Está comenzando a comprenderse cómo es la estructura íntima de un líquido con propiedades aberrantes a las que debemos la existencia de la vida en la Tierra.

 

                        El agua líquida es una rareza en el universo. Friedrich Böhringer (CC)

¿Qué ocurriría si el hielo se hundiera en lugar de flotar? A primera vista, no gran cosa: tal vez habría que remover el gin & tonic de vez en cuando para que se mantuviera frío. Y, sin duda, el Titanic habría llegado a puerto sano y salvo. Pero en realidad, todo sería muy diferente. De hecho, ni siquiera estaríamos aquí: si el agua congelada cayera al fondo del mar, y se formara nuevo hielo que a su vez se hundiera, el resultado final durante las grandes glaciaciones de la Tierra habría sido una gran masa de océanos sólidos que no podría haber sostenido la existencia de vida.

 

 

 

 

Así pues, debemos nuestra existencia al hecho de que el hielo flote, es decir, que el agua en estado sólido sea menos densa que en fase líquida. Pero lo cierto es que esto es una completa anomalía. Como las demás sustancias, el agua aumenta su densidad al enfriarse, pero por debajo de los 4 ^oC sucede algo extraño: a medida que comienza a pasar al estado sólido, su volumen aumenta, lo que reduce su densidad.

Y ésta es sólo una de las cualidades aberrantes del agua, la única sustancia que en las condiciones ambientales terrestres puede encontrarse en tres estados distintos: sólido, líquido y gas. Nada en el agua es típico, aunque la costumbre nos tenga habituados.

 

 

 

 

 

 

Fijémonos en su temperatura de ebullición: 100 ^oC. El agua, H₂O, es la combinación de hidrógeno y oxígeno. Este último encabeza un grupo de la tabla periódica formado por otros elementos con los que comparte propiedades, como el azufre (S), el selenio (Se) o el teluro (Te). Si sustituimos el oxígeno por sus compañeros, obtenemos la tendencia que siguen sus puntos de ebullición: de abajo arriba, el H₂Te hierve a -4 grados, el H₂Se a -42 y el H₂S a -62. Así, el agua debería hervir por debajo de los 80 grados bajo cero. Algo similar ocurre con los puntos de congelación: si se comportara como el resto de su grupo, el agua debería helarse a unos 100 bajo cero.

Otra propiedad que nos parece normal, pero en realidad sumamente insólita, es su inmensa tensión superficial, la mayor en un líquido exceptuando el metal mercurio. Vemos esta tensión superficial cuando llenamos un vaso por encima del borde sin que rebose, o en las gotas de rocío sobre las hojas, y algunos insectos acuáticos la aprovechan para deslizarse patinando sobre la superficie de las charcas.

 

 

 

 

La tensión superficial del agua permite que algunos insectos puedan caminar sobre ella. Markus Gayda (CC)

 

El agua lubrica y adhiere al mismo tiempo: podemos resbalar sobre un suelo mojado, pero prueben a despegar dos láminas de vidrio unidas por la humedad. El agua es un solvente universal, capaz de disolver sustancias tan dispares como las sales, los alcoholes, los ácidos o los álcalis. Y por si fuera poco, en ciertos casos el agua caliente se congela más deprisa que el agua fría; es el llamado efecto Mpemba, descubierto por un estudiante de secundaria de Tanzania cuyo profesor se carcajeó de él… hasta que un científico lo confirmó.

Así prosigue una lista de anomalías que ha mantenido perplejos a los científicos durante siglos. En 1612, Galileo Galilei escribía: “A mi juicio, el hielo debería ser agua rarificada más que condensada; […] el agua al congelarse aumenta de volumen, y el hielo que se produce es más ligero que el agua sobre la cual nada”. Obvio hoy para nosotros, pero no en su día para los detractores de Galileo, que atribuían la flotación del hielo a su forma.

 

De la poliagua a la homeopatía

 

 

 

 

 

Las peculiaridades del agua dieron pie a uno de los episodios más rocambolescos de la historia de la ciencia. En 1966, un científico soviético llamado Boris Deryagin presentó en Londres un chocante hallazgo. Un colega suyo, Nikolai Fedyakin, había descubierto que el agua presentaba un comportamiento excepcional cuando se aislaba en finos tubos capilares de cuarzo. El líquido así confinado era mucho más denso y viscoso de lo normal, su punto de ebullición se disparaba hasta los 150^o C y el de congelación se desplomaba hasta -40^o C, solidificándose en una especie de masa marrón.

 

 

 

 

La fiebre se desató cuando un equipo de investigadores de EEUU repitió los experimentos y confirmó sus resultados en la revista Science, bautizando la nueva sustancia con un nombre irresistible: poliagua. La hipótesis sugería que el agua confinada formaba un polímero del que se derivaban exóticas propiedades. La revista Time, el diario The New York Times y otros grandes medios cubrieron aquel extrordinario hallazgo que olía a premio Nobel. La revista Popular Sciencepublicaba instrucciones sobre “cómo crear tu propia poliagua”. En la revista Nature, un científico advertía de que la poliagua podía ser “el material más peligroso de la Tierra”, ya que su simple contacto con el agua normal podía polimerizarla y dejar el planeta seco, como un “facsímil de Venus”. El Pentágono se involucró, temeroso de que la URSS llevara ventaja en la explotación de sus posibles aplicaciones militares.

 

 

 

 

Hasta que a un científico de EEUU llamado Denis Rousseau, pensando que podía tratarse simplemente de agua contaminada, se le ocurrió repetir las pruebas practicadas a la poliagua analizando el sudor de su camiseta después de un partido de balonmano. Y resultó que la presunta poliagua y el sudor eran, a todos los efectos y valga la expresión, como dos gotas de agua. La poliagua no era más que agua normal con impurezas.

Las propiedades del agua están también en el corazón de otro mito, la homeopatía. En 1988 el francés Jacques Benveniste logró publicar en Nature un estudio que decía aportar pruebas sobre la capacidad del agua de recordar las sustancias que había contenido.

El principio homeopático sostiene que, cuanto menos compuesto, más efectividad; sus preparaciones se basan en diluir un ingrediente una y otra vez hasta que desaparece de la solución, quedando sólo agua con una especie de memoria. Otros investigadores trataron sin éxito de reproducir los resultados de Benveniste, que fueron después refutados, y la hipótesis de la memoria del agua ha sido repetidamentedesacreditada. Sin embargo, en este caso el mito no ha desaparecido; a diferencia de la poliagua, la homeopatía sostiene una poderosa industria.

 

Una molécula muy suya

 

 

Hoy la ciencia ha descubierto que las propiedades anómalas del agua tienen mucho que ver con una estructura muy cambiante y dinámica, todo lo contrario de un material con memoria. El secreto está en la química del H₂O. El oxígeno es uno de los elementos más electronegativos de la tabla periódica; es decir, que atrae con más fuerza los electrones. En el átomo de oxígeno predomina la carga negativa, mientras que en los dos hidrógenos se acumula la carga positiva. Ambas se compensan de modo que la carga neta es cero, pero esta estructura convierte a la molécula de agua en lo que se llama un dipolo: polo negativo y polo positivo. Ninguna de las moléculas parecidas a ella tiene un carácter dipolar tan marcado. Y esta es la razón de la enorme tensión superficial, ya que las moléculas de agua tienden a pegarse fuertemente unas a otras a través de estos polos, que se unen por un tipo de enlace llamado puente de hidrógeno.

 

 

 

 

 

Hasta hace poco más de una década, primaba la idea de que el agua líquida tenía una estructura homogénea. En el hielo, el agua está ordenada formando pirámides triangulares, o tetraedros, con una molécula en su centro y otras cuatro en los vértices, unidas a la central por puentes de hidrógeno. Se pensaba que al pasar a líquido se mantenía la misma estructura básica, pero los huecos del tetraedro se rellenaban con más moléculas, y de ahí su mayor densidad. Hasta que en 2004 los suecos Anders Nilsson y Lars Petterson lo pusieron todo patas arriba.

Mientras estudiaban por rayos X la estructura de otra molécula en disolución, Nilsson, de la Universidad de Stanford, y Pettersson, de la de Estocolmo, descubrieron que lo más interesante estaba en el agua. En contra de lo que decían los libros de texto, su potente fuente de rayos X les revelaba que sólo una pequeña parte de las moléculas de agua líquida formaban tetraedros. La inmensa mayoría estaban en una configuración más desordenada y compacta con sólo dos puentes de hidrógeno, y no cuatro. “Proponíamos que la estructura dominante estaba seriamente distorsionada”, resume Nilsson a EL ESPAÑOL.

 

Un líquido con doble personalidad

 

 

 

 

Resultó que esta estructura en dos fases distintas, tetraedros y masa desordenada, lo explicaba todo. Por ejemplo, cuando el hielo se derrite, el agua comienza a pasar a la estructura compacta, lo que eleva su densidad. Pero por encima de 4 ^oC, al aumentar las moléculas desordenadas, la vibración de éstas las aparta unas de otras, lo que resulta en un agua más ligera a mayor temperatura.

Curiosamente, el modelo de Nilsson y Pettersson se parecía mucho a una hipótesis propuesta varios años antes para el agua superenfriada. Se llama así al agua por debajo del punto de congelación que se mantiene en estado líquido al impedirse la formación de hielo; en la naturaleza existe, por ejemplo, en las nubes a gran altura. En 1992, un equipo de la Universidad de Boston propuso que el agua superenfriada se compone de dos fases, una de baja y otra de alta densidad. Estas dos fases se han relacionado con una estructura en tetraedros, la primera, y otra más desordenada, la segunda.

 

 

 

Si se calienta un líquido se incrementa la energía cinética media de sus moléculas. Las moléculas cuya energía cinética es más elevada y que están cerca de la superficie del líquido escaparán y darán lugar a la fase de vapor

 

Así, las dos líneas de investigación, la del agua que vemos a diario y la de la superenfriada, han confluido en un mismo modelo: una mezcla de dos estructuras que conviven y que se dan en mayor o menor grado dependiendo de la temperatura. En su última revisión, publicada en Nature Communications en diciembre de 2015, Nilsson y Pettersson cuentan que el agua es heterogénea, una mezcla cambiante de fases de alta y baja densidad. “La estructura distorsionada que proponíamos se relaciona con el líquido de alta densidad que es dominante a temperatura ambiente”, dice Nilsson. Y todo encaja, añade: “Las fluctuaciones entre los líquidos de alta y baja densidad explican las propiedades anómalas del agua”.

 

 

 

Un iceberg es una enorme masa de agua en forma de hielo que flota. Dan Rea, USAF (PD)

 

Esta idea del agua como la mezcla de aceite y vinagre en el aliño, pero ambos compuestos por una misma sustancia, aún se está abriendo paso en la comunidad científica. Por el momento, no todos están dispuestos a dejarse convencer. Pero mientras los expertos debaten, también comienzan a reflexionar sobre un intrigante enigma.

Cuando Nilsson y Pettersson dibujan un gráfico con presiones en un eje y temperaturas en el otro, resulta que las propiedades anómalas del agua se dan exclusivamente en una región central con forma de embudo. Por encima y por debajo de esta zona desaparece la doble personalidad del agua, que adopta sólo un estado y se comporta como un líquido cualquiera. Pero se da la circunstancia de que la región del embudo corresponde a las condiciones de la Tierra. “Al parecer, el agua se vuelve anómala a las temperaturas a las que suele existir la vida”, apunta Nilsson. “¿Es pura coincidencia o es algo significativo?”, se pregunta.

Hagamos un alto en el camino para hacer justicia y dar al Cesar lo que es del Cesar, es decir, el mérito del descubrimiento de las estrellas Cefeidas.

“Henrietta Swan Leavitt (Lancaster, Massachusetts, 4 de julio de 1868 – 12 de diciembre de 1921) fue una astrónoma estadounidense.”

Leavitt estudió las estrellas variables Cefeidas, cuyo brillo varía a periodos regulares, en el Observatorio del Harvard College. Descubrió y catalogó estrellas variables en las Nubes de Magallanes, lo que le permitió descubrir en 1912 que las Cefeidas de mayor luminosidad intrínseca tenían largos periodos, mostrando una la relación entre ambos.

 

 

 

 

 

Un año después, Ejnar Hertzsprung determinó la distancia de unas pocas Cefeidas lo que le permitió calibrar la relación Periodo-Luminosidad. Por lo tanto, a partir de entonces, observando el periodo de una Cefeida se podría conocer su luminosidad (y magnitud absoluta) que comparándola con la magnitud aparente observada permitiría establecer la distancia a dicha Cefeida. Este método podría utilizarse también para obtener la distancia a otras galaxias en las que se observasen estrellas Cefeidas, tal y como lo hizo Edwin Hubble en los años 1920 con la galaxia deAndrómeda.”

                     Queremos configurar el universo y hacemos mapas de las galaxias…

La cosmología, a pesar del paso del tiempo, continúa siendo una disciplina interesante, basada en la astronomía y la física. Tenemos la necesidad de saber cómo es nuestro mundo (el universo), incluso si esa visión es inexacta o incompleta. Los antiguos indúes, babilonios y mayas combinaron la ciencia con la religión y las estructuras sociales para completar la imagen. Pensar que ahora nosotros, hacemos algo diferente es, engañarnos a nosotros mismos. Si la cosmología moderna parece ajena a la religión, esto es porque las hemos convertido en una auténtica religión secular. Ahora, el sitio de los dioses, es ocupado por el Universo mismo, la Naturaleza sabia que tratamos de comprender.

A diferencia de los físicos o los químicos que aceptan gustosos los desafíos de sus paradigmas, los cosmólogos modernos son lagashianos, es decir, defienden el modelo que ellos han elegido frente a cualquier prueba que vaya contra él. Como dijo el físico ruso Lev Landau: “Los cosmólogos caen a menudo en errores, pero nunca dudan”.

El mundo de la cosmología ortodoxa del big bang no soporta a los disidentes y, desde luego, hay muchos y la historia nos habla de ellos. Por poner un ejemplo, me referiré al conocido protegido de Hubble, Halton Arp, educado en Harvard y Caltech que nunca renunció al rigor intelectual de su mentor y, en consecuencia, sostenía que los corrimientos hacia el rojo no demostraban necesariamente la existencia de un universo en expansión. Todos conocemos la calidad que como astrónomo tenía Arp y de sus renombrados descubrimientos que, en su día, llenaron las primeras portadas de toda la prensa.

Arp 147 es una pareja de galaxias en fuerte interacción localizada a unos 430 millones de años luz de la Tierra sobre la constelación de Cetus. La colisión entre ambos objetos, que una vez fueron una típica galaxia elíptica y una típica galaxia espiral, ha generado una onda expansiva de formación estelar intensa en lo que era la galaxia espiral, deformando este objeto de tal forma que ahora tiene una estructura claramente anular.

A veces, los objetos en el cielo que aparecen extraños o diferentes de lo normal, tienen una historia que contar que puede ser científicamente valioso. Esta fue la idea del catálogo de Halton Arp de Galaxias Peculiares que apareció en los años 1960. Uno de los raros objetos listados es Arp 261, que ahora ha sido fotografiado con mayor detalle que nunca usando el instrumento FORS2 en el Telescopio Muy Grande de ESO. La imagen contiene varias sorpresas.

Arp 261 yace a 70 millones de años luz de distancia en la constelación de Libra. Su caótica y muy inusual estructura es creada por la interacción de dos galaxias. Aunque las estrellas individuales es muy raro que colisionen en este evento, ya que están muy alejadas unas de otras, las enormes nubes de gas y polvo ciertamente chocan a gran velocidad, lo que provoca nuevos cúmulos de calientes estrellas. Las órbitas de las estrellas existentes son dramáticamente alteradas, creando los remolinos que se extienden en la parte superior izquierda e inferior derecha de la imagen. Ambas galaxias eran probablemente enanas, no muy distintas que las Nubes de Magallanes que orbitan nuestra galaxia.

                                    Las Nubes de Magallanes la grande y la pequeña

Viendo esas imágenes de increíble misterio, toda vez que esconden historias que tenemos que deducir de sus configuraciones, nos hacen caer en la cuenta de que, en realidad, todas nuestras cosmologías, desde las cosmologías sumerias y maya hasta la de los “expertos” actuales, están limitadas por una falta de visión que conlleva una enorme carencia de conocimientos. El que sabe, tiene una panorámica visual de la mente mucho más amplia que el que no tiene los conocimientos y, gritemos fuerte y claro: ¡Aún no sabemos! Innegable es que vamos avanzando y mucho pero, de ahí a decir que conocemos lo que el Universo es… hay un enorme abismo que necesita del puente del conocimiento para poder pasar al otro lado.

En los lejanos confines del Universo, a casi 13 mil millones años luz de la Tierra, unas extrañas galaxias yacen escondidas. Envueltas en polvo y atenuadas por la enorme distancia, ni siquiera el Telescopio Espacial Hubble es capaz de reconocerlas. Tendremos que esperar a su sustituto el James Webb.

Pronto será una realidad y nos mostrará un nuevo Universo

James Webb Space Telescope (JWST) artist’s conception (NASA). Sabiendo todo lo que nos ha traído el Hubble, esas imágenes que nos ejaron literalmente con la boca abierta por el asombro, ¿qué no podrá traernos este nuevo ingenio que supera en mucho al anterior? Su nombre es en honor al segundo administrador de la NASA y, sus objetivos:

• Buscar la luz de las primeras estrellas y galaxias formadas tras el supuesto big bang
• Estudiar la formación y evolución de las galaxias
• Comprender mejor la formación de estrellas y planetas
• Estudiar los sistemas planetarios y los orígenes de la vida

En su obra Cosmos, Carl Sagan describe varios mitos antiguos de la creación, que son, según escribe este autor, “un tributo a la audacia humana”. Al tiempo que llama al big bang “nuestro mito científico moderno”, señala una diferencia crucial en el sentido de que “la ciencia se plantera así misma preguntas y podemos realizar experimentos y observaciones para tratar de comprobar nuestras teorías”.

Sin embargo, lo que está claro es que Sagan, se sentía muy atraído por la cosmología cíclica hindú, en la cual Brahma, el gran dios creador, consigue que un universo llegue a existir cuando el lo sueña

      ¿Qué universos soñaría Brahma? ¿Sería como este nuestro? ¿Tendrían vida?

Según el experto en religiones Mircea Eliade, durante cada día brahmánico, 4.320 millones de años para ser exactos, el universo sigue su curso. Pero, al comienzo del anochecer brahmánico, el dios se cansa de todo esto, bosteza y cae en un profundo sueño. El universo se desvanece, disolviendo los tres dominios materiales que son la Tierra, el Sol y los cielos, que contiene la Luna,  los planetas y la estrella Polar. (Hay cuatro dominios superiores a éstos que no se destruyen en este ciclo). La noche va pasando; entonces Brahma empieza a soñar de nuevo y otro universo empieza a existir.

Este ciclo de creación y destrucción continúa eternamente, lo cual se pone de manifiesto en el dios hinfú Siva, señor de la danza que , que sostiene en su mano derecha el tambor que anuncia la creación del universo y en la mano izquierda la llama que. mil millones de años después, destruirá este universo. Hay que decir tambien que Brahma no es sino uno de los muchos dioses que también sueñan sus propios universos, es decir, ya por aquel entonces, se hablaba y creía en los multiversos.

Alrededor de todas aquellas configuraciones del Cosmos, como era de esperar, tenían muchos rituales y celebraciones. Cinco días después de terminar Sat Chandi Mahayajna, culto a la Energía Cósmica, empezará Yoga Poornima que es el culto a su contraparte, la Consciencia Cósmica, Shiva. Así, ambos eventos, cada uno único en su forma, rinden tributo a la figura materna y paterna del universo y crean un círculo completo de experiencia total. Al término de ambos eventos uno se siente saciado, completo y pleno.

Los 8.640  millones de años que constituyen el ciclo completo de un día y una noche en la vida de Brahma vienen a ser aproximadamente la mitad de la edad del Universo según los cálculos actuales. Los antiguos hindúes creían que cada día brahmánico duraba un kalpa, 4.320 millones de años, siendo 72.000 kalpas un siglo brahmánico, en total 311.040.000 millones de años. El hecho de que los hindúes fueran capaces de concebir el universo en miles  de millones de años (en ves de hablar de los miles de millones que se solían barajar en las culturas y doctrinas religiosas primitivas occidentales) fue, según Sagan, “sin duda una casualidad”. Desde luego es posible que fuera sólo cuestión de suerte. No obstante, la similitud entre la cosmología hindú y  la cosmología actual no me parece a mí una casualidad, ahñi subyace un elevado conocimiento.

Es posible que, aquellas teorías que si las trasladamos a este tiempo, en algunos casos no podríamos discernir si se trata de las ideas de entonces o, por el contrario son nuestras modernas ideas, con esos ciclos alternos de destrucción y creación, pudieran estar conectados y fuertemente ligados a nuestra psique humana que, al fin y al cano, de alguna manera que no hemos podido llegar a entender, está, ciertamente, conectada con el universo del que forma parte. Claro que, debemos entender y saber extrapolar los mensajes de entonces y transplantarlos al aquí y ahora, y, aquellos redobles del tambor de Siva que sugieren el inmenso impulso energético repentino, podría ser muy bien lo que provocó nuestro big bang.

                           Si es cierto, ¿qué clase de objetos habrá en ese otro universo?

Recientemente, un prestigioso físico afirma haber hallado evidencias de un Universo anterior al nuestro, mediante la observación del fondo cósmico de microondas. Esto significaría que nuestro Universo no es único, sino que han existido otros universos con anterioridad, quizás un número infinito. Es un ciclo que hasta ahora solo se creía teórico, sin ningún tipo de prueba que lo respalde. Ahora parece haberse encontrado la primera.

                 En el Universo, que es casi infinito para nosotros, existen muchas cosas que debemos conocer

El descubrimiento son unos extraños patrones circulares que pueden encontrarse en la radiación de fondo de microondas del WMAP (Imagen arriba), según un artículo recientemente publicado en ArXiv.org, donde Penrose explica el fenómeno, tras analizar los datos extraídos de estas anomalías. Concluye que es una clara prueba de que el espacio y el tiempo existen desde mucho antes de nuestro Big Bang hace 13.700 millones de años, que provienen de anteriores universos que podríamos llamar “eones”, de un ciclo que se lleva repitiendo desde el infinito.

Nos podemos imaginar, en un largo viaje en el tiempo hacia el pasados, todo lo que allí, en aquellas civilizaciones de pensaba acerca del Cosmos, las leyendas que se contaban para explicar los sucesos y con detalles, narrar lo que era el “mundo-universo” que ellos, en su ya inmensa imaginación, “dibujaban” de una forma muy similar a la nuestra (salvando las distancias), toda vez que, en lo esencial, muchas son las coincidencias de ayer y hoy. ¿Quiere eso decir que hemos adelantado muy poco? Todo lo contrario, hemos adelantado muchísimo para poder comprobar que, muchos de aquellos postulados, de hace miles de años, eran ciertos y apuntaban en la correcta dirección.

emilio silvera

NASA. La galaxia ‘Baby Boom’ es un caso extremo dentro de la clase de galaxias que experimentan un nivel muy alto de formación de estrellas “Universos a la deriva como burbujas en la espuma del río del Tiempo”

La Ciencia nos indica la manera de crear nuevos caminos que nos lleven hacia esa armonía que buscamos

Desde que Einstein en 1.905 nos dijo que el Tiempo no es un reloj universal que marcha al mismo ritmo para todos, y que un gemelo que parte en un viaje al espacio a gran velocidad no envejerá tanto como el otro que se queda en casa, nada ha sido lo mismo. Esa paradoja la  entendemos y nos parece escandalosamente increíble, y pese a todo es correcta. Cosas así despiertan la imaginación de las personas curiosas que, de alguna manera, despiertan a otra realidad y constatan que sus conceptos del “mundo” estaban equivocados.

Muchos de los grandes pensadores nos dijeron que el Tiempo no existe, que es una abstracción de la Mente. Sin embargo, yo veo claramente los efectos de su transcurrir inexorable que, con ayuda de la entropía hace que todo cambie y nada permanezca.

                  La imagen de arriba nos habla del paso del Tiempo, y, desde luego, nos dice que sí existe

Estar equivocados nos sorprende y, al mismo tiempo, nos enseña algo sobre nosotros mismos. No solo hay cosas que no sabemos, sino que las cosas que creemos saber pueden no ser ciertas. Como nos dice la filosofía, nada es como se ve a primera vista, todo depende bajo el punto de vista desde el que miremos las cosas y, si es el correcto, estaremos en esa verdad que incansables buscamos.

No resulta nada fácil descubrir los caminos por los que deambula la Naturaleza y las razones que ésta tiene para recorrerlos  de la manera que lo hace y no de otra. Una cosa es cierta, la Naturaleza siempre trata de conseguir sus fines con el menor esfuerzo posible y, cuestiones que nos parece muy complicadas, cuando profundizamos en ellas como la ciencia nos exige, llegan a parecernos más sencillas y comprensibles. Todas las respuestas están ahí, en la Naturaleza.

“Este es un ensayo de Viktor Frankl neurólogo, psiquiatra, sobreviviente del holocausto y el fundador de la disciplina; que conocemos hoy como Logoterapia.

No eres Tú, soy Yo…

¿Quién te hace sufrir? ¿Quién te rompe el corazón? ¿Quién te lastima? ¿Quién te roba la felicidad o te quita la tranquilidad? ¿Quién controla tu vida?…

¿Tus padres? ¿Tu pareja? ¿Un antiguo amor? ¿Tu suegra? ¿Tu jefe?…

Podrías armar toda una lista de sospechosos o culpables. Probablemente sea lo más fácil. De hecho sólo es cuestión de pensar un poco e ir nombrando a todas aquellas personas que no te han dado lo que te mereces, te han tratado mal o simplemente se han ido de tu vida, dejándote un profundo dolor que hasta el día de hoy no entiendes.”

No veo que profesor pregunte por qué el llegar a saber también, nos puede hacer sufrir. Estamos en aquello de…, ” ojos que no ven, corazón que no siente”.

Claro que, no siempre, cuando alcanzamos las respuestas y el saber llega a nosotros, podemos sentir felicidad, toda vez que, al ser consciente de la realidad, no pocas veces sufrimos. Existen mundos imposibles en los que, criaturas inimaginables pudieran estar gestando el venir a visitarnos para acabar con nuestra especie. ¿Nos gustaria saber de su existencia? ¿O, el amigo que no fue digno de tu confianza? ¡La cruda realidad no siempre es de nuestro agrado, y, sin embargo, yo la prefiero!

Alguna vez me he preguntado si el conocimiento nos puede traer la felicidad y, la respuesta no es nada sencilla. Muchas veces he podido sentir cómo al adquirir un nuevo conocimiento he sentido dolor por comprender lo que hay detrás de ese conocimiento. Otras veces, el dolor lo he sentido al ver a tantas criaturas faltas de conocimiento, no le dieron ninguna oportunidad. ¿Otra paradoja? ¿Como se puede sentir lo mismo, en este caso dolor, por una cosa y la contraria? ¡Qué compleja es nuestra mente!

Algún pensador ha dicho:

“La paradoja de nuestro tiempo en la historia es que  tenemos edificios más altos pero temperamentos más cortos,  autopistas más anchas, pero puntos de vista más estrechos.  Gastamos más pero tenemos menos, compramos más, pero gozamos menos.  Tenemos casas más grandes y familias más pequeñas, más conveniencias, pero menos tiempo.  Tenemos más grados y títulos pero menos sentido,  más conocimiento, pero menos juicio,  más expertos, sin embargo más problemas,  más medicina, pero menos bienestar. “

 

¿No será que no hemos aprendido a determinar lo que realmente tiene algún valor? Somos tan torpes que elegimos aquello que nos cuesta mucho dinero y sacrificio conseguir y, no le damos importancia a esa mirada, la caricia del auténtico Amor, la risa de los niños.

Bueno, para no variar comencé un viaje hacia el “universo de Einstein” y llegué a un extraño mundo que no estaba en el mapa de mis pensamientos primeros, así que regreso sobre mis pasos y retomo el sendero que dejé para continuar comentándoles a ustedes algunas cuestiones.

Como algunos recordaréis, Albert Einstein fue escogido por la Revista Time (el nombre resulta irónico en ese caso concreto) como la personalidad del siglo XX. Precisamente comenzó ese siglo de manera impresionante en su año milagroso de 1.905. En ese año, inspirado en el trabajo de Planck del cuanto y yendo un poco más allá, dio la demostración estadística de la naturaleza atómica de la materia y, con su explicación de los fotones que inciden en superficies metálicas, que le valió el Nobel de Física , ayudó a poner en marcha la revolución cuántica con la que nunca se sintió cómodo. Claro que, no fue aquello lo que le llevó a la popularidad. La fama de Einstein le vino de la mano de la “relatividad”, la teoría de la estructura del espacio-tiempo, la geometría del Universo.

El espacio-tiempo de Einstein situó al ser humano en lugar más cercano al Universo.  Le hizo comprender que era una parte de la Naturaleza,  la que piensa. Y, pensando, llegamos a saber lo que el espacio-tiempo es, que los átomos son demasiado pequeños, los fotones demasiados y que, en realidad, no podemos tener opiniones firmes sobre estas cosas. Cuando recibimos noticias sobre ellas, las aceptamos como parte del progreso periódico y metódico de la ciencia. La materia está hecha (de tipos de) unidades indivisibles; la luz tiene una naturaleza de onda y partícula a la vez. Quien no es científico no tiene pruebas para contradecir el primer enunciado y ninguna comprensión clara sobre lo que se entiende sobre el segundo. Pero en 1.905 Einstein nos dijo también que el Tiempo es distinto para cada uno de nosotros dependiendo de un ritmo que lo hace relativo.

 Mientras que para ellos el tiempo vuela, las horas son efímeros momentos….

para el enfermo pasando dolor en la cama de un hospital… el Tiempo se hace eterno.

La relatividad, o la física del espaciotiempo, con su aura de los agujeros negros y un universo en expansiòn, capta nuestra atención porque es la materia de la vida diaria –espacio y tiempo- hecha exótica, como si el Asesor Fiscal condujera un Ferrari vestido con una túnica indonesia. Esto explica (de alguna manera) la constancia y fijación, la constante fascinación  que ejerce sobre los legos con algunos conocimientos científicos.

                  El Tiempo parece que se para en la travesía del desierto y sin agua.

También explica la importancia de la relatividad para aquellos con demasiada poca paciencia y quizá demasiado autoconfianza. Cualquier físico relativista ha pasado por la experiencia de recibir, varias veces al año, una nueva teoría de la relatividad remitida por un pensador no-tradicional con inclinaciones técnicas que no ha “leído todos los libros” pero donde estaba equivocado Einstein.

Es curioso como otros (que sí han leído todos los libros) que trabajan cada día con los detalles finos de las matemáticas aplicadas, haciendo un trabajo honesto  y dirigiendo todos los esfuerzos a lo que podría ocurrir en una colisión de dos agujeros negros masivos, el asombro que al principio pudiera sentir con los resultados, quedan diluidos con la familiariadad del trabajo cotidiano que nos lleva a entender aquellos “asombrosos” resultados como más cercanos y menos extraño. El conocimiento aleja el asombro.

 Si tratamos de saber… Alejamos de nosotros la ignorancia y el asombro, del libro sale la luz que nos inunda, nos da el conocimiento que no teníamos, y, finalmente nos hace comprender aquello que era un gran misterio para nosotros.

Este pequeño librito es una buena introducción a la Relatividad Especial y el ideal para consultas, escrito por Edwon Taylor y Jhon Wheeler nos lleva a dar un paseo por las intrincadas carreteras del espacio-tiempo, por la verdadera naturaleza del espacio y el tiempo que no siempre podemos llegar a comprender. El espacio y el tiempo son tan viejos (más) como el pensamiento humano. Los pensadores clásicos ya tuvieron mucho que decir sobre el tema. Algo de ello parece ahora curiosamente  ingenuo, y algo de ello sigue siendo impresionante profundo (fijaos en Zenón, ¿no os parece que ha sabido envejer de la manera más adecuada).

Claro que, las ideas modernas han necesitado miles de años para evolucionar y que encuentran su ubicación precisa en las matemáticas, el lenguaje del que finalmente, se vale la ciencia para explicar lo que las palabras no pueden. Por otra parte, es una sorpresa agradable que las claves de una discusión tan moderna de conceptos científicos incluídos en la relatividad, sean accesibles a quiénes no teniendo una formación matemática y física, asimile cuestiones algunas veces complejas pero, si se explican bien…

El libro de Taylor y Wheeler comienza con la historia de una persona que cruza un pequeño puerta que cruza un río recto y estrecho que corre por un paisaje llano. Aquella persona mira directamente río arriba y quiere dar una descripción cuantitativa de la localización de los lugares de interés, como el campanario de la Iglesia.

Podría hacerlo de muchas formas diferentes. Podría decir que el campanario está a 24 metras de ella, y en una dirección a un ángulo de 30 grados a la  izquierda. Alternativamente podría advertir que la campana está a 800 metros “hacia delante” (en dirección río arriba) y 462 metros “a la izquierda” (lo que significa 462 metros a la izquierda del río. Lo que es común a ambos métodos de descripción (y a cualquier otro método) es que debe especificar dos números. Por esa razón decimos que el conjunto de localizaciones en el paisaje es un mundo bidemensional. En física se suele decir que las medidas están hechas por un “observador” y el método de localizar puntos en un “sistema de referencia” asociado al observador. Los números concretos a los que llega el observador (tales como 800 metros y 462 metros) se denominan “coordenadas” de una localización.

La existencia y la importancia de estos términos especiales sugiere correctamente que puede haber otros observadores y otros sistemas de referencia. De hecho, de esto es de lo que trata la relatividad: de relación entre medidas (es decir, coordenadas) en diferentes sistemas de referencia. Es crucial, entonces, que tengamos otro observador y que nuestros observadores discrepen en las medidas.

Provistos de una jerga bastante especial podemos ahora meter la punta del lápiz en el espacio-tiempo. (Igual que las localizaciones son los lugares de un paisaje, los “sucesos” son los lugares en el espaciotiempo. Un suceso en cierto lugar u cierto tiempo. Es una posición en el tiempo tanto como en el espacio. Evidentemente el mundo de tales sucesos -el mundo que llamaremos espacio-tiempo es tetradimensional. Se necesitan tres coordenadas para especificar el “donde” de un suceso, y una coordenada para especificar el “cuando”.

En eso de que todo es relativo, acordaos de aquel Jefe de Estación que miraba pasar el tren y veía, como desde una de las ventanillas, un niño arrojaba una pelota de goma a una velocidad de 20 Km/h. El tren marchaba a 100 Km/h. Resulta que el padre del niño, sentado junto a él, llevaba una máquina que media la velocidad a la que se desplazaba la pelota y, el Jefe de Estación, parado en el Anden, tenía otra igual que también la media. El resultado de ambas mediciones era discrepante. Al padre del niño le daba una medida de 20 Km/h, mientras que al Jede de Estación le dió una medida de 120 Km/h. ¿cómo podía ser eso? Lo cierto es que, el padre del niño que portaba la máquina, también estaba en movimiento a 100 Km/h que la máquina no media, dado que ella, también se movía y sólo media la velocidad de la pelotita. El Jefe de Estación parado en el Anden, midió que la pelota corría hacia adelante a 120 Km/h,. es decir, la máquina había sumado los 20 Km/h con los que el niño impulso a la pelota más los 100 Km/h a los que marchaba el tren.

Así, el mismo suceso, medido por dos observadores diferentes y con sistemas de referencias diferentes, no podían dar, el mismo resultado. Claro que, ejemplos de la relatividad especial podríamos dar muchos que han sido confirmados y que, al no estar familiarizados con ellos, nos llevarían hacia el asombro que todo ignorante siente ante hechos incomprensibles pero, maravillosos.

La relatividad tanto especial como general, nos trajeron muchas cosas y, sobre todo, muchas promesas que no todas se han cumplido (aún). En relación a una de ellas, alguien ha pronosticó que entre 2,.010 y 2.015, un detector de ondas gravitatorias en vuelo espacial llamado LISA nos revelerá la distorsión del espaciotiempo alrededor de muchos agujeros negros masivos en el universo lejano, y cartografiará dicha distorsión con exquisito detalle  -los tres aspectos de la distorsión:  la curvatura del espacio, la distorsión del tiempo y el torbellino del espaciotiempo alrededor del horizonte.

               Se denomina EGS-zs8-1 y es la galaxia más lejana y la Nebulosa más bella

En nuestro Universo ocurren sucesos que no hemos sabido detectar y que, de alguna manera, nos mostrarían otra clase de Universo, es decir, el Universo sería el mismo pero, lo veríamos de otra manera. Hasta el momento el Universo que conocemos es ese que nos han posibilitado los fotones. Las ondas de luz captadas por los potentes telescopios que nos traen hasta nosotros a las más lejanas galaxias, los cúmulos y a las más bellas Nebulosas. Sin embargo, ahí fuera, ocurren otras muchas cosas que no podemos ver. ¿Qué pasará realmente con el espacio-tiempo en presencia de esas inmensas densidades de materia que viven dentro de los agujeros negros gigantes y, que pasará, cuando dos ellos chocan?

                               Es cierto, como nos dicen los del Instituto de Astrofíca de Andalucía:

“CASI TODO LO QUE SABEMOS DEL COSMOS LO HEMOS APRENDIDO mediante el análisis de la luz que nos llega de él.

Con mayor generalidad deberíamos referirnos a la observación de la radiación electromagnética, de la que la luz visible es solo una parte. Y decimos “casi todo” porque los rayos cósmicos y los neutrinos nos aportan también importantes claves. En cualquier caso, nuestro modelo del universo más allá de la Tierra es, en buena medida, una imagen tallada con herramientas electromagnéticas. Un modelo muy rico, sin duda alguna. Pero quizá, por estar esencialmente construido a partir de estas proyecciones sobre nuestros muros de luces y sombras solo electromagnéticas, podría ser también un modelo sesgado. ¿Cómo saberlo? ¿Disponemos de alguna manera independiente para evaluar, y en su caso enriquecer, este modelo de génesis electromagnética? La respuesta es sí: las denominadas ondas gravitatorias nos proporcionan lo que podemos considerar como otra luz con la que observar el cosmos, complementaria e independiente a la luz electromagnética.”

 

 

Montserrat Villar, fue la coordinadora del Año Internacional de la Astronomía en España y es investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC). Una científica muy bien preparada a la que el mundo (aunque no siempre es consciente de ello), le debe algunos favores. Su entrega más allá del deber… ¡La hace muy especial!

Mi amiga Montserrat, estando juntos en la celebración del Año Internacional de la Astronomía medijo:

“”La auténtica revolución para el ser humano sería encontrar vida fuera de la Tierra” Y, desde luego, ese es el sueño de muchos Astrónomos y Astrofísicos que piensan en la inmensa posibilidad que existe de que, la Vida, pulule por todo el Universo. Sin embargo, son las distancias por una parte y el tiempo por la otra, las que nos ponen muros por delante que, al menos de momento, no podemos franquear.

                             Las sofisticadas instalaciones de LIGO al fín las pudieron captar

En cuanto a las Ondas gravitacionales (OG) es una de las predicciones más importantes de la Teoría de la Relatividad General de Einstein. A nivel mundial, se está realizando un gran esfuerzo para descubrir la radiación gravitacional, ya que su detección será la prueba contundente para verificar la teoría de Einstein. El estudio de las OG se realiza desde el punto de vista teórico, numérico y experimental. Se espera que pronto tengamos algunos resultados muy fiables que vengan a confirmar (como ya pasó con otros aspectos de la teoría) que lo que nos dicen las ecuaciones de campo de la relatividad general, es un fiel reflejo de lo que el Universo es.

Sólo de ese ejercicio activo la Humanidad podrá comprender de dónde viene, qué hace aquí y hacia dónde se dirige. Las cosas unitarias no admiten comparación alguna, y, nosotros, que no somos una excepción, necesitamos de otras especies con las que compararnos.

Pero sigamos.

Una onda gravitacional es una pequeña fluctuación en la curvatura de la tela del espacio-tiempo, la cual se propaga en forma de ola, viajando hacia a fuera a partir de un objeto o un sistema de objetos en movimiento. Fue predicha por Einstein, y su estudio podría contestar el gran interrogante sobre cuál es la naturaleza de la gravedad. Aunque la radiación gravitacional no ha sido medida directamente, su existencia se ha demostrado indirectamente, y se piensa que podría estar ligada a violentos fenómenos cósmicos. Una sofisticada antena interferométrica espacial llamada LISA, que será puesta en órbita en la próxima década, se dedicará a detectar y analizar las ondas gravitacionales.

                                     ¿Qué son las ondas gravitacionales?

Una onda gravitacional es una pequeña fluctuación en la curvatura de la tela del espacio-tiempo, la cual se propaga en forma de ola, viajando hacia a fuera a partir de un objeto o un sistema de objetos en movimiento. Fue predicha por Einstein, y su estudio podría contestar el gran interrogante sobre cuál es la naturaleza de la gravedad. Aunque la radiación gravitacional no ha sido medida directamente, su existencia se ha demostrado indirectamente, y se piensa que podría estar ligada a violentos fenómenos cósmicos. Una sofisticada antena interferométrica espacial llamada LISA, se dedicará a detectar y analizar las ondas gravitacionales.

      ¿Qué pasa cuando chocan dos agujeros negros?

Cuando dos galaxias se unen, sus agujeros negros supermasivos (miles de millones el tamaño del sol) eventualmente tienen que interactuar, ya sea en un violento impacto directo o acercándose hacia el centro hasta tocarse uno con otro. Y es ahí donde las cosas se ponen interesantes. En vez de acercase de buena manera, las fuerzas de ambos monstruos son tan extremas que uno de ellos es pateado fuera de la galaxia recién unida a una velocidad tan tremenda que nunca puede regresar. Por su parte, el agujero que da la patada recibe una enorme cantidad de energía, que inyecta en el disco de gas y polvo que lo rodea. Y entonces este disco emite un suave resplandor de rayos X que dura miles de años. El choque de dos agujeros negros es un suceso rarísimo y, como de manera directa nunca lo hemos podido observar, aquí dejamos una referencia de lo que creemos que podría ser.

No son pocos los sucesos que están presentes en el Universo y de los que no tenemos ni idea y otros, que sabemos que están ahí pero, son también unos completos desconocidos. Es mucho lo que nos queda por andar en este inmenso campo que, no está precisamente llano y, en el largo camino de la ciencia, nos encontramos con grandes inconvenientes que sirven de freno a nuestras ansias de saber.

           ¿Qué pasa cuando chocan dos galaxias?

Es muy común que las galaxias choquen e interactúen unas con otras. De hecho, se cree que las colisiones y uniones entre galaxias son uno de los principales procesos en su evolución. La mayoría de las galaxias han interactuado desde que se formaron. Y lo interesante es que en esas colisiones no hay choques entre estrellas. La razón es que el tamaño de las estrellas es muy pequeño comparado con la distancia entre ellas. En cambio, el gas y el polvo sí interactúan de tal manera que incluso llegan a modificar la forma de la galaxia. La fricción entre el gas y las galaxias que chocan produce ondas de choque que pueden a su vez iniciar la formación de estrellas en una región dada de la galaxia.

El texto de arriba es algo contradictorio como muchos otros que sobre el Universo podemos leer. Si resulta que el choque de galaxias es de lo más normal en el Universo (como de hecho sabemos), ¿cómo pueden decirnos más arriba que el choque de agujeros negros es muy raro, si resulta que en “casi” todas las galaxias, en sus núcleos, residen grandes agujeros negros, al colisonar éstas es lógico pensar que, sus agujeros negros, también lo hagan.

                Debido a un error de medición creyeron detectar neutrinos más veloces que los fotones

El Universo de Einstein…, al menos hasta el momento, ha resultado ser cierto y, aunque los científicos del Proyecto OPERA se empeñaran en hacer correr a los neutrinos algo más que a los fotones (el límite marcado por Einstein para la velocidad que se puede alcanzar en el Universo, es decir, la Luz, c, que en el vacío alcanza los 299.792.458 metros por segundo), lo cierto es, que todo fue un equívoco y, el fotón, sigue firme como el Peñón de Gibraltar como diría Dirac.

Lo cierto es que, saber, lo que se dice saber…sabemos algo pero muy poco como para poder sacar pecho y pasear por ahí pavoneándonos de los listos que somos. Es mejor admitir nuestra gran ignorancia y, siendo conscientes de ello, luchar con más fuerza por erradicarla. ¡Ah! Pero una cosa que estamos repitiendo una y otra vez, resulta ser falsa: El saber si ocupa lugar. Lugar en el espacio (tengo la librweria a doble hilera y me cuesta encontrar lo que necesito), de tiempo, buscar información sobre los temas tratados se lleva un gran período de tiempo al tener que hacer los apartados más convenientes para el trabajo que se desea presentar y, por último, algún que otro dinero que, se nos va cuando podemos ver este o aquel nuevo libro que nos promete emociones nuevas.

emilio silvera