Si hablamos de Física podemos pensar en la constante de Planck en sus dos versiones, h y ħ; en la igualdad masa-energía de Einstein; la Constante gravitacional de Newton, la constante de estructura fina (α = 2Π e² /137); y, el radio del electrón, por ejemplo.

                                   ¿Habéis pensado en lo que llevan encerrado sus mensajes?

Es verdaderamente meritorio el enorme avance que en tan poco tiempo ha dado la Humanidad, en el campo de la Física y otras ramas del saber.

En poco más o menos, un siglo y medio, se ha pasado de la oscuridad a una claridad, no cegadora aún, pero sí, aceptable. Son muchos los secretos de la Naturaleza física que han sido desvelados y, el ritmo, parece que crece de manera exponencial, y, en algunos campos,  se cumple la ley de Moore.

Eso que llamamos ¡El Tiempo!, tal como lo concebimos es un preciado bien, está a nuestro favor. Sólo tenemos que ir pasando el testigo para alcanzar las metas propuestas.

                                                         Avanzamos en todos los campos

Pongamos nuestras esperanzas en que no seamos tan irresponsables como para estropearlo todo. En el estudio del Espacio exterior cada día damos un paso más hacia adelante, vamos conociendo con más certeza la realidad del Universo que nos acoge, y, aunque todavía nos queda muchísimo camino por recorrer, lo cierto es que no se para en la investigación y se preparan misiones hacia los mundos cercanos para ir conociendo nuestro entorno que… ¿Quién sabe? En el futuro aún lejano nos podría ofrecer una salida.

     En estudio están muchos de estos proyectos

Si estoy escribiendo, concentrado, en mis cosas de la Física, de la Astronomía, la Gravedad o el electromagnetismo, pongamos por ejemplo, me aíslo y ni oigo los ruidos que a mi alrededor se puedan producir por el desenvolvimiento de la vida cotidiana.

Hay cuestiones sencillas de entender para los iniciados y, a veces, muy complejas para la gente corriente. Por tal motivo, si escribo sobre estos interesantes temas, mi primera preocupación es la de buscar la sencillez en lo que explico. No siempre lo consigo.

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“La gravedad cuántica es el campo de la física teórica que procura unificar la teoría cuántica de campos, que describe tres de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, con la relatividad general, la teoría de la cuarta fuerza fundamental: la gravedad. La meta es lograr establecer una base matemática unificada que describa el comportamiento de todas las fuerzas de la Naturaleza, conocida como la teoría del campo unificado.”

La física será incompleta y conceptualmente insatisfactoria en tanto no se disponga de una teoría adecuada de la gravedad cuántica, y, hasta el momento, no parece que se pueda lograr tal teoría. Sin embargo, al desarrollar las ecuaciones de campo de la Teoría de Cuerdas, allí aparecen las ecuaciones de Einstein de la Relatividad General, sin que nadie las llame, como por arte de magia emergen. ¿Qué significa eso? ¿No será que en la Teoría de cuerdas subyace la Teoría Cuántica de la Gravedad?

Espacio-Tiempo Curvo: Gravedad Cuántica

Durante el siglo XX, la física se fundamentó, en general, sobre dos grandes pilares: la Mecánica Cuántica y la teoría de Relatividad. Sin embargo, a pesar de los enormes éxitos logrados por cada una de ellas, las dos aparecen ser incompatibles. Esta embarazosa contradicción, en el corazón mismo de física teórica, se ha transformado en uno de los grandes desafíos permanentes en la ciencia.

La teoría de la relatividad general da cuenta a la perfección de la gravitación. Por su parte, la aplicación a la gravedad de la mecánica cuántica requiere de un modelo específico de gravedad cuántica. A primera vista, parecería que la construcción de una teoría de gravedad cuántica no sería más problemático que lo que resultó la teoría de la electrodinámica cuántica (EDC), que ya lleva más de medio siglo con aplicaciones más que satisfactorias.

En lo medular, la EDC describe la fuerza electromagnética en términos de los cambios que experimentan las llamadas partículas virtuales, que son emitidas y rápidamente absorbidas de nuevo; el principio de incertidumbre de Heisenberg nos dice que ellas no tienen que conservar la energía y el movimiento. Así la repulsión electrostática entre dos electrones puede ser considerada como la emisión, por parte de un electrón, de fotones virtuales y que luego son absorbidos por el otro.

Aunque parece contrario a lo racional, ni siquiera el vacío absoluto equivale al concepto de la nada. De hecho, el vacío está repleto de diversas partículas que continuamente aparecen o dejan de existir. Estas partículas aparecen, existen durante un breve instante y luego vuelven a desaparecer.

Como su existencia es tan fugaz, generalmente se las llama partículas virtuales.

La misma mecánica, pero a través de los cambios de la partícula virtual de la gravedad el «gravitón» (el quantum del campo gravitacional), podría considerarse para estimar la atracción gravitacional entre dos cuerpos. Pero gravitones nunca se han visto. La gravedad es tan débil que puede obviarse a escala molecular, donde los efectos cuánticos son importantes. Ahora, si los cambios que podrían realizarse en los gravitones sólo se producen en la interacción entre dos puntos de masa, es posible, entonces, que en los cuerpos masivos se ignore los efectos cuánticos. El principio de incertidumbre de Heisenberg nos señala que no podemos medir simultáneamente la posición y la velocidad de una partícula subatómica, pero esta indeterminación es imperceptible para los planetas, las estrellas o las galaxias.

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“El principio de exclusión de Pauli estipula que dos Fermiones no pueden ocupar el mismo estado cuántico dentro del mismo sistema al mismo tiempo, mientras que para el caso de los electrones estipula que es imposible para 2 electrones en un mismo átomo tener los mismos 4 valores para los números cuánticos, donde esos 4 números incluyen el número cuántico principal, el número cuántico de momento angular, el número cuántico magnético y por último, el número cuántico de espín. Como se ha dicho, el principio de exclusión de Pauli solo es aplicable a Fermiones , esto es, partículas que forman estados cuánticos antisimétricos y que tienen espín semientero.

Son Fermiones, por ejemplo, los electrones y los quarks (estos últimos son los que forman los protones y los neutrones). En cambio, partículas como el fotón, y el (hipotético) gravitón, no obedecen a este principio, ya que son bosones, esto es, forman estados cuánticos simétricos y tienen espín entero. Como consecuencia, una multitud de fotones puede estar en un mismo estado cuántico de partícula, como en los láseres.”

En 1930, el físico Wolfgang Pauli propuso la hipótesis de una nueva e invisible partícula denominada neutrino para dar cuenta de la energía pérdida en ciertos experimentos sobre radiactividad que parecían violar la conservación de la materia y la energía. Pauli comprendió, no obstante, que los neutrinos serían casi imposibles de observar experimentalmente, porque interaccionarían muy débilmente y, por consiguiente, muy raramente con la materia.

Por ejemplo, si pudiéramos construir un bloque sólido de plomo de varios años-luz de extensión desde nuestro Sistema Solar hasta Alpha Centaury y lo pusiéramos en el camino de un haz de neutrinos, aun saldrían algunos por el extremo opuesto.  Pueden atravesar la Tierra como si ni siquiera existiese y, de hecho, billones de neutrinos emitidos por el Sol están atravesando continuamente nuestros cuerpos, tanto de día como de noche.  Pauli admitió: “He cometido el pecado más grave, he predicho la existencia de una partícula que nunca puede ser observada.”

       A la caza del neutrino en diferentes proyectos para saber de sus propiedades y su masa

Los neutrinos han sido objeto de grandes proyectos para su localización, y, escondidos en las profundidades de la Tierra, en minas abandonadas, han sido instalados grandes depósitos de agua pesada que, detectaban a los neutrinos que allí interaccionaban y que eran detectados por ordenador. Hay empresas que parecen descabelladas y, sin embargo, son las que nos traen los mayores éxitos.

Si repasamos la historia de la Ciencia, seguramente encontraremos muchos motivos para el optimismo.  Witten con su Teoría M,  está convencido de que la ciencia será algún día capaz de sondear hasta las energías de Planck.

Como ya he contado en otras ocasiones, él dijo:

       Edward Witten autor de la Teoría M dijo:

“No siempre es tan fácil decir cuáles son las preguntas fáciles y cuáles las difíciles.  En el siglo XIX, la pregunta de por qué el agua hierve a 100 grados era desesperadamente inaccesible.  Si usted hubiera dicho a un físico del siglo XIX que hacia el siglo XX sería capaz de calcularlo, le habría parecido un cuento de hadas…  La teoría cuántica de campos es tan difícil que nadie la creyó completamente durante veinticinco años.”

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Desde que somos muy pequeñitos y aprendemos las primeras palabras, ya estamos preguntando y tenemos en la boca ese ¿por qué…? que llega a fastidiar a los adultos por su insistencia y machaconería. Claro que, la curiosidad es un ingrediente que está siempre con nosotros… ¡Menos mal!

 Son más las preguntas que las respuestas

 

 

 

De las moléculas que conforman algunas Nebulosas, más de 83 contienen carbono entre las que se encuentran aquellas que nos dirigen hacia los aminoácidos precursores de la vida. Aquí se forman los mundos que llevan materiales químicos precursores de células que evolucionaran hacia la inteligencia. En la inmensa Nebulosa de Orión se han descubierto más de 6 sistemas planetarios en formación.

 

Sistemas planetarios en formación (arriba y abajo discos protoplanetarios)

 

El paso del Tiempo lo cambia todo

Sí, todo cambia con el paso del tiempo. Dentro de unos miles de años, nuestro Sol, podrá ser como algunas de esas Nebulosas planetarias que contienen una estrella enana blanca en su centro.

Agotado su combustibles nuclear de fusión, se convertirá en Gigante roja primero y enana blanca después. El proceso de todos estos cambios es asombroso y, finalmente, la Gigante roja llegará hasta nuestros dominios para engullir a los planetas Mercurio y Venus quedando muy cerca de la Tierra.

Las temperaturas subirán y los océanos se evaporarán. La vida tal como la conocemos dejará de existir

Los electrones que son fermiones (sometidos al Principio de exclusión de Pauli, se degeneran al verse comprimidos más y más por la fuerza de Gravedad, y, aceleran sus movimientos a velocidades cercanas a c, lo que frena a la fuerza de Gravedad que estaba comprimiendo la masa del Sol que, finalmente, queda estabilizada en una estrella enana blanca.

Esa imagen de arriba que tiene una belleza exótica y extraña, con ese puntito blanco en el centro, no es otra cosa que una nebulosa planetaria, es decir, en lo que se convertirá el Sol dentro de unos 5.000 millones de años. Una estrella enana blanca rodeada de una bonita nebulosa. Para que eso suceda el paso del Tiempo, la fusión nuclear durante miles de  millones de años, la Gravedad, el Principio de exclusión de Pauli, la degeneración de los electrones… ¡Muchas cosas tienen que pasar!

 La Mente: Ese misterio

 

 

 

El cerebro humano despierta pasiones y misterios desde los comienzos de su estudio. Hoy abrimos el telón para repasar algunos de los enigmas sobre este complejo órgano que la ciencia todavía no ha sido capaz de resolver.

Dijo Oscar Wilde que es en el cerebro donde todo tiene lugar y razón no le faltaba en absoluto.

 

“Hablamos del órgano que posee la batuta de nuestro organismo y en el que se aloja nuestra mente. Destaca por su elevada actividad metabólica -puesto que, pese a representar el 2% de peso corporal consume una quinta parte de toda la energía-. Está compuesto en un 73% por agua, se trata del órgano más graso del cuerpo, tiene una consistencia gelatinosa similar al tofu y puede contener más de 86 billones de células cerebrales. Para que te hagas a la idea: un pedacito de cerebro del tamaño de un minúsculo grano de arena aglutina hasta 100.000 neuronas, de las que existen 10.000 tipos específicos.”

 

 

Vivimos aventuras increíbles y extrañas

 

“Sweet dreams are made of this”, cantaba Annie Lennox con Eurythmics. Pero, por muy poética que resulte la pregunta, todavía no sabemos de qué están hechos los sueños, pese a que pasamos un tercio de nuestra vida durmiendo y se conocen las nefastas consecuencias de no hacerlo. Desde tiempos inmemoriales los sueños han sido todo un misterio para la humanidad: los antiguos egipcios les atribuían un poder oracular, la Biblia los considera premonitorios en numerosos pasajes, mientras que diversas culturas los califican como fuente de curación, motivo de inspiración e incluso realidad alternativa.”

 

 

Los científicos no saben dónde termina el cerebro y dónde empieza la mente. ¿Son la misma cosa? ¿Existe el alma? ¿Se ubica de ser así en nuestro cerebro? ¿Cuál es el responsable de todos los pensamientos y sentimientos únicos que nos hacen quienes somos? Todos, desde los filósofos hasta los físicos, han abordado esta cuestión de la conciencia, un concepto muy subjetivo y complicado de cuantificar.

Para ahondar en la parte empírica de esta cuestión, los científicos se han ayudado de imágenes cerebrales para observar cómo se iluminan diferentes partes del cerebro, aunque todavía no se conoce en qué etapa del proceso una neurona se convierte o deriva en un pensamiento consciente.

 

No en todos funciona de la misma manera la conciencia, son muchos los factores que intervienen en cada individuo, y, mientras uno la sienten como guía, otros la dejan de lado y tratan de olvidar los mensajes que recibe de ella.

 

 

El engaño de la memoria

Ray Loriga decía aquello de “la memoria es el perro más estúpido. Le tiras un palo y te trae cualquier cosa”. La cuestión de la alteración o borrado de los recuerdos ha sido ampliamente tratada a nivel cultural, en series como Black Mirror o películas como Eternal Sunshine of the Spotless Mind. El tema propicia numerosos debates, y es que ni siquiera los científicos están completamente seguros de cómo se forman los recuerdos, cómo los recuperamos o cómo desaparecen.

Los científicos han podido identificar dónde se almacenan ciertos tipos de memoria. También han descubierto cómo las neuronas se activan y las sinapsis se fortalecen al almacenar estos recuerdos. Pero no saben exactamente lo que pasa en esa neurona para almacenar la memoria, o cómo disolver esa conexión sináptica si quieres olvidar algo. En septiembre de 2008, surgieron nuevas pistas sobre la memoria: en este estudio, los investigadores encontraron que las neuronas activadas en el recuerdo de una memoria son probablemente las que se activaron cuando el evento ocurrió originalmente. Entonces, cuando hablas de revivir viejos recuerdos, el cerebro está haciendo exactamente lo mismo que hizo la primera vez, es decir, está reviviendo literalmente la ocasión.

 

 

 

¿Alguna vez has sentido que ya habías estado en un lugar sin haberlo visitado? Imaginar ciertos eventos y llegar a creer que fueron reales se establece en un parámetro mental denominado recuerdos falsos.

A veces podemos “recordar” escenas de momentos que nunca vivimos. Es el auto-engaño de la Memoria. Ese es, el otro dilema que la ciencia explora es que la memoria que a veces parece jugarnos malas pasadas, ya que creamos recuerdos falsos.

 

 

La Mente, la Conciencia, plantea un problema especial que no se encuentra en otros dominios de la Ciencia. En la física y en la química se explican unas entidades determinadas en función de otras entidades y otras leyes pero, en el caso de la Conciencia… ¿Cómo poder explicar tal maravilla?

 

 

Si nos encontramos ante este panorama nuestra Mente parece que se expansiona y siente bienestar

 

La mente humana es tan compleja que no todos ante la misma cosa vemos lo mismo. Nos enseñan figuras y dibujos y nos piden que digamos (sin pensarlo) la primera cosa que nos sugiere. De entre diez personas, sólo coinciden tres, los otros siete divergen en la apreciación de lo que el dibujo o la figura les sugiere. Un paisaje puede ser descrito de muy distintas maneras según quién lo pueda contar.

 

 

Si nos encontramos ante esta escena, nuestra Mente lanza mensajes de miedo y de asombro

 

Solo el 1% de las formas de vida que han vivido en la Tierra están ahora presentes, el 99%, por una u otra razón se han extinguido. Sin embargo, ese pequeño tanto por ciento de la vida actual, supone unos cinco millones de especies según algunas estimaciones.

 

No pueden caber todas aquí. Sin embargo, están bien clasificadas por familias y, desde luego, muchas de ellas nos son desconocidas porque aún no las hemos encontrado ni sabemos que puedan existir.

 

La  Tierra acoge a todas esas especies u palpita de vida que prolifera por doquier. Hay seres vivos por todas partes y por todos los rincones del inmenso mosaico de ambientes que constituye nuestro planeta encontramos formas de vida, cuyos diseños parecen hechos a propósito para adaptarse a su hábitat, desde las profundidades abisales de los océanos hasta las más altas cumbres, desde las espesas selvas tropicales a las planicies de hielo de los casquetes polares.