Qué es el Tiempo? Los mejores filósofos se hicieron la misma pregunta pero… ¡No supieron contestarla! Así que, nosotros, sencillos ciudadanos del mundo, ¿Cómo podemos responderla? Aunque eso sí, podemos elucubrar y emitir opiniones sobre lo que creemos que el Tiempo es que, sin embargo, no será -seguramente- lo que es el Tiempo.

 ¿Cómo transcurriría el tiempo si viajáramos por los túneles del hiperespacio?

La idea que tenemos del Hiperespacio es como si se tomara como atajo,  arriba el  hiperespacio es representado como un trayecto (Una ventana que se abre ) que sale del espacio normal y conecta otro punto con menos espacio recorrido (y por ende menos tiempo…más velozmente). sería un atajo para desplazarnos a lugares muy lejanos por un medio no convencional.

Si algún día encontramos ese “camino”, realmente no se habría superado la velocidad de c sino que simplemente habríamos encontrado la manera de “burlarla” viajando por una especie de Agujero de Gusano.

Dándole vueltas a todo esto  pensamos que no dejamos de dar vuelta a la imaginación para tratar de idear la manera de viajar a las estrellas de una manera factible  que no tengamos que estar viajando decenas de años para recorrer distancias inconmensurables, y, todo ello debido a que no dejamos de preguntarnos: Qué es el tiempo?

Desde siempre hemos querido explicar lo que el tiempo es. Ninguna de esas explicaciones ha sido satisfactoria ni nos dice lo que realmente pueda ser eso que llamamos Tiempo, que está ahí, no se deja ver, no lo podemos tocar, ni se vende ni se compra, y, sin embargo, deja sentir los efectos de su transcurrir, todo cambia con el paso del Tiempo

 

Bueno, se podría decir que es la dimensión que permite distinguir entre dos sucesos que ocurren en el mismo punto del espacio y que de otra forma serían idénticos. El intervalo entre dos de esos sucesos constituye la base de la realidad del Tiempo. Claro que, para propósito más generales, nos agarramos a la rotación de la Tierra sobre su eje que nos sirve para definir las unidades del reloj, es decir, el día. También la órbita de la Tierra alrededor del Sol es utilizada por nosotros para definir las unidades del calendario que conforma un año. Para fines científicos, los intervalos de tiempo son ahora definidos mediante la frecuencia de una radiación electromagnética especificada (ya hemos hablado aquí del reloj de Cesio).

Se nos escurre entre las manos, no sabemos si es el Tiempo el que pasa o somos nosotros y, en su transcurrir, unos se van para que otros vengan y, el tiempo, se transforma de Presente en Pasado, ya que, eso que llamamos Futuro, en realidad nunca estará, es lo que está por venir pero, cuando llega… Ya es Presente. Estamos confinados en un eterno Presente que a medida que transcurre viaja al Pasado que solo podemos recordar.

Claro que, en esto del Tiempo, no podemos estar seguros de nada, se nos puede acabar en cualquier momento y por cualquier causa inesperada. Los físicos se refieren al tiempo de generación para expresar el promedio transcurrido entre la emisión de un neutrón por fisión y la fisión producida por ese neutrón.

También tenemos el Tiempo que necesita un fotón (viajando a la velocidad de la luz, c) para moverse a través de una distancia igual a la Longitud de Planck, es decir, L_p = √(Gћ/h⁵), el valor de este Tiempo de Planck es del orden de 10^-43 segundos. En la cosmología del big-bang , hasta un T_p después del instante inicial, es necesario usar una teoría cuántica de la Gravedad para describir la evolución del universo.

El Tiempo de reverberación se refiere al Tiempo necesario para que la densidad de energía de un sonido que es 10⁶ veces más potente que el umbral de audición disminuya hasta el propio umbral de audición, es decir,  una disminución de 60 decibelios. Es una característica importante de un auditorio. El valor óptimo es proporcional a las dimensiones lineales del auditorio.

Animación del Péndulo de Foucault mostrando el sentido de rotación del hemisferio sur de la Tierra

El tiempo, inexorable transcurre y las Sociedades cambian, llegan otras costumbres y tecnologías que hace de nuestro mundo algo distinto, diferente de lo que nuestros ancestros conocieron y, así, en alguna ocasión hemos dicho, por ejemplo: “Si Einstein levantara la cabeza y viera la Física de hoy…”

Podemos hablar, en otra variedad del Tiempo de efemérides en referencia a un sistema de tiempos que tiene un ritmo uniforme, al contrario de otros sistemas que se basan en la velocidad de rotación de la Tierra que tiene irregularidades inherentes. Comienza a contar en un instante de 1900 cuando la longitud media del Sol era 279,696 677 8º. La unidad en la que se mide el Tiempo de efemérides es el año trópico, que contiene 31 556 925,9747 segundos efemérides. Esta definición fundamental del segundo fue reemplaza en 1964 por el segundo de Tiempo atómico basado en el cesio.

                                         Una toma cercana y otra lejana del lugar

IC-434 Nebulosa de la Cabeza de Caballo. ¿Observáis la enorme cantidad de estrellas nuevas masivas y azuladas que radian con fuerza en el ultravioleta ionizando todo el material de la región. Es un lugar de increíble fuerza para la formación de estrellas nuevas. ¿Quién sabe lo que podrá existir ahí dentro de unos millones de años. Lo que sí sabemos es que, las estrellas necesitaron diez mil millones de años para hacer posible que seres vivos, puedan estar aquí, ahora, preguntándose sobre  lo que el Tiempo es.

Algunos hablan del Tiempo libre promedio transcurrido entre colisiones de moléculas en un gas, electrones en un cristal, neutrones en un moderador, etc. Sin embargo, en realidad se están refiriendo al recorrido libre medio que, de acuerdo con la teoría cinética, el recorrido libre medio entre colisiones de moléculas de gas (asumiendo que son esferas rígidas) es 1 √2nπ d², como en n es proporcional a la presión del gas, el recorrido libre medio es inversamente proporcional a la presión.

En la física clásica de Galileo y Newton, el Tiempo tenía un significado absoluto y podía adoptarse en principio una escala de tiempo de manera que todos los observadores estuvieran de acuerdo con el instante en que ocurre cualquier suceso. Diferentes observadores verían que el suceso ocurre en “tiempos” distintos, pero estas diferencias podían explicarse por el tiempo de viaje de la luz desde el evento hasta el observador. Es más, en física clásica, esta escala de tiempo común estaba sincronizada con la medida local del tiempo de cada observador, el “tiempo propio”. Todos los observadores estarían de acuerdo en que el tiempo de cualquier evento es el tiempo registrado por el reloj local.

Dedujo Newton (al contemplar el efecto de la luz que pasa por un prisma) que la luz blanca corriente era una mezcla de varias luces que excitaban por separado nuestros ojos para producir las diversas sensaciones de colores.  La amplia banda de sus componentes se denominó spectrum (palabra latina que significa “espectro” fantasma). También nos habló de la Gravedad pero, del Tiempo, se quedó en silencio al no saber que decir.

La teoría de Newton de la Gravedad aporta una descripción muy precisa del movimiento orbital dentro del Sistema Solar, permitiendo el cálculo de la posición de un cuerpo en cualquier instante de Tiempo. Ya hemos hablado del Tiempo de Efemérides que se contrapone al Tiempo Universal, que, como el Tiempo Sidereo se basa en la rotación de la Tierra.

                                                                                                          Reloj atómico del MIT

“Los relojes atómicos son los más precisos que existen, capaces de detectar periodos de tiempo extremadamente cortos y por lo tanto aumentar su precisión de una forma espectacular. Pero aún no se ha dado con el límite, un nuevo reloj atómico desarrollado por el MIT dice ser mucho más preciso que todos los actuales, para ello utiliza átomos de iterbio en vez de cesio.

Según indican los investigadores, este es el reloj atómico más preciso hasta la fecha. Además de, bueno, medir el tiempo, también sirve para la búsqueda de ondas gravitacionales y materia oscura. Para conseguir que sea más preciso que los actuales, se han basado en una nueva técnica de medición y también han cambiado el tipo de átomos utilizados.”

Se desfasa una décima de segundo cada 14.000 millones de años.

Así el tiempo atómico es finalmente el escogido por la Ciencia para tener una más exacta noción de eso que hemos conformado como Tiempo para poder regir nuestras vidas cotidianas en el devenir del planeta Tierra.

Claro que nuestro Tiempo es relativo dependiendo de lo que estemos haciendo. Si estamos con la persona amada pasará volando y un día nos parecerá un segundo. Si vives con tu suegra, ese mismo día te parecerá un siglo (Bueno, es un ejemplo que viene a decir que todos queremos nuestra propia intimidad. ¡Pobres suegras! que, a veces, son un ejemplo de bondad.)

Llegó Einstein y en su teoría de la relatividad, el Tiempo aparece en las ecuaciones de la misma manera que las dimensiones espaciales. Incluso en la Física newtoniana, estas dimensiones espaciales son relativas y tienen diferentes significados para distintos observadores. En relatividad, el Tiempo también es relativo, de manera que cada observador mide su propio Tiempo propio, perdiendo el Tiempo su significado absoluto. Es todavía necesario, sin embargo, tener una versión global del Tiempo como medio de etiquetar sucesos acontecidos a lo largo del espacio y del tiempo. Esto lo suministra el Tiempo coordinado, que es el tiempo propio de un observador específicamente seleccionado.

Con el fin de contemplar la existencia de efectos relativistas como la deflexión gravitacional de la luz, el TE (Tiempo de Efemérides) fue reemplazado en 1984 por dos nuevas escalas dinámicas de Tiempo. La primera de ellas es el Tiempo Terrestre (TT, conocido originalmente como tiempo Dinámico Terrestre). Se utiliza para calcular posiciones geocéntricas de los cuerpos del Sistema Solar, como las publicadas en The Astronomical Almanac. Es esencialmente el tiempo propio para cualquier observador al nivel del mar medio.

Con el paso del tiempo todo cambia: nosotros, las ciudades y los mundos… También nosotros

El Tiempo atómico hemos dicho que son escalas de Tiempo utilizadas para medir de manera más precisa. Se basa en la frecuencia atómica y es la más precisa y consistente disponible hoy en día. La unidad fundamental es el segundo del SI (Sistema Internacional) que se define a partir de una linea espectral particular del átomo de cesio-133. La frecuencia de esta línea de microondas se adopta como 9 192 631 770 Hz y fue adoptado en enero de 1972.

Claro que, además, existen muchas otras “clases” de Tiempo y, podríamos hablar del Tiempo atómico Internacional, de Tiempo civil, de Tiempo coordinado, de crecimiento, de cruce, de integración, de relajación (en relación a la órbita de una estrella en un cúmulo), dinámico, dinámico bericentro, dinámico terrestre, tiempo de uso horario, estándar, tiempo local, Tiempo luz, tiempo medio, medio local, tiempo propio, sidereo, aparente, sidereo local, sidereo medio, Tiempo Solar, solar aparente, solar medio, tiempo terrestre, Tiempo Universal, Tiempo Universal Coordinado…

Cada uno de estos “Tiempos” tienen sus propios significados que, en realidad, son aquellos que le ha querido dar el hombre para de esa manera, saber a qué Tiempo se están refiriendo en cada momento y en cada cuestión que se esté tratando, pero, ¿Qué es, en realidad el Tiempo?

Conforme a la pregunta que formulamos, y  a lo que arriba decimos, con el paso del Tiempo se producen fenómenos y se ponen en marcha mecanismos que hacen posible que, la imagen que vemos, pueda ser posible gracias a la presencia de fuerzas que, aunque no las podamos ver, su presencia se hace patente por los resultados. Además, ¿En qué lugares estaremos en ese futuro lejano?

El Tiempo es algo de la Naturaleza, no es nada que hayan inventado los hombres, y, ese es, el verdadero Tiempo que me gustaría conocer. Sin embargo, de ese Tiempo, siempre hemos oído vaguedades y explicaciones escurridizas que nunca han explicado de manera satisfactoria, lo que el Tiempo es.

Para nosotros, a nivel propio, nuestro Tiempo comienza cuando nacemos y finaliza cuando morimos y, en ese trayecto, en ese corto espacio de “Tiempo” que se nos da a cada uno de nosotros, tenemos que plasmar una sucesiones de hechos que conformaran nuestra propia historia.

          Ya se ha pensado en construir ciudades flotantes y otras sumergidas en los fondos marinos

El tiempo, posiblemente, posibilita construir ciudades en medio de los océanos e incluso, en otros planetas. Los campos de fuerza de Faraday han dado lugar a que, la imaginación se desboque y corriendo hacia el Futuro, haya imaginado inmensas ciudades que, situadas en lugares imposibles, sostienen sin problema a sus habitantes que, resguardados por un “campo de fuerza” están al resguardo de cualquier peligro que del exterior les pueda venir

Claro que, aunque en realidad el Tiempo siempre sea el mismo, en “nuestra realidad” siempre será un Tiempo diferente para cada uno de nosotros y, dependerá su transcurrir de ¡tantas cosas! En momento felices veremos pasar el Tiempo como un rayo, y, en los de dolor y tristeza, el Tiempo será eterno, nos parecerá que no pasa, que no fluye, que está estático y congelado.

Para resumir, al menos a mí me pasa, después de hablar largamente del Tiempo y de muchas clases de “tiempos” que los humanos nos hemos inventado para cada cosa u ocasión, la única verdad es que, el “verdadero Tiempo” sigue su discurrir oculto, no quiere que sepamos lo que es, y, lo único que deja ver es que, siempre va acompañado por eso que hemos dado en llamar Entropía, y, ese compañero, nos destruye, lo destruye todo a su paso.

El Tiempo transcurre inexorable para siempre mientras que, todo lo demás, en el Universo que conocemos, se transforma y cambia, nace, vive y muere, mientras que él, el Tiempo, nos mira y sonríe con esa mirada del sabio que sabe lo que todo es, siempre, desde el principio ha estado aquí y, estará hasta el final, mientras que todo lo demás, habrá desaparecido.

¡El Tiempo! Un misterio por desvelar. Pasado, Presente y Futuro ¿Será una ilusión llamada Tiempo!

emilio silvera

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dos hemos oído hablar, con más o menos frecuencia, de “Sistemas Complejos”, aquí mismo en estas páginas, la palabra sale a relucir con cierta frecuencia y, no me extraña que “la palabreja” cree una barrera, dado que, que para muchas personas, “complejo” significa “complicado” y suponen automáticamente que, si un sistema es complicado, será difícil de comprender. La naturaleza posee una fuerte tendencia a estructurarse en forma de entes discretos excitables que interactúan y que se organizan en niveles jerárquicos de creciente complejidad, por ello, los sistemas complejos no son de ninguna manera casos raros ni curiosidades sino que dominan la estructura y función del universo.

Claro que, no siempre ese temor a lo difícil y complicado, está justificado y, tal suposición no es, necesariamente correcta. En realidad, un sistema complejo es tan solo un sistema que está formado por varios componentes más sencillos que ejercem entre sí una interacción mutua que, naturalmente, tiene sus consecuencias. Si miramos la imagen de arriba, vemos una inmensa y hermosa Nebulosa que está formada por una serie de “cosas” sencillas como lo son el gas hidrógeno y el polvo interestelar entre otros y, en presencia de energías, la gravedad y otros parámetros, ahí ocurren cosas tales como, el nacimiento de estrellas y la aparición de mundos…entre otras.

Los grandes triunfos de la Ciencia se han logrado, en gran medida, descomponiendo los sistemas complejos en sus componentes simples, es decir, estudiar por partes lo que allí está presente (en caso necesario, como primera aproximación, dando el paso suplementario de pretender que todos los componentes son más sencillos de lo que son en realidad) para llegar a comprender el todo.

En el ejemplo clásico del éxito que ha logrado este planteamiento para conocer el mundo que nos rodea, buena parte de la química puede entenderse mediante un modelo en el que los componentes simples son átomos, y para eso importa poco de qué están formados los núcleos. Ascendiendo un nivel, las leyes que describen el comportamiento del dióxido de Carbono encerrado en una caja pueden entenderse pensando en unas moléculas más o menos esféricas que rebotan unas contra otras y contra las paredes de su contenedor, y poco importa que cada una de estas moléculas esté formada por un átomo de Carbono y dos de Oxígeno unidos entre sí. Ambos sistemas son complejos, en sentido científico, pero fáciles de entender

A veces en la vida nuestro mundo se oscurece, todo lo que nos rodea es dudoso y retorcido, oímos pasos que nos siguen, siempre han estado ahí, … No sabemos a quién pueden pertenecer y, a nuestro alrededor hay cosas que no podemos ver.

No siempre sabemos ver el mundo que nos rodea. El que miremos no significa que estemos viendo lo que realmente hay delante de nuestros ojos y, muchas veces, no son los ojos los únicos que pueden “ver” lo que hay más allá de lo que la vista puede alcanzar. Anoche, hasta una hora avanzada, estuve releyendo el Libro “Así de Simple” de John Gribbin, y, pareciéndome interesante os saqué un pequeño resumen del comienzo. Aquí os lo dejo.

El mundo que nos rodea parece ser un lugar complicado. Aunque hay algunas verdades sencillas que parecen eternas (las manzanas caen siempre hacia el suelo y no hacia el cielo; el Sol se levanta por el este, nunca por el oeste), nuestras vidas, a pesar de las modernas tecnologías, están todavía, con demasiada frecuencia, a merced de los complicados procesos que producen cambios drásticos y repentinos. La predicción del tiempo atmosférico tiene todavía más de arte adivinatorio que de ciencia; los terremotos y las erupciones volcánicas se producen de manera impredecible y aparentemente aleatorias; las fluctuaciones de la economía siguen ocasionando la bancarrota de muchos y la fortuna de unos pocos.

                                              Sobre la posición de la salida del Sol

Desde la época de Galileo (más o menos, a comienzos del siglo XVII) la ciencia ha hecho progresos –enormes-, ignorando en gran medida estas complejidades y centrándose en cuestiones sencillas, intentando explicar por qué las manzanas caen al suelo y por qué el Sol se levanta por el este. Los avances fueron de hecho tan espectaculares que hacia mediados del siglo XX ya se había dado respuesta a todas las cuestiones sencillas. Conceptos tales como la teoría general de la relatividad y la mecánica cuántica explicaron el funcionamiento global del universo a escalas muy grandes y muy pequeñas respectivamente, mientras el descubrimiento de la estructura del ADN y el modo en que éste se copia de una generación a otra hizo que la propia vida, así como la evolución, parecieran sencillas a nivel molecular. Sin embargo, persistió la complejidad del mundo a nivel humano –al nivel de la vida-. La cuestión más interesante de todas, la que planteaba cómo la vida pudo haber surgido a partir de la materia inerte, siguió sin respuesta.

Un descubrimiento así no podía dejar al mundo indiferente. En unos años el mundo científico se puso al día y la revolución genética cambió los paradigmas establecidos. Mucha gente aún no está preparada para aceptar el comienzo de una era poderosa en la que el ser humano tiene un control de sí mismo mayor al habitual. Había nacido la Ingeniería genética.

No debe extrañarnos que sea precisamente a escala humana donde se den las características más complejas del universo. Las que se resisten más a rendirse ante los métodos tradicionales de la investigación científica. Realmente, es posible que seamos lo más complejo que existe en el universo. La razón es que, a escalas más reducidas, entidades tales como los átomos se comportan individualmente de un modo relativamente sencillo en sus interacciones mutuas, y que las cosas complicadas e interesantes surgen, cuando se unen muchos átomos de maneras complicadas e interesantes, para formar organismos tales como los seres humanos.

   ¿Qué pensamientos rondaran por esa cabecita?

Pero este proceso no puede continuar indefinidamente, ya que, si se unen cada vez más átomos, su masa total aumenta hasta tal punto que la Gravedad aplasta toda la estructura importante y la aniquila. Un átomo, o incluso una molécula tan simple como la del agua, es algo más sencillo que un ser humano, porque tiene poca estructura interna; una estrella, o el interior de un planeta, es también algo más sencillo que un ser humano porque la gravedad aplasta cualquier estructura hasta aniquilarla. Esta es la razón por la cual la ciencia puede decirnos más sobre el comportamiento de los átomos y el funcionamiento interno de las estrellas o los planetas que sobre el modo en que las personas nos comportamos.

Sí, hemos podido llegar a conocer lo que ocurre en el Sol, y sabemos de sus procesos interiores y exteriores, de las ráfagas de partículas que en sus épocas activas, nos envía continuamente hacía la superficie del planeta y, que no sólo provoca esas bonitas Auroras, sino que, su intensa radiación y magnetismo incide en todos los atilugios que tenemos para leer los datos de… ¡tántas cosas!

Cuando los problemas sencillos se rindieron ante el empuje de la investigación, fue algo natural que los científicos abordaran rompecabezas más complicados que iban asociados con sistemas complejos, para que por fin fuera posible comenzar a comprender el funcionamiento del mundo a una escala más humana compleja y, para ello, hubo que esperar hasta la década de 1960, que fue cuando aparecieron los poderosos y rápidos (para lo que se estilaba en aquella época) ordenadores electrónicos. Estos nuevos inventos empezaron a ser conocidos por un público más amplio entre mediados y finales de la década de 1980, primero con la publicación del libro, ahora convertido en un clásico, Order out of Chaos, de Ilya Prigogine e Isabelle Stergers, y luego, con Chaos, de James Gleick.

Las personas sencillas que, aunque tengan una educación aceptable, no están inmersas en el ámbito de la ciencia, cuando oyen hablar de Complejidad y Caos en esas áreas, sienten, de primeras, una especie de rechazo por aquello que (ellos creen) no van a comprender. Sin embargo, la cuestión no es tan difícil como a primera vista pudiera parecer, todo consiste en tener la posibilidad de que alguien, de manera “sencilla” (dentro de lo posible), nos explique las cosas dejando a un lado las matemáticas que, aunque describen de manera más amplia y pura aquellos conceptos que tratamos, también es verdad que, no siempre, están al alcance de todos. Un conocimiento básico de las cosas más complicadas, es posible. También la relatividad general y la mecánica cuántica, se consideraron, cuando eran nuevas, como unas ideas demasiado difíciles para que cualquiera las entendiera, salvo los expertos –pero ambas se basan en conceptos sencillos que son inteligibles para cualquier persona lega en la materia, siempre que esté dispuesta a aceptar su parte matemática con los ojos cerrados-. E la misma manera, el Caos y la Complejidad, también pueden ser entendidos y, si tenemos la suerte de tener un buen interlocutor que nos sepa explicar, aquellos conceptos básicos sobre los que se asientan tanto el Caos como la Complejidad, veremos maravillados como, de manera natural, la luz se hace en nosotros y podemos entender lo que antes nos parecía inalcanzable.

Se cree que las galaxias se han formado por la acumulación gravitacional de gas, algún tiempo después de la época de la recombinación. Las nubes de gas podrían haber comenzado a formar estrellas, quizás como resultado de las colisiones mutuas. El tipo de galaxia generado podría depender del ritmo al que el gas era transformado en estrellas, formándose las elípticas cuando el gas se convertía rápidamente en estrellas, y las espirales si la transformación de estrellas era lo suficientemente lenta como para permitir crecer de forma significativa un disco de gas.

               Nubes moleculares en Orión que son los materiales primigenios para complejidades futuras

Las galaxias evolucionan al convertir progresivamente su gas remanente en estrellas, si bien no existe probablemente una evolución entre las diferentes tipos de la clasificación del conocido sistema de Hubble. No obstante, algunas galaxias elípticas pudieron haberse creado por la colisión y posterior fusión de dos galaxias espirales.

NGC 5426 y NGC 5427 son dos galaxias espirales de tamaños similares involucradas en una danza espectacular. No es seguro que esta interacción culmine en una colisión y a la larga en la fusión de las dos galaxias, aunque éstas ya han sido ya afectadas. Conocidas ambas con el nombre de Arp 271, su danza perdurará por decenas de millones de años, creando nuevas estrellas como resultado de la mutua atracción gravitacional entre las galaxias, un tirón observable en el borde de las estrellas que ya conectan a ambas. Ubicada a 90 millones de años-luz de distancia hacia la constelación de Virgo (la Virgen), el par Arp 271 tiene unos 130.000 años-luz de extensión. Fue descubierta originalmente en 1785 por William Herschel. Muy posiblemente nuestra Vía Láctea sufrirá una colisión similar en unos cinco mil millones de años más con la galaxia vecina Andrómeda, que ahora está ubicada a cerca de 2,6 millones de años-luz de la Vía Láctea.

Sí, mirando las imagenes nos da la sensación de que está por llegar cierto Caos y Complejidad a la región del universo en la que se sitúan las dos galaxias.

Tenemos que entender que, algunos sistemas (“sistema” no es más que una palabra de la jerga científica para asignar cualquier cosa, como un péndulo que oscila, o el sistema solar, o el agua que gotea de un grifo) son muy sensibles a sus condiciones de partida, de tal modo que una diferencia mínima en el “impulso” inicial que les damos ocasiona una gran diferencia en cómo van a acabar, y existe una retroalimentación, de manera que lo que un sistema hace afecta a su propio comportamiento. Así, a primera vista, parece que la guía es sencilla y, nos puede parecer mentira que así sea. Sin embargo, esa es la premisa que debemos tener en cuenta. Nos podríamos preguntar: ¿Es realmente verdad, que todo este asunto del Caos y de la Complejidad se basaba en dos ideas sencillas –la sensibilidad de un sistema a sus condiciones de partida, y la retroalimentación-¿ La respuesta es que sí.

La mayor parte de los objetos que pueden verse en el cielo nocturno son estrellas, unos pocos centenares son visibles a simple vista. Una estrella es una bola caliente principalmente compuesta por hidrógeno gaseoso. El Sol es un ejemplo de una estrella típica y común. La gravedad impide que el gas se evapore en el espacio y la presión, debida a la alta temperatura de la estrella, y la densidad impiden que la bola encoja. En el corazón de la estrella, la temperatura y la densidad son lo suficientemente altas para sustentar a las reacciones de fusión nuclear, y la energía, producida por estas reacciones, hace su camino a la superficie y la irradia al espacio en forma de calor y luz. Cuando se agota el combustible de las reacciones de fusión, la estructura de la estrella cambia. El proceso de producir elementos, cada vez más pesados, a partir de los más livianos y de ajustar la estructura interna para balancear gravedad y presión, es llamado evolución estelar.

Observar una estrella a través del telescopio permite conocer muchas de sus importantes propiedades. El color de una estrella es un indicador de su temperatura y ésta, a su vez, depende de una combinación entre la masa de la estrella y su fase evolutiva. Usualmente, las observaciones también permiten encontrar la luminosidad de la estrella o la tasa con la cual ella irradia energía, en forma de calor y luz.

Todas las estrellas visibles a simple vista forman parte de nuestra galaxia, la Vía Láctea. La Vía Láctea es un sistema compuesto por unos cien mil millones de estrellas, junto con una considerable cantidad de material interestelar. La galaxia tiene forma de un disco chato sumergido en un halo débil y esférico. La gravedad impide que las estrellas se escapen y, sus movimientos, hacen que el sistema no colapse. La Vía Láctea no posee un límite definido, la distribución de las estrellas decrece gradualmente con distancias crecientes del centro. El SDSS detecta estrellas más de un millón de veces más débiles que las que podemos ver a simple vista, lo suficientemente lejos para ver la estructura de la Vía Láctea.

De algún modo, esto es como decir que “todo lo que hay” sobre la teoría especial de la relatividad es que la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores. Sin embargo, la complejidad de la estructura que se levanta sobre este hecho sencillo resulta asombrosa y requiere algunos conocimientos matemáticos para poder apreciarla plenamente. Claro que, eso no quita para que, un buen comunicador le pueda transmitir a otras personas mediante explicaciones sencillas lo esencial de la relatividad especial y general y también, sobre la esencia de la mecánica cuántica, y, de la misma manera, podríamos hablar del Caos y de la Complejidad. Debemos ser conscientes de que, el Caos, puede surgir a partir del Orden y que, la Complejidad, siempre llega a través de la sencillez de un comienzo. Podemos estar al borde del Caos y, de manera milagrosa ver que también a partir de él surge la normalidad y lo nuevo que no en pocas ocasiones pueden ser nuevas formas de vida. De la misma manera, las transformaciones de los elementos sencillos, bajo ciertas condiciones, llegan a adquirir una complejidad inusitada que, de alguna manera, es necesaria para que en este mundo que nos rodea, existan seres que como nosotros, sean el ejemplo más real y de más alto nivel que está presente en el Universo. Y, de la misma manera que nosotros estamos aquí, en un minúsculo sistema solar habitando un pequeño planeta que reúne todas las condiciones necesarias para la vida, de la misma forma digo, estarán poblados otros muchos planetas de otros muchos sistemas solares repartidos por nuestra Galaxia y por las otras que, a cientos de miles pululan por el Universo, y, todos esos seres “racionales”, se preguntaran las mismas cosas que nosotros y estarán interesados en descubrir los mismos misterios, los mismos secretos de la Naturaleza que, presintiendo que existen, tienen la intuición de que serán las respuestas esperadas para solucionar muchos de los problemas e inseguridades que ahora, en nuestro tiempo, nos aquejan.

Claro que, la mente nunca descansa. Acordaos de Aristarco de Samos que, en el siglo III a. C., ya anunció que la Tierra orbitaba alrededor del Sol y, Copérnico, que se llevó el premio, no lo dijo hasta el año 1543. Esto nos viene a demostrar que, a pesar de la complejidad del mundo, lo realmente complejo está en nosotros, en nuestras mentes que, presienten lo que pueda ser, intuyen el por qué de las cosas, fabrican pensamientos que, mucho más rápidos que la luz, llegan a las galaxias lejanas y, con los ojos de la mente pueden, atisbar aquellas cosas de las que, en silencio, ha oído hablar a su intuición dentro de su mente siempre atenta a todo aquello que puede ser una novedad, una explicación, un descubrimiento.

Vista de la Tierra y el Sol de la órbita (la imagen de la tierra tomada de http://visibleearth.nasa.gov)

Ahora estamos centrados en el futuro aquí en la Tierra pero, sin dejar de la mano ese futuro que nos espera en el espacio exterior. Es pronto aún para que el hombre vaya a las estrellas pero, algún día, ese será su destino y, desde ya, debe ir preparándose para esa aventura que sólo está a la espera de tener los medios tecnológicos necesarios para hacerla posible. Mientras tanto, jugamos con las sondas espaciales que enviamos a planetas vecinos para que, nos vayan informando de lo que están hechos aquellos mundos –grandes y pequeños- que, en relativamente poco tiempo, serán visitados por nuestra especie para preparar el salto mayor.

emilio silvera

[?]

Pero

¿Qué es un cuásar? (debajo tenéis algunos)

Los cuásares están entre los objetos más distantes en el universo. La palabra cuásar o “quásar” es una contracción de las palabras “quasi” y “stellar”, por ello son llamados así por su apariencia estelar. El cuásar más lejano hasta ahora es SDSS 1030 +0524 y se halla a unos 13000 millones de años-luz de distancia apenas unos 700 millones después de nacer el universo. La medición de la distancia de estos objetos se toma de la velocidad de alejamiento que presentan, dato que nos lo da el desplazamiento al rojo (z). Se cree que un cuásar nace cuando se fusionan dos galaxias y sus agujeros negros centrales quedan convertidos en este potente y energético objeto.

       No se pudo lograr la imagen del quásar 3C191 y ponemos la del 3C273 en la segunda imagen

“Se logra una reinterpretación del espectro del cuásar 3C191 sobre la base de un modelo de cuásar que contiene tanto átomos nucleares ordinarios como átomos cuya carga nuclear se ha reducido en 13mi o 23mia través de la pérdida de quarks. Todas las líneas espectrales observadas, incluidas las no identificadas previamente, se identifican como surgidas de elementos cósmicamente abundantes en estados de ionización similares y con niveles de intensidad aproximadamente correctos. Se encuentra un corrimiento al rojo reducido (z=0,31) que reduce la luminosidad requerida de 3C191 a menos que la de las galaxias más brillantes. Los resultados también indican una estructura periódica: las líneas correspondientes a los niveles atómicos de un elemento al que le falta un quark aparecen junto con las líneas correspondientes a los mismos niveles atómicos para el mismo elemento al que le faltan dos quarks.”

El cuásar 3C191 fue localizado con un desplazamiento al rojo de 1,95 y por eso su luz salió cuando el universo tenía sólo una quinta parte de su edad actual, hace casi once mil millones de años, llevando información codificada sobre el valor de la constante de estructura fina en ese momento. Con la precisdión de las medidas alcanzables entonces, se encontró que la constante de estructura fina era la misma entonces que ahora dentro de un margen de unos pocos por ciento:

α (z = 1,95/α(z = 0) = 0,97 ± 0,05

Poco después , en 1967, Bahcall y Schmidt observaron un par de líneas de emisión de oxígeno que aparecen en el espectro de cinco galaxias que emiten radioondas, localizadas con un desplazamiento hacia el rojo promedio de 0,2 (emitiendo así su luz hace unos dos mil millones de años: Aproximadamente la época en que el reactor de Oklo estaba activo en la Tierra y obtuvieron un resultado consistente con ausencia de cambio en la constante de estructura fina que era aún diez veces más fuerte:

α (z = 0,2)/α(z = 0) = 1,001 ± 0,002

Estas observaciones excluían rápidamente la propuesto por Gamow de que la constante de estructura fina estaba aumentando linealmente con la edad del Universo. Si hubiese sido así, la razón α(z = 0,2)/α(z = 0) debería haberse encontrado con un valor próximo a 0,8.

Una de las cuestiones más controvertidas en la cosmología es porque las constantes fundamentales de la naturaleza parecen finamente ajustadas para la vida. Una de estas constantes fundamentales es la constante de estructura fina o alfa, que es la constante de acoplamiento de la fuerza electromagnética (usualmente denotada g, es un número que determina la fuerza de una interacción) y equivale a 1/137,03599911.

Todas estas ideas y experimentos han establecido un escenario para que los astrónomos mejoren nuestro conocimiento de la constancia de constantes particulares de la Naturaleza a medida que la sensibilidad mejorada de los telescopios y detectores electrónicos permitan hacer observaciones  a desplazamiento al rojo cada vez mayores, retrocediendo cada vez más en el tiempo.

La estrategia general  consiste en comparar dos transiciones atómicos en un lugar astronómico y aquí ahora en el laboratorio. Por ejemplo, si hay doblete de elementos como carbono, silicio o magnesio, que se ven normalmente en nubes de gas con altos desplazamientos hacia el rojo, entonces las longitudes de onda de dos líneas especiales, digamos λ₁ y λ₂, estarán separadas por una distancia proporcional  a α². El desplazamiento de líneas relativo viene dado por una fórmula:

(λ₁ – λ₂)/(λ₁ – λ₂) ∞ α²

Ahora necesitamos medir las longitudes de onda λ₁ y λ₂ de forma muy parecida aquí en el laboratorio, y muy lejos aquí por observaciones astronómicas. Calculando el miembro izquierdo de nuestra fórmula con gran exactitud, en ambos casos podemos dividir nuestros resultados para encontrar si la constante de estructura fina ha cambiado entre el momento entre el momento en el que salió la luz y el presente.

La ilustración muestra cómo los rayos X de un quásar distante, son filtrados al pasar por una nube de gas intergaláctico. Midiendo la cantidad de la disminución de la luz debido al oxígeno y otros elementos presentes en la nube los astrónomos pudieron estimar la temperatura, densidad y la masa de la nube de gas – puede ver el espectro del quásar PKS 2155-304 al ampliar la imagen.

Actualmente, el más potente método utilizado en estos experimentos dirige todo su potencial en la búsqueda de pequeños cambios  en la absorción por los átomos de luz procedentes de cuásares lejanos.  En lugar de considerar pares de líneas espectrales  en dobletes del mismo elemento, como el silicio,  considera la separación entre líneas causada por la absorción de la luz del cuásar por diferentes elementos químicos en nubes de gas situadas entre el cuásar y nosotros. Y, a todo esto, las cuatro fuerzas fundamentales siguen estando presentes.

No debemos descartar la posibilidad de que, seamos capaces de utilizar las unidades de Planck-Stoney para clasificar todo el abanico de estructuras que vemos en el Universo, desde el mundo de las partículas elementales hasta las más grandes estructuras astronómicas.  Este fenómeno se puede representar en un gráfico que se cree la escala logarítmica de tamaño desde el átomo a las galaxias.  Todas las estructuras del Universo existen porque son el equilibrio de fuerzas dispares y competidoras que se detienen o compensan las unas a las otras, la  atracción (Expansión) y la repulsión (contracción).  Ese es el equilibrio de las estrellas donde la repulsión termonuclear tiende a expandirla y la atracción (contracción) de su propia masa tiende a comprimirla, así, el resultado es la estabilidad de la estrella.  En el caso del planeta Tierra, hay un equilibrio entre la fuerza atractiva de la gravedad y la repulsión atómica que aparece cuando los átomos se comprimen demasiado juntos.  Todos estos equilibrios pueden expresarse aproximadamente en términos de dos números puros creados a partir de las constantes e, ћ, c, G y m _protón.

La identificación de constantes adimensionales de la naturaleza como α (alfa) y a_G, junto con los números que desempeñan el mismo papel definitorio para las fuerzas débil y fuerte de la naturaleza, nos anima a pensar por un momento en mundos diferentes del nuestro.  Estos otros mundos pueden estar definidos por leyes de la naturaleza iguales a las que gobiernan el Universo tal como lo conocemos, pero estarán caracterizados por diferentes valores de constantes adimensionales.  Estos cambios numéricos alterarán toda la fábrica de los mundos imaginarios.  Los átomos pueden tener propiedades diferentes.  La gravedad puede tener un papel en el mundo a pequeña escala.  La naturaleza cuántica de la realidad puede intervenir en lugares insospechados.

Lo único que cuenta en la definición del mundo son los valores de las constantes adimensionales de la Naturaleza (así lo creían Einstein y Planck).  Si se duplica el valor de todas las masas, no se puede llegar a saber porque todos los números puros definidos por las razones de cualquier par de masas son invariables.

Es un gran mérito por nuestra parte que, nuestras mentes, puedan haber accedido a ese mundo mágico de la Naturaleza para saber ver primero y desentrañar después, esos números puros y adimensionales que nos hablan de las constantes fundamentales que hacen que nuestro Universo sea como lo podemos observar.

Cuando surgen comentarios de números puros y adimensionales, de manera automática aparece en mi mente el número 137.  Ese número encierra más de lo que estamos preparados para comprender, me hace pensar y mi imaginación se desboca en múltiples ideas y teorías.  Einstein era un campeón en esta clase de ejercicios mentales que él llamaba “libre invención de la mente”.  El gran físico creía que no podríamos llegar a las verdades de la naturaleza solo por la observación y la experimentación.  Necesitamos crear conceptos, teorías y postulados de nuestra propia imaginación que posteriormente deben ser explorados para averiguar si existe algo de verdad en ellos.

“Todos los físicos del mundo, deberían tener un letrero en el lugar más visible de sus casas, para que al mirarlo, les recordara lo que no saben.  En el cartel solo pondría esto: 137.  Ciento treinta y siete es el inverso de algo que lleva el nombre de constante de estructura fina”.

Este número guarda relación con la posibilidad de que un electrón emita un fotón o lo absorba.  La constante de estructura fina responde también al nombre de “alfa” y sale de dividir el cuadrado de la carga del electrón,  por el producto de la velocidad de la luz y la constante de Planck.

Lo más notable de éste número es su adimensionalidad.  La velocidad de la luz, c, es bien conocida y su valor es de 299.792.458 m/segundo, la constante de Planck racionalizada, ћ, es ћ/2 = 1,054589 ×10 julios/segundo, la altura de mi hijo Emilio, el peso de mi amigo Kike (hay que cuidarse), etc., todo viene con sus dimensiones.  Pero resulta que cuando uno combina las magnitudes que componen alfa ¡se borran todas las unidades! El 137 está sólo: se exhibe desnudo a donde va.  Esto quiere decir que los científicos del undécimo planeta de una estrella lejana situada en un sistema solar de la Galaxia Andrómeda, aunque utilicen quién sabe qué unidades para la carga del electrón y la velocidad de la luz y que versión utilicen para la constante de Plancl,  también les saldrá el 137.  Es un número puro.  No lo inventaron los hombres.  Está en la naturaleza, es una de sus constantes naturales, sin dimensiones.

Recorremos interminables pasillos buscando esa puerta luminosa que nos lleve hasta las respuestas que nadie nos supo dar. La Naturaleza esconde secretos insondables que debemos desvelar y, para ello, sólo contamos con una herramienta: Nuestra Mente.

La física se ha devanado los sesos con el 137 durante décadas.  Werner Heisember (el que nos regaló el Principio de Incertidumbre en la Mecánica Cuántica), proclamó una vez que, todas las fuentes de perplejidad que existen en la mecánica cuántica se secarían si alguien explicara de una vez el 137.

¿Por qué alfa es igual a 1 partido por 137? El 137 es un número primo. Su inversa, 1/137, es un valor muy cercano al de la constante alfa, que (según la electrodinámica cuántica) caracteriza la interacción entre fotones y electrones. El nombre técnico de alfa es “constante de estructura fina“, y es una de las constantes físicas cuya predicción teórica mejor coincide con los datos experimentales.

Los físicos han demostrado que el valor de alfa es el que tiene que ser para que exista un Universo como el nuestro. De hecho, si alfa variara apenas un poco (menos del 5%), el carbono no se produciría en los hornos estelares y, la vida, tal como la conocemos, estaría ausente.

El proceso CNO fue propuesto en 1938 por Hans Bethe

Esperemos que algún día aparezca alguien que, con la intuición, el talento y el ingenio de Galileo, Newton o Einstein, y nos pueda por fin aclarar el misterioso número y las verdades que encierra.  Menos perturbador sería que la relación de todos estos importantes conceptos (e, ћ y c) hubieran resultado ser 1 o 3 o un múltiplo de pí (π).  Pero ¿137?

Arnold Sommerfeld, percibió que la velocidad de los electrones en el átomo de hidrógeno es una fracción considerable de la velocidad de la luz, así que había que tratarlos conforme a la teoría de la relatividad,  vio que donde la teoría de Bohr predecía una órbita, la nueva teoría predecía dos muy próximas.

Esto explica el desdoblamiento de las líneas. Al efectuar sus cálculos, Sommerfeld introdujo una “nueva abreviatura” de algunas constantes.  Se trataba de 2πe² / ћc, que abrevió con la letra griega “α” (alfa).  No prestéis atención a la ecuación.  Lo interesante es esto: cuando se meten los números conocidos de la carga del electrón, e^–, la constante de Planck, ћ, y la velocidad de la luz, c, sale α = 1/137.  Otra vez 137 número puro.

Una cosa tenemos clara, lo mismo que no sabemos que puede haber más allá de los Quarks, tampoco sabemos que fuerzas gobiernan eso que llamamos fluctuaciones de vacío. De allí (es lo más probable) surgió nuestro Universo, nada puede surgir de donde nada hay, y, si surgió es porque había. Son muchas las cosas que aún, no podemos explicar con la seguridad inamovible que nos gustaría.

Las fuerzas de la naturaleza que gobiernan la electricidad, el magnetismo, la radiactividad y las reacciones nucleares están confinadas a un “mundo-brana” tridimensional, mientras que la Gravedad actúa en todas las dimensiones y es consecuentemente más débil, su fuerza está más repartida.

                              ¿Dónde están esas dimensiones extras?

La última lección importante que aprendemos de la manera en  que números puros como µ (alfa) definen el mundo es el verdadero significado de que los mundos sean diferentes.  El número puro que llamamos constante de estructura fina, e indicamos con  α es como hemos dicho antes, una combinación de e, c y ћ (el electrón, la velocidad de la luz y la constante de Planck).  Inicialmente podríamos estar tentados a pensar que un mundo en el que la velocidad de la luz fuera más lenta sería un mundo diferente.  Pero sería un error.  Si e, h y c cambian de modo que sus valores que tienen en unidades métricas (o cualesquiera otras) fueran diferentes cuando las buscamos en nuestras tablas de constantes físicas pero el valor de α permaneciera igual, este nuevo mundo sería observacionalmente indistinguible de nuestro mundo.   Lo único que cuenta en la definición del mundo son los valores de las constantes adimensionales de la Naturaleza.

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