Un pulsar es una fuente de radio desde la que recibimos señales altamente regulares.  Han sido catalogados más de 1000 púlsares desde que se descubrió el primero en 1.967.  Como antes dije, son estrellas de neutrones que están en rápida rotación y cuyo diámetro ronda 20-30 Km.  Estan altamente magnetizadas (alrededor de 10⁸ tesla), con el eje magnético inclinado con respecto al eje de rotación.  La emisión de radio se cree que surge por la aceleración de partículas cargadas por encima de los polos magnéticos.  A medida que rota la estrella, un haz de ondas de radio barre la Tierra, siendo entonces observado el pulso, de forma similar a la luz de un faro.  Los períodos de los pulsos son típicamente de 1 s, pero varían desde los 1’56 ms (púlsares de milisegundo) hasta los 4’35.  Los periodos de los pulsos se alargan gradualmente a medida que las estrellas de neutrones pierden energía rotacional, aunque unos pocos púlsares jóvenes son propensos a súbitas perturbaciones conocidas como ráfagas.

Se han descubierto algunos púlsares binarios

Las medidas precisas de tiempos en los púlsares han revelado la existencia de púlsares binarios, y un pulsar, PSR1257+12, se ha demostrado que está acompañado por objetos de masa planetaria. Han sido detectados destellos ópticos procedentes de unos pocos púlsares, notablemente los púlsares del Cangrejo y Vela.

La mayoría de los púlsares se piensa que se crean en explosiones de supernova por el colapso del núcleo de una estrella supergigantes ( Como en el caso de los agujeros negros pero en estrellas menos masivas ), aunque en la actualidad hay considerables evidencias de que al menos algunos de ellos se originan a partir de enanas blancas que han colapsado en estrella de neutrones después de una acreción de masa de una estrella compañera, formando lo que se conoce como pulsar reciclada.

La gran mayoría de púlsares conocidos se encuentran en la Vía Láctea y están concentrados en el plano galáctico.  Se estima que hay unos 100.000 púlsares en la Galaxia. Las observaciones de la dispersión interestelar y del efecto Faraday en los púlsares suministran información sobre la distribución de electrones libres y de los campos magnéticos de la Vía Láctea.

Hasta donde podemos saber, estos objetos y otros más exóticos aún, están presentes en todas las galaxias del Universo que, como tantas veces se ha dicho aquí, son universos en miniatura en los que podemos encontrar todo aquello de lo que está conformado el Cosmos. La materia y las fuerzas fundamentales, el espaciotiempo, las constantes universales y… ¡La vida!

emilio silvera

Lo cierto es que no podemos contestar a esa pregunta con propiedad. Sabemos lo que son los seres vivos e incluso, es posible que existan algunas especies que estando vivas ni lo podamos saber ni las podemos detectar. Sabemos de los materiales que son necesarios para que la vida esté presente en nuestro Universo y, en éstas mismas páginas hemos expuestos amplios trabajos sobre el tema de la vida, su posible origen, de cómo se “fabrican” los materiales necesarios para su existencia en las estrellas… Se podría decir, sin andar muy lejos de la verdad, que la vida, es la materia evolucionada hasta el nivel de la consciencia

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Los meteoritos, como se ha podido demostrar en muchos estudios realizados sobre una diversidad de ellos, son portadores de aminoácidos necesarios para la vida. Recordemos aquí, por ejemplo:

“El meteorito Murchison recibe su nombre de la localidad de Murchison, Victoria en Australia. Los Fragmentos del meteorito que cayeron sobre el pueblo el 28 de septiembre de 1969. El meteorito, una condrita carbonácea tipo II (CM2) contenía aminoácidos comunes como la glicina, alanina y ácido glutámico, pero también algunos poco comunes como la isovalina y pseudoleucina. El informe incial estableció que los aminoácidos eran racémicos, apoyando la teoría de que su fuente era extraterrestre. Se aisló también una mezcla compleja de alcanos que era similar a la encontrada en el experimento de Miller y Urey. La Serina y la treonina se consideran habitualmente como contaminantes terrestres y estos compuestos se encontraban notablemente ausentes en las muestras.”

 

 

Fragmento del meteorito Murchison y partículas individuales aisladas (se muestran en el tubo de ensayo).

“Más investigaciones encontraron que algunos aminoácidos estaban presentes en exceso enantiomérico. La homoquiralidad se considera una propiedad biológica única. Se ponían en entredicho algunas afirmaciones sobre la base de que los aminoácidos que entran en las proteínas no eran racémicos en el meteorito, mientras que el resto si lo eran. En 1997 las investigaciones mostraron que los enantiómeros individuales de Murchison estaban enriquecidos con el isótopo ¹⁵N del nitrógeno en comparación con sus correspondientes terrestres, lo que confirmaba una fuente extraterrestre del exceso del enantiómero L-enantiomer en el sistema solar. A la lista de materiales orgánicos identificados en el material del meteorito se le añadió el poliol en 2001″

 

Par de granos del meteorito Murchison.

“Abundando en la idea de que la homoquiralidad (la existencia de solo aminoácidos de la serie L y azúcares de la serie D) fue provocada por la deposición de moléculas quirales de los meteoritos, la investigación demostró en 2005 que los aminoácidos como la L–prolina es capaz de catalizar la formación de azúcares quirales. La catálisis es no lineal, lo que significa que la prolina en un exceso enantiomérico del 20% produce una alosa con un exceso enantiomérico del 55% comenzando con el benziloxiacetaldeido en una reacción secuencial de tipo aldólica en un disolvente como el DMF. En otras palabras una pequeña cantidad de aminoácidos quirales podrían explicar la evolución de los azúcares de serie D.”

 

 

 

Muchos de los meteoritos hallados en la Tierra y venidos del espacio exterior traen muestras de la materia necesaria para la vida

 

Imagen: Fotografía de uno de los fragmentos del meteorito. Las muestras fueron recuperadas para su análisis en un estudio financiado por la NASA | H. Siegfried Via ABC.  La teoría de la Panspermia ,que defiende la aparición de la Vida en la Tierra como consecuencia de la llegada a nuestro planeta procedente del espacio exterior de las primeras formas de vida, tiene otra prueba a su . No es la primera vez que se descubren aminoácidos en un meteorito. Anteriormente, científicos del centro Goddard de Astrobiología los habían encontrado en las muestras del cometa Wild-2 y en varios meteoritos ricos en carbono.

Aunque parezca amorfo y feo en algunas de sus formas y estados, el Carbono puede llegar a conformar las cosas más bellas, tales como… ¡La Vida! Que no es otra cosa que el estado más evolucionado de la materia que mezclada en la debida proporción hace funcionar la química que, con la ayuda de la radiación estelar hace posible el surgir de células vivas replicantes.

Cada cosa viviente está hecha de carbono. Está en nuestra atmósfera, en la corteza de la tierra y en los cuerpos de las plantas y animales. respiramos, exhalamos dióxido de carbono. Cuando las plantas respiran, toman el dióxido de carbono. Sin carbono, la vida no podría darse. El carbono es el bloque básico todas las formas de vida en la Tierra. Afortunadamente, es también uno de los elementos más abundantes en nuestro planeta. Al igual que toda la materia, el carbono ni se crea ni se destruye, por lo que todos los organismos vivos deben encontrar una manera de volver a utilizar continuamente el suministro finito que se encuentra disponible.

El carbono es el elemento químico que sustenta toda la vida en la Tierra. En la naturaleza existen 92 elementos químicos en natural. Es decir, 92 tipos distintos de átomos. Son las pequeñas piezas que se combinan entre sí para formar toda la materia conocida. Los átomos se combinan para formar moléculas, y las moléculas se unen para formar la materia. Todo lo que vemos a nuestro alrededor se forma con sólo esos 92 elementos. Incluidos nosotros mismos.

El 95% del cuerpo de los seres vivos se compone por sólo cuatro elementos: carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. De ellos, el carbono es el más importante. Sin él, no podría formarse el ADN. Las proteínas, glúcidos, vitaminas y grasas son compuestos de carbono.

El carbono es un elemento muy abundante en el Cosmos. Los átomos de carbono se unen entre sí formando largas cadenas que sirven de base para construir otras moléculas más complejas. facilidad para enlazar moléculas es lo que permitió la evolución hasta los organismos vivos. En la tierra primitiva se dio una excelente combinación de grandes cantidades de carbono y agua, que fueron determinantes para el origen de la vida. El carbono es la base química de la vida en presencia de agua que, en el Universo, también está por todas partes.

También aquí, donde se forman los pensamientos y los sentimientos, el Carbono está presente. Los hidratos de carbono  son una parte necesaria  para cualquier persona sana , ya que aportan el combustible  que el cuerpo necesita  para su actividad  física. El cerebro necesita los lípidos y otros jugos que lo mantienen “engrasado” y a punto.

El Carbono es un elemento esencial para muchas cosas, y, podríamos destacar, sin temor a equivocarnos que, la vida, es la más importante de entre todas ellas. En cualquier parte que queramos mirar  nos dirán, del Carbono, cosas como éstas:

“El carbono es un elemento notable por varias razones. Sus formas alotrópicas incluyen, sorprendentemente, una de las sustancias más blandas (el grafito) y la más dura (el diamante) y, el punto de vista económico, uno de los materiales más baratos (carbón) y uno de los más caros (diamante). Más aún, presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples. Así, con el oxígeno el dióxido de carbono, vital para el crecimiento de las plantas (ver ciclo del carbono); con el hidrógeno numerosos compuestos denominados genéricamente hidrocarburos, esenciales para la industria y el transporte en la forma de combustibles fósiles; y combinado con oxígeno e hidrógeno forma gran variedad de compuestos como, por ejemplo, los ácidos grasos, esenciales para la vida, y los ésteres que dan sabor a las frutas; además es vector, a través del ciclo carbono-nitrógeno, de parte de la energía producida por el Sol.”

 

“El carbono y los cuatro átomos de hidrógeno forman los vértices de una figura tridimensional conocida como tetraedro, la cual tiene cuatro caras triangulares; debido a esto, se dice que el metano tiene una geometría tetraédrica.”

Hacia 1860, varios químicos sugirieron que la asimetría óptica de los compuestos orgánicos debía surgir a partir de la estructura tetraédrica del átomo de Carbono.  A finales del siglo XIX, la teoría correcta fue formulada de manera independiente, por dos  químicos que, de manera simultánea, dieron con la clave al sugerir que, el átomo de Carbono de un compuesto carbonado se encuentra situado en el centro de esa estructura tetraédrica, unido mediante enlaces químicos a otros cuatro átomos, situados en uno de los vértices del tetraedro. El átomo de Carbono puede albergar 8 electrones en su corteza, tiene solamente cuatro; por tanto, por decirlo de manera sencilla, dispone de cuatro plazas vacantes que pueden ser ocupadas por electrones de las cortezas de otros cuatro átomos.

La teoría que es correcta, fue expuesta por el joven francés Joseph Achille  Le Bel, y el otro, el joven neerlandés llamado Jacobus Henricus van´t Hoff, ambos razonaron que tal estructura tetraédrica será asimétrica y no superponible a su imagen especular.

Los bioquímicos, es decir, los químicos que estudian los procesos de los seres vivos, no pueden imaginar de vida alguno (excepto, tal vez, alguna forma inactiva muy elemental) que no requiera decenas de miles de clases distintas de tejidos, cada uno de ellos diseñado para llevar a cabo una labor altamente especializada. Pensemos, por ejemplo, en la complejidad de un ojo, que no es más que uno de los muchos órganos del cuerpo.

El ojo tiene que sintetizar compuestos determinados para poder constituir cada una de sus partes: el cristalino, los músculos que permiten cambiar la de éste último, los que abren y cierran las pupilas, las capas de la córnea, los líquidos que llenan las distintas vavidades, la retina, el coroides, la esclerótica, el nervio óptico de los vasos sanguíneos… Cada una de ellas necesita sustancias enormemente complejas que, además, deben poseer las propiedades adecuadas para hacer exactamente lo que se supone que hacen.

Miles de millones de tales tejidos especializados son esenciales para las formas vivientes de la Tierra. Es imposible imaginar que la evolución de éstos haya podido realizarse sin la ayuda del Carbono, un elemento que sobrepasa a los demás en su capacidad de formar una variedad casi ilimitada de compuestos, uno de ellos con propiedades específicas.

El compuesto más simple es el metano, un átomo de carbono con cuatro de hidrógeno (valencia = 1), pero también puede darse la unión carbono-carbono, formando cadenas de distintos tipos, ya que pueden darse enlaces simples, dobles o triples. Cuando el resto de enlaces de estas cadenas son con hidrógeno, se habla de hidrocarburos, que pueden ser:

saturados: con enlaces covalentes simples, alcalinos.

insaturados, con dobles enlaces covalentes (alquenos) o triples (alquinos).

aromáticos: estructura cíclica.

La gran cantidad que existe de compuestos orgánicos tiene su explicación en las características del átomo de carbono, que tiene cuatro electrones en su capa de valencia: según la regla del octeto necesita ocho para completarla, por lo que cuatro enlaces (valencia = 4) con otros átomos formando un tetraedro, una pirámide de base triangular.

Los compuestos de Carbono conocidos superan en más del doble al conjunto de los restantes compuestos conocidos. Los tejidos de cualquier ser que vive sobre la superficie de la Tierra, un virus microscópico hasta un elefante, están constituidos por sustancias que contienen Carbono.  Algunos bioquímicos van incluso más allá al definir la propia vida como una más de las complejas propiedades de los compuestos de Carbono.

¿Cómo se las arregla éste elemento tan versátil y adaptable?

El Carbono es la base de todas las formas de vida conocidas

  Los seres vivos están formados principalmente por C carbono, H hidrógeno, O oxígeno y N nitrógeno, y, en menor medida, contienen también S azufre y P fósforo junto con algunos halógenos y metales. De ahí que los compuestos de carbono se conozcan con el de compuestos orgánicos (o de los seres vivos). Pero…, cuidado, también hay muchos otros compuestos de carbono que no forman de los seres vivos. La parte de la Química que estudia los compuestos del carbono es la Química Orgánica o Química del Carbono, pues este elemento es común a todos los compuestos orgánicos.

En la pregunta que hacíamos más arriba, sólo podemos dar una respuesta: Es que el Carbono es un gran “combinador”: debido a que su corteza dispone de espacio para cuatro electrones más, se puede enlazar a otros átomos de Carbono y formar cadenas de longitud indefinida, de manera que eslabón de la misma (cada átomo de carbono) tiene dos ramas, por así decirlo, a las que se pueden unir otros átomos o grupos de átomos, como los colgantes de un brazalete.

                      Muchas de estas moléculas están presentes en las Nebulosas

La cadena puede ser sencilla o compleja y ramificarse en distintas direcciones, pueden tener los extremos sueltos o bien unidos formando lazos cerrados o anillos. Si dos moléculas tienen exactamente el mismo de átomos de los mismos tipos, pero difieren en la forma en que están dispuestos, se dice que son isómeros.

En la isomería los átomos se distribuyen de distinta para cada isómero …

Hidrocarburos

Son compuestos orgánicos formados únicamente por “átomos de carbono e hidrógeno”. La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. También son los compuestos orgánicos más simples y pueden ser considerados como las sustancias principales de las que se derivan todos los demás compuestos orgánicos. Los hidrocarburos se clasifican en dos grupos principales, de cadena abierta y cíclicos. En los compuestos de cadena abierta que contienen más de un átomo de carbono, los átomos de carbono están unidos entre sí formando una cadena lineal que tener una o más ramificaciones. En los compuestos cíclicos, los átomos de carbono forman uno o más anillos cerrados. Los dos grupos principales se subdividen según su comportamiento químico en saturados e insaturados.

                       El Carbono y el Hidrógeno son fundamentales la Vida

Aquí, por ser un tema apasionante, hemos comentado en más de una ocasión, la importancia del Carbono para la vida y, también hemos tratado ya la cuestión de si puede existir vida en algún planeta sin la presencia de compuestos de Carbono. Por supuesto, nadie sabe contestar esa pregunta pero, muchos bioquímicos piensan que la auto duplicación y la mutación son demasiado complejas para que puedan producirse por medio de algún de moléculas que dejen de lado la gran variedad y flexibilidad de los compuestos de Carbono.

El Carbono, es un elemento de posibilidades maravillosas y, hasta tal punto es así, que la vida en nuestro planeta, está presente gracias a ese fantástico elemento que, posiblemente, sea el actor principal en todas las formas de vida que puedan existir en el Universo, dado que, como he dicho tantas veces, lo que pasa aquí, también pasará allí: Todas las leyes del Universo funcionan de la misma manera en Galaxia y en cualquier otra, en este mundo y, también en cualquier otro mundo que, como el nuestro, reúna las posibilidades necesarias para el surgir de la vida.

“La naturaleza tiende a moverse por el camino más espontáneo, aunque ese camino no sea el más simple. Si en el universo fuera posible la síntesis espontánea de seres vivientes hechos con Silicio, la tierra los tendría. Es tan directo.

Los inventores de la vida basada en el Silicio deben solucionar numerosos rompecabezas antes de decir incoherencias. El disparate más grande de esta… alucinación… es que si hubiera seres vivos sintetizados con Silicio, sus procesos serían tan diferentes de los procesos realizados por los seres vivos hechos con Carbono que no habría una manera de saber acerca de su existencia, ni usando lo mejor de nuestros métodos de detección de actividad metabólica.”

Se han imaginado y recreado posibles formas de vida basadas en el Silicio en planetas de alta temperatura

Las bioquímicas hipotéticas son especulaciones sobre los distintos tipos de bioquímicas que podría revestir una vida extraterrestre exótica en formas que difieren radicalmente de las conocidas sobre la Tierra, con distintos grados de plausibilidad. En estas bioquímicas hipotéticas comúnmente se emplean elementos distintos del carbono construir las estructuras moleculares primarias y/o se produce en solventes distintos del agua. Las presentaciones de la vida extraterrestre basadas en estas bioquímicas alternativas son comunes en la ciencia ficción.

El Silicio es el elemento más próximo al Carbono en cuanto a su capacidad de combinarse consigo mismo y con otros elementos formar muchos compuestos diferentes, pero sus cadenas son relativamente cortas e inestables en comparación con las de los hidrocarburos (compuestos de carbono que contienen hidrógeno). El Boro es otro elemento que se cita a veces como posible base para una vida sin Carbono, pero sus propiedades hacen que sea todavía peor candidato que el Silicio.

  Solo podemos imaginar lo que pueda estar presente en otros mundos

Claro que, si todo eso es así (como parece que es), creo que la Vida en el Universo (al menos en su mayor representación), también, como en la Tierra, estará basada en el Carbono. Lo cual, no quita la posibilidad, por extraña que ésta pueda parecer de que, otras formas de vida desconocidas nosotros puedan estar pululando por ahí fuera. En lo que llevamos vivido, en lo que la Ciencia nos ha mostrado, en las inmensas y asombrosas maravillas que hemos podido con la Mecánica Cuántica y con las leyes cosmológicas que rigen en el Universo, hemos podido aprender una cosa: ¡Nunca digas que no! Todo lo que podamos imaginar… podría ser una realidad por asombroso que nos pueda parecer.

Por ejemplo:

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Los plásticos no provenientes del petróleo solo satisfacen el 1% de la producción mundial de materiales. Pero en un futuro habrá sofás hechos de residuos de langostas e instrumentos musicales de cáscaras de naranja. ¿Serán los Bioplásticos los materiales del futuro?

 

 

 

 

En otros trabajos hemos hablado de los materiales del futuro y… ¡mira por donde! también el actor principal es el carbono que está presente en los fullerenos y en el grafeno que dan unas posibilidades increíbles para las nuevas técnicas de la electrónica, comunicaciones, y otros menesteres de las actividades huamnas que nos llevarán hacia un futuro de incalculable riqueza tecnológica.

La tercera alotrópica del carbono después del grafito y del diamante, es el carbono en una sola capa, formando bien esferas o cuerpos con volumen como los fullerenos y los nanotubos, o láminas bidimensionales como el grafeno. El grafeno es una lámina de átomos de carbono de un átomo de espesor. Es un candidato muy prometedor para la nanoelectrónica que viene, debido a sus interesantísimas propiedades electrónicas, además de ser transparente, flexible y barato. Los electrones se mueven en el grafeno unas 2000 veces más rápido que en el silicio, lo que posibilita que como transistor se pueda apagar y encender más rápido.

Tenemos que pensar que todo lo que existe, sea animado o inanimado, se trate del cerebro de un insecto, de las conexiones de nuestro cerebro o de los nanotubos de carbono, todo sin excepción, está formado por la misma cosa: Quarks y Leptones que, combinados en la debida proporción, conforman la materia presente en todo el Universo y que es poseedora de la energía que está presente por todas partes en sus distintas manifestaciones.

De todas las maneras y, aunque mirando objetivamente la realidad, seámos nosotros los que prevalecemos sobre todos los demás, no debemos presumir demasiado por ello, dado que, la diferencia entre nosotros y algunos objetos y seres de la Tierra…, no es tan grande. Seamos humildes y sencillos, reconozcamos nuestras debilidades y comprendamos que, en definitiva, sólo somos una parte más, de la Naturaleza grandiosa que define al Universo.

Organismo	Hombre	Alfalfa	Bacteria
Carbono	19,37 %	11,34 %	12,14 %
Hidrógeno	9,31 %	8,72 %	9,94 %
Nitrógeno	5,14 %	0,83 %	3,04 %
Oxígeno	61,81 %	77,90 %	73,68 %
Fósforo	0,63 %	0,71 %	0,60 %
Azufre	0,64 %	0,10 %	0,32 %
CHNOPS/ TOTAL	97,90 %	99,60 %	99,72 %

 

Podríamos pensar que la vida es la forma más evolucionada de la materia. Claro que, para llegar a ese nivel máximo de la vida, tendría que estar presente la consciencia.

 

¡El Carbono! Un elemento esencial la vida… y mucho más.

emilio silvera

  Una breve reseña de Eta Carinae

Una estrella supermasiva que eyecta material al espacio para evitar su muerte

Las fuerzas que podemos sentir en la vida cotidiana, es decir, la Gravedad y el Electromagnetismo, aumentan con la cercanía: así, más cerca está un clavo de un imán o una manzana del suelo, más se verán atraídos. Por el contrario, la interacción Fuerte disminuye cuanto más cerca y juntas están las partículas en el interior de los átomos, aumentando cuando las partículas se alejan las unas de las otras.

El descubrimiento de extraña propiedad, llamada libertad asintótica, supuso toda una revolución teórica en los 70 (se publicó en 1.973), pero ya plenamente respaldada por los experimentos en los aceleradores de partículas, aconsejó, a la Academia, conceder 30 años más tarde, el Premio Nobel de Física a sus autores.

David Gross, David Politzer y Frank Wilczek se ganaron el Premio Nobel de Física de 2004 por su “descubrimiento de la libertad asintótica en la teoría de la interacción fuerte”. Un premio a la física teórica, y a la labor que se realizó para intentar disponer de un modelo estándar que permitiera entender las interacciones. En el caso de la cromodinámica cuántica, la teoría que formaliza la interacción nuclear fuerte, los quarks y los gluones, las partículas que juegan en interacción, tienen una libertad de movimiento muy extraña. Quedan confinadas a los pequeñísimos tamaños del núcleo atómico porque la “fuerza” que los une les impide alejarse. Y, sin embargo, cuanto más se acercan, tienen mayor libertad, es decir la “fuerza” se debilita. El estudio de estos tres físicos en los años 70 permitió plantear este problema dentro de una teoría matemática muy hábil, que además dio paso a una serie de experimentaciones que confirmaron esta “libertad asintótica” de los quarks y los gluones.

Tanto Wilczek como Politzer eran aun aspirantes a doctores en 1.973, publicaron su descubrimiento en Physical Review letters.  Junto a su informe, la misma revista incluyó el trabajo de David Gross, que unido al de los dos estudiantes ha dado lugar a la celebrada teoría de la Cromodinámica Cuántica (QCD).

Los quarks vienen en seis diferentes ‘sabores’ y poseen una carga de color

Siguiendo una arraigada costumbre de la Física de partículas, los investigadores emplearon nombres comunes y desenfadados señalar sus nuevos descubrimientos y llamaron “colores” a las intrincadas propiedades de los quarks.

Por ello, su teoría es conocida en la actualidad por el de Cromodinámica (cromo significa “color” en griego), a pesar de que no tienen nada que ver con lo que entendemos y llamamos color en nuestra vida cotidiana, sino con el modo en que los componentes del núcleo atómico permanecen unidos.  En este sentido, resulta mucho más intuitiva, aunque no menos divertida, la denominación de las partículas que hacen posible la interacción fuerte, llamadas gluones (glue es “pegamento” en inglés).

Al igual que en la teoría electromagnética, las partículas pueden tener carga positiva o negativa, los componentes más diminutos del núcleo atómico pueden ser rojos, verdes o azules.

Además, de manera análoga a las cargas opuestas se atraen en el mundo de la electricidad y el magnetismo, también los quarks de distinto color se agrupan en tripletes para formar protones y neutrones del núcleo atómico.

Pero estas no son las únicas similitudes, ni siquiera las más profundas, que existen las distintas fuerzas que rigen el Universo. De hecho, los científicos esperan que, en última instancia, todas las interacciones conocidas sean en realidad la manifestación variada de una sola fuerza que rige y gobierna todo el cosmos.

La distancia entre los extremos que podemos medir entre esos dos mundos: El de la mecánica cuántica, ese “universo que existe en el núcleo de los átomos y todo lo que allí sucede, y esas inmensas llaneras estelares que existen entre galaxias.

Según la Academia Sueca, el premiado a estos tres Físicos, “constituyó un paso importante dentro del esfuerzo para alcanzar la descripción unificada de todas las fuerzas de la Naturaleza”.  Lo que llamamos teoría del todo.

Según Frank Wiczek, que pertenece al Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), su descubrimiento “reivindica la idea de que es posible comprender a la Naturaleza racionalmente”.  El físico también recordó que “fue una labor arraigada en el trabajo experimental, más que en la intuición”.

Sabemos que los quarks (hasta el ) son las partículas más elementales del núcleo atómico donde forman protones y neutrones.  La interacción fuerte los quarks que forman el protón es tan intensa que los mantiene permanentemente confinados en su interior, en una región ínfima. Y, allí, la fuerza crece con la distancia, si los quarks tratan de separarse, la fuerza aumenta (confinamiento de los quarks), si los quarks están juntos los unos a los otros, la fuerza decrece (libertad asintótica de los quarks).  Nadie ha sido capaz de arrancar un quark libre fuera del protón.

Cuanto más pequeño es el objeto que deseamos encontrar, mayor será la energía que tendremos que emplear para llegar tan lejos en el “mundo” de lo muy pequeño,.

Con aceleradores de partículas a muy altas energías, es posible investigar el comportamiento de los quarks a distancias muchos más pequeñas que el tamaño del protón.

Así, el acreedor al Nobel demostró que la fuerza nuclear fuerte actúa un muelle de acero, si lo estiramos (los quarks se separan), la fuerza aumenta, si lo dejamos en reposo, en su natural, los anillos juntos (los quarks unidos), la fuerza es pequeña.

Así que la Cromodinámica Cuántica (QCD) describe rigurosamente la interacción fuerte entre los quarks y, en el desarrollo de teoría, como se ha dicho, jugaron un papel fundamental los tres ganadores del Nobel de Física de 2004.

Trabajos y estudios realizados en el acelerador LEP del CER durante la década de los 90 hicieron posible medir con mucha precisión la intensidad de la interacción fuerte en las desintegraciones de las partículas z y t, es decir a energías de 91 y 1,8 Gev, los resultados obtenidos están en perfecto acuerdo con las de ACD, proporcionando una verificación muy significativa de libertad asintótica.

En los aceleradores de partículas se lanzan haces de partículas en direcciones opuestas y cuando alcanzan velocidades cercanas a la de la luz, se los hace colisionar para que se destruyan y “ver” lo que contienen esas partículas en sus entrañas, de qué están formadas para saber, secretos que la Naturaleza, celosamente esconde.

Mini Big Bang a 100 metros bajo tierra

Simular el nacimiento del Universo no resulta nada sencillo.  Primero hay que excavar un túnel subterráneo de 100 m. de profundidad, en cuyo interior se debe construir un anillo metálico de 27 kilómetros enfriado por imanes superconductores cuya función es mantener una temperatura bastante fresca, nada que 271 grados bajo cero.

Corte de un cuadripolo del LHC. Crédito: CERN

A continuación, hay que añadir a la ecuación dos puñados de protones, lanzados al vacío de este tubo subterráneo en direcciones opuestas, y a una velocidad inimaginable que prácticamente debe rozar la velocidad de c. la velocidad de la luz en el vacío.  Es solo entonces cuando los múltiples colisiones de partículas que se produzcan en el interior del anillo producirán que existían inmediatamente después del Big Bang, ese descomunal estallido cósmico que dio el pistoletazo de salida para el surgimiento de nuestro mundo y de la vida inteligente a partir de materia inerte creada y evolucionada después en las estrellas.

En el corazón de la cordillera del Jura, justo en la frontera entre Francia y Suiza, el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), se construyó la maravilla que supuso una obra científica faraónica (su coste de muchos miles de millones de dolores y 15 años que, sin duda alguna, merecieron la pena para poder saber). Alrededor de ésta inmensa máquina, unos 10.000 investigadores de 500 instituciones académicas y empresas tratan de descubrir las claves de la Naturaleza, saber sobre los ladrillos fundamentales de la materia, atisbar sobre la existencia o no de la “materia oscura”, y en fin, conocer mejor nuestro Universo desde este lugar situado en las profundidades de la Tierra.

                      ¿Quién diría mirando la imagen lo que debajo de la superficie se esconde?

Cuando de nuevo se ponga en marcha el LHC y se utilicen mayores energías que las que hicieron falta para descubrir el Bosón de Higgs ¿Qué oodremos encontrar? El Gran Acelerador de Hadrones LHC, nos tiene guardadas muchas sorpresas y, espero que ninguna de ellas, resulte desagradable ni perjudicial para la Humanidad, toda vez que, algunas veces parecemos niños jugando con fuerzas que… ¡No siempre podemos comprender!

Las partículas que se inyectan en su interior colisionan aproximadamente seiscientos millones de veces por segundo, desencadenando la mayor cantidad de energía jamás observada en las de un laboratorio, aunque aun estará muy alejada de la energía necesaria para comprobar la existencia de las cuerdas vibrantes.  Pero eso sí, nos dejará ver otras partículas nuevas hasta ahora esquivas, pertenecientes al grupo más elemental de los componentes de la materia. A medida que se aumenta la energía van apareciendo nuevos componentes antes desconocidos.

El LHC produce tantos que necesitarán una pila de CDs de 20 km. de altura para almacenar tanta información generada por los experimentos y, una legión de físicos para estudiar los resultados que serán fascinantes. El que se lleva a cabo en el CERN constituye una contribución muy importante al conocimiento de la Humanidad para comprender el mundo que nos rodea. La pregunta clave: ¿De qué se compone la materia de nuestro Universo? Y ¿cómo llegó a convertirse en lo que es? ¿Qué sustancia cósmica era la que primero hizo acto de presencia y que daría lugar al Universo que conocemos?

Es increíble el logro de conocimientos y tecnologías que el hombre tiene conquistados a principios del siglo XXI, este mismo artilugio al que llaman acelerador LHC, es la mejor prueba de ello: Por ejemplo, los sistemas criogénicos que deben mantener ese inimaginable frío de 271 grados bajo cero o los campos electromagnéticos que deben que la aceleración de los haces de partículas recorran los 27 km del anillo subterráneo a un 99,99% de la velocidad de la luz, es ya en sí mismo increíble.

Todo resultó como estaba previsto por los científicos, y, cada segundo, un protón dio 11.245 vueltas al anillo del LHC.  Teniendo en que cada haz de estas partículas tienen una duración de 10 horas, recorren un total de 10.000 millones de kilómetros (suficiente para llegar a Neptuno y volver).

La energía requerida por el haz de protones al por el acelerador es el equivalente a un coche viajando a 1 .600 km/h por el carril rápido de una autopista imposible, o la cantidad de energía almacenada en los imanes superconductores que mantendrán la temperatura a-271° sería suficiente para derretir 50 toneladas de cobre.

El

LHC está dividido en 8 sectores de 3,3 km cada uno. El Bosón de Higgs ha sido el tesoro más preciado encontrado hasta el momento. Una partícula que predicía el Modelo Estándar de la Física de Partículas y del que no existian evidencias hasta que este acelerador mágico la encontró.  Se supone que este “ladrillo” fundamental del cosmos (cuyo proviene del físico escocés que propuso su existencia en 1.964, Peter Higgs) es crucial comprender cómo la materia adquiere su masa.

Creo que me he extendido demasiado en un simple comentario que trataba de hacer sobre esta obra de nuestros científicos que tratan de saber, sobre misterios que la Naturaleza esconde y nuestra curiosidad trata de desvelar. Cuando me introduzco en temas de Física se me va el santo al cielo, pero estamos tratando -en realidad- sobre nosotros y la manera en que evolucionamos para adquirir los conocimientos que necesitaremos algún día lejano aún en el futuro, si nuestra especie aún sigue aquí, para escapar del inexorable futuro del planeta y de nuestra propia estrella.

emilio silvera

 « ¿Cómo llegamos aquí? III

Como cada día hace ya algún tiempo, aquí dejamos un retazo sobre el saber del mundo, del Universo y del estudio de los cuerpos celestes y sus movimientos, los fenómenos ligados a ellos que, sin duda, es la ciencia más antigua que nuestra especie conoce. También venimos hablando de Física, esa disciplina que nos hace ver el mundo tal como es. Por otra parte, también hablamos, maravillados, de la capacidad de nuestras mentes, la máquina más compleja que se conoce y que, para nuestro propio asombro, es capaz de generar pensamientos e imaginar el futuro que llegará y, lo más sorprendente, de ahí nos llegan sensaciones que, a veces, nos hacen llorar.

Neuronas sin fin (cien mil millones) que generan conexiones e impulsos eléctricos que, como vehículos lumínicos transportan ideas y sentimientos

La vida, también ha ocupado una buena de nuestro tiempo en este lugar y hemos hablado de ella, de la que está presente en nuestro planeta y, de la posible “vida extraterrestre”, posibilidad enorme en este universo nuestro, y, con esas y otras cuestiones de interés, hemos hecho camino juntos, en armonía y siempre tratando de conseguir ese saber que es el sustento de nuestra enorme curiosidad. Claro que, la Física, esa disciplina que nos dice como funciona la Naturaleza, ocupó una gran parte del recorrido.

Estamos empeñado en acercar el Universo a todos, y, aquí, al menos lo procuramos. “El Universo para que lo conozcas”. Aquella fue la frase emblemática del Año Internacional de la Astronomía celebrado en 2009. Hemos logrado (al menos así lo creo) que muchos hayan adquirido nuevos conocimientos a través de este lugar (también nosotros los hemos adquirido de ellos), y, siendo así (que lo es), el esfuerzo ha valido la pena. Veamos , otro pasaje del saber del mundo.

dijo Kart Raimund Popper, filósofo británico de origen austriaco (Viena, 1902 – Croydon, 1.994) que realizó sus mas importantes trabajos en el ámbito de la metodología de la ciencia:

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

Está claro que la mayoría de las veces, no hacemos la pregunta adecuada porque nos falta conocimiento para realizarla. Así, cuando se hacen nuevos descubrimientos nos dan la posibilidad de hacer nuevas preguntas, ya que en la ciencia, generalmente, cuando se abre una puerta nos lleva a una gran sala en la que encontramos otras puertas cerradas y tenemos la obligación de buscar las llaves que nos permitan abrirlas para . Esas puertas cerradas esconden las cosas que no sabemos y las llaves que las pueden abrir son retazos de conocimientos que nos permiten entrar para descorrer el velo que oculta los secretos de la Naturaleza, de la que en definitva, formamos parte. En ella están… ¡todas las respuestas!

Aunque parezca extraño, todos los seres vivos de la Tierra, estamos hechos de la misma cosa y basados en el mismo elemento. De alguna manera, estamos emparentado con todos los seres vivos. Nosotros tuvimos la suerte de poder generar pensamientos. Tenemos que pensar que las moléculas de la vida, están presentes en cualquier Nebulosa del Espacio Interestelar.

¡Cuánto hay ahí, en esa bella Imagen de arriba! En espesas nubes moleculares en la que se concentran vórtices obligadas por fuertes vientos estelares, radiación y la Gravedad! Nacen nuevas estrellas y nuevos mundos. Ahí se transforman los materiales sencillos el Hidrógeno en otros más complejos y, la radiación de las jóvenes estrellas nuevas masivas, tiñen de rojo el gas y el polvo del lugar, mientras ellas, presumidas, se exhiben rodeadas de ese azul suave que las distingue de aquellas otras más antiguas, que tiñen de amarillo y rojo toda la región.

¿Qué sería de la cosmología actual sin la ecuación de campo que nos dejó Einstein de la relatividad general,  donde es el tensor energía-momento que mide el contenido de materia-energía, mientras que es el Tensor de curvatura de Riemann contraído que nos dice la cantidad de curvatura presente en el hiperespacio.

esa ecuación nos habló de la existencia de Agujeros negros, esos objetos de densidad “infinita” en los que dejan de existir el espacio y el tiempo. La singularidad es el punto matemático en el que ciertas cantidades físicas alcanzan valores infinitos. Así nos lo dice la relatividad general: la curvatura del espacio-tiempo se infinita en un agujero negro. Las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general nos trajo la moderna cosmología y, aunque está a punto de cumplir cien años, todavía estamos sacando de ella mensajes que nos hacen conocer mejor el asombroso universo.

                Curvatura de Riemann

Xálculo del Tensor de Riemann, de Ricci y la curvatura escalar

La cosmología estaría 100 años atrás sin esta ecuación de la Relatividad General. Sin embargo , después del siglo que se cumplió en el año 2.015, se van necesitando nuevas ideas que vayan…, un poco más allá. Es necesario que nuevos postulados  en el conocimiento del Universo (que aún esconde muchos secretos), hagan posible que viajando por otros caminos, otras ideas, podamos llegar hasta esos secretos que, todavía,  no hemos podido desvelar.

Un grupo de científicos apunta a desvelar los secretos del universo desde un laboratorio de física de partículas subterráneo, el primero del hemisferio sur, que proyectan en un túnel en la cordillera de Los Andes destinado a unir a Argentina y Chile.

El proyecto Andes involucra a científicos de Argentina, Brasil, Chile y México que han recibido el apoyo de colegas estadounidenses y europeos en pos de la cooperación en el estudio de la “materia oscura”, los neutrinos y otras partículas subatómicas, explicó en su día a Efe su coordinador, el físico franco-argentino Xavier Bertou.” Iniciativas así son alentadoras …”

Einstein, con sus dos versiones de la relatividad que nos descubrió un universo donde la velocidad estaba limitada a la de la luz, donde la energía estaba escondida, quieta y callada, en de masa, y donde el espacio y el tiempo se curva y distorsiona cuando están presentes grandes objetos estelares, nos descubrio un Universo nuevo, un mundo fantástico de posibilidades ilimitadas en el que podían ocurrir maravillas como, por ejemplo, conseguir que el tiempo transcurriera más lentamente y dónde reside la fuente de la energía.

       La imaginación humana está creando todo un planeta . Sin embargo, a veces… se pasó.

No siempre hemos sabido utilizar de manera adecuada los conocimientos que las inteligencias nos han cedido, y, en el caso que se refleja en la segunda Imagen de arriba, hemos utilizado la ecuación E = mc² hacernos daño a nosotros mismos. ¿Aprenderemos alguna vez? El Camino está en la Naturaleza y en los Laboratorios, en las nuevas tecnologías, en la observación del Universo y, sobre todo…¡En nuestras Mentes! si son utilizadas de manera racional.

De manera irremediable estamos conectados con el Universo del que formamos parte, Esa parte consciente que puede hablar de lo que en él existe, de los fenómenos que por todas sus regiones podemos observar, de los cambios y transiciones, de la transmutación de la materia en el corázon de las estrellas para que puedan existir los materiales necesarios para vida, y, en fin, el paso más grande que hemos dado en el campo del conocimiento fue aquel que, nos posibilitó conocer, ese recorrido asombroso que la materia ha tenido que realizar para llegar, desde lo inerte hasta los pensamientos.

                   Encontrarse frente a este panorama es… ¡Sobrecogedor! Y, muy hermoso

épocas ancestrales, nuestra especie siempre miró hacía el cielo con temor, ¿qué eran aquellos puntitos brillantes? ¿qué mantenía iluminado al Sol durante el día y por qué se marchaba por las noches ¿Se convertía en la Luna acaso? ¿Qué lo sujetaba? La fascinación por los astros del cielo ha sido una constante en nuestras vidas que nos llevó, llegado el momento, a estudiar sus movimientos y secretos: La Astronomía.

En lo concerniente a cambios y transformaciones, el que más me ha llamado siempre la atención es el de las estrellas que se forman a partir de gas y polvo cósmico. Nubes enormes de gas y polvo que son creadas en las explosiones supernovas a la muerte de estrellas masivas. Sus moléculas, obligadas por la fuerza de gravedad, cada vez más apretadas se rozan, se ionizan y se calientan que en el núcleo central de esa bola de gas caliente, la temperatura alcanza millones de grados.

La enorme temperatura posible la fusión de los protones y, en ese instante, nace la estrella que brillará durante miles de millones de años y dará luz y calor. Su ciclo de vida estará supeditado a su masa. Si la estrella es supermasiva, varias masas solares, su vida será más , ya que consumirá el combustible nuclear de fusión (hidrógeno, helio, litio, oxígeno, etc) con más voracidad que una estrella mediana como nuestro Sol, de vida más duradera.

Una estrella, como todo en el universo, está sostenida por el equilibrio de dos fuerzas contrapuestas; en caso, la fuerza que tiende a expandir la estrella (la energía termonuclear de la fusión) y la fuerza que tiende a contraerla (la fuerza gravitatoria de su propia masa). Cuando finalmente el proceso se detiene por agotamiento del combustible de fusión, la estrella pierde la fuerza de expansión y queda a merced de la fuerza de gravedad; se hunde bajo el peso de su propia masa, se contrae más y más, y en el caso de estrellas súper masivas, se convierten en una singularidad, una masa que se ha comprimido a tal extremo que acaba poseyendo una fuerza de gravedad de una magnitud difícil de imaginar el común de los mortales.

Para hacernos una idea y entender algo mejor la fuerza de gravedad que puede generar la singularidad de un agujero negro (que es el destino final las estrellas súper masivas), simplemente pensemos que para escapar del Planeta Tierra, los cohetes que lanzamos la ISS o el Hubble, alcanzan una velocidad de 11 km/s, es decir, la velocidad de escape de la Gravedad que la Tierra genera. Sin embargo, escapar de un agujero negro, ni la luz, que se mueve a 299.792.458 metros por segundo (300.000 Km/s), es capaz escapar a su atracción.

  Cualquier estrella cerca de la singularidad del Agujero negro, será engullida

A nosotros nos puede parecer enorme, es el planeta que acoge a toda la Humanidad. Sin embargo, en el contexto del Universo y comparada con otros objetos cosmológicos, es menos que una mota de polvo y, si pensamos en ello, quizás (sólo quizás), podamos llegar a la conclusión de que debemos cambiar y mirar las cosas otras perspectivas, al fin y al cabo no somos tan importantes como algunas veces podemos creer. La humildad es una buena postura para que, más adelante, no puedan sorprendernos acontecimientos que vendrán.

Aunque no siempre la tratemos … Es nuestro mayor tesoro. Nos preserva de muchos peligros que, ni podemos imaginar

                      La Simetría especular de la Naturaleza: La Montaña reflejada por el Lago

      La diversidad de colores, de paisajes, de materiales, y… de formas de vida… ¡Son increíbles!

      No podríamos olvidar una imagen con las aguas oceánicas que forman parte de nuestras vidas

Todo eso (y mucho más) es la Tierra, un objeto minúsculo en comparación con esos objetos súper masivos planetarios y  estelares. Nuestro planeta,  genera una fuerza de gravedad que, para escapar de ella, una nave o cohete espacial tiene que salir disparado la superficie terrestre a una velocidad de 11’18 km/s; el sol exige 617’3 km/s. Es lo que se conoce como velocidad de escape, que es la velocidad mínima requerida escapar de un campo gravitacional que, lógicamente, aumenta en función de la masa del objeto que la produce.

                       Se envían suministros y se reponen piezas deterioradas. Se envían al Espacio a 11,16 Km/s para vencer la fuerza de Gravedad de la Tierra camino de la Estación Espacial Internacional

El objeto que escapa puede ser una cosa cualquiera, desde una molécula de gas a una nave espacial. La velocidad de escape de un cuerpo está dada por , donde G es la constante gravitacional, M es la masa del cuerpo y R es la distancia del objeto que escapa del centro del cuerpo. Un objeto que se mueva con una velocidad menor que la de escape entra en una órbita elíptica; si se mueve a una velocidad exactamente igual a la de escape, sigue una órbita , y si el objeto supera la velocidad de escape, se mueve en una trayectoria hiperbólica y rompe la atadura en que la mantenía sujeto al planeta, la estrella o el objeto que emite la fuerza gravitatoria.

Podéis imaginar lo que sería del sistema solar que presidía el A.N. y al que daba vida esta estrella que está siendo engullida por él. Qué verían los mundos habitados que la orbitarán sus habitantes. Tendría que ser una imagen estremecedora el poder contemplar como un agujero negro se está comienso a “tu” estrella, la que le da luz y calor a tu planeta sin poder hacer nada por remediarlo.

La mayor velocidad que es posible alcanzar en nuestro universo es la de la luz, c, velocidad que alcanza en el vacío y que es de 299.793’458 km/s. Muchas veces se ha intentado contradecir postulado de Einstein en su relatividad especial (hace poco con los neutrinos), sin embargo, nunca se consiguió, la teoría del maestre sigue firme e inamovible en sus dos versiones.

Pues , es tal la fuerza de gravedad de un agujero negro que ni la luz escapar de allí; la singularidad la absorbe, la luz desaparece en su interior, de ahí su , agujero negro, la estrella supermasiva se contrae, llega a un punto que desaparece de nuestra vista. De acuerdo con la relatividad general, cabe la posibilidad de que una masa se comprima y reduzca sin límites su tamaño y se auto confine en un espacio infinitamente pequeño que encierre una densidad y una energía infinitos. Allí, el espacio y el tiempo dejan de existir.

Las singularidades ocurren en el Big Bang, en los agujeros negros y, si finalmente se produjera, en el Big Crunch (que se podría considerar una reunión de todos los agujeros negros generados por el paso del tiempo en el universo y que nos llevará a un fin que sería el comienzo -aunque últimamente, se ha desechado la idea del Big Crunch al observar que la Densidad CRítica casi coincide con la ideal, la que nos llevará a la muerte térmica del Universo).

Las singularidades de los agujeros negros están rodeados por una circunferencia invisible a su alrededor que marca el límite de su influencia. El objeto que traspasa ese límite es atraído, irremisiblemente, la singularidad que lo engulle, sea una estrella, una nube de gas o cualquier otro objeto cósmico que ose traspasar la línea que se conoce como horizonte de sucesos del agujero negro.

En la actualidad se ha podido captar la imagen de algún agujero negro y las teorías se convirtieron en una realidad. Si una estrella masiva evolucionada agosta su combustible nuclear de fusión, se contrae más y más hasta convertirse en uno de estos “monstruos”.

La existencia de los agujeros negros fue deducida por Schwarzschild, en el año 1.916, a partir de las ecuaciones de Einstein de la relatividad general. Este astrónomo alemán predijo su existencia, pero el de agujero negro se debe a Jhon Wheeler. Así, el conocimiento de la singularidad está dado por la ecuación de Einstein que al principio reseñamos, y más tarde, por la observación de las señales que la presencia del agujero generan. Es una fuente emisora de rayos X que se producen al engullir materia que traspasa el horizonte de sucesos y es atrapada hacia la singularidad, donde desaparece siempre sumándose a la masa del agujero cada vez mayor.

                        Por ahí anda escondido un Agujero Negro Gigante

serie de ilustraciones muestra una estrella amarilla que se acerca demasiado a un agujero negro gigante en el centro de la galaxia RX J1242-11. Al acercarse al agujero negro, es estirada y destrozada por la marea gravitacional. Aunque una pequeña del material es atrapada por el agujero negro y un disco en torno suyo, la mayor parte de los desechos gaseosos escapan del agujero negro. En el disco, el gas se calienta a millones de grados de caer en el agujero negro, por lo que produce rayos X. [ESA]

En el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, ha sido detectado un enorme agujero negro, ya muy famoso, llamado Cygnus X-1. Después de todo, la velocidad de la luz, la máxima que podemos alcanzar en nuestro universo, no vencer la fuerza de gravedad del agujero negro que la tiene confinada siempre. En nuestra galaxia, con cien mil años luz de diámetro y unos doscientos mil millones de estrellas, ¿cuántos agujeros negros habrá?

Representación artística del sistema binario HDE 226868 Cygnus X-1. (Ilustración ESA/Hubble)

No todas las cosas del Universo (aunque hablemos de ellas), son totalmente comprendidas por nosotros, los humanos que, tenemos conformadas nuestras mentes en un mundo de tres dimensiones y, en realidad, en comparación con la inmensidad del Cosmos, no dejamos de ser una pequeña conformación compuesta por una sola estrella corriente, nada especial, de las que existen miles de millones en nuestra propia Galaxia. Nunca podremos hacernos una idea exacta de esas inmensas distancias, de esos inmensos objetos y, de esas inconmensurables maravillas que en el Universo están presentes.

Para mí, la cosa está clara: el tiempo inexorable en su transcurrir es imparable, el tic tac del reloj cósmico sigue y sigue andando al ritmo que el universo le ha marcado, sin que nada lo pueda parar, miles o cientos de miles, millones y millones de estrellas súper masivas explotarán en brillantes supernovas para convertirse en temibles agujeros negros, y, nosotros, testigos por un “corto espacio de tiempo” de tales maravillas, sufrimos porque sabemos que, posiblemente, nuestros conocimientos adquiridos irán a parar a otros que, aunque construidos por nuestra especie, ya no serán humanos.

¡No! Ninguna mano mueve los hilos. Simplemente se trata de la dinámica que nos impone el Universo. Todo marcha a su ritmo, nada permanece y todo se destruye que todo siga igual. Los ciclos de destrucción y construcción son continuos, de ellos surgen las galaxias y sus miríadas de estrellas, los mundos y en ellos la vida.

Llegará un momento que el de agujeros negros en las galaxias será de tal magnitud que comenzarán a fusionarse unos con otros que todo el universo se convierta en un inmenso agujero negro, una enorme singularidad, lo único que allí estará presente: la gravedad. Claro que , en función de la Densidad Crítica que realmente tenga el Universo (el Omega Negro, o, la cantidad de materia que contenga), se podría expandir para siempre, las galaxias se alejarán las unas de las otras y el frío, se hará dueño de todo, la muerte térmica llegará con el cero absoluto, es decir, -273 ºC, allí, ni los átomos se podrían mover y, menos la vida.

Esa fuerza de la naturaleza que ahora está sola, no se puede juntar con las otras fuerzas que, como se ha dicho, tienen sus en la mecánica cuántica, mientras que la gravitación residen en la inmensidad del cosmos; las unas ejercen su dominio en los confines microscópicos del átomo, mientras que la otra sólo aparece de manera significativa en presencia de grandes masas estelares. Allí, a su alrededor, se aposenta curvando el espacio y distorsionando el tiempo.

El tejido espacio-temporal se distorsiona y el Universo será… Lo que disponga la materia y su densidad.

La otra posibilidad es reunión final de agujeros negros será la causa de que la Densidad Crítica sea superior a la ideal. La gravedad generada por el inmenso agujero negro que se irá formando en cada galaxia tendrá la consecuencia de parar la expansión actual del universo. Todas las galaxias que ahora están separándose las unas de las otras se irán frenando hasta parar y, despacio al principio más rápido después, comenzarán a recorrer el camino hacia atrás. Finalmente, toda la materia será encontrada en un punto común donde chocará violentamente formando una enorme bola de fuego.

de que eso llegue, tendremos que resolver el primer problema: la muerte del Sol.

Los científicos se han preguntado a veces qué sucederá eventualmente a los átomos de nuestros cuerpos mucho tiempo después de que hayamos muerto. La posibilidad más probable es que nuestras moléculas vuelvan al Sol. En páginas anteriores he explicado el destino del Sol: se agotará su combustible de hidrógeno y fusionará helio; se hinchará en gigante roja y su órbita es probable que sobrepase la Tierra y la calcine; las moléculas que hoy constituyen nuestros cuerpos serán consumidas por la atmósfera solar.

Carl Sagan pinta el cuadro siguiente:

“Dentro de miles de millones de años a partir de , habrá un último día perfecto en la Tierra… Las capas de hielo Ártica y Antártica se fundirán, inundando las costas del mundo. Las altas temperaturas oceánicas liberarán más vapor de agua al aire, incrementando la nubosidad y escondiendo a la Tierra de la luz solar retrasando el final. Pero la evolución solar es inexorable. Finalmente los océanos hervirán, la atmósfera se evaporará en el espacio y nuestro planeta será destruido por una catástrofe de proporciones que ni podemos imaginar.”

 

 

 

En unos miles de millones de años, Andrómeda y la Vía Láctea, se abrazarán

 

En una escala de tiempo de varios miles de millones de años, debemos enfrentarnos al hecho de que la Vía Láctea, en la que vivimos, morirá. Más exactamente, vivimos en el brazo espiral Orión de la Vía Láctea. Cuando miramos al cielo nocturno y nos sentimos reducidos, empequeñecidos por la inmensidad de las luces celestes que puntúan en el cielo, estamos mirando realmente una minúscula porción de las estrellas localizadas en el brazo de Orión. El resto de los 200 mil millones de estrellas de la Vía Láctea están tan lejanas que apenas pueden ser vistas una cinta lechosa que cruza el cielo nocturno.

Aproximadamente a dos millones de años luz de la Vía Láctea está nuestra galaxia vecina más cercana, la gran galaxia Andrómeda, dos o tres veces mayor que nuestra galaxia. Las dos galaxias se están aproximando a 125 km/s, y chocarán en un periodo de 5 a 10.000 millones de años. Como ha dicho el astrónomo Lars Hernquist de la Universidad de California en Santa Cruz, colisión será “parecida a un asalto. Nuestra galaxia será literalmente consumida y destruida“. Pero esa, es otra historia.

emilio silvera

“Los rayos cósmicos, también llamados radiación cósmica, son partículas subatómicas procedentes del espacio exterior cuya energía, debido a su gran velocidad, es muy elevada: cercana a la velocidad de la luz”

 “El carbono es la columna vertebral de la biología. … Sin embargo, la ciencia (y también la ficción) ha especulado durante mucho tiempo que la vida extraterrestre podría tener una base química completamente diferente a la basada en el carbono. Y una de las opciones es el silicio.”

 

 

 

Pocas dudas pueden caber de que, lo mismo que el presente está cargado del Pasado, el Futuro se está construyendo con los ingredientes del Presente. Sin embargo, lo mismo que el “Libre Albedrío”, nuestra participación es limitada, la mayor parte de ese Futuro estará diseñado por el propio Universo.

 

          ¿Qué hay ahí realmente? ¿Sabremos alguna vez los procesos que fabrican los pensamientos?

Si no somos cuidadosos, si no ponemos barreras, si no limitamos el futuro cerebro artificial y lo dotamos de consciencia de Ser… ¡Las cosas se podrían complicar!

He dado muchas vueltas a la IA y a la consciencia de los seres vivos. Las conclusiones a las que he podido son que el pensamiento consciente debe involucrar componentes que no pueden ser siquiera simulados adecuadamente por una mera computación; menos aún podría la computación por sí sola, provocar cualquier sentimiento o intención consciente. En consecuencia, la mente debe ser realmente algo que no puede describirse mediante ningún tipo de términos computacionales.

!La Nube!: el cielo en la computación

Uno de los términos de los que más se habla actualmente en materia de tecnología es “la nube”. Aunque para muchos puede resultar , no lo es. Este concepto de la computación moderna, nube, está tomando un auge que probablemente sea una variable en la economía basada en computadoras.

Computación por nube, o simplemente “la nube”, es una plataforma que te permite utilizar recursos, ya sea de una compañía o de tu mismo trabajo, por remoto, desde tu computadora a un servidor, casi siempre a través de la Internet. En otras palabras, puedes usar aplicaciones y/o hacer trabajos sin la necesidad de programas y tus trabajos no tienen que ser grabados en tu computadora.

Bien es verdad que no tenemos una comprensión científica de la mente humana. Sin embargo, esto no quiere decir que el fenómeno de la consciencia deba permanecer fuera de la explicación científica. Ya se están buscando caminos científicos para dar esa explicación del misterio más profundo (seguramente) del Universo.

La comprensión es, después de todo, de lo que trata la ciencia; y la ciencia es mucho más que la mera computación mecánica.

¿Cómo podríamos trasladar la conciencia a un ? Algunos ya lo están intentando y, no es algo que yo pueda asimilar, toda vez que, lo artificial siempre será “una copia” de lo natural pero… ¿Qué pasaría si llegan a conseguirlo? ¿Qué entes saldrán de ese… “paso adelante”? ¿Estamos llegando a niveles que van más allá de lo que nos podría convenir?

¿Cuál es el de acción de la ciencia? ¿Son solamente los atributos materiales de nuestro Universo los que son abordables con sus métodos, mientras nuestra existencia mental debe quedar para siempre fuera de su alcance? ¿O podríamos llegar algún día a una comprensión científica adecuada del profundo misterio de la mente? ¿Es el fenómeno de la consciencia humana algo que está más allá del dominio de la investigación científica, o podrá la potencia del método científico resolver algún día el problema de la propia existencia de nuestro yo consciente?

No importa cuanto podamos avanzar, y, en relación a lo que conocemos como Inteligencia Artificial, habrá que poner barreras. Si en el futuro se pueden construir cerebros positrónicos, éstos no deben contener el ingrediente que llamamos consciencia, ya que, de ser así, podríamos llevar a la Humanidad a estar supeditada a nuestra propia creación.

Creo que se avecina un cambio importante, y, nuestros cerebros que forman parte del mundo material del Universo, tiene un ingrediente que aún no hemos llegado a comprender. Incluso con nuestra limitada comprensión actual de la naturaleza de este ingrediente ausente en nuestro saber, sí podemos a señalar donde debe estar dejando su huella, y como debería estar aportando una contribución vital a lo que quiera que sea en que subyacen nuestros sentimientos y acciones conscientes.

Una visión científica del mundo que no trate de entender en profundidad el problema de la mente consciente no puede tener pretensiones serias de compleción. La consciencia es parte de nuestro Universo, de modo que cualquier teoría física que no le conceda un lugar apropiado se queda muy lejos de proporcionar una descripción auténtica del mundo.

Claro que, todo conocimiento científico es un de dos filos. Lo que realmente hacemos con nuestro conocimiento científico es otra cuestión. Tratemos de ver dónde pueden llevarnos nuestras visiones de la ciencia y la mente. No siempre hemos sabido utilizar los descubrimientos hechos por los seres de nuestra especie. Acordémonos de la famosa fórmula de Einstein: E = mc² que, en nuestro triste recuerdo nos trae aquella imagen fatal de la bamba de Hiroshima. Es una lástima que, en la Segunda Guerra Mundial, algunos de los mejores físicos del mundo (Planck, Heisenberg y otros, se pusieran al servicio de Hitler). Pero dejeemos los malos recuerdos.

La Conciencia dividida

Las de arriba son dos calles de Madrid que, al igual que muchas otras del mundo reflejan logros de la Humanidad que no siempre ha sabido administrar los medios que la Naturaleza les ha proporcionado. De la misma manera, estamos haciendo con la Ciencia que no siempre, sabemos utilizar aquellos descubrimientos que nos podrían llevar a un futuro mejor.

Pensemos que incluso en aquellos países afortunados donde hay una paz próspera y una libertad democrática, los recursos naturales y humanos son malgastados de formas aparentemente absurdas. ¿No es ésta una clara muestra de la estupidez del hombre? Aunque creemos representar el pináculo de la inteligencia en el reino animal, esta inteligencia parece tristemente inadecuada para manejar muchos de los problemas a los que nuestra propia sociedad nos obliga a hacer frente.

Aunque no podemos dejar de reconocer que hemos sido capaces de llegar a conocimientos muy profundos que están situados desde lo más pequeño hasta lo más grande. De átomos y galaxias podemos hablar ahora y contar a quien quiera escuchar como nacen, viven y mueren las estrellas para que nosotros podamos estar aquí.

La Escala del Universo

Pese a todo, no pueden negarse los logros positivos de nuestra inteligencia. Entre dichos logros se encuentran nuestras impresionantes ciencia y tecnología. En realidad, algunos de estos logros son alto cuestionables a largo (o corto) plazo, así lo atestiguan múltiples problemas medioambientales y un genuino temor a una catástrofe mundial inducida por las nuevas tecnologías traídas de la mano por nuestra moderna sociedad (aquí mismo, en éste foro, se ha expresado el temor sobre las consecuencias que traerá el LHC que a primeros del próximo septiembre será puesto en marcha para la partícula de Higgs, y que, según algunos, andar jugando con tan enormes energías pudiera crear un agujero negro que se engulla a la Tierra entera). Os puedo que dicho temor es infundado.

Pero, no podemos mirar para otro lado sin ver que, nuestras tecnologías no sólo nos proporciona una enorme expansión del dominio de nuestro yo físico sino que también amplia nuestras capacidades mentales mejorando en gran medida nuestras habilidades para realizar muchas tareas rutinarias. ¿Qué pasa con las tareas mentales que no son rutinarias, las tareas que requieren inteligencia genuina?

                                                     Hormigas inteligentes

A veces me pregunto si podrían ser los Robots la . ¿No existe la posibilidad completamente diferente de una enorme expansión de una capacidad mental, a saber, esa inteligencia electrónica ajena que apenas está empezando a emerger de los extraordinarios avances en tecnología de ordenadores? De hecho, con frecuencia nos dirigimos ya a los ordenadores en busca de asistencia intelectual.

Hay muchas circunstancias en las que la inteligencia humana sin ayuda no resulta nada adecuada para prever las consecuencias probables de acciones alternativas. Tales consecuencias pueden quedar mucho más allá del alcance del poder computacional humano; así pues, cabe esperar que los ordenadores del futuro amplíen enormemente este papel, en la computación pura y dura proporcione una ayuda incalculable para la inteligencia humana.

Pero ¿no cabe la posibilidad de que los ordenadores lleguen finalmente a mucho más que todo esto? Muchos expertos afirman que los ordenadores nos ofrecen, al menos en principio, el potencial para una inteligencia artificial que al final superará a la nuestra. Una vez que los robots controlados por ordenador alcancen el nivel de “equivalencia humana”, entonces no pasará mucho tiempo, argumentan ellos, antes de que superen rápidamente nuestro propio y exiguo nivel. Sólo entonces, afirman estos expertos, tendremos una autoridad con inteligencia, sabiduría y entendimiento suficientes que sea capaz de resolver los problemas de este mundo que ha creado la humanidad.

A todo esto señalan el rapidísimo crecimiento exponencial de la potencia de los ordenadores y basan sus estimaciones en comparación entre la y precisión de los transistores, y la relativa lentitud y poca sólida acción de las neuronas. De hecho, los circuitos electrónicos son ya más de un millón de veces más rápido que el disparo de las neuronas en el cerebro (siendo la velocidad de aproximadamente 10⁹ segundos para los transistores y de 1³ segundos para las neuronas, y tienen una exactitud cronométrica y una precisión de acción que de ningún modo comparten las neuronas.

Hay cosas que no se pueden comparar, lo auténtico siempre será la obra de la Naturaleza, lo otro, siempre será artificial. Sin embargo, en el Futuro incierto… ¿Qué prevalecerá?

El Chip Intel Pentium tiene más de tres millones de de transistores en una “rodaja de silicio” del tamaño aproximado de una uña del pulgar, capaz cada uno de ellos de realizar 113 millones de por segundo.

Se argumenta que el total de neuronas de un cerebro humano (unos cientos de miles de millones) supera absolutamente al número de transistores de un ordenador. Además, existen muchas más conexiones, en promedio, entre neuronas diferentes que las que existen entre los transistores de un ordenador. En particular las células de Purkinje en el cerebelo pueden tener hasta ochenta mil terminaciones sinápticas (uniones entre neuronas), mientras que para un ordenador, el número correspondiente es de tres o cuatro a lo sumo. Además, la mayoría de los transistores de los ordenadores actuales están relacionados solamente con la memoria y no directamente con la acción computacional, mientras que tal acción computacional podría estar mucho más extendida en el caso del cerebro.

Cerebros espintrónicos de increíbles capacidades que, en mucho, podrán superar los de los seresd vivos en el futuro próximo. Si hiciéramos caso de las afirmaciones más extremas de los defensores más locuaces de la IA, y aceptáramos que los ordenadores y los robots guiados por ordenador superarán con el tiempo (quizá en muy poco tiempo) todas las capacidades humanas, entonces los ordenadores serían capaces de hacer muchísimo más que ayudar simplemente a nuestras inteligencias. Podríamos entonces dirigirnos a estas inteligencias superiores en busca de consejo y autoridad en todas las cuestiones de ; ¡y finalmente podrían resolverse los problemas del mundo generados por la humanidad!

Pero parece haber otra consecuencia lógica de estos desarrollos potenciales que muy bien podría producirnos una alarma genuina. ¿No harían estos ordenadores a la largo superfluos a los propios humanos? Si los robots guiados por resultaran ser superiores a nosotros en todos los aspectos, entonces ¿no descubrirían que pueden dirigir el mundo sin ninguna necesidad de nosotros? La propia humanidad se habría quedado obsoleta. Quizá si tenemos suerte, ellos podrían conservarnos como animales de compañía.

Yo, como he dejado claro otras veces. Soy partidario de pensar que, una cosa es la Inteligencia Artificial y otra muy distinta es el pensamiento consciente, muy superior a aquella que trabaja sólo con los suministrados previamente, sin poder de repentizar una solución que no esté en su programación. ¿Llegarán los robots algún día a pensar por sí mismos, como ahora lo hacemos nosotros?

La cuestión no es nada sencilla y plantea muchas variantes de entre las que de momento, podríamos exponer aquí las propuestas por Roger Penrose y que son las siguientes:

¡¡ Cuidado!! a ser dioses pueden traer consecuencias. Por no ir más lejos, hace unos días pudimos leer sobre la posible vida sintética futura a partir de la levadura. ¡Qué cosas!

• Todo pensamiento es computación; en particular, las sensaciones de conocimiento consciente son provocadas simplemente por la ejecución de computaciones apropiadas.
• El conocimiento es un aspecto de la acción física del cerebro; y si bien cualquier acción física puede ser simulada computacionalmente, la simulación computacional no puede por sí misma provocar conocimiento.
• La acción física apropiada del cerebro provoca conocimiento, pero esta acción física nunca puede ser simulada adecuadamente de forma computacional.
• El conocimiento no puede explicarse en términos físicos, computacionales o cualesquiera otros términos científicos.

Está claro que adentrarnos aquí a ciertas profundidades del pensamiento, no parece adecuado ni al momento ni al lugar, sin embargo, debemos pensar en que, la propia materia parece tener una existencia meramente transitoria puesto que puede transformarse de una forma en otra. Incluso la masa de un cuerpo material , que proporciona una medida física precisa de la cantidad de materia que contiene el cuerpo, puede transformarse en circunstancias apropiadas en pura energía (según E=mc²) de modo que incluso la sustancia material parece ser capaz de transformarse en algo con una actualidad meramente matemática y teórica.

De todas las maneras, por mi parte, me quedo con el punto tercero de los enumerados anteriormente, es un punto de más operacional que el anterior, puesto que afirma que existen manifestaciones externas conscientes (por ejemplo, cerebros) que difieren de las manifestaciones externas de un ordenador: los efectos externos de la consciencia no pueden ser correctamente simulados por un ordenador.

¿Permite la Física la posibilidad de una acción que, en principio, sea imposible de simular en un ordenador? La respuesta no está completamente clara, sin embargo, según creo, es que tal acción no computacional tendría que encontrarse en un área de la física que está fuera de las leyes físicas actualmente conocidas.

Claro que, en este simple comentario, no queda claro quien será el vencedor final: Fisicalismo frente a Mentalismo. ¿Seremos tan estúpidos como para poder crear que nos superen en inteligencia hasta el punto de que puedan dominarnos?

Ahí queda la flotando en el aire.

emilio silvera