viernes, 03 de diciembre del 2021 Fecha
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La Física es la llave del futuro

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (0)

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Un norteamericano nacido en Tokio y dos japoneses ganan el Premio Nobel de  Física

El Premio Nóbel de Fisica 2008 se ha concedido a una aportación al conocimiento fundamental de la materia y de sus interacciones: La ruptura espontánea de la simetría y la violación de la simetría CP. Está dotado con diez millones de coronas suecas (un millón de euros) y, como el resto de galardones Nobel, se entrega el 10 de diciembre.

Lo han recibido el estadounidense Yoichiro Nambu por un lado, y los nipones Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa por su contribución al conocimiento de las partículas subatómicas.

A Nambu, nacido en 1921, y que forma parte del prestigioso Instituto Enrico Fermi de EEUU, se le reconoce “su descubrimiento del mecanismo de la ruptura espontánea de simetría, en la física subatómica”.

A Kobayashi -del Acelerador de Alta Energía de Tsukuba (Japón)- y Maskawa -del Instituto Yukawa de Física Teórica, de la Universidad de Kyoto-, se les alaba su papel en el descubrimiento del origen de las rupturas de simetría, “que predicen la existencia de al menos tres familias de quarks en la naturaleza”. Ya son parte del modelo estándar

En 1960, Yoichiro Nambu formuló su descripción matemática de la ruptura espontánea de simetría, como parte de la teoría de la física de partículas. Este mecanismo oculta la verdadera sencillez y el orden de la naturaleza bajo una superficie en apariencia compleja.

El modelo de Nambu ha resultado de tanta utilidad en las últimas décadas, que ya forma parte del modelo estándar de física de partículas, que permite unificar en una sola teoría lo que se conoce de las partículas subatómicas y de tres de las cuatro fuerzas de la naturaleza: la interacción nuclear fuerte (responsable de la unión del núcleo y de los quarks dentro de cada partícula), la débil (fuerza transmutadota de unas partículas en otras y responsable de cambiar el sabor de un quark en otro, así permite convertir un protón en un neutrón para conseguir Helio a partir de Hidrógeno, reacción básica que mantiene encendido al Sol y de ciertas desintegraciones radiactivas) y por último del electromagnetismo.

Respecto a Kobayashi y Maskawa (nacidos en 1944 y 1941, respectivamente), son los responsables de haber formulado en fecha tan temprana como 1971 la explicación a otro fenómeno de nombre similar, pero independiente, las rupturas de simetría, que parecen haber existido desde la creación del universo. Sus cálculos teóricos obligaron a ampliar el modelo estándar de física de partículas, hasta acoger tres familias de quarks, de cuyos miembros se ha ido obteniendo constancia durante los últimos tiempos.

Ruptura espontánea de simetría - Wikipedia, la enciclopedia libreLa ruptura de la simetría temporal produce moléculas capaces de codificar  información | AGÊNCIA FAPESP

¿Pero qué es la ruptura espontánea de la simetría?

Pese a que creemos firmemente que las fuerzas de la naturaleza parecen iguales desde cualquier dirección desde la que observemos, hay situaciones que parecen contradecirlo. Es un mecanismo muy frecuente incluso en nuestra vida cotidiana. Así el agua totalmente igual en cualquier dirección, cristaliza al congelarse y al formar una red parece primar unas direcciones con respecto a otras. Imaginemos que fuéramos un ser que vive dentro de un imán, Hay unas direcciones distintas a otras y parece que las leyes cambian según hacia donde miremos. Si calentáramos el imán hasta que perdiera sus propiedades veríamos que no es así.
Algo similar creemos que sucede en nuestro Universo: está tan frío que parece que no se cumple la simetría inherente a las fuerzas. Creemos que todas son manifestaciones de una única que operaba al principio.

Además de esta existe una ruptura de la simetría más profunda: responsable de que nuestro universo la materia y la antimateria no se aniquilaran totalmente al comienzo. Gracias a eso estamos aquí: en la poquita diferencia de materia que no se aniquiló.

Simetría central - Wikipedia, la enciclopedia libre

Simetría C: Si cambiamos cada partícula por su antipartícula (sólo cambiamos el signo) las leyes no cambian. No es así.

Simetría P: También creemos que debería comportarse igual nuestro Universo que su imagen especular, pero tampoco es así. De ahí el tópico de que los electrones son todos zurdos.

Determinados procesos cumplen ambos: no varían si cambiamos a la vez Simetría CP. Cambiando carga y en una imagen especular los procesos son indistinguibles. La fuerza electromagnética y la interacción fuerte se comportan así(cumplen la simetría CP) pero no así la interacción débil.

Simetría central - Wikipedia, la enciclopedia libre

 (1944). Japón, que descubrió el origen de la ruptura de simetría que predice la existencia de, al menos tres familias de Quarks en la Naturaleza. 


El atomo

Toshihide Maskawa - Wikipedia, la enciclopedia libre

Toshihide Maskawa

Yoichiro Nambu - Wikipedia, la enciclopedia libre

Yoichiro Nambu, descubrió el mecanismo de ruptura espontánea de la simetría

¿Por qué hay algo en vez de nada? ¿Por qué hay tantas partículas elementales diferentes? Estos laureados con el Premio Nobel de Física de presentaron ideas teóricas que nos suministran una comprensión más profunda de lo que sucede en el interior de los bloques más pequeños que forman la materia.


Fallece a los 94 años premio Nobel de Física Yoichiro Nambu | TECNOLOGIA |  EL COMERCIO PERÚ


La naturaleza de las leyes de simetría se encuentran en el corazón de este asunto. O más bien, la ruptura de las simetrías, tanto las que parecen haber existido en nuestro universo desde el principio como aquellas que han perdido su simetría original en alguna parte del camino. De hecho, todos somos hijos de la simetría rota. Ello debió ocurrir inmediatamente después del Big Bang, hace unos 14.000 millones de años cuando fueron creadas la materia y la antimateria. El contacto de materia y antimateria es fatal para ambas, se aniquilan mutuamente y se transforman en radiación. Es evidente que la materia, al final, ganó la partida a la antimateria, de otra manera nosotros no estaríamos aquí. Pero estamos, y una pequeña desviación de la simetría perfecta parece que ha sido suficiente –un exceso de una partícula de materia por cada diez mil millones de partículas de antimateria fueron suficientes para hacer que nuestro mundo exista-. Este exceso de la materia fue la semilla de nuestro universo, lleno de galaxias, estrellas y planetas y, eventualmente, de vida. Pero lo que hay detrás de esta violación de la simetría en el cosmos es aún un gran misterio y un activo para seguir buscando lo que no sabemos.

Mecanismo de Higgs - Wikipedia, la enciclopedia libreEl mecanismo de Higgs simulado en un tritelururo y observado por  espectroscopia de femtosegundos - La Ciencia de la Mula Francis

La mayoría de los físicos piensa que el llamado mecanismo de Higgs es el responsable de que la simetría original entre fuerzas fuera destruido dando a las partículas sus masas en las primeras etapas del universo. El camino hacia ese descubrimiento fue trazado por Yoichiro Nambu quien, en 1960, fue el primero en introducir la violación espontánea de la simetría en la física de partículas. Es por este descubrimiento por el que se le concede el Premio Nobel de Física.

Tenemos algunos ejemplos banales de violación espontánea de la simetría en la vida diaria. Un lápiz en equilibrio sobre su punta lleva una existencia totalmente simétrica en la cual todas las direcciones son equivalentes. Pero esta simetría se pierde cuando cae -ahora sólo una dirección cuenta-. Por otro lado su condición es ahora más estable, el lápiz no puede volver a caer, ha llegado a su nivel más bajo de energía.


El modelo que tenenos de la física de partículas se llama Modelo Estándard y, nos habla de las interacciones entre partículas y las fuerzas o interraciones que están presentes, las leyes que rigen el Universo físico y que, no hemos podido completar al no poder incluir una de las fuerzas: La Gravedad. Claro que, no es esa la única carencia del Modelo, tiene algunas más y, a estas alturas, se va necesitando un nuevo Modelo, más completo y audaz, que incluya a todas las fuerzas y que no tengá parámetros aleatorios allí donde nuestros conocimientos no llegan.

La fealdad del Modelo Estándar puede contrastarse con la simplicidad de las ecuaciones de Einstein, en las que todo se deducía de primeros principios. Para comprender el contraste estético entre el Modelo Estándar y la teoría de la relatividad general de Einstein debemos comprender que, cuando los físicos hablan de “belleza” en sus teorías, realmente quieren decir que estas “bellas” teorías deben poseer al menos dos características esenciales:

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

E = mc2 . Esta es la mejor prueba de lo que decimos arriba.

Qué significa nueva física más allá del modelo estándar - La Ciencia de la  Mula Francis

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.

El principio director del modelo estándar dicta que sus ecuaciones son simétricas. De igual modo que una esfera ofrece el mismo aspecto desde cualquier punto de vista, las ecuaciones del modelo estándar subsisten sin variación al cambiar la perspectiva desde la que son definidas. Las ecuaciones permanecen invariables, además, cuando esta perspectiva se desplaza en distinta magnitud a diferentes puntos del espacio y el tiempo.

Al contrario de la relatividad general, la simetría del Modelo Estándar, está realmente formada empalmando tres simetrías más pequeñas, una por cada una de las fuerzas; el modelo es espeso e incómodo en su forma. Ciertamente no es económica en modo alguno. Por ejemplo, las ecuaciones de Einstein, escritas en su totalidad, sólo ocupan unos centímetros y ni siquiera llenaría una línea de esta página. A partir de esta escasa línea de ecuaciones, podemos ir más allá de las leyes de Newton y derivar la distorsión del espacio, el Big Bang y otros fenómenos astronómicos importantes como los agujeros negros. Por el contrario, sólo escribir el Modelo Estándar en su totalidad requeriría, siendo escueto, un par de páginas  y parecería un galimatías de símbolos complejos sólo entendibles por expertos.

Los científicos quieren creer que la naturaleza prefiere la economía en sus creaciones y que siempre parece evitar redundancias innecesarias al crear estructuras físicas, biológicas y químicas.

 

La luz antigua absorbida por átomos de hidrógeno neutro podría usarse para probar ciertas predicciones de la Teoría de Cuerdas, dicen los cosmólogos de la Universidad de Illinois. Realizar tales medidas, sin embargo, requeriría que se construyese un gigantesco conjunto de radio telescopios en la Tierra, el espacio, o la Luna.

El matemático francés Henri Poincaré lo expresó de forma aún más franca cuando escribió: “El científico no estudia la Naturaleza porque es útil; la estudia porque disfruta con ello, y disfruta con ello porque es bella

E. Rutherford, quien descubrió el núcleo del átomo (entre otras muchas cosas), dijo una vez: “Toda ciencia es o física o coleccionar sello”.Se refería a la enorme importancia que tiene la física para la ciencia, aunque se le olvidó mencionar que la física está sostenida por las matemáticas que la explica.

Pero, a pesar de todos sus inconvenientes, el Modelo Estándar, desde su implantación, ha cosechado un éxito tras otro, con sus inconvenientes y sus diecinueve parámetros aleatorios, lo cierto es que es lo mejor que tenemos por el momento para explicar las familias de partículas que conforman la materia y cómo actúan las fuerzas de la naturaleza, todas las fuerzas menos la gravedad; esa nos la explica a la perfección y sin fisuras las ecuaciones de Einstein de la relatividad general.

Hace tiempo que los físicos tratan de mejorar el Modelo Estándar con otras teorías más avanzadas y modernas que puedan explicar la materia y el espacio-tiempo con mayor amplitud y, sobre todo, incluyendo la gravedad. Así que retomando la teoría de Kaluza de la quinta dimensión, se propuso la teoría de super.gravedad en 1.976 por los físicos Daniel Freedman, Sergio Ferrara y Peter van Nieuwenhuizen, de la Universidad del Estado de Nueva York en Stoney Brook que desarrollaron esta nueva teoría en un espacio de once dimensiones.

Para desarrollar la superteoría de Kaluza-Klein en once dimensiones, uno tiene que incrementar enormemente las componentes del interior del Tensor métrico de Riemann (que Einstein utilizó en cuatro dimensiones, tres de espacio y una de tiempo para su relatividad general y más tarde, Kaluza, añadiendo otra dimensión de espacio, la llevó hasta la quinta dimensión haciendo así posible unir la teoría de Einstein de la gravedad, con la teoría de Maxwell del electromagnetismo), que ahora se convierte en el supertensor métrico de Riemann.

Hasta hoy, no se ha logrado, ni mucho menos, inventar una teoría de campo consistente totalmente unificadora que incluya la gravedad. Se han dado grandes pasos, pero las brechas «científicounificantes» siguen siendo amplias. El punto de partida ha sido siempre la teoría de la relatividad general y conceptos con ella relacionados, por la excelencia que manifiesta esa teoría para explicar la física gravitatoria macro-cósmica. El problema que se presenta surge de la necesidad de modificar esta teoría sin perder por ello las predicciones ya probadas de la gravedad a gran escala y resolver al mismo tiempo los problemas de la gravedad cuántica en distancias cortas y de la unificación de la gravedad con las otras fuerzas de la naturaleza.

Su tensor métrico es un tensor de rango 2 que se utiliza para definir … Sin embargo, en otras teorías se ha elevado el rango y se pueden definir múltiples universos de dimensiones más altas.

El tensor métrico se podría adaptar a las necesidades de la búsqueda estableciendo la multiplicidad de dimensiones que la teoría exigía para su desarrollo.

 

Más allá de lo que nos permiten captar nuestros sentidos físicos, hay que tener nuestra mente abierta a la posibilidad de que puedan existir otras realidades diferentes a lo que nos dicta nuestra experiencia, realidades capaces de ser descubiertas por la fuerza del intelecto cuando nos atrevemos a cuestionar aquello que creíamos como absoluto.

Esta nueva teoría de supergravedad pretendía la unificación de todas las fuerzas conocidas con la materia, y, como en un rompecabezas, encajarlas en el Tensor de Riemann tan solo con elevar el número de dimensiones que exigía más componentes y nos daba el espacio necesario para poder ubicar en sus apartados correspondientes, todas las fuerzas fundamentales y también la materia, la que podía satisfacer, casi en su totalidad, el sueño de Einstein.

A partir de aquí, de estas ecuaciones, surgió todo. Este fue el puerto de donde salió el bajel de la teoría de Kaluza-Gleim, la super-gravedad y supersimetría, la cuerda heterótica y la Teoría de cuerdas, todo ello, rematado con la finalmente expuesta, teoría M. También, con el nacimiento de esta ecuación que es la imagen que mejor refleja hasta dónde puede3 llegar el intelecto humano, comenzó la verdadera cosmología.

La supergravedad casi consigue satisfacer el sueño de Einstein de dar una derivación puramente geométrica de todas las fuerzas y partículas del universo. Al añadir la supersimetría al Tensor métrico de Riemann, la métrica se duplica en tamaño, dándonos la supersimetría de Riemann. Las nuevas componentes del súper tensor de Riemann corresponden a quarks y leptones, casi todas las partículas y fuerzas fundamentales de la naturaleza: la teoría de la gravedad de Einstein, los campos de Yang-Mills y de Maxwell y los quarks y leptones. Pero el hecho de que ciertas partículas no estén en esta imagen nos obliga a buscar un formalismo más potente:

La materia con todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Los bosones intermediarios o partículas portadoras de las fuerzas como el fotón para el electromagnetismo, los gluones para la fuerza nuclear fuerte, las partículas W y Z para la nuclear débil y, en la partícula portadora de la gravedad, el gravitón, ponemos el signo de interrogación, ya que se sabe que esta ahí en algún sitio pero hasta la fecha no ha sido detectado.

INTRODUCCI´ON A LA TEOR´IA DE CUERDAS BOS´ONICAS

Antes de continuar con la teoría de súper cuerdas, o con su versión más avanzada la teoría M, parece conveniente recordar que hasta el momento los ladrillos del universo eran los quarks, las partículas más pequeñas detectadas en los aceleradores del CERN y FERMILAB. Pero ¿están hechos de cosas más pequeñas?, eso no lo sabemos. El Modelo Estándar, menos avanzado que las otras teorías, nos dice que los quarks son las partículas más pequeñas y forman protones y neutrones constituyendo la formación interna del átomo, el núcleo. En la actualidad, nuestros aceleradores de partículas no tienen capacidad para ahondar más allá de los quarks y averiguar si a su vez, éstos están formados por partículas aún más pequeñas.

 

No podemos saber (aún) que es lo que pueda haber (si es que lo hay) más allá de los Quarks, los constituyentes de la materia más pequeños conocidos hasta el momento actual. Sin embargo, no se descarta que puedan existir partículas más simples dentro de los Quarks que, al fin y al cabo, no serían tan elementales.

Por otro lado, los físicos están casi seguros de que los leptones no están compuestos de partículas más pequeñas. Sin embargo, esta sospecha no se tiene en el caso de los quarks; no se sabe qué puede haber detrás de ellos. Tan sólo se ha llegado a de-confinarlos junto con los gluones y por un breve periodo de tiempo de los protones y neutrones que los mantenían aprisionados, formando – en esos breves instantes – una materia plasmosa. No es raro oír dentro de la comunidad científica a los físicos teóricos hablando de pentaquarks.

Como antes hemos comentado de pasada, el Modelo Estándar agrupa las partículas en familias:

Claro, son muchos más. Además de los Bariones, también forman parte de la familia hadrónica los mesones y la lista de unos y otros es larga y cada individuo, como es natural, tiene sus propias características que lo hacen único.

Hadrones: Bariones: protón, neutrón , Lambda, omega, etc.
Mesones: pión, kaón, psí, etc.
Quarks: up, down, charmed, strange, top y botton
Leptones: electrón, muón y tau (y sus neutrinos asociados), neutrino electrónico, muónico y tauónico

Y describe las interacciones que estas partículas tienen con las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, sobre todo con las nucleares fuerte y débil y la electromagnética; la gravedad se queda aparte del Modelo Estándar, ya que su incidencia con las partículas elementales es inapreciable como consecuencia de las infinitesimales masas de éstas, y ya sabemos que la gravedad se deja sentir y se hace presente cuando aparecen las grandes masas como planetas, estrellas y galaxias.

Grandes estructuras que vienen a ser como pequeños ”universos islas” en los que podemos estudiar, a menos tamaño, todo lo que en el Gran Universo puede pasar. Partiendo de la base de que las leyes del universo son las mismas en todas partes, podemos tomar cualquier región del mismo y ver que, allí está ocurriendo lo mismo que aquí ocurre, es decir, están presentes las fuerzas fundamentales: nucleares débiles y fuertes, electromagnetismo y Gravedad y, todo, absolutamente todo, funciona al ritmo que dichas leyes nos marcan.

Como el Modelo Estándar es limitado, los físicos buscan desesperadamente nuevas teorías que puedan corregir y perfeccionar este modelo. Así aparecieron las teorías de súper simetría, súper gravedad, súper cuerdas, y ahora por último, la teoría M propuesta por Edward Witten en 1.995 y que nos quiere explicar, de manera más perfecta, el universo desde su origen, cómo y por qué está conformado ese universo, las fuerzas que lo rigen, las constantes de la naturaleza que establecen las reglas, y todo ello, a partir de pequeños objetos infinitesimales, las cuerdas, que sustituyen a las partículas del modelo estándar que creíamos elementales.

Supersimetría - George de la física

Esas partículas súper simétricas que pronostican algunas teorías, aún no han sido observadas y se espera que en el LHC puedan aparecer algunas que, desde luego, si así ocurre, sería un buen adelanto para conocer el mundo que nos acoge y la Naturaleza del Universo.

Esta nueva teoría, permite además, unificar o incluir la gravedad con las otras fuerzas, como teoría cuántica de la gravedad, todo ello mediante una teoría estructurada y fundamentada con originalidad y compactificación de las cuatro fuerzas de la naturaleza y dejando un gran espacio matemático para eliminar anomalías o perturbaciones, y se propugna con coherencia quela cuerda es el elemento más básico de la estructura de la materia; lo que estaría bajo los quarks serían unas diminutos círculos semejantes a una membrana vibrante circular y de diferentes conformaciones.

Universos Paralelos, Teorías de Cuerdas, Súper gravedad, La Teoría M, y ¿Los pensamientos de la Mente, podrán dar para tanto?

Una vez se escucha sobre los fundamentos de la teoría cuántica uno no puede mas que sobrecogerse, ampliar la mente y galopar entre las múltiples posibilidades acerca de lo real e imaginario que por momentos y depende que conceptos se entrelazan intercambiables. Lo que llama la atención es que por mucho que hayan sido los físicos cuánticos más prestigiosos entre la sociedad científica los que hayan puesto sobre la mesa conceptos cuanto menos rimbombantes e inverosímiles como las multi-dimensiones, los universos paralelos, los efectos túneles y demás, sean los propios miembros  de la academia los que grandilocuentemente se ofenden cuando se hace alusión al paralelismo evidente del comportamiento y extensión de la energía  en referencia al universo preconizado por los místicos de muchas culturas. No tenemos los conocimientos necesarios para poder decir que no a esto o aquello, cada cosa tiene su lugar y tendremos que analizarlas muy a fondo y adentrarnos en esos mundos de misterio para poder decidir lo que es y lo que no puede ser.

Aquí hemos llegado a una región de la Física de las partículas donde la energía (por partícula) es mucho mayor de la que actualmente podemos estudiar en nuestros laboratorios. Claro que especulamos, pero con los datos de los que disponemos, la realidad estará muy cerca de la expuesta en el gráfico, y, en él se señalan energía que no están a nuestro alcance para conseguir lo que se quiere saber.

Ed Witten, en su trabajo, presentó amplias evidencias matemáticas de que las cinco teorías obtenidas de la primera revolución, junto con la más reciente conocida como la súper gravedad (súper cuerda después), en 11 dimensiones, eran de hecho parte de una teoría inherentemente cuántica y no perturbativa conocida como teoría M. Las seis teorías están conectadas entre sí por una serie de simetrías de dualidad T, S, y U. Además, de la teoría propuesta por Witten se encuentran implícitas muchas evidencias de que la teoría M no es sólo la suma de las partes, sino que se vislumbra un alentador horizonte que podría concluir como la teoría definitiva tan largamente buscada.

 

Los resultados de la segunda revolución de las súper cuerdas han demostrado que las cinco teorías de cuerdas forman parte de un solo marco unificado, llamado Teoría M.

Las súper cuerdas, en realidad, sólo es otra manera utilizada por los científicos a la búsqueda de la verdad que la Humanidad necesita y reclama para continuar con su propia evolución que, sin esos conocimientos, quedaría estancada.

Como se puede ver, las partículas implicadas en el Modelo Estándar están en un mundo microscópico de 10-17cm que sí dominan nuestros aceleradores, mientras que la cuerda está en una distancia de 10-33 cm que les está prohibida, allí no podemos llegar, no disponemos de la energía suficiente para ello.

 

Igual que con la energía disponible por el momento, nos pasa con las distancias, que también nos tiene paralizados en nuestros deseos de visitar mundos lejanos, no podemos, al no disponer de los medios necesarios para poder soslayar las distancias de tantos años-luz como tendríamos que recorrer. ¿Habrá otro camino?

Está muy claro para los físicos que, aunque teóricamente, en la Teoría de Súper cuerdas se pueden unir todas las fuerzas, todavía tenemos que seguir sosteniendo que la gravedad resulta una fuerza solitaria para todos los efectos, ya que ha resistido todos los intentos para saber, con certeza, si finalmente se podrá unir a las otras fuerzas de la Naturaleza. La gravedad está descrita por la teoría de la relatividad general de Einstein y tiene una naturaleza esencialmente geométrica. Se entiende como la curvatura del espacio-tiempo alrededor de un objeto masivo. En los gráficos, generalmente, se representa como un objeto pesado sobre una superficie fina y tensa (una pelota o bola pesada de jugar a los bolos que dejamos encima de una sábana extendida tirando de las cuatro esquinas). El peso de la bola (materia) hundirá la sábana (espacio-tiempo) con mayor intensidad en la distancia más cercana a donde se encuentre masa.

Elaboran un plan para detectar los agujeros de gusano en el espacio-tiempo  - RTQué es Espacio-Tiempo? » Su Definición y Significado [2021]

El espacio tiempo se distorsiona allí donde residen objetos pesados como los planetas, las estrellas, galaxias y cualesquiera otros cuerpos masivos.

La teoría de Einstein goza de una amplia aceptación debido a los aciertos macroscópicos que han sido verificados de manera experimental. Los más recientes están referidos a los cambios de frecuencia de radiación en púlsares binarios debido a la emisión de ondas gravitacionales, que actualmente estudia Kip S. Thorne, en relación a los agujeros negros. Entre las predicciones que Einstein propugna en su teoría se encuentran, por ejemplo, la existencia de ondas gravitacionales, que el universo está en constante expansión y que, por lo tanto, tuvo un inicio: el Big Bang o los agujeros negros.

 

Se trata de regiones donde la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de su atracción. Estas regiones se forman por el colapso gravitatorio de estrellas masivas en la etapa final de su existencia como estrella, acabado el combustible nuclear y no pudiendo fusionar hidrógeno en helio, fusiona helio en carbono, después carbono en neón, más tarde neón en magnesio y así sucesivamente hasta llegar a elementos más complejos que no se fusionan, lo que produce la última resistencia de la estrella contra la fuerza de gravedad que trata de comprimirla, se degeneran los neutrones como último recurso hasta que, finalmente, la estrella explota en supernova lanzando al espacio las capaz exteriores de su material en un inmenso fogonazo de luz; el equilibrio queda roto, la fuerza de expansión que contrarrestaba a la fuerza de gravedad no existe, así que, sin nada que se oponga la enorme masa de la estrella supermasiva, se contrae bajo su propio peso, implosiona hacia el núcleo, se reduce más y más, su densidad aumenta hasta lo inimaginable, su fuerza gravitatoria crece y crece, hasta que se convierte en una singularidad, un lugar en el que dejan de existir el tiempo y el espacio.

Allí no queda nada, ha nacido un agujero negro y a su alrededor nace lo que se ha dado en llamar el Horizonte de Sucesos, que es una región del espacio, alrededor del agujero negro que una vez traspasada no se podrá regresar; cualquier objeto que pase esta línea mortal, será literalmente engullida por la singularidad del agujero negro. De hecho, el telescopio espacial Hubble, ha enviado imágenes captadas cerca de Sagitario X-1, en el centro de nuestra galaxia, donde reside un descomunal agujero negro que, en las fotos enviadas por el telescopio, aparece como atrapa la materia de una estrella cercana y se la engulle.

 

.Ondas gravitacionales que se forman a partir de los agujeros negros que, en su dinámica cotidiana y que, actualmente, estamos tratando de captar para saber de un njhuevo Universo que nos diría muchas cosas de las que ocurren a partir de fenómenos que sabemos existen pero, que hasta el momento no hemos podido “leer”.

Esta es la fuerza que se pretende unir a la Mecánica Cuántica en la teoría de supercuerdas, es decir, que Einstein con su relatividad general que nos describe el cosmos macroscópico, se pueda reunir con Max Planck y su cuanto infinitesimal del universo atómico, lo muy grande con lo muy pequeño.

 Einstein tenía razón: El espacio-tiempo es liso | Cosmo NoticiasEfecto túnel o cómo la cuántica se ríe de ti - Hablando de Ciencia
Relatividad y Gravedad Cuántica.

La llamada gravedad cuántica trata de fundir en una sola las dos teorías físicas más soberbias con las que contamos, la relatividad general y la mecánica cuántica, que en el estado actual de nuestro conocimiento parecen incompatibles. Su estudio, ahora mismo, es en algunos aspectos análogo a la física de hace cien años, cuando se creía en los átomos, pero se ignaraban los detalles de su estructura.

Hasta el momento, Einstein se ha negado a esta reunión y parece que desea caminar solo. Las otras fuerzas están presentes en el Modelo Estándar, la gravedad no quiere estar en él, se resiste.

De hecho, cuando se ha tratadode unir la mecánica cuántica con la gravedad, aunque el planteamiento estaba muy bien formulado, el resultado siempre fue desalentador; las respuestas eran irreconocibles, sin sentido, como una explosión entre materia y antimateria, un desastre.

Sin embargo, es preciso destacar que las nuevas teorías de súper-simetría, súper-gravedad, súper-cuerdas o la versión mas avanzada de la teoría M de Ed Witten, tienen algo en común: todas parten de la idea expuesta en la teoría de Kaluza-Klein de la quinta dimensión que, en realidad, se limitaba a exponer la teoría de Einstein de la relatividad general añadiendo otra dimensión en la que se incluían las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo.

Hasta hoy no se ha logrado, ni mucho menos, inventar una teoría de campo que incluya la gravedad. Se han dado grandes pasos, pero la brecha “científicounificante” es aún muy grande. El punto de partida, la base, ha sido siempre la relatividad y conceptos en ella y con ella relacionados, por la excelencia que manifiesta esa teoría para explicar la física gravitatoria cósmica. El problema que se plantea surge de la necesidad de modificar esta teoría de Einstein sin perder por ello las predicciones ya probadas de la gravedad a gran escala y resolver al mismo tiempo el problema de la gravedad cuántica en distancias cortas y de la unificación de la gravedad con las otras fuerzas de la naturaleza. Desde la primera década del siglo XX se han realizado intentos que buscan la solución a este problema, y que han despertado gran interés.

Después de la explosión científica que supuso la teoría de la relatividad general de Einstein que asombró al mundo, surgieron a partir e inspiradas por ella, todas esas otras teorías que antes he mencionado desde la teoría Kaluza-Klein a la teoría M.

 

Esas complejas teorías cuánticas nos quieren acercar al misterio que encierra la materia: ¡El Espíritu de la Luz!

Es de enorme interés el postulado que dichas teorías expone. Es de una riqueza incalculable el grado de complejidad que se ha llegado a conseguir para desarrollar y formular matemáticamente estas nuevas teorías que, como la de Kaluza-Klein o la de supercuerdas (la una en cinco dimensiones y la otra en 10 ó 26 dimensiones) surgen de otra generalización de la relatividad general tetradimensional einsteniana que se plantea en cuatro dimensiones, tres espaciales y una temporal, y para formular las nuevas teorías se añaden más dimensiones de espacio que, aunque están enrolladas en una distancia de Planck, facilitan el espacio suficiente para incluir todas las fuerzas y todos los componentes de la materia, tratando de postularse como la Teoría de Todo.

   Dimensiones enrolladas ¿En un espacio-tiempo fractal? La Naturaleza sabe de eso

La Gran Teoría Unificada que todo lo explique es un largo sueño acariciado y buscado por muchos. El mismo Einstein se pasó los últimos treinta años de su vida buscando el Santo Grial de la teoría del todo en la física, unificadora de las fuerzas y de la materia. Desgraciadamente, en aquellos tiempos no se conocían elementos y datos descubiertos más tarde y, en tales condiciones, sin las herramientas necesarias, Einstein no podría alcanzar su sueño tan largamente buscado. Si aún viviera entre nosotros, seguro que disfrutaría con la teoría de súper-cuerdas o la teoría M, al ver como de ellas, sin que nadie las llame, surgen, como por encanto, sus ecuaciones de campo de la relatividad general.

La fuerza de la Naturaleza, en el universo primitivo del Big Bang, era una sola fuerza y el estado de la materia es hoy conocido como “plasma”; las enormes temperaturas que regían no permitía la existencia de protones o neutrones, todo era como una sopa de quarks. El universo era opaco y estaba presente una simetría unificadora.

Más tarde, con la expansión, se produjo el enfriamiento gradual que finalmente produjo la rotura de la simetría reinante. Lo que era una sola fuerza se dividió en cuatro. El plasma, al perder la temperatura necesaria para conservar su estado, se trocó en quarks que formaron protones y neutrones que se unieron para formar núcleos. De la fuerza electromagnética, surgieron los electrones cargados negativamente y que, de inmediato, fueron atraídos por los protones de los núcleos, cargados positivamente; así surgieron los átomos que, a su vez, se juntaron para formar células y éstas para formar los elementos que hoy conocemos. Después se formaron las estrellas y las galaxias que sirvieron de fábrica para elementos más complejos surgidos de sus hornos nucleares hasta completar los 92 elementos naturales que conforma toda la materia conocida. Existen otros elementos que podríamos añadir a la Tabla, pero estos son artificiales como el pluton.

La materia ha evolucionado hasta límites increíbles: ¡la vida! y, aún no sabemos, lo que más allá pueda esperar.

                            ¿Quizás hablar sin palabras, o, Incluso algo más?

Estos conocimientos y otros muchos que hoy posee la ciencia es el fruto de mucho trabajo, de la curiosidad innata al ser humano, del talento de algunos y del ingenio de unos pocos, todo ello después de años y años de evolución pasando los descubrimientos obtenidos de generación en generación.

¿Cómo habría podido Einstein formular su teoría de la relatividad general sin haber encontrado el Tensor métrico del matemático alemán Riemann?

¿Qué formulación del electromagnetismo habría podido hacer James C. Maxwell sin el conocimiento de los experimentos de Faraday?

La relatividad especial de Einstein, ¿habría sido posible sin Maxwell y Lorentz?

¿Qué unidades habría expuesto Planck sin los números de Stoney?

 

En realidad… ¿Cómo comenzaría todo? Mientras encontramos la respuesta, observamos como el Universo se expande y se vuelve viejo y fe0

CeIBA | Big bang o el átomo primigenio

Así podríamos continuar indefinidamente, partiendo incluso, del átomo de Demócrito, hace ahora más de dos milenios. Todos los descubrimientos e inventos científicos están apoyados por ideas que surgen desde conocimientos anteriores que son ampliados por nuevas y más modernas formulaciones.

Precisamente, eso es lo que está ocurriendo ahora con la teoría M de las supercuerdas de Witten. Él se inspira en teorías anteriores que, a su vez, se derivan de la original de A. Einstein que pudo surgir, como he comentado, gracias al conocimiento que en geometría aportó Riemann con su tensor métrico.

emilio silvera

Las escalas del Universo no son Humanas

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo Hiperdimensional    ~    Comentarios Comments (1)

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¡Nos habla de tantas cosas! Las ecuaciones de campo de la Relatividad General, un asombroso pensamiento de la Mente Humana

 

R_{\mu\nu} - {1\over 2}R g_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = {8 \pi G \over c^4} T_{\mu\nu}

 

¿Qué decir de la maravillosa fórmula de la entropía de Boltzman?

 

S = k log W

 

 

 

La identidad de Euler: Algunos dijeron de su ecuación: “la expresión matemática más profunda jamás escrita”, “misteriosa y sublime”, “llena de belleza cósmica”, “una explosión cerebral”.

 

 

 

 

“Ilustración de los principales elementos de la transmisión sináptica química. Una ola llamada electroquímica de un potencial de acción viaja a lo largo del axón de una neurona. Cuando el potencial de acción llega al terminal presináptica, que provoca la liberación de una pequeña cantidad de moléculas neurotransmisoras, químicos que se unen a moléculas receptoras situadas en la membrana de otra neurona, la neurona postsináptica, en el lado opuesto de la hendidura sináptica.”

 

Neuronas sin fin (cien mil millones) que generan conexiones e impulsos eléctricos que, como vehículos lúmínicos transportan ideas y sentimientos

 

 

 

Antoine lavoisier color.jpg

 

El 16 de febrero de 1785 Antoine-Laurent de Lavoisier sintetiza agua a base de hidrógeno y oxígeno.

 

 

 

http://www.iar.unlp.edu.ar/divulgacion/images/difu19-image001.jpg

 

 

El Universo es todo lo que existe. En él se encuentran la materia en todas sus diferentes formas  que interaccionan con las fuerzas y energías que reinan por todo el Cosmos. El Espacio y el Tiempo, los cúmulos de galaxias que, como nos decía Kant, son como pequeños universos islas en los que podemos encontrar todo lo que en universo existe a una escala menor pero, en cualquier galaxia, existen aquellos objetos que llaman nuestra atención por sus misteriosos secretos que tratamos de conocer de mil maneras diferentes. Aunque lejos nos queda ya aquellos modelos de Tolomeo y otros astrónomos del pasaso, lo cierto es que, nos quedan todavía muchas preguntas que contestar y otras muchas que, ni sabemos formular por no tener los conocimientos necesarios para ello.
Irudia
                    Si la enana blanca se “come” una estrella vecina, llega a convertirse en una estrella de neutrones
Recientemente han efectuado unos profundos estudios de cuyos resultados han obtenido la conclusión de la inexistencia del Big Bang, en otros, se han topado con extraños objetos que no han sabido definir… todavía, también han localizado púlsares que han sido formado a partir de estrellas enanas blancas que han engullido a estrellas vecinas y, al tomar más masa, se convierten en algo distinto de lo que eran. ¡Qué cosas! Nunca podremos saberlo todo sobre todo y, los enigmas irán apareciendo a medida que sepamos más. Un nuevo conocimiento es simplemente la posibilidad de poder plantear nuevas preguntas.

           A nuestro alrededor pasan muchas cosas a las que no prestamos atención

Es fácil caer en la tentación de mirarnos el ombligo y no hacerlo al entorno que nos rodea. Muchas más cosas habríamos evitado y habríamos descubierto si por una sola vez hubiésemos dejado el ego a un lado y, en lugar de estar pendientes de nosotros mismos, lo hubiéramos hecho con respecto a la Naturaleza que, en definitiva, es la que nos enseña el camino a seguir.

Edad del universo - Wikipedia, la enciclopedia libre2013 septiembre 13 : Blog de Emilio Silvera V.

                             La edad actual del universo visible ≈ 1060 tiempos de Planck

                                                      Tamaño actual del Universo visible ≈ 1060 longitudes de Planck

                             La masa actual del Universo visible ≈ 1060 masas de Planck

Density Parameter, OmegaDensidad Crítica : Blog de Emilio Silvera V.

La Densidad crítica (la materia que el Universo contiene) llamada Omega negro por los cosmólogos, según estudio:

Vemos así que la bajísima densidad de materia en el universo es un reflejo del hecho de que:

La Densidad actual del universo visible ≈10-120 de la densidad de Planck

Y la temperatura del espacio, a 3 grados sobre el cero absoluto es, por tanto

La Temperatura actual del Universo visible ≈ 10-30 de la T. de Planck

Estos números extraordinariamente grandes y estas fracciones extraordinariamente pequeñas nos muestran inmediatamente que el universo está estructurado en una escala sobrehumana de proporciones asombrosas cuando la sopesamos en los balances de su propia construcción.

Con respecto a sus propios patrones, el universo es viejo. El tiempo de vida natural de un mundo gobernado por la gravedad, la relatividad y la mecánica cuántica es el fugaz breve tiempo de Planck. Parece que es mucho más viejo de lo que debería ser.

Pero, pese a la enorme edad del universo en “tics” de Tiempo de Planck,  hemos aprendido que casi todo este tiempo es necesario para producir estrellas y los elementos químicos que traen la vida.

¿Por qué nuestro universo no es mucho más viejo de lo que parece ser? Es fácil entender por qué el universo no es mucho más joven. Las estrellas tardan mucho tiempo en formarse y producir elementos más pesados que son las que requiere la complejidad biológica. Pero los universos viejos también tienen sus problemas. Conforme para el tiempo en el universo el proceso de formación de estrellas se frena. Todo el gas y el polvo cósmico que constituyen las materias primas de las estrellas habrían sido procesados por las estrellas y lanzados al espacio intergaláctico donde no pueden enfriarse y fundirse en nuevas estrellas.

 

 

 

 

Pocas estrellas hacen que, a su vez, también sean pocos los sistemas solares y los planetas. Los planetas que se forman son menos activos que los que se formaron antes, la entropía va debilitando la energía del sistema para realizar trabajo. La producción de elementos radiactivos en las estrellas disminuirá, y los que se formen tendrán semividas más largas. Los nuevos planetas serán menos activos geológicamente y carecerán de muchos de los movimientos internos que impulsan el vulcanismo, la deriva continental y la elevación de las montañas en el planeta. Si esto también hace menos probable la presencia de un campo magnético en un planeta, entonces será muy poco probable que la vida evolucione hasta formas complejas.

Las estrellas típicas como el Sol, emiten desde su superficie un viento de partículas cargadas eléctricamente que barre las atmósferas de los planetas en órbitas a su alrededor y, a menos que el viento pueda ser desviado por un campo magnético, los posibles habitantes de ese planeta lo podrían tener complicado soportando tal lluvia de radiactividad. En nuestro sistema solar el campo magnético de la Tierra ha protegido su atmósfera del viento solar, pero Marte, que no está protegido por ningún campo magnético, perdió su atmósfera hace tiempo.

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Cualquier cosa que podamos imaginar… ¡Ahí fuera podría estar!

La vida (creo), estará presente en muchos mundos que, al igual que la Tierra, ofrece las condiciones adecuadas

Probablemente no es fácil mantener una larga vida en un planeta del Sistema solar. Poco a poco hemos llegado a apreciar cuán precaria es. Dejando a un lado los intentos que siguen realizando los seres vivos de extinguirse a sí mismos, agotar los recursos naturales, propagar infecciones letales y venenos mortales y emponzoñar la atmósfera, también existen serias amenazas exteriores.

Los movimientos de cometas y asteroides, a pesar de tener la defensa de Júpiter, son una seria y cierta amenaza para el desarrollo y persistencia de vida inteligente en las primeras etapas. Los impactos no han sido infrecuentes en el pasado lejano de la Tierra, habiendo tenido efectos catastróficos.  Somos afortunados al tener la protección de la Luna y de la enorme masa de Júpiter que atrae hacia sí los cuerpos que llegan desde el exterior desviándolos de su probable trayectoria hacia nuestro planeta.

La caída en el planeta de uno de estos enormes pedruscos podría producir extinciones globales y retrasar en millones de años la evolución que tantos miles de millones de años le costó al Universo para poder plasmarla en una realidad que llamamos vida.

El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas cristalicen los materiales complejos necesarios para la vida, tales como el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, carbono, etc.

Parece que la similitud en los “tiempos” no es una simple coincidencia.  El argumento, en su forma más simple, lo introdujo Brandon Carter y lo desarrolló John D. Barrow por un lado y por Frank Tipler por otro. Al menos, en el primer sistema solar habitado observado, ¡el nuestro!, parece que sí hay alguna relación entre t(bio) y t(estrella) que son aproximadamente iguales; el t(bio) – tiempo biológico para la aparición de la vida – algo más extenso.

Detectada por primera vez agua en la atmósfera de una 'supertierra' en la  zona habitable | Ciencia | EL PAÍS

         Una atmósfera planetaria adecuada dará la opción de que evolucione la vida y se creen sociedades

La evolución de una atmósfera planetaria que sustente la vida requiere una fase inicial durante la cual el oxígeno es liberado por la foto-disociación de vapor de agua. En la Tierra esto necesitó 2.400 millones de años y llevó el oxígeno atmosférico a aproximadamente una milésima de su valor actual.  Cabría esperar que la longitud de esta fase fuera inversamente proporcional a la intensidad de la radiación en el intervalo de longitudes de onda del orden de 1000-2000 ángstroms, donde están los niveles moleculares clave para la absorción de agua.

Este simple modelo indica la ruta que vincula las escalas del tiempo bioquímico de evolución de la vida y la del tiempo astrofísico que determina el tiempo requerido para crear un ambiente sustentado por una estrella estable que consume hidrógeno en la secuencia principal y envía luz y calor a los planetas del Sistema Solar que ella misma forma como objeto principal.

A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el universo como algo natural y corriente, ellos abogan por la inevitabilidad de un universo grande y frío en el que es difícil la aparición de la vida, y en el supuesto de que ésta aparezca, será muy parecida a la nuestra.

“Las historias de ciencia ficción en las cuales se sugiere la existencia de seres vivos construidos de silicio en vez del carbono han proliferado desde hace varias décadas, por ejemplo, en los argumentos de muchas películas y series de TV. La idea no es nueva, pues esta se originó en 1891 (¡!), cuando Julio Sheiner escribió sobre la posibilidad de vida extraterrestre fundada en el Silicio.Biól. Nasif Nahle.

La Ciencia por Gusto: Amarillismo y vida de silicioAbiogénesis - Wikipedia, la enciclopedia libre

“Lo cierto es que no lo sabemos todo y desconocemos si existe vida basada en el Silicio. También tenemos la Abiogénesis se refiere al proceso natural del surgimiento u origen de la vida a partir de la no existencia de esta, es decir, partiendo de materia inerte, como simples compuestos orgánicos. Es un tema que ha generado en la comunidad científica un campo de estudio especializado cuyo objetivo es dilucidar cómo y cuándo surgió la vida en la Tierra. La opinión más extendida en el ámbito científico establece la teoría de que la vida comenzó su existencia en algún momento del período comprendido entre 4.410 millones de años —cuando se dieron las condiciones para que el vapor de agua pudiera condensarse por primera vez—3​ y entre 4.280 y 3.770 millones de años atrás —cuando aparecieron los primeros indicios de vida.”​

Los biólogos, sin embargo, parecen admitir sin problemas la posibilidad de otras formas de vida, pero no están tan seguros de que sea probable que se desarrollen espontáneamente, sin un empujón de formas de vida basadas en el carbono. La mayoría de las estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el universo se centran en formas de vida similares a nosotros que habiten en planetas parecidos a la Tierra y que necesiten agua y oxígeno o similar con una atmósfera gaseosa y las demás condiciones de la distancia entre el planeta y su estrella, la radiación recibida, etc. En este punto, parece lógico recordar que antes de 1.957 se descubrió la coincidencia entre los valores de las constantes de la Naturaleza que tienen importantes consecuencias para la posible existencia de carbono y oxígeno, y con ello para la vida en el universo.

emilio silvera

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Astronomen beobachten Supernova: Hell wie 570 Milliarden Sonnen - Wissen -  TagesspiegelResiduos estelares fueron los causantes de la explosión en supernova de  Kepler

Astrónomos vieron lo que podría ser la supernova más poderosa que jamás hayan detectado. La primera vez que se observó la explosión de la estrella fue en junio pasado, pero todavía está irradiando inmensas cantidades de energía. En su punto máximo, el evento fue 200 veces más poderoso que una supernova típica, haciéndola brillar 570.000 millones de veces más que el momento más brillante de nuestro sol.

Los investigadores opinan que la explosión y la actividad en curso han sido alimentadas por un objeto remanente muy denso, altamente imantado, llamado magnetar o magnetoestrella.

Observan la mayor supernova jamás registrada en el Universo: la explosión  de una estrella al menos 50 veces mayor que el Sol

 

Simulación en alta resolución de una galaxia que alberga una supernova super-luminosa en el universo primitivo. Se cree que a partir de sucesos como esos, el Universo evolucionó hasta llegar a lo que hoy conocemos. Las primeras estrellas muy masivas, incluso algunas sobrepasaban las 150 masas solares, eran destruidas por su propia radiación y se formaban inmensas nebulosas de las que volvían a surgir nuevas estrellas más estables hasta que, todo se fue acoplando de manera paulatina hacia una normalidad que ahora podemos contemplar a nuestro alrededor.

         Sin movernos del planeta Tierra, hemos llegado a saber dónde estamos y cómo es, el Universo

Ahora sabemos que el universo tiene que tener miles de millones de años para que haya transcurrido el tiempo necesario par que las moléculas  de la vida pudieran ser fabricadas en las estrellas y la gravitación nos dice que la edad del universo esta directamente ligada con otras propiedades como la densidad, temperatura, y el brillo del cielo.

Puesto que el universo debe expandirse durante miles de millones de años, debe llegar a tener una extensión visible de miles de millones de años luz. Puesto que su temperatura y densidad disminuyen a medida que se expande, necesariamente se hace frío y disperso. Como hemos llegado a saber, la densidad del universo es hoy de poco más que 1 átomo por m3 de espacio. Traducida en una medida de las distancias medias entre estrellas o galaxias, esta densidad tan baja muestra por qué no es sorprendente que otros sistemas estelares estén tan alejados y sea difícil el contacto con seres de otros mundos. Si existen en el universo otras formas de vía avanzada, entonces, como nosotros, habrán evolucionado sin ser perturbadas por otros seres visitantes y podrán (como nosotros), alcanzar una fase tecnológica avanzada.

La expansión del universo es precisamente la que ha hecho posible que el alejamiento entre estrellas, con sus enormes fuentes de radiación, no incidieran en las células orgánicas que más tarde evolucionarían hasta llegar a nosotros. Diez mil millones de años de alejamiento continuado y el enfriamiento que acompaña a dicha expansión permitieron que, con la temperatura ideal y una radiación baja, los seres vivos continuaran su andadura en este planeta minúsculo, situado en la periferia de la galaxia que comparado al conjunto de esta, es sólo una mota de polvo donde unos insignificantes seres laboriosos, curiosos y osados, son conscientes de estar allí y están pretendiendo determinar las leyes, no ya de su mundo o de su galaxia, sino que su osadía ilimitada les lleva a pretender conocer el destino de todo el universo: es decir,  de lo muy grande y, de lo muy pequeño.

Otras veces hemos hablado aquí de las Constantes Fundamentales  y de las que más conocemos y oímos mencionar: La carga del electrón (e), la velocidad de la luz (c), la Constante de Planck (h), la Constante Gravitacional (G), otras, como la constante magnética (μo), la masa en reposo del electrón (me), o, la Constante de estructura Fina (1/137) denotada como α = 2π e2 / hc y cuyo resultado es 137…El número puro y adimensional.

La estructura de los átomos y las moléculas está controlada casi por completo por dos números: la razón entre las masas del electrón y el protón, β, que es aproximadamente igual a 1/1.836, y la constante de estructura fina, α, que es aproximadamente 1/137. Supongamos que permitimos que estas dos constantes cambien su valor de forma independiente y supongamos también (para hacerlo sencillo) que ninguna otra constante de la Naturaleza cambie. ¿Qué le sucede al mundo si las leyes de la naturaleza siguen siendo las mismas?

 

Moléculas que contienen carbono (esfera central). Se muestran los enlaces simples, dobles, triples y el tipo de geometría que las conforma. El Carbono es muy abundante en nuestro Universo y, en él, está basada la vida.

Sistemas flexibles donde no hay rompimiento de enlaces. Si cambiáramos las cosas, el mundo molecular se vendría abajo y todo sería diferente. Nada puede conformarse en sólidas estructuras sin la solidez de los átomos para formar moléculas y estas poder formar cuerpos

Medicina Digital - Es posible predecir olor de estructuras moleculares:  Revista ScienceNuevas estructuras moleculares asociadas a la enfermedad de ELA - Biotech  SpainFotografías de estructuras moleculares increíbles - Cultura Fotográfica20.058 fotos e imágenes de Estructura Molecular - Getty Images

Si deducimos las consecuencias pronto encontramos que no hay muchos espacios para maniobrar. Incrementemos β demasiado y no puede haber estructuras moleculares ordenadas porque es el pequeño valor de beta el que asegura que los electrones ocupen posiciones bien definidas alrededor de un núcleo atómico y las cargas negativas de los electrones igualan las cargas positivas de los protones haciendo estable el núcleo y el átomo.

Si en lugar de la versión β, jugamos a cambiar la intensidad de la fuerza nuclear fuerte αF, junto con la de α, entonces, a menos que  αF > 0,3 a½, los elementos como el carbono no existirían. No podrían existir químicos orgánicos, no podrían mantenerse unidos. Si aumentamos aF en solo un 4 por 100, aparece un desastre potencial porque ahora puede existir un nuevo núcleo de helio, el helio-2, hecho de 2 protones y ningún neutrón, que permite reacciones nucleares directas y más rápidas que de protón + protón →  helio-2.

Las estrellas agotarían rápidamente su combustible y se hundirían en estados degenerados o en agujeros negros. Por el contrario, si aF decreciera en un 10 por 100, el núcleo de deuterio dejaría de estar ligado y se bloquearía el camino a los caminos astrofísicos nucleares hacia los elementos bioquímicos necesarios para la vida.

Gráfico: Zona habitable donde la complejidad que sustenta la vida puede existir si se permite que los valores que sustentan b y a varíen independientemente. En la zona inferior derecha no puede haber estrellas. En la superior derecha están ausentes los átomos no relativistas. En la superior izquierda los electrones están insuficientemente localizados para que existan moléculas auto reproductoras altamente ordenadas. Las estrechas “vías de tranvías” distingue la región necesaria para que la materia sea estable para evolucionar.

Bacteriofagos: la forma de vida más común de la Tierra

Múltiples formas de vida, tanto macro como microscópicas, están presentes en nuestro planeta, y, de la misma manera, lo estarán en otros que, estando en la zona habitable de su estrella, tengan condiciones similares o parecidas a las nuestras. La vida en el Universo, con las constantes que en él están presentes…¡es imparable!

Hemos comentado aquí otras veces que, los biólogos, parecen admitir sin problemas la posibilidad de otras formas de vida, pero no están tan seguros de que sea probable que se desarrollen espontáneamente, sin un empujón de formas de vida basadas en el carbono. La mayoría de las estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el universo se centran en formas de vida similares a nosotros que habiten en planetas parecidos a la Tierra y que necesiten agua y oxígeno o similar con una atmósfera gaseosa y las demás condiciones de la distancia entre el planeta y su estrella, la radiación recibida, etc. En este punto, parece lógico recordar que antes de 1.957 se descubrió la coincidencia entre los valores de las constantes de la Naturaleza que tienen importantes consecuencias para la posible existencia de carbono y oxígeno, y con ello para la vida en el universo.

 

                                             Cúmulo Globular Hércules ( M13 )

Las estrellas más viejas se nuestra Galaxia se encuentran en agrupaciones (cúmulos globulares) que están más o menos simétricamente distribuidas en torno al centro galáctico. La teoría de la evolución estelar, quedó aceptablemente establecida allá por los años 30, y nos proporciona las edades de estas estrellas que, según todos los indicios, parecen indicar que existen estrellas tan viejas como 13 Ga (trece mil millones de años). Así, la edad del Universo debe ser algo mayor como ha quedado establecida.

Hay una coincidencia o curiosidad adicional que existe entre el tiempo de evolución biológico y la astronomía. Puesto que no es sorprendente que las edades de las estrellas típicas sean similares a la edad actual del universo, hay también una aparente coincidencia entre la edad del universo y el tiempo que ha necesitado para desarrollar formas de vida como nosotros.

Moléculas orgánicas observadas por Herschel en Orión. | ESA, HIFI, Bergin & HEXOS

En varias regiones de la Nebulosa de Orión se forman nuevos SistemasPlanetarios

Moléculas orgánicas sorprendentemente complejas en una galaxia vecinaDiario La Verdad - Detectan moléculas que huelen a almendra en el espacio

Física-química : Blog de Emilio Silvera V.Astrónomos detectan una molécula orgánica compleja en el espacio  interestelar | Ciencia y tecnología | Cadena SER

Particularmente interesantes son las moléculas orgánicas que se encuentran de manera generalizada en las nubes interestelares densas de nuestra Vía Láctea. Alcoholes, éteres, e incluso algún azúcar simple (como el glicoaldehído) poseen abundancias significativas en tales nubes. La detección de la glicina, un aminoácido simple, en el espacio interestelar se viene intentando desde hace varios años. Pero aunque se tienen indicios muy positivos sobre su presencia en el espacio -algunos meteoritos la tienen presente-, su detección todavía ha de ser confirmada de manera inequívoca. La posibilidad de que existan aminoácidos en el espacio puede tener consecuencias de gran importancia para nuestra comprensión del origen de la vida. Aminoácidos simples, como la glicina, son los ladrillos con los se construyen las cadenas de proteínas y éstas, a su vez, son los constituyentes del ADN.

Me fascina el espacio. | Nebulosa, Nebulosas, Carina nebulosa

              En todas las grandes Nebulosas están presentes las sustancias y las moléculas necesarias para la Vida

Muchos son los parámetros a tener en cuenta para saber sobre la presencia de vida en el Universo. Tienen que ver mucho las estrellas donde se fabrican los materiales necesarios para que, miles de millones de años más tarde, esos materiales dispersos en los mundos, puedan, en presencia de agua y la atmósfera adecuada, evolucionar hasta convertirse (bajo adecuadas circunstancias) en protoplasma vivo, de ahí surgirán las células vivas y replicantes que comenzarán la aventura de la vida que, comienza en la “materia inerte” y llega hasta los pensami4entos.

Hasta ahora se viene considerando que las condiciones necesarias para el desarrollo de la vida son extremadamente exigentes y que en la Tierra se da una larga y complicada serie de circunstancias que ha permitido el desarrollo de la vida. Sin embargo, si se confirmase la detección de aminoácidos interestelares, tendríamos que concluir que los procesos físicos más fundamentales para originar vida son extremadamente comunes, lo que sugeriría que podría crearse vida de manera generalizada en el Universo.

Si miramos retrospectivamente cuánto tiempo han estado en escena nuestros ancestros inteligentes (Homo Sapiens) vemos que han sido sólo unos pocos cientos de miles de años, mucho menos que la edad del universo, trece mil setecientos millones de años, o sea, menos de dos centésimos de la Historia del Universo.  Pero si nuestros descendientes se prolongan en el futuro indefinidamente, la situación dará la vuelta y cuando se precise el tiempo que llevamos en el universo, se hablará de miles de millones de años.

Todas las células están formadas por elementos químicos que al combinarse forman una amplia variedad de moléculas que a su vez forman agregados moleculares y éstos los diversos organelos celulares. Los elementos constitutivos de las biomoléculas más importantes son:
  • C: Carbono
  • H: Hidrógeno
  • O: Oxígeno
  • N: Nitrógeno
También son importantes los siguientes:
  • P: Fósforo
  • Fe: Hierro
  • S: Azufre
  • Ca: Calcio
  • I: Yodo
  • Na: Sodio
  • K: Potasio
  • Cl: Cloro
  • Mg: Magnesio
  • F: Flúor
  • Cu: Cobre
  • Zn: Zinc
Las biomoléculas pertenecen a cuatro grupos principales denominados:
Biomoléculas: definición, funciones, clasificación

“Las biomoléculas o moléculas biológicas son los compuestos químicos con los que están formados los seres vivos, es decir: los seres humanos, los animales, las plantas, los hongos, las bacterias, los parásitos, etc.

 Como todos los compuestos químicos, las biomoléculas están formadas por átomos de distintos elementos, pero principalmente del grupo compuesto por el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Muchas veces estos se conocen como bioelementos.

Las biomoléculas son fundamentales para la existencia de los seres vivos, ya que se consideran los pequeños bloques con los que están construidas las células, que son las unidades básicas de la vida.

Todas las células, además de estar formadas por biomoléculas, necesitan de estas para alimentarse y nutrirse, para reproducirse y moverse, y para interactuar con el medio que las rodea.”

Los lípidos son las principales moléculas que existen en la membrana que envuelve a las células, y en las células eucariotas a los orgánulos intracelulares. Se trata de moléculas que “huyen” del agua -son hidrofóbicas- y que, en un ambiente acuoso, se asocian entre sí de modo que solo sus partes menos hidrofóbicas queden expuestas hacia el agua.

Los lípidos están formados principalmente por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, y estos también son fuentes importantes de energía para las células, que son capaces de obtenerla a través de su oxidación.

Los principales tipos de lípidos son los fosfolípidos -aquellos que forman las membranas celulares-, pero también existen otros: las grasas, las ceras, los esteroles y los triglicéridos, por nombrar algunos. Es decir que el aceite que utilizamos para cocinar está formado por lípidos, al igual que las membranas de cada una de nuestras células.

 

  • Glúcidos o carbohidratos

 

 

Así que los cuatro grupos de biomoléculas son:

  1. Glúcidos o Hidratos de Carbono
  2. Lípidos
  3. Proteínas
  4. Ácidos Nucleicos

El el gráfico de arriba  están resumidas sus funciones.

A veces, nuestra imaginación dibuja mundos de ilusión y fantasía pero,  en realidad… ¿serán sólo sueños?, o, por el contrario, pudieran estar en alguna parte del Universo todas esas cosas que imaginamos aquí y que pudieran estar presentes en otros mundos lejanos que, como el nuestro…posibilito la llegada de la vida.

Siguiendo con el hilo de los pensamientos con los que comenzamos este trabajo, podríamos imaginar fácilmente números diferentes para las constantes de la Naturaleza de forma tal que los mundos también serían distintos al planeta Tierra y la vida no sería posible en ellos. Aumentemos la constante de estructura fina y no podrá haber átomos, hagamos la intensidad de la gravedad mayor y las estrellas agotarán su combustible muy rápidamente, reduzcamos la intensidad de las fuerzas nucleares y no podrá haber bioquímica, y así sucesivamente. El Universo es como es porque, sus leyes y constantes son las que son. Al menos eso, sí hemos podido llegar a saber sobre la presencia de la vida posibilitada por estos factores fundamentales.

Científicos españoles hallan las moléculas más complejas del Universo

Sabemos que moléculas complejas y biomoléculas están presentes en el espacio interestelar. Los científicos han descubierto alrededor de las nebulosas planetarias Tc-1 y M1-20  (situadas entre 600 y 2.500 años luz de la Tierra), por primera vez evidencias de fullerenos complejos, denominados «cebollas de carbono», las moléculas más complejas observadas hasta el momento en el espacio exterior. Un hallazgo que tiene importantes implicaciones a la hora de entender la física y química del Universo y del origen y composición de las bandas difusas interestelares (DIBs), uno de los fenómenos más enigmáticos de la astrofísica.

Ahora conocemos muchas cosas antes ignoradas y, parece,  que la similitud en los “tiempos” no es una simple coincidencia.  El argumento, en su forma más simple, nos lleva a pensar que,  al menos en el primer sistema solar habitado observado, ¡el nuestro!, parece que sí hay alguna relación entre tiempo(bio-lógico) y tiempo(estrella) que son aproximadamente iguales; el t(bio) –tiempo biológico para la aparición de la vida, resultó ser algo más extenso, es decir, el necesario para que las estrellas pusieran fabricar, en sus nucleares, los elementos que darían lugar, mucho más tarde, a la formación de las moléculas de la vida.

Hasta donde sabemos, en nuestro sistema solar la vida se desarrolló por primera vez sorprendentemente pronto tras la formación de un entorno terrestre hospitalario. El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas que llegaran a poder cristalizar los materiales complejos necesarios para la vida, tales como el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, carbono… Si miramos por ahí, encontraremos múltiples noticias como estas:

Telescopio Spitzer de la NASA ha detectado los pilares de la vida en el universo distante, aunque en un entorno violento. Ha posado su poderoso ojo infrarrojo en un débil objeto situado a una distancia de 3.200 millones de años luz (recuadro), Spitzer ha observado la presencia de agua y moléculas orgánicas en la galaxia IRAS F00183-7111.

Como podemos ver, amigos míos, la vida, como tantas veces vengo diciendo aquí, pulula por todo el Universo en la inmensa familia galáctica compuesta por más de ciento veinticinco mil millones y, de ese número descomunal, nos podríamos preguntar: ¿Cuántos mundos situados en las zonas habitables de sus estrellas habrá y, de entre todos esos innumerables mundos, cuántos albergaran la vida?

A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el universo como algo natural, ellos abogan por la inevitabilidad de un universo grande y frío en el que es difícil la aparición de la vida. Yo (como muchos otros), estoy convencido de que la vida es, de lo más natural en el universo y estará presente en miles de millones de planetas que, como la Tierra, tienen las condiciones para ello. Una cosa no se aparta de mi mente, muchas de esas formas de vida, serán como las nuestras aquí en la Tierra y estarán también, basadas en el Carbono. Sin embargo, no niego que puedan existir otras formas de vida diferentes a las terrestres.

emilio silvera