Conocer donde estamos y hacia donde vamos

Si tenemos los datos y sabemos cosas podremos formular otras nuevas preguntas sugeridas por este conocimiento. Por ejemplo:

¿Qué pasaría con los pasajeros de una nave espacial que, traspasado el horizonte de sucesos de un agujero negro, se dirigiera hacia la singularidad? Esta simple pregunta la podemos hacer como consecuencia de que “conocemos” que un agujero negro tiene un espacio a su alrededor que marca un límite de seguridad para evitar ser atraído hacia el centro del agujero. Este límite circular es el horizonte de sucesos, que una vez traspasado, hará imposible el regreso. Conocemos también que allí dentro, después del horizonte, está la singularidad.

Imagern de APOD

Pues bien, antes de Einstein y Schwarzschild no podríamos haber realizado la pregunta del ejemplo; nadie conocía la existencia de los agujeros negros, así que, ¿cómo hacer preguntas sobre lo que no conocemos ni sabemos que existe?

De esta forma tan simple nos damos cuenta de que, a nuevos conocimientos, nuevas preguntas. Cada vez que aprendemos cosas nuevas nuestra mente se vuelve más consciente y las conecta a las ya conocidas, agranda nuestro horizonte del conocimiento y nos predispone para buscar nuevas incógnitas que resolver, nuevas preguntas que realizar, nuevas puertas que abrir a nuestro entendimiento.

Como decía Karl Popper: “Cuanto más sé y más profundizo en el conocimiento de las cosas, más consciente soy de mi ignorancia. Todo lo que sé es limitado pero, mi ignorancia es infinita“.

En el pensamiento de Popper queda reflejada una realidad irrefutable, nadie sabrá nunca todo sobre todo. Siempre será más lo que no sabemos que lo podamos saber, por mucho que esto sea. El Universo es muy grande, dentro de él está todo lo que existe en “nuestro mundo” (es posible que puedan existir otras cosas en otros universos) y, dado que su complejidad y todo lo que en ella pueda suceder abarca un abico enorme de posibilidades, necesitaremos mucho, mucho tiempo, para ir descubriéndolas todas y poder “saber” lo que el Universo es, y, no podemos olvidar que, en última instancia, nosotros somos uno de esos misterios del Universo que devemos desvelar.

Todo lo que existe (para nosotros)  está aquí

Hablando por mí, puedo decir que tras mucho años de estudio y de interesarme por la ciencia, podría hablar en cualquier momento de cómo se formó el universo, como surgieron los primeros quarks para formar protones y neutrones que, a su vez, se unieron par formar los núcleos y después, al ser rodeadas por electrones atraídos por la carga positiva del núcleo, formaron los átomos que unidos forman la materia de la que están hechos todas las cosas, desde una estrella a un simple árbol, el océano o nosotros mismos.

Un equipo de astrónomos reveló el miércoles el descubrimiento de una enorme y misteriosa mancha de gas, de apariencia borrosa, que se remonta a los albores del Universo y podría ser un antepasado de una galaxia.

Basados en observaciones realizadas por un conjunto de telescopios, los investigadores calcularon que este objeto celeste, bautizado Himiko, en honor a una legendaria reina japonesa, existía cuando el Universo tenía unos 800 millones de años, indicó la investigación, que será publicada en la edición del 10 de mayo de Astrophysical Journal, informó AFP. La edad del Universo, que según la teoría cosmológica surgió tras el “Big Bang”, se estima en 13.700.000 millones de años.

Himiko, una gigantesca burbuja de gas, se extiende por 55.000 años luz, un tamaño que constituye un récord en esa era temprana. Su enorme largo es comparable al radio del disco que forma la Vía Láctea, nuestra galaxia. El hallazgo desconcierta a los astrónomos. A pesar de los excelentes datos proporcionados por los mejores telescopios del mundo, no están seguros de la naturaleza de esta mancha.

La imagen de Himiko, uno de los objetos celestes más distantes descubiertos hasta ahora, es muy borrosa, lo que impide a los investigadores comprender su composición física. Podría tratarse de una enorme burbuja de gas ionizado cuya energía es generada por un masivo agujero negro, o podría ser una pregalaxia con una enorme concentración de gas. Himiko podría ser también el resultado de la colisión de dos galaxias jóvenes.

Refiero todo esto como un simple ejemplo de los muchos sucesos y secretos que el Universo guarda y que, nosotros, cada día tratamos de descubrir, obervar y finalmente, poder dilucidar de qué se trata que cada suceso o qué es cada objeto descubierto y observado a esas distancias inmensas que la mente trata de asimilar.

                                                                                                                         ¿Hay en la imagen simetría?

También puedo explicar cómo al enfriarse el universo primitivo, se rompió la simetría y surgieron las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (fuerza nuclear fuerte, nuclear débil, electromagnetismo y gravedad) que hace que el universo sea como lo conocemos.

Podría contarles como nacen y mueren las estrellas para que, de ellas, surjan enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros.

Las estrellas son todo menos pacíficas: chocan, devoran y estallan en supernovas enormes. Hoy, gracias a las técnicas depuradas con las que podemos contar y gracias también  a muchos astrónomos especializados, podemos contar con gráficos computarizados e imágenes satelitales nunca antes vistas, que nos permiten conocer todos los aspectos sobre el nacimiento, la vida y la muerte de las estrellas.

Tengo la posibilidad de comentar, o simplemente pensar, los complejas circunstancias que coincidieron en nuestro planeta para que, a partir de materia inerte, surgiera la vida orgánica que basada en el carbono, pudo alcanzar la inteligencia necesaria para ser conciente de su SER.

Nuestro planeta es un lugar activo, los continentes se han unido y separado varias veces y la corteza terrestre está en continua transformación. Las posibles huellas de las formas de vida más primitiva han sido destruidas en su mayor parte. Estas pruebas fósiles son muy escasas y son objeto de controversia debido a las diversas interpretaciones que se le puedan dar. De hecho a veces es muy difícil distinguirlas de otras formaciones creadas por procesos no biológicos.

Ahora un análisis detallado de unas rocas australianas ha demostrado que éstas en concreto no sólo son las formas de vida más antigua conocidas sino que además muestran que ya había biodiversidad hace 3400 millones de años.

Pero, sigamos elucubrando en esa diversidad que el mismo universo es, y, no sólo de planetas, estrellas o galaxias está conformado nuestro universo, sino que, todo ello, existe gracias a pequeñas e infinitesimales partículas que, como los Quarks y los Leptones, pueden formar la materia que podemos ver.

Por ejemplo, estaríamos horas y horas hablando de la libertad asintótica de los quark o de su confinamiento en una región con radio de valor R » hc/Λ » 10^-13 cm, y de los 8 gluones que los mantiene unidos por medio de la fuerza nuclear fuerte. Si la ley de la Naturaleza no actuara así, y los quarks confinados por tripletes pudieran construir protones y neutrones, los núcleos no existirían con su carga positiva que, de inmediato, atraen el número justo de electrones de carga negativa y construyen un átomo que, junto a otros, forman una molécula, una célula…y, una estrella o un planeta.

Sí, es verdad que podría explicar algunas cosas que, necesariamente, no tendría que ajustarse a lo que en realidad es, toda vez que, los conocimientos que tenemos provienen de nuestros modelos de la Física o de la Cosmología y que están basados en esos conocimientos imperfectos que tratamos de mejorar. No estaría posibilitado para poder introducirme en el complejo tema de lo que Tiempo es, si, finalmente, resulta ser algo más que una ilusión.

Es posible que los artilugios que hemos inventadopara medir el tiempo, también sea por motivos convencionales y necesarios para delimitar nuestras funciones cotidianas, nuestra actividad en el mundo en el quer vivímos y que, sin esa clase de medida, sería posiblemente un Caos.

Claro que también podemos hablar de la entropía que deteriora los sistemas, del modelo estándar de la física, de las teorías de Maxwell, de Kaluza-Klein de supersimetría, supergravedad o de supercuerdas, de todo eso podríamos hablar, y sin embargo, no sería más que una insignificante mota de polvo en el total del saber humano del presente, y ni siquiera eso en el saber futuro. Pero, ¿Sabremos alguna vez lo suficiente para llegar a las estrellas?

                                                                   Muchas cosas deberíamos de comprender antes de que llegue el momento

Serán abiertas muchas puertas y encontraremos otras muchas cerradas que nos obligarán a buscar las llaves que las abran para seguir encontrando nuevas puertas cerradas. Nunca se sabe lo suficiente, y en el caso de nuestra especie, estamos destinados a superar enormes problemas.

                    ¿Si entramos, hacia donde nos llevará? No siempre es conveniente entrar en un lugar en el que no se sabe lo que nos espera.

Moralmente, tenemos la obligación ineludible de continuar avanzando en el saber para poder esquivar situaciones futuras de macabras consecuencias, así será dentro de unas decenas de años, cuando se agoten las reservas naturales de nuestro planeta de los combustibles petrolíferos y de gas, el dilema que se avecina no será nada despreciable.

De momento, todas las fuentes de energías como las solares, eólicas, hidráulicas, mareomotriz, geotérmica, nuclear, etc, resultan poco rentables; su coste es grande en relación a la producción que se consigue. Estas fuentes energéticas requieren costosas y enormes instalaciones.

                                                                                                                  Ya va siendo un paisaje familiar

La producción de trabajo puede determinar fenómenos de distinta naturaleza: caloríficos, químicos, mecánicos, etc. En función de esta diversidad se habla de energía térmica, química o mecánica y también nuclear y otras.   Las distintas formas de manifestarse la energía están asociadas a los cambios que experimentan los sistemas materiales.

La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma, si un cuerpo experimenta un cambio en su estado. Cuando un cuerpo está aislado, es decir, cuando no puede ceder energía al exterior ni recibirla, la suma de todas las formas de energía que posee se mantiene constante, aunque dentro del propio sistema cerrado que representa el cuerpo sí se están produciendo transformaciones de energía de una u otra forma (entropía).

Los cuerpos tienen la capacidad de producir energía mecánica por el hecho de estar moviéndose; la energía cinética adquirida por un cuerpo se mide por el trabajo realizado sobre él para ponerlo en movimiento o por el que el cuerpo realiza hasta que se para. Su fórmula es

Ec = 1/2 mv²

siendo m la masa del cuerpo y v a la velocidad que se mueve.

                                                                                                 La energía limpia es la que debemos buscar

Comentar ampliamente sobre las distintas clases de energías sería motivo de un extenso trabajo y no es aquí el lugar adecuado para ello, ya que el haber sacado el tema a relucir es para dejar patente que las fuentes no renovables se encuentran en la Tierra de forma limitada, y al ritmo que los estamos consumiendo, no durarán mucho. Ya sabemos que dependemos de estas fuentes de energías para continuar la actividad y el desarrollo de la actividad industrial de producción, fabricación, de las máquinas, del alumbrado de las ciudades, la calefacción, etc, etc.

La falta de energía para nuestra sociedad sería una auténtica tragedia; dependemos tanto de ella que su falta nos paralizaría, literalmente hablando. Bien es verdad que estamos contaminando la atmósfera del planeta y sus consecuencias pueden ser muy graves. Sin embargo, los intereses de las grandes compañías hacen oídos sordos, y en clara convivencia con los gobiernos se continúa con el deterioro ambiental tan nocivo.

Vivir con y a costa del átomo, a la larga puede hacernos pagar un alto precio. Puede que sea (de momento) necesario pero, no recomensdable. Claro que, me refiero a la energía de fisión, otra cosa será cuando podamos conseguir la fusión, más barata y, sobre todo, sus redisuos no serán nosivos.

Otro problema está dado por la energía nuclear. Procedente de reacciones nucleares o de la desintegración de los núcleos de determinados átomos.  Existen dos tipos de reacciones nucleares que liberan energía: la fisión y la fusión nuclear. La fisión consiste en la ruptura de un núcleo pesado en otros dos núcleos que, a su vez, liberan neutrones. Los neutrones desprendidos pueden romper otros núcleos de uranio-235 (U²³⁵), que al fisionarse vuelven a liberar neutrones. La repetición del proceso determina una propagación de la fisión a toda la masa: la reacción en cadena, que provoca la liberación de gran cantidad de energía. Este procedimiento tiene un enorme inconveniente: la radio-actividad de alta peligrosidad para los seres humanos. Las radiaciones nucleares liberan partículas que producen cáncer y mutaciones en los seres vivos. Por otra parte, los residuos no se pueden reciclar y exigen ser escondidos en las profundidades de la Tierra, enterradas en cajas herméticamente cerradas de plomo. El sistema es muy costoso y peligroso; estos residuos están activos durante cientos de años.

La fusión nuclear es el proceso de unión de varios núcleos ligeros para constituir otro más pesado y estable. Para que se verifique la fusión, es necesario que se produzca un acercamiento entre los núcleos iniciales, venciendo las fuerzas electrostáticas de repulsión. La energía necesaria para que los núcleos reaccionen puede proceder de la energía térmica (energía termonuclear) o del empleo de un acelerador de partículas.

                                                                                                               Nuestra energía Natural

Un ejemplo claro de esta energía de fusión lo tenemos en el Sol, donde dos núcleos de hidrógeno se fusionan para formar un núcleo de helio, liberando en el proceso enormes energías. Los núcleos se encuentran cargados positivamente y tienden a repelerse, así que son necesarias enormes energías cinéticas para superar las fuerzas de repulsión mutua; esto implica temperaturas del orden de 10⁸ K. Esta fusión se produce en el núcleo de las estrellas y es el proceso que libera energía y hace que las estrellas brillen. También se produce fusión por ciclo de carbono-nitrógeno; reacción protón-protón y proceso triple alfa.

Esta energía de fusión del Sol es la que permite la existencia de vida en el planeta Tierra, que a 150.000.000 Km de distancia recibe su luz y su calor.

La fusión nuclear es una energía limpia, sin radiaciones nocivas como ocurre con la fisión nuclear. La materia prima para generar este tipo de energía, el hidrógeno, lo tenemos en inagotables cantidades en nuestro planeta: el agua de los ríos, mares y océanos. El problema reside en que para fusionar átomos de hidrógeno en átomos de helio, se requiere producir temperaturas iguales a las que reinan en el núcleo de nuestro Sol y que pueden alcanzar los 15’6 millones de K en una densidad de 148.000 Km/m³. Nuestra tecnología actual no está capacitada para ello… de momento.

                                                                                                              Una atmosfera bien cuidada es esencial

Pero como antes decía, este es el problema más acuciante que tiene planteada la humanidad. En un futuro no muy lejano, las fuentes de energías actuales se habrán agotado y para entonces, tenemos que haber encontrado nuevas fuentes, como por ejemplo la fusión, en la que se está trabajando e investigando ya. Esta clase de energía tiene la ventaja de ser más completa, no contamina, los residuos se podrían reciclar, la materia prima (el hidrógeno del agua de los mares y océanos) sería barata e inagotable lo que redundaría en los gastos para producirla y por derivación, en su precio final al público. Por otra parte se evitarían los enormes costes de almacenaje de los desechos de la energía de fisión nuclear tan dañino para la vida.

Salvada esa primera prueba de la energía, o mejor dicho, de la falta de energía, habrá un largo periodo de crecimiento y descubrimientos que posibilitará, entonces de verdad, los viajes espaciales tripulados por humanos y haciendo escala en los planetas vecinos y en sus lunas, que serán explotadas por los grandes compañías que abrirán minas en Ganímedes, o construirán centros de ocio en Europa y estaciones de estudios químicos en Io (Ganímedes y Europa junto con Ioson satélites de Júpiter) y para ello habremos inventado aparatos de anti-gravedad que puestos en nuestra muñeca como un reloj, evitaría que la gravedad del planeta nos aplaste.

                           Europa, Encelado, Europa, Titán y otros pequeños mundos que podrían estar en el horizonte futuro de la Humanidad

Esto comenzará a pasar de aquí a cien años. Después pasarán varios siglos hasta que aprendamos la  manera de aprovechar la energía de los agujeros negros. También se buscará el camino para obtener energía de la anti-materia, será dominado un nuevo sistema de viajar por traslación instantánea, los vehículos y naves aéreas como hoy los conocemos serán reliquias del pasado.

La mecánica cuántica (el salto cuantico del electrón) nos desvelará el secreto de cómo el electrón puede, al recibir un fotón, desaparecer del nivel nuclear que ocupa para de manera instantánea, y sin necesidad de recorrer la distancia que los separa, aparecer como por arte de magia en un nivel superior. Copiaremos el salto cuántico para viajar. Nos introduciremos en un cabina, marcaremos las coordenadas, pulsaremos un botón y desapareceremos en Madrid y de manera instantánea, apareceremos de la nada en otra cabina igual situada en Nueva York a 6.000 Km de distancia.

                    ¿Quién sabe lo que podemos extraer del salto cuántico? El efecto túnel nos podría dar la fórmula para viajar a lugares lejanos

La muerte del Sol. Cuando agote el hidrógeno y no pueda continuar fusionándolo en helio, el Sol comenzará a hincharse como un globo, la temperatura aumentará y se convertirá en una estrella gigante roja cuya órbita aumentará tanto que se comerá, literalmente hablando, a Mercurio y a Venus y quedará cerca del planeta Tierra que, mucho antes, vería como se evaporan sus ríos, mares y océanos y perece cualquier clase de vida animal o vegetal.  Finalmente, la gigante roja explotara como nova y lanzará al espacio los materiales de sus capas exteriores, para contraerse bajo la gravedad de su propia masa hasta convertirse en una estrella enana blanca.

Mucho antes de que todo eso empiece a suceder, tenemos que haber resuelto el problema de la mudanza. Nuestra casa ahora es la Tierra, un planeta que cuando ocurra el inevitable, quedaría calcinado. Hasta que eso llegue (faltan 4.000 millones de años) tenemos que pensar en las soluciones: inventar naves de tecnología muy avanzada, de enormes dimensiones, que alcancen increíbles velocidades, que sean autónomas en la producción de alimentos y fabricación de objetos de todo tipo, que anule la gravedad cero del espacio exterior, etc, etc, etc.

                    Nuestras Mentes buscarán las formas de solucionar todos esos problemas complejos que ahora inquietan a la Humanidad.

Tenemos que buscar otros mundos habitables en los que instalarnos; lunas y planetas que reúnan las características que permitan la vida animal, si no igual, tendrá que ser parecidas a las de la Tierra. En ese punto, la humanidad, no quedará unida en un solo planeta, tendrá que dividirse y colonizar distintos mundos.

Ese es el segundo gran problema que nuestros descendientes tendrán que resolver. Posiblemente, esté siendo muy optimista al pensar que la humanidad podrá llegar hasta ese lejano punto del futuro. No sería descabellado pensar que mucho antes nos destruyamos nosotros mismos o por consecuencias naturales… un meteorito, por ejemplo.

Esperémos que nunca seámos testigos de algo así

Existe, por si el anterior fuera poco, un tercer problema para que la humanidad se perpetúe. Este, con mucho, es el más grave y difícil de superar.

No quiero ni imaginar como podría ser el final de todo

Me estoy refiriendo al modelo de universo que tenemos y que, según todos los indicios, conforme determinará la “masa crítica”, puede tener un final dominado por el frío infinito, el cero absoluto -273 K, o por el contrario, terminar en una gran bola de fuego, el Big Crunch producido por una densidad de materia superior a la “masa o densidad crítica” que, debido a la intensidad de la fuerza de gravedad, irá parando lentamente a las galaxias hasta detenerlas por completo.

Pero eso, será otra historia.

emilio silvera

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