¡La Física! Lo que busca la física fundamental es reducir las leyes de la naturaleza a una teoría final sencilla que lo explique todo. El físico y premio Nobel Steven Weinberg señala que las reglas fundamentales son lo más satisfactorio (al menos para él). Las leyes básicas de Isaac Newton, que predicen el comportamiento de los planetas, son más satisfactorias, por ejemplo, que un almanaque en el que se indique la posición de todos los planetas en cada momento. Weinberg nos dice que la Física no puede explicarlo todo, matizando que sólo puede explicar los sucesos relacionándolos con otros sucesos y con las reglas existentes.

Por ejemplo, las órbitas de los planetas son el resultado de unas reglas, pero las distancias de los planetas al Sol son accidentales, y no son consecuencia de ley fundamental alguna. Claro que, también las leyes podrían ser fruto de casualidades. Lo que sí es cierto es que los físicos están más interesados por descubrir las reglas que por los sucesos que dichas reglas determinan, y más por los hechos que son independientes del tiempo; por ejemplo, les interesa más la masa del electrón que un tornado que se pueda producir en un lugar determinado.

La ciencia, como nos dice Weinberg, no puede explicarlo todo y, sin embargo, algunos físicos tienen la sensación de que nos estamos acercando a “una explicación del mundo” y, algún día, aunando todos los esfuerzos de muchos, las ideas de las mejores mentes que han sido, y las nuevas que llegarán, podremos, al fín, construir esa Teoría final tan largamente soñada que, para que sea convincente, deberá también, incluirnos a nosotros. Pero, paradógicamente y a pesar de estos pensamientos, existen hechos que los contradicen, por ejemplo, conocemos toda la física fundamental de la molécula de agua desde hace 7 decenas de años, pero todavía no hay nadie que pueda explicar por qué el agua hierve a los 100 ºC. ¿Qué ocurre? ¿Somos acaso demasiado tontos? Bueno, me atrevería a pronosticar que seguiremos siendo “demasiado tontos” incluso cuando los físicos consigan (por fin) esa teoría final que nos pueda dar una “explicación del mundo”. Siempre seguiremos siendo aprendices de la naturaleza que, sabia ella, nos esconde sus secretos para que persista el misterio.

¿Qué sería de nosotros si lo supiéramos todo?

La explicación que dan los físicos actualmente  sobre la subestructura de la materia se llama “el modelo estándar”. En este modelo están incluídas las doce partículas elementales y las tres fuerzas que, cuando se mezclan y se encajan, sirven para construir todo lo que hay en el universo, desde un redondo pan de pueblo hecho en un horno de leña,  hasta las más complejas galaxias, y puede explicar todos los mecanismos de acción, es decir, la mecánica del mundo.

Entre las partículas figuran los seis Quarks famosos: arriba, abajo, extraño, encanto, fondo y cima. Las otras seis partículas son Leptones: el electrón y sus dos parientes más pesados, el muón y el tau y los tres neutrinos a ellos asociados. Las tres fuerzas son la electromagnética, la fuerza nuclear fuerte (que mantiene unidos a los quarks) y la fuerza nuclear débil (responsable de la radioactividasd). Hay una cuarta fuerza: la Gravedad que, aunque tan importante como las demás, nadie ha sabido como encajarla en el modelo estándar. Todas las partículas y fuerzas de este modelo son cuánticas; es decir, siguen las reglas de la mecánica cuántica. Aún no existe una teoría de la gravedad cuántica.

En realidad, la región que denominamos Gravedad cuántica nos lleva y comprende preguntas sobre el origen del universo observable que nadie ha sabido contestar. Nos lleva a complejos procesos cuánticos situados en las épocas más cercanas imaginables en un espacio-tiempo clásico, es decir, en lo que se conoce como Tiempo de Planck a 10^-43 segundos del supuesto big bang, cuando reinaba una temperatura del orden de 10 x 10³¹ K. Pero, como hemos dicho, al no existir una teoría autoconsistente de la Gravedad cuántica, lo único que podemos hacer (como en tantas otras áreas de la Ciencia)  es especular.

El Modelo Estándar no es, ni mucho menos, satisfactorio. Los científicos piensan que no sólo es incompleto, sino que es demasiado complicado y, desde hace mucho tiempo, buscan, incansables, otro modelo más sencillo y completo que explique mejor las cosas y que, además, no tenga (como tiene el modelo actual) una veintena de parámetros aleatorios y necesarios para que cuadren las cuentas…, un ejemplo: el bosón de Higgs necesario para dar masa a las partículas.

¡La masa! ese gran problema. Todas las partículas tienen masa diferentes pero nadie sabe de donde salen sus valores. No existe fórmula alguna que diga, por ejemplo,  que el quark extraño debería pesar el doble (o lo que sea) del quark arriba, o que el electrón deba tener 1/200 (u otra proporción) de la masa del muón. Las masas son de todo tipo y es preciso “ponerlas a mano”, como se suele decir: cada una ha de ser medida experimental e individualmente. En realidad, ¿por qué han de tener masa las partículas? ¿de dónde viene la masa?

No puedo evitarlo ni tampoco me puedo quedar callado, cuando he asistido a alguna conferencia sobre la materia y, el ponente de turno se agarra a la “materia oscura” para justificar lo que no sabe, si al final hay debate, entro en escena para discutir sobre la existencia de esa “materia fantasma” que quiere tapar nuestra enorme ignorancia.

Pero, sigamos con el problema de la masa. Para resolverlo, muchos expertos en física de partículas creen actualmente en algo que llaman “campo de Higgs”. Se trata de un campo misterioso, invisible y etéreo que está permeando todo el espacio (¿habrán vuelto al antiguo éter pero cambiándole el nombre?). Hace que la materia parezca pesada, como cuando tratamos de correr por el fondo de la piscina llena de agua pero que el agua no se pudiera ver. Si pudiéramos encontrar ese campo, o más bien la partícula la partícula que se cree es la manifestación de ese campo (llamada el bosón de Higgs), avanzaríamos un largo trecho hacia el conocimiento del universo.

Aquí, en este imponente artilugio inventiva de nuestras mentes, se quiere dar respuesta a una serie de interrogantes que se espera solucionar con este experimento:

• Qué es la masa.
• El origen de la masa de las partículas
• El origen de la masa para los bariones.
• El número exacto de partículas del átomo.

Claro que, si no fuera tan largo de contar, os diría que, en realidad, el Campo de Higgs se descubrió hace ya muchos siglos en la antigua India, con el nopmbre de maya, que sugiere la idea de un velo de ilusión para dar peso a los objetos del mundo material. Pocos conocen que, los hindúes fueron los que más se acercaron a las ideas modernas sobre el átomo, la física cuántica y otras teorías actuales. Ellos desarrollaron muy temprano sólidas teorías atomistas sobre la materia. Posiblemente, el pensamiento atomista griega recibió las influencias del pensamiento de los hindúes a través de las civilizaciones persas. El Rig-Veda, que data de alguna fecha situada entre el 2000 y el 1500 a. C., es el primer texto hindú en el que se exponen unas ideas que pueden considerarse leyes naturales universales. La ley cósmica está realcionada con la luz cósmica.

Anteriores a los primeros Upanishads tenemos en la India la creación de los Vedas, visiones poéticas y espirituales en las que la imaginación humana ve la Naturaleza y la expresa en creación poética, y después va avanzando hacia unidades más intensamente reales que espirituales hasta llegar al Brahmán único de los Upanishads.

Hacia la época de Buda (500 a, C.), los Upanishad, escritos durante un período de varios siglos, mencionaban el concepto  de svabhava, definido como “la naturaleza inherente de los distintos materiales”; es decir, su eficacia causal única, , tal como la combustión en el caso del fuego, o el hecho de fluir hacia abajo en el caso dela agua. El pensador Jainí Bunaratna nos dijo: “Todo lo que existe ha llegado a existir por acción de la svabhava. Así… la tierra se transforma en una vasija y no en paño… A partir de los hilos se produce el paño y no la vasija”.

También aquellos pensadores, manejaron el concepto de yadrccha, o azar desde tiempos muy remotos. Implicaba la falta de orden y la aleatoriedad de la causalidad. Ambos conceptos se sumaron a la afirmación del griego Demócrito medio siglo más tarde: “Todo lo que hay en el universo es fruto del azar y la necesidad”. El ejemplo que que dio Demócrito -similar al de los hilos del paño- fue que, toda la materia que existe, está formada por a-tomos o átomos.

Bueno, no lo puedo evitar, mi imaginación se desboca y corre rápida por los diversos pensamientos que por la mente pasan, de uno se traslada a otros y, al final, todo resulta un conglomerado de ideas que, en realidad, quieren explicar, dentro de esa diversidad, la misma cosa.

emilio silvera

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Siempre que hablamos de volcanes, de inmediato, su relación nos lleva de manera pronta a pensar en catástrofes, nubes tóxicas, magma y en general, a la destrucción de poblados aledaños a estos. Pero hoy, los invito a adentrarnos a una historia distinta, desconocida, una en la cual, quizás estos sean los precursores de todo lo que relacionamos con la vida,  nuestros océanos y por cierto la vida misma.

El Comienzo.-

Nuestra historia comienza hace unos 4.600 millones de años atrás, cuando  una  nébula comenzó a girar y a contraerse por los efectos de la gravitación, hasta formar nuestro sistema solar, en donde nacen,   nuestro SOL , los planetas y por cierto el nuestro, la tierra.

En ese tiempo, nuestro planeta debió ser una roca caliente con una atmosfera primigenia muy diferente a la que conocemos hoy ,  su superficie era constantemente bombardeada por  pequeños trozos de rocas que aun quedaban girando del disco de acreación  y de los protoplanetas que no alcanzaron a formarse  en estructuras mayores, quizás debamos decir que en este  planeta ardiendo, la diferenciación hierro cobalto y níquel se constituyeron en nuestro núcleo, junto con otros metales como los sidrófilos, la materia más ligera, la sílice, el carbono y elementos como el grafito, diamante, el azufre elemental y selenio, combinados con los metales como los calcófilos fueron formaron la corteza, en definitiva, la superficie terrestre, todo esto junto con los metales alcalinos, o los llamados litófilos; por su afinidad con el oxígeno para formar minerales.
Los elementos gaseosos y también las moléculas volátiles que abundaban en la tierra en esos tiempos, quedaron ocluidos en el interior del planeta y poco a poco fueron saliendo a la superficie en forma de violentas y sucesivas explosiones volcánicas

Casi con toda seguridad, la atmósfera del planeta primitivo, estuvo constituida mayoritariamente por ese gas primordial que dio Orión al sistema solar, me refiero al Hidrógeno, pero, siendo un gas muy ligero junto al helio, prontamente fueron escapándose de la acción gravitatoria de la atmósfera, quedando en esta, gases más pesados, quizás grandes cantidades de amoniaco, metano y vapor de agua.

Allí, de seguro las placas tectónicas se iban desplazando a velocidades mucho mayores que las de ahora, y la subducción de una capa bajo otra iba produciendo grandes volcanes por  donde se iba liberando grandes cantidades de energía que se mantenían almacenadas en su interior, pero no solo eso, bajo la superficie también se encontraban grandes cantidades de hielo y vapor de agua acretado producto de la gravitación de los primeros momentos de formación del planeta.

Con el tiempo, estos volcanes de varios kilómetros de diámetro comenzaron a vomitar no solamente material piroclactico sino también agua y vapor de agua que fue con tal fuerza y cantidad, que fueron formando verdaderos mares a su alrededor, uno tras otro, debiendo haber miles de estos repartidos por  casi todo nuestro planeta, día a día,  por siglos y siglos,  pero fuera allí afuera, una lluvia poco usual nos arremetía, eran pequeños cometas y asteroides que caían a nuestro planeta, quizás como pequeños mensajeros, también nos traían algo, hielo y agua. Pasado el tiempo, todo este proceso fue llenando gran parte de nuestra superficie de agua, haciendo que todos esos mares formados por la gran actividad volcánica fueran uniéndose unos a otros hasta llegar a formar lo que hoy conocemos como los océanos.

Quizás una especie de diluvio, donde millares de lluvias y emanaciones de agua y vapor iban cubriendo y enfriando esta roca que ya no era incandescente.

Pero no solo agua o vapor emanaba de sus bocas, también moléculas orgánica, fosforo, calcio y por cierto aquel vital elemento para nosotros que es el oxígeno, aunque en un porcentaje muy reducido, todo esto fue fluyendo por las aguas pero también formando parte de las nubes que se formaban y que se desplazaban por los sectores secos y las zonas más altas del planeta, allí y luego de la condensación, comenzaros a caer a  la tierra en forma de lluvias que con el correr del tiempo fueron creando la vegetación, en los picos más altos, formaron los hielos dulces.

Ya pasado un tiempo y con todo el material  liberado, las grandes ollas volcánicas, pasaron a ser submarinas y por cierto a formar parte de un cuasi periodo de hibernación, en donde hoy yacen la mayoría de estos mega volcanes submarinos, que con una presión creada del agua de casi 250 veces la presión atmosférica, el agua de mar difícilmente los dejaría vomitar nuevamente y todo lo contrario al menor indicio su lava se apaga y sus flujos se convierten en vidrio

De todo aquello, aun quedaran sus huellas, todo aquello asociado a los ecosistemas que  los rodean, los respiraderos hidrotermales o fumarolas negras ubicadas en las dorsales oceánicas de todo el mundo.

Monstruos de la antigüedad o quizás,  los verdaderos afluentes de la vida.

Hoy día nuestro planeta muestra una superficie muy diferente a la que tuvo en la antigüedad, con tan solo una cuarta parta parte de su superficie como terreno a la vista, nos esconde sus otras tres cuartas partes bajo sus océanos, si pudiésemos sacar las aguas de estas, observaríamos gigantescos valles, con montañas más altas que el mismo monte Everest y acantilados como el de las marianas de alturas de casi 10 kilómetros, en resumen, toda una geografía diferente y desconocida, que de seguro no llevarían a remontarnos a esos primeros tiempos en donde nuestro sol se encontraba rodeado de un anillo solar compuesto por todo el material sólido y  gaseoso que de apoco se fue alejando y dispersando hasta formar lo que conocemos hoy.

Como antecedente importante, podemos destacar que hoy contamos con un mapa detallado del fondo de nuestro océano realizado por sondas espaciales, en donde se muestran la geografía submarina vaciada, allí se puede apreciar que se mantienen en la actualidad más de 5.000 volcanes activos y miles más pasivos, estos, repartidos por todos los lechos oceánicos formando y entrelazando verdaderos cordones volcánicos en las dorsales oceánicas.

La cantidad de volcanes submarinos proporcionalmente a los terrestres es inmensamente superior y por tanto uno de los sustentos a la hipótesis de los formadores de océanos, pues la poca cantidad de volcanes terrestres haría inviable el poder formar y entrelazar mares u  océanos y mantener agua líquida en un planeta con una atmosfera más caliente como fue en el pasado.

Otro antecedente importante es el aportado por un estudio de simulación realizado para estudiar la historia del hielo del Sistema Solar, este como conclusión llego a que una fracción significativa del agua de nuestro sistema solar es más antigua que nuestro sol, es decir, que el agua estaba en la nébula antes de la formación del sistema solar, el estudio de la Universidad de Michigan (EE UU)– se centró en el hidrógeno y su deuterio más pesado (un isótopo estable del hidrógeno).

Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número de protones pero un número diferente de neutrones. La diferencia de masas entre isótopos da lugar a diferencias sutiles en su comportamiento durante las reacciones químicas. Como resultado, la proporción de hidrógeno a deuterio en las moléculas de agua puede mostrar a los científicos las condiciones bajo las cuales se formaron las moléculas.

Los investigadores crearon modelos que simulaban un disco protoplanetario en el que todo el deuterio del hielo había sido eliminado por el proceso químico, por lo que el sistema tenía que volver a empezar “de cero” en la producción de hielo con deuterio. Lo hicieron con el fin de ver si el sistema puede llegar a las proporciones de deuterio e hidrógeno que se encuentran en las muestras de meteoritos, el agua del océano de la Tierra, y los cometas. Encontraron que no era capaz, lo que les reveló que al menos una parte del agua en nuestro propio Sistema Solar tiene un origen en el espacio interestelar y es anterior al nacimiento del sol.  Eso a la vez presupone que abundante materia orgánica helada interestelar se debería encontrar en todos los sistemas planetarios jóvenes”, se concluye.

Y por último digamos que de la presencia del agua en todas partes de nuestro universo ya se tienen pruebas y una de estas es el encuentro  de un cuerpo de agua tan inmenso, que es equivalente a 140 millones de millones de veces mayor a toda el agua contenida en todos los océanos de la Tierra.

Las reservas mayores de aguas dulces en nuestro planeta son subterráneas y se encuentran aún almacenadas bajo la corteza del planeta, de la cantidad aun no tenemos certeza, por la dificultad de medir el manto freático y realizar predicciones fiables de disponibilidad y asignaciones juiciosas de agua, pero lo cierto es que deben ser los rezagos de las masas  liberadas posterior al proceso de formación de los océanos, hoy la duda se debería centrar en conocer si esta, será dulce o salada.

Por tanto y de acuerdo a todos los antecedentes entregados, podríamos pensar que el agua ya se encontraba repartido en la nebulosa antes de la formación del sistema solar y que una vez formado este, gran parte de este elemento fue absorbido e incorporado por los diferentes cuerpos en formación como cometas, asteroides y planetas rocosos como el nuestro, en el que este elemento quedo ocluido en las capas interiores que se encontraban mucho mas frías que la superficie y que posteriormente fueron vomitadas por una gran cadena de volcanes que se comenzaron a formar en una especie de cordón.

 Esta hipótesis no descarta la formación del agua por procesos químicos posterior al proceso de formación de los cuerpos del sistema solar ni tampoco a un posible bombardeo de cometas y pequeños asteroides  sobre nuestro planeta que podrían haber traido este elemento, pero si, deja abierta la posibilidad de que la importancia de estos procesos últimos sean de poca relevancia cuando hablamos del volumen de las aguas de nuestro planeta y en cambio nos entrega una fuente mucho mas real de donde se nutrio el planeta de este vital elemento.

Hoy y de acuerdo a lo descrito, podemos suponer que si el agua se encuentra repartida por todos lados en el Universo y en especial en las nebulosas, cunas de la formación de los sistemas solares, entonces planetas como el nuestro, con agua, deben abundar por todas partes.

Abdel Majluf

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