Ya hemos hablado aquí otras veces de este vacío. Cuando vemos las imágenes de cúmulos de galaxias, de enjambre de estrellas, de las Nebulosas gigantes moleculares y otros objetos cosmológicos, pensamos que el Universo está plagado de todos ellos, que no podríamos caminar sin tropezarnos con alguno. Sin embargo, nada más lejos de ese escenario. Se estima la densidad media del universo en 1 átomo de hidrógeno cada año luz cúbico. Un año luz cúbico son 9.46e17 centímetros cúbicos. Hay 1/9.46e17 (1.06e-18) átomos de hidrógeno por centímetro cúbico.

Las estrellas masivas mueren de forma dramática, explotando como espectaculares supernovas que liberan una gran cantidad de masa y energía. Estas explosiones arrastran todo el material de sus alrededores, creando una gran burbuja que se va expandiendo en el medio interestelar. En el corazón de estas burbujas se encuentra una pequeña y densa estrella de neutrones o un agujero negro, los restos de lo que en su día fue una brillante estrella.

El Universo (al menos para nosotros), es tridimensional, y, si acaso, añadimos la dimensión temporal

Los “mundos” que imaginan los físicos teóricos, no siempre se pueden verificar, ya que, van más allá de la realidad

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La Nebulosa moilecular de Ortión

La Nebulosa Molecular de Orión, conocida comúnmente como la Gran Nebulosa de Orión, es una vasta región de formación estelar y una de las nebulosas más brillantes visibles desde la Tierra.

• Diámetro: Se estima que la nebulosa tiene un diámetro de aproximadamente 24 a 30 años luz.
• Distancia: Se encuentra a unos 1,270 a 1,500 años luz de la Tierra, lo que la convierte en una de las regiones de formación estelar masiva más cercanas a nuestro sistema solar.
• Masa: Contiene una masa total de gas y polvo equivalente a unas 2,000 veces la masa del Sol.
• Contenido estelar: Alberga más de 3,000 estrellas jóvenes y protoestrellas, incluyendo el famoso cúmulo del Trapecio en su núcleo, responsable de iluminar la nebulosa. 

1. Hidrógeno: Es el componente mayoritario, que al ser ionizado por la radiación de estrellas jóvenes, le da a la nebulosa su característico color rojizo (emisión H-alfa).
2. Helio: El segundo elemento más abundante.
3. Oxígeno: Responsable de las tonalidades verdosas en las zonas de gas ionizado.
4. Polvo Cósmico: Compuesto por partículas diminutas que absorben la luz estelar, creando regiones oscuras y estructuras filamentosas (silicatos, carbono).
5. Moléculas orgánicas y complejas: Al ser una “nebulosa molecular”, contiene moléculas más complejas formadas en el polvo, incluyendo monóxido de carbono (CO) y agua, que son precursores de la vida.

Este es el camino que recorrerá nuestro Sol cuando agote su combustible nuclear de fusión

Muchas son las cosas que ignoramos del Universo y, mientras así sea, tendremos capacidad para el asombro. Mirad las imagines de arriba: Unas bonitas pero extrañas nebulosas planetarias bipolares. Una estrella como nuestro Sol que al final de su vida, habiendo agotado todo su combustible nuclear de fusión, se contrae sobre sí misma para formar una enana blanca y, en el proceso, eyecta sus capas exteriores al espacio interestelar de distintas maneras, de tal forma es así que, la variedad de nebulosas planetarias es muy diversa pero, todas hermosas.

Generalmente, la gente sencilla no sabe, en realidad, como se forman y nacen las estrellas, como viven y al final de sus “vidas” qué  ocurre, en qué se transforman y que transiciones de fase y cambios se producen en el material que la conforma, en qué se convierten. Igualmente ocurre con el origen de las Nebulosas, o, cómo son los mecanismos que rigen en las galaxias y las fuerzas que están presentes a lo largo y a lo ancho de todo el Cosmos. Es lógico que sea de esta manera y, la gente sencilla y no versada en éstos temas, incluso hablar del propio planeta es, para ellos, hablar de algo muy grande, casi infinito y eterno. La capacidad de entender lo que el Universo es, se les escapa. Viven en un “mundo” local, de cosas pequeñas y cotidianas, lo inmediato es lo que llama su atención y les preocupa.

Si preguntamos por el significado del Big Bang, la expansión del universo, cómo nacen y mueren las estrellas, o, cómo se pudieron formar las galaxias, qué es una singularidad, a qué se refiere la libertad asintótica de los quarks, qué son los nucleones, qué significan las constantes universales, qué es la mecánica cuántica, el modelo estándar, la relatividad general, el significado de E = mc², el principio de incertidumbre, la función de onda de Schrödinger, el Principio de exclusión de Pauli, el cuánto de acción de Planck, h, o el límite, la energía o tiempo de Planck…, cualquiera de estas cuestiones, todas tan importantes, serán desconocidas para el 99’99% de los encuestados. ¡Una auténtica lástima!

Esa es la penosa realidad en la que estamos inmersos. Esas personas desconocedoras de las preguntas que antes enumeramos, sí podrían contestar, en cambio, cualquier tema que se les plantee sobre cuestiones mundanas e intrascendentes. Ninguna explicación, aunque somera y sencilla, podrían dar sobre, por ejemplo, lo que es una estrella de neutrones.

Este es un remanente que oculta a una estrella de Neutrones y el otro un púlsar

Lo cierto es que para las estrellas supermasivas, cuando llegan al final de su ciclo y dejan de brillar por agotamiento de su combustible nuclear, en ese preciso instante, el tiempo se agota para ella. Cuando una estrella pierde el equilibrio existente entre la energía termonuclear (que tiende a expandir la estrella) y la fuerza de gravedad (que tiende a comprimirla), al quedar sin oposición esta última, la estrella supermasiva se contrae aplastada bajo su propia masa. Queda comprimida hasta tal nivel que llega un momento que desaparece, para convertirse en un agujero negro, una singularidad, donde dejan de existir el “tiempo” y el espacio. A su alrededor nace un horizonte de sucesos, que si se traspasa se es engullido por la enorme gravedad del agujero negro.

De acuerdo a la teoría general de la relatividad, una singularidad es un punto teórico con volumen cero y densidad infinita. Es el resultado al que cualquier masa que se convierte en agujero negro tiene que colapsar. El tiempo deja de existir en estas regiones del universo que conocemos como singularidad y, el espacio, queda distorsionado, prisionero en esa densidad aterradora.  El mismo Big Bang (dicen) surgió de una singularidad de energía y densidad infinitas que explosionó como consecuencia de una fluctuación del vacío y se expandió creando el tiempo, el espacio y la materia.

En esta Nebulosa gigante molecular, nacen las estrellas súper-masivas que serán, en el futuro, agujeros negros

Como contraposición a estas enormes densidades de las enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros, existen regiones del espacio que contienen menos galaxias que el promedio o incluso ninguna galaxia; a estas regiones las conocemos como vacío cósmico. Han sido detectados vacíos con menos de una décima de la densidad promedio del universo en escalas de hasta 200 millones de años luz en exploraciones del universo profundo. Estas regiones son a menudo esféricas. El primer gran vacío en ser detectado fue el de Boötes en 1.981; tiene un radio de unos 180 millones de años luz y su centro se encuentra aproximadamente a 500 millones de años luz de la Vía Láctea. La existencia de grandes vacíos no es sorprendente, dada la existencia de cúmulos de galaxias y supercúmulos a escalas muy grandes.

Mientras que en estas regiones la materia es muy escasa, en una sola estrella de neutrones, si pudiéramos retirar 1 cm³ de su masa, obtendríamos una cantidad de materia increíble. Su densidad es de 10¹⁷ Kg/m³; los electrones y los protones están tan juntos que se combinan y forman neutrones que se degeneran haciendo estable la estrella de ese nombre que, después del agujero negro, es el objeto estelar más denso del universo (al menos hasta que se descubran -si es que existen- las estrellas de Quarks).

Es interesante ver cómo a través de las matemáticas y la geometría, han sabido los seres humanos encontrar la forma de medir el mundo y encontrar las formas del universo. Pasando por Arquímedes, Pitágoras, Tales de Mileto, Empédocles, Demócrito de Abdera, Anaximandro, Arquitas…  Galileo, Newton, Gauss y Riemann o Einstein…, y muchos otros,  siempre hemos tratado de buscar las respuestas de las cosas por medio de las matemáticas y la intuición. Ahora contamos con sofisticadas máquinas de tecnología futurista que nos ayudan a comprobar las teorías.

                Dicen haber confirmado que la energía oscura existe

                Se continua buscando la materia oscura, su origen, de qué está formada….

Mientras tanto repartimos los porcentajes por estimaciones intuitivas no comprobadas

Ahora, entre otras muchas cuestiones sin resolver, la que más destaca y apremia, es encontrar la respuesta tan esperada en astronomía y que alguien responda a la pregunta siguiente: ¿Qué es y donde están la energía y la materia oscura?

No tenemos ni idea pero… ¡Las representamos de mil maneras!

Sí, sabemos que su presencia puede ser inferida por sus efectos sobre los movimientos de las estrellas y galaxias, aunque no puede ser observada directamente debido a que emite poca o ninguna radiación. Se piensa que algo más del 90% de la masa del universo se encuentra en alguna forma de energía y materia oscura. Nos dicen que existen evidencias de materia oscura en las galaxias espirales en sus curvas de rotación. La existencia de materia oscura en los cúmulos ricos de galaxias puede ser deducida por el movimiento de las galaxias constituyentes.

 Claro que, una cosa es deducir y otra…verificar

Las cosas comienzan a tambalearse cuando escuchamos algunos argumentos: “Una parte de esta materia oscura puede encontrarse en forma de estrellas poco masivas u objetos con masa del orden de la de Júpiter; dicha materia normal se describe como bariónica (los bariones son los protones, neutrones y otras partículas formadoras de materia que podemos ver).  Por otra parte, también puede existir materia oscura en el espacio entre galaxias, ese espacio que llamamos vacío y que en realidad está abarrotado de partículas virtuales que aparecen sin saber de dónde y en manos de una millonésima de segundo desaparece sin que sepamos a dónde, y que podría hacer aumentar la densidad media del universo hasta la densidad crítica requerida para invertir la expansión actual.”

Cuando no se sabe de qué se habla… se dicen tantas cosas sin sentido que… se puede llegar con facilidad, a caer en el más espantoso de los ridículos y, la materia oscura ha llevado a más de uno a situaciones… poco cómodas. Las anomalías observadas y que no sabemos explicar, podrían tener su origen en otra parte. Incluso podría ser posible que la materia oscura… ¡no existiera!

En una reunión de astronomía, uno de los ponentes decía: “Si la teoría del Big Bang es correcta -como parece que lo es-,  debe de existir una gran proporción de materia oscura en forma no bariónica (que no podemos ver), quizás axiones, fotinos o neutrinos masivos, supervivientes de las etapas tempranas del Big Bang y, ¿por qué no?, también podríamos suponer que la materia oscura que tanto nos preocupa pudiera estar encerrada dentro de las singularidades de tantos y tantos agujeros negros que se han debido formar a lo largo de los 13.500 millones de años que es la edad del universo.” Y, ¿por qué no -podríamos decir- esa fuerza extraña que se observa y que no sabemos de dónde procede, no estará generada por un universo paralelo? ¡Los cosmólogos! son la monda.

El telescopio espacial WISE ha identificado a millones de candidatos a quásares y hasta 1.000 objetos que se sospecha que son las galaxias más brillantes en el infrarrojo localizadas hasta la fecha. “Hemos descubierto desde un asteroide bailando delante de la Tierra en su órbita, hasta agujeros negros supermasivos y galaxias que se esconden detrás de capas de polvo.” Declaró uno de los responsables de la investigación. Por ejemplo, el agujero negro gigante en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, llamado Sagitario A, tiene 4 millones de veces la masa de nuestro Sol y ha pasado por el frenesí de alimentaciones periódicas donde el material cae hacia el agujero negro, haciendo que se caliente e irradie en su entorno. Pero se sabe de la existencia de agujeros negros de miles de millones de veces la masa de nuestro Sol.

Los agujeros negros, cuya existencia se dedujo por Schwarzschild en 1.916 a partir de las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, son objetos supermasivos, invisibles a nuestra vista (de ahí su nombre) de los que no escapa ni la luz; tal es la fuerza gravitatoria que generan que incluso engullen la materia de sus estrellas vecinas, del polvo interestelar circundante y de todo material que “se atreva” a traspasar la línea fatídica del horizonte de sucesos que marca la puerta de del “irás y no volverás”.

Pues bien, como en el universo existen innumerables agujeros negros,  muchos se preguntaron: ¿”Por qué no creer que sean ellos, los A.N., los mejores candidatos para ser la “materia oscura”?.

Para mí particularmente, sin descartar absolutamente nada de lo anterior (cualquier teoría podría ser la cierta, y, con lo que no estoy de acuerdo es con que, con frecuencia, reputados científicos, hablen de la materia oscura con la seguridad de quién sabe, a ciencia cierta, dónde está y que es, cuando en realidad, no tienen ni idea y todo son…, simples especulaciones que, más o menos pueden estar apoyadas por indicios vagos que nunca certeza.

También, digo yo que, ya puestos a suponer, la denominada materia oscura podría estar situada en la quinta dimensión y sus efectos nos llegan a través de fisuras que rasgan el espacio-tiempo y producen fluctuaciones del “vacío”, que de alguna manera deja pasar a los gravitones que transportan la fuerza gravitacional que emite dicha materia y sus efectos se dejan sentir en nuestro universo, haciendo que las galaxias se alejen las unas de las otras a mayor velocidad de la que tendrían si el universo estuviera poblado sólo de la materia bariónica que nos rodea.

      ¿Cuántas veces habré imaginado esos otros mundos?     

Claro que mis pensamientos son sólo eso, imaginaciones. Una conjetura más de las muchas que circulan. No se puede  dogmatizar hablando de estas cuestiones sobre las que no se tienen la menor certeza. La cuestión es que, si atendemos a la expansión de Hubble, tampoco podemos explicar las formación de las galaxias, ya que, dicha expansión lo habría impedido, a no ser que, allí, existiera una fuerza invisible que sujetó a la materia el tiempo necesario para que se formaran las estrellas y las galaxias: ¿la materia oscura? Es posible y, si así fue como pudieron formarse las galaxias eso quiere decir que esa “materia oscura”, o ese “Ylem”  o sustancia cósmica -como llamaban los antiguos griegos a la sustancia primera del universo- habría sido la materia primera, la base de todo, la semilla que hizo posible el universo que ahora contemplamos.

Nos dicen que no la vemos pero… ¡Ahí está! ¿Es acaso la Ciencia una religión?

Nos dicen que nuestra Galaxia -y también las otras- está rodeada de materia oscura. Tal afirmación además de osada, es poco científica. De todas las maneras, incluso la denominación dada: “materia oscura”, delata nuestra ignorancia.  Pero, mientras todo esto está pasando, dejamos que el “tiempo” transcurra y como siempre ha pasado, finalmente, alguien vendrá a dar la respuesta que, hasta podría coincidir con algunas de las conjeturas que de éste complejo asunto se han emitido.

Lo cierto es que, la Ciencia no puede afirmar nada sin antes haberlo comprobado

Muchos son los sueños que tendremos que hacer realidad antes de poder contestar algunas preguntas

Para que tengamos las respuestas a preguntas planteadas que nadie sabe contestar, aunque no lo sepamos, lo que necesitamos es poder viajar a las estrellas, disponer de energías que ahora nos parecen infinitas y que, podríamos obtener por medios ahora desconocidos de los discos de acreción de los agujeros negros, o, del mismo vacío. Podríamos lograr el traslado de materia viva a lugares distantes, dominar toda una galaxia, y, ¿por qué no? hacer realidad los sueños de aquellos antiguos Alquimistas. De hecho, ya hacemos diamantes artificiales que, de no ser un experto, difícilmente podríamos distinguir de otros naturales. Claro que, para que todo eso sea una realidad, tendrán que transcurrir algunos Eones de Tiempo.

Arriba podéis contemplar una calle de mi ciudad  a finales del siglo XIX y la primera mitad del siglo XX. El balcón que sobresale arriba a la derecha, pertenecía al local de mi primer trabajo en una Oficina. Con 18 años, comencé mi andadura en el ámbito administrativo.

Mi ciudad, como todo en todas partes, ha cambiado con el paso del Tiempo. La última imagen es la estatua a Colón que salió de Palos de la Frontera (Huelva), para descubrir el nuevo mundo.

Sí amigos, con el paso del tiempo vamos sabiendo, nuestra imaginación lo transforma todo y, lo que parecía imposible…lo hacemos real… ¡Algunas veces!

En 1884 Paul Nipkow diseña y patenta el llamado disco de Nipkow, un proyecto de televisión que no podría llevarse a la práctica. En 1910, el disco de Nipkow fue utilizado en el desarrollo de los sistemas de televisión de los inicios del siglo XX y en 1925, el 25 de marzo, el inventor escocés John Logie Baird efectúa la primera experiencia real utilizando dos discos, uno en el emisor y otro en el receptor, que estaban unidos al mismo eje para que su giro fuera síncrono y separados 2m. Se transmitió una cabeza de un maniquí con una definición de 28 líneas y una frecuencia de cuadro de 14 cuadros por segundo. Baird ofreció la primera demostración pública del funcionamiento de un sistema de televisión a los miembros de la Royal Institutión y a un periodista el 26 de enero de 1926 en su laboratorio de Londres.

¿Qué hemos logrado en los últimos años?

Entre otras:

• La detección de las primeras ondas gravitacionales
• La reorganización del árbol familiar humano
• La revolución del estudio del ADN prehistórico
• El descubrimiento de miles de exoplanetas
• La entrada en la era Crispr
• Una observación del cosmos única
• La revelación de arte primitivo
• Hitos interestelares
• La puerta a civilizaciones antiguas
• Nuevas vías por el sistema solar
• El cambio del rumbo de una enfermedad
• La ampliación de las fronteras reproductivas
• La detección del bosón de Higgs
• Novedades en los libros de paleontología
• El descubrimiento de los elementos básicos de la vida en otros mundos
• Las alarmas del clima suenan más altas que nunca
• El descubrimiento —y redescubrimiento— de especies
• El comienzo de una nueva era en el vuelo espacial
• Las facetas inesperadas de los animales
• La redefinición de las unidades científicas

Como se suele decir, ¡si nuestros abuelos levantaran la cabeza! ¿Qué maravillas tendremos dentro de cien años? ¿Qué adelantos científicos se habrán alcanzado?  Dejando a un lado, a los primeros descubridores, como Arquitas, Ptolomeo, Copérnico, Galileo, Kepler y otros muchos de tiempos pasados, tenemos que atender a lo siguiente:

Estos dos personajes: Einstein y Planck, fueron los artífices de una revolución

La primera revolución de la física se produjo en 1.905, cuando Albert Einstein con su relatividad especial nos ayudo en nuestra comprensión de las leyes que gobiernan el universo. Esa primera revolución nos fue dada en dos pasos: 1905 la teoría de la relatividad especial y en 1.915, diez años después, la teoría de la relatividad general. Al final de su trabajo relativista, Einstein concluyó que el espacio y el tiempo están distorsionados por la materia y la energía, y que esta distorsión es la responsable de la gravedad que nos mantiene en la superficie de la Tierra, la misma que mantiene unidos los planetas del Sistema Solar girando alrededor del Sol y también la que hace posible la existencia de las galaxias.

Nos dio un conjunto de ecuaciones a partir de los cuales se puede deducir la distorsión del tiempo y del espacio alrededor de objetos cósmicos que pueblan el universo y que crean esta distorsión en función de su masa.  Se han cumplido 100 años desde entonces y miles de físicos han tratado de extraer las predicciones encerradas en las ecuaciones de Einstein (sin olvidar a Riemann) sobre la distorsión del espaciotiempo.

Planck, con su cuanto de acción, h, sembró la semilla que más tarde germinaría en la forma que conocemos como mecánica cuántica y que tantas satisfacciones nos ha dado al poder descubrir por medio de ella, cómo es la Naturaleza de lo muy pequeño.

¿Qué futuro nos espera? ¿Sabremos seguir los pasos de estos genios del pensamiento? O, seremos los artífices de nuestra propia destrucción.

Emilio Silvera Vázquez

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La Constante de Planck, el comienzo de poder comprender el “universo” infinitesimal. Max Planck publicó un artículos de ocho páginas en el que decía que la energía se transmite por paquetes discretos a los que llamó “cuantos”. En aquel momento él no lo sabía. Sin embargo, estaba sembrando la semilla de lo que poco a poco se convirtió en lo que conocemos como mecánica cuántica.

En el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, Cockcroft y Walton construyeron este acelerador de 500 kilovolts en 1932.

La versi�n moderna de un acelerador Cockcroft-Walton se usa hoy en el Fermilab como un pre-acelerador.

El acelerador de 2.7 MeV desarrollo por Robert Van de Graaff e instalado en el instituto Tecnol�gico de Massachusetts en 1937.

Acelerador electrost�tico de 2 MeV tipo Van de Graaff perteneciente al Instituto de F�sica de la Universidad Nacional Aut�noma de M�xico desde 1952.

Fuente de iones del acelerador de 5.5 MeV instalado recientemente en el Instituto de F�sica de la UNAM.

Laboratorio del acelerador Tandem Van de Graaff del Centro Nuclear Nacional en Salazar, Estado de M�xico.

El acelerador lineal de Stanford, que tiene una longitud de 3.2 Kil�metros, puede producir electrones y protones de energ�a muy alta. En la parte derecha inferior de la fotograf�a se ve un anillo de almacenamiento, el SPEAR, que tiene unos 75 metros de di�metro.

El tunel del acelerador Tevatr�n de Fermilab, uno de los laboratorios nacionales de Estados Unidos, tiene una circunferencia de 6.3 Kil�metros. En la fotograf�a se ven los imanes superconductores que permiten desviar el haz de protones.

Gr�fica de Livingston, en la que se muestra como han crecido de manera exponencial los aceleradores de part�culas entre 1930 y 1980.

   Tenemos que reconocer que aquellos primeros pasos nos han traído hasta el momento actual del LHC

Descubre el ciclo del carbono más allá de la Tierra. ¿Podría el carbono esencial para la vida haber llegado desde distancias cósmicas? Un hallazgo sorprendente que podría reescribir los libros de química orgánica: el carbono de nuestros cuerpos abandonó la galaxia antes de regresar en un fascinante ciclo cósmico.

Fuente: Midjourney / Eugenio Fdz. – Átomo de carbono en mitad del espacio.

 

Con ayuda del Telescopio espacial James Web, un equipo de astrónomos han logrado localizar la química de hidrocarburos más rica hasta la fecha y situada en el Espacio lejano en un disco proto-planetario.

Seguimos con el trabajo después de los dos apuntes anteriores.

El proceso Triple Alfa es la reacción nuclear que se produce en el “corazón” de las estrellas donde tres núcleos de Helio (partículas Alfa) se fusionan para crear un núcleo de Carbono-12,  un proceso fundamental para la vida, ya que forma el carbono del universo. Se inicia con dos núcleos de helio formando un núcleo inestable de Berilio-8, que rápidamente captura un tercer núcleo de helio para producir carbono estable, requiriendo temperaturas muy altas (alrededor de 100 millones de grados Kelvin) para superar la repulsión entre las partículas. 

Solo añadir que el Carbono es esencial para la Vida, y, se “fabrica en las Estrellas.

Pero en los tiempos primigenios, aún no había Carbono.

En cosmología, la época de Planck es el universo más temprano, el período de tiempo en la historia entre cero y 10⁻⁴³ segundos (un tiempo de Planck), durante el cual las cuatro fuerzas fundamentales (interacción nuclear fuerte, interacción nuclear débil, interacción electromagnética e interacción gravitatoria) están por surgir de forma individualizada.

Existen “objetos” tan pequeños que no los podemos ver, un ejemplo es lo que entra en nuestros cuerpos cuando respiramos

Lo más pequeño en el universo son las partículas elementales como los Quarks, electrones, neutrinos, que son considerados “puntuales”  (sin tamaño medible) y más pequeños que un átomo o una bacteria, aunque la Longitud de Planck (1.6 x 10⁻³⁵ m) es la escala de longitud teórica más pequeña posible, un límite donde nuestras leyes físicas actuales se rompen. 

Durante mucho tiempo se pensó que los átomos eran las partículas más pequeñas que existían, más pequeñas que el polvo de arena, más diminutos incluso que las células. Los átomos son la base de todo lo que conocemos, todo está formado por ellos. A su vez, los átomos están formados por tres tipos de partículas: los protones, los neutrones y los electrones, todos tan pequeños que cuesta verlos hasta con los microscopios más avanzados.

Pero algunos investigadores quisieron ir más allá y se preguntaron si sería posible dividir los átomos y sus partículas. Si fueses tú, ¿cómo los romperías en pedazos? Seguramente habrás pensado en algo parecido a lanzarlos con fuerza contra el suelo o contra algún material mucho más duro. Pues sí, ¡estás en lo cierto! Ese es el principio de funcionamiento de un acelerador de partículas, el instrumento que utilizan los científicos en el Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN, en inglés).

El acelerador de partículas se enfría cerca de los -273ºC, la temperatura más baja que existe. A esa temperatura los electroimanes consiguen que las partículas se muevan casi a la velocidad de la luz

Constantes físicas

          El campo magnético de la Tierra que nos libra de graves peligros de radiación cósmica

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En lo que a mi concierne, el mejor tiempo que puedo dedicar -aparte de la familia y el trabajo-, está en el ámbito de la Ciencia en sus diversas direcciones o campos y, sobre todo, la Física, Astronomía, Astrofísica y Biología, junto con las complejidades a las que nos enfrentamos cuando queremos profundizar en nuestras mentes, ese lugar de inmensas posibilidades que, tiene poderes que ni podemos imaginar.

Somos inquietos y curiosos por naturaleza, nunca estamos satisfechos con nada y siempre queremos más. Sí, pudimos llegar a saber que existían los protones, neutrones y electrones y que, con ellos, se formaba el átomo, seguimos insistiendo al intuir que, más allá, en lo más profundo del núcleo, podrían existir otros objetos infinitesimales que llamamos Quarks. Fuimos poco a poco conociendo de qué estaba hecha la materia.

                                                                                 Las moléculas de la Vida

Pudimos desvelar las moléculas que se formaban cuando los átomos se unían y cuando éstas se juntaban formaban los cuerpos, los objetos del universo que podemos contemplar. El Mundo que nos acoge está hecho de esas partículas pequeñitas que se juntan para construir la materia que lo constituye.

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

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

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

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

El mundo de lo muy pequeño es fascinante y, por ejemplo, si hablamos de átomos, se necesitarían aproximadamente una cantidad para nosotros inconmensurable de átomos (602.300.000.000.000.000.000.000) para lograr un solo gramo de materia. Fijaos que hablamos de lo pequeño que pueden llegar a ser los virus y, sin embargo, el Hidrógeno con un sólo protón es el átomo más ligero y su masa es 400.000 veces menor que la masa de un virus, como antes dije, el organismo vivo más pequelo que se conoce.

El virus más diminuto conocido mide unos o,00000002 m; su tamaño es 2.000 veces mayor que el del átomo. Y, en la punta del alfiler que antes mencionamos cabrían 60.000.000.000 (sesenta mil millones) de átomos.

No hay consenso en la comunidad científica sobre si los virus son o no organismos vivos. Lo cierto es que, sean lo que sean, lo cierto es que es el enemigo.

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

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

Representación esquemática de la molécula de ADN, la molécula portadora de la información genética. Las moléculas se forman por la Asociación de dos o más átomos, que se mantienen juntas por medio de enlaces químicos.

Pero la evolución continuó su camino y se formaron moléculas de ADN que se ramificaron por todas partes dentro de muchas clases de seres vivos no ya tan pequeños y con otras características que vinieron a cambiar la faz del planeta.

La doble hélice del ADN consiste en dos polinucleótidos enlazados a través de puentes de hidrógeno entre bases de cada cadena. b) Una timina de un lado se une con una adenina del otro. c) Una citosina con una guanina. Las unidades menores , llamadas nucleótidos están constituidas por átomos de Carbono, Oxigeno, Nitrógeno, Hidrógeno y Fósforo; pero donde las proteínas tienen unas veinte unidades de aminoácidos, el ácido nucleico tiene solamente cuatro nucleótidos distintos.

             Se han encontrado moléculas y aminoácidos necesarios para la vida en nebulosas

Se pueden encadenar miles de nucleótidos entre sí, como lo hacen las subunidades de aminoácidos de las proteínas en una variedad practicamente infinita de combinaciones, para formar cientos de miles de millones de moléculas de ácido nucleico. Exactamente igual que los aminoácidos, cada nucleótido es asimétrico y orientado a la izquierda. A causa de ello, la espina dorsal de una molécula de ácido nucleico, igual que la de una molécula de proteína, tiene una estructura helicoidal orientada hacia la derecha.

Dos enantiómeros de un aminoácido genérico que es quiral.

                                                       

El carbono no es el único átomo con capacidad para formar los citados esqueletos. Próximos al carbono en la tabla periódica, el silicio, fósforo y boro comparten con dicho átomo esa característica, si bien en un grado mucho menor. Refiriéndonos al silicio, señalaremos que las “moléculas” que dicho átomo forma con el oxígeno y otros átomos, generalmente metálicos poseyendo gran nivel de información, difieren en varios aspectos de las moléculas orgánicas, es decir, de las que poseen un esqueleto de átomos de carbono.

El mundo de los silicatos es de una gran diversidad, existiendo centenares de especies de minerales. Esas diferencias se refieren fundamentalmente a que el enlace químico en el caso de las moléculas orgánicas es covalente, y cuando se forma la sustancia correspondiente (cuatrillones de moléculas) o es un líquido, como es el caso de los aceites, o bien un sólido que funde fácilmente. Entre las moléculas que lo forman se ejercen unas fuerzas, llamadas de Van der Waals, que pueden considerarse como residuales de las fuerzas electromagnéticas, algo más débiles que éstas. En cambio, en los silicatos sólidos (como en el caso del topacio) el enlace covalente o iónico no se limita a una molécula, sino que se extiende en el espacio ocupado por el sólido, resultando un entramado particularmente fuerte.

Realizando simulaciones en el supercomputador Mare-Nostrum de Barcelona, investigadores del CSIC y la Universidad Complutense de Madrid han comprobado que la clave del peculiar crecimiento de los cristales de nieve está en la estructura de su superficie. Predecir la forma y velocidad a la que crecen estos cristales puede ayudar a entender algunos efectos del cambio climático.

Al igual que para los cristales de hielo, en la mayoría de los silicatos la información que soportan es pequeña, aunque conviene matizar este punto.  Para un cristal ideal así sería en efecto, pero ocurre que en la realidad el cristal ideal es una abstracción, ya que en el cristal real existen aquí y allá los llamados defectos puntuales que trastocan la periodicidad espacial propia de las redes ideales. Precisamente esos defectos puntuales podían proporcionar una mayor información.

El cristal ideal no existe, en su estado natural, todos tienen imperfecciones y, sólo el elaborado, se podría decir que son cristales perfectos y, sin embargo, la mano del hombre lo que ha producido con tal intervención es perder una valiosa información inserta en ese cuerpo natural.

Si prescindimos de las orgánicas, el resto de las moléculas que resultan de la combinación entre los diferentes átomos no llega a 100.000, frente a los varios millones de las primeras. Resulta razonable suponer que toda la enorme variedad de moléculas existentes, principalmente en los planetas rocosos, se haya formado por evolución de los átomos, como corresponde a un proceso evolutivo. La molécula poseería mayor orden que los átomos de donde procede, esto es, menor entropía. En su formación, el ambiente se habría desordenado al ganar entropía en una cierta cantidad tal, que arrojarse un balance total positivo.

No puedo dejar pasar la oportunidad, aunque sea de pasada, de mencionar las sustancias. Las así llamadas, son cuerpos formados por moléculas idénticas, entre las cuales pueden o no existir enlaces químicos. Veremos varios ejemplos.  Las sustancias como el oxígeno, cloro, metano, amoníaco, etc, se presentan en estado gaseoso en condiciones ordinarias de presión y temperatura. En esas nebulosas como la de arriba, están todas presentes.

En cualquier caso, un gas como los citados consiste en un enjambre de las moléculas correspondientes. Entre ellas no se ejercen fuerzas, salvo cuando colisionan, lo que hacen con una frecuencia que depende de la concentración, es decir, del número de ellas que están concentradas en la unidad de volumen; número que podemos calcular conociendo la presión y temperatura de la masa de gas confinada en un volumen conocido.

El Plasma de las estrellas y otros cuerpos estelares forman el estado más común de la materia en nuestro Universo -al menos la que vemos-

Si las temperaturas reinantes, son de miles de millones de grados, el estado de la materia es el plasma, el material más común del universo, el de las estrellas (aparte de la materia oscura, que no sabemos ni lo que es, ni donde está, ni que “estado” es el suyo, o, si realmente existe).

Los (otros) estados de l materia: mucho más que sólido, líquido y gas: El Plasma de todas las estrellas.

En condiciones ordinarias de presión, la temperatura por debajo de la cual existe el líquido y/o sólido depende del tipo de sustancia. Se denomina temperatura de ebullición o fusión la que corresponde a los sucesivos equilibrios (a presión dada) de fases: vapor ↔ líquido ↔ sólido. Estas temperaturas son muy variadas, por ejemplo, para los gases nobles son muy bajas; también para el oxígeno (O₂) e hidrógeno (H₂). En cambio, la mayoría de las sustancias son sólidos en condiciones ordinarias (grasas, ceras…

Fotografía del cometa C/2001 Q4 (NEAT) tomada el 7 de mayo de 2004 por el telescopio del Observatorio Nacional Kitt Peak, cerca de Tucson, Arizona. En estos objetos se encierran misterios que…

Un equipo de químicos de la Universidad de California en Berkeley y de la Universidad de Hawaii, Manoa, ha demostrado que las condiciones en el espacio pueden generar dipéptidos (pares de aminoácidos enlazados), que son elementos esenciales comunes a todos los seres vivos.

              Moléculas esenciales para la vida y aminoácidos han sido localizados en las Nebulosas

El descubrimiento abre la puerta a la posibilidad de que estas moléculas llegaran a la Tierra a bordo de un cometa o de meteoritos, catalizando la formación de proteínas (polipéptidos), enzimas y moléculas aún más complejas y necesarias para la vida, como los azúcares.

                                                   Una de las posibilidades es que llegara del Espacio

Emilio Silvera V.

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 ¿Cuándo lo conoceremos? Sí,  me refiero al Universo. Su compleja y peculiar naturaleza hizo posible que surgieran las estrellas y las galaxias a partir de la sustancia cósmica que, durante diez mil millones de años ha estado evolucionando en los hornos nucleares de las estrellas para que, finalmente, esa evolución de la materia, se pudiera convertir en ideas, pensamientos y sobre todo en Sentimientos.

Hemos hecho un viaje a lugares muy distantes, desde los átomos hasta la galaxias

Que poco a poco, el intelecto humano va desvelando secretos del universo, tiene hoy día poca discusión.  Claro que, no siempre fue así. En 1900 fue Kelvin el que señaló que “dos nubes” se cernían sobre el horizonte: una tenía que ver con las propiedades del movimiento de la luz y la otra con aspectos de la radiación que emiten los objetos cuando se calientan.

                                    La semilla de la Mecánica cuántica y la Relatividad

Y, aunque los dos problemas fueron rápidamente abordados, no eran en absoluto menores. Cada uno de ellos inició una auténtica revolución, y cada uno de ellos nos llevó a un nuevo entendimiento de la Naturaleza. Al entender aquellos dos conceptos (de luz y radiación), el espacio, el tiempo y la realidad (que durante muchos años habían regido nuestros pensamientos, tuvieron que ser apartados para adoptar otras maneras de entenderlos y otras formas de pensamientos) .

La luz representa el límite de velocidad que impone nuestro Universo, nada puede ir más rápido que la luz en el vacío, si viajamos a velocidad cercana a la de la luz… ¡El Tiempo se ralentiza! Y, además, los cuerpos viajeros aumentan su masa, ya que, la energía inercial, al ser frenada, se convierte en masa. Los grandes objetos como mundos, estrellas y galaxias, curvan el Espacio por medio de la Gravedad que generan, y, la masa y la energía son dos aspectos de la misma cosa (E = mc² ).

Todos estos postulados pudo la Física “patas arriba”, Einstein entró como elefante en cacharrería y formó una revolución que, poco a poco, tuvo que ser aceptada, con la ayuda de Max Planck y de Arthur Stanley Eddington que comprendieron la Teoría einsteniana y sus muchas repercusiones.

Por aquel entonces, el joven Einstein trabajaba en la Oficina de Patentes de Berna (Suiza)

La relatividad de Einstein (que abordó una de aquellas nubes) en dos etapas,  1905 y 1915, cuando quedó completa la teoría en su primera parte especial y en la segunda general. Mientras luchaba con enigmas que implicaban a la electricidad, el magnetismo y el movimiento de la luz, Einstein se dio cuenta de que la idea de Newton de espacio y tiempo, la piedra angular de la física clásica, era errónea y él, con su nueva manera de ver el universo, postuló que el espacio y el tiempo no eran independiente en absoluto, como Newton había pensado, sino que está mezclado de una manera que contradice nuestra experiencia común y, cuando pudo finalizar la segunda parte de la relatividad, Einstein terminó de desterrar a Newton al exponer sus ecuaciones de campo de la relatividad general que describe, de manera magistral, lo que es la fuerza de Gravedad y las leyes que rigen la física gravitatoria. Así quedó demostrado que espacio y tiempo son parte de un todo unificado y, también demostró que deformándose y curvándose participan en la evolución cósmica  y escriben la geometría del universo. Así que, desde entonces, sabemos que, aquellas estructuras rígidas e inmutables de Newton, a partir de Einstein, serían flexibles y dinámicas.

La distancia a una galaxia lejana se determina estudiando la luz proveniente de estrellas de tipo Cefeidas Variables. El espectro de la luz estelar revela la velocidad a la que se mueve la galaxia (Efecto Doppler) y la cantidad de expansión que ha sufrido el universo desde que la luz salió de su fuente.

¿Qué dudas podemos tener sobre el hecho cierto de que, las dos teorías de la relatividad se encuentran entre los mayores logros del intelecto humano? Las ideas que contienen, cambiaron la manera de mirar el universo y dio lugar al nacimiento de la cosmología como ciencia.

La otra “nube negra” a la que se refería Kelvin, relacionada con la radiación que emitían los cuerpos calientes, nos llevó a la segunda revolución: La Mecánica Cuántica, con ello llegaron nuevos conceptos a los que fue sometido el intelecto humano y que revolucionó la física de la época para transmutarnos hacia un mundo moderno lleno de conceptos nuevos que chamuscaban los brillantes barnices de la física clásica al quedar literalmente achicharrados por la potente luz que desprendía la realidad cuántica.

El catorce de diciembre de 1900 en los albores del siglo XX, el físico alemán Max Planck (1858-1947) presentó un trabajo acerca de la ley de radiación del cuerpo negro en una reunión de la Sociedad alemana de Física de Berlín y esta fecha puede ser considera, sin ninguna duda, como el nacimiento de la Mecánica cuántica. En su deducción. Planck introdujo en Física el concepto nuevo de que la energía es una cantidad que es radiada por un cuerpo en pequeños paquetes discretos, en vez de en una emisión continua. Estos pequeños paquetes se conocieron como cuantos y la ley formulada fue, posteriormente la base, para la teoría cuántica.

Toda esta función llamada ley de Planck se ajusta muy bien a los datos obtenidos experimentalmente. El valor de la constante de Planck, h, puede ser determinado encajando la función de la ecuación a los datos experimentales. La importancia fundamental, la explicación física de la cuantificación o cuantización (discretización) introducida por la ecuación, no fue completamente entendida ni por el mismo por Planck que la consideraba simplemente un truco matemático para ajustar una función matemática a los datos físicos. Planck era un físico formado en la tradición clásica, y que solo abandonó los supuestos clásicos “en un acto de desesperación” como él dijo alguna vez.

El significado físico de la entrada del cuanto de acción en la escena física, no fue generalmente apreciada por los físicos hasta 1905, cuando el genial físico (de nuevo) Einstein, aplicó las ideas cuánticas de Planck a su inconmensurable trabajo sobre el Efecto Fotoeléctrico (que le ganaría el Nobel de Física) al sugerir que la misma no era una misteriosa propiedad de los osciladores en las paredes de la cavidad y la radiación de cuerpo negro, la cuantificación es una característica fundamental de la propia energía lumínica.

Claro que, una característica central de la Física Clásica es que si conocemos las posiciones y velocidades de todos los objetos en un instante particular, podemos decir cuáles serán sus posiciones y velocidades en cualquier otro instante, ya sea pasado o futuro. Sin equivocación, la física clásica declara que el pasado y el futuro están gravados en el presente. Esta característica es también compartida por la Relatividad Especial y General. Aunque los conceptos relativistas de pasado y futuro son más sutiles que sus que sus familiares contrapartidas clásicas, las ecuaciones de la relatividad, junto con una evaluación completa del presente, los determinan por completo.

Siempre nos preguntaremos por el número que saldrá o dónde estará la partícula que buscamos

De forma completamente inesperada, encontraron que sólo las leyes cuánticas eran capaces de resolver la barahúnda de rompecabezas y explicar una gran variedad de datos recién adquiridos procedentes de los átomos y del reino subatómico. Sin embargo, si hacemos la medida más perfecta técnicamente posible para comprobar cómo son las cosas en este preciso momento, lo más que podemos esperar es predecir la probabilidad de que las cosas sean de una manera o de otra en un instante escogido en el futuro, o de que las cosas fueron de una determinada manera o de otra en algún instante escogido en el pasado. El Universo, según la mecánica cuántica, no está grabado en el presente; el universo, según la mecánica cuántica, participa (por decirlo de alguna manera) en un juego de Azar.

Mientras que la Intuición humana, y su encarnación de la Física Clásica, imagina una realidad en la que las cosas a veces se mantienen en un estado confuso entre ser parcialmente de una manera y parcialmente de otra. Las cosas sólo se hacen definidas cuando una observación apropiada las obliga a abandonar las posibilidades cuánticas y asentarse en un resultado específico. Sin embargo, el resultado que se hace real no puede predecirse: solo podemos predecir las probabilidades de que las cosas resulten de una manera o de otra.

    La Paradoja EPR y los conceptos de Tiempo y Espacio, Presente, Pasado y Futuro 

La paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen, denominada “Paradoja EPR”, trata de un experimento mental propuesto por Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1935. Es relevante, pues pone de manifiesto un problema aparente de la mecánica cuántica, y en las décadas siguientes se dedicaron múltiples esfuerzos a desarrollarla y resolverla. 

 

 

A Einstein (y a muchos otros científicos), la idea del entrelazamiento cuántico le resultaba extremadamente perturbadora. Esta particular característica de la mecánica cuántica permite preparar estados de dos o más partículas en los cuales es imposible obtener información útil sobre el estado total del sistema haciendo sólo mediciones sobre una de las partículas. 

 

Por primera vez, se observa la paradoja de Einstein, Podolsky, Tosen en un sistema de muchas partículas.

El experimento planteado por EPR consiste en dos partículas que interactuaron en el pasado y que quedan en un estado entrelazado. Dos observadores reciben cada una de las partículas. Si un observador mide el momento de una de ellas, sabe cuál es el momento de la otra. Si mide la posición, gracias al entrelazamiento cuántico y al principio de incertidumbre, puede saber la posición de la otra partícula de forma instantánea, lo que contradice el sentido común.

No todo lo que podemos constatar en la Mecánica cuántica es fácilmente asimilado por nuestras Mentes que, aplicando el sentido común (que a veces resulta el menos común de los sentidos) nos niegan esa realidad incontestable.

Esto, para nuestro común raciocinio, no resulta nada familiar y sí resulta muy extraño. No estamos acostumbrados a una realidad que permanece ambigua hasta que es percibida. Pero la singularidad de la mecánica cuántica no se detiene aquí. Tan sorprendente al menos como esta es una característica que se representa en un artículo por Einstein en 1935 con dos colegas más jóvenes, Nathan Rosen y Boris Podolsky, que pretendía ser un ataque a la teoría cuántica. Con giros posteriores del progreso científico, el artículo de Einstein puede considerarse ahora como uno de los primeros en señalar que la mecánica cuántica –si se toma al pie de la letra- implica que algo que uno observa aquí puede estar instantáneamente ligado a algo que está sucediendo allí, independientemente de la distancia.

Claro que Einstein consideraba absurdas tales conexiones instantáneas y postulaba que la teoría necesitaba mucho desarrollo para llegarla a conocer por completo. Sin embargo, cuando la teoría y la tecnología permitió comprobar todos aquellos supuestos absurdos cuánticos, los investigadores pudieron comprobar que podía haber  un vínculo instantáneo entre lo que sucede en lugares ampliamente separados. Dos objetos pueden estar muy distantes en el espacio, pero por lo que concierne a la mecánica cuántica es como si fueran una única entidad. Además, debido al rígido vínculo entre espacio y tiempo encontrado por Einstein, las conexiones cuánticas también tienen tentáculos temporales.

                                 Muchas son las cosas que aún no hemos llegado a comprender

Tenemos que comprender que abrir nuestras mentes a la verdadera naturaleza del Universo ha sido, desde siempre, uno de los objetivos más importantes de la Física. Al menos para mí, es difícil imaginar, una experiencia más cautivadora y reveladora que la de aprender, conocer y saber cómo hemos podido llegar hasta ésta segunda década del siglo XXI en la que, sentimos y somos conscientes de que la realidad que en este “universo” del saber del mundo sentimos, es, un pálido reflejo, de la realidad que nos acecha en el futuro.

Mientras tanto, algunos no dejan el empeño de unificar en una sola esas dos grandes teorías cuántica-relativista. Algunos, sin el equipamiento necesario, se metieron osados en las rápidas aguas que los arrastró en la corriente, y, sin embargo, tuvieron el tiempo necesario para dejar, a los que venían detrás, sus ideas de que, una teoría cuántica-relativista era posible. Así, llegó, con Kaluza-Klein aquel primer impulso que se intentó en la quinta dimensión para unificar la Relatividad General de Einstein con el Electromagnetismo de Maxwell.

Pasó el tiempo y surgieron aquellas teorías de gran unificación que se llamaron de super-gravedad, supersimetría, la cuerda heterótica, supercuerda y, la última y unificadora de todas las demás, la Teoría M. Y, la persistencia de todo este elenco de esforzados físicos, no cayó en saco roto. El sueño se mantiene muy vivo y no pierden la esperanza de alcanzar la recompensa a tanto trabajo y sacrificio. Los científicos recorren ahora caminos desbrozados por exploradores del pasado y ellos los siguen abriendo nuevos surcos, como si de exploradores se tratara, buscan y se acercan a una fusión armoniosa de las Leyes de lo muy Grande y de lo Muy Pequeño. Estamos seguros de que más tarde o más temprano, las supercuerdas nos darán una gran alegría que, cuando surja, será como la de Einstein y Planck, otra gran revolución.

   Todo unido en una misma teoría en la que subyace la Gravedad-Cuántica, de eso nos habla la teoría de cuerdas que va mucho más allá de los Quarks

El sencillo repaso que llevamos dado a algunos acontecimientos de la física, son, por sí mismos, suficiente para comprender que nuestra comprensión de la verdadera naturaleza del espacio y el tiempo sería un testimonio de la capacidad del intelecto humano. Finalmente ¿llegaremos a conocer la realidad que subyace dentro de los conceptos del espacio-tiempo? Aquí, antes de dar una respuesta categórica, tendríamos que pasar un largo tiempo en silencio y pensando muy profundamente en la clase de respuesta que podríamos dar, toda vez que, tenemos delante de nosotros el horizonte de marcadores que delimitan las más remotas fronteras que, en nuestras mentes, quedan fuera de toda la experiencia humana, y, en ese sentido, sólo podemos intuir, para poder dar (con la experiencia hasta el momento adquirida), una respuesta que, de ninguna manera, puede ser categórica en ningún sentido que nos lleve a una realidad, ya que, en Ciencia, todo tiene que estar constatado y, el futuro, nos queda lejos, muy pero que muy lejos aún.

Si nos paramos a pensar por un momento, lo que hemos podido llegar a conseguir en las distintas ramas de la Ciencia, no tendríamos lugares suficientes para alojar la cantidad de asombro que nos abrumaría. Muchos han sido los logros que el ser humano ha podido conquistar con tan sólo su cerebro como herramienta principal. Y, al verdadero físico, por ejemplo, siempre se le aceleró el corazón cuando estaba a la vista del descubrimiento soñado. ¿Podéis imaginar lo que sentiría Einstein cuando al fin, después de largos años de búsqueda, pudo formular su teoría de la relatividad general?

¿Qué sensación puede existir para un científico que esa de descubrir los secretos de la Naturaleza?

Hay cuestiones importantes que nunca debemos olvidar y, desde luego, hombres de grandes pensamientos posibilitaron que nosotros estemos ahora en el nivel en el que nos encontramos en muchas ramas del saber humano que, sin auqellas ideas… Por ejemplo:

El gran filósofo alemán Gottfried Wilehlm Leibniz (que era contemporáneo de Newton con el que tuvo algunas refriegas), creía firmemente que el espacio no existe en ningún sentido convencional. Hablar de espacio, afirmaba, no es nada más que una forma fácil y conveniente de codificar dónde unas cosas se relacionan con otras. Sin objetos en el espacio, decía Leibniz, el propio espacio no tiene significado o existencia independiente, es decir, él nos decía que el espacio sin materia, el espacio vacío, no tenía ningún sentido. Un espacio vacío vendría a ser como un alfabeto sin letras.

                 Mach trabajando

Otro personaje que no es fácil de olvidar (Einstein lo tenía siempre en sus pensamientos en la relatividad general), es Mach que, entre otras muchas cuestiones se planteó que, en un universo vacío no hay distinción entre girar y no girar –no hay concepto de movimiento o aceleración si no hay puntos de referencia para comparar- y por lo tanto, girar o no girar sería lo mismo. Si las dos piedras de Newton unidas por una cuerda se pusieran a girar en un universo por lo demás vacío, Mach decía que la cuerda permanecería flácida. Si nosotros girásemos en un universo por lo demás vacío, nuestros brazos y piernas no se despegarían del cuerpo, y el fluido de nuestros oídos no se vería afectado, nosotros no sentiríamos nada. Esta es una sugerencia profunda y sutil. Para asimilarla realmente nosotros necesitaríamos meternos seriamente el el ejemplo e imaginar la quietud uniforme y negra del espacio totalmente vacío.

El de Mach fue el primer desafío importante a la obra de Newton en más de dos siglos, y durante años envió ondas de choque a través de la comunidad de la Física. Claro que, todas estas ideas han ido evolucionando y nos han llevado a conceptos de campos de diversas procedencias, tales como: el campo de Faraday, los campos gravitatorios, campos nucleares, campos de Higgs, y otros. Cada vez se hizo más claro que el concepto de campo para una formulación moderna de la física era importante.

Claro que, pasado el tiempo, en todo aquello intervino alguien que, sencillo él, como si de un niño se tratara, se hacía preguntas “tontas” de una profundidad inalcanzable. Así, las ecuaciones de Maxwell no permitían que la luz parezca estacionaria, es decir, verla como si estuviera en reposo. Y ciertamente, no hay ningún informe fiable de nadie que realmente haya considerado un trozo estacionario de luz. Entonces se preguntaba el adolescente Einstein, ¿qué vamos a hacer con esta aparente paradoja?

Y volvemos al principio: Diez años más tarde, Einstein dio al mundo su respuesta con su teoría de la relatividad especial. Ha habido muchos debates sobre las raíces intelectuales del descubrimiento de Einstein, pero no hay duda de que su inquebrantable creencia en la simplicidad jugó un papel crítico. Einstein postulaba que la luz era un viajero solitario, la luz puede viajar a través del espacio vacío. Einstein nos vino a decir, con su sencilla manera de exponer las cosas que, si la teoría de Maxwell no apela a ningún patrón de reposo particular, la interpretación más directa es que no necesitamos uno. La velocidad de la luz, declaró Einstein, es de 1.080 millones de kilómetros por hora con respecto a nada y a todo.

“Hacer las cosas tan simples como sea posible, pero no más” En física hay un principio que se debe seguir:  En realidad es… “un principio” metodológico y filosófico atribuido a Guillermo Ockham (1280-1349),  según el cual, «en igualdad de condiciones, la explicación más sencilla suele ser la correcta». Esto implica que, cuando dos teorías en igualdad de condiciones tienen las mismas consecuencias, la teoría más simple tiene más probabilidades de ser correcta que la compleja.

Durante toda su vida, Einstein desafío el sentido común y, con la paradoja de las ecuaciones de Maxwell, él supo ver que la luz tenía su medida invariante en la marcha que le había asignado el universo, sin tener en cuenta la fuente de procedencia, siempre, y en todas las circunstancias, la luz, correría a 1.080 millones de kilómetros en el vacío espacial.

       En realidad, la velocidad de la luz en el vacío determina nuestro conocimiento del Universo

Así que, desde entonces, la velocidad de la luz es constante y, podemos deducir que, el espacio y el tiempo están en el ojo del que contempla. Cada uno de nosotros lleva consigo su propio reloj, su propio monitor del paso del tiempo que, como sabemos, no es igual para todo, ya que, es relativo en función de las circunstancias que en cada caso se puedan dar. El día que lleguemos a comprender la verdadera naturaleza de la luz, ese día, podremos decir ¡que sabemos!

Emilio Silvera V.

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