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Estructuras grandes y pequeñas: todas primordiales.

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (6)

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Estructuras Fundamentales de la Naturaleza

Hemos llegado a poder discernir la relación directa que vincula el tamaño, la energía de unión y la edad de las estructuras fundamentales de la Naturaleza.

Una molécula es mayor y más fácil de desmembrar que un átomo; lo mismo podemos decir de un átomo respecto al núcleo atómico, y de un núcleo con respecto a los quarks que contiene.

 

  • Molécula de dinitrógeno, el gas que es el componente mayoritario del aire

  • Molécula de fullereno, tercera forma estable del carbono tras el diamante y el grafito

  • Molécula de agua, “disolvente universal”, de importancia fundamental en innumerables procesos bioquímicos e industriales

Representación poliédrica del anión de Keggin, un polianión molecular

La cosmología  sugiere que esta relación resulta del curso de la historia cósmica, que los quarks se unieron primero, en la energía extrema del big bang original, y que a medida que el Universo se expandió, los protones y neutrones compuestos de quarks se unieron para formar núcleos de átomos, los cuales, cargados positivamente, atrajeron a los electrones cargados con electricidad negativa estableciéndose así como átomos completos, que al unirse formaron moléculas.

Si es así, cuanto más íntimamente examinemos la Naturaleza, tanto más lejos hacia atrás vamos en el tiempo.   Alguna vez he puesto el ejemplo de mirar algo que nos es familiar, el dorso de la mano, por ejemplo, e imaginemos que podemos observarlo con cualquier aumento deseado.

Con un aumento relativamente pequeño, podemos ver las células de la piel, cada una con un aspecto tan grande y  complejo como una ciudad, y con sus límites delineados por la pared celular.  Si elevamos el aumento, veremos dentro de la célula una maraña de ribosomas serpenteando y mitocondrias ondulantes, lisosomas esféricos y centríolos, cuyos alrededores están llenos de complejos órganos dedicados a las funciones respiratorias, sanitarias y de producción de energía que mantienen a la célula.

Comparativa de tamaño entre neutrófilos, células sanguíneas eucariotas (de mayor tamaño), y bacterias Bacillus anthrascis , procariotas (de menor tamaño, con forma de bastón).
Las enzimas, un tipo de proteínas implicadas en el metabolismos.

 

Archivo:Average prokaryote cell- es.svg
((Imagen SVG, nominalmente 494 × 402 pixels, tamaño de archivo: 117 KB))

Ya ahí tenemos pruebas de historia.  Aunque esta célula particular solo tiene unos pocos años de antigüedad, su arquitectura se remonta a más de mil millones de años, a la época en que aparecieron en la Tierra las células eucariota o eucarióticas como la que hemos examinado.

Para determinar dónde obtuvo la célula el esquema que le indicó como formarse, pasemos al núcleo y contemplemos los delgados contornos de las macromoléculas de ADN segregadas dentro de sus genes.  Cada una contiene una rica información genética acumulada en el curso de unos cuatro mil millones de años de evolución.

Almacenado en un alfabeto de nucleótidos de  cuatro “letras”- hecho de moléculas de azúcar y fosfatos, y llenos de signos de puntuación, reiteraciones para precaver contra el error, y cosas superfluas acumuladas en los callejones sin salida de la historia evolutiva-, su mensaje dice exactamente cómo hacer un ser humano, desde la piel y los huesos hasta las células cerebrales.

Si elevamos más el aumento veremos que la molécula de ADN está compuesta de muchos átomos, con sus capas electrónicas externas entrelazadas y festoneadas en una milagrosa variedad de formas, desde relojes de arena hasta espirales ascendentes como largos muelles y elipses grandes como escudos y fibras delgadas como puros.  Algunos de esos electrones son recién llegados, recientemente arrancados de átomos vecinos; otros se incorporaron junto a sus núcleos atómicos hace más de cinco mil millones de años, en la nebulosa de la cual se formó la Tierra.

Si elevamos el aumento cien mil veces, el núcleo de un átomo de carbono se hinchará hasta llenar el campo de visión.   Tales núcleos átomos se formaron dentro de una estrella que estalló mucho antes de que naciera el Sol.  Si podemos aumentar aún más, veremos los tríos de quarks que constituyen protones y neutrones.

Fulereno C60.
(El Carbono es el elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca de 16 millones de compuestos de carbono, aumentando este número en unos 500.000 compuestos por año, y forma parte de todos los seres vivos conocidos. Forma el 0,2 % de la corteza terrestre.)
Los quarks han estado unidos desde que el Universo sólo tenía unos pocos segundos de edad.

Al llegar a escalas cada vez menores, también hemos entrado en ámbitos de energías de unión cada vez mayores.  Un átomo puede ser desposeído de su electrón aplicando sólo unos miles de electrón-voltios de energía.  Sin embargo, para dispersar los nucleones que forman el núcleo atómico se requieren varios millones de electrón-voltios, y para liberar los quarks que constituyen cada nucleón se necesitaría cientos de veces más energía aún.

Estructura interna del átomo.

Introduciendo el eje de la historia, esta relación da testimonio del pasado de las partículas: las estructuras más pequeñas, más fundamentales están ligadas por niveles de energía mayores porque las estructuras mismas fueron forjadas en el calor del big bang.

Esto implica que los aceleradores de partículas, como los telescopios, funcionen como máquinas del tiempo.  Un telescopio penetra en el pasado en virtud del tiempo que tarda la luz en desplazarse entre las estrellas; un acelerador recrea, aunque sea fugazmente, las condiciones que prevalecían en el Universo primitivo.

Según la teoría del Big Bang, el Universo se originó en una singularidad espaciotemporal de densidad infinita matemáticamente paradójica. El espacio se ha expandido desde entonces, por lo que los objetos astrofísicos se han alejado unos respecto de los otros.

Hemos llegado a dominar técnicas asombrosas que nos facilitan ver aquello que, prohibido para nuestro físico, sólo lo podemos alcanzar mediante sofisticados aparatos que bien nos introduce en el universo microscópico de los átomos, o, por el contrario nos llevan al Universo profundo y nos enseña galaxias situadas a cientos y miles de millones de años-luz de la Tierra.

Cuando vemos esos objetos cosmológicos lejanos, cuando estudiamos una galaxia situada a 100.000 mil años-luz de nosotros, sabemos que nuestros telescopios la pueden captar gracias a que, la luz de esa galaxia, viajando a 300.000 Km/s llegó a nosotros después de ese tiempo, y, muchas veces, no es extraño que el objeto que estamos viendo ya no exista o si existe, que su conformación sea diferente habiéndose transformado en diferentes transiciones de fase que la evolución en el tiempo ha producido.

El Hubble Fotografía la Galaxia Espiral de Gran Diseño M81

NGC3031 (M81) - Bode's Galaxy

En el ámbito de lo muy pequeño, vemos lo que está ahí en ese momento pero, como se explica más arriba, en realidad, también nos lleva al pasado, a los inicios de cómo todo aquello se formó y con qué componentes que, en definitiva, son los mismos de los que están formadas las galaxias, las estrellas y los planetas, una montaña y un árbol y, cualquiera de nosotros que, algo más evolucionado que todo lo demás, podemos contarlo aquí.

Estas y otras muchas maravillas son las que nos permitirán, en un futuro más o menos cercano, que podamos hacer realidad muchos sueños largamente dormidos en nuestras mentes: Viajar a las estrellas, nuestro origen y destino.

emilio silvera

 

  1. 1
    Javier
    el 25 de febrero del 2010 a las 20:59

    Excelente.

    Responder
  2. 2
    kike
    el 25 de febrero del 2010 a las 23:53

    Se  ha dicho muchas veces que el ser humano se encuentra justo entre los límites de lo muy grande y de lo muy pequeño; entre el macrocosmos y el microcosmos.

    Si tal afirmación es correcta,  nos sería no obstante completamente desconocida si no tuvieramos a nuestro alcance sendos aparatos de nuestra invención que nos conectan con ambas dimensiones; el telescopio para poder ver lo muy grande y el microscopio para ver lo muy pequeño.

    Así que verdaderamente ambas herramientas tienen una capital importancia, no solo como adelanto tecnológico, sino para que nos podamos situar correctamente en el lugar en el que la naturaleza nos ha fijado.

     

    Responder
  3. 3
    Fandila
    el 6 de mayo del 2011 a las 11:07

    Una visión clara de la progresión material, Emilio, y su posible origen.
                   Una comparación: supongamos los grandes cúmulos como estructuras, al modo de partículas, sólo es un suponer, en qué dimension quedaríamos nosotros respecto a ellas. Relativamente no seremos quizá mas grandes qu una pequeña partícula post Big-Bang. Si ahora pudiesemos encogernos hasta esos primeros instantes de la Gran explosión, podríamos mirar hacia arriba pero también hacia abajo, ¿Por qué la singularidad? qué falla en esas profundidades. Ya no hay tiempo, ya no hay espacio, o más bien se trate de una reducción de escala. La gravedad seguiría aunque siempre descendente, el tiempo seguiría aunque cada vez más veloz. Que más da al cabo un cosmos grande que uno pequeño. Las leyes de la naturaleza variarían pero no podrán anularse. Todo es realativo.

    Responder
    • 3.1
      emilio silvera
      el 5 de abril del 2012 a las 9:31

      Sí, amigo mío, como bien dices, todo es relativo y, de esa manera debemos mirar para llegar a comprender…alguna cosa. Nada es completamente cerrado y siempre, quedará ese margen de poder ir más allá de lo que vemos a primera vista.
      Más lento o más rápido, poco o mucho, comienzo y final… Nos hablande que, en el universo nada está quieto, de que la nada no existe, y, aunque hablemos de ella, tampoco existe la eternidad.
      ¡Son tántas las cosas que no sabemos!
      Un cordial saludo.
       

      Responder
  4. 4
    Maolito
    el 5 de abril del 2012 a las 9:08

    Como es arriba es abajo.Qué gran verdad nos legó Hermes Trimegisto hace 5 mil años.

    Responder
    • 4.1
      emilio silvera
      el 5 de abril del 2012 a las 9:32

      Alguna vez hablamos aquí de ese misterioso personaje que tanto ha trascendido a través de los tiempos.
      Un saludo amigo.

      Responder

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