Rayos Cósmicos y otros temas del Universo

Daremos un simple repaso a lo que son los Rayos Cósmicos: Son partículas atómicas que se mueven por el espacio a la velocidades próximas a la de la luz, con una energía extremadamente alta (10⁸ – 10²⁰ eV). En las colisiones con los átomos de la atmósfera de la Tierra, un rayo cósmico primario produce tormentas de rayos cósmicos secundarios. Estas partículas secundarias se desintegran en electrones, positrones y neutrinos. La deceleración de los electrones y positrones por la atmósfera produce un destello de luz que puede ser observado desde el suelo con un telescopio especial, lo que suministra información sobre el rayo cósmico primario.

NASA Recreación del Impacto de rayos cósmicos contra la Tierra

Los rayos cósmicos secundarios producidos por los rayos cósmicos primarios al entrar en la atmósfera de la Tierra, cuando interaccionan, producen primero piones, que posteriormente se desintegran en muones, pudiendo desintegrarse a su vez algunos de ellos en electrones. La mayoría de los rayos cósmicos secundarios presentes a nivel del mar son muones.

Los rayos cósmicos son impredecibles en cuanto a su energía aleatoria. Hace ya aproximadamente un siglo que fueron descubiertos por un padre jesuita de nombre Theodor Wolf en lo alto de la Torre Eiffel en París. Desde entonces, el conocimiento adquirido de estos rayos es bastante aceptable; se buscan y miden mediante el envio de contadores de radiación en cohetes e incluso en satélites a gran altura alrededor del planeta Tierra para minimizar agentes interceptores como los efectos atmosféricos que contaminan las señales. Cuando los rayos energéticos, altamente energéticos, inciden en la atmósfera, rompen los átomos que encuentran a su paso y los fragmentos que se forman caen a tierra donde son detectados por aparatos colocados al efecto en la superficie.

El detector de Utah, a unos 140 Km al suroeste de Salt Lake City, es lo suficientemente sensible como para detectar la procedencia, el origen de los rayos cósmicos más energéticos. Hasta el momento, Cygnus X-3 y Hércules X-1 han sido identificados como poderosos emisores de rayos cósmicos. Probablemente son grandes estrellas de neutrones, o incluso agujeros negros en rotación engullendo a sus estrellas vecinas que, inocentes, han osado traspasar el horizonte de sucesos. Cuando el material de la estrella traspasa ese punto de no regreso, crea un gran vórtice de energía y escupe cantidades gigantescas de radiación (por ejemplo, protones) al espacio exterior.

Las Instalaciones de rayos cósmicos están situadas en muchos lugares de la Tierra y también en el espacio (En la Estación Espacial) y, en diversas sondas y satélites que estudian su procedencia primaria para saber, cómo se forman en origen esas misteriosas y energéticas partículas.

Hasta la fecha, el rayo cósmico más energético detectado tenía una energía de 10²⁰ electrón voltios. Esta cifra supone una increíble energía diez millones de veces mayor de la que se habría producido en el SSC. Dentro de este siglo, seguramente, será difícil alcanzar con nuestras máquinas, energías aproximadas. Aunque esta fantástica energía es todavía cien millones de veces menor que las energías necesarias para sondear la décima dimensión, se espera que energías producidas en el interior profundo de los agujeros negros en nuestra galaxia se acercaran a la energía de Planck. Con grandes naves espaciales en orbita deberíamos ser capaces (seremos) de sondear en lo más profundo de estas estructuras gigantescas de fuentes energéticas que, abundantemente, están repartidas a lo largo y ancho del universo.

¿De donde vienen los rayos cósmicos?

Un importante paso en la respuesta de la vieja pregunta del siglo podría venir del proyecto del Observatorio Auger, el primer observatorio de rayos cósmicos del mundo. Que las partículas fundamentales de alta energía están por el Universo se sabe desde hace un siglo. Como los rayos cósmicos de alta energía son tan extraños y sus direcciones extrapoladas son tan imprecisas, ningún objeto progenitor ha estado alguna vez implicado inequívocamente. Sin embargo, nuevos resultados desde el Auger indican que 12 de cada 15 rayos cósmicos de alta energía tienen direcciones estadísticamente consistentes con posiciones cercanas al núcleo activo galáctico.

Estos centros galácticos son ya conocidos por emitir grandes cantidades de luz y su energía viene probablemente de grandes agujeros negros. Los resultados del Auger también indican que los rayos cósmicos de alta energía son protones, ya que la carga eléctrica de los núcleos de alta energía forzarían al campo magnético de la Vía Láctea a desviar y borrar en definitiva la dirección de la fuente progenitora (Imagen y traducción de Observatorio).

Gigantesco detector de rayos cósmicos: Observatorio Auger

Según una teoría favorita, la mayor fuente de energía dentro de nuestra galaxia (mucho más allá de cualquier cosa imaginable), está en el mismo corazón de la Vía Láctea, en el centro, a 30.000 años luz de nuestro Sistema Solar, y puede constar de millones de agujeros negros.

Nuestro Centro Galáctico es un lugar de mucha agitación y, en presencia de agujeros gigantes, la seguridad está ausente. Mejor nos quedamos por aquí, en Orión, la Nenulosa más bonita de la Galaxia que nos ha cedido un brazo para situar nuestro habitat en paz. Por aquellas regiones las energías desatadas son inmensas y, se cree que allí pueden radicar muchas de esas fuentes de rayos cósmicos que buscamos.

En física nada se puede descartar, la inaccesibilidad de hoy a la energía de Planck se puede suplir por descubrimientos inesperados que, poco a poco, nos lleve cada vez más cerca de ella, hasta que finalmente tengamos el conocimiento y la tecnología necesarias para poder alcanzarla.

Hoy, a pesar de lo que pensaban aquellos científicos del siglo XIX, sabemos con muchísima precisión no ya de qué están hechas las estrellas, sino como surgen a la vida, como desarrollan su actividad mientras duran y, finalmente, cómo y por qué razón mueren y que ocurre con ellas después de ese final que sólo es un comienzo.

No olvidemos que en el siglo XIX, algunos científicos declararon que la composición de las estrellas estaría siempre fuera del alcance del experimento, y que la única manera que tendríamos de conocerlas sería la de mirar al cielo y verlas allí, inalcanzables como puntos de luz brillantes y lejanos en la oscuridad del vacío del cosmos. Sin embargo, podemos decir hoy, a comienzos del siglo XXI, año 2.011, que conocemos “casi” todos los secretos que las estrellas, en aquellos tiempos nos guardaban.

Particularmente creo que el ser humano es capaz de realizar todo aquello en lo que piensa dentro de unos límites racionales. Podremos, en un futuro no muy lejano, alargar de manera considerable la media de vida. Podremos colonizar otros planetas y explotar recurso mineros en las lunas de nuestro Sistema Solar; los turistas irán al planeta Marte o a las lunas Ganímedes o Europa. Los transportes de hoy serán reliquias del pasado y nos trasladaremos mediante sistemas de transportes más limpios, rápidos y exentos de colisiones. Tendremos computadoras de cifrado cuántico que harán más seguras las comunicaciones y el intercambio de datos será realmente el de la velocidad de c, así en todos los campos del saber humano.

En un futuro no muy lejano, los robots serán capaces de viajar a los confines del universo. Guiarán el camino en la exploración de las profundidades del espacio y serán los primeros en colonizar nuevos mundos. ¿Son los robots el futuro de la humanidad? Según parece, y teniendo en cuenta nuestra fragilidad para poder realizar esos largos viajes…Parece que no queda otro camino. Al menos ellos serán los que irán por delante, hacia otros mundos que, cuando estén preparados y tengan las instalaciones adecuadas, entonces sí, podremos ir los humanos.

Estamos inmersos en un avance exponencial, imparable.

Otro ejemplo de una idea “inverificable” la tenemos en la existencia del átomo. En el siglo XIX, la hipótesis atómica se reveló como el paso decisivo en la comprensión de las leyes de la química y la termodinámica. Sin embargo, muchos físicos se negaban a creer que los átomos existieran realmente, los aceptaban como un concepto o herramienta matemática para operar en su trabajo que, por accidente, daba la descripción correcta del mundo. Hoy somos todavía incapaces de tomar imágenes directas del átomo debido al principio de incertidumbre de Heisemberg, aunque ahora existen métodos indirectos. En 1.905, Einstein proporcionó la evidencia más convincente, aunque indirecta, de la existencia de átomos cuando demostró que el movimiento browniano (es decir, el movimiento aleatorio de partículas de polvo suspendidas en un líquido) puede ser explicado como colisiones aleatorias entre las partículas y los átomos del líquido.

El movimiento browniano es uno de aquellos temas olvidados, que apenas aparece en los libros de texto; pero que fue la primera prueba concluyente de la hipótesis atómica y que, además, hizo que cambiáramos el modo en que entendemos hacer ciencia.

Por analogía, podríamos esperar la confirmación experimental de la física de la décima dimensión utilizando métodos indirectos que aún ni se han inventado o descubierto. En lugar de fotografiar el objeto que deseamos, quizá nos conformaríamos, de momento, con fotografiar la “sombra” del mismo.

Claro que, captar la sombra de la décima dimensión…No será tan fácil

También la existencia de los neutrinos, propuestos por Wolfgang Pauli en 1.930 para dar cuenta de la energía perdida en ciertos experimentos sobre radiactividad que parecían violar la conservación de la materia y la energía, dijeron que era inverificable (en aquel momento). Pauli comprendió que los neutrinos serían casi imposibles de observar experimentalmente, porque interaccionarían muy débilmente y, por consiguiente, muy raramente con la materia. La materia, toda la materia, si profundizamos en ella a niveles microscópicos, podremos comprobar el hecho de que en un 99% está constituida de espacios vacíos y, siendo así, los neutrinos pueden atravesarla sin rozar siquiera sus átomos; de hecho, pueden atravesar la Tierra como si ni siquiera existiera y, al mismo tiempo, también nosotros somos atravesados continuamente por billones de neutrinos emitidos por el sol, incluso por la noche mientras apaciblemente dormimos.

Neutrinos, fotones, quarks, leptones, hadrones: bariones y mesones, todos, en definitiva son lo mismo, distintos estados de la materia que conforman unos y otros en determinadas ocasiones, y, en cada momento, ocupan el lugar que les destina en Universo adoptando la forma que en ese preciso instante les corresponde.

Pauli admitió: “He cometido el pecado más grave, he predicho la existencia de una partícula que nunca puede ser observada“. Claro que, como tantas otras veces otros, se equivicó. Lo que hay nos parece imposible mañana será cosa cotidiana. Imaginad a un grupo de nuestros antepasados corriendo a la casa de un Mamut que, de pronto, vieran descender del cielo una nave plateada y silenciosa. ¿Qué pensarían que aquello podría ser?

Pero incluso Pauli, con todos sus enormes conocimientos, se equivocaba, y el neutrino ha sido comprobado mediante distintos métodos que no dejan dudas de su existencia. Incluso producimos regularmente haces de neutrinos en colisionadores de átomos, realizamos experimentos con los neutrinos emitidos por reactores nucleares y detectamos su presencia en enormes depósitos de agua pesada colocados en profundas minas abandonadas en las entrañas de la Tierra. Cuando una espectacular supernova se iluminó en el cielo del hemisferio sur en 1.987, los físicos registraron una ráfaga de neutrinos que atravesaron sus detectores situados, precisamente, en profundas minas.

La construcción del IceCube Neutrino Observatory, una gigantesca instalación de más de un kilómetro cúbico enterrada a 1.400 metros de profundidad en los hielos antárticos, ha finalizado. Su objetivo es detectar la llamada «radiación de Cherenkov» que se produce cuando los neutrinos chocan contra átomos de hielo.

Echando una larga mirada a la historia de la ciencia, creo que existen motivos para un moderado optimismo. Witten está convencido de que la ciencia sería algún día capaz de sondear hasta las energías de Planck. E. Witten, padre de la versión más avanzada de la teoría de supercuerdas, la teoría M, dice:

“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 S. 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.”

Lo mismo que otros muchos, no creo que tengamos que esperar un siglo antes de que nuestro ingenio y nuestras máquinas puedan sondear de manera indirecta la décima dimensión; alguien sabrá, durante ese periodo de tiempo, resolver esa teoría de campos de cuerdas o alguna otra fórmula no perturbativa. El problema es teórico, no experimental. Necesitamos alguien con el ingenio y la inteligencia necesaria (además de un enorme índice de observación), para saber “ver” lo que probablemente tenemos ante nuestras narices, utilizando para ello todos los datos e indicios existentes de gente como Einstein, Kaluza y Klein, Veneziano y Suzuki, el cuarteto de cuerdas de Princeton, Michio Kaku, Witten…, y tantos otros.

Lo que nos cuenta Witten del agua hirviendo, se puede trasladar a su teoría, de la que hablamos y hablamos, sin saber, a ciencia cierta, de qué estamos hablando cuando situamos “ese mundo” en once dimensiones, un lugar que, sólo matemáticamente (y no por completo) puede ser explicado, lo cual, excluye a la mayoría de los mortales de llegar a comprender de qué universo están hablando.

Suponiendo que algún físico brillante resuelva la teoría de campos de cuerdas y derive las propiedades conocidas de nuestro universo, sigue existiendo el problema práctico de cuándo seríamos capaces de aprovechar el poder de la teoría del hiperespacio. Existen dos posibilidades:

1. Esperar que nuestra civilización alcance la capacidad para dominar energías miles de millones de veces mayores que las de hoy.
2. Encontrar civilizaciones extraterrestres que, más avanzadas, hayan dominado el arte de manipular el hiperespacio.

Para poder viajar por el Hiperespacio, primero debemos encontrar la puerta que nos lleve a él, y, me temo que, las posibles naves que pudieran realizar tales viajes, necesitarían poseer condiciones y disponer de energías que ahora, ni podemos imaginar. Pero, eso sí, el Hiperespacio está ahí, esperándonos.

Antes de que Edison y sus colaboradores aprovecharan los descubrimientos de Faraday y las ecuaciones de Maxwell sobre la electricidad y el magnetismo, para explotarlos de manera práctica pasaron unos setenta años. La civilización moderna depende crucialmente del aprovechamiento la fuerza nuclear que fue descubierta casi con el cambio de siglo. Pasó todo el siglo XX y estamos en la primera década del XXI, han pasado 100 años y, sin embargo, todavía no tenemos medios de aprovecharla con éxito en reactores de fusión, la energía limpia que produce el Sol.

El próximo paso, el aprovechar la potencia de la teoría de campo unificado, requiere un salto mucho mayor en nuestra tecnología, aunque sea un salto que probablemente tendrá implicaciones muchísimo más importantes. El problema reside en que obligamos a la teoría de supercuerdas a responder preguntas y, para ello, utilizamos energías cotidianas, cuando su “ámbito natural” está en la energía de Planck. Energía que sólo fue liberada en el propio instante de la creación. Es decir, la teoría de supercuerdas es una teoría de la propia creación, así nos puede explicar todas las partículas y la materia, las fuerzas fundamentales y el espacio-tiempo, es decir, es la teoría del propio universo.

Durante estos comentarios, frecuentemente he reseñado la palabra “espacio-tiempo” refiriéndome a una geometría que incluye las tres dimensiones espaciales y una cuarta dimensión temporal. En la física newtoniana, el espacio y el tiempo se consideraban como entidades separadas y el que los sucesos fueran simultáneos o no, era una materia que se consideraba como obvia para cualquier observador capacitado.

La materia crea la geometría del Espacio-Tiempo

En el concepto de Einstein del universo físico, basado en el sistema de geometría inventada por H. Minkowski (1864 – 1909), el espacio y el tiempo estaban considerados como enlazados, de manera que dos observadores en movimiento relativo podían estar en desacuerdo sobre la simultaneidad de sucesos distantes. En la geometría de Minkowski (inspirada a partir de la teoría de la relatividad especial de Einstein), un suceso se consideraba como un punto de universo en un continuo de cuatro dimensiones.

Pero volvamos a las supercuerdas. El problema fundamental al que se enfrenta esta teoría es este: de los millones de universos posibles que pueden ser generados matemáticamente por la teoría de supercuerdas, ¿cuál es el correcto? Como ha dicho David Gross:

“Existen millones y millones de soluciones con tres dimensiones espaciales. Existe una enorme abundancia de soluciones clásicas posibles… Esta abundancia de riqueza era originalmente muy satisfactoria porque proporcionaba evidencia de que una teoría como la de la cuerda heterótica podía tener un aspecto muy parecido al mundo real. Estas soluciones, además de tener cuatro dimensiones espacio-temporales, tenían otras muchas propiedades que se asemejaban a nuestro mundo: el tipo correcto de partículas tales como quarks y leptones, y el tiempo correcto de interacciones… Esto constituyó una fuente de excitación en su momento.”

¿Quién sabe cuántas criaturas están presentes, en el Universo nuestro y, en esos otros que presentimos?

Gross, sin embargo, advierte que aunque algunas de estas soluciones están muy próximas al modelo estándar, otras dan lugar a propiedades físicas muy embarazosas e indeseables, lo que finalmente se traduce en una auténtica incomodidad o problema, ya que tenemos muchas soluciones pero ninguna forma aceptable de escoger entre ellas. Además, algunas tienen propiedades deseadas y otras potencialmente desastrosas.

Un profano, al oír esto por primera vez, puede quedar intrigado para preguntar: ¿por qué no calcular simplemente qué solución se adapta o prefiere la cuerda? Puesto que la teoría de cuerdas es una teoría bien definida, parece enigmático que los físicos no puedan calcular la respuesta.

Lo único seguro es que los físicos seguirán trabajando a la búsqueda de la solución que, más pronto o más tarde, llegará.

No se dispone de una resolución más alta.

Efecto túnel a través del espacio y del tiempo

En definitiva, estamos planteando la misma cuestión propuesta por Kaluza, cuando en 1.919 escribió una carta a Einstein proponiéndole su teoría de la quinta dimensión para unificar el electromagnetismo de James Clark Maxwell y la propia teoría de la relatividad general, ¿dónde está la quinta dimensión?, pero ahora en un nivel mucho más alto. Como Klein señaló en 1.926, la respuesta a esta cuestión tiene que ver con la teoría cuántica. Quizá el fenómeno más extraordinario (y complejo) de la teoría cuántica es el efecto túnel.

El efecto túnel se refiere al hecho de que los electrones son capaces de atravesar una barrera (mirad la imagen de arriba), al parecer infranqueable, hacia una región que estaría prohibida si los electrones fuesen tratados como partículas clásicas. El que haya una probabilidad finita de que un electrón haga un túnel entre una región clásicamente permitida a otra que no lo está, surge como consecuencia de la mecánica cuántica. El efecto es usado en el diodo túnel. La desintegración alfa es un ejemplo de proceso de efecto túnel.

                             Activación de la Conciencia Galáctica de la Quinta Dimensión

Antes preguntábamos, en relación a la teoría de Kaluza-Klein, el destino o el lugar en el que se encontraba la quinta dimensión.

La respuesta de Klein a esta pregunta fue ingeniosa al decir que estaba enrollada o compactada en la distancia o límite de Planck, ya que, cuando comenzó el Big Bang, el universo se expandió sólo en las cuatro dimensiones conocidas de espacio y una de tiempo, pero esta dimensión no fue afectada por la expansión y continua compactada en cuyo valor es del orden de 10^-35 metros, distancia que no podemos ni tenemos medios de alcanzar, es 20 ordenes de magnitud menor que el protón que está en 10^-15 metros.

Pues las dimensiones que nos faltan en la teoría decadimensional, como en la de Kaluza-Klein, también están compactadas en una recta o en un círculo en esa distancia o límite de Planck que, al menos por el momento, no tenemos medios de comprobar dada su enorme pequeñez, menor que un protón. De hecho sería 10^-35 metros, lo que pone muy difícil que lo podamos ver.

¿Cómo pueden estar enrolladas unas dimensiones?

Bueno, igual que para explicar de manera sencilla la gravedad mediante el ejemplo de una sábana estirada por los 4 extremos, en la que ponemos un enorme peso en su centro y se forma una especie de hondonada que distorsiona la superficie antes lisa de la sábana, al igual que un planeta distorsiona el espacio a su alrededor, de manera tal que cualquier objeto que se acerca a la masa del objeto pesado, se ve atraído hacia él. Pues bien, en las dimensiones de espacio enrolladas, utilizamos el símil de la sábana con bandas elásticas en las esquinas.

La sábana que tenemos es pequeña y la cama es grande. Con esfuerzo logramos encajar las cuatro esquinas, pero la tensión es demasiado grande; una de las bandas elásticas salta de una esquina, y la sábana se enrolla. Este proceso se llama ruptura de simetría. La sábana uniformemente estirada posee un alto grado de simetría. Se puede girar la cama 180º alrededor de cualquier eje y la sábana permanece igual. Este estado altamente simétrico se denomina falso vacío. Aunque el falso vacío aparece muy simétrico, no es estable. La sábana no quiere estar en esta condición estirada. Hay demasiada tensión y la energía es demasiado alta. Pero la sábana elástica salta y se enrolla. La simetría se rompe y la sábana pasa a un estado de energía más baja con menor simetría. Si notamos la sábana enrollada 180º alrededor de un eje ya no volvemos a tener la misma sábana.

Reemplacemos ahora la sábana por el espacio-tiempo decadimensional, es espacio-tiempo de simetría definitiva. En el comienzo del tiempo, el universo era perfectamente simétrico. Si alguien hubiera estado allí en ese instante, podría moverse libremente y sin problemas por cualquiera de las diez dimensiones. En esa época, la gravedad y las fuerzas débiles y fuertes y electromagnéticas estaban todas ellas unificadas por la supercuerda. Sin embargo, esta simetría no podía durar. El universo decadimensional, aunque perfectamente simétrico, era inestable. La energía existente muy alta, exactamente igual que la sábana, estaba en un falso vacío. Por lo tanto, el paso por efecto túnel hacia un estado de menor energía era inevitable. Cuando finalmente ocurrió el efecto túnel, tuvo lugar una transición de fase y se perdió la simetría.

No digo que esas dimensiones que tan incansablemente buscan los fisicos para encajar la teoría de cuerdas no existan pero, encontrar el hueco por el que se puede acceder a ellas…No será nada fácil, ya que, carecen de los medios para ellos: ¿Energía? ¿Matemáticas? ¿Imaginación? ¡Quien sabe!

Puesto que el universo empezó a dividirse en un universo de cuatro y otro de seis dimensiones, el universo ya no era simétrico. Seis dimensiones se habían enrollado (como la sábana elástica). Pero nótese que la sábana puede enrollarse de cuatro maneras, dependiendo de qué esquina haya saltado. Para el universo decadimensional, sin embargo, existen aparentemente millones de modos de enrollarse. Para calcular qué estado prefiere el universo decadimensional, necesitamos resolver la teoría de campos de cuerdas utilizando la teoría de transiciones de fase, el problema más difícil en la teoría cuántica.

Las transiciones de fase no son nada nuevo. Trasladémoslo a nuestras propias vidas. En un libro llamado Pasajes, el autor, Gail Sheehy, destaca que la vida no es un flujo continuo de experiencias, como parece, sino que realmente pasa por varios estadios, caracterizados por conflictos específicos que debemos resolver y por objetivos que debemos cumplir. Cuando esas fases se producen, la evolución como personas se van cumpliendo y, no todos, pasan la prueba de la misma manera.

Los “ojos” de la Mente, desde la infancia, se desarrollan hasta poder alcanzar una “visión” -comprensión) de las cosas que nos rodean, del mundo y del Universo, que nos llevan a completar nuestra aprendizaje local. Más tarde, en las Universidades, seguimos nutriendo nuestra mente con los saberes más profundos y específicos que cada cual pueda elegir, ya que, nadie podrá saberlo todo sobre todo nunca. Así, como somos muchos, nos repartimos el “mundo del conocimiento” para que, entre todos, lleguemos a comprender donde estamos, e, incluso, hasta dónde podemos llegar.

El psicólogo Eric Ericsson llegó a proponer una teoría de estadios psicológicos del desarrollo. Un conflicto fundamental caracteriza cada fase. Si este conflicto no queda resuelto, puede enconarse e incluso provocar una regresión a un periodo anterior. Análogamente, el psicólogo Jean Piaget demostró que el desarrollo mental de la primera infancia tampoco es un desarrollo continuo de aprendizaje, sino que está realmente caracterizado por estadios discontinuos en la capacidad de conceptualización de un niño. Un mes, un niño puede dejar de buscar una pelota una vez que ha rodado fuera de su campo de visión, sin comprender que la pelota existe aunque no la vea. Al mes siguiente, esto resultará obvio para el niño.

Esta es la esencia de la dialéctica. Según esta filosofía, todos los objetos (personas, gases, estrellas, el propio universo) pasan por una serie de estadios. Cada estadio está caracterizado por un conflicto entre dos fuerzas opuestas. La naturaleza de dicho conflicto determina, de hecho, la naturaleza del estadio. Cuando el conflicto se resuelve, el objeto pasa a un objetivo o estadio superior, llamado síntesis, donde empieza una nueva contradicción, y el proceso pasa de nuevo a un nivel superior.

Sólo a travésde profundos pensamientos y la imaginación, podremos llegar a esos lugares que, algunos creen inaccesibles pero, están ahí.

Los filósofos llaman a esto transición de la “cantidad” a la “cualidad”. Pequeños cambios cuantitativos se acumulan hasta que, eventualmente, se produce una ruptura cualitativa con el pasado. Esta teoría se aplica también a las sociedades o culturas. Las tensiones en una sociedad pueden crecer espectacularmente, como la hicieron en Francia a finales del siglo XVIII. Los campesinos se enfrenaban al hambre, se produjeron motines espontáneos y la aristocracia se retiró a sus fortalezas. Cuando las tensiones alcanzaron su punto de ruptura, ocurrió una transición de fase de lo cuantitativo a los cualitativo: los campesinos tomaron las armas, tomaron París y asaltaron la Bastilla.

Las transiciones de fases pueden ser también asuntos bastante explosivos. Por ejemplo, pensemos en un río que ha sido represado. Tras la presa se forma rápidamente un embalse con agua a enorme presión. Puesto que es inestable, el embalse está en el falso vacío. El agua preferiría estar en su verdadero vacío, significando esto que preferiría reventar la presa y correr aguas abajo, hacia un estado de menor energía. Así pues, una transición de fase implicaría un estallido de la presa, que tendría consecuencias desastrosas.

Mejor que nunca más podamos ver esta imagen

También podría poner aquí el ejemplo más explosivo de una bomba atómica, donde el falso vacío corresponde al núcleo inestable de uranio donde residen atrapadas enormes energías explosivas que son un millón de veces más poderosas, para masas iguales, que para un explosivo químico. De vez en cuando, el núcleo pasa por efecto túnel a un estado más bajo, lo que significa que el núcleo se rompe espontáneamente. Esto se denomina desintegración radiactiva. Sin embargo, disparando neutrones contra los núcleos de uranio, es posible liberar de golpe esta energía encerrada según la formula de Einstein E = mc². Por supuesto, dicha liberación es una explosión atómica; ¡menuda transición de fase!

Las nuevas características descubiertas por los científicos en las transiciones de fases es que normalmente van acompañadas de una ruptura de simetría. Al premio Nobel Abdus Salam le gusta la ilustración siguiente: consideremos una mesa de banquete circular, donde todos los comensales están sentados con una copa de champán a cada lado. Aquí existe simetría. Mirando la mesa del banquete reflejada en un espejo, vemos lo mismo: cada comensal sentado en torno a la mesa, con copas de champán a cada lado. Asimismo, podemos girar la mesa de banquete circular y la disposición sigue siendo la misma.

Rompamos ahora la simetría. Supongamos ahora que el primer comensal toma la copa que hay a su derecha. Siguiendo la pauta, todos los demás comensales tomaran la copa de champán de su derecha. Nótese que la imagen de la mesa del banquete vista en el espejo produce la situación opuesta. Cada comensal ha tomado la copa izquierda. De este modo, la simetría izquierda-derecha se ha roto.

Simetría y belleza en el movimiento

Así pues, el estado de máxima simetría es con frecuencia también un estado inestable, y por lo tanto corresponde a un falso vacío.

Todo esto ocurre en el Universo que nos acoge y que contiene los misterios que debemos desvelar, de ahí la importancia de la Astronomía, la Astrofísica, la Física, la Química, la Bilología y, delante de todas estas disciplinas, abanderando el desfile, están las matemáticas que, cuando el lengujae hablado de las palabras no pueden explicar los asuntos complejos, son ellas las que intervienen para poner orden y hacer la descripción comprensible del Universo que nos acoge.

emilio silvera

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