La fuerza fundamental de la Naturaleza que llamamos Gravedad, está presente, de muchas formas en nuestras vidas. En el Universo se hace presente manteniendo juntas macroestrcutruas como nuestro Sistema solar, cúmulos de estrellas o de galaxias y, también se deja sentir con gran fuerza en lugares que, como nuestro centro galáctico, se destaca por la presencia de inmensos agujeros negros como el que está en SgrA que…

Un lector de esta página, me envía un correo en el que muestra un trabajo por él realizado en relación a la Gravedad, y, al objeto de que sea conocido por todos ustedes, aquí lo dejo para que, si os parece bien, lo podamos comentar. Todos tenemos derecho a exponer nuestras ideas.

MEXICO, D.F.

1 DE FEBRERO DE 2012

Nº. DE REGISTRO: 03-2012-020111530200-01

JOSE GERMÁN VIDAL, que es el autor del trabajo, nos dice:

¿Como encajará la gravedad en el Modelo Standard?

Interrogante planteada por Contemporary Phisics Education Project

Respuesta:

El Universo abarca situaciones que cubren factores de evolución desde un origen antes del Big Bang, hasta factores evolutivos que se dieron después de ese fenómeno explosivo.

La gravedad o más bien el campo gravitatorio, habría sido la segunda consecuencia en la evolución del universo que pasaría por varias etapas hasta llegar al Big Bang, Según se explica en el texto, este fenómeno de gran explosión ocasionada por energía tremendamente  colapsada viajando a gran velocidad, lo haría dentro de un campo gravitacional universal estacionario ya establecido. Sería a partir de este Big Bang, que se formarían las partículas de la materia existente, gracias a que también, el universo desde tiempo atrás ya estaría constituido como generador de estructuras atómicas llamadas hidrógeno.

Dicho campo gravitacional (CG) del universo global esférico (UG), debe encontrarse  entretejido o unido de manera ordenada en cada una de sus micropartes y en cada una de sus microregiones. Esto debe ocurrir así debido a que estos microelementos físicos del universo aprovechan una de sus innatas propiedades magnéticas: la  atracción entre entes magnéticos, superando las posibilidades de repulsión entre ellos.

Si tales campos hubiesen tenido la oportunidad de combinar  sus diversas regiones de manera diferente a un orden magnético (gravitacional) como el ahora establecido, las diferentes regiones estarían colapsadas en una sola “bola de energía” de dimensiones colosales (toda la masa de materia del Universo) con características magnéticamente neutras. La otra manera posible, sería que las polaridades magnéticas del campo gravitacional estuvieran invertidas respecto de como ahora se encuentran, entonces si que la materia estaría convertida en una réplica de lo que ahora es,  pero en este caso convertida toda la masa del universo en antimateria.

 Un universo global esférico de estructura magnética en reposo, que evolucionaría gradualmente derivado de la existencia de un espacio con características magnetostáticas del cual “se alimentaría” hasta quedar formado, es la respuesta al por qué de la creación de un campo magnético en el interior de su estructura esférica llamado por los hombres campo gravitacional. Hemos descubierto que también sería la  hipotética energía  oscura y aun también como el Campo de Higgs.

Una conclusión muy importante a considerar sobre el concepto gravitación y los efectos sobre la materia, es la siguiente:

 Existen dos tipos de campos gravitatorios intercomunicados en el Universo a  los que denominaremos campo primario y campos secundarios:

a). Campo gravitacional primario, sería el que se encuentra establecido permanentemente en forma estacionaria cubriendo todas las áreas internas de un universo global esférico en el cual se genera.

 b). Campo gravitacional secundario, sería el que individualmente genera cada cuerpo, partículas y energía que existen, inmersos dentro del  campo gravitacional primario estacionario del universo global esférico.

En este punto es conveniente señalar, que ningún campo de interacción de cualquier tipo se origina de la nada, todos tienen un origen físico inseparable de “algo” del cual nacen, así como el campo magnético que se origina en un imán permanente.

Una energía electromagnética en forma de fotones, irradian campos eléctricos y magnéticos que viajan a través del espacio a la velocidad de la luz acompañando a esa partícula durante su desplazamiento. (Partícula de energía electromagnética aparentemente sin masa).

La fuerza nuclear fuerte, es un campo que emerge de un núcleo atómico, este  interactúa con las partículas que forman los núcleos atómicos uniendo protones y neutrones y manteniendo eléctricamente sujetos a sus electrones girando a su alrededor.

La fuerza nuclear débil, es un campo que emerge de un núcleo atómico,  interactuando débilmente sus protones con aquellos neutrones que tienen tendencia a abandonar núcleos saturados de ellos. La causa es que los neutrones más externos están lo suficientemente alejados  del campo nuclear que genera la atracción dentro del paquete nuclear, con lo cual los más alejados ya no pueden ser retenidos fácilmente propiciándose decaimiento beta debido a la conversión de neutrones libres en protones, como ocurre en algunas estructuras atómicas particulares como  el uranio radioactivo.

Sin entrar en detalles de lo que puede hacer cada campo de interacción mencionado, hay una conclusión determinante: Todos los campos generados se encuentran asociados a un ente físico.

¡Queda por determinar que ente físico genera los campos gravitatorios! ¿Con que ente físico se encuentra asociada la gravitación que llena el Universo?

Según el modelo Electrón, protón, origen descubierto, la gravitación primaria está generada y asociada permanentemente a  la  estructura  magnética  esférica del universo global, en el interior del cual se encuentra un campo magnético distribuido a partir de superficies equipotenciales, direccionado por líneas de fuerza magnéticas radiales (virtuales) convergentes en el centro de un espacio vacío, establecido en su interior, propiciando al universo global una polaridad determinada, propia de un generador global de materia como el que estudiamos y referimos aquí.

Reacciones de la cadena protón-protón

Las líneas de fuerza mencionadas, al igual que muchos otros conceptos que refieren ideas humanas sobre su entorno, son virtuales, y sirven para explicar en qué sentido está una mínima o una máxima densidad gravitacional dentro del interior vacío de una estructura esférica como lo podría ser  el Universo global.

Desde el origen de la materia, el Universo global ha tenido un enlace gravitacional  con ella a partir del campo gravitatorio primario estacionado y distribuido en el interior de su volumen  esférico.

 Los efectos de la gravedad que se manifiestan en torno de la materia inmersa en un campo gravitacional primario con distribución esférica, dependiente de una estructura esférica de características magnéticas, siempre se han dejado ver, tal son los  efectos que explica la Teoría General de la Relatividad cuando hace referencia al campo gravitacional que rodea la masa de un cuerpo, determinándole una curvatura espacial (deformación local del tejido gravitatorio alrededor de un cuerpo masivo).

 Otro fenómeno que debe entenderse como ocurre, es  la generación de masa que forma a los átomos provocada por la acción de la fuerza compresora del campo gravitacional primario en forma homogénea sobre ellos, principalmente sobre los protones en los núcleos atómicos.

Estos argumentos estarían dando vida a la teoría del Campo de Higgs ideado por el británico Peter Higgs, según la cual, este campo sería la fuerza que da masa a las partículas subatómicas. Sin embargo, dicha teoría de Higgs puede hacerse consistente, sólo si se considera que ese campo está delimitado y retenido desde el exterior por fuerzas positivas que hacen presión constante para mantenerlo constituido en forma estable, de la forma homogénea descrita arriba.

                            Si existe…¿Cómo sería el Campo de Higgs?

Se concluye, que el Campo de Higgs requiere de un recipiente global esférico que lo contenga. De otra forma, no se podría entender la existencia de un campo de interacción de este tipo totalmente aislado de algún ente físico.

La consecuencia inmediata derivada de los cuestionamientos presentados, sería que ya no existiría la necesidad de un Bosón de  Higgs que intervenga en los procesos de dar masa a las partículas subatómicas, ya que el Campo de Higgs desde el punto de vista ya explicado, se bastaría solo para hacer labor de compresión provocando generación de masa y consecuentemente materia. También ya no sería necesaria la aparición del hipotético Bosón llamado Gravitón como transmisor de la gravedad, pues es implícito que también es tarea que cumpliría el Campo de Higgs.

De todas formas, si los físicos tienen la necesidad de cuantizar microregiones del campo  gravitatorio  a  partir  de  partículas  de  energía  gravitatoria, no  sería idea desproporcionada  considerar la  asociación de los dos nombres de los bosones hipotéticos que supuestamente intervienen en mecanismos como los que contempla la idea de Peter  Higgs, pudiéndoseles llamar Gravitones de Higgs.

La energía de enlace gravitatorio a partir de gravitones de Higgs, debería tener considerada una cuantización en un valor correspondiente  derivado  de  su  existencia  como  parte  del  global  de  energía gravitatoria primaria contenida en el Universo global. Sería tarea de físicos teóricos profesionales hacer las formulaciones matemáticas pertinentes correspondientes a los enunciados físicos establecidos en este texto.

 Sin embargo, hay que considerar que estos hipotéticas Gravitones de Higgs, no viajarían libremente intercambiando energía entre  partícula y partícula de materia, sino que más bien se hallarían como parte integrante de un tejido gravitacional alrededor de ella, sirviendo como  elementos  de  empuje  del  campo gravitacional primario haciendo presión positiva en forma homogénea alrededor y sobre los protones de los núcleos atómicos provocándoles masa, consistencia y estabilidad, por lo cual  ¡no serían intercambiables, sino agrupables y/o desplazables como si fueran moléculas de agua alrededor de la materia!

Un ejemplo del comportamiento de la gravedad primaria estacionaria en donde hay cuerpos y partículas con masa inmersos dentro de esos campos interactivos, podría representarlo un pez dentro de una pecera esférica cerrada. Este se mueve y desplaza las moléculas de agua contenidas en la pecera, las cuales regresan a sus lugares cuando este habría pasado al desplazarse a otro lugar diferente.

El Gravitón de Higgs, sería, pues, una molécula gravitacional perteneciente al campo gravitacional primario del universo global esférico (Campo de Higgs), que no se ve, pero que si hace sentir efectos gravitacionales alrededor de las masas que en forma de partículas y cuerpos de materia existen dentro de él.

 Fundamentalmente porque, como en el agua de la pecera, el universo esta lleno de moléculas gravitacionales enlazadas magnéticamente (o gravitacionalmente, que es lo mismo), formando entre todas un global gravitacional: el campo  gravitacional primario existente distribuido a partir de superficies equipotenciales establecidas  dentro  del  universo global esférico. Siendo en el punto central del  UG,  donde el extremo de todas las líneas de fuerza magnética generadas, convergen. En el sentido opuesto, estas mismas líneas magnéticas se enlazan a su origen que es la cara interna del Universo global.

Se deduce, que es en este punto donde se encuentra constituido  el centro de gravedad del Universo global, que, aunque vació de materia, debe ejercer atracción sobre la que se encuentre en existencia dentro de él. Por lo que toda esa materia (galática) tendrá que ponerse en movimiento relativo alrededor de ese punto directriz.

El anterior argumento da consistencia a la idea considerada en la primera parte de este libro, en el sentido de que el universo de materia  (todo el material galáctico) tiene un movimiento cometario alrededor de ese centro de atracción gravitacional del universo global.

El caso es que un cuerpo masivo agrupará alrededor de su entorno  una mayor cantidad de moléculas gravitacionales o Gravitones de Higgs (GH), resultando una suma de fuerzas gravitacionales  primarias y  secundarias,  proporcionales a la cantidad de masa sobre la que inciden  fuerzas compresoras en los núcleos atómicos (protones) debido a la presencia de tal campo de Higgs.

En la realidad, lo que hace una ley newtoniana o einsteniana de la gravedad, es explicarnos matemáticamente los efectos gravitatorios observados, ¡no lo que realmente sucede físicamente puesto que no se ha establecido una teoría física gravitatoria que lo explique!  La idea que aquí se expone aunque es sólo una hipótesis, bien podría guiar hacia una teoría física matemática sobre la gravitación, que podría ser congruente y derivada de tales hechos hipotéticos presentados.

Por otro lado, no quedaría debidamente reforzado el argumento anterior referido a la naturaleza de la gravedad y su interacción con la materia, si no consideramos las  ideas  que sobre las partículas y su estatus dentro del Modelo Standard de las partículas consideran los físico teóricos, y mas que nada los físicos de partículas de altas energías.

En relación al protón y el electrón, que nadie sabe su origen (en este libro se establece su origen y lo sabrán quienes lo lean) los físicos de partículas los utilizan para establecer matemáticamente mediante experimentación un Modelo Standard de partículas y sus interacciones, gracias a que tienen a su disposición permanente estas partículas subatómicas para estudiarlas y experimentar con ellas.  En el caso de los quarks, solo se explica matemáticamente la energía que contienen, por los efectos que se observan gracias a las evidencias que se presentan derivadas de un flash fotográfico, ó equivalente, ocurrido en el momento de la aniquilación de partículas subatómicas detectadas en un acelerador de partículas.   ¡Ya que un quark no puede ser aislado por ningún motivo! , lo que impide usarlo aisladamente como elemento de experimentación.

Desde aquí enviamos los más cordiales saludos a Don José Germán Vidal allí donde se pueda encontrar deseándole salud.

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Reproduzco aquí una parte de un amplio anrtículo: La Nueva Cosmología, que Juan García-Bellido ha escrito y ha siodo publicado por la RSEF, volumen 25 nº 2 que está titulada Partículas elementales y Cosmología I. En estos trabajos, los expertos nos dan cuenta de los adelantos y últimos estudios que, sobre distintas cuestiones se están realizando y los logros que se alcanzan en algunos de ellos.

El fragmento se titula como arriba se reseña y comienza asi:

El gran Colisionador de Hadrones LHC del Laboratorio de Partículas del CERN es sin duda unos de los grandes logros  tecnológicos de la Humanidad. En él se hacen colisionar haces de protones a energías comparables a las que emplea un avión de pasajeros en despegar. El análisis de los productos de estas espectaculares colisiones nos permite conocer la Naturaleza de los constituyentes fundamentales de nuestro universo, buscando entre los “escombros” nuevas partículas aún por descubrir, como el ya famoso -por lo muy esperado- bosón de Higgs, responsable de dar la masa (esto es, inercia) a las partículas conocidas.

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Habiendo sido un curioso de todo lo relacionado con la vida, siempre me llamó la atención los comienzos y la evolución que en la misma se produce en los distintos seres vivos que hemos llegado a “conocer”, y, me ha picado la curiosidad que, en nosotros, los humanos, cuando llegamos a una cierta edad, nuestra mente rememora más los hechos del pasado que aquellos que se podrían producir en el futuro, y, tal hecho cierto, nos habla de una especie de decadencia en la que, el ser humano (no siempre consciente), ve como se acerca su final y, de forma intuitiva, regresa a su pasado para repasar su vida, ya que, de alguna manera sabe que, lo que le queda por vivir no será mucho y, el futuro, será el futuro de otros y no el suyo, de ahí su falta de interés por él.

Nuestra estrategia para explicar la base neuronal de la conciencia consiste en centrarse en las propiedades más generales de la experiencia consciente, es decir, aquella que todos los estados conscientes comparte. De estas propiedades, una de las más importantes es la integración o unidad. La integración se rfiere a que el sujeto de la experiencia no puede en ningún momento dividir un estado consciente en una serie de componentes independientes. Es una propiedad que está relacionada con nuestra incapacidad para hacer conscientemente dos cosas al mismo tiempo, como, por ejemplo relacionar en un papel todas las familias de partículas que conocemos mientras que, al mismo tiempo,  se mantiene una discusión sobre los agujeros negros.

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No siempre sabemos ver el mundo que nos rodea. El que miremos no significa que estemos viendo lo que realmente hay delante de nuestros ojos y, muchas veces, no son los ojos los únicos que pueden “ver” lo que hay más allá de lo que la vista puede alcanzar. Anoche, hasta una hora avanzada, estuve releyendo el Libro “Así de Simple” de John Gribbin, y, pareciéndome interesante os saqué un pequeño resumen del comienzo. Aquí os lo dejo.

El mundo que nos rodea parece ser un lugar complicado. Aunque hay algunas verdades sencillas que parecen eternas (las manzanas caen siempre hacia el suelo y no hacia el cielo; el Sol se levanta por el este, nunca por el oeste), nuestras vidas, a pesar de las modernas tecnologías, están todavía, con demasiada frecuencia, a merced de los complicados procesos que producen cambios drásticos y repentinos. La predicción del tiempo atmosférico tiene todavía más de arte adivinatorio que de ciencia; los terremotos y las erupciones volcánicas se producen de manera impredecible y aparentemente aleatorias; las fluctuaciones de la economía siguen ocasionando la bancarrota de muchos y la fortuna de unos pocos.

           Sobre la posición de la salida del sol

Desde la época de Galileo (más o menos, a comienzos del siglo XVII) la ciencia ha hecho progresos –enormes-, ignorando en gran medida estas complejidades y centrándose en cuestiones sencillas, intentando explicar por qué las manzanas caen al suelo y por qué el Sol se levanta por el este. Los avances fueron de hecho tan espectaculares que hacia mediados del siglo XX ya se había dado respuesta a todas las cuestiones sencillas. Conceptos tales como la teoría general de la relatividad y la mecánica cuántica explicaron el funcionamiento global del universo a escalas muy grandes y muy pequeñas respectivamente, mientras el descubrimiento de la estructura del ADN y el modo en que éste se copia de una generación a otra hizo que la propia vida, así como la evolución, parecieran sencillas a nivel molecular. Sin embargo, persistió la complejidad del mundo a nivel humano –al nivel de la vida-. La cuestión más interesante de todas, la que planteaba cómo la vida pudo haber surgido a partir de la materia inerte, siguió sin respuesta.

Un descubrimiento así no podía dejar al mundo indiferente. En unos años el mundo científico se puso al día y la revolución genética cambió los paradigmas establecidos. Mucha gente aún no está preparada para aceptar el comienzo de una era poderosa en la que el ser humano tiene un control de sí mismo mayor al habitual. Había nacido la Ingeniería genética.

No debe extrañarnos que sea precisamente a escala humana donde se den las características más complejas del universo. Las que se resisten más a rendirse ante los métodos tradicionales de la investigación científica. Realmente, es posible que seamos lo más complejo que existe en el universo. La razón es que, a escalas más reducidas, entidades tales como los átomos se comportan individualmente de un modo relativamente sencillo en sus interacciones mutuas, y que las cosas complicadas e interesantes surgen, cuando se unen muchos átomos de maneras complicadas e interesantes, para formar organismos tales como los seres humanos.

Pero este proceso no puede continuar indefinidamente, ya que, si se unen cada vez más átomos, su masa total aumenta hasta tal punto que la Gravedad aplasta toda la estructura importante y la aniquila. Un átomo, o incluso una molécula tan simple como la del agua, es algo más sencillo que un ser humano, porque tiene poca estructura interna; una estrella, o el interior de un planeta, es también algo más sencillo que un ser humano porque la gravedad aplasta cualquier estructura hasta aniquilarla. Esta es la razón por la cual la ciencia puede decirnos más sobre el comportamiento de los átomos y el funcionamiento interno de las estrellas o los planetas que sobre el modo en que las personas nos comportamos.

            Sí, hemos podido llegar a conocer lo que ocurre en el Sol, y sabemos de sus procesos interiores y exteriores, de las ráfagas de partículas que en sus épocas activas, nos envía continuamente hacía la superficie del planeta y, que no sólo provoca esas bonitas Auroras, sino que, su intensa radiación y magnetismo incide en todos los atilugios que tenemos para leer los datos de… ¡tántas cosas!

Cuando los problemas sencillos se rindieron ante el empuje de la investigación, fue algo natural que los científicos abordaran rompecabezas más complicados que iban asociados con sistemas complejos, para que por fin fuera posible comenzar a comprender el funcionamiento del mundo a una escala más humana compleja y, para ello, hubo que esperar hasta la década de 1960, que fue cuando aparecieron los poderosos y rápidos (para lo que se estilaba en aquella época) ordenadores electrónicos. Estos nuevos inventos empezaron a ser conocidos por un público más amplio entre mediados y finales de la década de 1980, primero con la publicación del libro, ahora convertido en un clásico, Order out of Chaos, de Ilya Prigogine e Isabelle Stergers, y luego, con Chaos, de James Gleick.

Las personas sencillas que, aunque tengan una educación aceptable, no están inmersas en el ámbito de la ciencia, cuando oyen hablar de Complejidad y Caos en esas áreas, sienten, de primeras, una especie de rechazo por aquello que (ellos creen) no van a comprender. Sin embargo, la cuestión no es tan difícil como a primera vista pudiera parecer, todo consiste en tener la posibilidad de que alguien, de manera “sencilla” (dentro de lo posible), nos explique las cosas dejando a un lado las matemáticas que, aunque describen de manera más amplia y pura aquellos conceptos que tratamos, también es verdad que, no siempre, están al alcance de todos. Un conocimiento básico de las cosas más complicadas, es posible. También la relatividad general y la mecánica cuántica, se consideraron, cuando eran nuevas, como unas ideas demasiado difíciles para que cualquiera las entendiera, salvo los expertos –pero ambas se basan en conceptos sencillos que son inteligibles para cualquier persona lega en la materia, siempre que esté dispuesta a aceptar su parte matemática con los ojos cerrados-. E la misma manera, el Caos y la Complejidad, también pueden ser entendidos y, si tenemos la suerte de tener un buen interlocutor que nos sepa explicar, aquellos conceptos básicos sobre los que se asientan tanto el Caos como la Complejidad, veremos maravillados como, de manera natural, la luz se hace en nosotros y podemos entender lo que antes nos parecía inalcanzable.

Se cree que las galaxias se han formado por la acumulación gravitacional de gas, algún tiempo después de la época de la recombinación. Las nubes de gas podrían haber comenzado a formar estrellas, quizás como resultado de las colisiones mutuas. El tipo de galaxia generado podría depender del ritmo al que el gas era transformado en estrellas, formándose las elípticas cuando el gas se convertía rápidamente en estrellas, y las espirales si la transformación de estrellas era lo suficientemente lenta como para permitir crecer de forma significativa un disco de gas. Lo cierto es que, hasta la fecha, nadie sabe explicar cómo se pudieron formar las galaxias a pesar de la expansión de Hubble. ¿Qué fuerza estaba allí presente para retener la materia?

                                                               Nubes moleculares en Orión que son los materiales primigenios para complejidades futuras

Las galaxias evolucionan al convertir progresivamente su gas remanente en estrellas, si bien no existe probablemente una evolución entre las diferentes tipos de la clasificación del conocido sistema de Hubble. No obstante, algunas galaxias elípticas pudieron haberse creado por la colisión y posterior fusión de dos galaxias espirales.

NGC 5426 y NGC 5427 son dos galaxias espirales de tamaños similares involucradas en una danza espectacular. No es seguro que esta interacción culmine en una colisión y a la larga en la fusión de las dos galaxias, aunque éstas ya han sido ya afectadas. Conocidas ambas con el nombre de Arp 271, su danza perdurará por decenas de millones de años, creando nuevas estrellas como resultado de la mutua atracción gravitacional entre las galaxias, un tirón observable en el borde de las estrellas que ya conectan a ambas. Ubicada a 90 millones de años-luz de distancia hacia la constelación de Virgo (la Virgen), el par Arp 271 tiene unos 130.000 años-luz de extensión. Fue descubierta originalmente en 1785 por William Herschel. Muy posiblemente nuestra Vía Láctea sufrirá una colisión similar en unos cinco mil millones de años más con la galaxia vecina Andrómeda, que ahora está ubicada a cerca de 2,6 millones de años-luz de la Vía Láctea.

Sí, mirando las imagenes nos da la sensación de cierto Caos y Complejidad

Tenemos que entender que, algunos sistemas (“sistema” no es más que una palabra de la jerga científica para asignar cualquier cosa, como un péndulo que oscila, o el sistema solar, o el agua que gotea de un grifo) son muy sensibles a sus condiciones de partida, de tal modo que una diferencia mínima en el “impulso” inicial que les damos ocasiona una gran diferencia en cómo van a acabar, y existe una retroalimentación, de manera que lo que un sistema hace afecta a su propio comportamiento. Así, a primera vista, parece que la guía es sencilla y, nos puede parecer mentira que así sea. Sin embargo, esa es la premisa que debemos tener en cuenta. Nos podríamos preguntar: ¿Es realmente verdad, que todo este asunto del Caos y de la Complejidad se basaba en dos ideas sencillas –la sensibilidad de un sistema a sus condiciones de partida, y la retroalimentación-¿ La respuesta es que sí.

La mayor parte de los objetos que pueden verse en el cielo nocturno son estrellas, unos pocos centenares son visibles a simple vista. Una estrella es una bola caliente principalmente compuesta por hidrógeno gaseoso. El Sol es un ejemplo de una estrella típica y común. La gravedad impide que el gas se evapore en el espacio y la presión, debida a la alta temperatura de la estrella, y la densidad impiden que la bola encoja. En el corazón de la estrella, la temperatura y la densidad son lo suficientemente altas para sustentar a las reacciones de fusión nuclear, y la energía, producida por estas reacciones, hace su camino a la superficie y la irradia al espacio en forma de calor y luz. Cuando se agota el combustible de las reacciones de fusión, la estructura de la estrella cambia. El proceso de producir elementos, cada vez más pesados, a partir de los más livianos y de ajustar la estructura interna para balancear gravedad y presión, es llamado evolución estelar.

Observar una estrella a través del telescopio permite conocer muchas de sus importantes propiedades. El color de una estrella es un indicador de su temperatura y ésta, a su vez, depende de una combinación entre la masa de la estrella y su fase evolutiva. Usualmente, las observaciones también permiten encontrar la luminosidad de la estrella o la tasa con la cual ella irradia energía, en forma de calor y luz.

Todas las estrellas visibles a simple vista forman parte de nuestra galaxia, la Vía Láctea. La Vía Láctea es un sistema compuesto por unos cien mil millones de estrellas, junto con una considerable cantidad de material interestelar. La galaxia tiene forma de un disco chato sumergido en un halo débil y esférico. La gravedad impide que las estrellas se escapen y, sus movimientos, hacen que el sistema no colapse. La Vía Láctea no posee un límite definido, la distribución de las estrellas decrece gradualmente con distancias crecientes del centro. El SDSS detecta estrellas más de un millón de veces más débiles que las que podemos ver a simple vista, lo suficientemente lejos para ver la estructura de la Vía Láctea.

De algún modo, esto es como decir que “todo lo que hay” sobre la teoría especial de la relatividad es que la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores. Sin embargo, la complejidad de la estructura que se levanta sobre este hecho sencillo resulta asombrosa y requiere algunos conocimientos matemáticos para poder apreciarla plenamente. Claro que, eso no quita para que, un buen comunicador le pueda transmitir a otras personas mediante explicaciones sencillas lo esencial de la relatividad especial y general y también, sobre la esencia de la mecánica cuántica, y, de la misma manera, podríamos hablar del Caos y de la Complejidad. Debemos ser conscientes de que, el Caos, puede surgir a partir del Orden y que, la Complejidad, siempre llega a través de la sencillez de un comienzo. Podemos estar al borde del Caos y, de manera milagrosa ver que, también a partir de él surge la normalidad y lo nuevo que, no en pocas ocasiones pueden ser nuevas formas de vida. De la misma manera, las transformaciones de los elementos sencillos, bajo ciertas condiciones, llegan a adquirir una complejidad inusitada que, de alguna manera, es necesaria para que, en este mundo que nos rodea, existan seres que, como nosotros, sean el ejemplo más real y de más alto nivel que está presente en el Universo. Y, de la misma manera que nosotros estamos aquí, en un minúsculo sistema solar habitando un pequeño planeta que reúne todas las condiciones necesarias para la vida, de la misma forma digo, estarán poblados otros muchos planetas de otros muchos sistemas solares repartidos por nuestra Galaxia y por las otras que, a cientos de miles pululan por el Universo, y, todos esos seres “racionales”, se preguntaran las mismas cosas que nosotros y estarán interesados en descubrir los mismos misterios, los mismos secretos de la Naturaleza que, presintiendo que existen, tienen la intuición de que serán las respuestas esperadas para solucionar muchos de los problemas e inseguridades que ahora, en nuestro tiempo, nos aquejan.

Claro que, la mente nunca descansa. Acordaos de Aristarco de Samos que, en el siglo III a. C., ya anunció que la Tierra orbitaba alrededor del Sol y, Copérnico, que se llevó el premio, no lo dijo hasta el año 1543. Esto nos viene a demostrar que, a pesar de la complejidad del mundo, lo realmente complejo está en nosotros, en nuestras mentes que, presienten lo que pueda ser, intuyen el por qué de las cosas, fabrican pensamientos que, mucho más rápidos que la luz, llegan a las galaxias lejanas y, con los ojos de la mente pueden, atisbar aquellas cosas de las que, en silencio, ha oído hablar a su intuición dentro de su mente siempre atenta a todo aquello que puede ser una novedad, una explicación, un descubrimiento.

Vista de la Tierra y el Sol de la órbita (la imagen de la tierra tomada de http://visibleearth.nasa.gov)

Ahora estamos centrados en el futuro aquí en la Tierra pero, sin dejar de la mano ese futuro que nos espera en el espacio exterior. Es pronto aún para que el hombre vaya a las estrellas pero, algún día, ese será su destino y, desde ya, debe ir preparándose para esa aventura que sólo está a la espera de tener los medios tecnológicos necesarios para hacerla posible. Mientras tanto, jugamos con las sondas espaciales que enviamos a planetas vecinos para que, nos vayan informando de lo que están hechos aquellos mundos –grandes y pequeños- que, en relativamente poco tiempo, serán visitados por nuestra especie para preparar el salto mayor.

emilio silvera

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La mecánica cuántica que conocemos en nuestros días se ha conseguido gracias a la suma de muchos esfuerzos y sería preciso entrar en la historia pasada de esta disciplina que investiga como es el mundo, como funciona la Naturaleza, para saber como se llegó a moldear esos conocimientos que nos llevan al “universo” de lo infinitesimal, de los objetos más pequeños pero que, sin ellos, no podrían existir los más grandes. Ninguna duda nos puede caber ya sobre el hecho cierto de que, la mecánica cuántica, es una de las ramas principales de la Física y está entre uno de los más grandes avances del pasado siglo XX en lo que al conocimiento humano del mundo se refiere. Nos explica el comportamiento de la materia-energía y, de hecho, sin esos conocimientos hubiera sido imposible alcanzar el nivel tecnológico del que hoy podemos disfrutar.

Un día de 1900, Max Planck escribió un artículo de ocho páginas que cambió el mundo de la física. En él nos habló del cuanto, unos pequeños paquetes de energía que eran emitidos por los cuerpoos calientes y, dejó sembrada la semilla de un árbol que no ha dejado de crecer desde entonces. Más tarde llegó Einstein que inspirado en aquel trabajo de Planck, fue un poco más allá y realizó aquel famoso trabajo conocido del Efecto fotoeléctrico. Desde entonces, los físicos no dejaron de ampliar y desarrollar las bases de nuestros conocimientos actuales.

La estructura de las fuerzas familiares como la Gravedad y el magnetismo fueron desarrolladas relativamente temprano. Todos conocemos la historia de Newton y sus trabajos y que, mucho después, dejó perfeccionado Einstein en relación a la fuerza gravitatoria. Las fuerzas electromagnéticas se determinaron también bastante pronto pero, no fue hasta 1927 cuando Dirac realizaría los primeros cálculos cuánticos de interacción de la radiación con la materia y en los años cuarenta y cincuenta gracias a los trabajos de -entre otros-, Schwinger y Feynman, se construyó una teoría (electrodinámica cuántica) compatible con los principios básicos de la relatividad y la mecánica cuántica y con una capacidad predictiva asombrosa. Se han conseguido comprender éstos fenómenos, podríamos decir que al nivel de un acuerdo entre los cálculos teóricos y los resultados experimentales de más de diez cifras decimales, y, tal cosa, amigos míos, es un inmenso logro de la mente humana.

No podríamos comprender el macrocosmos sin haber descubierto antes que, en realidad, está fuertemente ligado al microcosmos, a la física subnuclear, ese mundo de lo muy pequeño que, cuando se profundiza en él, nos habla del futuro dinámico del universo y se comienza a ver con claridad como aquellas cuestiones antes no resultas, están ahí, ante nuestros ojos y para que nuestras mentes la puedan entender gracias a la dinámica activa de ese ámbito que resulta ser el campo de las partículas elementales y las fuerzas que con ellas actúan.

Las interacciones débiles y las interacciones fuertes, por su profunda lejanía, tardaron en ser comprendidas. Está claro que, el corto alcance en el que se desarrollan imposibilitaron bastante su hallazgo. Antes, los físicos no tenían acceso al mundo subatómico al que más tarde pudieron entrar de la mano de los microscopios electrónicos, los grandes aceleradores y otros ingenios de increíble alcance y precisición. Así que, a diferencia de lo que pasó con la Gravedad y el electromagnetismo, no se partía de una teoría clásica bien establecida, de manera que se tuvo que construir directamente, una teoría cuántica y relativista de ambas interacciones: la interacción nuclear débil y la interacción nuclear fuerte.

        Gerardus ´t Hooft

La empresa de comprender aquellas interacciones fue ardua y se tuvo que esperar hasta los año setenta para encontrar las teorías correctas y completas. En estos años se produjeron, primero la demostración por el holandés Gerard ´t Hooft, culminando los trabajos de su mentor, el también holandés, Martinus Veltman, de la autoconsistencia (llamada, por motivos técnicos, renormalización) de las teorías propuestas fenomenológicamente por Glashow, Wienberg y Salam para interacciones débiles; y segundo, el descubrimiento de la propiedad de libertad asintótica (por Gross, Wilczek y Plotzer) de las interacciones fuertes. Ambos grupos consiguieron el Nobel, pero los tres últimos no vieron premiados sus esfuerzos hasta 30 años después, en 2004, cuando se había comprobado de manera suficiente la veracidad de sus predicciones sobre la libertad de los Quarks en su confinamiento, cuando éstos, están juntos y los Gluones, se comportan como si no estuvieran allí, sólo actúan cuando tratan de separse.

        Frank Wilczek (su origen es polaco e italiano) junto con David Groos y David Politzer recibió el Premio Nobel de Física 2004 por el descubrimiento de la libertad asintótica en la teoría de la interacción fuerte. Ellos predijeron hace más de 30 años que, si los Quarks estaban juntos se movían con libertad y, cuando trataban de separse, entraba en acción la fuerza fuerte y los gluones lo retenían imposibiltando su alejamiento. De esa manera, es posible la existencia de los nucleones, es decir de protones y neutrones que forman el núcleo de los átomos.

En 1973, Wilczek, un estudiante graduado trabajando con David Gross en la Universidad de Princeton, descubrió la libertad asintótica que afirma que mientras más próximos estén los quarks menor es la interacción fuerte entre ellos; cuando los quarks están extremadamente próximos la interacción nuclear entre ellos es tan débil que se comportan casi como partículas libres.

Estosd avances hicieron posible obtener teorías consistentes con la relatividad y la mecánica cuántica de ambos tipos de interacciones; teorías que, además han superado con éxito las muchas confrontaciones experimentales que han sido realizadas hasta nuestros días. Aunque no hay ni cálculos teóricos, ni resultados experimentales tan exactos como en el caso de la electrodinámica cuántica, es cierto que el nivel de precisión de los cálculos con interacciones débiles llegan a cuatro y más cifras significativas y, para interacciones fuertes, estamos alcanzando el nivel del uno por ciento.

En ambas imágenes está reflejada la Interacción gravitatoria que, en las grandes estructructuras se hace presente y se deja sentir, podemos ver como funciona y cuáles son sus consecuencia. Sin embargo, en el mundo de lo muy pequeño, esta interacción, continúa siendo la cenicienta en lo que se refiere a la comprensión de la estructura microscópica y la incidencia que la interacción gravitatoria pueda tener ahí y, curiosamente, es la interacción que se conoce desde hace mucho tiempo y sabemos, perfectamente de su funcionamiento en ese ámbito de lo muy grande pero, hace mutis por el foro cuando nos acercamos al mundo de las partículas, de la mecánica cuántica. Por eso se habla tanto de que necesitamos una teoría cuántica de la gravedad.

No tenemos información alguna de la fuerza de Gravedad a nivel experimental sobre la interacción gravitatoria a cortas distancias, donde sólo se puede llegar a través de inmensas energías. A lo más que hemos podido llegar es a experimentos del tipo realizado por Eötvös, midiendo la interacción gravitatoria entre dos cuerpos a distancias del orden del centímetro: las interacciones gravitatorias entre partículas elementales (quarks, electrones o incluso núcleos) es tan minúscula que son pocas las esperanzas de poderlas medir…por ahora ni en muchom tiempo futuro, y, siendo así (que lo es), nos tenemos que dedicar a emitir conjeturas y a especular con lo que podría ser.

En el siglo XIX se consiguió uno e los logros más impresionantes que nunca pudo alcanzar la Humanidad. ¡La comprensión de los fenómenos electromagnéticos. Comprensión en la que participaron (como casi siempre) muchos científicos, entre los que podemos destacar a dos británicos: el inglés Muchael Faraday, responsable de una buena parte de la investigación y de los conceptos experimentales (de él es el concepto de campo que tan importante sería para la Física), y, el escocés James Clerk Maxwell al que le debemos la síntesis teórica que condensó en unas pocas ecuaciones fundamentales, de las propiedades de las interacciones electromagnéticas a nivel clásico, esto es, macroscópico.

Los fenómenos electromagnéticos tal y como se entendían a finales del siglo XIX, se suponían debidos a la fuerza que una carga eléctrica ejerce sobre otra: tanto si las cargas son estáticas (y entonces la fuerza viene dada por la conocida ley de Coulomb) como si están en movimiento, situación en la que se generan campos magnéticos. Las vibraciones de estos campos electromagnéticos se suponían propagándose por el éter (el “éter luminífero”) y la luz se identificaba como un caso particular de estas vibraciones electromagnéticas. La corriente eléctrica se interpretaba como una especie de fluido: recuérdese que, todavía en 1896, Lord Kelvin defendía esta naturaleza continua de la electricidad.

Lo que supuso el descubrimiento de la luz eléctrica para la Humanidad, aunque ahora lo podamos ver como cosa trivial y cotidiana, en realidad vino a cambiar el mundo que se vio de pronto, sacado bruscamente de la penunmbra para sumergirse en la más maravillosa claridad del día artificial. Aquello supuso un cambio enorme para muchos de los ámbitos sociales en las ciudades y, no digamos, más tarde, en el de los hospitales, laboratorios y también en el más cotidiano mundo doméstico.

Está claro que la luz es algo tan importante enn nuestras vidas que, sin ella, nos encontramos desamparados, desnudos y, si nos referimos a la natural, la que nos manda el Sol, la cosa sería más grave ya que, sin  ella, no podríamos estar aquí. De todo esto, como de cualquiera de los temas de Física que pudiéramos escoger al azar, nos podríamos estar hablando durante años…¡es tan fascinante! ¡son tan maravillosos! todos esos conocimientos que, de alguna manera, nos acercan a que podamos comprender en funcionamiento del mundo y nos cuentan el por qué ocurren las cosas de la, manera en que la vemos que pasan. Muchas son las historias que se podrían contar de todos estos sucesos que por el camino de los descubrimientos tuvimos que recorrer y, a cada nuevo halñlazgo o descubrimiento, surgían nuevos inventos que mejoraban nuestra manera de poder mirar el “mundo” de lo muy pequeño y también, de lo muy grande.

La teoría cuántica, recordémoslo, afirma que para todo objeto existe una función de onda que mide la probabilidad de encontrar dicho objeto en un cierto punto del espacio y del tiempo. La teoría cuántica afirma también que nunca se conoce realmente el estado de una partícula hasta que se haya hecho una observación. Antes de que haya una medida, la partícula puede estar en uno de entre una diversidad de estados, descritos por la función de onda de Schrödinger. Por consiguiente, antes de que pueda hacerse una observación o medida, no se puede conocer realmente el estado de la partícula. De hecho, la partícula existe en un estado ultramundano, una suma de todos los estados posibles, hasta que se hace una medida.

Cuando esta idea fue propuesta por primera vez por Niels Bohr y Werner Heisemberg, Einstein se revolvió contra ella. “¿Existe la luna sólo porque la mira un ratón?“, le gustaba preguntar. Según la teoría cuántica, en su más estricta interpretación, la Luna, antes de que sea observada, no existe realmente tal como la conocemos. “La Luna puede estar, de hecho, en uno cualquiera de entre un número infinito de estados, incluyendo el estado de estar en el cielo, de estar explotando, o de no estar allí en absoluto. Es el proceso de medida que consiste en mirarla el que decide que la Luna está girando realmente alrededor de la Tierra“. Decía Einstein con ironía.

                      Einstein no pensó en la posibilidad de que fuera la Luna la que nos esté mirando

Edwin Schrödinger, autor de la ecuación con su función de onda, se disgustó con estas interpretaciones de su ecuación. Para demostrar lo absurdo de la situación creada, Schrödinger colocó un gato imaginario en una caja cerrada. El gato estaba frente a una pistola, que está conectada a un contador Geiger, que a su vez está conectado a un fragmento de uranio. El átomo de uranio es inestable y sufrirá una desintegración radiactiva. Si se desintegra un núcleo de uranio, será detectado por el contador Geiger que entonces disparará la pistola, cuya bala matará al gato.

Para decidir si el gato está vivo o muerto, debemos abrir la caja y observar al gato. Sin embargo, ¿cuál es el estado del gato antes de que abramos la caja? Según la teoría cuántica, sólo podemos afirmar que el gato está descrito por una función de onda que describe la suma de un gato muerto y un gato vivo.

Para Schrödinger, la idea de pensar en gatos que no están ni muertos ni vivos era el colmo del absurdo, pero la confirmación experimental de la mecánica cuántica nos lleva inevitablemente a esta conclusión. Hasta el momento, todos los experimentos han verificado, favorablemente, la teoría cuántica.

La paradoja del gato de Schrödinger es tan extraña que uno recuerda a menudo la reacción de Alicia al ver desaparecer el gato de Cheshire en el centro del cuento de Lewis Carroll: “Allí me verás“, dijo el Gato, y desapareció, lo que no sorprendió a Alicia que ya estaba acostumbrada a observar cosas extrañas en aquel lugar fantástico. Igualmente, los físicos durante años se han acostumbrados a ver cosas “extrañas” en la mecánica cuántica.

                      La Mecánica cuántica, es , más fascinante el el Pais de las Maravillas de Alicia

Existen varias maneras de abordar esta dificultad de lo incomprensible en mecánica cuántica. En primer lugar, podemos suponer que Dios existe. Puesto que todas las “observaciones” implican un observador, entonces debe haber alguna “conciencia” en el universo. Algunos físicos como el premio Nobel Eugene Wigner, han insistido en que la teoría cuántica prueba la existencia de algún tipo de conciencia cósmica universal.

La segunda forma de tratar la paradoja es la preferida por la gran mayoría de los físicos en activo: ignorar el problema.

El físico Richard Feynman dijo en cierta ocasión: “Creo que es justo decir que nadie comprende la mecánica cuántica. No siga diciéndose a sí mismo, si puede evitarlo, “¿pero cómo puede ser así?” porque usted se meterá “hasta el fondo” en un callejón sin salida del que nadie ha escapado. Nadie sabe como puede ser eso“. De hecho, a menudo se ha dicho que de todas las teorías propuestas en el siglo XX, la más absurda es la teoría cuántica. Algunos dicen que la única cosa que la teoría tiene a su favor es que “es indudablemente correcta”.

            ¿Siempre será parte del misterio?

Sin embargo, existe una tercera forma de tratar esta paradoja, denominada teoría de los muchos universos. Esta teoría (como el principio antrópico) no gozó de mucho favor en la última década, pero está siendo revitalizada por la función de onda del universo de Stephen Hawking.

Pero, bueno… ¿cómo he llegado hasta aquí? Es cierto que, los senderos de la Física te pueden llevar a tántos sitios…

emilio silvera

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