« ¡Definir la Ciencia! ?Y sus curiosidades?

¡La Física! Siempre nos sorprende »

En matemáticas se pueden trazar líneas precisas y concretas que dividan en dos clases entes de naturaleza matemática. Una estructura geométrica se  suporponer o no a su imagen especular. Una estructura asimétrica puede tener una lateralidad a la derecha o bien a la izquierda. Immanuel Kant, el gran filósofo germano del siglo XVIII, fue el primer pensador eminente que encontró un significado filosófico profundo a las reflexiones especulares. A Kant le parcía enigmático y misterioso que un objeto asimétrico pueda existir en cualquiera de sus dos imágenes frente a un espejo. Parece magia que, poniendo algunas cosas ante un espejo y mirando esa imagen especular, las cosas puedan parecer tan diferentes y, sin embargo, así resultan ser.

Cualquier  entero positivo es par o impar, y no hay ninguno de tales números para el cual su situación  a este respecto ofrezca la menor duda. Pero en el mundo, si exceptuamos el nivel subatómico de la teoría cuántica, las lineas divisortias son casi siempre difusas. El alquitrán, ¿es sólido o líquido?. Lo cierto es que, la mayoría de las propiedades físicas se “mueven” en un espectro continuo que hace que vayan cambiando de manera imperceptible de un extremo a otro del mismo.

La palabra quiral fue introducida por William Thomson (Lord Kelvin) en 1894  designar objetos que no son superponibles con su imagen especular. Aplicado a la química orgánica, podemos decir que una molécula es quiral cuando ella y su imagen en un espejo no son superponibles.

La quiralidad está a menudo asociada a la presencia de carbonos asimétricos. Un carbono asimétrico es aquel que se une a cuatro sustituyentes diferentes. Un ejemplo de carbono asimétrico lo tenemos en la molécula de Bromocloroyodometano. El carbono está unido a bromo, cloro, yodo e hidrógeno, cuatro sustituyentes diferentes que lo convierten en quiral o asimétrico. La molécula y su imagen en un espejo son diferentes, ningún giro permite superponerlas. La relación  una molécula y su imagen especular no superponible es de enantiómeros.

En estos dibujos podemos ver la molécula de Bromocloroyodometano y su enantiómero reflejado en el espejo. Una vez para  la prueba, puse en encima de una mesa unos modelos tridimensionales de los poliedros enantiamorfos y delante de ellos puse un espejo que reflejaba la figura especular que de dicha puesta en escena resultaba. Las dos escenas (la real y la especualr) eran exactamente iguales en lo que hace referencia a sus propiedades geométricas. A  una de las aristas de cada una de las figuras le corresponde una de la misma longitud en la otra. Todo ángulo de una estaba emparejado al duplicado suyo de la otra. Ninguna medida o inspección de cualquiera de ellas reveló ni una sola característica geométrica que no tuviera la otra. En ese sentido, son figuras congruentes idénticas. ¡Pero, evidentemente, no eran idénticas!

Cuando nos ponemos delante del espejo podemos comprobar que en él, aparecen cosas sorprendentes en cuanto a que no se pueden superponer las figuras del modelo con la figura especular. Una simple mano abierta y puesta delante del espejo resulta totalmente diferente en un lado y en el otro de la superficie especular.  ponerte delante del espejo y levantar ambos brazos a media altura con las dos manos abiertas y, de manera sorprendente verás que, la figura que aparece en el espejo muestra tu mano y brazo derecho como izquierdo y el izquierdo como derecho.

La propiedad de las manos, conocida por los químicos como quiralidad, es una característica que poseen muchas moléculas cuya disposición de los átomos no es completamente simétrica. Una molécula quiral se presenta en dos formas que son más bien como un par de guantes. Dos guantes, uno diestro y otro zurdo, son esencialmente idénticos, con los mismos componentes básicos, cuatro dedos y un pulgar, y la misma función de mantener las manos cómodas y protegidas. Pero, evidentemente, no son exactamente iguales: no se puede girar o voltear un guante de un  para que se superponga perfectamente en el otro. Pero si lo miras en un espejo, un guante de la mano izquierda se convierte en uno de la mano derecha.

¿Por qué la biología utiliza sólo una de las dos formas especulares de la imagen en la que las moléculas más complejas pueden existir? La última respuesta dada a esta pregunta afecta al campo de la astrofísica, la física de partículas y la bioquímica. La conclusión del último estudio dice que las explosiones estelares conocidas como supernovas son las culpables de que se produzca  fenómeno.

La Naturaleza, como siempre he dicho aquí, tiene muchos misterios que no hemos llegado a comprender. El paso del tiempo convierte en líquido, gas o sólido algunos materiales y, a otros, los deforma hasta perder su estructura original  convertirlos en lo que  no eran. Nada permanece, todo cambia. Sea cual fuere la línea de división, habrá algunos casos en los que no podamos definirla y, en otros, habrá objetos tan próximos a ella que el lenguaje ordinario no será lo suficientemente preciso como para poder afirmar a qué lado pertenece. Y, la propiedad de la vida, está, precisamente, en uno de esos continuos.

Para porbar esto basta que consideremos los virus: son las estructuras biológicas más pequeñas que se conocen  con la propiedad de poder “comer” (absorber sustancias situadas en sus proximidades), crecer y fabricar copias exactas de sí mismas.

Son mucho más pequeños que una bacteria (en realidad, algunos virus infectan las bacterias) y pasan sin dificultad a través de un filtro de  que, aunque a nosotros nos parezca que está completamente sellada y su superficie es totalmente hermética y lisa, para ellos, tan “infinitamente” pequeños, ofrece miles de huecos por los que poder colarse.

Nuevas grabaciones en vídeo de un virus que infecta a las células sugiere que los virus se expanden mucho más rápido de lo que pensábamos. El descubrimiento de este mecanismo permitirá crear nuevos fármacos para hacer frente a algunos virus. En la punta de un alfiler caben millones de ellos. De hecho, los virus tienen el tamaño de una décima de micrómetro (diezmillonésima  del metro).

El mundo de lo muy pequeño es fascinante y, por ejemplo, si hablamos de átomos, se necesitarían aproximadamente una cantidad para nosotros inconmensurable de átomos (602.300.000.000.000.000.000.000) para lograr un  gramo de materia. Fijáos que hablamos de lo pequeño que pueden llegar a ser los virus y, sin embargo, el Hidrógeno con un sólo protón es el átomo más ligero y su masa es 400.000 veces menor que la masa de un virus, como  dije, el organismo vivo más pequelo que se conoce. El virus más diminuto conocido mide unos o,00000002 m; su tamaño es 2.000 veces mayor que el del átomo. Y, en la punta del alfiler que antes mencionamos cabrían 60.000.000.000 (sesenta mil millones) de átomos.

Más imágenes de in vitro del virus diminuto del ratón, mostrando las tres simetrías icosahédricas

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Los virus son nanomáquinas enormemente dañinas pero que están formados por una sencillísima estructura. Tanto es así que se  decir que son entidades biológicas a caballo entre la materia inerte y la materia viva. Básicamente constan de una envuelta externa llamada ‘cápsida’, formada por proteínas, que se encarga de preservar el ADN en el interior. Los virus no presentan ninguna función metabólica, y consiguen reproducirse parasitando la maquinaria molecular de una célula huésped. El interés por estudiar en profundidad los virus no sólo proviene de la motivación por erradicar las enfermedades que estos producen, sino también de su estudio  materiales. Las cápsidas de los virus son extraordinariamente resistentes.

Como los virus son menores que la longitud de onda de la luz, no pueden observarse con un microscopio luminoso ordinario, pero los bioquímicos disponen de métodos ingeniosos que les permiten deducir su estructura, ya que pueden verlos mediante bombardeos con rayos X u otras partículas elementales.

En ralidad, se  decir que un cristal “crece”, pero lo hace de un modo ciertamente trivial. Cuando se encuentra en una solución que contiene un compuesto semejante a él, dicho compuesto se irá depositando sobre su superficie; a medida que esto ocurre, el cristal se va haciendo mayor, pero el virus, igual que todos los seres vivos, crece de una manera más asombrosa: toma elementos de su entorno, los sintetiza en compuestos que no están presentes en el mismo y hace que se combinen unos con otros de tal manera que lleguen a dar una estructura compleja, réplica del propio virus.

 

Los virus sólo se multiplican en células vivientes. La célula huésped debe proporcionar la energía y la maquinaria de síntesis, también los precursores de bajo peso molecular para la síntesis de las proteínas virales y de los ácidos nucleicos. El ácido nucleico viral transporta la especificidad genética para cifrar todas las macromoléculas específicas virales en una  altamente organizada.

El poder que tienen los virus de infectar, e incluso matar, un organismo, se debe precisamente a esto. Invade las células del organismo anfitrión, detiene su funcionamiento y lo sustituye, por decirlo de alguna manera, por otros nuevos. Ordena a la célula que deje de  lo que normalmente hace para que comience a fabricar las sustancias necesarias para crear copias de sí mismo, es decir, del virus invasor.

El primer virus que se descubrió, y uno de los más estudiados, es el virus sencillo que produce la “enfermedad del mosaico” en la planta del tabaco. Cristaliza en  de barras finas que pueden observarse a través del microscopio electrónico. Recientemente se ha descubierto que cada barra es, en realidad, una estructura helicoidal orientada a la derecha, formada por unas 2.000 moléculas idénticas de proteína, cada una de las cuales contiene más de 150 subunidades de aminoácidos.

Lo que ven nuestros ojos y lo que registran nuestras cámaras es sólo el reflejo de la luz sobre las cosas. Esta ausencia y presencia de luz le confiere a la fotografía un enorme poder para objetivar la realidad huidiza, ya que es el propio reflejo de lo retratado, lo que finalmente dibuja su imagen, reteniendo en un pequeño rectángulo toda la intensidad de una fracción de segundo, de una vida y un momento que no volverán a repetirse.

Este juego de luces y sombras es interpretado por nuestros sentidos, nuestra percepción visual, como una unidad, una estructura reconocible que nos referencia al mundo externo, un espacio compuesto por infinitas vivencias, sensaciones, recuerdos, rostros, objetos, rituales, familia, y todo lo que  caer en una sola vida, vida que cada instante se diluye en algo que solemos llamar “tiempo”.

Podemos contemplar la hermosa silueta en sombra de la bella bailarina que no es, un espejismo. Sin embargo, sí puede ser un espjismo el hecho cierto de que nuestras mentes recreen el “mundo” tal como creemos que es. La realidad simulada es la proposición que sugiere que la realidad podría ser una simulación, quizás por ordenador,  a un grado indistinguible de la “verdadera” realidad. Contendría mentes conscientes que podrían saber o no que están viviendo dentro de una simulación. En su versión más fuerte, la “hipótesis de simulación” afirma que es posible, e incluso probable, que estemos viviendo en la realidad en tal simulación. Es decir, ¡que nuestras vidas sean reflejos, espejismos de la mente!

      Quizás, lo que realmente exista en el Universo sea la conciencia de pertenecer a toda esa inmensidad

En otros trabajos hemos hablado aquí del “universo de la conciencia” Algunas veces, mirando la historia evolutiva de la vida, uno tiende a pensar que, de todas las estructuras complejas producidas por la biología terrestre (es lo único que conocemos), ninguna es más importante que el cerebro, el más complejo de todos los órganos. Lo que nos lleva a plantearnos una pregunta: ¿Son los cerebros sólo accidentes aleatorios de la evolución, o son los inevitables productos derivados de un proceso de complejificación que sigue unas leyes? Una hipótesis muy generalizada es que si surge la vida en otros planetas, ésta tendrá un desarrollo muy similar al de la vida en nuestro planeta, la Tierra. Los defensores de SETI, la búsqueda de inteligencia extraterrestres, argumentan que en el curso de miles de años la vida extraterrrestres se hará más compleja  formar plantas y animales, y finalmente descubrirá su cognición y la inteligencia, como sucedió aquí. Eso en los planetas que estén en evolución y, en otros, evolucionados como la Tierra, la vida ya estará presente. Sin embargo, todos estos pensamientos podrían estar sujetos a falsa información que, nuestros sentidos, envían al cerebro que es, en definitiva, el que construye y nos dice en qué “mundo” vivimos.

La cantidad de información que llega al cerebro proveniente de los órganos de los sentidos es de 11 millones de bits por segundo, pero la capacidad de información de nuestra consciencia no sobrepasa los 45 bits por segundo. Esto significa que la inmensa mayoría de nuestra actividad cerebral es inconsciente. Sin embargo, el llamado yo consciente piensa que todo lo que sucede está bajo la iluminación de la consciencia. De la misma manera que no se ha podido constatar la existencia de ese yo en ninguna parte del cerebro, es muy probable que la libertad sea también una ilusión, una construcción cerebral, ya que esa libertad va unida al yo consciente, según nos asevera el Dr. Francisco J. Rubia.

Hablamos del cerebro humano por ser el “desconocido” mejor conocido, muchas son las inteligencias que están presentes en nuestro planeta y que, no hemos podido llegar a conocer. De algunos animales, podemos haber vislumbrado alguna clase de inteligencia y, si me apuran,  de sentimientos pero, lo que se dice conocer lo que se puede fraguar en sus cerebros…, es una gran incógnita para nosotros que, somos los seres predominantes en el planeta y, además de ser conscientes hemos llegado a presentir que tenemos “Alma”, algo tan complejo que, siendo portadora de los sentimientos y los pensamientos, es, sin embargo, inmaterial y etérea. Eso que llamamos Alma es en realidad la sabiduría, la que nos lleve a comprender sobre las cosas, sobre el mundo, sobre el Universo y,  sobre la misma condición humana.

Sabemos de la importancia del corazón para que el cuerpo funciones, sin embargo, el cerebro es de una complejidad tal que, no hemos podido llegar a comprender toda su grandeza, y, sabemos que rige todo lo que acontece en nuestros cuerpos,  él se emiten las ordenes necesarias para hacer los precisos movimientos, para hablar o correr, o, en otros casos, para pensar y generar pensamientos y… ¡sentimientos! Sin embargo, aún no podemos estar seguro de que nos muestre el verdadero Universo en el que vivimos y del que formamos parte, ya que, ¿cómo podemos saber si la Naturaleza y el Universo que creemos ver y “entender”, es realmente como nosotros lo percibimos y no se trata de un espejismo creado por nuestros limitados sentidos?

Mirando la inmensidad de la Galaxia, nos preguntamos: ¿Qué criaturas habrá en esos millones de mundos?

Pensamos que en otros planetas (al menos en una fracción de todos los planetas presentes en las Galaxias), también habrá surgido y evolucionado la vida inteligente que, como la nuestra, habrá avanzado y desarrollado su propia tecnología, e incluso algunas de esas comunidades tecnológicos pueden estar en este preciso momento tratando (como hacemos nosotros) de entrar en  con nosotros y con otras inteligencias dispersas a lo largo y a lo ancho del vasto Universo. Así pues, los investigadores de SETI suscriben generalmente la idea de la escala de progreso, al aceptar que no sólo la vida, sino también la mente, están en cierto sentido predestinadas a aparecer en el universo. Pero, ¿cómo ven esas mentes el “mundo”? ¿Será para todas ellas una misma realidad la que rija, o, por el contrario, cada mente tiene su propia realidad, su propio espejismo del mundo?

En última instancia pienso que, el recipiente  ser diferente pero, el cerebro portador de la mente, será parecido o similar al nuestro y se regirá por los mismos parámetros y funciones. Un inmenso entramado de neuronas y cogniciones que reciben, controlan y envían información que procesa para conocer el mundo exterior y comprender, su lugar en el Cosmos. Al principio, el desconocimiento hará que veamos un universo adaptado al índice de conocimiento que cada cual pueda alcanzar, y, a medida que ese índice sea más elevado, es decir, que sepamos más y podamos comprender mejor y más exactamente, el “mundo” se hará cada vez más real, más verdadero al comprender, lo que estamos viendo y saber por qué suceden las cosas que él suceden.

Claro que, este punto de vista dominante a favor de las mentes consciencientes, esconde de nuevo una hipótesis enorme acerca de la naturaleza del Universo. Significa aceptar, de hecho, que las leyes de la naturaleza están “amañadas” no sólo a  de la complejidad, o sólo a favor de la vida, sino también a favor de la Mente. Dicho de otra manera, creo que la Naturaleza misma es ¡MENTE! De no ser así, me resultaría muy difícil comprender que la mente no esté inscrita de una forma fundamental en esas leyes naturales que todo lo rigen y hacen que las cosas ocurran  vemos que pasan. Es,así, altamente significativo, por supuesto, que los productos de la tendencia de complejificación de la naturaleza -seres inteligentes como el Homo Sapiens- sean capaces de entender las propias leyes que han dado lugar al “entendimiento” si, esos sujetos, fueran totalmente ajenos a ella.

En cierta manera, tales pensamientos son visiones inspiradoras. Pero, ¿es verosímil? ¿Podemos creer que el universo no sólo es bioamigable, sino también mente amigable. ¿Son tantos los mundos que, como la Tierra, tendrán las  precisas para la vida? y, ¿Será la vida, toda la vida del Universo, basada, como la de la Tierra en el Carbono? Bueno, eso no lo sabemos pero tiene visos de realidad si pensamos en lo que hemos podido ver aquí y, ¡como el universo es igual en todas partes!… Circulan muchas versiones por ahí.

“La hipótesis hecha tan abiertamente por astrónomos, físicos y algunos bioquímicos, según la cual una vez que la vida se pone en marcha en alguna , los humanoides aparecerán final e inevitablemente, es lisa y llanamente falsa”. En un famoso debate con el defensor de SETI Carl Sagan, el Biólogo Ernst Mayr se hacía eco del escepticismo de Simpson: “En la Tierra  millones de linajes u organismos y quizá 50.000 millones de sucesos de especiación, sólo uno condujo a una alta inteligencia; eso me hace creer en su completa improbabilidad”.

 

          Por uno u otro motivo, muchas especies que habitaron la Tierra dejaron de existir

Muchas formas de vida pasada, ya no están aquí con nosotros. De hecho, sólo el 1% de las epecies que han poblado la Tierra viven actualmente y, tenemos que tener claro que, la única manera de evolucionar es mutar, sin mutaciones no hay evolución, dado que la dinámica del planeta es cambiante y nos exige una adaptación, aunque a lo largo de miles de , nosotros y otros seres vivos mutamos para sobrevivir.

La vida contiene tantos accidentes del destino, tántas carambolas arbitrarias que la pauta de cambio es esencialmente aleatoria. Los millones de pasos fortuitos que construyen nuestra propia historia evolutiva nunca sucederían por segunda vez, ni siquiera en lineas generales. La historia recorrería “otro camino” , de modo que, “la enorme mayoría de las repeticiones nunca produciría…una criatura con autoconsciencia… La probabilidad de que  escenario alternativo (por ejemplo, repetición) contenga algo remotamente parecido a un ser humano debe ser practicamente nula”. ¿O no?

                          Todavía andamos dando vueltas y vueltas a la pregunta de que fue lo primero.

Yo siempre pienso en aquel caldo primordial, en el protoplasma vivo, en aquella primera célula replicante. Muchos fueron los factores que tuvieron que intervenir para poder llegar a ella y, a partir de ahí, ¡comenzó la aventura de la vida! Que aún en evolución, da lugar a que, en nuestras mentes se produzcan espejismos de cosas que creemos ver y que no son como las vemos.

¡Ya iremos aprendiendo!

emilio silvera

  El futuro: Siempre será incierto.

 

 

No pocas veces, cuando no sabemos las respuestas, echamos manos del Azar y le adjudicamos lo que pasó., cuando fue una causa muy pequeña que escapó a nuestra percepción la que determinó los acontecimientos posteriores a ella produciendo los considerables efectos que más tarde, podemos ver y, desde luego, tales efectos nunca se debieron al Azar. Si conociéramos con exactitud las leyes de la Naturaleza y la situación del Universo en su momento inicial, podríamos predecir exactamente la situación de ese mismo universo en un momento posterior. Pero incluso si se diera el caso de que las leyes naturales no fueran ya un secreto para nosotros, sólo podríamos conocer la situación inicial de una manera aproximada. Eso nos daría la posibilidad de predecir la situación posterior de la misma aproximación, esto es todo lo que necesitamos, y diríamos que hemos logrado predecir el fenómeno, que está gobernado por las leyes. Pero no siempre es así, puede que una pequeña diferencia en las condiciones iniciales produzca una diferencia muy grande en las condiciones finales. Un pequeño error en lo anterior causará un enorme error en lo posterior. La predicción se hace imposible, y lo que tenemos entonces es, un “fenómeno fortuíto”, algo que no podemos explicar.

 

 

 

 

El Big Bang, esa teoría aceptada por todos y que “nos dice” como se formó nuestro Universo y comenzó su evolución hasta llegar a ser como ahora lo podemos contemplar. De acuerdo a esta teoría, el Universo se originó a partir de un estado inicial de alta temperatura y densidad, y desde entonces ha estado siempre expandiéndose. La teoría de la relatividad General predice la existencia de una singularidad en el comienzo, cuando la temperatura y la densidad eran infinitas, antes del comienzo del Tiempo y del nacimiento del Espacio.

La mayoría de los cosmólogos interpretan esta singularidad como una indicación de que la relatividadgeneral de Einstein deja de ser válida en el Universo muy primitivo (no existía materia, todo era una infinita concentración de energía), y el comienzo mismo debe ser estudiado utilizando una teoría de cosmología cuántica.

 

 

 

 

La misión WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) de la NASA ha publicado los resultados de cinco años de observación de la radiación de fondo de microondas del firmamento completo. Estos resultados confirman bastante de lo que ya sospechábamos acerca de la infancia del Universo, además de alcanzar una precisión sin precedentes en las estimaciones acerca de la edad y la composición del Universo.

 

La teoría del Big Bang es capaz de explicar la expansión del Universo; la existencia de una radiación de fondo cósmica, y la abundancia de núcleos ligeros como el helio, el helio^-3, el deuterio y el litio-7, cuya formación se predice que ocurrió alrededor de un segundo después del Big Bang, cuando la temperatura reinante era de 10¹⁰ K.

 

 

 

 

La radiación de fondo cósmica proporciona la evidencia más directa de que el Universo atravesó por una fase caliente y densa.  En la teoría del Big Bang, la radiación de fondo es explicada por el hecho de que, durante el primer millón de años más o menos (es decir, antes del desacoplo de la materia y la radiación y, por tanto, en equilibrio término con ella.  Esta fase es habitualmente denominada “bola de fuego primordial”.)

Cuando el Universo se expandió y se enfrió a 3000 K se volvió transparente a la radiación, que es la que observamos en la actualidad, mucho más fría y diluida, como radiación térmica de microondas.  El descubrimiento del fondo de microondas en 1.956 puso fin a una larga batalla entre el Big Bang y su rival la teoría del Universo estacionario de P. Hoyle y otros, que no podía explicar la forma de cuerpo negro del fondo de microondas.  Es irónico que, el termino Big Bang, tuvo inicialmente un sentido burlesco y fue acuñado por Hoyle, contrario a la teoría del Universo inflacionario y defensor del estacionario.

 

 

 

Se cree que de aquella explosión primera, surgieron todas las fuerzas que rigen hoy nuestro universo, se estabilizaron las constantes universales que le dan su sello característico, y, se formaron las primeras estrellas necesarias para que, en su hornos nucleares se crearan los materiales complejos presentes en los mundos y en los seres vivos.

Veamos lo que creemos que paso:

 

Cronología del Big Bang
Era	Duración	Temperatura
Era de Planck	de 0 a 10-43 seg.	a 10-34 K
Era de radiación	de 10-43 a 30.000 años	desde 10-34 a 104 K
Era de la materia	de 30.000 años al presente (13.500.000.000 años).	desde 104 a 3 K actual

Para fijar más claramente los hechos se debe extender la explicación evolutiva del universo en las fases principales que son las eras reseñadas en el recuadro de arriba, su duración y temperatura. Sin embargo, lo cierto es que, nunca hemos podido traspasar la llamada era de Planck, es decir, esa barrera infranqueable de los 10^-43 segundos desde el comienzo del tiempo. ¿Qué pasaría allí en esa fracción infinitesimal de tiempo? El no saberlo, el no conocer los sucesos iniciales, nos llevan a predecir a partir de lo que “sabemos” que nos da un cuadro incompleto y, como decíamos antes, un desvío pequeño inicial nos puede llevar a un  gran desvío final.

Primera forma de la materia, los primeros átomos. Está claro que las estrellas y los planetas no se formaron de hoy para mañana, el proceso fue algo más largo y, las primeras estrellas aparecieron a los doscientos mil años después del Big Bang, y, con ellas, se fueron formando también los primeros planetas. Más tarde se conformaron las galaxias que agruparon estrellas y material interestelar por la fuerza de gravitatoria. Las galaxias se juntaron en cúmulos y supercúmulos. Pero expliquemos algo más sobre lasEras en el proceso del Big Bang:

De la materia

Es la era que comenzó cuando el efecto gravitacional de la materia comenzó a dominar sobre el efecto de presión de radiación. Aunque la radiación es no masiva, tiene un efecto gravitacional que aumenta con la intensidad de la radiación. Es más, a altas energías, la propia materia se comporta como la radiación electromagnética, ya que se mueve a velocidades próximas a la de la luz. En las etapas muy antíguas del universo, el ritmo de expansión se encontraba dominado por el efecto gravitacional de la presión de radiación, pero a medida que el universo se enfrió, este efecto se hizo menos importante que el efecto gravitacional de la materia. Se piensa que la materia se volvió predominante a una temperatura de unos 10⁴ K, aproximadamente 30.000 años a partir del Big Bang. Este hecho marcó el comienzo de la era de la materia.

Aún colea uno de los últimos éxitos del acelerador de partículas LHC que dio ha vuelto el campanazo con uno de sus experimentos, una recreación a escala de lo que “sucedió” en los orígenes del Universo. Se utilizaron iones de plomo para alcanzar este logro. Un metal poco exótico en comparación con otros más caros pero que posee la cualidad de ser uno de los más pesados.

Según el CERN estos experimentos con iones de plomo abren “una nueva vía en la investigación del programa del acelerador para sondear la materia tal como era en los primeros instantes del Universo, justo después del Big Bang”. Aclaran que “uno de los principales objetivos de esta nueva fase es producir cantidades ínfimas de esta materia, llamada “plasma quark-gluon y estudiar su evolución hacia aquella que constituye el Universo actualmente”.

Traigo aquí este breve comentario sobre tareas que se realizaron  en el LHC para, haceros ver que siempre estamos tratando de ahondar en el saber de la materia y lo que pudo pasar en aquellos primeros momentos de la creación que son desconocidos para nosotros antes del Tiempo de Planck

 El Tiempo de Plank nos lleva hacia la

Era de la Radiación

Periodo entre 10^-43 s (la era de Planck) y 300.000 años después del Big Bang. Durante este periodo, la expansión del universo estaba dominada por los efectos de la radiación o de las partículas rápidas (a altas energías todas las partículas se comportan como la radiación). De hecho, la era leptónica y la era hadrónica son ambas subdivisiones de la era de radiación. La era de radiación fue seguida por la era de la materia que antes se reseña, durante la cual las partículas lentas dominaron la expansión del universo.

Era hadrónica

Corto periodo de tiempo entre 10^-6 s y 10^-5 s después del Big Bang en el que se formaron las partículas atómicas pesadas, como protones, neutrones, piones y kaones entre otras. Antes del comienzo de la era hadrónica, los quarks se comportaban como partículas libres. El proceso por el que se formaron los quarksse denomina transición de fase quark-hadrón. Al final de la era hadrónica, todas las demás especies hadrónicas habían decaído o se habían desintegrado, dejando sólo protones o neutrones. Inmediatamente después de esto el universo entró en la era leptónica.

Hoy, como todos sabeis, en el LHC se están haciendo diversos experimentos con hadrones para saber más sobre aquellos primeros momentos del Big Bang, sobre lo que la materia encvierra, y, sobre todo, tratamos de poder entrar en zonas prohibidas hasta ahora en las que, probablemente, podamos “ver” nuevas cosas y, sobre todo saber sobre muchas de las incógnitas que la Ciencia no ha podido resolver. En realidad, para npo saber no sabemos ni…

A la idea de un universo isótropo y homogéneo en promedio para grandes escalas de distancia se la suele denominar “Principio Cosmológico” – término introducido en 1933 por el astrónomo británico Edward Arthur Milne (1896-1950) – y formulado por primera vez por Albert Einstein (1879-1955) alrededor de 1915, cuando todavía los astrónomos consideraban al sistema de estrellas de la Vía Láctea como todo el universo conocido, y los análisis estadísticos de la distribución estelar mostraban un sistema ligado con forma de disco achatado y por tanto claramente inhomogéneo. Einstein había discutido este punto con el astrónomo alemán Willen de Sitter (1872-1934), seguramente preocupado por estar haciendo una hipótesis demasiado atrevida. Pero la idea que rondaba en la cabeza de Einstein eran las observaciones del filósofo y físico austriaco Ernst Mach (1838-1916).

Era Leptónica

Varios métodos independientes han mostrado que el Universo sólo existe desde hace 13,7 mil millones de años. En aquella época remota, sus propiedades eran muy diferentes. En efecto, como el Universo está en expansión, su densidad de materia y su densidad de energía están en baja constante, lo que se traduce en una disminución de la temperatura media. Así pues, cuanto más lejos se remonta en el tiempo, más grande era la densidad del Universo y más elevada su temperatura media.

Los quarks han estado unidos desde que el Universo sólo tenía unos pocos segundos de edad y ahora están en nosotros y en todos los objetos del universo, chicos o grandes, todo lo material está hecho de Quarks y Leptones desde una bacteria hasta una galaxia. Por supuesto, también nuestro cerebro y las neuronas que crean pensamientpos.

Si hablamos de leptones nos estamos refiriendo al Intervalo que comenzó unos 10^-5 s después del Big Bang, en el que diversos tipos de leptones eran la principal contribución a la densidad del universo. Se crearon pares de leptones y antileptones en gran número en el universo primitivo, pero a medida que el universo se enfrió, la mayor parte de las especies leptónicas fueron aniquiladas. La era leptónica se entremezcla con la hadrónica y ambas, como ya dije antes, son subdivisiones de la era de la radiación. El final de la era leptónica se considera normalmente que ocurrió cuando se aniquilaron la mayor parte de los pares electrón-positrón, a una temperatura de 5×10⁹ K, más o menos un segundo después del Big Bang. Después, los leptones se unieron a los hadrónes para formar átomos.

Así creemos que se ¡ formó nuestro universo, a partir de una singularidad que explotó expandiendo toda la densidad y energía a unas temperaturas terroríficas, y a partir de ese mismo instante conocido como Big Bang, nacieron, como hermanos gemelos, el tiempo y el espacio junto con la materia que finalmente desembocó en lo que ahora conocemos como universo.

El universo es el conjunto de todo lo que existe, incluyendo el espacio, el tiempo y la materia.  El estudio del universo se conoce como cosmología. Los cosmólogos distinguen al Universo con “U” mayúscula, significando el cosmos y su contenido, y el universo con “u” minúscula, que es normalmente un modelo matemático deducido de alguna teoría física como por ejemplo, el universo de Friedmann o el universo de Einstein–de Sitter. El universo real está constituido en su mayoría de espacios que aparentemente están vacíos, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas, planetas, gases y otros objetos cosmológicos que nosotros no dejamos de observar con nuestros modernos ingenios para tratar de saber lo que pasó, lo que pasa y lo que pasará.

Los telescopios espaciales de la NASA han captado, a 62 millones de años luz de la Tierra, una colisión de dos galaxias que comenzó hace 100 millones de años y aún continúa. La espectacular imagen publicada por la agencia espacial ha sido obtenida combinando las las tomadas por las cámaras del Observatorio de rayos X Chandra, el Telescopio Espacial Hubble y el Spitzer.

El universo se está expandiendo, de manera que el espacio entre las galaxias está aumentando gradualmente, provocando un desplazamiento al rojo cosmológico en la luz procedente de los objetos distantes. Existe evidencia creciente de que el espacio puede estar ocupado por alguna clase de sustancia o “materia oscura” invisible que puede constituir muchas veces la masa total de las galaxias visibles.

La composición de imagen (arriba) muestra el cúmulo de galaxias masivo MACSJ0717.5+3745. El color del gas caliente está codificado con colores para mostrar su temperatura. El gas más frío es mostrado como un púrpura rojizo, el gas más caliente en azul y las temperaturas intermedias en púrpura. Las repetidas colisiones en el cúmulo son causadas por una corriente de galaxias, polvo y  -posiblemente- “materia oscura” -conocida como filamento- de 13 millones de años luz.

Esos halos, tendrían muchas veces la masa que podemos ver en la materia luminosa, la Bariónica formada por Quarks y Leptones que conforman las estrellas, planetas, galaxias y nosotros mismos. La teoría de la materia oscura y su -hipotética- presencia en cúmulos y supercúmulos ha sido “descubierta” -o inventada para tapar nuestra ignorancia- en época relativamente cercana para que prevalezca entre los astrónomos la uninimidad respecto a su contribución a la masa total del universo. El debate continúa, está muy vivo y, es el tema tan candente e importante que, durará bastante tiempo mientras algún equipo de observadores no pueda, de una vez por todas, demostrar que, la “materia oscura” existe, que nos digan donde está, y, de qué está conformada y como actúa. Claro que, cuando se haga la suma de materia luminosa y oscura, la densidad de la masa total del universo no será todavía mayor del 30% del valor crítico. A todo esto, ocurren sucesos que no podemos explicar y, nos preguntamos si en ellos,no estarán implicadas fuerzas que todavía, no hemos sabido descubrir.

Mientras tanto, seguimos conjeturando y lanzando teorías de lo que  fue, de lo que es, y, de lo que podrá ser. Incluso nos hemos atrevido a vaticinar campos y bosones dadores de masa, o, también, “materia oscura” que permea todo el Universo y es una clase real de materia… ¡Todo ello sin pruebas contundentes!

Toda la materia del Universo son estrellas, Nebulosas, galaxias o y agujeros negros y también conforman las cosas que vemos a nuestro alrededor (ríos y océanos, bosques y montañas…, ¡infinidad de mundos!), incluso podemos relacionarla con esa clase de materia evolucionado que alcanzó la consciencia. ¿Cómo fue posible tal maravilla? Y todo, sin excepción -al menos hasta donde podemos saber-, está hecho de Quarks y Leptones.

Claro que el hecho de que la materia luminosa medida esté tan cercana al valor crítico, puede simplemente deberse a un accidente cósmico; las cosas simplemente “resultan” de ese modo. Me costaría mucho aceptar una explicación y supongo que a otros también. Es tentador decir que el Universo tiene en realidad la masa crítica, pero que de algún modo no conseguimos verla toda. Parece que “debe existir una sustancia cósmica” desconocida que es la responsable de que las cuentas cuadren.

Como resultado de esta suposición, los astrónomos comenzaron a hablar de la “masa perdida” con lo que aludían a la materia que habría llenado la diferencia entre densidades observadas y crítica. Tales teorías de “masa perdida”, “invisible” o, finalmente “oscura”, nunca me ha gustado, toda vez que, hablamos y hablamos de ella, damos por supuesta su existencia sin haberla visto ni saber, exactamente qué es, y, en ese plano, parece como si la Ciencia se pasara al ámbito religioso de la fe,  de creer en lo que no podemos ver ni tocar, y, la Ciencia, amigos míos, es otra cosa.

Lo cierto es que, en el Universo, son muchas las cosas que se expanden y me pregunto yo… ¿Por qué no tratamos todos de expandir nuestras mentes? De esa manera, posiblemente, podríamos comprender éstas y otras muchas cuestiones que nos atormentan al no poder llegar a saber qué son y cuáles son los verdaderos significados de los mensajes que, continuamente, nos envía la propia Naturaleza que tratamos de comprender.

Pensamientos sencillos nos hacen pensar, como por ejemplo aquel de Aristóteles:

“… la línea tiene magnitud en una dirección, el plano en dos direcciones y el sólido en tres direcciones; a parte de éstas, no hay ninguna magnitud porque las tres son todas…”

 

 

“Actualmente, mediante la teoría de supercuerdas se enuncia la existencia de un espacio de 11 dimensiones, estas son las 3 de espacio que todos somos capaces de intuir, en pocas palabras la altura, anchura y profundidad, la cuarta dimensión es también intuitiva y va relacionado con el tiempo, ya que los objetos cambian según el tiempo es posible intuitivamente ser aceptado como dimensión, posteriormente se enuncian 7 dimensiones adicionales “compactadas” y una que las va englobando formando “membranas” de las cuales se podría escapar parte de la gravedad de ellas en forma de “gravitones”. Esta teoría única, llamada teoría M, y fue conjeturada en 1995. Después de esta explicación creo que ya las 4 primeras dimensiones es posible que se comprendan ya por los que no profundizare en ellas.”

 

 

Pero el tiempo pasó, los hombres siguieron pensando y conjeturando “cosas” sobre lo que podría ser, llegaron esas teorías de cuerdas que hablan de once dimensiones que nadie ha podido ver nunca y, desde luego, se sitúan -como pasa siempre que no sabemos algo- en la longitud de Planck, ese límite tan lejano que nos impide “ver” lo que pasó en aquellos primeros momentos, cuando surgío el Universo.

Lo dicho: ¡Que no sabemos! Toda vez que ni sabemos como pudieron formarse las Galaxias a pesar de la expansión de Hubble, ni tampoco el origen real de la materia y qué sustancia cósmica estaba allí para que ésta se pudiera formar y, desde luego, si aún dicha “materia cósmica” está permeando todo el Universo y es la responsable de que las galaxias se mueven más rápidamente de lo que deberían. Y, como no sabemos, hablamos de “materia oscura”.

emilio silvera