.

Otra cuestión importe es que, esos planetas, tengan órbitas casi circulares, si queremos que dichos planetas permanezcan en esa Zona habitable, ya que, si la órbita es elíptica se saldría de ella y, la vida, tendría muchos problemas para poder mantenerse estable.

Esta animación muestra algunas órbitas elípticas con diferentes excentricidades. Así mismo, muestra cómo está el Sol durante el foco de una elipse, y algo de la matemática que hay tras las órbitas elípticas. Animación de Randy Russell (miembro del equipo de Ventanas al Universo).

Las órbitas elípticas llevarían al planeta a puntos con diferentes distancias y temperaturas con lo cual, la vida tendría muchos problemas para poder resistir cambios tan drásticos que, por lo general, serían mortales para los seres vivos de aquel planeta.

La Tierra en su deambular alrededor del Sol, describe una órbita elíptica pero, poco pronunciada. Su máxima distancia del Sol es de 1,017 veces la distancia media, y su mínima distancia es sólo de 0,983 veces la distancia media que sería la de 1 UA.

Como veréis, la ligera variación hace de la órbita “casi” un círculo perfecto y la variación anuela es aproximadamente de un 7% en el flujo de energía que la superficie de la Tierra recibe del Sol. La cercanía de la órbita de la Tierra a un círculo, tiene una importancia evidente.

La regularidad de la Tierra que viene dada por la intensidad de energía que nos envía el Sol, desde 150 millones de kilómetros, y, la intensidad está amortiguada por la rica y densa atmósfera terrestre, y, los seres vivos, tienen un escudo contra las radiaciones nosivas.

Dejémos aquí la primera parte.

En la segunda parte seguiremos hablando de la importancia que tiene la Luna para nosotros y explicaremos el por qué de las Estaciones en nuestro planeta.

La Fuente: “El Universo como Obra de Arte” JOHN D. BARROW.

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La regularidad de la Tierra que viene dada por la intensidad de energía que nos envía el Sol, desde 150 millones de kilómetros, y, la intensidad está amortiguada por la rica y densa atmósfera terrestre, y, los seres vivos, tienen un escudo contra las radiaciones nosivas. Ahora sabemos que, sólo en nuestra Galaxia, existen cientos de miles, millones de planetas que, como la Tierra, pueden albergar alguna clase de vida.

El día en Marte dura 687 días terrestres, su período de rotación es de 24 horas

Al contrario que ocurre con la Tierra, muy distinto es el caso de Marte que, aunque situado a mayor distancia, no tiene atmósfera que le preserve  de esos rayos solares tan nosivos para la vida.

Así que la vida en marte (si es que finalmente está presente en aquel planeta alguna forma de ella), tendría que haber emigrado al subsuelo, lejos de la superficie, a salvo de la radiación y, en las profundidades, con temperaturas más altas, probablemente, el agua correría líquida por los regusos caminos oradados por la antigua actividad volcánica que, en aquel planeta fue rica y dejó la huella de profundos túneles, grutas y cuevas que, en la actualidad, podrían ser idóneos para albergar algunas formas de vida como líquenesw y hongos, sin olvidar las bacterias.

Pero sigamos con los mecanismos más familiares que afectan a nuestro planeta y a todos sus moradores, entre los que, nuestra especie también cuenta. Las influencias lunares a nuestro alrededor son notables y han dejado su huella en nuestros cuerpos por las presiones del Tiempo.

La doceava parte del año que llamamos mes, un período próximo a 27,32 días, es el tiempo que la Luna tarda en dar una vuelta alrededor de la Tierra, con respecto a las lejanas estrellas fijas.

Durante este período que llamamos el período Sidereo de la Luna, la Tierra también se habrá movido en su órbita alrededor del Sol, y la Luna tendrá que moverse una distancia adicional (unos 27 grados) para completar el ciclo de fases con respecto al Sol. De hecho, teniendo esto en cuenta, el ciclo mensual entero de las fases lunares es de 29,53 días.

La presencia de la Luna como todos sabemos, ejerce una atracción gravitatoria sobre el planeta Tierra y viceversa. Esa atracción, lógicamente, es más fuerte en el lado de la Tierra que está más próxima a la Luna.

Esa atracción crea una variación de marea en las alturas de los océanos, que varía mensualmente con el movimiento de la Luna alrededor de la Tierra. Existen indicios sorprendentes de que esta variación ha dejado su huella de diversas maneras en las pautas de conducta de los seres vivos que pueblan el planeta.

En el caso de criaturas que viven en aguas someras, o son anfibias, la variación de las mareas les proporciona una escena diversificada importante que les obliga a tener que adaptarse para poder beneficiarse de esos cambios.

La producción de ovocitos en la mujer es cíclica. Implica tanto la interacción de hormonas como cambios en las células foliculares y en las paredes del útero. A este ciclo se lo conoce como ciclo menstrual o ciclo sexual femenino

Todos sabemos que las mujeres muestran un ciclo de producción de estrógenos de 28 días, que está próximo al período mensual lunar. Le llamamos “ciclo menstrual” -derivado de meses, o mes

Muchos otros mamíferos tienen ciclos menstruales con variaciones asociadas a la temperatura corparal, y se ha encontrado que el tiempo de ovulación, en los primates, varía entre 25 y 35 días.

No se han encontrado explicaciones simples para estas correlaciones entre las fases de la Luna y los ciclos menstruales. ¿Por qué la fertilidad Humana debería reflejar el ciclo de las fases cambiantes de la Luna?Se ha sugerido que podía ser un vestigio de una etapa anterior de nuestra evolución, cuando nuestros ancestros vivían en el mar, y estaban sometidos de alguna manera, al cicvlo de las mareas.

Otra propuesta es que estos ciclos son ligeras adaptaciones  del período en que los Humanos eran cazadores recolectores primitivos. En tales circunstancias, la luz del día era un bien escaso y la Luna llena debía explotarse al máximo.

El período oscuro, cuando la Luna habia desaparecido podría dedicarse de forma natural a la actividad del apareamiento, y entonces habría adaptación a un ciclo corporal con una periodicidad química que reflejaría la variación lunar.

Pero sigue siendo un misterio como una variación suficientemente robusta se podría preservar de forma universal hasta el presente, y, en tantas especies.

De todo lo anterior, no tenemos más opción que pensar dos cosas:

     Pasó el Tiempo Y los Mamuts desaparecieron

Sabemos que nada es Eterno, que todo cambia con el paso del Tiempo, y, la Tierra, no podía ser ninguna excepción, así que, de esas dos opciones que nos habla el Autor del trabajo, podrían ser:

UNA: Que nuestro mundo, como cualquier otro objeto del Universo, ha tenido un principio que, con el paso del tiempo cambió, y, lo que fue primero se transformó en algo diferente en el presente, y, como el tiempo inexorable no deja de transcurrir llevando con él a esa temible “compañera” que llamamos Entropía, el resultado previsible será que, los cambios serán imparables y nada permanecerá estático tal y como hoy lo conocemos que es como se conocío hace cientos o miles o millones de años.

Todos los seres vivos que viven actualmente en el planeta Tierra, se verán abocados a mutar para que, en el mejor de los casos, sus especies perduren a los cambios que se avecinan. Los que no se adapten, como antes pasó en la historia de nuestro planeta, sucumbiran y esas especies desaparecerán para siempre.

Un equipo científico ha encontrado en las rocas del oeste de Australia microbios fosilizados que vivían hace 3.400 millones de años en un mundo sin oxígeno … Más tarde, otros lo hicieron en Canadá donde los fósiles tenían más de 3.900 millones de años. Es decir, la vida en la Tierra apareció muy temprano.

Todas las especies que han vivido en este planeta desede hace unos 3.800 millones de años, unas más y otras menos, trataron de adaptarse a esos cambios irreversibles que la Naturaleza impone. Sabemos de las importantes extenciones que por uno u otro motivo ha padecido la fauna del planeta, y, actualmente el 99% de todas las especies que poblaron la Tierra, han dejado de existir.

De hecho, hoy día, sólo el 1% de las especie que vivieron en el planeta están vivas y compartiendo el planeta con nosotros, algunas son muy antiguas, otras han surgido recientemente, y, por ejemplo nosotros, que hemos podido sobresalir por nuestras características de los demás seres vivos de la Tierra, se podría decir que somos unos recien llegados, y, sin embargo, nos creemos “los amos”.

Aunque no sea parte del texto que transcribo (bueno algunos otros pasajes tampoc0), tenemos que recordar aquí que los Dinosaurios reinaron en nuestro planeta durante 150 millones de años, según parece, aquel meteorito caído en el Yucatán (México), acabó con ellos, y, gracias a ese suceso, 65 millones de años más tarde, llegamos nosotros aquí. Es decir, se abrió el callejón sin salido en el que estabn metidos mos mamíferos que, con estas bestias campando por el planeta, poco porvenir podían tenerr. Ahí cabe perfectamente aquella frase: “No hab mal que por bien no venga”.

De todas las maneras y con respecto a la vida, hasta donde podemos saber, ésta se abre paso en los lugares más insospechados y, los materiales que son necesarios para que pueda surgir en planetas como la Tierra, es fusionado en el corazón de los hornos nucleares de las estrellas, donde materiales sencillos hacen su transición de fase a otros más complejos, y, cuando la estrella “muere”, se esparcen en inmensas Nebulosas de las que surgen nuevas estrellas, nuevos mundos y, seguramente, nuevas formas de vida.

Desde siempre hemos querido saber y preguntamos por el por qué de las cosas. Así que, procuremos seguir conquistando ese saber que tanto necesitamos hoy, y, posiblemente, mañana necesitemos más, ya que, se avecinan acontecimientos que, de no conocer sus posibles efectos, ningún remedio podremos preparar para paliar los destrozos.

Es bastante instructivo el saber de hechos del pasado que nos abren “los ojos de la mente” a nuestro escaso entendimiento para que nos hagan saber el por qué, de algunos sucesos que han quedado registrados en la Historia del Planeta y de la Humanidad.

Resulta que, el 28 de mayo del año 585 a. C., cuando la guerra en Lidios y Medas era más cruenta y duraba ya cinco años, de pronto, el día se convirtió en noche, asombrados, todos los contendientes dejaron de luchar y, se tomaron aquello como una señal “divina”, los dioses no querían que la lucha continuara. Así que, los reyes y nobles, casaron a sus hijos e hijas con los de los hasta entonces enemigos y, la paz, perduró durante mucho, mucho tiempo.

Claro que, lo que no supieron nunca Lidios y Medos es que, el evento había sido un simple eclipse solar producido por la Luna al tapar por completo el astro rey. Y, aquel acontecimiento astronómico, en este caso, sirvió para algo bueno.

Ahora sabemos que la inclinación del eje terrestre hace posible las Estaciones del planeta y que, dichas cambios, son tan beneficiosos para todo y para todos. También conocemos de los fenómenos naturales como los volcanes y movimientos de las placas tectónicas, tsunamis y otros acontecimientos naturales que no achacamos a ninguna divinidad y para los que tenemos explicaciones científicas.

El repaso ha sido bueno de una parte de la obra y, aquí lo dejo transcrito con algún que otro matiz propio como licencia que, de ninguna manera, perjudica a la idea original que el autor nos cuenta.

La Fuente: “El Universo como Obra de Arte” JOHN D. BARROW.

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En 1.949, el físico francés Louis de Broglie, que ganó el premio Nobel, propuso construir un laboratorio europeo de física de partículas. Su idea caló hondo en la comunidad internacional, y tres años mástarde, 11 países europeos dieron el visto bueno y el dinero para construir el CERN, inaugurado en Ginebra en 1.954, y al que tanto le debe la física y las Sociedades modernas del mundo.

Los aceleradores de partículas son un gran invento que ha permitido comprobar (hasta donde se ha podido, al menos) la estructura del átomo. En el acelerador del Fermilab, por ejemplo, un detector de tres pisos de altura que en su momento costó unos ochenta millones de dólares para poder captar electrónicamente los “restos” de la colisión entre un protón y un antiprotón. Aquí la prueba consiste en que decenas de miles de sensores generen un impulso eléctrico cuando pasa una partícula. Todos esos impulsos son llevados a procesadores electrónicos de datos a través de cientos de miles de cables. Por último, se hace una grabación en carrete de cinta magnética codificada con ceros y unos. La cinta graba las violentas colisiones de los protones y antiprotones, en las que generan unas setenta partículas que salen disparadas en diferentes direcciones dentro de las varias secciones del detector.

El 13 de octubre de 1985 se produjo la primera colisión protón-antiprotón en el Tevatrón del Fermilab

La ciencia, en especial la física de partículas, gana confianza en sus conclusiones por duplicación, es decir, un experimento en California se confirma mediante un acelerador de un estilo diferente que funciona en Ginebra con otro equipo distinto, que incluye en cada experimento los controles necesarios y todas las comprobaciones para que puedan confirmar con muchas garantías el resultado finalmente obtenido. Es un proceso largo y muy complejo; la consecuencia de muchos años de investigación de muchos equipos diferentes.

No es suficiente con un único resultado. Si muchos, en distintos lugares dan lo mismo…se pueden considerar ciertos

Yo puedo visualizar la estructura interna de un átomo. Puedo hacer que me vengan imágenes mentales de la “nube” de electrón alrededor de la minúscula mota del núcleo que atrae esa bruma de la nube electrónica hacia sí. Puedo ver los átomos, los protones y los neutrones, y en su interior, los diminutos quarks enfangados en un mar de neutrones. Claro que todo eso es posible por el hecho de que dicha imagen me es muy familiar. Creo que cada uno construirá sus propias imágenes conforme él las vea a partir de las ecuaciones o bien de cómo las formó en su mente a partir de sus lecturas o explicaciones oídas en charlas científicas.

Descubriendo los secretos de los bosones

Cuando entraron en escena David Politrer, de Harvard, y David Gross y Frank Wilczek, de Pinceton, el panorama de lo que ocurría en el interior del núcleo se aclaró bastante. Ellos, descubrieron algo que llamaron libertad asintótica. Asintótico significa, burdamente, “que se acerca cada vez más, pero no toca nunca”. La interacción fuerte se debilita más y más a medida que un quark se aproxima a otro. Esto significa, paradójicamente, que cuando los quarks están muy juntos se portan casi como si fuesen libres; pero cuando se apartan, las fuerzas se hacen efectivamente mayores. Las distancias cortas suponen energías altas, así que la interacción fuerte se debilita a altas energías. Esto es justo lo contrario de lo que pasa con la fuerza eléctrica. Aún más importante era que la interacción fuerte necesitase una partícula mensajera, como las otras fuerzas, y en alguna parte le dieron al mensajero el nombre de gluón (del inglés glue, pegamento).

A todo esto, llegó Murray Gell-Mann con sus quarks para completar el panorama. Adjudicó a estas diminutas partículas color y sabor (nada que ver con el gusto y los colores reales) y llegó la teoría denominada cromodinámica cuántica. Todo aquello dio mucho que hablar y mucho trabajo a los teóricos y experimentadores, y al entrar en los años ochenta, se había dado ya con todas las partículas de la materia (los quarks y los leptones), y teníamos las partículas mensajeras, o bosones gauge, de las tresfuerzas, a excepción de la gravedad.

La familia de los leptones está compuesta por el electrón, muón y tau con sus correspondientes neutrinos. Así quedó prácticamente completo el llamado modelo estándar que describe las partículas que forman la materia conocida y las fuerzas que intervienen e interaccionan con ellas. La gravedad quedó plasmada en la relatividad general de Einstein.

¿Por qué es incompleto el modelo estándar? Una carencia es que no se haya visto todavía el quark top; otra, la ausencia de una de las cuatro fuerzas fundamentales, la gravedad. Otro defecto estético es que no es lo bastante simple; debería parecerse más a la tierra, aire, fuego y agua de Empédocles. Hay demasiados parámetros y demasiados controles que ajustar. Necesitamos una nueva teoría que sea menos complicada, más sencilla y bella, sin vericuetos intrincados que salvar, con la limpieza y serena majestad de la teoría de la gravedad que, con enorme simpleza y aplicando los principios naturales, trata los temas más profundos del universo. Esperemos que continúe desarrollándose la teoría de cuerdas y que, como parece, incluya todas las fuerzas, todas las partículas y, en fin, todos los parámetros que dan sentido al universo.

Sí, al Modelo Estándar la faltan algunas cosas y le sobran otras, o, al menos, sería necesario explicarlas mejor. La Gravedad no está presente y, hay una veintena de parámetros aleatorios que, como el Bosón de Higgs, no se pueden explicar…aún. La Historia viene de lejos:

El modelo estándar: Historia resumida
Autores	Fechas	Partículas	Fuerza	Nota	Comentario
Tales (milesio)	600 a.C.	Agua	No se menciona	8	Fue el primero en explicar el mundo mediante causas naturales. Lógica en lugar de mito.
Empédocles (agrigento)	460 a.C.	Tierra, agua, aire y fuego	Amor y discordia	9	Aportó la idea de que hay múltiples partículas que se combinan para formar toda la materia.
Demócrito (Abdera)	430 a.C.	El átomo indivisible e invisible, o a-tomo	Movimiento violento constante	10	Su modelo requería demasiadas partículas, cada una con una forma diferente, pero su idea básica de que hay un átomo que no puede ser partido sigue siendo la definición básica de partícula elemental.
Isaac Newton(inglés)	1.687	Átomos duros con masa, impenetrables	Gravedad (cosmos); fuerzas desconocidas (átomos)	7	Le gustaban los átomos pero no hizo que su causa avanzase. Su gravedad fue un dolor de cabeza para los peces gordos en la década de 1.990
Roger J. Boscovich (dálmata)	1.760	“Puntos de fuerza” indivisibles y sin forma o dimensión	Fuerzas atractivas y repulsivas que actúan entre puntos	9	Su teoría era incompleta, limitada, pero la idea de que hay partículas de “radio nulo”, puntuales, que crean “campos de fuerza”, es esencial en la física moderna.
Michael Faraday (inglés)	1.820	Cargas eléctricas	Electromagnetismo	8’5	Aplicó el atomismo a la electricidad al conjeturar que las corrientes estaban formadas por “corpúsculos de electricidad”, los electrones.
Dimitri Mendeleev (siberiano)	1.870	Más de 50 átomos dispuestos en la tabla periódica de los elementos	No hace cábalas sobre las fuerzas	8’5	Tomó la idea de Dalton y organizó todos los elementos químicos conocidos. En su tabla periódica apuntaba con claridad una estructura más profunda y significativa.
Ernest Rutherford (neozelandés)	1.911	Dos partículas; núcleo y electrón	La fuerza nuclear fuerte más el electromagnetismo. La gravedad	9’5	Al descubrir el núcleo, reveló una nueva simplicidad dentro de todos los átomos de Dalton. El experimentador por excelencia.
Bjorken, Fermi, Friedman, Gell-Mann, Glasgow, Kennedy, Lederman, Peri, Richter, Schwartz, Steinberger, Taylor, Ting, más un reparto de miles.	1.992	Seis quarks y seis leptones, más sus antipartículas. Hay tres colores de quarks	El electromagnetismo, la interacción fuerte y débil: doce partículas que llevan las fuerzas más la gravedad.	?	Demócrito de Abdera ríe.

A todo esto y como he dicho, el quark top está perdido (ya se encontró) y el neutrino tau no se ha detectado directamente (pero experimentos nos han dicho que un neutrino muónico se puede transformar en uno tau), y muchos de los números que nos hacen falta conocer los tenemos de forma imprecisa. Por ejemplo, no sabemos si los neutrinos tienen alguna masa en reposo.

Tenemos que saber cómo la violación de la simetría CP (el proceso que originó la materia) aparece, y lo que es más importante, hemos de introducir un nuevo fenómeno, al que llamamos campo de Higgs, para preservar las coherencia matemática del modelo estándar. La idea de Higgs y su partícula asociada, el bosón de Higgs, cuenta en todos los problemas que he mencionado antes. Parece, con tantos parámetros imprecisos (19), que el modelo estándar está asentado sobre arenas movedizas.

En realidad, no sabemos si la relatividad general y la teoría cuántica, son dos mundos antagónicos que nos empeñamos en unir

Entre los teóricos, el casamiento de la relatividad general y la teoría cuántica es el problema central de la física moderna. A los esfuerzos teóricos que se realizan con ese propósito se les llama “supergravedad”, “supersimetría”, “supercuerdas”, “teoría M” o, en último caso, “teoría de todo” o “gran teoría unificada”.

Ahí tenemos unas matemáticas exóticas que ponen de punta hasta los pelos de las cejas de algunos de los mejores matemáticos del mundo (¿y Perelman?; ¿por qué no se ha implicado?). Hablan de 10, 11 y 26 dimensiones, siempre todas ellas espaciales menos una que es la temporal. Vivimos en cuatro: tres de espacio (este-oeste, norte-sur y arriba-abajo) y una temporal. No podemos ni sabemos, o no nos es posible intuir en nuestro cerebro (también tridimensional), ver más dimensiones. Pero llegaron Kaluza y Klein y compactaron en la longitud de Planck las dimensiones que no podíamos ver; ¡problema solucionado! ¿Quién puede ir a la longitud de Planck para verlas?

La puerta de las dimensiones más altas quedó abierta y a los teóricos se les regaló una herramienta maravillosa: el hiperespacio; todo es posible. Hasta el matrimonio de la relatividad general y la mecánica cuántica, allí sí es posible encontrar esa soñada teoría de la gravedad cuántica.

           ¡Tiene tántos secretos el Universo! Debajo de esta imagen dicen: “Los cinetíficos decxubren que en el vacío existe ésta fuerza o energía”. Si existe algo en lo que llaman “vacío”, ya no lo será.

Así que las teorías se han embarcado a la búsqueda de un objeto audaz: buscan una teoría que describa la simplicidad primigenia que reinaba en el intenso calor del universo en sus primeros tiempos; una teoría carente de parámetros, donde estén presentes todas las respuestas. Todo debe ser contestado a partir de una ecuación básica.

¿Dónde radica el problema?

El problema está en que la única teoría candidata no tiene conexión directa con el mundo de la observación, o no lo tiene todavía si queremos expresarnos con propiedad. La energía necesaria para ello, no la tiene ni el nuevo acelerador de partículas LHC que mencioné en páginas anteriores.

La verdad es que la teoría que ahora tenemos, el modelo estándar, concuerda de manera exacta con todos los datos a bajar energías y contesta cosas sin sentido a altas energías. ¡Necesitamos algo más avanzado!

Se ha dicho que la función de la partícula de Higgs es la de dar masa a las partículas que carecen de ella, disfrazando así la verdadera simetría del mundo. Cuando su autor lanzó la idea al mundo, resultó además de nueva, muy extraña. El secreto de todo radica en conseguir la simplicidad: el átomo resultó ser complejo, lleno de esas infinitesimales partículas electromagnéticas que bautizamos con el nombre de electrones. Resultó que tenía un núcleo que contenía, a pesar de ser tan pequeño, casi toda la masa del átomo. El núcleo, tan pequeño, estaba compuesto de otros objetos más pequeños aún; los quarks que estaban instalados en nubes de otras partículas llamadas gluones, y ahora queremos continuarprofundizando, sospechando que después de los quarks puede haber algo más.

Con los últimos experimentos en el LHC, podemos leer declaraciones como éstas:

“…confirmaron que durante este año, tal y como se ha anunciado hace semanas, se ha obtenido una auténtica marea de datos que dejan poco o ningún lugar a dudas sobre la existencia de la partícula que la teoría considera responsable de la masa de todas las demás partículas y sin la que el Universo, sencillamente no existiría tal y como lo conocemos.”

 

Bueno, la idea nueva que surgió es que el espacio entero contiene un campo, el campo de Higgs, que impregna el vacío y es el mismo en todas partes, es decir, que si miramos a las estrellas en una noche clara, estamos mirando el campo de Higgs. Las partículas influidas por este campo toman masa. Esto no es por sí mismo destacable, pues las partículas pueden tomar energía de los campos (gauge) de los que hemos comentado: del campo gravitatorio o del electromagnético. Si llevamos un bloque de plomo a lo alto de la Torre Eiffel, el bloque adquirirá energía potencial a causa de la alteración de su posición en el campo gravitatorio de la Tierra. Como E = mc², ese aumento de la energía potencial equivale a un aumento de la masa, en este caso la masa del sistema Tierra-bloque de plomo. Aquí hemos de añadirle amablemente un poco de complejidad a la venerable ecuación de Einstein: la masa, m, tiene en realidad dos partes; una es la masa en reposo, m₀, la que se mide en el laboratorio cuando la partícula está en reposo. La partícula adquiere la otra parte de la masa en virtud de su movimiento (como los protones en el acelerador de partículas, o los muones, que aumentan varias veces su masa cuando son lanzados a velocidades cercanas a c), o en virtud de su energía potencial de campo. Vemos una dinámica similar en los núcleos atómicos. Por ejemplo, si separamos el protón y el neutrón que componen un núcleo de deuterio, la suma de las masas aumenta.

Pero la energía potencial tomada del campo de Higgs difiere en varios aspectos de la acción de los campos familiares. La masa tomada de Higgs es en realidad masa en reposo. De hecho, en la que quizá sea la versión más apasionante de la teoría del campo de Higgs, éste genera toda la masa en reposo. Otra diferencia es que la cantidad de masa que se traga del campo es distinta para las distintas partículas. Los teóricos dicen que las masas de las partículas de nuestro modelo estándar miden con qué intensidad se acoplan éstas al campo de Higgs.

La influencia de Higgs en las masas de los quarks y de los leptones nos recuerda el descubrimiento por Pieter Zeeman, en 1.896, de la división de los niveles de energía de un electrón cuando se aplica un campo magnético al átomo. El campo (que representa metafóricamente el papel de Higgs) rompe la simetría del espacio de la que el electrón disfrutaba.

                               El campo de Higgs nos lo podemos imaginar de cualquier manera

Hasta ahora no tenemos ni idea de qué reglas controlan los incrementos de masa generados por Higgs(de ahí la expectación creada por el nuevo acelerador de partículas LHC), pero el problema es irritante: ¿por qué sólo esas masas ­­- las masas de los W⁺, W^–, Z⁰, y el up, down, encanto, estraño, top y bottom, así como los leptones – que no forman ningún patrón obvio?

Las masas van desde la del electrón (0’0005 GeV) a la del top, que tiene que ser mayor que 91 GeV. Deberíamos recordar que esta extraña idea (el Higgs) se empleó con mucho éxito para formular la teoría electrodébil (Weinberg-Salam). Allí se propuso el campo de Higgs como una forma de ocultar la unidad de las fuerzas electromagnética y débil. En la unidad hay cuatro partículas mensajeras sin masa – los W⁺, W^–, Z⁰ y el fotón – que llevan la fuerza electrodébil. Además está el campo de Higgs, y rápidamente, los W y Z absorben la esencia de Higgs y se hacen pesados; el fotón permanece intacto. La fuerza electrodébil se fragmenta en la débil (débil porque los mensajeros son muy gordos), y la electromagnética, cuyas propiedades determina el fotón, carente de masa. La simetría se rompe espontáneamente, dicen las teorías. Prefiero la descripción según la cual el Higgs oculta la simetría con su poder dador de masa.

Las masas de los W y Z se predijeron con éxito a partir de los parámetros de la teoría electrodébil, y las relajadas sonrisas de los físicos teóricos nos recuerdan que Hooft y Veltman dejaron sentado que la teoría entera está libre de infinitos.

Todos los intentos y los esfuerzos por hallar una pista de cuál era el origen de la masa fallaron. Feynman escribió su famosa pregunta: “¿por qué pesa el muón?”. Ahora, por lo menos, tenemos una respuesta parcial, en absoluto completa. Una voz potente y segura nos dice “¡Higgs!”. Durante más de sesenta años los físicos experimentadores se rompieron la cabeza con el origen de la masa, y ahora el campo de Higgspresenta el problema en un contexto nuevo; no se trata sólo del muón. Proporciona, por lo menos, una fuente común para todas las masas. La nueva pregunta feynmaniana podría ser: ¿cómo determina el campo de Higgs la secuencia de masas, aparentemente sin patrón, que da a las partículas de la materia?

La variación de la masa con el estado de movimiento, el cambio de masa con la configuración del sistema y el que algunas partículas (el fotón seguramente, y los neutrinos posiblemente) tengan masa en reposo nula son tres hechos que ponen en entredicho que el concepto de masa sea un atributo fundamental de la materia. Habrá que recordar aquel cálculo de la masa que daba infinito y nunca pudimos resolver; los físicos sólo se deshicieron de él “renormalizándolo”, ese truco matemático que empleam cuando no saben hacerlo bien.

                       ¿Sabremos alguna vez cómo adquieren masa las partículas?

Ese es el problema de trasfondo con el que tenemos que encarar el problema de los quarks, los leptones y los vehículos de las fuerzas, que se diferencian por sus masas. Hace que la historia de Higgs se tenga en pie: la masa no es una propiedad intrínseca de las partículas, sino una propiedad adquirida por la interacción de las partículas y su entorno. ¿Será el efecto frenado en los campoos de Higgs la que le da masa a las partículas? Bueno, eso dice nuestro amigo Ramón Máquez.

La idea de que la masa no es intrínseca como la carga o el espín resulta aún más plausible por la idílica idea de que todos los quarks y fotones tendrían masa cero. En ese caso, obedecerían a una simetría satisfactoria, la quiral, en la que los espines estarían asociados para siempre con su dirección de movimiento. Pero ese idilio queda oculto por el fenómeno de Higgs.

Una cosa más; hemos hablado de los bosones gauge y de su espín de una unidad. Hemos comentado también las partículas fermiónicas de la materia (espín de media unidad). ¿Cuál es el pelaje de Higgs? Es un bosón de espín cero. El espín supone una direccionalidad en el espacio, pero el campo de Higgs da masa a los objetos donde quiera que estén y sin direccionalidad. Al Higgs se le llama a veces “bosónescalar” (sin dirección) por esa razón.

La interacción débil, recordaréis, fue inventada por Enrico Fermi (Así es. En 1933, Enrico Fermi propuso la primera teoría de la interacción débil. ),  para describir la desintegración radiactiva de los núcleos, que era básicamente un fenómeno de poca energía, y a medida que la teoría de Fermi se desarrolló, llegó a ser muy precisa a la hora de predecir un enorme número de procesos en el dominio de energía de los 100 MeV. Así que ahora, con las nuevas tecnologías y energías del LHC, las esperanzas son enormes para, por fin, encontrar el bosón de Higgs “origen de la masa”… y algunas cosas más.

Hay que responder montones de preguntas: ¿cuáles son las propiedades de las partículas de Higgs? y, lo que es más importante, ¿cuál es su masa? ¿Cómo reconoceremos una si nos la encontramos en una colisión del LHC? ¿Cuántos tipos hay? ¿Genera el Higgs todas las masas o sólo las hace incrementarse? ¿Cómo podemos saber más al respecto? Cómo es su partícula, nos cabe esperar que la veremos ahora después de gastar más de 50.000 millones de euros en los elementos necesarios para ello.

También a los cosmólogos les fascina la idea de Higgs, pues casi se dieron de bruces con la necesidad de tener campos escalares que participasen en el complejo proceso de la expansión del universo, añadiendo pues, un peso más a la carga que ha de soportar el Higgs.

¿Existirán los campos de Higgs?  Nos dicen que sím que se ha confirmado por el decubrimiento del Bosón). Sin embargo, a veces tengo la sensación de que sólo es una creación de la mente con su desbordante imaginación.

El campo de Higgs, tal como se lo concibe ahora, se puede destruir con una energía grande, o temperaturas altas. Éstas generan fluctuaciones cuánticas que neutralizan el campo de Higgs. Por lo tanto, el cuado que las partículas y la cosmología pintan juntas de un universo primitivo puro y de resplandeciente simetría es demasiado caliente para Higgs. Pero cuando la temperatura cae bajo los 10^-5grados Kelvin o 100 GeV, el Higgs empieza a actuar y hace su generación de masas. Así, por ejemplo, antes del Higgs teníamos unos W, Z y fotones sin masa y la fuerza electrodébil unificada.

El universo se expande y se enfría, y entonces viene el Higgs (que “engorda” los W y Z, y por alguna razón ignora el fotón) y de ello resulta que la simetría electrodébil se rompe.

Tenemos entonces una interacción débil, transportada por los vehículos de la fuerza W⁺, W^–, Z⁰, y por otra parte una interacción electromagnética, llevada por los fotones. Es como si para algunas partículas del campo de Higgs fuera una especie de aceite pesado a través del que se moviera con dificultad y que les hiciera parecer que tienen mucha masa.  Para otras partículas, el Higgs es como el agua, y para otras, los fotones y quizá los neutrinos, es invisible.

De todas formas, es tanta la ignorancia que tenemos sobre el origen de la masa que nos agarramos como a un clavo ardiendo, en este caso, a la partícula de Higgs, que algunos han llegado a llamar “la partícula divina”.

¡Ya veremos en qué termina todo esto!

  Sí, dudas hemos tenido todos

Hay otras muchas cuestiones de las que podríamos hablar y, la Física y la Astronomía, siendo mi gran Pasión, ocupa mucho de mi tiempo. La Física, amigos míos, nos dirá como es el “mundo” y digo mundo querinedo significar Naturaleza y Universo. La Física encierra una belleza…, que está presente en:

1. Una simetría unificadora.
2. La capacidad de explicar grandes cantidades de datos experimentales con las expresiones matemáticas más económicas.

El Modelo Estándar falla en ambos aspectos, mientras que la relatividad general los exhibe, ambos, de manera bien patente. Nunca una teoría dijo tanto con tan poco; su sencillez es asombrosa y su profundidad increíble.De hecho, desde que se publicó en 1.915, no ha dejado de dar frutos, y aún no se han obtenido de ella todos los mensajes que contiene.

Emilio Silvera V.

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