“Astrónomos de la Universidad de California en Santa Cruz han encontrado, por primera vez, restos de la materia prima original del Universo en nubes de gas que datan de la noche de los tiempos. Estas nubes contienen remanentes absolutamente intactos del gas «limpio» que apareció en los primeros minutos después del Big Bang y que nunca llegó a formar parte de las estrellas. El hallazgo, que aparece publicado en la revista Science, coincide con las predicciones teóricas sobre los orígenes de los elementos en el Cosmos.”

Boticias como esa aparecen de vez en cuando en relación a una u otra cuestión del Universo temprano. Lo cierto es que, hasta donde podemos saber, el material primario del universo fue el hidrógeno, el más sencillo y simple de los elementos que componen la tabla periódica. Hoy día, 13.500 millones de años después, continúa siendo el material más abundante del universo junto al helio.

Esto no es una simulación de la computadora, aquí, en la imagen tomada por el Hubble de la Nebulosa de Orión, podemos ver como en algunas regiones se están formando nuevos sistemas planetarios que, algún día,  dentro de algunos miles de millones de años, hará posible nuevos mundos y nueva vida.

Para hacer posible el surgir de la vida, hacían falta materiales mucho más complejos que el hidrógeno y el helio; materiales demasiado sencillos y sería necesario fabricar otros materiales más complejos que, como el carbono, oxígeno, nitrógeno, boro, azufre… etc, hicieran posible las combinaciones necesarias de materiales diferentes y con propiedades distintas que, mezclados en la debida proporción hicieran una “sopa primordial” o, protoplasma que, al ser bombardeados por radiación ultravioleta y rayos gammas provenientes del espacio, en presencia de agua líquida y en un ambiente muy determinado, diera lugar a la primera célula orgánica que sería la semilla de la vida y que evolucionado a través de miles de millones de años, llegó hasya nosotros y no sabemos donde podrá parar.

El universo tiene la curiosa propiedad de hacer que los seres vivos inteligentes piensen que sus inusuales propiedades son poco propicias para la vida, para la existencia de lo que entendemos como vida, cuando de hecho, es todo lo contrario; las propiedades del universo son esenciales para la vida. Lo que ocurre es que en el fondo tenemos miedo; nos sentimos muy pequeños ante la inmensidad del universo que nos acoge. Sabemos aún muy poco sobre sus secretos, nuestras capacidades son limitadas y al nivel de nuestra tecnología actual estamos soportando el peso de una gran ignorancia sobre muchas cuestiones que necesitamos conocer. El que no sabe teme, el que tiene los conocimientos sabe lo que le espera y puede, en cualquier caso, tratar de buscar una salida.

Hemos logrado llegar a saber lo que pasa en las estrellas y qué reacciones nucleares son las responsables de que, materiales como el hidrógeno, se fusionen para convertirlos en Helio mediante las cadenas conocidas como protón-protón, de cuya secuencia dejo arriba una muestra . Claro que siempre nos hicimos esa pregunta: ¿Quién fabricó los materiales necesarios para que nosotros estémos aquí? Ahora, después de mucho, mucho, muchísimo tiempo, la podemos responder y sabemos, que todos los elementos necesarios para la vida fueron “fabricados” en las estrellas .

Las reacciones nucleares después del Hidrógeno-Helio siguen y llega el ciclo CNO que arriba queda escenificado, y, ya tenemos los principales materiales necesarios para la vida que, junto con otros, en menor proporción, conforman nuestros organismos que pudieron surgir en un planeta como el nuestro en condiciones primitivas.

Una atmósfera primitiva evolucionada, la composición primigenia de los mares y océanos con sus compuestos, expuestos al bombardeo continuo de radiación del espacio exterior que llegaba en ausencia de la capa de ozono, la temperatura ideal en relación a la distancia del Sol a la Tierra y otra serie de circunstancias muy concretas, como la edad del Sistema Solar y los componentes con elementos complejos del planeta Tierra, hecho del material estelar evolucionado a partir de supernovas, todos estos elementos y circunstancias especiales en el espacio y en el tiempo, hicieron posible el nacimiento de esa primera célula que fue capaz de reproducirse a sí misma y que, miles de años después, hizo posible que evolucionara hasta lo que hoy es el hombre que, a partir de materia inerte, se convirtió en un ser pensante que ahora es capaz de exponer aquí mismo estas cuestiones. ¡Es verdaderamente maravilloso!

El entorno cambiante en un universo en expansión como el nuestro, a medida que se enfría y envejece (la entropía) es posible que se formen átomos, moléculas, galaxias, estrellas, planetas y organismos vivos. En el futuro, las estrellas agotaran su combustible nuclear y morirán todas. En función de sus masas serán estrellas enanas blancas (como nuestro Sol), estrellas de neutrones (a partir de 1’5 masas sobre hasta 3 masas solares) y agujeros negros a partir de 3 masas solares. Hay un recorrido de historia cósmica en el que nuestro tipo de evolución biológica debe ocurrir bajo esas circunstancias especiales que, en realidad, deben ser comunes en muchas regiones del Universo.

En cualquier galaxia que podamos encontrar apuntando al cielo profundo con nuestros telescopios, en cualquiera digo, podremos ver las mismas cosas y los mismos escenarios de estrellas azuladas recien nacidas que ionizan las regiones de polvo y gas con sus potentes emisiones ultravioletas.

Lo que conocemos como estrella es una bola de gas luminosa que, durante una etapa de su vida, produce energía por la fusión nuclear del hidrógeno en helio. El término estrella, por tanto, no sólo incluye estrellas como el Sol, que están en la actualidad quemando hidrógeno, sino también protoestrellas, aún en formación y no lo suficientemente calientes como para que dicha combustión nuclear haya comenzado, y también varios tipos de objetos más evolucionados como estrellas gigantes y supergigantes, que están quemando otros combustibles nucleares, o las enanas blancas y las estrellas nucleares, que están formadas por combustible nuclear gastado.

Las estrellas (podemos ver en las Nebulosas),  se forman a partir de enormes nubes de gas y polvo que a veces tienen hasta años-luz de diámetro.  Las moléculas de polvo, unidas a las de los gases, se rozan y se ionizan, se calientan y la  nube comienza a girar lentamente. El enorme conglomerado, poco a poco se va juntando y la temperatura aumenta. Tal enormidad de materia crea una fuerza gravitatoria que hace contraerse la nube sobre sí misma; su diámetro y su temperatura en el núcleo es tal que se produce la fusión de los protones de hidrógeno que se transforman en un material más complejo, el helio, y ese es el momento en que nace la estrella que, a partir de ahí, puede estar miles de millones de años brillando y produciendo energía termonuclear.

“Descubren la estrella más grande del Universo, con una masa de 320 Soles”

¡El gigantesco astro desafía las teorías de los astrónomos sobre la formación estelar!

Aunque de vez en cuando, en la prensa, aparecen nosticias como esta de arriba, lo cierto es que, según se cree, la masa máxima de las estrellas puede rondar las 120 masas solares, es decir, ser 120 veces mayor que nuestro Sol, y por encima de este límite sería destruida por la enorme potencia de su propia radiación. La masa mínima para poder ser una estrella se fija en 0’08 masas solares; por debajo de ella, los objetos no serían lo suficientemente calientes en sus núcleos como para que comience la combustión del hidrógeno y se convertirían en enanas marrones. Las luminosidades de las estrellas varían desde alrededor de medio millón de veces la luminosidad del Sol para las más calientes hasta menos de la milésima de la del Sol para las enanas más débiles. Aunque las estrellas más prominentes visibles a simple vista son más luminosas que el Sol, la mayoría de las estrellas son en realidad más débiles que éste y, por tanto, imperceptibles a simple vista.

Como he dicho antes, el brillo de las estrellas (la luz y el calor) es el resultado de la conversión de masa en energía (E = mc²), por medio de reacciones nucleares, las enormes temperaturas de millones de grados de su núcleo, hace posible que los protones de los átomos del hidrógeno se fusionen y se conviertan en átomos de helio. Por cada kilogramo de hidrógeno quemado de esta manera, se convierten en energía aproximadamente siete gramos de masa. De acuerdo con la famosa ecuación de Einstein, los siete gramos equivalen a una energía de 6’3 × 10¹⁴julios. Las reacciones nucleares no sólo aportan la luz y el calor de las estrellas, sino que también producen elementos pesados, más complejos que el hidrógeno y el helio que, posteriormente, son  distribuidos por el universo, cuando al final de la vida de la estrella, esta explota en supernova, lanzando sus capas exteriores al espacio que de esta forma, deja “sembrado” de estos materiales el “vacio” interestelar para que, en regiones de gas y polvo como hemos visto más arriba, se puedan forman sistemas planetarios alrededor de nuevas estrellas.

Claro que no todo es tan sencillo y, muchas de las cosas que podemos ahora contemplar en el Universo gracias a nuestroos avances tecnológicos, son debidas, como la vida misma, a una serie de números que en el Universo están presente y que hacen posible que todo eso suceda. Si las leyes fundamentales y las constantes universales fueran distintas, niuestro universo sería otro universo y, posiblemente nosotros, no estaríamos aquí. El ingenio humano ha podido ir desvelando algunos de esos secretos que el universo esconde y nos dejaron el caminpo abierto para continuar, descorriendo el velo, para poder ver cómo son y producen los hechos que observamos a nuestro alrededor y, gracias a números como éstos:

Mecánica (ecuaciones de Hamilton)

Electrodinámica (ecuaciones de Maxwell)

Mecánica estadística (ecuaciones de Boltzmann)

Mecánica cuántica (ecuaciones de Schrödinger)

Relatividad general (ecuación de Einstein)

Hemos podido llegar a conocer parte de nuestro Universo y estamos tratando de saber, sobre nosotros mismos, ya que, la vida, amigos míos, es el acontecimiento más sobresaliente de los sucedidos a lo largo de los 13.700 millones de años que creemos tiene el universo que nos acoge y en el que hemos podido observar algunas de las maravillas que se producen.

Cuántas veces habremos hablado aquí de las constantes de la naturaleza? Han sido muchas y todas ellas, han estado influidas por el profundo interés que en mí causan estos números misteriosos que hacen del Universo el que nosotros conocemos. Es posible, que en otros universos que pudierann ser, y, en los que las constantes fuesen diferentes a las del nuestro, hubieran nacido muertos y sin vida.

Está claro que este interes que las constantes han despertado, no ha en mí, sino en muchos científicos del mundo, es porque, existen muchas maneras en las que los valores reales de esas constantes ayudan a que sea posible que la vida esté presente en nuestro Universo. Más aún, a veces parece permitir su existencia por un pequeño margen. Su aumentáramos la constante de estructura fina no podría haber átomos y si hacemos mayor la fuerza de la Gravedad las estrellas agotarían sus combustibles muy rápidamente, si reducimos la intensidad de las fuerzas nucleares no habría bioquímica y así sucesivamente.

El número β         también desempeña un papel en los procesos de generación de energía que alimentan las estrellas. Aquí se une con α para hacer los centros de las estrellas suficientemente caliente como para iniciar reacciones nucleares. Si β fuera mayor que aproximadamente 0,005 α² entonces no habría estrellas. Si las modernas teorías gauge (cualquiera de las teorías cuánticas de campo creadas para explicar las interacciones fundamentales) de gran unificación están en la vía correcta, entonces α debe estar en el estrecho intervalo entre aproximadamente 1/180 y 1/85; de lo contrario los protones se desintegrarían mucho antes de que las estrellas pudieran formarse.

Pero… las estrellas se formaron

Y, nosotros, a partir del polvo de estrellas,  y bajo una serie de circunstancias naturales, pudimos llegar hasta aquí haciendo un largo viaje lleno de acontecimientos asombrosos que, partiendo del sencillo hidrógeno pudo hacer el recorrido de elevarse hasta la consciencia del Ser que hoy, puede tener una idea más acertada de su entorno, de lo que pudo pasar y, poder estar trabajando para saber, si su presencia aquí tiene realmente un significado.

Claro que, nuestras mentes, se expanden al ritmo del Universo

El Universo se expande pero…, nuestras consciencias también, somos una parte integrante del todo, y como todo lo demás, evolucionamos al ritmo que el Universo nos impone, de tal manera que cada vez comprendemos con menor dificultad los mecanismos que llevan a todas las cosas a cambiar, a convertirse en otras diferentes de lo que originalmente eran, y, con el paso inexorable del Tiempo, nuestras mentes quedarán unidas, de manera inexorable, a ese todo. Entonces, y sólo entonces, podríamos decir que:

¡Tenemos el mundo en las manos!

¡Qué somos señores del Espacio!

Pero para que eso sea cierto, para que eso llegue a ocurrir, tendrá que transcurrir mucho de “nuestro tiempo” que no es el Tiempo del Universo. El nuestro es más corto, nosotros no podemos tener por delante miles de millones de años y, si el “poco tiempo” que se nos ha concedido, no lo sabenmos aprovechar… ¡Mal irán las cosas! Tendremos que pensar que todos, finalmente, estamos hechos de pura luz, el estado más alto que la materia puede adquirir, es decir, energía pura y, si podemos llegar a comprender eso… Entonces amigos míos, posiblemente tengamos alguna esperanza para el futuro.

Podemos parecer igsignificante en las extrañas de la Tierra y, comparado con el Inmenso Cosmos… ¿qué podríamos parecer? ¿Bacterias?

Sin embargo, esa impresión es engañosa, y, a pesar de nuestras aparentes insignicantes medidas, llevamos algo dentro de nosotros que no se puede medir: El Cerebro que genera la Mente y esta las ideas y la Imaginación que, es, casi tan grande como el Universo mismo.

Pero, mi recomendación es que nunca, nos creámos dioses que, son personajes de la ficción ignorante. Con los pies puestos en el suelo, con la mente clara y de la mano de la Ciencia. Debemos seguir el camino que nos indican esas leyes que hemos llegado a descubrir y, de ser posible, descubrir otras nuevas más avanzadas que nos lleven hasta el verdadero universo que aún, no conocemos. Será la única manera de conocernos a nosotros mismos.

emilio silvera

[?]

A todos los enamorados de la Astronomía nos ha subyugado siempre la idea de que puedan existir otros mundos que, como la Tierra, estén llenos de vida, y, no pocas veces, nuestros pensamientos nos llevan hacia ciudades exóticas situadas en mundos lejanos, donde sus habitantes, habiendo logrado un nivel de conocimiento muy superior, llevan una vida alejada de polémicas y guerras estériles. Mundos así, han sido dibujados por nuestras mentes en múltiples ocasiones. Sin embargo, no han sido los únicos, también, en nuestros pensamientos, han tenido cabida otros mundos de lúgubre conformación física y que, habitado por seres de mentes enrevesadas, tratan de llegar a la Tierra para apoderarse de nuestras riquezas y destruir a la Humanidad, o, en el mejor de los casos, esclavizarla.

Habrá mundos por ahí fuera con mariposas como las de la Tierra y diferentes también. Decir que no, sería arriesgado, decir que sí… una conjetura pero, sin embargo, no decir nada… ¡Es tan poco arriesgado!

Son cuestiones que nos hemos planteado y que, conociendo la realidad del Universo que nos acoge, ambas, podrían ser una realidad. Decir qué mundos pueden estar ahí fuera, es fácil: Todos los mundos que podamos imaginar. Decir que clase de seres podríamos encontrarnos en ellos, es fácil: Todos los que podamos imaginar y, muchos más.

Cuando la Ciencia creció también lo hizo el materialismo, y con él la creencia en una pluralidad de mundos.

Toda clase de maravillas nos pueden esperar ahí fuera, en la diversidad de mundos que, cuando seámos mayores y vayamos al espacio, nos podremos encontrar. Mientras tanto, tenemos que dejar volar nuestra imaginación para que nos muestre mundos soñados que podrían ser.

En Inglaterra, en el año 1636, un clérigo protestante llamado John Wilkins publicó un libro en el que conjeturaba que la Luna era habitable. Descartes, cuya teoría de los torbellinos cósmicos prefiguró algunos aspectos de la Gravitación universal de Newton se preguntaba si “en otras partes no existirán innumerables criaturas de cualidades superiores a las nuestras”. Pero ningún autor hizo más por dar al concepto de universo diversificado y fértil una sensación de deleite que el joven cartesiano francés Bernard de Fontanelle, cuya obra Conversaciones sobre la pluralidad de los mundos que fue publicada en 1686 y consiguió tener fascinados a muchos lectores desde entonces.

[?]

Si vamos hacia atrás en el tiempo y estamos rememorando los avances que la Humanidad logró en los últimos tiempos, caigo en la cuenta de que, poco a poco hemos sido capaces de identificar una colección de números mágicos y misteriosos arraigados en la regularidad de la experiencia.

¡Son las constantes de la Naturaleza!

Dan al Universo su carácter distintivo y lo hace singular, distinto a otros que podría, nuestra imaginación, inventar.

Estos números misteriosos, a la vez que dejan al descubierto nuestros conocimientos, también dejan al desnudo nuestra enorme ignorancia sobre el Universo que nos acoge.  Pues, las medimos con una precisión cada vez mayor y modelamos nuestros patrones fundamentales de masa y tiempo alrededor de su invariancia, no podemos explicar sus valores.

Nunca nadie ha explicado el valor numérico de ninguna de las constantes de la Naturaleza. ¿Os acordáis del 137? Ese número puro, adimensional que guarda los secretos del electrón (e) de la luz (c) y del cuanto de acción (h).

Hemos descubierto otras nuevas, hemos relacionado las viejas y hemos entendido su papel crucial para hacer que las cosas sean como son, pero la razón de sus valores sigue siendo un secreto profundamente escondido.

Buscar esos secretos profundamente ocultos, implica que, necesitamos desentrañar la teoría más profunda de todas y la más fundamental de las leyes de la Naturaleza: Definir si las constantes que las definen están determinadas y conformadas por alguna consistencia lógica superior o si, por el contrario, sigue existiendo un papel para el azar.

[?]

La discusión de la unificación de las leyes de la Naturaleza fue más bien abstracta, y lo habría seguido siendo si Einstein no hubiese dado el siguiente paso decisivo.  Él comprendió que si el espacio y el tiempo pueden unificarse en una sola entidad, llamada espaciotiempo, entonces quizá la materia y la energía pueden unirse también en una relación dialéctica.  Si las reglas pueden contraerse y los relojes pueden frenarse, razonó, entonces cualquier cosa que midamos con regla y relojes también debe cambiar. (Es deseable dejar aquí una nota aclaratoria de que, todo lo que ahora se cuenta de Einstein, en parte, tiene su fuente en otros científicos que, aportaron la base de sus ideas en las que él se inspiró para llegar hasta la relatividad, y, su efecto fotoeléctrico -que le valió el Nobel de Física- le llegó desde la mente de Planck que, con su cuento de acción, h, le abrió el camino a aquel trabajo).

Más rápido que la luz, en nuestro Universo conocido, nada puede ir. Ni información, ni objetos inanimados, ni seres vivos.  La velocidad de la luz recorre la distancia de la Tierra a la Luna en poco más de un segundo.

Sin embargo, casi todo en el laboratorio de un físico se mide con regla y relojes. Esto significa que los físicos tendrán que recalibrar todas las magnitudes del laboratorio que una vez dieron por hecho que eran constantes.

En concreto, la energía es una cantidad que depende de cómo midamos las distancias y los intervalos de tiempo.  Un automóvil de prueba que choca a gran velocidad contra una pared de ladrillos tiene obviamente energía.  No obstante, si el veloz automóvil se aproxima a la velocidad de la luz, sus propiedades se distorsionan.  Se contrae como un acordeón y los relojes en su interior se frenan.

Lo que es más importante, Einstein descubrió que la masa del automóvil también aumenta cuando reacelera. Pero  ¿de dónde procede este exceso de masa?  Y él concluyó que procedía de la energía. La masa relativista es la masa de un cuerpo medida por un observador con respecto al cual ese cuerpo se mueve. De acuerdo con la teoría de Einstein,  esta masa está dada por:

donde m₀ es su masa en reposo y c es la velocidad de la luz. La masa relativista sólo difiere de la masa en reposo si su velocidad es una fracción apreciable de la velocidad de la luz. Si V= c/2, por ejemplo, la masa relativista es un 15% mayor que la masa en reposo.

 De hecho, cuando una partícula se acerca a la velocidad de c, su masa … ¡aumenta! El muón, aumentó su masa m´ñas de diez veces al llegar cerca de la velocidad de la luz.

 Esto tuvo consecuencias perturbadoras.  Dos de los grandes descubrimientos de la física del siglo XIX fueron la conservación de la masa y la conservación de la energía; es decir, la masa total y la energía total de un sistema cerrado, tomadas por separado, no cambian.

Sin embargo, Einstein decía que cuando un cuerpo material se acerca a la velcoidad de la luz, su masa aumenta y, si puediera llegar  a la velocidad de c, se haría infinita. Por eso precisamente, nada, en el Universo, puede ir más rápido que la luz. Esa es la frontera que impone el Universo para la velocidad. Nació un nuevo principio de conservación que decía que la suma total de la masa y la energía debe siempre permanecer constante.  La materia no desaparece repentinamente, ni la energía brota de la nada.  En este sentido, la materia desaparece sólo para liberar enormes cantidades de energía o viceversa.

  ¿Sabremos alguna vez qué energía es la que sale del “vacío”?

Cuando Einstein tenía 26 años, calculó exactamente cómo debía cambiar la energía si el principio de la relatividad era correcto, y descubrió la relación E=mc².  Puesto que la velocidad de la luz al cuadrado (c²) es un número astronómicamente grande, una pequeña cantidad de materia puede liberar una enorme cantidad de energía.  Dentro de las partículas más pequeñas de materia hay un almacén de energía, más de un millón de veces la energía liberada en una explosión química.  La materia, en cierto sentido, puede verse como un depósito casi inagotable de energía; es decir, la materia es en realidad, energía condensada.

    La materia del Universo…¿donde está?

Einstein supo ver que las dimensiones más altas tienen un propósito: unificar los principios de la Naturaleza.  Al añadir dimensiones más altas podía unir conceptos físicos que, en un mundo tridimensional, no tienen relación, tales como la materia y la energía o el espacio y el tiempo que, gracias a la cuarta dimensión de la relatividad especial, quedaron unificados.

¿Que pensaba Einstein del puente Einstein-Rosen?

El puente de Einstein-Rosen conecta universos diferentes. Einstein creía que cualquier cohete que entrara en el puente sería aplastado, haciendo así imposible la comunicación entre estos dos universos. Sin embargo, cálculos más recientes muestran que el viaje a través del puente, aunque podría ser muy difícil, no sería imposible; existen ciertas posibilidades de que algún día se pudiera realizar

Posteriormente, los puentes de Einstein-Rosen se encontraron pronto en otras soluciones de las ecuaciones gravitatorias, tales como la solución de Reisner-Nordstrom que describe un agujero eléctricamente cargado. Sin embargo, el puente de Einstein-Rosen siguió siendo una nota a pie de página curiosa pero olvidada en el saber de la realtividad.

Roy Patrick Kerr (16-05-1934- ) es un matemático neozelandés, famoso por haber encontrado en 1963 una solución exacta de la ecuación de campo de la relatividad general, aplicada a un agujero negro en rotación.

Las cosas comenzaron a cambiar con la solución que el trabajo matemático presentado por el neozelandés Roy Kerr, presentado en 1.963, encontró otra solución exacta de las ecuaciones de Einstein. Kerr supuso que cualquier estrella colapsante estaría en rotación. Así pues, la solución estacionaria de Schwarzschild para un Agujero Negro no era la solución físicamente más relevante de las ecuaciones de Einstein.

La solución de Kerr causó sensación en el campo de la relatividad cuando fue propuesta. El astrofísico Subrahmanyan Chandrasekhar llegó a decir:

“La  experiencia que ha dejado más huella en mi vida científica, de más de cuarenta años, fue cuando comprendí que una solución exacta de las ecuaciones de Einstein de la relatividad general, descubierta por el matemático Roy Kerr, proporciona la representación absolutamente exacta de innumerables agujeros negros masivos que pueblan el universo. Este estremecimiento ante lo bello, este hecho increíble de que un descubrimiento motivado por una búsqueda de la belleza en matemáticas encontrará su réplica exacta en la naturaleza, es lo que me lleva a decir que la belleza es aquello a lo que lleva la mente humana en su nivel más profundo“.

Si queremos saber, tendremos que desvelar lo que ocurrió y, según la información que el agujero negro retenga de los entes cósmicos que generaron su origen o de las propiedades de su anterior vida como masiva estrella.

La solución de Kerr de un agujeros negros giratorio permite que una nave espacial pase a través del centro del agujero por el eje de rotación y sobrevivir al viaje a pesar de los enormes pero finitos campos gravitorios en el centro, y seguir derecha hacia el otro universo especular sin ser destruida por la curvatura infinita.

Desde entonces, estos conceptos, los tenemos que clasificar, no por separado, sino siempre juntos como dos aspectos de un mismo ente materia-energía por una parte y espacio-tiempo por la otra.  El impacto directo del trabajo de Einstein sobre la cuarta dimensión fue, por supuesto, la bomba de hidrógeno, que se ha mostrado la más poderosa creación de la ciencia del siglo XX.  Claro que, en contra del criterio de Einstein que era un pacifista y nunca quiso participar en proyectos de ésta índole.

                                                                         Ernest Mach

Einstein completó su teoría de la relatividad con una segunda etapa que, en parte, estaba inspirada por lo que se conoce como principio de Mach, la guía que utilizó Einstein para crear esta parte final y completar su teoría de relatividad general.

Einstein enunció que, la presencia de materia-energía determina la curvatura del espacio-tiempo a su alrededor.  Esta es la esencia del principio físico que Riemann no logró descubrir: la curvatura del espacio está directamente relacionada con la cantidad de energía y materia contenida en dicho espacio.

Esto, a su vez, puede resumirse en la famosa ecuación de Einstein que,  esencialmente afirma:

La ecuación anterior expresa que el contenido material determina la curvatura del espacio-tiempo.

                        Materia-energía determina la curvatura del espacio-tiempo.

Esa ecuación de arriba de la imagen, engañosamente corta es uno de los mayores triunfos de la mente humana (me he referido a ella en otras muchas ocasiones).  De ella emergen los principios que hay tras los movimientos de las estrellas y las galaxias, los agujeros negros, el big bang, y seguramente el propio destino del Universo.

Es curiosa la similitud que se da entre la teoría del electromagnetismo y la relatividad general, mientras que Faraday experimentó y sabía los resultados, no sabía expresarlos mediante las matemáticas y, apareció Maxwell que, finalmente formuló la teoría.

Einstein, al igual que Faraday, había descubierto los principios físicos correctos, pero carecía de un formulismo matemático riguroso suficientemente potente para expresarlo (claro que Faraday no era matemático y Einstein si lo era).  Carecía de una versión de los campos de Faraday para la Gravedad.  Irónicamente, Riemann tenía el aparato matemático, pero no el principio físico guía, al contrario que Einstein.  Así que, finalmente, fue Einstein el que pudo formular la teoría con las matemáticas de Riemann.

Mediante el Tensor métrico de Rieman, Einstein pudo formular su famosa teoría de la relatividad General, sonde el espacio y el tiempo se distorsionan en presencia de grandes masas. El tensor métrico de Riemann le permitió erigir un potente aparato para describir espacios de cualquier dimensión con curvatura arbitraría. Para su sorpresa, encontró que todos estos espacios están bien definidos y son autoconsistentes. Previamente, se pensaba que aparecerían terribles contradicciones al investigar el mundo prohibido de dimensiones más altas. Riemann no encontró ninguna. De hecho, resultaba casi trivial extender su trabajo a un espacio N-dimensional. El tensor métrico se parecía ahora a un tablero de ajedrez de N x N casillas

El tensor de Riemann contiene toda la información necesaria para poder describir un espacio curvo en N-dimensiones. Se necesita dieciséis números para describir el tensor métrico en un espacio tetradimensional. Estos números pueden disponerse en una matriz cuadrada (seis de dichos números son realmente redundantes; de modo que el tensor métrico tiene diez números independientes).

“¡Qué extraño sería que la teoría final se descubriera durante nuestra vida!  El descubrimiento de las leyes finales de la Naturaleza marcará una discontinuidad en la Historia del intelecto humano, la más abrupta que haya ocurrido desde el comienzo de la ciencia moderna del siglo XVII.  ¿Podemos imaginar ahora como sería?” Así se expresó Steven Weinberg que comprendia la complejidad de la empresa. Él, se refería a las modernas versiones de la teoría de cuerdas.

¿Es la belleza un principio Físico?

Cuando hablamos de las teorías de supercuerdas (todas las versiones), lo hacemos sobre otro universo…En este, de momento, las cuerdas no aparecen y, por lo que parece, durante bastante tiempo no aparecerán.Es una teoría, como nos dice Witten, adelantada a su tiempo y, no disponemos ni de la energía necesaria para poder llegar a ellas (si es que finalmente existen) ni tampoco, las matemáticas actuales son lo suficientemente potentes para poder explicarlas en toda su grandeza.

Un universo de cuerdas que vibran en el espacio-tiempo para producirm partículas…¡Todo podríam ser!

La teoría de supercuerdas nos da una formulación convincente de la teoría del Universo, sin embargo, el problema fundamental radica en que una comprobación de dicha teoría, está más allá de nuestras posibilidades actuales.  De hecho, la misma teoría predice que la unificación de todas las fuerzas ocurre a la energía de Planck, o 10¹⁹ miles de millones de electronvoltios (eV), que como sabéis, es alrededor de mil billones de veces mayor que las energías actualmente disponibles en nuestros aceleradores de partículas.

Ni el LHC con toda su moderna tecnología, podría encontrar las cuerdas

Ya he comentado otras veces que el físico David Gross (el de más edad de los miembros conocidos como el “cuarteto de cuerdas” y autores de la teoría llamada la cuerda heterótica) dijo en una ocasión: “El coste de generar esta fantástica energía, necesitaría el dinero de las tesorerías de todos los países del mundo juntos, y quizá, no llegara.  Es verdaderamente astronómico.”

Siendo así, de momento estamos condenados a no poder verificar experimentalmente este motor (parado) que haría marchar el vehículo de la Física.  La teoría decadimensional está paralizada en dos sentidos: el económico y el técnico – matemático.  El primero por falta de dinero que  nos pudiera construir aceleradores tan potentes como para descubrir la partícula de Higgs, los quarks e incluso las cuerdas vibrantes, esos previsibles y minúsculos objetos primordiales que conforman la materia.  En segundo lugar, las formulaciones matemáticas complejas que, según parece, aún no se han inventado.  Parece que hoy, ni siquiera Witten o Perelman, conocen el secreto de los números mágicos que nos puedan llevar hasta el final del camino iniciado con Einstein y Kaluza-Klein.

Particularmente opino que la teoría de cuerdas nos dará muchas alegrías y que en ella están las respuestas a muchas preguntas que no sabemos contestar. Incluso estaría por apostar alguna cosa (un café), sobre la posibilidad de que, aunque con mucho menos energía de la necesaria para hallar las cuerdas, en el LHC podrían aparecer…las sombras de las mismas.

                    No, de estas cuerdas no hablamos

Dentro del mundo de la Física, los hay de todas las opiniones: en contra y a favor.  Es famosa la postura detractora del Nóbel Sheldoy Glasgow de Harvard, no quiere ni oír hablar de la teoría de supercuerdas a la que califica de física de Teatro.

Otros muchos, la mayoría, como Murray Gell-Marn, Steven Weinberg (ambos Premios Nóbel) o el mismo.  E. Witten (Medalla Field), opinan lo contrario y ven en esta teoría de dimensiones más altas el futuro de la Física.

Ya sabemos que en física toda teoría debe ser verificada, una y otra vez, en uno y en otro lugar, experimentalmente, obteniendo siempre el mismo resultado, es la única manera de que sea aceptada por la comunidad científica, mientras tanto, la teoría no es fiable y queda a la espera de ser comprobada, verificada sin ningún lugar para la duda.

Pero, ¿Se puede recrear la creación?

Eso es, precisamente, lo que tratan de hacer aquí, recrear los primeros instantes del Universo

La teoría de supercuerdas trata de eso.  Quiere explicarnos todos los misterios del Universo a partir de ese primer momento, ¡la creación!

¿Cuántas y cuántas páginas no habré leído y escrito sobre estos temas fascinantes de los secretos del Universo, las fuerzas que lo rigen, la materia de las Galaxias y de los objetos que lo pueblan?

No podría decirlo.  Sin embargo, hay una cosa que sí puede decir: ¡Cuánto más profundizo en estas cuestiones, cuánto más conocimientos adquiero, más fascinación siento y desde luego, mi capacidad de asombro, más crece! Qué verdad dijo aquel sabio: “Siempre seremos aprendices” ¿Porque, quién puede saberlo todo? Es raro el día que nos acostamos sin haber aprendido algo nuevo.

La degradación de los cables superconductores en el corazón de la máquina de fusión ITERamenaza con provocar mayores retrasos. El ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) Son muchos los proyectos que tienen vía libre y otros han sido desechados por su alto costo.

¡Qué lastima que no se construyera el súper colisionador superconductor! (SSC), que encontrara los vestigios subatómicos que mostrara una señal característica de la supercuerda, tal como la súpersimetría.  Aunque ni con este monstruoso SSC se hubiera podido sondear la distante energía de Planck, si podría habernos ofrecido una evidencia muy fuerte (aunque indirecta) de la corrección de la teoría de supercuerdas.

Este súper colisionador que se hubiese completado en las afueras de Dallas, Texas, hubiera contado con un tubo gigantesco de 85 km. De circunferencia rodeado de enormes bobinas magnéticas.  Lanzaría protones a velocidades muy cercanas a la de la luz que, viajarían en el sentido de las aguas del reloj y el sentido contrario, para en un momento dado, hacerlos colisionar a una energía de 40 billones de electronvoltios (TeV), generando una intensa ráfaga de residuos subatómicos analizados por detectores que, en contrarían partículas exóticas que hubieran arrojado luz sobre la forma esencial de la materia.  Los campos magnéticos para guiar los protones y los antiprotones dentro del tubo son tan excepcionalmente grandes (del orden de 100.000 veces el campo magnético de la Tierra) que, hubieran sido necesarios procedimientos extraordinarios para generarlos y mantenerlos.

Además del enfriamiento de las bobinas hasta casi el cero absoluto (-273°) y otros problemas que hubieran obligado a enormes avances tecnológicos.  Sin embargo, la política, se cargó el proyecto y nos quedamos sin la esperada partícula de Higgs que es la que genera la ruptura de simetría y es por tanto el origen de la masa de los quarks, así que, habríamos podido descubrir el origen de la masa. Sin embargo, no podemos perder la esperanza, el LHC está en marcha y pronto, nos dará muchas alegrías.

Me viene a la memoria que en el siglo XIX, algunos científicos declararon que la composición de las estrellas estaría siempre fuera del alcance del experimento.  En 1.825, el filósofo y crítico social francés Auguste Comte, al escribir el Curso de Filosofía, declaraba que nunca conoceríamos las estrellas de otra forma que como inalcanzables puntos de luz en el cielo debido a su enorme distancia de nosotros.  Las máquinas del siglo XIX, o de cualquier siglo, argumentaba, no eran suficientemente potentes para escapar de la Tierra y alcanzar las estrellas.

Así que parecía que el determinar la composición de las estrellas era imposible, y, lo curioso es que, casi al mismo tiempo, el físico alemán Joseph Von Fraunhofer estuviera haciendo precisamente eso.  Utilizando un prisma y un espectroscópio, pudo descomponer la luz blanca emitida desde las estrellas lejanas y determinar la composición química de dichas estrellas.

De la misma manera, pudiera, en este mismo instante, estar trabajando un físico-matemático en profundizar en la teoría de supercuerdas y estar formulando otro respetable avance hacia nuestro futuro.

¿Qué sería de nosotros sin la Física?

emilio silvera

[?]

Aunque es cierto que “sobre gustos no hay nada escrito”, los humanos nos sentimos más a gusto con las caras más simétricas. En la cultura popular, y salvo alguna rara excepción, las caras asimétricas están relacionadas con la maldad. Los biólogos encontraron rápidamente una explicación evolutiva: los individuos más evolucionados pueden mantener sus formas simétricas inclusive cuando están expuestos al estrés y las enfermedades. Es decir, cuando las partes del cuerpo que tienden a la simetría no lo son, costará más pasar esos genes porque será rechazado por potenciales parejas. De esta manera la evolución distingue a la simetría como una característica valiosa.

David (1501-1504), de Miguel Ángel, Galería de la Academia de Florencia.

El desnudo de una figura humana presenta una simetría bilateral casi perfecta. Ciertamente, parte del atractivo del mismo, tanto en la realidad como en el arte, reside en la identificación de los lados derecho e izquierdo del cuerpo mediante mediante una simetría especular. La figura femenina raramente presenta asimetrías. La asimetría de un varón se rompe solamente por la curiosa circunstancia de que su testículo izquierdo cuelga más bajo que el derecho.

Venus (1532), de Lucas Cranach el Viejo, Städelsches Kunstinstitut, Fráncfort del Meno, censurada por el Metro de Londres en 2008.

Evidentemente, cada cuerpo, considerado de forma individual, puede tener otras desviaciones menores de su simetría: un hombro más alto que otro, un pecho mayor que su pareja, una ligera desviación de la columna, una peca o un antojo en un costado…, pero tales anomalías, en su mayor parte, pueden encontrarse tanto a un lado como al otro.

La simetría bilateral se mantiene en el interior del cuerpo, en especial en los músculos y en el esqueleto, pero queda rota por la disposición fuertemente asimétrica de algunos órganos. El corazón, el estómago y el  páncreas están desviados hacia la izquierda; el hígado y el apéndice, hacia la derecha. El pulmón derecho es mayor que el izquierdo. Los retorcimientos y vueltas de los intestinos son completamente asimétricos. El cordón umbilical humano, una magnifica hélice triple formada por dos arterias y una vena, puede enrollarse en cualquiera de los dos sentidos.

Los mellizos que se desarrollan por la fecundación simultánea de dos óvulos separados, pueden tener detalles asimétricos en un sentido en uno de ellos, y en el contrario en el otro, pero esto no ocurre con mayor frecuencia que la que cabría esperar como fruto del azar. Es una creencia generalizada que los gemelos (formados a partir de un único óvulo, que se divide inmediatamente después de la fecundación) tiene una marcada tendencia a aparentar imágenes especulares recíprocas. Por desgracia, las estadísticas al respecto son confusas y muchos expertos creen que los gemelos idénticos no se presentan como imágenes especulares uno de otro en mayor medida que cualquier otro tipo de hermanos.

En el caso de gemelos siameses (gemelos idénticos, unidos uno a otro a causa de un a partición tardía e incompleta del óvulo), el tema no ofrece duda alguna. Son exactamente enantiomorfos en casi todos los detalles: si uno es diestro, el otro es zurdo; si uno tiene el remolino del pelo que va en el sentido de las agujas del reloj, el de su hermano/hermana irá en el sentido contrario. Diferencias en los oídos, los dientes…, aparecen en ambos como imágenes especulares unas respecto de otras (hasta en eso es perfecta la Naturaleza). Las huellas dactilares o de la palma de la mano derecha de uno serán muy parecidas a las correspondientes a la mano izquierda del otro.

Todavía más: un gemelo siamés tendrá “vísceras transpuestas”; sus órganos internos estarán colocados de manera inversa, el corazón a la derecha, el hígado a la izquierda. Esta transposición de órganos, o inverse situs, como se denomina a veces, se da siempre en cualquier par de gemelos siameses, pero puede aparecer también en personas no incluidas en estas circunstancias.

Merece la pena hacer notar que Lewis Carroll, en A través del espejo (Alianza Editorial, 1990), pretende tomar los gemelos idénticos Tararí y Tarará como imágenes especulares uno de otro. Cuando los hermanos Tara ofrecen enlazar sus manos con Alicia, uno de ellos alarga su mano derecha; el otro la izquierda. Si observamos detenidamente las ilustraciones de Tenniel, especialmente la que muestra los dos gemelos uno frente a otro, vestidos para la batalla, veremos que los ha dibujado como si fueran enantiomorfos.

   Claro que, algunos son más completos

En el comportamiento y los hábitos de los seres humanos hay muchos ejemplos de marcada asimetría; los más evidentes son consecuencia de que la mayoría de las personas son diestras. La mano derecha está controlada por la parte izquierda del cerebro, y la parte derecha de éste controla la mano izquierda, por lo que la condición de diestro es, en realidad, un fenómeno de lateralidad izquierda del cerebro. Hubo un tiempo en el que se creía que los bebés nacían sin tendencia alguna de tipo genético que favoreciera el uso de una mano concreta, que la lateralidad de un niño era exclusivamente el resultado de las enseñanzas de sus padres. Platón era un notable defensor de esta opinión.

“En el uso de las manos estamos, y estábamos, viciados por las manías de nuestras intitutrices y madres -escribe Platón en sus Leyes-, pues aunque nuestros miembros están compensados por naturaleza, creamos una diferencia entre ellos como consecuencia de un mal hábito.”

Sabemos hoy en día que Platón estaba equivocado. Como hace notar Aristóteles con buen criterio. De todas las maneras, la tendencia innata para muchas personas de usar preferentemente la mano derecha es común desde que la historia puede constatarlo de manera evidente.

Losantropólogs culturales no han encontrado todavía ni una sola sociedad, o incluso una tribu local, en la que la norma sea la lateralidad izquierda: los esquimos, los indios americanos, los maoríes y los africanos son todos diestros. Los antiguos egipcios, griegos y romanos eran diestros. Naturalmente, si retrocemos todavía más en la Historia, la evidencia de la lateralidad diestra es ya escasa e indirecta y hay que dilucidarla a partir del estudio de la forma de sus utensilios y armas, así como de las pinturas que muestran los hombres trabajando o en la batalla.

Las  propias palabras que se usan en muchas lenguas para designar la izquierda y la derecha dan testimonio de un sesgo universal hacia el lado derecho. En castellano, ir a derechas es hacer las cosas correctamente, mientras que no dar una a derechas, es sinónimo de hacerlo todo mal.

Ser diestro en algo es lo mismo que poseer una habilidad especial para ello, mientras que una cosa siniestra (del latín sinester, izquierda) es una cosa hecha con mala intención. En otras lenguas el significado viene a ser más o menos el mismo. Los italianos, tan suyos ellos, llaman a la mano izquierda stanca, fatigada, o manca, la que no se tiene. Lo cierto es que, por lo general, los zurdos son ambidiestros.

Para tener una buena visión histórica de mlos prejuicios virulentos contra los zurdos en cualquier parte del mundo, veáse el séptimo capítulo de The Dragons of Eden, de Carl Sagan (Random House, 1977), y el delicioso libro de Jack Fincher, Sinister People (Putnam, 1977). Este último da una lista de más de cien personajes famosos que fueron zurdos.

Por lo general, y hasta donde sabemos, la especie humana tiene la tendencia a utilizar la mano derecha. Claro que no sabemos. La mayoría de los mamíferos subhumanos son ambidiestros y, ¿cómo serán las especies que viven en otros mundos? El personaje de arriba, al menos, parece que es zurdo.

Lo cierto es que, poco importa si somos zurdos o no, la igualdad en lo esencial es casi idéntica. La verdadera diferencia está en el cerebro, en la manera de ver las cosas, en cómo cada cual enfoca los problemas y qué soluciones aplica a cada situación, en que perspectiva podamos tener de nuestra Sociedad, de nuestras leyes, de nuestros derechos, de la moral y la ética… Todo lo demás, son circunstancias anecdóticas que poco influyen en el devenir del mundo.

emilio silvera

[?]