Los aceleradores construidos en los años cuarenta y cincuenta llegaron hasta la marca de un segundo.  El Tevatrón del Fermilab llevó el límite a menos de una milmillonésima de segundo después del comienzo del Tiempo.  El nuevo supercolisionador superconductor proporcionara un atisbo del medio cósmico cuando el Universo tenía menos de una billonésima de segundo de edad.

Esta es una edad bastante temprana: una diez billonésima de segundo es menos que un pestañeo con los párpados en toda la historia humana registrada.  A pesar de ello, extrañamente, la investigación de la evolución del Universo recién nacido indica que ocurrieron muchas cosas aún antes,  durante la primera ínfima fracción de un segundo.

Todos los teóricos han tratado de elaborar una explicación coherente de los primeros momentos de la historia cósmica.  Por supuesto, sus ideas fueron esquemáticas e incompletas, muchas de sus conjeturas, sin duda, se juzgaran deformadas o sencillamente erróneas, pero constituyeron una crónica mucho más aclaradora del Universo primitivo que la que teníamos antes.

A los cien millones de años desde el comienzo del tiempo, aún no se habían formado las estrellas, si acaso, algunas más precoces.  Aparte de sus escasas y humeantes almenaras, el Universo era una sopa oscura de gas hidrógeno y helio, arremolinándose aquí y allá para formar protogalaxias.

A la edad de mil millones de años, el Universo tiene un aspecto muy diferente.  El núcleo de la joven Vía Láctea arde brillantemente, arrojando las sobras de cumulonimbos galácticos a través del oscuro disco; en su centro billa un quasar blancoasulado.  El disco, aún en proceso de formación, es confuso y está lleno de polvo y gas; divide en dos partes un halo esférico que será oscuro en nuestros días, pero a la sazón corona la galaxia con un brillante conjunto de estrellas calientes de primera generación.

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Fuerzas Fundamentales:

Como pueden haber deducido, me estoy refiriendo a cualquiera de los cuatro tipos diferentes de interacciones que pueden ocurrir entre los cuerpos. Estas interacciones pueden tener lugar incluso cuando los cuerpos no están en contacto físico y juntas pueden explicar todas las fuerzas que se observan en el Universo.

Viene de lejos el deseo de muchos físicos que han tratado de unificar, en una teoría o modelo, a las cuatro fuerzas, que pudieran expresarse mediante un conjunto de ecuaciones. Einstein se pasó los últimos años de su vida intentándolo, pero igual que otros, antes y después de él, aún no se ha conseguido dicha teoría unificadora de los cuatro interacciones fundamentales del Universo. Se han hecho progresos en la unificación de interacciones electromagnéticas y débiles.

Antes, cuando hablamos de la relatividad general, ya se adelantó el concepto de la fuerza Gravitatoria, unas 10⁴⁰ veces más débil que la fuerza electromagnética, es la más débil de todas las fuerzas y sólo actúa entre los cuerpos que tienen masa, es siempre atractiva y pierde intensidad a medida que las distancias entre los cuerpos se agrandan. Como ya se ha dicho, su cuanto de gravitación, el gravitón, es también un concepto útil en algunos contextos. En la escala atómica, esta fuerza es despreciablemente débil, pero a escala cosmológica, donde las masas son enormes, es inmensamente importante para mantener a los componentes del Universo juntos. De hecho, sin esta fuerza, no existiría el Sistema Solar, ni las galaxias, y seguramente, ni nosotros tampoco estaríamos aquí. Es la fuerza que tira de nuestros pies y los mantiene firmemente asentados a la superficie del planeta. Aunque la teoría clásica de la Gravedad fue la que nos dejó Isaac Newton, la teoría macroscópica bien definida y sin fisuras de la gravitación universal, es la relatividad general de Einstein, mucho más completa y profunda.

Por el momento, no hay una teoría cuántica de la interacción gravitatoria satisfactoria. Es posible que la teoría de supercuerdas pueda dar una teoría cuántica de la gravitación consistente, además de unificar la gravedad con los demás interacciones fundamentales sin que surjan los dichosos e indeseados infinitos.

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Tiempo de Planck

Es el tiempo que necesita el fotón (viajando a la velocidad de la luz, c, para moverse a través de una distancia igual a la longitud de Planck. Está dado por , donde G es la constante gravitacional (6, 672 59 (85) x 10^-11 N m² kg^-2), ħ es la constante de Planck racionalizada (ħ = h/2л = 1,054589 x 10^-34 Julios segundo), c, es la velocidad de la luz (299.792.458 m/s).

El valor del tiempo del Planck es del orden de 10^-44 segundos. En la cosmología del Big Bang, hasta un tiempo Tp después del instante inicial, es necesaria usar una teoría cuántica de la gravedad para describir la evolución del Universo.

Expresado en números corrientes que todos podamos entender, el Tiempo de Planck vale 0,000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.0010 de 1 segundo que es el tiempo que necesita el fotón para recorrer la longitud de Planck, de 10^-35 metros (veinte ordenes de magnitud menor que el tamaño del protón de 10-15 metros). El límite de Planck es

Todo, desde Einstein, es relativo. Depende de la pregunta que se formule y de quién nos de la respuesta.

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¿Qué maravillas tendremos dentro de cincuenta años? ¿Qué adelantos científicos se habrán alcanzado?

Dejando a un lado, a los primeros descubridores, como Ptolomeo, Copérnico, Galileo, Kepler y otros muchos de tiempos pasados, tenemos que atender a lo siguiente:

La primera revolución de la Física se produjo en 1900, cuando Max Planck escribió un artículo de ocho páginas y dejó al mundo la semilla de lo que más tarde (debidamente desarrollado por muchos) se convertiría en lo que hoy conocemos como la Mecánica Cuántica. Cinco años más tarde,  en 1905, cuando Albert Einstein con su relatividad especial nos ayudo en nuestra comprensión de las leyes que gobiernan el Universo, se produjo la segunda gran revolución, la tercera sería la continuación de la Relatividad, ahora general que nos describió de manera perfecta lo que le ocurría al espacio en presencia de grandes masas y nos decía que la gravedad era la distosión del espacio-tiempo.

Hoy no hablaremos de la primera revolución, comentaré brevemente sobre las de Einstein que nos fue dada en dos pasos: 1905 la teoría de la relatividad especial y en 1915, diez años después, la teoría de la relatividad general.

En la Teoría Especial de la Relatividad, Einstein se refirió a sistemas de referencias inerciales (no acelerados). Asume que las leyes de la física son idénticas en todos los sitemas de referencia y que la velocidad de la luz en el vacío, c, es constante en el todo el Universo y es independiente de la velocidad del obervador.

La teoría desarrolla un sistema de matemáticas con el fin de reconciliar estas afirmaciones en aparente conflicto. Una de las conclusiones de la teoría es que la masa de un cuerpo, aumenta con la velocidad (hay una ecuación quer así lo demuestra), y, tal hecho, ha sido sobradamente comprobado en los aceleradores de partículas donde un muón, ha aumentado más de diez veces su masa al circular a velocidades cercanas a la de la luz.

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A partir del mundo Clásico

La Ciencia comenzó en la Grecia antigua clásica, y ahí es donde podemos comenzar a seguir de la pista que nos conduce hasta nuestras ideas actuales sobre la energía de la vida. Los griegos fueron unos pensadores asombrosamente creativos. Realmente es casi imposible describir claramente lo que los griegos pensaban sobre cualquier tema, porque siempre pensaban de manera muy diferente sobre cualquier tema, y sobre las mismas cosas, siendo la mayoría de estas maneras contradictorias entre si. La diversidad de ideas enriquecía los pensamientos que, en realidad, aunque por separado, todos trataban de llegar a la realidad de las cosas.

Desde luego, los griegos se equivocaron estrepitosamente en relacion a muchas cosas. Y esto es en si mismo importante, porque durante casi dos mil años después de la caída de Atenas, los herederos intelectuales de Grecia en el mundo romano y el islámico, así como en la Europa Medieval y en la del Renacimiento, creyeron que todo lo que habían pensado los griegos era una verdad incuestionable. Las ideas de los sabios de Grecia sobre Filosofía, Ciencia y Medicina fueron asumidas con la misma admiración  e igual reverencia que las de Moisés, Jesús y Mahoma sobre religión y ética.

Actualmente sabemos que muchas de las “verdades” descubiertas por los griegos son “falsas”, pero la forma de sus ideas, el tipo de preguntas a las que respondían, y el modo en que procedieron para responderlas, han tenido una influencia fundamental en el desarrollo del conocimiento y los conceptos modernos. Si no fuera por el número relativamente pequeño de pensadores de la Grecia Antigua y Clásica, la Ciencia, la Filosofía, y la cultura occidental. Tal como la conocemos ahora, no habría existido.

Empédocles (c.490 c.435 a. C.) fue uno de los mayores y mas completos sabios de todos los tiempos, un ejemplo de la enorme diversidad y creatividad de los pensadores de la Grecia Antigua. Nacido en una familia aristocrática de la ciudad-estado de Agrigento, Sicilia, colaboro en un golpe contra la oligarquía que gobernaba la ciudad y le ofrecieron la corona. Tras rehusar, estableció una Democracia y se convirtió el mismo en político. Sin embargo, en su tiempo libro, consiguió llegar a ser también uno de los mayores poetas, científico, filósofos, y médicos de la época. Como si esto no fuera suficiente, después del destierro y el exilio de su ciudad, se convirtió en profeta. La leyenda cuenta cosas increíbles de Empédocles que hoy dia, serian difíciles de admitir como ciertas.

Empédocles desarrollo la teoría de los cuatro elementos. Que ha sido calificada, por su popularidad y larga vigencia, como la teoría científica de más éxito que se ha formulado jamás, aunque, por supuesto, no era correcta pero, sin embargo, denotaba una intuición de lo que podría ser la realidad de la materia. El, hace más de 2000 años, ya nos hablaba de elementos al igual que Demócrito lo hizo de átomos.

La Teoría de Empédocles afirmaba que todo lo que existe en el Universo era una combinación de solo cuatro elementos (el refundió ideas anteriores de otros personajes que, como Tales decía que, el Universo estaba hecho básicamente de agua. Aniximandro nos decía que todo estaba conformado por una sustancia desconocida, Anaximandro decía que era el aire el material principal y Heraclito se refería al fuego como el elemento que todo lo transformaba. Empédocles planteo que no existía en absoluto una sustancia fundamental única, sino cuatro elementos (o “raíces”, como el los llamo): tierra, fuego, aire y agua que, mezclados en la debida proporción, conformaban todas las cosas del mundo. El hecho de tener cuatro elementos en lugar de uno era una ventaja, ya que resultaba obvio para cualquiera que el mundo estaba compuesto por una increíble diversidad de cosas. Y era difícil explicar dicha diversidad si todo estaba hecho de la misma sustancia única. También era difícil explicar como podía cambiar, si todo era, en esencia, lo mismo. Empédocles planteo que cada tipo diferente de cosas tenia proporciones diferentes de los cuatro elementos, y además que cualquier cambio se debía al intercambio de algunos de sus elementos constituyentes. Por ejemplo, dijo que los huesos estaban compuestos de fuego, agua y tierra en la proporción 2:1:1 y la carne estaba compuesta de todos los elementos en proporciones iguales.

Hoy sabemos que, todo aquello era una especie de premención de lo que después seria, y, desde luego, no tenemos mas remedio que admirar el pensamiento de aquellos hombres sabios que, como Tales supo darse cuenta de la importancia que tenia el agua para la vida, de Demócrito que abr del átomo 2.000 años antes de que lo descubriera Rutherfortd y otros, y de los demás pensadores que de una u otra manera, nos dejaron el camino abierto para llegar a la meta del saber.

Sin embargo, la visión que Empédocles tenia del mundo difiere radicalmente de la visión moderna en mucho aspectos: el considero también estas dos fuerzas, el amor y el odio, en un sentido religioso, como una lucha entre el bien y el mal (identificando cada uno de los cuatro elementos con un dios diferente). Sin embargo, la religión es algo que, al tratarse de fe, tomo un camino divergente con el de la Ciencia que solo se puede asentar en la certeza. Y, desde luego, fue el sabio de Gracia Tales de Mileto el que, un dia, dejo de lado la mitología para emplear la lógica en sus postulados.

Los primeros pensadores (como Anaximedes) y los últimos (como Demócrito) adoptaron un punto de vista mas moderno que el de Empédocles, y, según el cual, una sustancia esta constituida por un amplio numero de pequeñas partículas separadas por el espacio vació, y la conversión de un liquido en gas no se debe a un cambio de elementos, sino que dichos elementos se alejan considerablemente unos de otros. Así, el hielo esta formado por moléculas de agua que se mantienen fuertemente unidad, mientras que el agua liquida esta formada por las mismas moléculas de agua, pero en este caso fluyen unas sobre otras, y el vapor, es decir, el agua totalmente evaporada, esta constituidas por las mismas moléculas de agua, pero muy alejadas entre si. –Leucipo y Demócrito (c.460-370 a.C.)- llevaron esta visión del mundo a su extremo mas materialista, tomando la teoría de Empédocles, despojándola de sus componentes religiosos, y añadiendo el vació.

Así, su punto de vista dejo establecido y consistía en afirmar que no existía nada en el mundo  salvo un gran numero de partículas diminutas (átomos) que se movían a traves del espacio vació y que todo lo conformaban bajo ciertas condiciones del estado de densidad y temperaturas dependiendo de las regiones en las que se encontraran, en cada momento, dichas partículas.

La Alquimia tiende un puente entre, por una parte las enseñanzas de la Grecia Antigua y de Roma, y por otra el nacimiento de la Ciencia Moderna en la Europa del siglo XVII. Aunque la investigación de los alquimistas había comenzado 2000 años antes en Alejandría, China y la India, en 1680 Isaac Newton dedicaba aun la mayor parte de su tiempo a este arte misterioso.

Pero bueno, esa es otra historia que tocara contar en próximo comentario. Por hoy aquí lo dejo.

emilio silvera.

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