Los misterios de la Física y las matemáticas

 

 

En las imágenes se representan el metro para la Longitud, el kilogramo para la Masa, el segundo para el Tiempo, el amperio para la Intensidad de la corriente eléctrica, el Kelvin para la Temperatura, la Candela para la Intensidad Luminosa y el mol para la cantidad de Sustancia…

Para entendernos, hemos sabido encontrar los Modelos y Símbolos que puedan escenificar las “cosas” importantes que están presentes en la Naturaleza y, de esa manera, nos entendemos y podemos operar con ellas.

También los Físicos han sabido medir las Fluctuaciones de Vacío que muestran extraños resultados.

Investigadores de la Universidad ETH de Zúrich lograron medir las fluctuaciones del vacío cuántico por primera vez, utilizando  un dispositivo con un cristal que reacciona a las fluctuaciones electromagnéticas. Al pasar pulsos de láser y mantener un cristal cerca del cero absoluto para eliminar otras partículas y radiación, el equipo observó cómo las propiedades del cristal cambiaban con estas fluctuaciones, lo que les permitió medir el campo electromagnético del vacío.

 

En el lugar llamado “Cuentos cuánticos” entre otras cosas, pude leer:

“Los avances en nuestro entendimiento de la escala física que gustamos de llamar escala cuántica nos han llevado a descubrir que el vacío es un estado de los sistemas físicos que tiene una física asombrosa y que, además, es uno de los estados primordiales para entender la física que nos rodea.

Cuando imaginamos el vacío pensamos en que hemos sacado todo de una determinada región.  No queda nada, no hay energía, no hay partículas, no hay nada de nada.  Por lo tanto poca cosa podrá salir de ahí.

Sin embargo, el vacío es algo asombroso.  El vacío es un estado de los sistemas que puede interactuar con otras configuraciones. El vacío no es inerte, el vacío es muy rico en su comportamiento.

En teoría cuántica sabemos que los campos físico están asociados a la presencia de partículas.  El campo electromagnético está asociado a la presencia de fotones, por poner el ejemplo más socorrido.”

Es importante saber que todo lo grande está hecho de cosas pequeñas.

Infinitesimales partículas conforman otras más complejas, se reúnen y conforman átomos que, a su vez se juntan con otros para formar sustancias y cuerpos, son los “ladrillos” de todo lo que existe. Una inmensa galaxia i una pequeña hormiga átomos son. Claro que, si profundizamos,,, ¡Hay mucho más!

 

Una versión de la máquina del tiempo de Thorne consiste en dos cabinas, cada una de las cuales contiene dos placas de metal paralelas. Los intensos cambios eléctricos creados entre cada par de placas de metal paralelas (mayores que cualquier cosa posible con la tecnología actual) rizan el tejido del espacio-tiempo, creando un agujero en el espacio que une las dos cabinas. Una cabina se coloca entonces en una nave espacial y es acelerada a velocidades próximas a la de la luz, mientras que la otra cabina permanece en la Tierra. Puesto que un agujero de gusano puede conectar dos regiones des espacio con tiempos diferentes, un reloj en la cabina de la nave marcha más despacio que un reloj en la cabina de la Tierra. Debido a que el tiempo transcurriría a diferentes velocidades en los dos extremos del agujero de gusano, cualquiera que entrase en un extremo del agujero de gusano sería instantáneamente lanzado al pasado o al futuro.

 

Parece que la función de las placas metálicas paralelas consiste en generar la materia o energía exótica necesaria para que las bocas de entrada y salida del agujero de gusano permanezcan abiertas y, como la materia exótica genera energía negativa, los viajeros del tiempo no experimentarían fuerzas gravitatorias superiores a 1g, viajando así al otro extremo de la galaxia e incluso del universo o de otro universo paralelo de los que promulga Stephen Hawking. En apariencia, el razonamiento matemático de Thorne es impecable conforme a las ecuaciones de Einstein.

 

          Todo en el Universo tiene energía

“En física teórica, la masa negativa es un concepto hipotético de la materia cuya masa es de signo contrario al de la masa de la materia ordinaria (por ejemplo −2 kg). Dicha matería violaría una o más condiciones de energía y mostraría algunas propiedades extrañas que derivarían de la ambigüedad de si la atracción debe referirse a la fuerza o a la aceleración de orientación opuesta de la masa negativa. La masa negativa se usa en algunas teorías especulativas, como por ejemplo en la que se construyen los agujeros de gusanos. Lo más parecido que se conoce a esta materia exótica es una región con densidad de presión pseudo-negativa producida por el efecto Casimir.”

Normalmente, una de las ideas básicas de la física elemental es que todos los objetos tienen energía positiva. Las moléculas vibrantes, los vehículos que corren, los pájaros que vuelan, los niños jugando tienen todos energía positiva. Por definición, el espacio vacío tiene energía nula. Sin embargo, si podemos producir objetos con “energías negativas” (es decir, algo que tiene un contenido de energía menor que el vacío), entonces podríamos ser capaces de generar configuraciones exóticas de espacio y tiempo en las que el tiempo se curve en un circulo.

 

 

Este concepto más bien simple se conoce con un nombre que suena complicado: la condición de energía media débil (average weak energy condition, o AWEC). Como Thorne tiene cuidado en señalar, la  AWEC debe ser violada; la energía debe hacerse temporalmente negativa para que el viaje en el tiempo tenga éxito. Sin embargo, la energía negativa ha sido históricamente anatema para los relativistas, que advierten que la energía negativa haría posible la antigravedad y un montón de otros fenómenos que nunca se han visto experimentalmente.

 

                                           El Nobel se lo dieron por ls Ondas Gravitacionales

Pero Thorne señala al momento que existe una forma de obtener energía negativa, y esto es a través de la teoría cuántica.

 

 

En 1.948, el físico holandés Hendrik Casimir demostró que la teoría cuántica puede crear energía negativa: tomemos simplemente dos placas de metal paralelas y descargadas ordinariamente, el sentido común nos dice que estas dos placas, puesto que son eléctricamente neutras, no ejercen ninguna fuerza entre sí. Pero Casimir demostró que, debido al principio de incertidumbre de Werner Heisenberg, en el vacío que separa estas dos placas existe realmente una agitada actividad, con billones de partículas y antipartículas apareciendo y desapareciendo constantemente. Aparecen a partir de la “nada” y vuelven a desaparecer en el “vacío”. Puesto que son tan fugaces, son, en su mayoría, inobservables, y no violan ninguna de las leyes de la física. Estas “partículas virtuales” crean una fuerza neutra atractiva entre estas dos placas que Casimir predijo que era medible.

 

Micro-foto de una dispositivo para medir el efecto Casimir. Foto: Umar Mohideen, Universidad de California en Riverside.

Según un estudio teórico el efecto Casimir se puede tornar repulsivo en lugar de atractivo si se inserta un metamaterial con índice de refracción negativo entre las dos placas.

Este resultado, aceptado en New Journal of Physics, ha sido calculado por Ulf Leonhardt y Thomas Philbin de University of St Andrews y según sus resultados este efecto podría ser lo suficientemente intenso como para hacer levitar un pequeño espejo y permitir reducir la fricción en dispositivos nano-mecánicos.

El efecto Casimir es increíblemente misterioso. Propuesto por primera vez por Henrik Casimir en 1948 no fue medido experimentalmente con precisión hasta 1997. Según este efecto si se colocan dos placas metálicas muy cerca entre sí, se estable una presión de radiación que fuerza a las placas a juntarse.  Esta presión de radiación viene dada por las fluctuaciones cuánticas electromagnéticas del vacío.

 

Cuando Casimir publicó el artículo, se encontró con un fuerte escepticismo. Después de todo, ¿Cómo pueden atraerse dos objetos eléctricamente neutros, violando así las leyes normales de la electricidad clásica? Esto era inaudito. Sin embargo, en 1.985 el físico M. J. Sparnaay observó este efecto en el laboratorio, exactamente como había predicho Casimir. Desde entonces (después de un sin fin de comprobaciones), ha sido bautizado como el efecto Casimir.

Una manera de aprovechar el efecto Casimir mediante grandes placas metálicas paralelas descargadas, sería el descrito para la puerta de entrada y salida del agujero de gusano de Thorne para poder viajar en el tiempo.

 

 

Por el momento, al no ser una propuesta formal, no hay veredicto sobre la máquina del tiempo de Thorne. Su amigo, Stephen Hawking, dice que la radiación emitida en la entrada del agujero sería suficientemente grande como para contribuir al contenido de materia y energía de las ecuaciones de Einstein. Esta realimentación de las ecuaciones de Einstein distorsionaría la entrada del agujero de gusano, incluso cerrándolo para siempre. Thorne, sin embargo, discrepa en que la radiación sea suficiente para cerrar la entrada.

Aquí es donde interviene la teoría de supercuerdas. Puesto que la teoría de supercuerdas es una teoría completamente mecanocuántica que incluye la teoría de la relatividad general de Einstein como un subconjunto, puede ser utilizada para calcular correcciones a la teoría del agujero de gusano original.

En principio nos permitiría determinar si la condición AWEC es físicamente realizable, y si la entrada del agujero de gusano permanece abierta para que los viajeros del tiempo puedan disfrutar de un viaje al pasado.

 

 

Nuestra línea de universo resume toda nuestra historia, desde que nacemos hasta que morimos. Cuanto más rápido nos movemos más se inclina la línea de universo. Sin embargo, la velocidad más rápida a la que podemos viajar es la velocidad de la luz. Por consiguiente, una parte de este diagrama  espacio-temporal está “prohibida”; es decir, tendríamos que ir a mayor velocidad que la luz para entrar en esta zona prohibida por la relatividad especial de Einstein, que nos dice que nada en nuestro universo puede viajar a velocidades superiores a c.

Antes comentaba algo sobre disfrutar de un viaje al pasado pero, pensándolo bien, no estaría yo tan seguro. Rápidamente acuden a mi mente múltiple paradojas que, de una u otra especie han sido narradas, principalmente por escritores de ciencia-ficción que, por lo general, no pocas veces son los precursores del futuro.

 

               Como volutas de humo de extrañas figuras, el Tiempo se desvanece en nuestro presente

Es curioso que, con esto de los viajes en el Tiempo, al que tantas vueltas y vueltas le he podido dar, me ocurre lo siguiente: Si algún día lejano del futuro pidiéramos ir al pasado, estoy convencido de que, seguramente, lo podríamos ver como si de un holograma se tratara, ya que, lo que se fue no vuelve, lo que pasó no se puede cambiar, la Historia es lo que pasó y lo que pasará, ambas inamovibles. Es decir, el universo tendrá alguna clase de censura cósmica para evitar que se cambie el pasado.

 

                               El fascinante mundo Pandora en Avatar

No podía explicar como pude llegar a ese mundo maravilloso en el que la Naturaleza estaba conectada con los “seres” vivos del lugar, todo era armonía y belleza, y, extasiado con acidez lo miraba todo, cuando de pronto, desapareció ante mis ojos, simplemente veía las cuatro paredes de mi habitación.

¡La Imaginación! ¿Quién la puede parar!

En relación al futuro, alguna vez soñé que estuve allí y, con enorme sorpresa pude ser testigo de que, en cuanto llegaba a ese futuro, ¡se desvanecía ante mis ojos, se hacía Presente! Mi presencia allí lo convertía, de inmediato, en presente y, el futuro, seguía en el misterio. Es decir, nunca podremos conocer lo que no ha pasado, nunca podremos estar en el tiempo que no ha transcurrido aún, y, desde luego, nuestro sino, amigos míos, es el de estar confinados en un permanente presente con atisbos de futuro y recuerdos del pasado.

Emilio Silvera V.

  ¿Qué será la materia?

 

 

A medida que los núcleos se hacen más grandes, la probabilidad de una fisión espontánea aumenta.  En los elementos más pesados de todos (einstenio, fermio y mendelevio), esto se convierte en el método más importante de ruptura, sobrepasando a la emisión de partículas alfa.

  Sólido, Líquido, Gaseoso, Plasma y Condensado de Bose-Einstein ¿No falta alguno?

 

El verdadero «cuerpo» del agujero negro es la masa que está escondida detrás de ese velo de oscuridad que produce la gravedad.

¿Qué forma habrá adoptado la materia en la Singularidad? Está tan condensada que una cucharadita de esa “materia” pesaría…

Una cucharadita de materia de la singularidad de un agujero negro pesaría millones de toneladas, debido a su increíble densidad, donde una masa estelar entera se comprime en un punto infinitesimal. Aunque la composición de la singularidad sigue siendo desconocida, la extrema concentración de materia hace que su masa sea inimaginablemente grande.

¿Qué será la materia? Conocemos algunos de los estados que adopta en función de temperaturas y otros escenarios de Gravedad, o, incluso algunos que desconocemos

 

    Mirando estas panorámicas de Tokio, parece que el futuro ya está aquí

El pensamiento de Joseph L. Fetterman,  reza en una inscripción que podéis ver en el  Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Manila (Filipinas), y, como tantos otros antes que él, Fetterman, nos recuerda, de alguna manera, la evolución de nuestras mentes que, a medida que avanza en el conocimiento de la Naturaleza, puede ir haciendo realidad sus pensamientos, en todos los campos del saber humano.

   Si pudiéramos visitar la Tierra dentro de dos mil años, seguramente no la reconoceríamos

Lo cierto es que, cada vez que ha salido alguien, que como el precursor de la ciencia ficción, el entrañable Julio Verne, nos hablaba de viajes imposibles y de mundos insólitos, nadie pudo creer, en aquellos momentos, que todas aquellas “fantasías” serían una realidad en el futuro más o menos lejano. Todo lo que él imagino hace tiempo que se hizo realidad y, en algunos casos, aquellas realidades-fantásticas, han sido sobrepasadas como podemos contemplar, en nuestras vidas cotidianas. Ingenios espaciales surcan los espacios de nuestro entorno espacial,  y otros, lo hacen por el misterioso fondo oceánico como fue predicho hace ahora más de un siglo.

 

 

Un equipo de físicos de la Universidad de Viena y de la Academia Austriaca de las Ciencias ha logrado llevar a cabo una teletransportación cuántica a una distancia récord de 143 kilómetros, entre las islas de La Palma y Tenerife.  Ahora, los profetas modernos resultan ser Físicos que nos hablan de sucesos cuánticos que no llegamos a comprender y que, son ¡tan extraños! que nos resultan poco familiares y como venidos de “otro mundo”, aunque en realidad, son fenómenos que ocurren en las profundidades del mundo de la materia, o, en las transiciones de fase que se producen en las estrellas, en los agujeros negros y en las explosiones de supernovas.

 

Lo cierto es que siempre hemos utilizado el 100 por 100 del cerebro que, en cada momento, estaba disponible. Es un mito aquel dicho que hemos oído tantas veces: ¡Sólo utilizamos el 10% del cerebro! Lo cierto es que lo utilizamos todo, otra cosa muy distinta es que, a medida que avanzamos y adquirimos nuevos conocimientos y vamos comprendiendo más y más, el cerebro evoluciona y adquiere más capacidad.

 

 

La Isla de la Ignorancia en la que estamos confinados, es cada día más pequeña. Vamos pudiendo explicar “cosas” que antes, nos eran totalmente desconocidas y cada vez van siendo menos los visionarios y más los estudiosos científicos, tanto teóricos como experimentadores que, en todos los campos, nos llevan, sin que nos demos cuenta, hacia el futuro que…, ¡puede ser de tantas maneras! Precisamente por eso, será bueno que nuestras mentes, no se resignen a que estemos encerrados aquí, en esta nave espacial que llamamos Tierra y que surca el espacio interestelar a muy buena velocidad aunque no todos sean conscientes de ello.

Sensores cuánticos para obtener imágenes sensacionales con la cámara del móvil

 

Sensores cuánticos para obtener “imágenes sensacionales” con la cámara del móvil. Actualmente los sensores utilizados en las cámaras digitales se basan en el silicio. Están formados por elementos receptores individuales -píxeles- que se excitan en mayor o menor medida según la cantidad de luz que reciben de la escena a fotografiar.

A esta imagen la llaman ¡Besos cuánticos! y refleja lo que pasa cuando dos nano-esferas de oro se encuentran a menos de un nanómetro, el espacio que se encuentra entre ellas cambia de color. La tensión que se acumula cuanto más se acercan las nano-esferas es similar a la del acercamiento antes de darse un beso. Pero, a diferencia de lo que harían un hombre y una mujer, las nano-esferas nunca llegan a besarse; la tensión que se libera entre ellas hace que cambie el color del espacio que las separa. La interacción entre la luz y la materia a escala nano-esférica podría aportar nuevas maneras de describir el mundo a escala atómica. ¡Qué extraño es, el mundo cuántico!

Los avances que veremos en este mismo siglo, en todos los ámbitos del saber humano, serán sorprendentes y cambiaran nuestras vidas, nuestra Sociedad para el próximo siglo, será ya muy diferentes a ésta que conocemos. Nuestras propias vidas darán un salto cuantitativo y cualitativo en su período de duración y en su calidad de bienestar, podremos vivir un siglo y medio y tendremos menos enfermedades que ahora. las posibles innovaciones tecnológicas en campos tan dispares como la salud, la economía, la demografía, la energía, la robótica, el espacio, las telecomunicaciones y los transportes, darán un vuelco a nuestra forma de vida y entraremos en otra fase del futuro que viene y del pasado que dejamos atrás.

 

Lo cierto es que, el Universo, como un todo, nos presenta y manifiesta correlaciones bien afinadas que desafían cualquier explicación del sentido común y, desde luego, no es que nuestro sentido común no sea el más común de los sentidos, se trata simplemente de que no llega a captar la esencia verdadera de lo que el Universo nos quiere transmitir.

Claro que, en el futuro, podríamos hablar del viaje de la luz, desde que surgió a partir del Big Bang (si finalmente resulta ser ese el comienzo de todo), y suponiendo que ya tengamos los aparatos tecnológicos precisos para poder leer, los mensajes que la misma luz lleva escritos de lo que allí -en aquellos comienzos-, pudo pasar. La Luz que es emitida por los cuerpos celestes y que nos trae su memoria que está gravada en el interior de las partículas elementales que son las que dan forma a todos los objetos grandes constituidas en moléculas. Cuando se profundiza más y más, parece que todo sea realmente un canto a la Luz, a su compleja estructura que no hemos llegado a comprender. La luz nos trae mensajes y recuerdos de los orígenes en remanentes de estrellas supermasivas que dieron lugar a la creación de otras estrellas y sistemas planetarios y, ¿Quién sabe? si también, a  formas de vida diferentes a las nuestras.

Es indudable que no dejamos de avanzar. Sin embargo, en todos los campos siguen existiendo rincones oscuros que no hemos podido enfocar, con la luz de la comprensión. Por ejemplo,  los cosmólogos dudan del vacío cuántico y no creen que sea el origen de las energías extrañas. El espacio está lleno de partículas virtuales, en constante variación. La energía de las partículas virtuales concuerdan con los efectos que le atribuyen, incluso cuando tienen una existencia tan breve que no se puede medir.

Se cree que esta energía, la “constante cosmológica positiva” es la responsable de la expansión acelerada de las galaxias. Esta suposición que no es nueva, es una más de las muchas que circulan por el mundo científico de la cosmología en el que, los “expertos” cosmólogos, andan locos por averiguar de qué se trata todo esto que no llegan a comprender. Claro que, por otra parte, se llega a comprender que, lo que realmente se expande es el espacio mismo que, en su huida hacia no se sabe donde, arrastra a las galaxias que contiene.

Desde que nacemos estamos conectados al Universo del que somos parte

 

Lo cierto es que, a pesar de todas las dudas, la mente humana, conectada al Universo del que forma parte, evoluciona sin cesar y  llegado el momento, podría tener una gran cantidad de respuestas que, desde luego, necesitamos conocer para sobrevivir en este complejo y vasto Cosmos. Estamos inmersos en una creciente ola del conocimiento que ni imaginamos hasta dónde puede llegar.

Nuestros cerebros han crecido y la infinitud de conexiones que dentro de él han explosionado hacia ese algo superior que llamamos Mente, nos llevan a un plano distinto, a un nivel superior en el que, sin ser aún una luz cegadora, sí podemos decir que la comprensión de la Naturaleza, se va abriendo camino entre las ramificaciones luminosas de nuestras antes, embotadas neuronas.

¿Quién hubiera pensado hace tan sólo unos años que podríamos viajar hasta los confines infinitesimales de los átomos para estudiar sus comportamientos en determinadas circunstancias?  Un experimento realizado por científicos del Centro de Viena para la Ciencia y Tecnología Cuánticas ha demostrado que, en el mundo cuántico, la transición hacia el equilibrio térmico es más interesante y más complicada de lo que se pensaba. El profesor Jörg Schmiedmayer nos dice:

          La expresión suprema de la materia ¿será la luz? Lo cierto es que, está presente en las galaxias más lejanas y antiguas descubiertas y, también, está presente en la energía de esos impulsos eléctricos que activa nuestras mentes para que puedan generar ideas y pensamientos. Está presente en los átomos de la materia, en las estrellas que fabrican los elementos conocidos y que, llegan a poder alcanzar ese nivel químico-biológico para hacer posible el surgir de la vida en los mundos. En todos esos acontecimientos, está siempre presente la Luz… ¿Qué podrá ser en verdad?

Lo cierto es que, los fotones están por todas partes: En nuestras ciudades, en nuestra imaginación para convertirlos en láseres que destruyan peligrosos meteoritos que vengan hacia la Tierra, en las galaxias lejanas… Creo que, el día que sepamos lo que es la luz, ese día, también sabremos quiénes somos.