Rayos Cósmicos y otros temas del Universo

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Documentos. Reportaje

Los últimos dinosaurios de la Patagonia

 

 

Los fósiles de plantas son claves para entender qué sucedió en la zona hace 68 millones de años. / Pablo Ruiz

Crónica de una expedición científica por el extremo sur de Chile en busca del antiguo corredor de tierra por el que los dinosaurios llegaron desde América hasta la Antártida. Los científicos han descubierto rastros de una extraña muerte en masa en el que pudieron perecer cientos de ejemplares por culpa del cambio climático. Esta es una aventura tras sus huellas.

 

 

HUBO UN tiempo en el que la Antártida no era el desierto helado e inhóspito de la actualidad, sino una tierra verde, caliente y poblada por dinosaurios. Algunos habían llegado desde América por un puente de tierra que conectaba ambos continentes. Los rastros de esa conexión desaparecieron hace decenas de millones de años, pero un equipo de científicos está desenterrando pruebas de su existencia en uno de los lugares más remotos de Sudamérica: la Patagonia chilena

“Hemos encontrado la mayor concentración de fósiles de dinosaurio en el punto más al sur del mundo, a excepción de la Antártida”, resume Marcelo Leppe, paleobotánico y director científico del Instituto Antártico Chileno (INACH). Leppe lidera un equipo de jóvenes biólogos, paleontólogos, paleobotánicos, palinólogos (expertos en polen fósil) y otros especialistas que excavan en un lugar que llaman El Puesto, en el extremo sur de Chile. Por aquí, piensan, pasaba una ruta migratoria que unía los dos continentes y que quedó abierta gracias al cambio climático.

En 2012, un guarda al que apodan Nano fue el primero en encontrar huesos de dinosaurio en esta zona. Parecía sencillamente imposible, pues se pensaba que en el Cretácico Superior todos estos valles estaban cubiertos por el mar. Leppe llegó poco después y comenzó a encontrar cosas inexplicables en lo alto de los cerros, a unos 1.000 metros de altitud. Había hojas de vegetación terrestre y, en niveles superiores, fósiles de hadrosaurios, dinosaurios de pico de pato de unos seis metros de largo. En unos cuantos metros de ascensión por estas colinas se sale del fondo de lo que fue un océano prehistórico para pisar la misma tierra donde vivieron los dinosaurios hace unos 70 millones de años. Cada día, el equipo se divide en grupos que recorren los cerros en caminatas interminables. Los fósiles aparecen casi en cualquier parte, y bien se cargan a la mochila o se marca su localización con GPS para regresar otro día cuando haya más tiempo.

El Puesto es parte de una de las fincas ganaderas más grandes de la Patagonia. Para llegar hasta aquí hay que volar a Punta Arenas, recorrer cinco horas por carretera y pista de tierra en dirección noreste y, por último, caminar cuatro horas bajo la lluvia y la nieve desde el último lugar remotamente habitado, conocido como Las Chinas. Una caseta que fue hogar para los pastores acoge las comidas y reuniones del equipo científico. Trece tiendas de campaña completan las comodidades del campamento, en el que se trabaja unas tres semanas. El País Semanal fue invitado por Imagen de Chile a acompañar a los científicos en la expedición de este año, durante la que se han encontrado restos de tres nuevos dinosaurios, incluido un saurópodo de 18 metros de largo.

Este año, el equipo ha explorado una ladera bastante alejada del yacimiento original. Allí han aparecido un montón de piedras con poros en su interior, marca inconfundible de la médula ósea de un dinosaurio, en concreto la vértebra dorsal casi completa de un hadrosaurio. En el valle vecino se han recuperado dos fragmentos de piedra azulada con las mismas marcas, la tibia de un dinosaurio carnívoro. “Por el tamaño de los huesos calculamos que tendría cuatro metros de largo”, explica Sergio Soto, investigador experto en taxonomía del Museo Nacional de Historia Natural de Chile. Y en otro valle algo más alejado, el equipo comenzó a desenterrar un pequeño resto de hueso que, tras horas de trabajo, resultó ser un enorme fémur de un dinosaurio herbívoro de cuello largo.

Leppe calcula que las capas de terreno más recientes podrían tener unos 67 millones de años. “Creemos que es una cama de huesos que se extiende más de siete kilómetros, debe contener literalmente miles de huesos, cientos de individuos… ¿Qué pudo matarlos a todos a la vez?”, se pregunta.

Hace 66 millones de años, un meteorito de unos 10 kilómetros de diámetro impactó contra la Tierra. Desde mediados del siglo pasado se han encontrado abundantes pruebas geológicas de este suceso en la península de Yucatán (México), y durante décadas fue considerado la única causa de la extinción de los dinosaurios. Estudios más recientes apuntan a que, para cuando sucedió este cataclismo, los dinosaurios ya estaban muy amenazados. Un cambio climático brusco y grandes erupciones volcánicas habrían desbaratado tanto algunos ecosistemas que estos animales estaban ya al borde de la extinción total.

Durante la mayor parte de la era de los dinosaurios el mundo estaba sometido a un intenso y plácido efecto invernadero. Las temperaturas eran bastante más cálidas que ahora, los niveles de CO2, elevados, y virtualmente no había hielo en todo el globo, un clima perfecto para la vegetación de grandes hojas, los enormes dinosaurios vegetarianos y también para sus depredadores carnívoros. Al final del Cretácico las cosas cambiaron para siempre. Hay evidencias de que hubo bruscas fluctuaciones climáticas hacia temperaturas más frías, lo que cambió el ecosistema al que estaban acostumbrados estos animales. “Estos eventos de enfriamiento podían hacer bajar el nivel del mar hasta 150 metros en un periodo muy corto, de apenas cientos de años”, explica Leppe.

Durante la campaña, cada miembro del equipo se encarga de reconstruir una pequeña parte de lo que pasó aquí hace entre 67 y 70 millones de años. Una de las pistas más claras no la están dando los huesos. “Los dinosaurios podían escapar de una amenaza, pero las plantas no, por eso te pueden explicar mucho mejor qué estaba sucediendo con el clima”, explica el brasileño Thiers Wilberger, paleobotánico del equipo.

En su última expedición a la Antártida, a finales de enero, el equipo encontró la que puede ser la hoja de Nothofagus más antigua que se conoce, de hace unos 82 millones de años. Hoy los Nothofagus, las hayas del sur, son el árbol más característico del extremo sur de América y uno de los pocos que consiguen sobrevivir en el clima extremo de la Patagonia.

En El Puesto, en un nivel inferior al de los hadrosaurios, aparecen de nuevo estas hojas de Nothofagus de unos 68 millones de años, las más antiguas de América del Sur. Este género de plantas es incapaz de sobrevivir en agua salada y sus semillas tienen una baja capacidad de dispersión, con lo que el equipo piensa que está ante una prueba clara de que hubo un antiguo puente entre la Antártida y América que se abrió justo en esta época. Este año se ha hecho otro gran descubrimiento: varias flores completas perfectamente fosilizadas.

“Los dinosaurios iban hacia la Antártida y las plantas hacia América”, resume Leppe. Era “el comienzo del final para estos animales”, pero también “un momento de aparición de nuevas especies, de mucha creatividad en términos evolutivos”, resalta. El corredor entre ambos continentes se habría convertido así en un epicentro de origen de especies por la conexión y desconexión entre América y la Antártida debidas al cambio climático.

Gerson Fauth, de la Universidad Unisinos, en Brasil, busca microorganismos marinos fosilizados que pueden reconstruir el ambiente y datarlo con precisión. “Necesitamos unos dos o tres meses para saber si las muestras contienen microfósiles y en torno a un año para saber de qué especie son”, explica. Leppe cree que las partes más altas de los cerros eran zonas de deltas en las desem­bocaduras de ríos, así que los microorganismos pueden ayudar a confirmar esa posibilidad. Héctor Mansilla, el palinólogo del equipo, es experto en detectar restos de polen y analizarlos al microscopio para identificar la planta y la época en la que vivió. “Dependiendo de cómo se depositara en los sedimentos, el polen además permite reconstruir el ambiente”, explica. El equipo espera publicar este año varias dataciones que ayuden a afinar las fechas en las que sucedió la supuesta migración entre continentes y también ese extraño evento de muerte en masa de hadrosaurios.

Usando palas, espátulas, brochas, pinceles y raspadores, el equipo paleontológico separa los fósiles de los sedimentos, tumbados en el frío suelo mientras sopla un viento helador. En el cementerio de hadrosaurios también aparece carbón, troncos de conífera fósil parcialmente quemados y restos de plantas. “Es imposible saber si murieron antes, durante o después de un gran incendio, en cualquier caso desaparecieron al menos un millón de años antes del meteorito. Hay que ser cauto, pero creo que aquí hay material para estudiar durante los próximos 25 años o más. Posiblemente yo haya muerto y se siga investigando qué sucedió aquí”, confiesa Leppe.

Pablo Ruiz (Reportaje de Prensa).

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Para reconstruir el pasado de los hombres que todavía no habían inventado la escritura sólo es posible apoyarse en técnicas especiales de investigación. Estas técnicas permiten extraer información de los restos materiales dejados por esos hombres, como por ejemplo sus huesos, los instrumentos que fabricaron con piedras, o los restos de alimentos.

La arqueología es la disciplina que estudia esos restos materiales. Pero el arqueólogo no se limita a recoger objetos hermosos como si fuera un coleccionista. Su trabajo consiste en reconstruir la vida de los grupos humanos que dejaron restos materiales: debe deducir su antigüedad, reconstruir las formas de subsistencia, sus costumbres y ritos, su organización social.

La cultura, la consciencia de Ser, el ser consciente de nuestra realidad y del lugar que ocupamos en el Universo, el tener la seguridad de a qué especie pertenecemos y, sobre todo, para llamarse humano con propiedad, debemos sentir que ¡todos somos uno! Que el dolor ajeno se debe sentir como propio y tratar de evitarlo. Conseguir la dignidad para todos.

La Humanidad,está aún en proceso de humanización, para su evolución necesita otro salto cuantitativo y cualitativo del conocimiento que les permita avanzar notablemente hacia el futuro, dejando detrás algunas de las rémoras que ahora van con nosotros (egoismo desmedido, un alto sentido de lo individual, la envidia hacia lo de los demás… Ese avance está supeditado a que sigamos avanzando en el conocimiento de las disciplinas científicas del saber Humano: Las matemáticas, la Física, la Química, la Biología… ¡Y tantas otras! Que nos puedan llevar a formular Teorías coherentes en todos esos campos, por ejemplo la teoría M, para que la versión más avanzada de supercuerdas, se haga realidad.

La teoría de supercuerdas tiene tantas sorpresas fantásticas que cualquiera que investigue en el tema reconoce que está llena de magia. ¡Es algo que funciona con tanta belleza! Cuando cosas que no encajan y tratamos de juntarlas y se repelen, si se acerca la una a la otra, y, viene alguien que es capaz de formular un camino mediante el cual, no sólo no se rechazan, sino que encajan a la perfección dentro de ese sistema, como ocurre ahora con la teoría M que acoge con naturalidad la teoría de la relatividad general y la teoría mecánico-cuántica; ahí, cuando eso se produce, está presente la belleza.

El modelo que tenemos de la física de partículas se llama Modelo Estándar y, nos habla de las interacciones entre partículas y las fuerzas o interacciones que están presentes, las leyes que rigen el Universo físico y que, no hemos podido completar al no poder incluir una de las fuerzas: La Gravedad. Claro que, no es esa la única carencia del Modelo, tiene algunas más y, a estas alturas, se va necesitando un nuevo Modelo, más completo y audaz, que incluya a todas las fuerzas y que no tenga parámetros aleatorios allí donde nuestros conocimientos no llegan. Esa podría ser la Teoría M de supercuerdas si algún día, en el futuro, la podemos verificar y tenemos aceleradores con la energía necesaria para ello (10¹⁹ GeV), es decir, la Energía de Planck.

Hace tiempo que los físicos tratan de mejorar el Modelo Estándar con otras Teorías más avanzadas y modernas. ¿Por qué es tan importante encajar la gravedad y la teoría cuántica? Porque no podemos admitir una teoría que explique las fuerzas de la naturaleza y deje fuera a una de esas fuerzas. Así ocurre con el Modelo Estándar que deja aparte y no incluye a la fuerza gravitatoria que está ahí, en la Naturaleza.

Es necesario continuar avanzando en el conocimiento de las cosas para hacer posible que, algún día, dominemos las energías presentes en las las estrellas, y en los fenómenos que en el Universo se producen. Ese dominio será el único camino para que la Humanidad que habita el planeta Tierra, pueda algún día, lejano en el futuro, escapar hacia las estrellas para instalarse en otros mundos lejanos. Ese es nuestro inevitable destino. Llegará ese irremediable suceso que convertirá nuestro Sol en una gigante roja, cuya órbita sobrepasará Mercurio, Venus y posiblemente el planeta Tierra. Pero antes, en el proceso, las temperaturas se incrementarán y los mares y océanos del planeta se reconvertirán en vapor. Toda la vida sobre el planeta será eliminada y para entonces, si queremos sobrevivir y preservar la especie, estaremos ya muy lejos, buscando nuevos mundos habitables en algunos casos, o instalados como colonizadores de otros planetas. Mientras tanto, la Gigante roja que antes fue el Sol, habrá creado una Nebulosa Planetaria y, su masa restante,  se convertirá en una estrella enana blanca. La fuerza de gravedad reducirá más y más el diámetro de la gigante roja diámetro, hasta dejarlo en 25 o 30 kilómetros, como una gran pelota de enorme densidad, radiando furiosamente en el ultravioleta y que poco a poco se enfriará para convertirse en un simple  cadáver estelar.

Cada una de estas ecuaciones, aunque algunas puedan dar la sensación de triviales y sencillas, son de una gran complejidad e hicieron posible que el mundo avanzara llevando a la Humanidad a estadios de conocimiento nunca antes jamás conocidos, y, posibilitaron que pudiéramos conocer, la realidad de cómo funciona la Naturaleza.

Todos los avances de la Humanidad han estado siempre cogidos de la mano de las matemáticas y de la física. Gracias a estas dos disciplinas del saber podemos vivir cómodamente en ciudades iluminadas en confortables viviendas. Sin Einstein, pongamos por ejemplo, no tendríamos láseres o máseres, pantallas de ordenadores y de TV, y estaríamos en la ignorancia sobre la curvatura del espaciotiempo o sobre la posibilidad de ralentizar el tiempo si viajamos a gran velocidad; también estaríamos en la más completa ignorancia sobre el hecho cierto y demostrado de que masa y energía (E = mc²), son la misma cosa.

La geometría de Riemann, por ejemplo, hizo posible que pudiéramos trabajar y conocer la realidad de los especios curvos, y, nos llevó a poder discernir sobre la verdadera naturaleza del Espacio,

El dominio de las matemáticas y de la Física será el único camino para que la Humanidad que habita el planeta Tierra, pueda algún día, lejano en el futuro, escapar hacia las estrellas para instalarse en otros mundos lejanos. Ese es nuestro inevitable destino.

Para que la escena sea rrealidad, falta mucho, mucho, mucho, muchísimo tiempo todavía. Hasta que no sepamos manejar otras fuentes de energías, hasta que no sepamos construir naves inteligentes, hasta que no sepamos crear la Gravedad artificial… ¡Son muchos los “Hasta que…” que necesitaremos.

Nuestros ingenios espaciales, nuestra naves hoy (estamos en la edad primitiva de los viajes espaciales), pueden alcanzar una velocidad máxima de 40 ó 50 mil kilómetros por hora y, además, la mayor parte de su carga es el combustible necesario para moverla.

La estrella más cercana al Sol es Alfa Centauro; un sistema triple, consistente en una binaria brillante y una enana roja débil a 2º, llamada Próxima Centauro. La binaria consiste en una enana G2 de amplitud -0’01 y una enana K1 de magnitud 1’3. Vistas a simple vista, aparecen como una única estrella y se encuentran a 4’3 años luz del Sol.

Sabemos que 1 año luz es la distancia recorrida por la luz en un año trópico a través del espacio vacio, y equivale a 9’4607×10¹² km, ó 63.240 Unidades Astronómicas, ó 0’3066 parsecs, es decir, lo que recorre la luz en el vacío a razón de 299.792,458 metros cada segundo.

La  Unidad Astronómica es la distancia que separa al planeta Tierra del Sol, y equivale a 150 millones de kilómetros; poco más de 8 minutos luz.

Ahora pensemos en la enormidad de la distancia que debemos recorrer para llegar a Alfa Centauro, nuestra estrella vecina más cercana.

63.240 Unidades Astronómicas a razón de 150 millones de km. Cada una nos dará 9.486.000.000.000 de kilómetros recorridos en un año y, hasta llegar a Alfa Centauro, lo multiplicamos por 4’3 y nos resultarían 40.789.800.000.000 de kilómetros. La cantidad resultante son billones de kilómetros.

                                                       Última nave espacial diseñada por la NASA

Ahora pensemos que con nuestras actuales naves que alcanzan velocidades de 50.000 km/h, tratáramos de llegar a Alfa Centauro. ¿Cuándo llegaríamos, en el supuesto caso de que no surgieran problemas durante el viaje?

Bueno, en estas condiciones, los viajeros que salieran de la Tierra junto con sus familias, tendrían que pasar el testigo a las siguientes generaciones que, con el paso del tiempo (muchos, muchos siglos), olvidarían su origen y, posiblemente, las condiciones de ingravidez del espacio mutarían el físico de estos seres en forma tal que, al llegar a su destino podrían ser cualquier cosa menos humanos.

La radiación daña el material genético de nuestras células

Precisamente para evitar este triste final, estamos investigando, haciendo pruebas en viajes espaciales, trabajando en nuevas tecnologías y probando con nuevos materiales, y buscando en nuevas teorías avanzadas, como la teoría M, las respuesta a preguntas que hacemos y de las que hoy no tenemos respuesta, y sin estas respuestas, no podemos continuar avanzando para que, cuando llegue ese lejano día, podamos con garantía salir hacia las estrellas, hacia esos otros mundos que acogerá a la Humanidad, cuyo destino, irremediablemente, está en las estrellas. De material de estrellas estamos hechos y en las estrellas está nuestro destino.

Si finalmente el destino del universo (supeditado a su densidad crítica), es el Big Crunch, entonces la Humanidad tendrá otro problema, este aún más gordo que el anterior, para resolver. Aunque parece que no habrá Big Crunch, según los últimos estudios nos dicen que el universo es plano y que estamos en el límite de la Densidad Crítica, con lo cual, el Universo tendrá una muerte térmica, es decir, el frío absoluto de los -273 ºC. Con esa temperatura, ni los átomos se mueven.

Necesitamos otros sistemas planetarios, con planetas habitables para asegurar el futuro de la especie

El primero será buscar soluciones para escapar de nuestro sistema solar, lo que en un futuro lejano, y teniendo encuentra que el avance tecnológico, es exponencial, parece que dicho problema puede tener una solución dentro de los límites que la lógica nos puede imponer. El segundo parece más serio, ¡escapar de nuestro universo! Pero… ¿a dónde podríamos escapar? Stephen Hawking y otros científicos nos hablan de la posibilidad de universos paralelos o múltiples; en unos puede haber condiciones para albergar la vida y en otros no. ¿Pero cómo sabremos que esos universos existen y cuál es el adecuado para nosotros? ¿Cómo podremos escapar de este universo para ir a ese otro?

Tampoco sabemos como podríamos ir a esos otros universos

Son preguntas que nadie puede contestar hoy. La Humanidad, para saber con certeza su futuro, tendrá que seguir trabajando y buscando nuevos conocimientos y, para dentro de unos milenios (si antes no se destruye a sí misma), seguramente, habrá obtenido algunas respuestas que contestarán esta difícil pregunta que, a comienzos del siglo XXI, nadie está capacitado para contestar.

Se puede sentir la fascinación causada por la observación de la belleza que encierra el universo, la simple observación de lo que encierra nos causará asombro, aunque no se tenga preparación científica, pero el nivel de apreciación de la naturaleza, la verdadera maravilla, vendrá de comprender mejor lo que estamos viendo, que es mucho más que grandes figuras luminosas y múltiples objetos brillantes, es… la evolución… la vida.

Ensimismado en mis pensamientos me asombro del enorme talento que tenía Einstein. Su gravedad es una predicción de las supercuerdas; sus ecuaciones surgen de esta nueva teoría como por arte de magia, nadie las ha llamado, pero aparecen. Dicha aparición espontánea es una pista importante a favor de esta nueva teoría que aspira a contestar alguna de las preguntas pendientes. Por otra parte, las supercuerdas originan la idea de la supersimetría, considerada uno de los grandes descubrimientos en física.

Y ¿por qué hay una estatua del dios hindú Shiva (“el destructor”) de pie justo frente a la sede del CERN?

En el CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas), situado cerca de Ginebra, los países europeos han construído el mayor acelerador de partículas del mundo, el LHC, y en él se buscará esta supersimetría, ya se encontró la partícula de Higgs que proporciona la masa a todas las partículas, y tratará de despejar interrogantes que en los aceleradores actuales no pueden ser contestados.Quieren alguna respuesta sobre las partículas supersimétricas de la hipotética “materia oscura”.

Pero volviendo al tema principal, tendremos que convenir todos en el hecho innegable de que, en realidad, estas nuevas teorías que pretenden explicarlo todo, en realidad, como digo, están todas basadas en la teoría de la relatividad general de Einstein. También, es posible que, la Relatividad, sea una teoría que subyace en esta otra que, más moderna, integra a la anterior y, precisamente por eso, las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, emergen, sin que nadie las llame, cuando desarrollan las matemáticas de la teoría de cuerdas.

La han ampliado elevándola a más dimensiones que les permite añadir más factores, pero las ecuaciones de campo de Einstein subyacen en la base de todas estas teorías, desde la que expusieron Kaluza-Klein en la 5ª dimensión, hasta estas otras más recientes de 10, 11 y 26 dimensiones.

Sólo vemos y detectamos tres dimensiones espaciales y una temporal

Lo que realmente podemos constatar en nuestra experiencia cotidiana es que las dimensiones espaciotemporales del mundo en que vivimos son tres de espacio y una de tiempo. Sin embargo, muchos propugnan otro esquema en el que el universo tiene más dimensiones que, en el primer segundo del comienzo del tiempo, cuando se produjo el Big Bang, quedaron compactificadas y no pudieron expandirse como las otras tres (longitud, anchura y altura), sino que se quedaron en la longitud de Planck, inmóviles, mientras que sus compañeras se expandían y se hacían más y más grandes. Estas estructuras conceptuales, la más famosa (por ser la primera), la teoría de Kaluza que más tarde perfeccionó Klein y pasó a llamarse de Kaluza-Klein, más tarde inspiró otras teorías hasta llegar a las supercuerdas y a la teoría M, la más avanzada y completa. Sin embargo, es importante recordar que Kaluza se inspiró en la teoría de Einstein para formular su teoría, a la que añadió otra dimensión de espacio que le permitió incluir dentro de la nueva teoría, además de las ecuaciones de Einstein, las de Maxwell; uniendo así la gravedad con el electromagnetismo.

Las supercuerdas en más dimensiones, al tener mucho más espacio disponible, puede incluir dentro de su esquema a todas las fuerzas y a todas las partículas que conforman la materia del universo, como se ve claramente en el gráfico de la página 73 que partiendo de la gravedad de Einstein pasa al electromagnetismo de Maxwell, a las fuerzas nucleares, con sus partículas transmisoras y se llega a los quarks y leptones de la materia. Es la primera teoría que ha sido capaz de unir la relatividad y la mecánica cuántica.

Hemos conseguido grandes logros y enormes conocimientos, cualquiera de ellos es suficiente para causar nuestro asombro. Por ejemplo, matemáticamente, la fuerza eléctrica fue descubierta en el año 1.785 por el ingeniero en estructuras Charles Coulomb. Ahora bien, con relación a las grandes distancias, la fuerza eléctrica y magnética actúa igual a como lo hace la gravedad: al duplicar la distancia, su magnitud disminuye a la cuarta parte. Claro que la gravedad depende de la masa y la electricidad de la carga y, mientras que la primera sólo es atractiva, la segunda puede ser atractiva cuando los objetos tienen carga diferentes (protón positiva y electrón negativa) o repulsivos cuando las cargas son iguales (protón rechaza a protón y electrón rechaza a electrón); se puede probar jugando con dos imanes que se juntarán por sus polos negativos-positivo y se rechazarán por sus polos positivo-positivo y negativo-negativo. Más tarde llegó Michael Faraday con sus experimentos eléctricos y magnéticos y, finalmente, James Clero Maxwell formuló con sus ocho ecuaciones vectoriales la teoría del electromagnetismo.

Lorentz nos descubrió que un objeto que viaje a velocidades cercanas a la de la luz, c, se achatará por la parte delantera del sentido de su marcha (contracción de Lorentz) y, mientras tanto, su masa aumentará (lo que ha sido comprobado en los aceleradores de partículas).

“La constante de Planck es una constante física que desempeña un papel central en la teoría de la mecánica cuántica y recibe su nombre de su descubridor, Max Planck, uno de los padres de dicha teoría. Denotada como h {\displaystyle h} , es la constante que frecuentemente se define como el cuanto elemental de acción. Planck la denominaría precisamente «cuanto de acción» (en alemán, Wirkungsquantum), debido a que la cantidad denominada acción de un proceso físico (el producto de la energía implicada y el tiempo empleado) solo podía tomar valores discretos, es decir, múltiplos enteros de h {\displaystyle h} .”

Max Planck nos trajo su cuanto de acción, h, que dio lugar a la mecánica cuántica al descubrir que la energía se transmite en forma discontinua mediante paquetes discretos a los que llamó cuantos. También fue obra de Planck perfeccionar las unidades de Stoney y nos dejó esas cantidades naturales de tiempo, espacio, energía y masa.

Schrödinger, con su función de onda (Y), nos dijo la manera de solucionar, en parte, el problema planteado por Heisemberg con su principio de incertidumbre, según el cual no podemos saber, al mismo tiempo, dónde está una partícula y hacia dónde se dirige; sólo estamos capacitados para saber una de las dos cosas, pero no las dos al mismo tiempo. Así que la función de onda nos dice la probabilidad que tenemos para encontrar esa partícula y en qué lugar se encuentra.

Función de onda una partícula bidimensional encerrada en una caja. Las líneas de nivel sobre el plano inferior están relacionadas con la probabilidad de presencia. La función de onda del Universo de Schrödinger que nos dice la probabilidad que tenemos de saber donde se encuentra una partícula determinada. A partir del Principio de Incertidumbre de Heisenberg, surgió la ecuación de Schrödinger para paliar, en El nubarrón puede compararse a una sola función de onda electrónica.Al igual que el nubarrón, electrón. Así mismo, las funciones de onda pueden estar asociadas con objetos grandes, como personas. mismo, que estoy sentado en mi sillón de la mesa del despacho que tengo en mi casa para escribir sobre ciencia, sé que tengo una función de onda de probabilidad de Schrödinger. Si de algún modo pudiera ver mi función de onda, se parecería a una nube con una forma muy aproximada a la de mi cuerpo. Sin embargo, algo de la nube se extenderá por todo el espacio, más allá de Júpiter e incluso más allá del Sistema Solar, aunque allí sea prácticamente nula. Esto significa que existe una probabilidad muy grande de que yo esté, de hecho, sentado en mi sillón y no en el planeta Júpiter. Aunque parte de mi función de onda se extienda incluso más allá de la Vía Láctea, hay sólo una posibilidad infinitesimal de que yo este sentado en otra galaxia.

Más tarde, Stephen Hawking ha utilizado la función de onda de Schrödinger ampliándo su campo como “Función de Onda” de todo el Universo, y, él dice que, estamos inmersos en un Multiverso, es decir, una consecución de universos conectados mediante agujeros de gusano.

El objetivo al que se enfrentan los cosmólogos cuánticos es verificar matemáticamente todo esto y, si tomamos a Hawking en serio, ello significa que debemos empezar nuestro análisis con un profundo estudio de la función de onda que está presente en el universo y que nos hablaría de… ¡tántas cosas!

Estos universos no son todos iguales, en unos reinaran unas constantes y fuerzas y en otros estarán presentes otras fuerzas diferentes, habrán nacido sin vida. ¿Será así? No lo sabemos, pero lo cierto es que, no podemos negarnos a cualquier posibilidad. No sabemos tanto como para poder hacer eso.

emilio silvera

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Cuando por primera vez se puso este trabajo, dio lugar a comentarios que nos llevan hasta la realidad de hasta donde, resulta para nosotros incomprensible ese micro mundo de la cuántica, ese “universo” infinitesimal donde ocurren cosas que, no llegamos a comprender.

Sí, existe otro mundo que no vemos pero, ¡está en éste!

La mecánica cuántica domina en el micromundo de los átomos y de las partículas “elementales”. Nos enseña que en la naturaleza cualquier masa, por sólida o puntual que pueda parecer, tiene un aspecto ondulatorio. Esta onda no es como una onda de agua.  Es una onda de información. Nos indica la probabilidad de detectar una partícula. La longitud de onda de una partícula, la longitud cuántica, se hace menor cuanto mayor es la masa de esa partícula.

Por el contrario, la relatividad general era siempre necesaria cuando se trataba con situaciones donde algo viaja a la velocidad de la luz, o está muy cerca o donde la gravedad es muy intensa. Se utiliza para describir la expansión del universo o el comportamiento en situaciones extremas, como la formación de agujeros negros. Sin embargo, la gravedad es muy débil comparada con las fuerzas que unen átomos y moléculas y demasiado débil para tener cualquier efecto sobre la estructura del átomo o de partículas subatómicas, se trata con masas tan insignificantes que la incidencia gravitatoria es despreciable. Todo lo contrario que ocurre en presencia de masas considerables como planetas, estrellas y galaxias, donde la presencia de la gravitación curva el espacio y distorsiona el tiempo.

La Gravedad hace que la Tierra se vea como un mapa. Es una vista altamente exagerada, pero ilustra a las claras cómo la atracción gravitatoria que se manifiesta desde la masa de roca bajo nuestros pies no es la misma en todo lugar. La gravedad es más fuerte en áreas amarillas y más débil en las azules. (Imagen tomada por el satélite Goce)

Como resultado de estas propiedades antagónicas, la teoría cuántica y la teoría relativista gobiernan reinos diferentes, muy dispares, en el universo de lo muy pequeño o en el universo de lo muy grande. Nadie ha encontrado la manera de unir, sin fisuras, estas dos teorías en una sola y nueva de Gravedad-Cuántica.

¿Cuáles son los límites de la teoría cuántica y de la teoría de la relatividad general de Einstein? Afortunadamente, hay una respuesta simple y las unidades de Planck nos dicen cuales son.

Supongamos que tomamos toda la masa del universo visible y determinamos su longitud de onda cuántica. Podemos preguntarnos en qué momento esta longitud de onda cuántica del universo visible superará su tamaño.  La respuesta es: cuando el universo sea más pequeño en tamaño que la longitud de Planck, es decir, 10^-33  centímetros, más joven que el Tiempo de Planck, 10^-43 segundos y supere la temperatura de Planck de 10³² grados.  Las unidades de Planck marcan la frontera de aplicación de nuestras teorías actuales. Para comprender en que se parece el mundo a una escala menor que la longitud de Planck tenemos que comprender plenamente cómo se entrelaza la incertidumbre cuántica con la gravedad. Para entender lo que podría haber sucedido cerca del suceso que estamos tentados a llamar el principio del universo, o el comienzo del tiempo, tenemos que penetrar la barrera de Planck. Las constantes de la naturaleza marcan las fronteras de nuestro conocimiento existente y nos dejan al descubierto los límites de nuestras teorías.

En los intentos más recientes de crear una teoría nueva para describir la naturaleza cuántica de la gravedad ha emergido un nuevo significado para las unidades naturales de Planck. Parece que el concepto al que llamamos “información” tiene un profundo significado en el universo. Estamos habituados a vivir en lo que llamamos “la edad de la información”.  La información puede ser empaquetada en formas electrónicas, enviadas rápidamente y recibidas con más facilidad que nunca antes.

Los tiempos cambian y la manera de informar también, lejos nos queda ya aquellos toscos aparatos impresores del pasado, ahora, en espacios muy reducidos, tenemos guardada más información que antes había en una colección de libros.

Nuestra evolución en el proceso rápido y barato de la información se suele mostrar en una forma que nos permite comprobar la predicción de Gordon Moore, el fundador de Intel, llamada ley de Moore, en la que, en 1.965, advirtió que el área de un transistor se dividía por dos aproximadamente cada 12 meses. En 1.975 revisó su tiempo de reducción a la mitad hasta situarlo en 24 meses. Esta es “la ley de Moore” cada 24 meses se obtiene una circuiteria de ordenador aproximadamente el doble, que corre a velocidad doble, por el mismo precio, ya que, el coste integrado del circuito viene a ser el mismo, constante.

Los límites últimos que podemos esperar para el almacenamiento y los ritmos de procesamiento de la información están impuestos por las constantes de la naturaleza. En 1.981, el físico israelí, Jacob Bekenstein, hizo una predicción inusual que estaba inspirada en su estudio de los agujeros negros.  Calculó que hay una cantidad máxima de información que puede almacenarse dentro de cualquier volumen. Esto no debería sorprendernos. Lo que debería hacerlo es que el valor máximo está precisamente determinado por el área de la superficie que rodea al volumen, y no por el propio volumen. El número máximo de bits de información que puede almacenarse en un volumen viene dado precisamente por el cómputo de su área superficial en unidades de Planck. Supongamos que la región es esférica. Entonces su área superficial es precisamente proporcional al cuadrado de su radio, mientras que el área de Planck es proporcional a la longitud de Planck al cuadrado, 10^-66 cm².  Esto es muchísimo mayor que cualquier capacidad de almacenamiento de información producida hasta ahora. Asimismo, hay un límite último sobre el ritmo de procesamiento de información que viene impuesto por las constantes de la naturaleza.

La información llega a todos los rincones del Mundo

No debemos descartar la posibilidad de que seamos capaces de utilizar las unidades de Planck-Stoney para clasificar todo el abanico de estructuras que vemos en el universo, desde el mundo de las partículas elementales hasta las más grandes estructuras astronómicas.  Este fenómeno se puede representar en un gráfico que recree la escala logarítmica de tamaño desde el átomo a las galaxias.

Todas las estructuras del universo existen porque son el equilibrio de fuerzas dispares y competidoras que se detienen o compensan las unas a las otras; la atracción y la repulsión. Ese es el equilibrio de las estrellas donde la repulsión termonuclear tiende a expandirla y la atracción (contracción) de su propia masa tiende a comprimirla; así, el resultado es la estabilidad de la estrella. En el caso del planeta Tierra, hay un equilibrio entre la fuerza atractiva de la gravedad y la repulsión atómica que aparece cuando los átomos se comprimen demasiado juntos. Todos estos equilibrios pueden expresarse aproximadamente en términos de dos números puros creados a partir de las constantes e, h, c, G y m_protón.

α = 2πe² / hc ≈ 1/137

α_G = (Gm_p2)² / hc ≈ 10^-38

La identificación de constantes adimensionales de la naturaleza como a (alfa) y a_G, junto con los números que desempeñan el mismo papel definitorio para las fuerzas débil y fuerte de la naturaleza, nos anima a pensar por un momento en mundos diferentes del nuestro.

Estos otros mundos pueden estar definidos por leyes de la naturaleza iguales a las que gobiernan el universo tal como lo conocemos, pero estarán caracterizados por diferentes valores de constantes adimensionales. Estos cambios numéricos alterarán toda la fábrica de los mundos imaginarios. Los átomos pueden tener propiedades diferentes. La gravedad puede tener un papel en el mundo a pequeña escala.  La naturaleza cuántica de la realidad puede intervenir en lugares insospechados.

Lo único que cuenta en la definición del mundo son los valores de las constantes adimensionales de la naturaleza (así lo creían Einstein y Planck).  Si se duplica el valor de todas las masas no se puede llegar a saber, porque todos los números puros definidos por las razones de cualquier par de masas son invariables.

Cuando surgen comentarios de números puros y adimensionales, de manera automática aparece en mi mente el número 137. Ese número encierra más de lo que estamos preparados para comprender; me hace pensar y mi imaginación se desboca en múltiples ideas y teorías. Einstein era un campeón en esta clase de ejercicios mentales que él llamaba “libre invención de la mente”. El gran físico creía que no podríamos llegar a las verdades de la naturaleza sólo por la observación y la experimentación. Necesitamos crear conceptos, teorías y postulados de nuestra propia imaginación que posteriormente deben ser explorados para averiguar si existe algo de verdad en ellos. Con los adelantos actuales, estudiando la luz lejana de cuásares muy antiguos, se estudia si la constante de estructura fina (α) ha variado con el paso del tiempo.

El Universo es muy grande, inmensamente grande y, probablemente, todo lo que nuestras mentes puedan imaginar podrá exisitr en alguna parte de esas regiones perdidas en las profundidades cósmicas, en los confines del Espacio- Tiempo, en lugares ignotos de extraña belleza en los que otros mundos y otras criaturas tendrán, su propio habitat que, siendo diferente al nuestro, también, sus criaturas, estarán buscando el significado de las leyes del Universo.

emilio silvera

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