Los cosmólogos nos dicen que, aproximadamente,  sólo el 5 por 100 de la masa del Universo es del tipo de material del que estamos hechos nosotros, los seres humanos -”materia bariónica” (moléculas, átomos, protones, neutrones, electrones y demás). Que aproximadamente el 35 por 100 está en alguna forma desconocida de “materia oscura fría”, que (como la materia bariónica) puede ser atraída por la gravedad para formar halos alrededor de las galaxias, y también podría formar “galaxias” “estrellas” y “planetas” de materia oscura que no emiten luz. En lo que se refiere al 60 por 100 restante de la masa del universo; está en alguna forma igualmente desconocida de “energía oscura” (como la llaman ellos, los cosmólogos) que impregna el universo entero y posee una enorme tensión ¿Es su tensión mayor que su densidad de energía? ¿Pudiera entonces ser el tipo de material exótico necesario que algunos postulan para poder mantener abiertos los agujeros de gusano que nos llevarían a otros lugares muy lejanos?

Como veréis, todo parece una gran estructura compuesta por una inmensa cadena de especulaciones y, la mayoría de las cuestiones que exponemos están basadas en ellas, no tenemos el certificado de certeza que la ciencia exige para dar por buena una teoría.

                    Diagrama de un agujero de gusano en un espaciotiempo de dos dimensiones

¿Por qué es “curva” la geometría del espaciotiempo? Una razón por la que la introducción por parte de Minkowski de la idea de geometría espaciotemporal resultaba tan importante es que permitió a Einstein utilizar la idea de geometría espaciotemporal curva para describir la gravedad. La propia frase “espaciotiempo curvo” tiene una imaginería tan mística que demasiado a menudo se rechaza como incomprensible. Al menos en un sentido, sin embargo, el argumento de que la gravedqad curva el esapciotiempo no sólo es comprensible, sino que es obligado.

Dos importantes predicciones derivadas de la Teoría General de la Relatividad de Einstein fueron confirmadas con una precisión sin precedentes gracias a una sonda espacial que fue diseñada precisamente con el ese objetivo. La Gravity Probe-B, una misión de la NASA, fue lanzada en 2004 y, con cuatro giroscopios ultraprecisos, estuvo midiendo el efecto de la curvatura del espacio-tiempo y el llamado efecto de arrastre de marco, en el que un cuerpo en rotación -la Tierra- arrastra el espacio-tiempo. “Imagine que la Tierra están inmersa en una sustancia viscosa como la miel, a medida que el planeta rota, la miel a su alrededor hará un remolino. Eso mismo sucede con el espacio tiempo”. “La Gravity Probe-B ha confirmado dos de las predicciones más profundas del universo de Einstein”. La sonda dejó de funcionar y los científicos publicaron los resultados de sus experimentos en la revista Physical Review Letters.

Esa sí es la manera admisible de proceder para la Ciencia, comprobar en todo momento lo que realmente ocurre con lo que predicen las teorías para, si son ciertas sus predicciones, otorgarles el certificado de credibilidad y, si no lo son, postergarlas y proseguir la búsqueda de otras que sí, coincidan con la realidad de lo que la Naturaleza es.

1) Distribución en 3D de la materia oscura en la zona del Universo estudiada. Foto: ESA. 2) Comparación de distribución de materia normal (izquierda) y materia oscura (derecha) en la misma zona del Universo estudiada. Foto: ESA.

Pero, los científicos tienen que vivir, los presupuestos y subvenciones tienen que ser justificados y, como podeis ver en lo que arriba contemplamos y las explicaciones que nos ofrecen de dichas imágines…¡la cosa no tiene remedio! Se realizan observaciones y se hacen estudios de los que se obtienen datos que no sabemos descifrar y, para justificar tanto esfuerzo y dinero, se lanzan al mundo explicaciones tan peregrinas como alñs que debajo de las imágenes podemos leer. Es pintar de manera que, la imagen resultante nos muestre lo que queremos ver. Todo esto me recuerda (salvando las distancdias) a los astrónomos de la antigüedad en China que, sin excepción, adaptaban las predicciones de las observaciones del Universo a las conveniencias del Emperador de turno.

Claro que, la Ciencia es joven. La empresa científica lleva en marcha menos de los 1.000 años que Alfred North Whitehead estimaba necesarios para que un n uevo modo de pensamiento penetre en el corazón de una cultura. Pese a todo, la Ciencia ya ha transformado profundamente el mundo, al menos de tres maneras: tecnológica, intelectual y también políticamente. Bastante culpa de los atrasos que podamos sufrir en el avance científico, no pocas veces, se debe al status establecido que no dejan que las cosas cambien, ellos están muy confortablemente situados en esta situación y, los nuevos paradigmas científicos, no les convienen.

Por muchas vueltas que podamos dar alrededor de una misma cosa…, nunca podremos avanzar, siempre estaremos situados en el mismo sitio. Así, el conjunto de prácticas que definen una disciplina científica durante un período específico de tiempo, como todo en nuestro Universo, no debe ser inamovible y, nuevas ideas, nuevos cambios y nuevas normas deben venir a suplir a las actuales que, como por otra parte es comprensible, deben ser renovadas con los nuevos conocimientos que de nuestro entorno, de la Naturaleza vamos adquiriendo.

Si eso es así (que lo es), un paradigma científico establece aquello que se debe observar; el tipo de interrogantes que hay que formular para hallar las respuestas en relación al objetivo; cómo deben estructurarse dicho interrogantes; y cómo deben interpretarse los resultados de la investigación.

Cuando un paradigma ya no puede satisfacer las necesidades de una Ciencia (por ejemplo, ante nuevos descubrimientos que invalidan los conocimientos prevuios), es sucedido por otro. Se dice que un cambio de paradigma es algo dramático para la ciencia, ya que éstas aparecen como estables y maduras y, por eso precisamente cuesta tanto admitir nuevos paradigmas que nos traeran, en este caso, la nueva ciencia y otras maneras y formas de interpretar lo que observamos a nuestro alrededor. Llevamos ya mucho tiempo estancados en las teorías de la relatividad general y la cuántica, se necesitan nuevos caminos que recorrer y otras ideas nuevas y atrevidas que, como la teoría de cuerdas (por ejemplo), nos transporte a otros universos, otras maneras de “ver”.

Los logros tecnológicos de la Ciencia han hecho al mundo desarrollado más rico en ideas y, los avances en todos los ámbitos del saber humano (sobre todo en la Física), han posiblitado incluso mejoras en el mundo de la salud con sus contribucones que abarcarían una larga lista que hace posible que ahora, nuestras medias de vida, estén en los 80 años. Claro que, tanto adelanto, también ha venido a elevar nuestro nivel de ansiedad. Parte de esa ansiedad surge de la razonable aprensión de que el poder tecnológico, como todo poder, tiene sus peligros. Claro quer, algo de ello tiene que ver con el hecho de que muchas personas se encuentran rodeadas (y, a veces amenazadas) por máquinas cuyo funcionamiento no entienden, y tras las que hay una actividad científica que tampoco entienden. Acordaos de la que se formó cuando se puso en marcha el LHC.

Ahora observamos el espacio interestelar y, más o menos, con mucha aproximación,  podemos interpretar casi todo lo que vemos. Intelectualmente, la Ciencia nos ha traído una nueva forma de pensar en la que no hay sitio para el miedo, la supertición o la obediencia ciega a la autoridad que han sido reemplazadas por una forma de indagación y de experimento para poder llegar a la verdad de las cosas y poder contestar a tántos por qués que surgen en nuestro camino. Como resultado, los que tienen la suerte de tener una formación científica se ven ahora engranados en una madeja de vida de la que han brotado, pasajeros a bordo de uno de los miles de millones de planetas en un universo en expansiòn de extensión desconocida y quizá infinita.

Para algunos, esa nueva visión es excitante y estimulante, pero para otros es vagamente amenazadora (lo que no se comprende da miedo). Estos últimos retiran la vista del Telescopio para preguntar: “¿No hace todo esto que sientas onsignificante, ante tánta grandeza?” Quizá un término más preciso sea “inseguro”. La Ciencia amenaza no sólo las viejas concepciones sobre nosotros mismos (como aquella absurda idea de que ocupábamos el centro del Universo) sino también las viejas maneras de pensar (por ejemplo, que nuestra profunda sensación de que algo debe ser verdadero tiene relación con la cuestión de si realmente puede demostrarse que es verdadero). Esta amenzaza es real en ambos aspectos, debería ser reconocida como tal por los que se dedican a divulgar la ciencia (yo, al menos así lo reconozco), aunque también somos libres, si nos sentimos cómodos viviendo con tales “peligros”, para explicar como son, realmente las cosas.

 

Por una crianza antiautoritaria de nuestras hijas e hijos

La Ciencia es intrínsecamente antiautoritaria: reemplaza los sistemas de arriba-abajo de pensamiento político que Thomas Paine agrupaba bajo el término “despotismo”, por un sistema de abajo-arriba, en el que cualquiwera capaz de hacer observaciones competentes y realizar experimentos controlados puede ser acertadamente considerado como una fuente potencial de autoridad -una autoridad que r3eside, no en el individuo sino en los resultados.

La Ciencia nos anima -en realidad, nos obliga- a vivir con la duda y la ambigüedad, y a apreciar la vastedad de nuestra propia ignorancia. Estos hábitos mentales han calado, hasta cierto punto, en el dominio de los asuntos políticos tanto como los científicos. Como decía Richard Feyman, “El Gobierno de los Estados Unidos se desarrolló bajo la idea de que nadie sabía cómo formar un Gobierno, o cómo gobernar. El resultado es la invención de un sistema para gobernar cuando no se saber cómo hacerlo. Y la forma de conseguirlo es permitir un sistema, como el que nosotros tenemos, en el que nuevas ideas puedan desarrollarse, ensayarse y desecharse”.

Claro que, Richard Feyman hablaba de otra cosa. Él quería que los físicos pudioeran desarrolar sus ideas sin travas y con ,os medios necesarios para poder llegar a esas verdades que incansables buscamos.

La práctica de la Investigación Científica exige y requiere libertad de expresión y asociación, Ya es suficientemente difícil hacer física sin que te digan también que no puedes ir a la mitad de las conferencias relevantes, y que tus ideas ¡deben adecuarse a la filosofía oficial! para que no te quedes fuera de juego, es decir, sentado en el banquillo mirando como otros sí pueden jugar al ser más maleables y adaptativos.

Es una lástima que, aún hoy día, pasada la primera década del siglo XXI, las cosas continúen siendo así. Los físicos, como cualesquiera otros científicos, no pueden estar confinados de esa manera que les impida expresarse con libertad y puedan exponer sus ideas, estén éstas cercanas o no al establemint establecido en el momento.

La Ciencia, amigos míos, necesita libertad de expresión, de exponer libremente sus ideas y de, sin ninguna traba, poder publicar sus descubrimientos sean o no convenientes para el poder erstablecido. Si no dejamos que la Ciencia surja y siga su camino…¡apaga y vamonos!

emilio silvera

DAR CERA, PULIR CERA:

Lord Kelvin dijo en 1984 “En física ya no queda nada nuevo por descubrir. Todo lo que resta por hacer son mediciones más y más precisas”. Unos años más tarde Max Planck, guiado por su curiosidad y por ciertos “detalles” que no cuadraban con la física clásica, postuló la tesis de la mecánica cuántica.

Según Planck la energía de un cuanto de luz está directamente relacionada con su frecuencia. Posteriormente Einstein refrendó tan “excéntrica” teoría relacionando la energía de los fotones emitidos con la frecuencia de la luz.

Así pues, en 1906, un año después del descubrimiento de la naturaleza cuántica de la Luz, Einstein estableció firmemente la naturaleza atómica de la materia y formuló la teoría de la Relatividad. La luz, sorprendentemente es, a su vez, una onda y una partícula.

Aproximadamente un par de siglos antes Newton había relacionado dos magnitudes aparentemente diferentes en una formulación que cambiaría el modo de concebir la física: la masa de las partículas está directamente relacionada con la distancia que las separa.

La importancia de estas leyes, aparentemente opuestas (relatividad, gravedad cuántica e incluso física clásica) reside en que todas ellas condensan en una relación diferentes magnitudes (!opuestas!) que observamos en el universo.

La importancia de fondo de todas ellas es que expresan una relación, independientemente de la constante que hagamos servir. De hecho, cualquier formulación que puedas pensar que describa magnitudes universales sigue este comportamiento: compara esencialmente magnitudes opuestas.

Max Planck no fue capaz de encontrar su fórmula basándose en los datos experimentales, así que decidió realizar un camino inverso. Planteó el tema matemáticamente y después elaboró su “alocada” teoría.

Einstein, a su vez, dedujo las leyes de la relatividad partiendo de la observación de la correspondencia matemática. En concreto observando la similitud matemática entre la ecuación del movimiento atómico y las leyes de radiación de Planck.

Las leyes de la física y las matemáticas, bajo este punto de vista, podemos decir que son equivalentes. Aún podríamos ir un paso más allá y afirmar que Matemáticas y Física son exactamente lo mismo.

Porque observa, todo en el universo se basa en relaciones, en relaciones que son, aparentemente, opuestas. A su vez estas relaciones tienen su contrapartida matemática. De hecho, la búsqueda de un patrón universal que unifique todas las leyes físicas, de hecho, lo que significa es que todas las manifestaciones universales pueden ser puestas en una escala (matemáticamente, una formulación única).

Una escala, imagina por ejemplo, un termómetro, relaciona manifestaciones opuestas (frío-calor), pero en el fondo lo que nos dice es que ambas manifestaciones son “esencialmente” lo mismo. Una “Teoría del Todo” nos dirá que Gravedad cuántica y Relatividad son esencialmente lo mismo (aunque cada una de ellas en un extremo de la escala). Si tuviéramos que expresar esto de una forma más filosófica, sin ninguna duda la mejor forma de hacerlo es la siguiente: como es arriba, es abajo. Si lo hiciéramos matemáticamente diríamos que infinito y cero (excepto en esos supuestos extremos) son esencialmente lo mismo (tan solo una cuestión de escala)

Si, matemáticamente intentamos representar, en esencia, a la física, por fuerza (o necesidad) utilizamos los números irracionales. De hecho estos expresan un cociente entre números “opuestos” ya que nunca darán una solución “racional”. Sólo en el infinito podemos suponer que se dará tal convergencia que, básicamente, es lo mismo que decir que el infinito (o el cero) tienen, paradójicamente, una existencia (al menos como conceptos).

Si hablamos de relaciones matemáticas en “estado puro” hemos de referirnos a los números áureos, pi, phi y e, ya que estos expresan, a su vez, y en esencia, relaciones (como la relación entre el arco de una circunferencia y su diámetro).

Richard Feynmann dijo que los físicos no entendían la física cuántica. Y el problema es, precisamente, este. La física cuántica no se puede entender, de la misma manera que no podemos llegar a saber lo que sucede en el infinito. Ahora bien, SI que es posible llegar a entender su patrón, de que forma estas relaciones áureas pueden ser expresadas geométricamente,de que forma relacionamos fractalmente el infinito con el cero, que forma geométrica y holográfica nos permite hacer eso.

Y es que, un patrón geométrico, de hecho es una escala. Lo único que nos falta es entender de que manera una escala puede representar tanto el mundo curvo, como el mundo recto: 2 escalas en una: la circunferencia y el cuadrado o…”metafóricamente” la cuadratura del círculo. Para resolverlo sólo hemos de pensar en tridimensional (en figuras).

La física áurea, basada en la geometría sagrada, o en términos más “matemáticos”, geometría áurea sólo supone un entendimiento diferente de los valores áureos aunque, ciertamente, también modifica el punto de vista de las suposiciones básicas que tenemos en matemáticas. Nunca podemos partir de un sola condición. Si aceptamos una condición vendemos nuestra alma al diablo, porque siempre han de ser dos.

Ahora bien, podemos solucionar esta aparente contradicción de la siguiente forma: si buscamos una condición, que en el fondo sean dos, haz que la condición sea igual a su inversa. Geométricamente hablamos de phi: el señor de las dos tierras o el “Dios” de la dualidad, al que los “antiguos” hacían referencia.

Dicen que la historia se repite. Un buen ejemplo de ello lo tenemos con Faraday cuando los críticos científicos arremetieron contra él argumentando que su ignorancia matemática le obligaba a pensar mediante dibujos: el pensamiento abstracto en contraposición al pensamiento unificado.

Bienvenido al mundo áureo, un mundo con una única condición: subdivide siempre en dos.

Autor: Ricard Jiménez

  Somos parte del Universo ¡La que piensa!

Me ha venido a la memoria una noticia que leí, no hace tanto tiempo, en un Boletin de la RSEF, se refería a nuevas y ambiciosas iniciativas en el campo de la Física para tratar de recrear los primeros instantes del Universo, y, sobre todo, de desvelar los secretos que esconde la materia que según parece y a pesar de los muchos avances conseguidos… ¡Aún no conocemos!

La Noticia, del año pasado,  decía:

“Europa construirá un acelerador tres veces mayor que el LHC.  Aunque el LHC seguirá funcionando por lo menos durante dos décadas más, Europa ya empieza a pensar en su sucesor: un enorme colisionador con una circunferencia de 100 km (frente a los 27 del LHC) y capaz de alcanzar una energía de 100 TeV, siete veces superior a los 14 TeV a los que puede llegar, como máximo, el LHC. Tras alcanzar el hito de detectar el bosón de Higgs,

El Modelo Estándar incluye a todos los componentes fundamentales de la materia ordinaria pero no dice nada de la materia oscura ni de la energía oscura. “Tenemos muchas esperanzas de que el LHC en esta nueva etapa a su máximo nivel de energía pueda tener un primer atisbo de lo que es la materia oscura. Y a partir de ahí determinar los objetivos del próximo gran colisionador”, dijo Heuer, Director del CERN.”

“En física, el consenso científico es que la materia oscura existe con una certeza del 100%. Sabemos que interacciona muy poco con la materia ordinaria, por ello detectarla es extremadamente difícil, pero la estamos buscando con ahínco y tesón en un rango de 90 órdenes de magnitud. Has leído bien, buscamos una partícula con una masa entre los yoctogramos y los yottagramos. La hemos descartado en muchos lugares, pero hay muchos otros en los que aún podría esconderse.”

“Uno de los grandes objetivos del LHC Run 2 es buscar una partícula candidata a la materia oscura si es que hay alguna que esté a su alcance. No sabemos si está a su alcance. Pero no perdemos la esperanza de que la encuentre. Te recomiendo leer al físico y optimista Matt Strassler, “Dark Matter: How Could the Large Hadron Collider Discover It?,” Of Particular Significance, 13 April 2015; “More on Dark Matter and the Large Hadron Collider,” OPS, 15 April 2015.”

 

“La materia oscura es un corpúsculo (si es macroscópico) o una partícula (si es microscópica) neutro (para la carga eléctrica y para la carga de color), que tiene una vida media muy larga y que interacciona débilmente con la materia ordinaria, quizás sólo gracias al bosón de Higgs. Uno de los objetivos del LHC Run 2 es explorar la búsqueda de una partícula de materia oscura en un pequeño rango de energías (la escala débil entre cientos y miles de GeV). Nos gusta creer que hay muchas razones físicas por las cuales debería esconderse en dicha escala. Pero la Naturaleza es sutil, aunque no perversa. Igual que el borracho que ha perdido sus llaves al entrar en casa de noche las busca debajo de la farola, donde hay luz, aunque esté a unos metros de distancia, buscamos la partícula donde podemos hacerlo. Y nuestra esperanza es encontrarla, pero si no la encontramos allí, como somos tercos, seguiremos buscándola.”

“La ciencia no es una labor fácil. Si lo fuera no sería una labor apasionante. Llevamos buscando la partícula de materia oscura muy poco tiempo (desde 1985 más o menos). Treinta años parece mucho tiempo, pero es muy poco en ciencia. Todavía nos quedan unos diez años de trabajo como mínimo para explorar el hueco que nos queda hasta que tengamos que preocuparnos por los neutrinos en las búsquedas directas de la materia oscura. Si no encontramos la partícula responsable de la materia oscura en 2030 habrá que superar dicho límite y buscar más allá. Una búsqueda muchísimo más difícil. Pero el tesón de los físicos, el trabajo de miles de personas en pro del conocimiento, acabará dando caza a la partícula. Se esconda donde se esconda acabaremos dando con ella. Quizás sea necesario un siglo.”

“El descubrimiento de la partícula responsable de la materia oscura será uno de los grandes descubrimientos del siglo XXI. Deseo que se logre durante mi vida… pero ya se sabe que a la Naturaleza le importa un comino mi existencia. Queda mucho por explorar y queda mucho esfuerzo por realizar. ¡La ciencia es pura pasión! ¡Disfrutemos de la ciencia!”

Ya avanzado el año 2.015, y el LHC ha comenzado sus actividades  a mayor energía para tratar de buscar esa dichosa “materia oscura” de la que todo el mundo habla y de la que nadie sabe decir, a ciencia cierta, de qué está hecha, cómo surgío, por qué no emite radiación y sí gravedad…

Está bien que no dejemos de avanzar y sigamos buscando aquello que desconocemos. La Naturaleza esconde muchos secretos que tratamos de desvelar  y, la hipotética “materia oscura” es uno de ellos. Hablamos y hablamos sobre algo que no sabemos si en realidad será. Tampoco sabemos de que pueda estar conformada, de dónde surgió y por qué, y,  si emite o genera fuerza gravitatoria por qué no emite radiación. En fin, un misterio que sería bueno resolver. Está claro que algo debe haber, una especie de “sustancia cósmica” que impregna todo el Espacio, es la única manera de explicarse como pudieron formarse las galaxias.

¡100 TeV! ¡100 Km de diámetro!

Si cuando se acercaba la hora de puesta en marcha del LHC salieron múltiples organizaciones planteando protestas de todo tipo, incluso alguna se atrevió a decir que el Acelerador tenía tanta energía que crearía un agujero negro que se tragaría a la Tierra. ¿Qué dirán ahora del fututo Acelerador? Seguramente, habrá mucha más algarabía, protestas y un sin fin de manifestaciones de todo tipo. Sin embargo, el futuro… ¡Es imparable!

En cuanto a la “materia oscura”, no puedo negar que algo parecido debe existir, de otra manera no llego a comprender como podrían haberse podido llegar a formarse las galaxias a pesar de la expansión de Hubble. ¡Algo tuvo que retener la materia que las conforma! Una fuerza de Gravedad que, si no era de esa dichosa “materia” entonces ¿de qué podría ser?

Mi abuelo tiene un cordero

Dice que lo va a matar

Del pellejo hará un pandero

Lo que sea sonará

emilio silvera