¿Viajar en el tiempo?

Me hace “gracia” ver como mucha gente, incluso científicos, se atreven a dar su opinión sobre cuestiones que no conocen. Y, desde luego, la pregunta del título que arriba pongo, es retórica, ya que, de ninguna manera podríamos contestarla. Nadie sabe lo que habrá pasado dentro de 1.000 años, y, por eso, al no poder explicarlo, me quedo con otros comentarios más sencillos que nos hablan de viajar en el tiempo y otras cuestiones que, ahora, más o menos, sí podemos vislumbrar.

La mayoría de los científicos que no han estudiado seriamente las ecuaciones de Einstein, desprecian el viaje en el tiempo como una “tonteria”, algo que sólo es aplicable a relatos sensacionalistas e historias fantásticas. Sin embargo, la situación que realmente nos encontramos es bastante compleja. Hasta tal punto es así que, resultaría arriesgado negar, de manera rotunda, la posibilidad de hacer o conseguir plasmar en realidad alguna idea derivada de profundos pensamientos como los que Einstein nos dejó y que subyacen en sus ecuaciones.

Para resolver la cuestión debemos abandonar la teoría más sencilla de la relatividad especial, que prohíbe el viaje en el tiempo, y adoptar toda la potencia de la teoría de la relatividad general, que puede permitirlo. La relatividad general tiene una validez mucho más amplia que la relatividad especial. Mientras que la relatividad especial sólo describe objetos que se mueven a velocidad constante muy lejos de cualquier estrella, la teoría de la relatividad general es mucho más potente, capaz de describir cohetes que se aceleran cerca de estrellas supermasivas y agujeros negros. La teoría general sustituye así algunas de las conclusiones más simples de la teoría especial.Para cualquier físico que haya analizado seriamente las matemáticas del viaje en el tiempo dentro de la teoría de la relatividad general de Einstein, la conclusión final, de forma bastante sorprendente, no está ni mucho menos clara.

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El núcleo atómico

El propio Rutherford empezó a vislumbrar la respuesta. Entre 1906 y 1908 (hace ahora un siglo) realizó constantes experimentos disparando partículas alfa contra una lámina sutil de metal (como oro o platino), para analizar sus átomos. La mayor parte de los proyectiles atravesaron la barrera sin desviarse (como balas a través de las hojas de un árbol), pero no todos. En la placa fotográfica que le sirvió de blanco tras el metal, Rutherford descubrió varios impactos dispersos e insospechados alrededor del punto central. Comprobó que algunas partículas habían rebotado. Era como si en vez de atravesar las hojas, algunos proyectiles hubiesen chocado contra algo más sólido. Rutherford supuso que aquella “balas” habían chocado contra una especie de núcleo denso, que ocupaba sólo una parte mínima del volumen atómico y ese núcleo de intensa densidad desviaban los proyectiles que acertaban a chocar contra él. Ello ocurría en muy raras ocasiones, lo cual demostraba que los núcleos atómicos debían ser realmente ínfimos, porque un proyectil había de encontrar por fuerza muchos millones de átomos al atravesar la lámina metálica.

Era lógico suponer, pues, que los protones constituían ese núcleo duro. Rutherford representó los protones atómicos como elementos apiñados alrededor de un minúsculo “núcleo atómico” que servía de centro (después de todo eso, hemos podido saber que el diámetro de ese núcleo equivale a algo más de una cienmilésima del volumen total del átomo).

En 1908 se concedió a Rutherford el premio Nobel de Química por su extraordinaria labor de investigación sobre la naturaleza de la materia. Él fue el responsable de importantes descubrimientos que permitieron conocer la estructura de los átomos en esa primera avanzadilla.

Desde entonces se pueden describir con términos más concretos los átomos específicos y sus diversos comportamientos. Por ejemplo, el átomo de hidrógeno posee un solo electrón. Si se elimina, el protón restante se asocia inmediatamente a alguna molécula vecina; y cuando el núcleo desnudo de hidrógeno no encuentra por este medio un electrón que participe, actúa como un protón (es decir, una partícula subatómica), lo cual le permite penetrar en la materia y reaccionar con otros núcleos si conserva la suficiente energía.

El helio, que posee dos electrones, no cede uno con tanta facilidad. Sus dos electrones forman un caparazón hermético, por lo cual el átomo es inerte. No obstante, si se despoja al helio de ambos electrones, se convierte en una partícula alfa, es decir, una partícula subatómica portadora de dos unidades de carga positiva.

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Del artículo Electrón, Protón, Origen Descubierto de nuestro amigo JOSÉ GERMÁN VIDAL PALENCIA. Se trata de un compendio bien hecho que nos habla e muchas cuestiones que nosotros, siempre quisimos saber. Se remonta a los comienzos del Tiempo y están presentes la Materia simple y compleja, las partículas creadoras de todas las cosas que vemos a nuestro alrededor y, también nos habla de las energías y fuerzas que hacen de nuestro Universo el que nosotros conocemos, haciendo posible que nosotros estemos aquí para contarlo. Según nos dice José Gemán… entre otras muchas cosas…

Según este estudio, sería, en el momento exacto en que se formaron las partículas elementales configurando el estado atómico más simple, el hidrógeno, cuando se produjo el Big Bang. Se descubre además, que nuestro Universo material se mueve a través del espacio como ¡Un cometa lleno de galaxias!

Descubrir el origen del electrón como partícula elemental, ha tenido también implícito conocer el origen de las otras dos partículas elementales: el protón y el neutrón. Como se sabe por el estudio de las ciencias físicas, las tres partículas elementales electrón, protón y neutrón forman una familia de vida estable en unión atómica, entregadas así por la naturaleza misma. También es de considerar el moderno establecimiento de la Física de Partículas, la cual se ha encargado de estudiarlas. Es precisamente esta ciencia la que a partir de aceleradores de partículas ha logrado derivar de aquellas toda una nueva familia de partículas, identificadas cada una por tener diferentes niveles específicos de energía. Pero, es la explicación necesaria que se da sobre el posible origen de las partículas elementales electrón y protón, la que llevó a descubrir cómo serían los procesos por medio de los cuales la energía del Universo iría cambiando a través de los tiempos, hasta que se transformó en átomos.

Según este estudio, sería, en el momento exacto en que se formaron las partículas elementales configurando el estado atómico más simple, el hidrógeno, cuando se produjo el Big Bang, él cual se llegó a producir porque el Universo evolucionaría hasta llegar un momento en que la energía electromagnética en formación estaría alcanzando su alta velocidad c cuando viaja a través del espacio, ocurriendo paralelo a ello, la formación masiva de átomos de hidrógeno, en un momento exacto, crítico y específico. Un universo de gas hidrógeno establecido de improviso en un lugar reducido, moviéndose a velocidades cercanas a la de la luz con espacios inmensos a sus alrededores, no podía menos que explotar masivamente debido a las altas presiones y temperaturas generadas por la acumulación de gases. A partir de ahí, se estaría iniciando la formación de la materia en sus diferentes modalidades atómicas. Faltaría decir, que la evolución del Universo desde entonces lo haría moviéndose globalmente como lo hace un cometa común, arrastrando consigo todo su contenido galáctico, lo que hasta la fecha debe estar ocurriendo.

José Germán nos dice que: “En el presente trabajo esta idea tiene la capacidad de poder abrirse como un abanico de respuestas para la mayoría de las dudas existentes en torno al proceso de desarrollo de los fenómenos físicos que ocurren en el Universo y su pasado remoto.

Así mismo, esta investigación sobre el posible origen de las partículas elementales, desemboca en el descubrimiento de que, además del movimiento expansivo de las galaxias provocado por el Big Bang y el impulso adicional que propicia la energía oscura, el Universo de galaxias también tiene un movimiento conjunto en forma de un cometa que viaja a través del espacio alrededor de un poderoso centro de gravedad, tal como si tuviera un movimiento orbital excéntrico alrededor de un hoyo negro de energía super masiva.”

                                Vesto M. Slipher

Uno de los mayores enigmas en la actualidad, se refiere al origen y la evolución integral del Universo en que vivimos. A la fecha de redactar esta información, continúan los enigmas relacionados con este tema sin ser descubiertos, uno de ellos consiste en saber que podía haber ocurrido antes del Big Bang.

En este texto, tratamos de descifrar este gran interrogante que la humanidad tiene desde que en 1912 se descubrió que el Universo de Galaxias se encuentra en expansión con los trabajos del astrónomo norteamericano Vesto M. Slipher, y que, según Edwin Hubble, en 1947 diría que se debió a una gran explosión, calificada en 1948 por George Gamow como el “Big Bang”, ocurrido hace 13.700 millones de años según cálculos recientes aportados por la NASA.

Físicos, Astrofísicos, Cosmólogos y Astrónomos, van y vienen, y la mayoría coincide en el juicio: Antes del Big Bang no existía energía ni materia como la hoy conocida, es más, no existía nada de nada, ni siquiera existía el tiempo, a lo más en el primer microsegundo de iniciada la Gran Explosión del Universo como también se le conoce en el idioma español a este fenómeno del pasado, sólo existiría una singularidad más pequeña que un protón. Esta singularidad, en realidad sólo es una referencia hipotética necesaria para explicaciones teóricas. A partir de ese instante, según ellos, también se estaría creando el tiempo y la materia.

¿Qué les parece? Con todo mi respeto hacia estos científicos dado que han creado toda una gran maquinaria de conocimientos explicando con toda minuciosidad desde lo que concierne a las cuatro fuerzas fundamentales del Universo, hasta lo que pudiera haber ocurrido a la fecha en las áreas del espacio universal ya conocido, discrepo de la idea de que no es posible hablar sobre lo que pudiera haber acontecido antes del Big Bang.

                           Como nos dice José Germán, si surgió, es porque había.

“Un pensamiento lógico como el mío (lejos de la perfección), me dice que cuatro fuerzas no pudieron manifestarse simultáneamente, sino que ordenadamente tuvieron que darse las transiciones correspondientes a partir de un primer instante (fracciones del segundo inicial).”

Sinceramente creo que la mente humana aún no ha podido dar el estirón en materia de una mayor capacidad de raciocinio, como para poder entender que podría haber estado ocurriendo antes del Big Bang. Al parecer, diversas teorías establecidas sobre el origen del Universo físico, han puesto un candado mental que ha impedido pensar alguna cosa sobre su pasado remoto, reforzándolo con la concepción de que ni siquiera la palabra antes, tendría algún uso, antes de esa gran explosión, pues no habría eventos donde aplicarla o a que referirse. Sin dejar de lado opiniones de investigadores que no están cerrados a la posibilidad de encontrar soluciones futuras a este problema. Me he atrevido a pensar, que a falta de ese mayor raciocinio humano que sería necesario para poder entender y luego explicar todo lo que se refiera a lo ocurrido en los instantes previos al Big Bang, (acepto la duda de que mi persona haya alcanzado ese mayor raciocinio) se ha establecido una suposición que podría equipararse a la labor realizada por un mago en una fiesta infantil, el cual de su sombrero vacío habría sido capaz de sacar un conejo, de esto daría cuenta la concurrencia, misma que daría aplausos de admiración y asombro al no saber cómo pudo haberlo sacado de su sombrero, si un poco antes no había nada en él.

Hasta donde la lógica me alcanza, a mí me parece que de nada no puede salir nada, por el contrario, mi mente insiste en que sólo de algo puede salir algo.

Si en el lapso de los primeros segundos se iba a establecer la materia a partir de hidrógeno primigenio, tal como así debió haber ocurrido según investigaciones científicas, es lógico pensar que también a partir del primer microsegundo de esos segundos, la estructura global del universo se estaría comportando como un fabricante de hidrógeno, desde el primigenio hasta todo aquel que se habría formado durante el Big Bang, y aún también el que hoy se forma con pasmosa estabilidad y tamaño.

También es correcto pensar, que antes de ese microsegundo inicial todavía el universo requería entrar a la parte final del proceso que le llevaría a ser el fabricante de hidrógeno por excelencia..

Estaría por acontecer el Big Bang en el siguiente microsegundo, que es cuando la fábrica estaría lista para producir hidrógeno, una vez que estaría llegando la materia prima con la cual sería fabricado. (Si no hay materia prima, ninguna fábrica puede producir nada).

Consideraremos aquí el siguiente concepto como un axioma, a partir del cual todas las dudas sobre lo que acontecería antes del Big Bang, serían explicadas, y aún también, lo que acontecería durante y después de ocurrido este.

Estamos hablando del establecimiento de una estructura global del universo como si este fuese un generador de hidrógeno.

Aquí cabe la pregunta: ¿De dónde vendría y de que características debería ser la materia prima que sería necesaria para alimentar a este generador para convertirla en átomos de hidrógeno, en el instante mismo de su creación durante el arranque del Big Bang?

Aquí consideraremos el supuesto de que la materia prima que se convertiría en hidrógeno, sería un “gran paquete” de energía magnética acelerada (GP), en supuesto proceso de alcanzar la velocidad de la luz, el cual se encontraría viajando a través del espacio para llegar a la cita en el punto exacto donde a continuación explotaría en la forma del Big Bang ya conocido, convirtiéndose parte importante de él en átomos de hidrógeno durante ese proceso. La velocidad de la luz considerada en este párrafo es desconocida, sólo se asume su concepto como tal.

El paquete de materia prima viajante, supuestamente estaría llegando desde algún lugar del espacio con trayectoria directa al lugar exacto donde se produciría la gran explosión, esto es, con una trayectoria rectilínea. El lugar mencionado a donde estaría por llegar, podría ser considerado como el equivalente a un centro de gravedad que estaría interactuando con este paquete de energía (GP), atrayéndolo hacia sí. Serían netamente magnéticas las características energéticas de esa materia prima, como se explica más adelante.

Como todo lo que puede ser atraído por un centro espacial de atracción, el paquete viajante vendría acercándose a él con una velocidad cada vez mayor, por lo tanto, deberá considerarse que desde atrás en el tiempo su velocidad sería incrementada con aceleración constante. (Existía tiempo puesto que existía energía presente, además, mientras exista un tiempo presente en conexión con un pasado por más remoto que pudiera ser, este deberá ser considerado con valores referenciales como parámetros para entender eventos que dieron origen al espacio-tiempo en el cual vivimos, tarea futura que alguien deberá intentar desarrollar).

El trabajo que nos presenta nuestro compañero y contertulio Mexicano, nuestro amigo José German, es largo y nos muestra la pasión que siente y la enamorado que está de la Ciencia, de la Naturaleza y del Universo que todo lo contiene, deja volar su imaginación y nos habla de cuestiones como:

– Sobre el antes del Big Bang, del axioma al nuevo paradigma

– El origen del universo a partir de campos magnéticos

– Comprendiendo como se producen los átomos de hidrógeno

– El universo como generador de átomos de hidrógeno

– Cronología del antes al después del Big Bang

– Consecuencias energéticas del Big Bang

– La gravedad, su origen y naturaleza

– Sobre la energía oscura

– Comentarios sobre el Modelo MATEX

– Advertencia sobre la actividad solar

– Curso sobre unificación de ideas del micro y macro universo a partir de foros electrónicos

– El Universo se encuentra desarrollando un movimiento cometario

– La mente, principal herramienta de la investigación científica

– Inteligencia extrema, herramienta de usar y guardar

Todas estas cuestiones son desgranadas por José Germán que trata, de la manera más sencilla y limpia de exponer ante nosotros cuestiones del Universo, de la Naturaleza y también de nosotros en las que todos hemos pensado alguna vez y que, ahora él aquí, nos las brinda en una bandeja de plata para que las disfrutemos y, si podemos…que las comprendamos mejor.

Desde aquí, desde este humilme lugar, le damos las gracias por su contribución que hará posible ¿qué duda nos puede caber? que todos, sin excepción, hayamos podido aprender algunas cosas más que antes ignorábamos. Gracias amigo.

José Germán nació el 16 de abril de 1942 y es originario de Mexicali, Baja California, México.

PD.

Recomiendo la lectura de la totalidad de su Libro del que arriba sólo tenéis una reducida muestra.

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Recordemos aquí algunos pasajes que pude encontrar en fuentes diversas, sobre todo, en el Libro Ideas de cuyo autor PETER WATSON, podríamos decir que aquí, nos dejó un enorme estudio del saber del mundo y de aquellos acontecimientos del pasado que, desde luego, no deberíamos olvidar. Aquí os dejo algunos pasajes que, de vez en cuando, apostillo con alguna que otra frase mía.

Lovejoy era en todos los sentidos una figura impresionante.  Leía libros en inglés, alemán, fránces, griego, latín, italiano y español, y sus estudiantes contaban como anécdota que, había pasado su año sabático de la Johns Hopkins dedicado a leer “los pocos libros de la biblioteca del Museo Británico que aún no había leído.  Sin embargo, se le reprochó por tratar las ideas como “unidades” entidades subyacentes e inalterables, como los elementos químicos.

¡Qué cosas!

                                 Beltrand Russell

Lovejoy fue ciertamente quien dio el impulso inicial a la historia de las ideas al convertirse en elprimer director del Journal of the History of  ideas, fundado en 1.940 (entre los primeros colaboradores estaban Bertrand Russell y Paul  O. Kristeller).  En el primer ejemplar, Lovejoy expuso el objetivo primordial del Journal: explorar la influencia de las ideas clásicas en el pensamiento moderno.

Lo curioso del caso es que, en los años transcurridos desde su fundación (hace 67 años), el Journal of the History of  ideas ha continuado explorando la sutil forma en que una idea lleva a otra a lo largo de la historia.  He aquí algunos de los temas tratados en números recientes: El efecto de Platón en Calvino; la admiración que Nietzsche profesaba por Sócrates; el budismo en el pensamiento alemán del siglo XIX; la relación de Newton y Adam Smith; el vínculo de Emerson con el hinduismo; Bayle como precursor de Kart Popper;  el paralelismo entre la antigüedad tardía y la Florencia del Renacimiento; etc.

En  su ensayo aparecido en el Journal para celebrar el cincuentenario de su publicación, el colaborador que lo escribía identificaba tres fallos dignos de ser señalados.

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Decaimiento β^– de un núcleo. Se ilustra cómo uno de los neutrones se convierte en un protón a la vez que emite un electrón (β^–) y un antineutrino electrónico.  La desintegración beta se debe a la interacción nuclear débil, que convierte un neutrón en un protón (desintegración β^–), o viceversa (β⁺), y crea un par leptón–antileptón. Así se conservan los números bariónico (inicialmente 1) y leptónico (inicialmente 0). Debido a la aparente violación al principio de conservación de la energía, estas reacciones propiciaron precisamente que se propusiera la existencia del neutrino. Precisamente de eso hablamos aquí.

Una vez escenificados los conceptos, diremos que, los físicos se vieron durante mucho tiempo turbados por el hecho de que a menudo, la partícula beta emitida en una desintegración del núcleo no alberga energía suficiente para compensar la masa perdida por el núcleo.  En realidad, los electrones no eran igualmente deficitarios.  Emergían con un amplio espectro de energías, y el máximo (conseguido por muy pocos electrones), era casi correcto, pero todos los demás no llegaban a alcanzarlo en mayor o menor grado.  Las partículas alfa emitidas por un nucleido particular poseían iguales energías en cantidades inesperadas.  En ese caso, ¿qué era errónea en la emisión de partículas beta? ¿Qué había sucedido con la energía perdida?

En 1.922, Lise Maitner se hizo por primera vez esta pregunta, y, hacia 1.930, Niels Bohr estaba dispuesto a abandonar el gran principio de conservación de la energía, al menos en lo concerniente a partículas subatómicas.  En 1.931, Wolfgang Pauli sugirió una solución para el enigma de la energía desaparecida.

La radiación alfa está compuesta por un núcleo de helio y puede ser detenida por una hoja de papel. La radiación beta, compuesta por electrones,  es detenida por una hoja de papel de aluminio. La radiación gamma es absorbida cuando penetra en un material denso

Digamos que la solución de Pauli para explicar la masa perdida, era muy simple: junto con la partícula beta del núcleo se desprendía otra, que se llevaba la energía desaparecida.  Esa misteriosa segunda partícula tenía propiedades bastante extrañas.  No poseía carga ni masa.  Lo único que llevaba mientras se movía a la velocidad de la luz era cierta cantidad de energía.  A decir verdad, aquello parecía un cuerpo ficticio creado exclusivamente para equilibrar el contraste de energías.

Sin embargo, tan pronto como se propuso la posibilidad de su existencia, los físicos creyeron en ella ciegamente. Y esta certeza se incrementó al descubrirse el neutrón y al saberse que se desintegraba en un protón y se liberaba un electrón, que, como en la decadencia beta, portaba insuficientes cantidades de energía.  Enrico Fermi dio a esta partícula putativa el nombre de “neutrino”, palabra italiana que significa “pequeño neutro”.

Primera observación de un neutrino en una cámara de burbujas, en 1970 en el Argonne National Laboratory de EE. UU., la observación se realizo gracias a las líneas observadas en la Cámara de burbujas  basada en hidrógeno líquido. Siempre hemos tenido imaginación para idear aparatos que nos ayudaran a desvelar los secretos de la Naturaleza. Más tarde, la cámara de burbujas, fue sustituida por la cámara de chispas.

El neutrón dio a los físicos otra prueba palpable de la existencia del neutrino.  Como ya he comentado otras veces, casi todas las partículas describen un movimiento rotatorio. Esta rotación se expresa, más o menos, en múltiplos de una mitad según la dirección del giro.  Ahora bien, el protón, el neutrón y el electrón tienen rotación de una mitad. Por tanto, si el neutrón con rotación de una mitad origina un protón y un electrón, cada uno con rotación de una mitad, ¿qué sucede con la ley sobre conservación del momento angular? Aquí hay algún error. El protón y el electrón totalizan una mitad con sus rotaciones (si ambas rotaciones siguen la misma dirección) o cero (si sus rotaciones son opuestas); pero sus rotaciones no pueden sumar jamás una mitad. Sin embargo, por otra parte, el neutrino viene a solventar la cuestión.

Supongamos que la rotación del neutrón sea +½. Y admitamos también que la rotación del protón sea +½ y la del electrón -½, para dar un resultado neto de cero. Demos ahora al neutrino una rotación de +½, y la balanza quedará equilibrada.

+½(n) = +½(p) – ½(e) + ½(neutrino)

Pero aun queda algo por equilibrar.  Una sola partícula (el neutrón) ha formado dos partículas (el protón y el electrón), y, si incluimos el neutrino, tres partículas.  Parece más razonable suponer que el neutrón se convierte en dos partículas y una antipartícula.  En otras palabras: lo que realmente necesitamos equilibrar no es un neutrino, sino un antineutrino.

El propio neutrino surgiría de la conversación de un protón en un neutrón.  Así, pues, los productos serían un neutrón (partícula), un positrón (antipartícula) y un neutrino (partícula). Esto también equilibra la balanza. En otras palabras, la existencia de neutrinos y antineutrinos debería salvar no una, sino tres, importantes leyes de conservación: la conservación de la energía, la de conservación del espín y la de conservación de partícula/antipartícula.

 

 

Para un electrón, protón o neutron la cantidad de espín es siempre 1/2 del valor mínimo de momento permitido (ħ).

 

 

Cada partícula conocida tiene una antipartícula. Si se encuentran entre sí, se aniquilan y producen dos rayos gamma. Las energías cuánticas de los rayos gamma es igual a la suma de las energías de masas de las dos partículas (incluyendo sus energías cinéticas). También es posible que un fotón en su interacción con la materia,  ceda su energía cuántica para la formación de un par de partícula-antipartícula,. La energía de masa en reposo de un electrón es 0,511 MeV, por lo que el umbral para la producción de pares electrón-positrón es de 1,02 MeV. Para las energías de rayos x t rayos gamma muy superiores a 1 MeV, esta producción de pares se convierte en una de las más importantes clases de interacciones con la materia. A energías aún más altas, se producen muchos tipos de pares partícula-antipartícula.

Es importante conservar esas leyes puesto que parece estar presentes en toda clase de reacciones nucleares que no impliquen electrones o positrones, y sería muy útil si también se hallasen presentes en reacciones que incluyesen esas partículas.

Las más importantes conversiones protón-neutrón son las relaciones con las reacciones nucleares que se desarrollan en el Sol y en los astros.  Por consiguiente, las estrellas emiten radiaciones rápidas de neutrinos, y se calcula que tal vez pierdan a causa de esto el 6 u 8 % de su energía.  Pero eso, sería meternos en otra historia y, por mi parte, con la anterior explicación solo trataba de dar una muestra del ingenio del hombre que, como habréis visto, no es poco.

Aunque sólo una cinco mil millonésima de la luz solar llega a la Tierra, ha sido suficiente para dar a esta calor y vida, así como bípedos bastante listos para calcular al detalle su deuda con el Sol que, si pusiera intereses, nunca podríamos pagar.

Desde que puedo recordar, he sido un amante de la Física. Me asombran cuestiones como la luz, su naturaleza de un conglomerado de colores, ondas y partículas, su velocidad que nos marca el límite máximo que se puede desplazar cualquier cosa en nuestro Universo, y en fin, muchos otros misterios que encierra esa maravilla cotidiana que nos rodea y lo inunda todo haciendo posible que podamos ver por donde vamos, que las plantas vivan y emitan oxígeno o que nos calentemos.  Realmente, sin luz, nuestra vida no sería posible.

   Me gustaría que alguien contestara: ¿Qué es realmente la luz?

Muchos (casi todos) opinan que es algo inmaterial. Los objetos materiales, grandes o muy pequeños como las galaxias o los electrones, son materia.  La luz, sin embargo, se cree que es inmaterial, dos rayos de luz se cruzan sin afectarse el uno al otro. Sin embargo, yo que deberíamos profundizar un poco más y, sabiendo que la luz está formada por fiotones, que los fotones son energía, que la energía es un aspecto de la masa… ¿Qué es realmente la luz? Nosotros mismos, el última instancia ¿No serémos luz?

Está claro que los estudiosos de la época antigua y medieval estaban por completo a oscuras acerca de la naturaleza de la luz. Especulaban sobre que consistía en partículas emitidas por objetos relucientes o tal vez por el mismo ojo. Establecieron el hecho de que la luz viajaba en línea recta, que se reflejaba en un espejo con un ángulo igual a aquel con el que el rayo choca con el espejo, y que un rayo de luz se inclina (se refracta) cuando pasa del aire al cristal, al agua o a cualquier otra sustancia transparente.

Cuando la luz entra en un cristal, o en alguna sustancia transparente, de una forma oblicua (es decir, en un ángulo respecto de la vertical), siempre se refracta en una dirección que forma un ángulo menor respecto de la vertical.  La exacta relación entre el ángulo original y el ángulo reflejado fue elaborada por primera vez en 1.621 por el físico neerlandés Willerbrord Snell.  No publicó sus hallazgos y el filósofo francés René Descartes descubrió la ley, independientemente, en 1.637.

Los primeros experimentos importantes acerca de la naturaleza de la luz fueron llevados a cabo por Isaac Newton en 1.666, al permitir que un rayo de luz entrase en una habitación oscura a través de una grieta e las persianas, cayendo oblicuamente sobre una cara de un prisma de cristal triangular. El rayo se refracta cuando entra en el cristal y se refracta aún más en la misma dirección cuando sale por una segunda cara del prisma. (Las dos refracciones en la misma dirección se originan por que los dos lados del prisma de se encuentran en ángulo en vez de en forma paralela, como sería el caso en una lámina ordinaria de cristal.)

Newton atrapó el rayo emergente sobre una pantalla blanca para ver el efecto de la refracción reforzada.  Descubrió que, en vez de formar una mancha de luz blanca, el rayo se extendía en una gama de colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, y violeta, en este orden. Newton dedujo de ello que la luz blanca corriente era una mezcla de varias luces que excitaban por separado nuestros ojos para producir las diversas sensaciones de colores.  La amplia banda de sus componentes se denominó spectrum (palabra latina que significa “espectro” fantasma).

Newton llegó a la conclusión de que la luz se componía de diminutas partículas (“corpúsculos”), que viajaban a enormes velocidades.

Le surgieron y se planteó algunas inquietantes cuestiones. ¿Por qué se refractaban las partículas de luz verde más que los de luz amarilla? ¿Cómo se explicaba que dos rayos de luz se cruzaran sin perturbase mutuamente, es decir, sin que se produjeran colisiones entre partículas?

En 1.678, el físico neerlandés christian Huyghens (un científico polifacético que había construido el primer reloj de péndulo y realizado importantes trabajos astronómicos) propuso una teoría opuesta: la de que la luz se componía de minúsculas ondas. Y si sus componentes fueran ondas, no sería difícil explicar los diversos difracciones de los diferentes tipos de luz a través de un medio refractante, siempre y cuando se aceptara que la luz se movía más despacio en ese medio refractante que en el aire.  La cantidad de refracción variaría con la longitud de las ondas: cuanto más corta fuese tal longitud, tanto mayor sería la refracción.   Ello significaba que la luz violeta (la más sensible a este fenómeno) debía de tener una longitud de onda mas corta que la luz azul, ésta, más corta que la verde, y así sucesivamente.

                   Se encuentra la galaxias más lejana nacida después del big bang

Gracias a las radiaciones electromagnéticas podemos ver el Universo como fue hace ahora miles de millones de años. Cuando la luz, nos trae la imágen de galaxias situadas a distancias inconmensurables. ¿Quién podría haber pensado, en el pasado, que tal cosa fuese posible? hace

Lo que permitía al ojo distinguir los colores eran esas diferencias entre longitudes de onda.  Y, como es natural, si la luz estaba integrada por ondas, dos rayos podrían cruzarse sin dificultad alguna.  (Las ondas sonoras y las del agua se cruzan continuamente sin perder sus respectivas identidades.)

Pero la teoría de Huyqhens sobre las ondas tampoco fue muy satisfactoria. No explicaba por qué se movían en línea recta los rayos luminosos; ni por qué proyectaban sobras recortadas; ni aclaraba por qué las ondas luminosas no podían rodear los obstáculos, del mismo modo que pueden hacerlo las ondas sonoras y las ondas marinas.  Por añadidura, se objetaba que si la luz consistía en ondas, ¿cómo podía viajar por el vacío, ya que cruzaba el espacio desde el Sol y las Estrellas? ¿Cuál era esa mecánica ondulatoria?

Así que, la vieja idea de Newton de que la luz estaba formada por partículas, en contra de la teoría ondulatoria de su contemporáneo Huygens corroborada por posteriores experimentos en el siglo XIX y por la teoría electromagnética de Maxwell, volvía a ser vigente en parte. La radiación electromagnética estaba formada por paquetes de energía llamados fotones, tenía una doble naturaleza: ondulatoria y corpuscular. La doble naturaleza ondulatoria y corpuscular de la luz, hizo pensar al físico francés Louis de Broglie que el resto de partículas podían disfrutar de esa cualidad y estableció que cualquier partícula lleva asociada una onda de longitud igual al cuanto de acción (h) dividido por su masa y por su velocidad (cualquier objeto macroscópico también tiene su onda asociada, pero debido al valor tan pequeño del cuanto de acción su efecto es despreciable). De hecho, cuando se diseña un experimento, dependiendo de las restricciones que se impongan a la partícula se pone de manifiesto su naturaleza ondulatoria o corpuscular pero, esa es, otra historia.

emilio silvera

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