Siempre nos hemos preguntado que es lo que había antes del Big Bang

En no pocas ocasiones uno se ha parado a pensar en cómo pudo surgir el Universo a partir de la “nada”. Si surgió es porque había. Y, desde luego, todo está directamente relacionado con eso que se conoce por fluctuaciones, esas desviaciones aleatorias en el valor de las cosas sobre su valor medio. No hay que perder de vista los sistemas descritos por la mecánica cuántica, en ellos están bien definidas esas fluctuaciones que, en esa infinitesimal región se llaman “fluctuaciones cuánticas” y, tienen mucho que ver con el Principio de Inmcertidumbre de Heisenberg.

Imagen de las llamadas fluctuaciones del vacío son oscilaciones aleatorias, e impredecibles

En Cualquier sistema por encima del cero absoluto se pueden presentar dichas fluctuaciones. Es neceario que tengamos en cuenta dichas fluctuaciones para poder obtener una teoría cuantitativa de de las “transiciones de fase” en tres dimensiones. Incluso se puede llegar a pensar que las “fluctuaciones cuánticas” pudieron ser las responsables de la formación de las estructuras en el universo primitivo que pudo surgir de una “Fluctuación del Vacío” que rasgando el espacio tiempo en otro lugar, produjo la opción de crear nuestro universo, o, incluso, múltiples universos conectados al principio y separados más tarde para hacerse unidades independientes de universos.

Lo que vemos arriba marcado dentro de un círculo es lo que se conoce comoel Gran Vacío de Boötes, uno de los mayores “vacíos conocidos de nuestro Universo.  El  Tiene unos 250 millones de años luz de diámetro (casi el 0.27% del diámetro del universo visible), o unos 236,000 Mpc3 en el volumen. Se considera un supervación y sólo tiene dentro de él a unas sesenta galaxias. Fue descubierto por Robert Kirshner (1981), como parte de un estudio de corrimientos al rojo galácticos. El centro del Vacío Boötes esta a aproximadamente 700 millones de años luz de la Tierra.

En astronomía, el vacío está referido a regiones del espacio con menor contenido de Galaxias que el promedio o ninguna galaxia.  También le solemos llamar vacío cósmico. Han sido detectados vacíos con menos de una décima de la densidad promedio del Universo en escalas de hasta 200 millones de años-luz en exploraciones a gran escala.

       Sabemos que la “Nada” no existe y que, a partir de las “Fluctuaciones de vacio” nace la materia. Para que la teoría sea consistente, y se respete el principio de indeterminación, el vacío cuántico tiene que sufrir fluctuaciones.

¡Las fluctuaciones de vacío! que, al igual que las ondas “reales” de energía positiva, están sujetas a las leyes de la dualidad onda/partícula; es decir, tienen tanto aspectos de onda como aspectos de partícula. Las ondas fluctúan de forma aleatoria e impredecible, con energía positiva momentáneamente aquí, energía negativa momentáneamente allí, y energía cero en promedio.  El aspecto de partícula está incorporado en el concepto de partículas virtuales, es decir, partículas que pueden nacer en pares (dos partículas a un tiempo), viviendo momentáneamente de la energía fluctuacional tomada prestada de regiones “vecinas del espacio”, y que luego se aniquilan y desaparecen, devolviendo la energía a esas regiones vecinas. Si hablamos de fluctuaciones electromagnéticas del vacío las partículas virtuales son fotones virtuales; en el caso de fluctuaciones de la Gravedad en el vacío, son gravitones virtuales.

Ni con los ojos abiertos como platos hemos podido “ver” lo que “hay” en esas “regiones vecinas” a nuestro mundo y que llamamos vacío en el que se producen fluctiuaciones que hace surgir “cosas” que, de inmediato, desaparecen.  Insistimos en querer verlas para saber y no dejamos de preguntarnos… ¿Qué es lo que hay allí? ¿Vivirá en esa región la tan buscada partícula de Higgs, la materia oscura o las cuerdas? ¿Qué es lo que allí puede haber? En realidad sabemos que las fluctuaciones de vacío son, para las ondas electromagnéticas y gravitatorias, lo que “los movimientos de degeneración claustrofóbicos” son para los electrones.

 Dependiendo de sus masas, las estrellas mueren para convertirse en enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros

Si confinamos un electrón a una pequeña región del espacio, entonces, por mucho que un trate de frenarlo y detenerlo, el electrón está obligado por las leyes de la mecánica cuántica a continuar moviéndose aleatoriamente, de forma impredecible.  Este movimiento de degeneración claustrofóbico que produce la presión mediante la que una estrella enana blanca se mantiene contra su propia compresión gravitatoria o, en el mismo caso, la degeneración de los neutrones, mantiene estable a la estrella de neutrones que, obligada por la fuerza que se genera de la degeneración de los neutrones, es posible frenar la enorme fuerza de gravedad que está comprimiendo a la estrella.

De la misma forma, si tratamos de eliminar todas las oscilaciones electromagnéticas o gravitatorias de alguna región del espacio, nunca tendremos éxito.  Las leyes de la mecánica cuántica insisten en que siempre quedarán algunas oscilaciones aleatorias impredecibles, es decir, algunas ondas electromagnéticas y gravitatorias aleatorias e impredecibles. Estas fluctuaciones del vacío no pueden ser frenadas eliminando su energía (aunque algunos estiman que, en promedio, no contienen energía en absoluto).

Claro que, aún nadie ha podido medir de ninguna manera la cantidad real de energía que se escapa de ese supuesto “vacío”, como tampoco se ha medido la cantidad de fuerza gravitatoria que puede salir de ese mismo espacio “vacío”. Si la energía es masa y si la masa produce gravedad, entonces ¿Qué es lo que hay en ese mal llamado “espacio vacío”?

Podemos imaginar que el vacío es un depósito de energía: las partículas virtuales surgen del vacío, tomando prestada temporalmente parte de su energía. En física, lo normal es sorprenderse y leer cosas como esta:

El concepto de espacio-tiempo como medio físico lleno de energía virtual fue emergiendo gradualmente a lo largo del siglo XX. A partir de entonces pudimos desvelar que, lo que llamamos vacío estaba lleno a rebosar, y, de ellí surgían partículas virtuales que, al instante, volvían a desaparecer. ¿Qué era todo aquello? ¿Dónde estaba toda aquella energía?

“Así, como entramos en una nueva era para comprender el tiempo, también hemos entrado a una nueva era de comprender el espacio.  Se ha descubierto que lo que llamamos espacio vacío, el vacío, en realidad está repleto de inmensa energía potencial.  La conclusión ordinaria de considerar el espacio como la nada, el lugar donde se sitúa la materia, evidentemente se ha convertido en nuestro espacio.  Pero el vacío tiene más energía que la materia que está en ese vacío y de hecho, la materia y el vacío son una misma cosa, hay una continuidad.  Se ha descubierto que hay más energía en un centímetro cúbico de vacío que en todo el Universo manifiesto.”

Lo cierto es que estamos en un momento crucial de la Física, las matemáticas y la cosmología, y debemos, para poder continuar avanzando, tomar conceptos nuevos que, a partir de los que ahora manejamos, nos permitan traspasar los muros que nos están cerrando el paso para llegar a las supercuerdas, a la posible  “materia oscura” o a una “teoría cuántica de la gravedad” que, también está implícita en la teoría M.

 Si, todas estas teorías dieron un buen resultado en su momento y, aún en el presente siguen cumpliendo sus cometidos pero, si queremos ir más allá… ¡Necesitamos nuevas Teorías! Sin poder confirmar la Teoría de Cuerdas y otras que circulan por ahí, continuamos con las mismas herramientas: El Modelo Estándar, La Relatividad, La Mecánica Cuántica…

Claro que todas esas teorías estuvieron bien y la Hhumanidad dio un paso de gigante en el conocimiento del Universo y de cómo funcionaba la Naturaleza. Sin embargo… Habrá que buscar cosas nuevas que nos lleven más allá. Llevamos más de cien años utilizando las mismas herramientas (el cuanto de Planck y la relatividad de Einstein), sería la hora de que alguien iluminado tenga esa idea que nos haga dar ese gran paso hacia la física del futuro.

    Las nuevas tecnologías cambiaran el futuro. Dentro de algunas décadas, las nuevas generaciones podrán diksfrutar de técnicas ahora inimaginables que les llevará lejos en todos los ámbitos de la medicina, la I.A., los viajes espaciales, la computación cuántica….

Estamos anclados, necesitamos nuevas y audaces ideas que puedan romper las cadenas “virtuales” que atan nuestras mentes a ideas del pasado que, como la relatividad y la mecánica cuántica llevan cien años predominando sobre la física. ¿No es tiempo ya de andar otros caminos que nos lleven más lejos, que nos enseñen otros horizontes? ¿Dónde están las ideas? ¿Dónde nuestra imaginación?

Como nos dicen en este anuncio del Kybalion, nada es estático en el Universo y, todo está en continuo movimiento o vibración. Habreis oido hablar de la energía de punto cero que permanerce en una sustancia en el cero absoluto (cero K). Está de acuerdo con la teoría cuántica, según la cual, una partícula oscilando con un movimiento armónico simple no tiene estado estacionario de energía cinética nula. Es más, el Principio de Incertidumbre no permite que esta partícula esté en reposo en el punto central exacto de sus oscilaciones. Del vacío surgen sin cesar partículas virtuales que desaparecen en fracciones de segundo, y, ya conoceis, por ejemplo, el Efecto Casimir en el que dos placas pueden producir energía negativa surgidas del vacío.

                    Efecto Casimir

Me llama poderosamente la atención lo que conocemos como las fluctuaciones de vacío; esas oscilaciones aleatorias, impredecibles e ineliminables de un campo (electromagnético o gravitatorio), que son debidas a un tira y afloja en el que pequeñas regiones del espacio toman prestada momentáneamente energía de regiones adyacentes y luego la devuelven.

Ordinariamente, definimos el vacío como el espacio en el que hay una baja presión de un gas, es decir, relativamente pocos átomos o moléculas. En ese sentido, un vacío perfecto no contendría ningún átomo o molécula, pero no se puede obtener, ya que todos los materiales que rodean ese espacio tienen una presión de vapor infinita. En un bajo vacío, la presión se reduce hasta 10^-2 pascales, mientras que un alto vacío tiene una presión de 10^-2 – 10^-7 pascales. Por debajo de 10^-7 pascales se conoce como un vacío ultraalto. Tenemos que llegar a la conclusión de que el “vacio” y la “nada” no existen realmente. ¡Siempre hay!

“La raíz etimológica de «nada»: res nata, es contradictoria del significado actual, pues significa cosa nacida. Quizás este -para muchos- insospechado y contundente hecho justifique las tal vez permanentes e irreconciliables concepciones antagónicas, y la reificación no incurra ya en falacia.

En contraste, en la filosofía griega la idea de la nada surgió con los problemas de la negación del ser, de la conservación del ser y de la imposibilidad de afirmar la nada. En particular, Parménides creyó que del «no ser» (la nada) no se puede hablar. Epicuro y Lucrecio aseveraron que la materia no se puede crear de la nada, ni destruir a nada”. Hasta los antiguos sospechaban esa verdad.

             Fuí a una charla de Álvaro Rújula del CERN y, entre otras cosas decía:

“Saquemos los muebles de la habitación, apaguemos las luces y vayámonos. Sellemos el recinto, enfriemos las paredes al cero absoluto y extraigamos hasta la última molécula de aire, de modo que dentro no quede nada. ¿Nada? No, estrictamente hablando lo que hemos preparado es un volumen lleno de vacío. Y digo lleno con propiedad. Quizás el segundo más sorprendente descubrimiento de la física es que el vacío, aparentemente, no es la nada, sino una substancia. Aunque no como las otras…”

 

El hombre lleva toda la razón y es cierto que en física, la “nada” no existe y es simplemente una abstrtacción, un concepto, una manera de hablar para entendernos en ciertós aspectos de la conversación. Como antes he dicho por ahí arriba, existe ese algo que surge del “espacio vacío” y que conocemos como partículas virtuales, las que constantemente se crean y se destruyen y aunque no son observables de manera directa, los efectos que dichas partículas generan si que lo son. En ese sentido la física curiosamente se alinea con la etimología de la palabra nada. Todo esto, ese fenómeno que no hemos llegado a comprender nos lleva a sospechar que, ahí reside un a “identidad secreta” que nos pone delante de “la nada y el nacer”, es decir, nos pone delante del plano que nos dice que… !la nada puede ser el nacimiento! Lo que hace posible el propio proceso de nacer, o, dicho de otra manera, la “nada” podría ser la perenne potencia de ser.

Gráfico del Principio de Indeterminación de Heisenberg.

Así, podemos llegar a la conclusión de que debido a la extraña mecánica cuántica, “la nada” se puede transformar en “algo” de manera constante. El Principio de Incertidumbre de Heisenberg señala que un sistema nunca puede tener exactamente cero energía y como la energía es masa -la relatividad especial nos demostró que son dos caras de una misma moneda-, podríamos llegar a entender el por qué, pares de partículas se pueden formar espontáneamente siempre y cuando se amiquilen rápidamente para restablecer el equilibrio.

En mecánica cuántica, la Incertidumbre nos dice que hay una compensación entre energía y tiempo: Cuanta menor energía tiene un sistema, más tiempo podrá mantenerse. Lo mismo les pasa a las estrellas supermasivas que duran mucho menos que estrellas más pequeñas que consumen menos materia de fusión nuclear. Si pensamos en todo eso, incluso podríamos llegar a la conclusión final de que, el Universo, que tiene 13.700 millones de años, ha tenido el tiempo necesario para poder formar, a partir del “vacio cuántico” estrellas y galaxias llenas de mundos y de formas de vida complejas, gracias a que, su energía en conjunto, debe ser -teniendo en cuenta su extensión- demasiado baja, o, lo necesarimente baja para que eso sea posible.

Claro que, a pesar de todo lo que más arriba he dicho, debemos llegar a la conclusión de que “no sabemos”, y, el hecho cierto de que, hayamos sido capaces de desvelar “algunos” secretos de la Naturaleza, no debe ser suficiente para que se nos suban esos “pequeños” triunfos a la cabeza. Newton nos descubrió que la luz del Sol o luz blanca, era el producto de la mezcla de todos los componentes coloreados, hizo pasar un rayo de luz por un prisma y, la habitación donde hacía el experimento, sus paredes, se llenaron de luciérnagas luminosas de muchos colores, el arco iris estaba allí, del rojo al violeta, descompuestos en mariposas luminosas.

Planck nos habló del cuanto de energía, h. Einstein nos dijo que la energía y la masa eran la misma cosa y que la luz marcaba el límite al que podemos enviar la información en nuestro universo. Otros descubrieron de qué estaba formada la materia y cómo se transmitían las fuerzas fundamentales del nuestro Universo. Pudimos descubrir la existencia de unas constantes universales que hacían posible un Universo como el que nos acoge. Muchos otros secretos fueron desvelados y “arrancados” de la “gruta de los tesoros” que la Naturaleza esconde.

Todo eso es cierto, y, nuestro cerebro, una obra de la Naturaleza que lo hizo surgir a partir de la materia “inerte”, que ha podido evolucionar para desvelar todos esos secretos y, sin embargo, no debemos confundir -para nuestro propio bien-, que unos pocos conocimientos son los conocimientos. Como decía el sabío:

“cuanto más profundizo en el saber de las cosas, más consciente soy de lo poco que sé. Mis conocimientos son limitados pero, mi ignorancia, es infinita“.

 

“La ciencia no es otra cosa que la empresa de descubrir la unidad en la variedad  desaforada de la naturaleza, o más exactamente, en la variedad de nuestra experiencia que está limitada por nuestra ignorancia.”

 

Yo creo que la Ciencia es un proceso de ir descubriendo a cada paso un orden nuevo que nos lleve a unir lo que parecía desunido. Todo en el Universo tiene una relación y, lo que pasa “aquí”, de alguna manera, influye en lo que pasará “allí”. Todo parece estar conectado por hilos invisibles de la Gravedad y el electromagnetismo que tienen alcance infinito y están presentes en todas partes, también en nosotros influyen esas y las otras fuerzas fundamentales del Universo para que seámos como somos y no de otra manera.

emilio silvera

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La Música que incide en nosotros

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BIODIVIERSIDAD

Estiman que quedan unos 12 millones de especies por descubrir

Los expertos estiman que quedan alrededor de 12 millones de especies animales y vegetales por descubrir. Esta abrumadora cifra se hace aún más colosal si se tiene en cuenta que las especies que ya se conocen suponen sólo una quinta parte. En 2016 se catalogaron unas 18.000 especies nuevas y, de ellas, un grupo de taxonomistas del Instituto Internacional para la Exploración de Especies (IISE, por sus siglas en inglés) ha seleccionado, por décimo año consecutivo, las 10 más destacadas.

En esta lista aparece este año una araña de menos de dos milímetros de los bosques húmedos de la India, que tiene forma de sombrero de mago, a la que han bautizado Eriovixia gryffindori en honor al personaje de Harry Potter. Hasta ahora, sólo se han descubierto ejemplares hembra. También está incluida una hormiga de Papúa Nueva Guinea, la Pheidole drogon, que utiliza sus espinas para triturar semillas y así poder comerlas.

La hormiga espiniosa Pheidole drogon MASAKO OGASAWARA

Otra de las especies, el arbusto Solanum ossicruentum, tiene unos frutos, duros como huesos, que parecen sangrar al cortarlos. Este es una vieja conocida de los científicos, ya que está catalogada desde hace 50 años, pero erróneamente, puesto que se le consideraba una variación de otra planta.

En el sur de Colombia ha aparecido la Telipogon diabolicus, una orquídea cuya estructura reproductiva recuerda a las representaciones de la cara del diablo. Está en peligro crítico: sólo crece en un bosque de montaña al sur del país que actualmente está muy amenazado por la construcción de una carretera.

En Laos, Tailandia y Vietnam los científicos han descrito un ciempiés con 20 pares de patas y unos 20 centímetros de longitud (Scolopendra cataracta) capaz de sumergirse en el agua y correr por el fondo de la misma manera que en tierra firme.

La lista también incluye un saltamontes experto en camuflaje. Las hembras de esta especie (Eulophophyllum kirki), que tiene forma de hoja, exhiben un color rosa brillante mientras que los machos son completamente verdes. Completan la lista una rata omnívora de Indonesia (Gracilimus radix), una gran raya de agua dulce (Potamotrygon rex) endémica al río Tocantins, de Brasil, que mide más de un metro y puede pesar hasta 20 kilos, un milpiés (Illacme tobini) del Parque Nacional Sequoia, en EEUU, que, aunque ahora tiene 414 patas, continúa añadiendo más a lo largo de su vida y un gusano marino primitivo (Xenoturbella churro) que tiene la particularidad de tener boca, pero no ano.

Precisamente este último es una de las especies que más fascina de esta lista al investigador del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC), Antonio García-Valdecasas, que ha coordinado el comité seleccionador. El experto explica a ELMUNDO que el objetivo de la publicación de esta clasificación es recordar que el descubrimiento de la diversidad de la vida en el planeta está lejos de haber acabado. «Buscamos mantener vivo el asombro del mundo natural, cuyo conocimiento produce una sensación de plenitud que ningún artilugio tecnológico puede disputar», añade el investigador.

El saltamontes Eulophophyllum kirki PETER KIRK

Para hacer la recopilación de estas 10 especies, García-Valdecasas señala que primero se hace una preselección desde el IISE y, después, los miembros del comité las puntúan. «Cualquier persona puede sugerir la consideración de cualquier especie, incluso nosotros mismos», recuerda. Eso sí, la única cláusula es que si la especie la ha descubierto alguno de ellos, ese año no puede votar.

La crisis ambiental en la que está inmerso el planeta provoca que las especies se extingan sin que dé tiempo a descubrirlas. García afirma que es «un problema complicado». «Nuestra especie hace uso de recursos, que procesa y devuelve al medio ambiente de forma poco favorable para muchas especies», sostiene.

En este sentido, el doctor Quentin D. Wheeler, que lidera el comité, explica a este diario que la tasa de extinción actual es 1.000 veces superior que en la prehistoria. «Nos arriesgamos a no llegar a conocer a millones de especies o a no aprender lo que nos pueden enseñar», afirma el científico.

Esta lista se ha hecho pública coincidiendo con el aniversario del botánico sueco Carlos Linneo, del siglo XVIII, considerado padre de la taxonomía moderna.

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GENÉTICA

El estudio incluye un análisis del ADN de 78.308 personas

Identifican 40 genes humanos relacionados con la inteligencia

Imagen computerizada de una cadena de ADN EPA

Desde que la publicación del Proyecto Genoma Humano desvelara en 2001 la secuencia completa de nuestro ADN, muchos han sido los estudios que han tratado de averiguar qué genes forman parte de dicha secuencia. Conocer su significado y por tanto su función resulta clave para identificar todos los genes del ser humano y con ello entender su biología o las enfermedades que le afectan.

Se trata de una tarea difícil, pues un trabajo de este tipo requiere de la colaboración de muchos equipos de investigación que analicen un gran volumen de datos que permitan construir un modelo general aplicable a toda nuestra especie.

La revista Nature Genomics publica este lunes los resultados de un gran equipo de investigadores de varias instituciones holandesas e inglesas que, tras analizar el ADN de 78.308 personas, aporta la descripción de nuevos genes humanos, 40 de ellos relacionados con la inteligencia. El estudio podría ayudar a entender la función cerebral, la cognición, y definir el componente genético del coeficiente intelectual.

“Hemos llevado a cabo un estudio de todo el genoma relacionado con la Inteligencia para la muestra más grande analizada hasta la fecha (más de 78.000 personas) y por primera vez hemos sido capaces de detectar una cantidad sustancial de efectos genéticos en el coeficiente intelectual“, ha afirmado a EL MUNDO Danielle Posthuma, investigadora de la Universidad de Amsterdam que dirige la investigación.

Los científicos encontraron 52 genes, 12 de ellos ya conocidos y 40 de nueva descripción. La mayoría de estos genes tienen una función en el cerebro y están implicados en la regulación del desarrollo de la célula, proporcionando “una visión de los fundamentos biológicos de la inteligencia”, según explica Posthuma. “También mostramos una relación genética entre la inteligencia y otros rasgos, como la enfermedad de Alzheimer, la esquizofrenia y la neurosis, que tienen una correlación genética negativa con la inteligencia. Nuestros hallazgos ayudan, por tanto, a la comprensión de los fundamentos genéticos de estos trastornos”, ha añadido.

Por otro lado, los investigadores han llevado a cabo un análisis estadístico relacionando la presencia de estos nuevos genes con ciertos rasgos de la población como el volumen intracraneal, la medida de la circunferencia de la cabeza durante la infancia, o el éxito educacional, todos ellos relacionados hasta la fecha indirectamente con valores de inteligencia.

“El éxito educacional y la inteligencia están correlacionados en la población general en un 40%. En términos genéticos esta correlación es aún mayor, alcanzando hasta un 70%. Esto significa que la variación de los genes que están asociados con un incremento de la inteligencia, también lo está con un mayor éxito educacional”, ha apuntado Danielle Posthuma.

En las casi 80.000 personas estudiadas, Posthuma y su equipo han incluido tres grupos de interés especial, como son los individuos de edad avanzada, el análisis de los estudiantes que presentan un alto coeficiente intelectual (CI), o el estudio de gemelos idénticos.

“Hemos querido comprobar si los efectos genéticos sobre la inteligencia eran diferentes con la edad: no lo eran. También probamos si nuestros actuales hallazgos genéticos podían pronosticar de alguna manera si una persona tenía un CI extremadamente alto o no. Podríamos hacerlo, aunque nuestra predicción está aún lejos de ser perfecta”, ha aseverado Posthuma.

En cuanto a los resultados con gemelos idénticos, que suelen usarse para ver en estas personas cómo interactúan los mecanismos de la herencia genética y el medio ambiente, Posthuma ha concluido que aún se necesitan descubrir más genes que ayuden a comprender cómo se produce el legado de la inteligencia de una generación a otra.

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