La Naturaleza, Nosotros, y, el Tiempo.

Las leyes de la naturaleza son las mismas en cualquier lugar de nuestro universo; todo está formado por partículas elementales que se unen para formar núcleos, átomos, células y materia. Todo ello, se produce en un medio que no conocemos bien del todo, al parecer existen algunos parámetros desconocidos que hacen que las cosas sean como son. Algo puede estar permeando todo el espacio y no sabemos lo que pueda ser, existen lo que llamamos energía y fluctuaciones de vacío que no sabemos bien lo que puedan ser, hay (según nos dicen) más materia de la que podemos ver, y, tanto el mundo infinitesimal de lo cuántico como el macrocosmos, existen fenómenos que debemos descubrir si queremos saber, lo que la Naturaleza es.

La cueva Reed Flute de Guilin (China) fue descubierta durante la Dinastía Tang hace casi 1,300 años. Y, de la misma manera, hemos descubierto otras maravillas en el mundo físico. Leucipo y Demócrito conjeturaron, 45o años a. C., que la materia estaba hecha de entidades indivisibles, los átomos y, Platón, enseñaba que el mundo material sólo era la sombra de la realidad.

Einstein se inspiró en la invariancia de la velocidad de la luz para regalarnos su teoría de la relatividad especial con su sencilla y asombrosa fórmula  E = mc², que nos dice la igualdad entre masa y energía. Nos dijo cómo se ralentizaba el tiempo al viajar más rápido y, con su teoría de la relatividad general, nos dejó una profunda lección de cómo se formula una teoría de la máxima eficacia mediante unas ecuaciones de bella factura y, sobre todo, de un extenso e inmenso mensaje que hoy, 100 años después, aún está dando sus frutos.

Cheddar Gorge es el mas grande cañón británico que se encuentra dentro de las Cavernas Cheddar, donde en 1903 se descubrió el esqueleto humano mas antiguo y completo que data de 9,000 años de antigüedad. El poner estas imágenes que, al parecer, nada tienen que ver con los temas aquí tratados, es para hacer ver que, son muchas las cosas que desconocemos y que están aquí, a nuestro alrededor. Hay cosas que nos llaman la atención y nos hablan de la inteligencia humana: Hace 5.500 años que en Perú y México se cultivaba algodón.

Los grandes números de Eddington y Dirac, Los números infinitesimales de Planck, y trabajos de otros muchos personajes, tales como Maxwell o Lorentz, son los que, junto a otros de otras disciplinas científicas han facilitado al mundo el avance intelectual del que ahora dispone, y, a lo largo de mis escritos he procurado ir reflejándolos para facilitar al lector datos que no conocía y aspectos interesantes de las ciencias físicas y de otro tipo de saber.

Hamilton Pool una piscina natural formada de por la naturaleza cuando el domo de la caverna colapso, es frecuentada por naturalistas. Una bella piscina natural. Ante la presencia del agua, uno recuerda a aquél filósofo natural, Tales de Mileto (uno de los siete sabios de Grecia) que fue el primero en darse cuenta de la importancia del agua para la vida.

                                                  Todavía andamos a la búsqueda del Gravitón

El espacio “vacío” del Universo, las fuerzas que lo rigen, la simetría original en el Big Bang, las familias de las partículas con sus Quarks, Leptones y Hadrones (Bariones y Mesones), y las partículas mediadoras de las fuerzas, gluones, fotones, partículas W y Z y el esquivo gravitón.

Estalactitas que adornan el techo de las cavernas Luray, Virginia, las aguas siguen mostrando un perfecto reflejo. Uno puede pensar en el tiempo que fue necesario para construir lo que arriba podemos contemplar, y, al mismo tiempo, pensar que, hace ahora 40.000 años que los humanos pudimos inventar el lenguaje complejo con la aparición de los seres humanos modernos.

El Modelo Estándar de la Física de Partículas y las interacciones con sus parámetros discrecionales y sus muchos beneficios con su eficacia como herramienta de trabajo que, a pesar de todo, debemos mejorar. Durante un largo camino de observar el mundo que nos rodea, los científicos han podido llegar a la formulación de modelos que nos hablan de cómo la Naturaleza se comporta en ciertos medios en regiones de lo muy pequeño y, también, en el macro-mundo del Cosmos de las Galaxias y todo lo que en ellas existe.

Las nuevas teorías de supercuerdas, la teoría M, sus autores y el final que pretenden unificar todas las fuerzas del universo, la materia, la luz y la gravedad (la teoría cuántica de Max Planck con la Relatividad de Einstein), la explicación de “todo” lo que en el Universo es.

También otras veces hemos comentado sobre el principio de incertidumbre de Heisenberg, la función de onda de Schrödinger, el cuanto de Planck, el positrón de Dirac, la exclusión de Pauli, la nueva teoría de Witten, el radio de Schwarzschild que, a partir de las ecuaciones de Einstein dedujo la existencia de agujeros negros con su singularidad y el horizonte de sucesos, punto sin retorno de lo que pueda traspasar sus límites.

                                                                    Con su leyenda de la Bruja

Cuenta la leyenda que la Cueva Wookey fue habitada por cavernícolas en Somerset, Inglaterra. Por otra parte, también se cuenta que hace ahora 3.500 millones de años, células vivas microscópicas evolucionaban sobre la Tierra y que, poco después, la división sexual aceleró el ritmo de evolución biológica. Algo más tarde, aparecieron las plantas, el oxígeno envenenó la atmósfera de la Tierra y proliferaron los organismos aeróbicos (amantes del oxígeno).

He dedicado algunas líneas a explicar la teoría de los viajes en el tiempo, permitidos por las ecuaciones de Einstein a través de los agujeros de gusano que nos llevarían desde este universo hasta otros lugares muy lejanos y en otros tiempos distintos. Se habla de la materia exótica que permitiría mantener abierta la boca del agujero para permitir dicho viaje,  Kip S. Thorne y el físico Stephen Hawking  tuvieron largas discusiones sobre si eran o no eran posibles dichos viajes en el tiempo, el primero decía que sí y el segundo argumentaba que tenía que haber una censura temporal que los impediría. Sobre estos viajes que hoy día son pura teoría (no tenemos los medios ni las energías necesarias para poder realizarlos y tampoco la tecnología ni el conocimiento), se han escrito muchas historias y realizado muchas películas dentro del género futurista.

Este lago subterráneo en las cuevas de Mellisani, cerca de Kefalonia, fue encontrado cuando el techo de la cueva se derrumbó tras un terremoto en 1953. Como podéis ver, no siempre es necesario hacer un viaje en el tiempo a través de un agujero de gusano, aquí mismo, por casualidad, podemos encontrarnos con lugares como el de arriba que al haberse formado en otros tiempos, nos llevan a mundos remotos dentro de nuestro propio mundo.

Es bueno para el ser humano poder saber el por qué de las cosas, que se interese por lo que ocurre a su alrededor, por su planeta que le acoge, por el lugar que ocupamos en el Universo, por cómo empezó todo, cómo terminará y qué será del futuro de nuestra civilización y de la Humanidad en este universo que, como todo, algún día lejano del futuro terminará.

              Sí, en nuestro Universo todo tiene un principio y un final. También el Universo

El fin del universo es irreversible, de ello hemos dejado amplio testimonio a lo largo de mis comentarios, su final estará determinado por la Densidad Crítica, la cantidad de materia que contenga nuestro universo que será la que lo clasifique como universo plano, universo abierto, o universo cerrado. En cada uno de estos modelos de universos, el final será distinto…,  claro que para nosotros, la Humanidad, será indiferente el  modelo que pueda resultar; en ninguno de ellos podríamos sobrevivir cuando llegara ese momento límite del fin. La congelación y el frío del cero absoluto o la calcinación del fuego final a miles de millones de grados del Big Crunch, acabarán con nosotros.

La Cueva Lechuguilla, en el Parque Nacional de las Cavernas de Carlsbad, Nuevo México es la quinta mayor caverna descubierta con 120 millas (193 km) de largo y 489 metros (1604 pies) de profundidad, lo cual la hace ser la más profunda en el territorio de Estados Unidos. Aquí estamos hablando de Densidades críticas, de un posible Big Crunch, del final del Universo. Sin embargo, ¿nos hemos parado a pensar en cómo se formaron lugares como el de arriba? ¿Cuánto tiempo se necesitó? Pienso, por ejemplo que, hace ahora 100.000 años que las estrellas adoptaron las formas de las constelaciones reconocibles. ¡El Tiempo!

Si se produce el Big Cruch, algunos, postulan que habrá una especie de “rebote” o fluctuación y a partir de esa contracción final, se producirá una nueva expansión y comenzará un nuevo universo que, desde luego, nadie sabe, si volverá a ser o tendrá las mismas fuerzas y constantes y materia que este Universo nuestro presente.

Para evitar la desaparición de la Humanidad se está trabajando desde hace décadas. Se buscan formas de superar dificultades que nos hacen presas fáciles de los elementos. La Naturaleza indomable, sus leyes y sus fuerzas, hoy por hoy son barreras insuperables, para poder hacerlo, necesitamos tiempo y saber.

El saber nos dará soluciones para conseguir más energías, viajar más rápido y con menos riesgos, vivir mejor y más tiempo, superar barreras hoy impensables como las del límite de Planck, la barrera de la luz (para poder viajar a las estrellas) y el saber también posibilitará, algún día, que nuestras generaciones futuras puedan colonizar otros mundos en sistemas solares de estrellas lejanas, incluso se podrán habilitar mundos y viajar a otras galaxias, viajar a otro tiempo y, finalmente, viajar para escapar de nuestro destino, a otros universos.

Sí, lo sé, algunos de los que esto puedan leer pensarán que estoy fantaseando, pero la verdad es que no he hablado con más seriedad en mi vida, ya que, si no fuera como estoy diciendo, entonces, ¿para qué tantas calamidades, desvelos y sufrimientos?

Este lago subterráneo cerca de Macan Ché en la Península de Yucatán es uno de los muchos que se consideran regalos de los dioses Mayas, y por tanto, sagrada. Hace 800 años que estaba presente la cultura Olmeca en México, ¿será de aquella época ésta maravilla de la Naturaleza?

Creo que la Humanidad tiene que cumplir su destino, primero en las estrellas lejanas, en otros mundos dentro y fuera de nuestra galaxia, y después…, ¿Quién sabe? Y, a todo esto, no debemos olvidar que para conseguir lo que necesitamos, lo que en verdad tenemos que procurarnos es ¡TIEMPO! Claro que, según lo que podemos ver cada día, una Sociedad deteriorada y mal encaminada, ese tiempo se nos acaba, tenemos que poner remedio y retomar el buen camino para que todo lo que deseamos en nuestro futuro se pueda hacer realidad.

Nos referimos al tiempo en múltiples ocasiones y para distintas situaciones y motivos, como al referirnos a la duración de las cosas sujetas a cambios, época durante la cual ocurrieron unos hechos, edad de los objetos, estación del año, el período de vida de alguien desde que crece hasta que deja de existir, ocasión o coyuntura de hacer algo, cada uno de los actos sucesivos en que dividimos la ejecución de un trabajo, y otros mil temas que requieren la referencia temporal.

La configuración de esta formación de Caliza en este lago subterráneo de México se asemeja a una cascada convertida en piedra. La Naturaleza no tiene prisas, tiene todo el tiempo del mundo para conformar bellas maravillas que, mucho más tarde nosotros encontramos y admiramos. De la misma manera, muy poco a poco, a transcurrido el avance del saber de la Humanidad, recordemos, por ejemplo, que Aristarco de Samos (hace ya mucho tiempo) adoptó la hipótesis de una Tierra girando alrededor del Sol en un universo gigantesco. Eso fue mucho antes de que llegará Copérnico.

En física, el Tiempo es la cuarta coordenada espacial en el continuo espacio-tiempo. En gramática es la categoría que indica el momento relativo en que se realiza o sucede la acción del verbo: pretérito, lo que ha sucedido; presente, lo que sucede en ese momento y futuro, lo que aún no ha sucedido. Nos referimos al tiempo meteorológico para explicar el estado del clima (hace mal tiempo; qué tiempo más bueno hace hoy, etc). En mecánica, el tiempo puede estar referido a las fases de un motor. También están los tiempos referidos a cada una de las partes de igual duración en que se divide el compás musical. En astronomía nos referimos al tiempo de aberración en relación al recorrido de un planeta hasta llegar a un observador terrestre. El tiempo está también en la forma de cálculo horario que empleamos en nuestra vida cotidiana para controlar nuestros actos y evitar el caos (¿Qué haríamos sin horario de trenes, de comercio, bancos, oficinas,.?).

                 Hay que pensar en el Tiempo cronológico y el el Tiempo Psicológico

No es lo mismo una hora junto a la persona amada que, en la cama del hospital soportante dolores,

Aquel primer Tiempo junto al Ser querido es efímero, el otro… “eterno”

Tres generaciones que nos hablan del paso del Tiempo

El tiempo es tan importante en nuestras vidas que está presente siempre, de mil formas diferentes, desde que nacemos (cuando comienza “nuestro tiempo”), hasta que morimos (cuando “nuestro tiempo ha terminado”). El tiempo siempre está. Es algo que, simplemente, está ahí. Sin embargo, a pesar de lo importante que es el TIEMPO, no he podido leer nunca una explicación satisfactoria sobre el mismo; una explicación que lo defina con sencillez y claridad sin restarle la importancia que tiene para todos y lo que en realidad es dentro del contexto – no ya de nuestras vidas, simples e insignificantes puntos en la inmensidad del universo – de la naturaleza cósmica de la que formamos parte.

¿Cuánto tiempo ha tenido la Naturaleza para formar  esta pequeña cascada y su entorno en Banff, Canadá? Bueno, seguramente mucho más tiempo del que tuvo Pitágoras para enseñar a sus discípulos que “todo es número” y que, “la Naturaleza es armoniosa”.

En el año 1.905, Einstein público su teoría de la relatividad especial y desde entonces, el concepto de “tiempo” cambió para el mundo. Minkowski, un antiguo profesor de Einstein, cuando repasó el trabajo de la relatividad especial, se dio cuenta de que a partir de ese momento se tendría que hablar del continuo espacio-temporal; el espacio y el tiempo dejan de estar separados, dejan de considerarse como entidades distintas, para pasar a estar conectados; conexión que, desde el punto de vista matemático, la dan las transformaciones de Lorentz.

Las transformaciones de Lorentz ponen de manifiesto cómo varía el tiempo, considerado como una cuarta coordenada.

Estamos acostumbrados a considerar el mundo como tridimensional. Para especificar exactamente la posición de un objeto en una habitación, por ejemplo un reloj encima de una mesa, partiremos de un ángulo de la habitación e indicaremos las distancias del reloj a las dos paredes que forman el ángulo y la altura respecto al suelo; la posición del reloj queda globalmente determinada por tres números, esto es, tres coordenadas espaciales.

Pero al hacerlo así no tenemos en cuenta el hecho de que el reloj en cuestión, que estaba encima de la mesa a las diez, puede estar en el dormitorio a las once y ser colocado en el mismo punto de la mesa que ocupaba antes a las once y media. Esto no importa cuando se considera un tiempo absoluto y, por tanto, hay un único reloj para todos los observadores, pero resulta esencial cuando sistemas de referencia en movimiento relativo tienen distintos relojes no sincronizables. Por tanto, todo observador tiene un espacio cuatridimensional (el espacio-tiempo) relativo al propio sistema de referencia.

Lost Sea en Sweetwater, Tennessee el lago subterráneo más grande del mundo. Pero, yo al menos considero que es mucho más grande todo lo que nosotros, a lo largo de nuestra evolución, hemos podido descubrir sobre la naturaleza de las cosas, de la materia, de las fuerzas de la Naturaleza y del Universo en su conjunto, y, todo ello, confinados en nuestro mundo, lo cual, no ha podido impedir que salgamos fuera, muy lejos, para ver que ocurre por ahí en las ignotas regiones del Cosmos.

 

 

“Diagrama 1. Apariencia del espacio-tiempo a lo largo de una línea de universo de un observador acelerado.

La dirección vertical indica el tiempo, la horizontal indica la distancia espacial, la línea punteada es la trayectoria del observador en el espacio tiempo. El cuarto inferior representa el conjunto de sucesos pasados visibles al observador. Los puntos pueden representar cualquier tipo de sucesos en el espacio tiempo.

La pendiente de la línea de universo o trayectoria de la vertical da la velocidad relativa del observador.”

Las transformaciones de Lorentz son más complejas que las de Galileo, pero tienen la ventaja de eliminar todas las contradicciones halladas anteriormente. Sin embargo, para velocidades muy inferiores a la de la luz, estas nuevas relaciones se reducen a las de Galileo, y sólo se manifiestan grandes diferencias cuando los sistemas de referencia tienen velocidades relativas próximas a la de la luz; entonces, el tiempo transcurre más lentamente para ese hipotético viajero que viaje a esas velocidades relativistas.

La diferencia fundamental entre la mecánica clásica y la mecánica relativista radica en el hecho de que, en el primer caso, la velocidad de un cuerpo es diferente para un observador en reposo y para otro en movimiento, es decir, es un concepto relativo; sin embargo, en el segundo caso la velocidad es un concepto absoluto, no cambia con el movimiento. No obstante, como cociente que es entre dos magnitudes fundamentales, espacio y tiempo, el hecho de que dos velocidades que deben ser diferentes sean iguales obliga a que exista una variación en el espacio y el tiempo. Así, se debe producir un acortamiento de los metros y una ralentización del tiempo. En la mecánica de Newton, por el contrario, los metros y los segundos son invariables.

Las transformaciones de Lorentz son un conjunto de ecuaciones que relacionan las coordenadas espacio-tiempo de dos sistemas que se mueven a velocidad constante el uno respecto al otro. Efectivamente, las fórmulas predicen una contracción espacial (contracción conocida como de Lorentz-Fitzgerald) y una dilatación temporal, cuando la velocidad relativa de los dos sistemas se aproximan a la de la luz. Sin embargo, Lorentz se vio obligado a introducir el concepto de tiempo local, que supone que el paso del tiempo varía según el lugar. Einstein se basó en la transformación de Lorentz y la mejoró para el desarrollo de su teoría de la relatividad especial.

Imágenes impresionantes las podemos hallar en cualquier parte y, siempre, sin excepción, están presentes los mecanismos de la naturaleza y la luz. En 1572, Tycho Brahe pudo ver el resplandor de una supernova en el cielo, y, por mi parte, cada día puedo ver el resplandor que emana de mi querida esposa que, para mí, brilla mucho más. ¡Qué paciencia tiene conmigo! Me sumerjo en mis escritos y me olvido del mundo.

El Diccionario Oxford-complutense de Física explica que, cuando se viaja a velocidades relativistas, cercanas a c, se produce lo que conocemos como contracción de Lorentz-Fitzgerald que se concreta en la contracción de un cuerpo móvil en la dirección del movimiento. Fue propuesta independientemente por H. A. Lorentz  (1.853 -1.928) y G. E. Fitzgerald (1.851-1.900) en 1892 para explicar el resultado negativo del experimento de Michelson – Morley. A la contracción se le dio el marco teórico en la teoría especial de la relatividad como antes hemos reseñado. La ecuación está definida de la forma siguiente:

De donde se sigue que, L₀ es la longitud en reposo (por ejemplo una barra), L es la longitud cuando el objeto se desplaza a velocidad v y c es la velocidad de la luz. La mecánica clásica estudia los fenómenos a una escala tal que v < c, por lo que estos cambios son apreciables.

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