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.

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.

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).

 

 

La Protagonista de Contac y la máquina del Tiempo

 

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 que sepa 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.

 

Finalmente, cuando las galaxias se separen entre sí y la temperatura del Universo alcance el Cero Absoluto (-273,15 ºC), llegará lo irremediable, el universo como sistema cerrado será fulminado por la Entropía, y, ni los átomos se moverán, no s3e crearán nuevas estrellas, nuevos mundos, ni nuevas formas de vida.

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 Crunch, 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.

                   Nunca conseguiremos vencer la velocidad de la luz pero… ¡Burlarla sí!

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.

 

 

Corre inexorable y no lo podemos frenar

 

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.

 

        Aristarco de Samos

 

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,,,?).

                              Sí, el Tiempo transcurre inexorable

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”.

                       Los postulados de ésta Teoría sacó a relucir el escepticismo de la físicos

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.

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.

                                     La Naturaleza también tiene sus rarezas

Simultaneidad

Esa variación que experimenta el tiempo en la mecánica relativista cuestiona el concepto de simultaneidad, ya que bajo ese punto de vista no es fácil afirmar que dos fenómenos son simultáneos. Si lo son, deben ocurrir en el mismo instante, y para medir ese tiempo debe emplearse un mismo reloj para cada uno de los sucesos.

Lorentz supuso dos sistemas de ejes coordenados que se mueven uno respecto al otro con velocidad v. Las coordenadas de ambos sistemas están relacionadas entre sí según muestran las ecuaciones siguientes:

Siguen otra serie de ecuaciones que, al no ser el presente trabajo de tipo técnico ni para entendidos, no me parece procedente reseñar, y me limitaré a explicaciones escritas, no numéricas que no estarían al alcance de todos.

Así que, en realidad, tanta numerología nos viene a decir que:

• Los objetos se contraen en el sentido de su marcha si sus velocidades son relativistas (cercanas a c, la velocidad de la luz).
• El tiempo se dilata para el viajero que ocupe una nave espacial que corre a la velocidad de la luz o similar. Su tiempo transcurre más despacio que el tiempo de los que quedamos en la Tierra.

De esta forma, podemos demostrar cómo el tiempo es distinto para cada persona, lugar o circunstancia, tendremos tiempos unitarios y tiempos universales.

     — Y pasamos de estar en la copa de los árboles a… ¡Construir Estaciones Espaciales!

El transcurrir del tiempo en el universo está referido a un tiempo uniforme igual para todo y para todos. El transcurrir del tiempo de personas individuales o de grupos, en realidad, puede ser distinto del tiempo de otras personas o de otros grupos.

Lo que llamamos tiempo es otra de las incógnitas que tienen que resolver los seres humanos. ¿Existe en realidad el tiempo? ¿Es una abstracción? y, ¿por qué el tiempo no es igual para todos? y transcurre en función de la velocidad a la que viajemos o podamos estar en reposo.

Así lo demuestra . Son los efectos predichos por la teoría de la relatividad especial de Einstein; los tiempos son relativos al movimiento de los observadores. El reloj viajero es más lento en un factor = ecuación arriba reseñada.

Para poder contestar la pregunta ¿Cuándo comenzó el tiempo?, nos vemos obligado a retroceder 13.500 millones de años, hasta lo que conocemos como Big Bang, el origen del universo. Allí, en ese preciso momento, nació el tiempo y el espacio.

El Big Bang es la teoría más acertada del origen y evolución del universo que se originó a partir de un estado inicial de alta temperatura y densidad que, desde entonces, ha estado siempre expandiéndose, y es precisamente esta expansión la que da lugar al espacio (cada vez mayor) que abarca el universo y, al mismo ritmo, crece o transcurre el tiempo inexorable.

                                               La Tierra, nuestro mundo, es una maravilla

El paso del tiempo lo cambia todo; los sistemas se transforman, viven y mueren para dar paso a otros nuevos sistemas. Estrellas que brillan durante miles de millones de años y con el paso del tiempo consumen su material-combustible nuclear y mueren explotando en novas o supernovas para, con su material complejo, contribuir a la formación de nuevas estrellas y planetas e incluso formas de vida.

Todo envejece, se deteriora por la acción de la entropía, del paso del tiempo. Sin embargo, él no cambia, es invariante, continúa su camino mientras que, a su alrededor, las mutaciones son continuas y lo único que permanece inalterable es: el Tiempo.

Me encantaría tener sabiduría para poder exponer de manera más amplia y precisa lo que es el Tiempo. Lo que aquí dejo escrito (después de documentarme), es corto y no me deja satisfecho. Cualquier persona mejor preparada lo habría hecho mejor pero, de todas formas, la voluntad que he puesto en este trabajo compensa sus posibles deficiencias y el lector sabrá disculpar las mismas.

De todas las maneras posibles en los que me he detenido a pensar sobre lo que es y supone el tiempo, la que más me impresiona es aquella que me hacer ver claramente que no podemos impedir su transcurrir, que su paso nos llevará hacia la eternidad convertidos en polvo, dejando atrás a los seres queridos que nos gustaría seguir protegiendo, sin llevarnos la certeza de lo que el destino les tiene reservado a sus vidas. Esa incertidumbre me causa una aguda impotencia, casi infinita que, en no pocas ocasiones, llego a sentir como un dolor físico y real causado por un pensamiento profundo del significado y las implicaciones irreversibles que el paso del tiempo nos trae a todos.

                              ¿Cómo puede existir, a estas alturas, un pueblo dentro de una Cueva?

Individualmente hablando, el tiempo está bien mientras nos acompaña en nuestro recorrido a lo largo de nuestras vidas; después él continúa su camino mientras nosotros desaparecemos. Colectivamente, el tiempo es muy importante. Cada uno de nosotros hacemos un trabajo y desarrollamos una actividad que se va sumando a la de los demás. Con el tiempo, el trabajo, ese conocimiento adquirido, continúa aumentando y ese tiempo “infinito” es el que necesitamos nosotros y los que vendrán detrás para resolver problemas muy graves que se presentarán en el futuro y que, de poder o no poder resolverlos, dependerá que la humanidad perdure.

“… Con el paso de los eones, hasta la misma muerte tendrá que morir”

El tiempo será la mejor herramienta con la que podemos contar para resolver todos los problemas. Así lo dijo Hilbert:

“Por muy inabordables que parezcan estos problemas, y por muy desamparados que nos encontremos frente a ellos hoy, tenemos la íntima convicción de que debe ser posible resolverlos mediante un número finito de deducciones lógicas. Y para ello, la mejor herramienta es el tiempo; él nos dará todas las respuestas a preguntas que hoy no podemos ni sabemos contestar”.

Es mucho lo que hemos avanzado en los últimos ciento cincuenta años.  El adelanto en todos los campos del saber es enorme. Las matemáticas, la física, la astronomía, la química, la biología genética, y otras muchas disciplinas científicas que, en el último siglo, han dado un cambio radical a nuestras vidas.

¿Hasta dónde podremos llegar? Ahí tenemos que estar ojo avizor, no podemos consentir que, nosotros mismos, construyamos seres que sean nuestros destructores.

Con el tiempo suficiente por delante… no tenemos límite. Todo lo que la mente humana pueda idear… podrá hacerlo realidad. A excepción, claro está, de las imposibilidades físicas que, en este momento, no tenemos la capacidad intelectual para enumerar, ya que, incluso en ese campo, se avanza para que, poco a poco, y, cada día, podamos creer más en el hecho de que la inmortalidad podría, algún día, ser un hecho cierto a través de la robótica.

La verdad es que nuestra especie es inmortal. Sí, lo sé, a nivel individual morimos pero…, debemos tener un horizonte más amplio y evaluar una realidad más global y, sobre todo, a más largo plazo. Todos dejamos aquí nuestro granito de arena, lo que conseguimos no se pierde y nuestras antorchas son tomadas por aquellos que nos siguen para continuar el trabajo emprendido, ampliar los conocimientos, perfeccionar nuestros logros y pasar a la fase siguiente. Este es un punto de vista que nos hace inmortales e invencibles, nada podrá parar el avance de nuestra especie, a excepción de nuestra especie misma.

La humanidad necesita más energía para continuar avanzando. Los recursos naturales fósiles, como el petróleo, el gas o el carbón, son cada vez más escasos y difíciles de conseguir. Se ha llegado a un punto en el que se deben conseguir otras energías. Estos combustibles, en su momento cambiaron el rumbo de la Humanidad, sin embargo, están quedando en el pasado, y, a estas alturas se necesitan nuevas fuentes de energía que posibiliten otras formas de avanzar y de profundizar en los secretos de la Naturaleza, y, para eso, sólo necesitamos…Tiempo.

                        ¿Mutará nuestros cerebros para ser mejores?

Sí, es el Tiempo el factor que juega a nuestro favor para conseguir nuestros logros más difíciles, para poder responder preguntas de las que hoy no tenemos respuesta, y es precisamente la sabiduría que adquirimos con el paso del Tiempo la que nos posibilita para hacer nuevas preguntas, más profundas que las anteriores y que antes, por ignorancia, no podríamos hacer.  Cada nuevo conocimiento nos abre una puerta que nos invita a entrar en una nueva región donde encontramos otras puertas cerradas que tendremos que abrir para continuar nuestro camino. Sin embargo, hasta ahora, con el “Tiempo” suficiente para ello, hemos podido franquearlas hasta llegar al momento presente en el que estamos ante puertas cerradas con letreros en los que se puede leer: fusión, teoría M, viajes espaciales tripulados, nuevas formas de materia, el gravitón, la partícula de Higgs, las ondas de energía de los agujeros negros, hiperespacio, otros universos, materia oscura, y otras dimensiones.

La Partícula de Higgs que puede estar inmersa en una maraña surgida de las explosiones del LHC. ¿Cuándo aparecerá? Pero, ¿existe? Se preguntaban en aquel entonces de pruebas interminables.

Todas esas puertas y muchas más nos quedan por abrir. Además, tenemos ante nuestras narices puertas cerradas que llevan puesto el nombre de: genética, nanotecnología, nuevos fármacos, alargamiento de la vida media, y  muchas más en otras ramas de la ciencia y del saber humano.

Aunque es mucho lo que se ha especulado sobre el tema, en realidad, el tiempo sólo transcurre (que sepamos) en una dirección, hacia delante. Nunca ha ocurrido que unos hechos, que unos sucesos, se pudieran borrar, ya que para ello habría que volver en el tiempo anterior al suceso para evitar que sucedieran. Está claro que en nuestro universo, el tiempo sólo transcurre hacia lo que llamamos futuro.

El Pasado enterrado en las arenas del Tiempo

El Presente para vivirlo sin desperdiciar ni un segundo

           El Futuro que nunca podremos conocer

Siempre encontramos las huellas del paso del tiempo, aparecen sutiles efectos que delata el sentido de su transcurrir, aunque es algo que no se puede ver ni tocar, su paso se deja sentir, lo nuevo lo va convirtiendo en viejo, con su transcurrir, las cosas cambian. La misma Tierra, debido a las fuerzas de marea, con el paso del tiempo va disminuyendo muy lentamente su rotación alrededor de su eje (el día se alarga) y la distancia media entre la Tierra y la Luna crece. El movimiento de un péndulo, con el tiempo disminuye lentamente en su amplitud por las fuerzas de rozamiento. Siempre está presente ese fino efecto delator del sentido del paso del tiempo que va creando entropía destructora de los sistemas que ven desaparecer su energía y cómo el caos lo invade todo.

                                            ¿Le dijimos ¡Te quiero! lo suficiente?

No pocas veces, nosotros mismos, distorsionamos el paso del tiempo con nuestro quehacer. ¡Insensatos!

Nos podríamos hacer tantas preguntas sobre las múltiples vertientes en que se ramifica el tiempo que, seguramente,  ni un extenso libro sería insuficiente para poder contestarlas todas (de muchas no sabríamos la respuesta).

• ¿Por qué consideramos que el tiempo rige nuestras vidas?
• ¿Cómo explicarías “qué es el tiempo”?
• ¿Por qué unas veces te parece que el tiempo “pasa rápido” y otras veces “muy lento”?
• ¿Crees que el tiempo estaba antes del Big Bang? ¿Por qué?
• ¿En algún momento se acabará el tiempo?
• ¿Cómo el ser humano “fue consciente” de la existencia del tiempo?
• ¿Qué cosa es el tiempo?
• ¿Por qué no lo vemos ni tocamos pero notamos sus efectos?
• ¿Por qué la velocidad relativista puede frenar el transcurrir del tiempo?

El concepto de tiempo está enclavado en las profundidades y conceptos más avanzados de la física y la astronomía. Sin embargo, su verdadera naturaleza permanece en el misterio. Todo acontece con el transcurso del tiempo que es implacable y fluye continuamente y todo lo que existió, lo que existe y lo que existirá, está sometido a los efectos del tiempo que, desgraciadamente, sí podemos ver. La destrucción provocada por el paso del tiempo es muy real, y tanto en las cosas como en nosotros mismos, el resultado es el mismo: ¡la aniquilación y la muerte!

Bueno, creo que hay otras formas de mirar el cuadro en el que estamos inmersos y que, nuestro Universo es un Sistema Cerrado que se regenera, y, por eso en las Galaxias las estrellas mueren, nacen Nebulosas de donde nacen nuevas estrellas y de esta manera, el Universo se defiende de la entropía destructora y, de igual forma nosotros, de alguna manera, actuamos igual que el Universo, unos nos vamos para posibilitar que vengan otros que, como las nuevas estrellas vendrán llenos de energía para poder seguir en la lucha de conseguir…nuestro destino, el destino de la Humanidad que, como tantas veces he repetido, está, ineludiblemente, donde está nuestro origen:  ¡las Estrellas!

emilio silvera

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Los científicos estudian si los seres vivos utilizan las extrañas propiedades de la física cuántica en sus procesos biológicos, pero aún no lo han decidido.

Imagen de una estructura de ADN molecular en el Museo de Ciencias de Oxford. Allispossible.org.uk (CC)

Circula por ahí un chiste sobre los ordenadores cuánticos, esas máquinas del futuro de las que se hablan maravillas: “Los ordenadores cuánticos son extremadamente potentes, y al mismo tiempo aún no funcionan”, cuenta a EL ESPAÑOL el físico Franco Nori, director del Grupo de Investigación en Materia Condensada Cuántica del Instituto RIKEN, en Japón. El chiste es una parodia del famoso experimento mental del gato de Schrödinger, que estaba vivo y muerto al mismo tiempo.

 

 

Y es que la física cuántica es así: paradójica, contraria a la intuición de los seres grandes como nosotros, que nos regimos por la lógica de la mecánica clásica y la relatividad einsteniana. En nuestra experiencia cotidiana, algo no puede aparecer al mismo tiempo en dos estados incompatibles entre sí. Las reglas de la cuántica sólo operan en lo extremadamente diminuto; e incluso a esa escala, no siempre funcionan. Pero sobre todo, aún no ha logrado tenderse el puente en el que los físicos cuánticos y los relativistas puedan darse la mano; no hay una teoría que ligue ambos ingredientes en una sola salsa.

Sin embargo, es evidente que las partículas subatómicas son la base de todo, así que podríamos decir, apunta Nori, que “todo en el universo es cuántico… porque todo está hecho de átomos”. Pero aclara: “Sin embargo, no describimos cómo se mueven los satélites o cómo fluye el agua utilizando mecánica cuántica, porque para esto no necesitamos la parte cuántica. Muchos átomos se pueden describir bien clásicamente”. De hecho, añade, “pocos fotones requieren un tratamiento de óptica cuántica; no se necesita”.

Y dado que lo ocurrido en los círculos cuánticos no deja rastro aparente en eso que los no-físicos llamarían el mundo real, ¿cómo podría tener alguna importancia para la vida? Debería quedar perfectamente zanjado que las enormes moléculas en las que se basan los procesos biológicos no pueden enterarse ni de lejos de lo que sucede al minúsculo nivel de los electrones de sus átomos, por mucho que dependan de ello. ¿O sí?

 

¿Qué es la vida?

 

 

 

En 1944 Erwin Schrödinger, el del gato, publicó un ensayo de divulgación titulado What is Life? (¿Qué es la vida?), basado en una serie de conferencias públicas que había pronunciado el año anterior en el Trinity College de Dublín. En su obra, Schrödinger ataba la relación entre química y biología, y por tanto entre física y biología, en una época en que aún no se conocía que la herencia genética residía en una sustancia ya conocida llamada ADN.

Aunque el austríaco no fue el primero en suponer que la información genética de los seres vivos debía de codificarse en enlaces químicos, sus ideas influyeron en la posterior investigación de la estructura del ADN por James Watson y Francis Crick. Pero Schrödinger hizo algo más: acuñó el término “teoría cuántica de la biología”, refiriéndose al hecho de que las mutaciones son saltos en la herencia, del mismo modo que la energía de las partículas salta de un valor discreto a otro (está cuantizada). “El mecanismo de la herencia está estrechamente relacionado con, o mejor dicho, está fundado sobre, la misma base de la teoría cuántica”, escribía el físico.

Con todo, Schrödinger se quedó corto: además de no extender su idea más allá de los genes, se centró únicamente en cómo la asimetría de las moléculas y sus múltiples formas podían servir para codificar toda la diversidad de la información genética. En cambio, negó expresamente que las transiciones en los átomos pudieran tener alguna influencia en la biología: “La indeterminación cuántica no juega ningún papel biológicamente relevante”, escribió.

La fotosíntesis funciona gracias a la física cuántica. Sorprendente efectos cuánticos en la fotosíntesis

A la biología cuántica aún le aguardaba una larga espera. Al menos, hasta 2007. Aquel año, un equipo de la Universidad de California en Berkeley dirigido por el físico Graham Fleming demostraba algo que otros científicos llevaban tiempo barruntando: la fotosíntesis, ese proceso cuasimágico por el que muchos organismos consiguen producir oxígeno a partir del dióxido de carbono, funciona gracias a la física cuántica.

Los investigadores aislaron los centros fotosintéticos de dos microbios, la bacteria verde del azufre Chlorobium tepidum y la bacteria púrpura Rhodobacter sphaeroides, y los bombardearon con pulsos láser para estudiar cómo la energía de los fotones se transfería desde los pigmentos que recogen la luz hasta el centro de reacción, donde se cuece esa química necesaria para la vida. Los mensajeros de esta transferencia son los electrones, que corren alimentados por esa poción mágica de la energía fotónica. Pero ¿Cómo encuentran su camino entre el desorden molecular para evitar perderse y desperdiciar esa energía?

Fleming y su equipo descubrieron que lo hacen como ondas, no como partículas. De este modo, la onda se dispersa para encontrar el mejor camino sin tener que recorrerlos todos uno a uno. Y esta capacidad de estar en distintos lugares al mismo tiempo, o de tener dos estados incompatibles entre sí, es el privilegio de la física cuántica; por fin había nacido la biología cuántica.

 

Un caos húmedo y caliente

 

 

 

“La catarata de “sangre” en la Antártida. El color rojo intenso se debe al hierro oxidado en agua salada, el mismo proceso que le da al hierro un color rojo oscuro cuando se oxida. Cuando el agua salada que contiene el hierro entra en contacto con el oxígeno, el hierro se oxida y adquiere una coloración roja, lo que en efecto tiñe el agua a un color rojo intenso.”

 

Los análisis químicos y biológicos indican que hay un extraño ecosistema subglacial de bacterias autótrofas que metaboliza iones de azufre y hierro. Según la geomicrobióloga Jill Mikucki, en las muestras de agua existen como mínimo 17 tipos diferentes de microbios, que viven prácticamente sin oxígeno. Nunca antes se había observado en la naturaleza el proceso metabólico mediante el cual los microbios utilizan un sulfato como catalizador para respirar con iones férricos y metabolizar la materia orgánica microscópica atrapada con este compuesto químico.

 

Pero no tan aprisa. Fleming y su equipo llevaron a cabo sus experimentos en condiciones típicas de la física cuántica; por ejemplo, por debajo de los 100 grados bajo cero. Y está claro que las bacterias no suelen vivir a esas temperaturas. Para un físico, una célula es la peor de sus pesadillas: caliente, húmeda, ruidosa y desordenada. En tan miserables condiciones es imposible que ninguna tarea importante pueda confiarse a la extrema levedad de los fenómenos cuánticos. “Muchos científicos creen que estos fenómenos son tan frágiles que sólo aparecen en sistemas muy simples, compuestos por muy pocas partículas y donde el ruido molecular se congela a temperaturas cercanas al cero absoluto”, resume a EL ESPAÑOL el genetista molecular de la Universidad de Surrey (Reino Unido) Johnjoe McFadden.

O al menos eso parecía, hasta que en 2010 dosestudios demostraron que lo dicho para la fotosíntesis en el frío glacial era válido también a temperatura ambiente. Pero, de hecho, éste no es el único sistema biológico en el que la física cuántica puede marcar las reglas, ni siquiera el primero en el que sospechó algo semejante: durante décadas, los biofísicos intuyeron que las enzimas, esos mediadores que convencen a las moléculas para que reaccionen, funcionan según un conocido mecanismo cuántico llamado efecto túnel que permite a una partícula, en este caso un protón, pasar de un estado a otro sin saltar la barrera de energía que los separa, excavando un túnel. En 1989 se mostró por primera vez el efecto túnel en las enzimas.

 

 

 

Con todo esto, parece que la biología cuántica debería ser ya un miembro de pleno derecho del club de las disciplinas científicas. Y sin embargo, ni sus propios patrocinadores se atreven a ir tan lejos. Regresando al chiste del comienzo, Nori aplica a la biología cuántica esa misma doble condición del gato vivo y muerto: “Es a la vez un campo excitante para estudiarlo con precaución en el futuro, y también en el que muchas cuestiones importantes aún no están demostradas”.

“Muchos científicos aún no están convencidos de que estos efectos requieran la mecánica cuántica para explicarse”, apunta a EL ESPAÑOL el físico de la Universidad de Surrey Jim Al-Khalili, coautor junto con McFadden del libro Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology (Bantam Press, 2014). El obstáculo esencial es esa diferencia de pulcritud entre los experimentos cuánticos y el aparente caos de una célula viva, que suscita el escepticismo de no pocos expertos. Para el físico de la Universidad de Viena Markus Arndt, este es “un rasgo de la ciencia de la vida, no tan limpia como los laboratorios de física o los tubos de ensayo de la química”. “¿Pueden estas acciones sobrevivir en las escalas macroscópicas de tiempo y tamaño de los medios biológicos? Esta cuestión todavía está abierta”, comenta Arndt a este diario.

 

La brújula de las aves

 

 

 

En realidad, la brújula de las Aves ha inspirado muchas teorías pero, ninguna lleva certeza plena. Es mucho lo que no sabemos de “seres” que conviven con nosotros y… ¡Queremos un contacto con seres de otros planetas!

 

La escala temporal que menciona Arndt es uno de los factores que levantan las cejas de los físicos. Un posible ejemplo de biología cuántica muy de actualidad es el sistema que guía a las aves migratorias, basado en el fenómeno de entrelazamiento cuántico. Según estudios en el petirrojo europeo, la luz dispara en la retina un par de electrones gemelos que responden al magnetismo terrestre, como la aguja de una brújula. Un estudio reciente ha prestado nuevo crédito a esta hipótesis. Pero un problema es que este entrelazamiento duraría unos pocos microsegundos. Para los físicos, esto es una eternidad jamás lograda ni de lejos en un laboratorio, y no digamos a una temperatura a la que el petirrojo no se convierta en un fósil congelado.

 

 

“La Biología cuántica es la rama de la Biología que estudia procesos que tienen lugar en seres vivos y que se basan en efectos característicos de la mecánica cuántica tales como la superposición de estados, la coherencia cuántica o el efecto túnel.”

 

Sin embargo, el nuevo estudio no es experimental, sino una simulación por ordenador. “Todavía necesitamos pruebas experimentales de que la teoría es correcta”, dice Al-Khalili. El obstáculo principal al que se enfrenta la biología cuántica es la dificultad de llevar sus predicciones al laboratorio. “Los experimentos adecuados para evaluar estas cuestiones son complicados y difíciles de interpretar”, señala Nori. Otra pega es que los científicos aún se resisten a creer que estos mecanismos cuánticos en la biología tengan realmente un significado evolutivo; es decir, que existan porque los seres vivos han encontrado en la cuántica una ventaja aprovechable. “¿Por qué la naturaleza habría seleccionado estas superposiciones cuánticas? ¿Qué propósito tienen?”, se pregunta Nori.

 

 

“El olfato humano se explica con la física cuántica: un aroma viaja en pequeños paquetes de energía…  Al parecer los aromas viajan a través de pequeños paquetes de energía, llamados quantas o quantum, y que son liberados de electrones.”

Los expertos no ven demasiado claro que las tecnologías actuales vayan a ofrecer respuestas “en muchos años o unas pocas décadas”, estima Arndt. Y menos en casos todavía más aventurados y difíciles de testar: en 1996, el biofísico del University College de Londres Luca Turin lanzó una idea que trataba de dar respuesta a un enigma clásico de la biología del olfato: ¿Cómo puede nuestra nariz, con un repertorio grande pero limitado de receptores olfativos, detectar más de un billón de olores? La audaz hipótesis de Turin es que los receptores son capaces de distinguir las vibraciones de las moléculas de olor mediante un mecanismo de efecto túnel, lo que ampliaría la gama olfativa. Sin embargo, la propuesta no ha ganado el aplauso general. “La mayoría de la literatura no apoya el modelo de Turin”, dice Arndt.

Receptores olfativos

En resumen, y pese a lo que afirman McFadden y Al-Khalili en el título de su libro, realmente no parece que la biología cuántica esté pasando a la madurez, sino sufriendo aún un larguísimo parto. Y eso que sus aplicaciones podrían ser provechosas, más allá de responder a la pregunta de Schrödinger. Por ejemplo, dominar el efecto cuántico de la fotosíntesis permitiría diseñar células solares más eficientes. Los dos autores subrayan que la manipulación a nano-escala abriría la puerta a logros como la creación de nanorrobots que depositen un fármaco en la célula que lo necesita.

Y cómo no, también está el futuro de los ordenadores cuánticos: lo que hace el electrón en la fotosíntesis no es otra cosa que computar la mejor solución a un problema sin tener que realizar las operaciones una por una. La naturaleza ya sabe cómo hacerlo. Curiosamente, Arndt sugiere que los ordenadores cuánticos, a su vez, generarían modelos detallados que darían una respuesta definitiva a las incógnitas sobre biología cuántica.

Por algo la ventaja de los ordenadores cuánticos es que son extremadamente potentes. Si no fuera porque aún no funcionan.

Reportaje de Prensa

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