El carbono ayuda a regular la temperatura de la Tierra, hace posible la vida, es un ingrediente clave en los alimentos que nos sustentan y proporciona una fuente importante de energía para impulsar nuestra economía global. El ciclo del carbono es un viaje continuo desde la atmósfera al suelo terrestre y de vuelta.
Los seres vivos están formados por átomos y moléculas. Pero mientras que en el mundo mineral abundan decenas de elementos distintos, que forman sustancias muy diversas, en los seres vivos las sustancias presentes son siempre las mismas que realizan las mismas funciones y están formadas por muy pocos tipos de átomos.
¿De qué estamos hechos?
CARACTERISTICAS DE LOS SERES VIVOS
Pese a su diversidad, los organismos que pueblan nuestro planeta comparten una serie de características que los distinguen de los seres inanimados como son:
1. Poseen una composición química determinada. 2. Están estructurados en niveles de organización de complejidad creciente. 3. Realizan las tres funciones vitales (nutrición, relación y reproducción)
Composición de los seres vivos
Los seres vivos, al igual que el resto de la materia, están compuestos por átomos a los que se les llama bioelementos, porque forman parte de los sers vivos. De todos los de la tabla periódica, sólo unos setenta han sido seleccionados para forma la vida, algunos de ellos en cantidades muy pequeñas. Los más abundantes se llaman bioelementos primarios: son carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre (C, H, O, N). Entre ellos el carbono es el elemento más característico de los seres vivos.
Esta variedad de sustancias presentes en el organismo vivo, está comprobado que todas ellas se formaron a partir de sencillas y similares reacciones. Las transmutaciones químicas sufridas por las sustancias orgánicas en la célula viva tienen como base fundamental tres clases de reacciones:
– La primera se trata de la condensación o alargamiento de la cadena de átomos de Carbono.
– La segunda es la combinación de dos moléculas orgánicas a través de un puente de oxígeno o nitrógeno, y también el proceso inverso (hidrólisis).
– La tercera, la oxidación y, ligada a ella, la reducción (reacciones de óxido-reducción).
Además en la célula viva, las reacciones son muy frecuentes, y mediante éstas, el ácido fosfórico, el nitrógeno amínico, el metilo y otros grupos químicos van de una molécula a otra. Todos los procesos químicos producidos en un organismo vivo, cualquier mutación de las sustancias que llevan a la creación de muy variados cuerpos, pueden, en último caso, reducirse a estas reacciones sencillas o a todas ellas en conjunto.
El estudio del quimismo de la respiración, de la fermentación, de la asimilación, de la síntesis y de la desintegración de las distintas sustancias indica que dichos fenómenos se producen a partir de largas cadenas de transmutaciones químicas, cuyos eslabones son distintos y están representados por las reacciones que acabamos de enumerar. Todo ello sólo dependen del orden en el que se sucedan las distintas clases de reacciones. Por ejemplo, si la primera reacción es la de condensación, inmediatamente después tiene lugar un proceso de oxidación y, de nuevo después, otra condensación, tendremos como resultado un cuerpo químico, es decir, un producto de la transmutación; y de forma opuesta, si a la reacción de condensación se une una polimerización y a ésta una oxidación o una reducción, se obtendrá, con toda seguridad, una nueva sustancia.
El átomo de Carbono es asombroso por su capacidad para formar cadenas carbonadas abiertas, cíclicas o aromáticas que producen diversidad de compuestos presentes en los seres vivos y también, con diferentes aplicaciones a nivel industrial.
“El carbono es singularmente adecuado para que ocupe un papel central, por el hecho de que es el átomo más liviano capaz de formar múltiples enlaces covalentes. A ráiz de esta capacidad, el carbono puede combinarse con otros átomos de carbono y con átomos distintos para formar una una gran variedad de cadenas fuertes y estables y de compuestos en forma de anillo. Las moléculas orgánicas derivan sus configuraciones tridimensionales primordialmente de sus esqueletos de carbono. Sin embargo, muchas de sus propiedades específicas dependen de grupos funcionales. Una caracterísitica general de todos los compuestos orgánicos es que liberan energía cuando se oxidan.”
“En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad: carbohidratos , lípidos, proteinas y nucleotidos. Todas estas moléculas contienen carbono, hidrogeno y oxigeno. Además, las proteínas contienen nitrogeno y azufre, y los nucleótidos, así algunos lípidos, contienen nitrógeno y fosforo.”
Los carbohidratos son la fuente primaria de energía química los sistemas vivos. Los más simples son los monosacáridos (“azúcares simples”). Los monosacáridos pueden combinarse para formar disacáridos (“dos azúcares”) y polisacáridos (cadenas de muchos monosacáridos).
Los lípidos son moléculas hidrofóbicas que, los carbohidratos, almacenan energía y son importantes componentes estructurales. Incluyen las grasas y los aceites, los fosfolípidos, los glucolípidos, los esfingolípidos, las ceras, y los esteroides como el colesterol.
Las proteínas son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, conocidas como cadenas polipeptídicas. A partir de sólo veinte aminoácidos diferentes se sintetizar una inmensa variedad de diferentes tipos de moléculas proteínicas, cada una de las cuales cumple una función altamente específica en los sistemas vivos.
Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada. Son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico (ADN) y ribonucleico (ARN), que transmiten y traducen la información genética. Los nucleótidos desempeñan papeles centrales en los intercambios de energía que acompañan a las reacciones químicas dentro de los sistemas vivos. El principal portador de energía en la mayoría de las reacciones químicas que ocurren dentro de las células es un nucleótido que lleva tres fosfatos, el ATP.
La ribosa es el azúcar en los nucleótidos que forman ácido ribonucleico (RNA) y la desoxirribosa es el azúcar en los nucleótidos que forman ácido desoxirribonucleico (DNA). Hay cinco bases nitrogenadas diferentes en los nucleótidos, que son los sillares de construcción de los ácidos nucleicos.
Dos de ellas, la adenina y la guanina, se conocen purinas. Las otras tres, citosina, timina y uracilo se conocen como pirimidinas.
Todos los seres vivos estamos compuestos de los mismos elementos, que al unirse forman compuestos químicos y éstos, a su vez, forman móleculas. Pero es importante que no olvidemos que algo muy importante hace posible la vida tal la conocemos:
Una de las móleculas esenciales para la vida
FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA
El agua es esencial apara todos los tipos de vida. Pueden resumirse en cinco las principales funciones biológicas del agua:
Permite el movimiento en su seno de las partículas disueltas (difusión) y constituye el principal agente de transporte de muchas sustancias nutritivas, reguladoras o de excreción.
Gracias a sus notables características térmicas (elevados calor específico y calor de evaporación) constituye un excelente termorregulador, una propiedad que permite el mantenimiento de la vida de los organismos en una amplia gama de ambientes térmicos.
Interviene, en especial en las plantas, en el mantenimiento de la estructura y la forma de las células y de los organismos.
Muchas otras funciones que tratar de pormenorizar ahora aquí nos llevaría muchas páginas y no es ese el sentido central del trabajo.
Lo cierto es que, hemos podido observar que la complejidad y la diversidad de las sustancias creadas en los organismos vivos dependen únicamente de la complejidad y diversidad de las distintas combinaciones de las reacciones simples expuestas más arriba. Pero si prestamos atención a éstas reacciones, veremos que una gran mayoría poseen algo que las hace particularmente comunes, no es otra cosa que la participación inmediata de los elementos del agua.
Dichos elementos combinan con los átomos de Carbono de la molécula de la sustancia orgánica, o bien se desprenden, quedando separados de ella. La reacción entre los cuerpos orgánicos y los elementos del agua es la base fundamental de todo el proceso vital. Gracias a ella se dan gran cantidad de transmutaciones de sustancias orgánicas que actualmente ocurren de forma natural, en el interior de los organismos.
Todos estos conocimientos son fascinantes y nos puede maravillar como de dichas combinaciones se forman moñéculas más grandes y complejas. En 1861, ya demostró A. Butlerov que si se diluye formalina (cuya molécula está formada por un átomo de carbono, un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno) en agua calcárea y dicha solución es guardada en un lugar a temperatura templada, con el paso del tiempo, la solución adquiere un sabor dulce.
Cada día nos asombramos menos de las cosas que vamos pudiendo saber.
Con el radiotelescopio ALMA, ubicado en el desierto de Atacama (Chile), a 5.000 metros de altura, los científicos lograron captar moléculas de glicolaldehído en el gas que rodea la estrella binaria joven IRAS 16293-2422, con una masa similar a la del Sol y ubicada a 400 años luz de la Tierra.
El glicolaldehído ya se había divisado en el espacio interestelar anteriormente, pero esta es la primera vez que se localiza tan cerca de una estrella de este tipo, a distancias equivalentes a las que separan Urano del Sol en nuestro propio sistema solar.
Todo esto me lleva a pensar que la Vida, en el Universo… ¡Es inevitable! Estamos en un Universo de Luz, y, nosotros mismos, en última instancia… ¡Somos pura luz! Estamos hechos de átomos y de Luz.
Todos los animales, plantas y microbios, están compuestos, fundamentalmente, por las denominadas sustancias orgánicas. Sin ellas, la vida no tiene explicación. De esta manera, en el primer período del origen de la vida y a partir de simples hidrocarburos y sus derivados formados en Nebulosas de las galaxias a partir de los elementos como el Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno que fueron a caer, a planetas que, como la Tierra, estaban situados en la zona habitable de sus estrellas y, en aquel ambiente propicio, pudieron surgir, a partir de las reacciones químicas y transmutaciones aquellas primeras células vivas que dieron lugar a lo que hoy llamamos vida.
Emilio Silvera Vázquez
Fuente: De Recursos pedagógicos y apuntes, además de notas del Origen de la Vida de Oparín.
Una señal de un experimento húngaro de física apunta a la posibilidad de que exista una fuerza fundamental de la Naturaleza más allá de las cuatro que conocemos hasta el momento.
“Todos, aunque no tengamos ni idea de física, hemos experimentado los efectos de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. La gravedad nos pega al suelo, la interacción nuclear fuerte se rompe a base de bombardeos con neutrones para producir energía en las centrales atómicas, la radiación electromagnética que generan el Sol o las bombillas nos ilumina y la interacción nuclear débil, quizá la más esotérica, produce nuevos elementos y permite, por ejemplo, la datación por Carbono 14.”
La Tierra rodeada de filamentos de “materia oscura”, según una hipótesis para explicar qué es NASA/JPL-Caltech
Con estos antecedentes, cuando desde principios de este año comenzó a hablarse del posible descubrimiento de una quinta fuerza, muchos trataron de imaginar un fenómeno parecido que se nos hubiese podido escapar. Sin embargo, aún queda mucho para poder confirmar el hallazgo y los efectos de esa quinta fuerza no serían tan evidentes como los de las cuatro anteriores.
Varios experimentos en todo el mundo podrían confirmar o descartar la existencia de esta quinta fuerza
Si al final tiene éxito y no queda aplastada por nuevos datos que la refuten, la historia de esta revolución comenzará a contarse en Hungría. Allí, en el Instituto para la Investigación Nuclear de la Academia Húngara de ciencias en Debrecen, Attila Krasznahorkay y su equipo observaron un fenómeno extraño en un experimento diseñado para buscar “fotones oscuros”, un tipo de partículas que ayudarían a entender qué es la materia oscura. En su búsqueda, disparaban protones a unas dianas de litio, generando núcleos de berilio 8, un elemento inestable que, por efecto de la fuerza nuclear débil, se desintegraba produciendo electrones y positrones.
Buscando entre las partículas producidas en esos choques, encontraron una anomalía que solo eran capaces de explicar si existiese una partícula aún desconocida. Se trataría de un bosón ligero, solo 34 veces más pesado que un electrón, algo que permitiría su detección sin una máquina descomunal como el LHC, necesaria para generar bosones pesados como el higgs. Eso haría asequible para muchos grupos del mundo el estudio de ese rango energético en busca de la nueva partícula, pero también plantea la cuestión de por qué no se ha encontrado antes.
Físicos de la Universidad de California sugieren que el trabajo realizado por un equipo en Hungría el año pasado podría haber revelado la existencia de una quinta fuerza de la naturaleza.
Aquel estudio, como es natural, causó un gran revuelo en la comunidad de la Física, que tiene a varios grupos que se han fijado la meta de reproducir los experimentos realizados por el equipo de la del Instituto de Investigación Nuclear de la Academia Húngara de Ciencias.
El trabajo húngaro ganó relevancia internacional cuando un grupo de físicos teóricos de la Universidad de California en Irvine liderado por Jonathan Feng tomó sus datos y trató de explicar su significado en un reciente artículo publicado en la revista Physical Review Letters. Según ellos, no se trataría de un fotón oscuro, sino de un bosón. El motivo por el que no se habría encontrado hasta ahora, pese a que hay aceleradores capaces de generar partículas de esa masa desde los años cincuenta, es que no interactuaría con protones, y solo se relacionaría con electrones y fotones de una forma débil. Ahora que otros grupos saben dónde buscar, podrán dedicar sus experimentos a la búsqueda de nuevos datos que confirmen o descarten la existencia del bosón X.
¿Podría estar el Universo lleno de fotones oscuros que tienen masa?
¿Son los fotones oscuros portadores de la quinta fuerza del Universo?
Un experimento de científicos del CERN trata de dar caza a estas elusivas partículas, que serían emitidas por la materia oscura
¿Qué? Pero, ¿no decían que la “materia oscura” no emite radiación y sí Gravedad?
Y, aparte de que se desdicen, seguimos divagando…
“La nueva partícula podría servir para elaborar una teoría unificada que explicase todas las fuerzas conocidas”
“Con los experimentos que hay en marcha y los que están a punto de arrancar, se podrá comprobar en uno o dos años si esa partícula existe”, señala Eduard Massó, catedrático de Física Teórica en la Universidad Autónoma de Barcelona. No obstante, Massó recuerda que la experiencia muestra que a veces hay señales de física exótica que al final son efectos de los propios experimentos que no se han interpretado bien. Sobre la posibilidad real de que la señal observada por el equipo húngaro se confirme como el indicio de esa nueva fuerza de la naturaleza, otro físico responde con humor: “Hay rumores sobre la existencia de un templo oculto en las profundidades del Himalaya, dedicado únicamente a servir de mausoleo a las quintas fuerzas difuntas”.
El escepticismo sobre los resultados del grupo húngaro se alimenta además por dos anuncios previos que acabaron en nada. Según contaba a la revista Quanta el investigador de la Universidad del Estado de Míchigan (EE. UU.) Oscar Naviliat Cuncic, en 2008 afirmaron haber descubierto un bosón de 12 mega-electronvoltios y en 2012 otro de 13,5. Ambos hallazgos desaparecieron cuando se obtuvieron nuevos datos con mejores detectores.
El año pasado, un equipo de físicos nucleares en Hungría observaron una anomalía en las desintegraciones de átomos excitados de berilio-8 -en las que se produjeron inesperados pares de partículas con un ángulo particular de separación. El bache en los datos de los físicos era inconfundible, con probabilidades de menos de uno de cada 100 mil millones que surgieran por casualidad. Informaron de la anomalía en Physical Review Letters en enero, en ese entonces, los investigadores argumentaron que podría significar la existencia de una nueva partícula fundamental. Pero al principio, pocos se dieron cuenta del descubrimiento.
Lo que pasaría si se encuentra
A la espera de que la comunidad científica averigüe si el bosón X es o no una realidad, Massó adelanta qué significaría esa quinta fuerza que, en principio, no tendría una influencia tan evidente en nuestra vida como las cuatro que conocemos hasta ahora. “En el nivel más entusiasta, encontrar esta partícula que se acopla de una forma tan precisa y tan especial a las otras partículas, supondría una revolución. Sería la punta del iceberg de una nueva física, porque existe la posibilidad de que la materia oscura tenga interacciones más allá de las gravitacionales, que no nos dan mucha información sobre esas partículas”, indica. “Muchos experimentos para buscar la materia oscura no han dado los resultados esperados y es posible que sea algo muy diferente de lo que se había supuesto. Es posible que sean partículas de lo que a veces se llama un mundo shadow [de sombra] que contactaría con el nuestro a través de unas interacciones mediadas por esa quinta fuerza, que sería como un puente entre nuestro mundo y el de la materia oscura”, plantea.
Sorprendentemente, mientras que se necesitaba un mayor super-colisionador del mundo para producir el bosón de Higgs pesado, el hipotético bosón de Hungría es tan ligero, con un peso de sólo 34 veces el peso del electrón, que podría haber aparecido en los experimentos hace décadas. Si realmente existe, ¿Cómo ha pasado desapercibido durante tanto tiempo? La mayoría de los expertos se mantienen escépticos hasta que se presenten nuevas prueba en la fisíca de partículas – incluso para Feng, “es una presión enorme decir que una quinta fuerza ha sido descubierta, y reconoce que, obviamente, es necesario comprobarlo.
En un segundo escenario, es posible que “esta quinta fuerza no tenga consecuencias para nuestra vida”, apunta Massó. Sin embargo, podría servir para acercarse a una teoría que unifique las cuatro grandes fuerzas, algo a lo que Einstein dedicó los últimos años de su vida. Aunque en los años sesenta se vio que a altas energías las fuerzas electromagnética y nuclear débil se podrían explicar como una sola, los esfuerzos para hacer lo mismo con el resto no han tenido éxito. Quizá este nuevo bosón podría servir para lograr lo que no consiguió el descubridor de la Relatividad.
Al estar el espacio prácticamente vacío, es decir, sin partículas en suspensión, la luz no puede reflejarse ni dispersarse. A diferencia de la Tierra, que tiene su parte lo suficientemente iluminada como para que la luz se propague uniformemente por toda la atmósfera.
La materia “inerte” evolucionó hasta las ideqas y pensamientos… Y, ¡También a los sentimientos!
Han sido muchas las puertas que han sido abiertas para descubrir detrás de cada una, un misterio tal como el comienzo y formación del universo, el descubrimiento de la existencia de las cuatro fuerzas fundamentales, de las constantes universales, el movimiento de las galaxias por la expansión del universo, el descubrimiento del núcleo en el átomo que forma la materia de la que están hechas todas las cosas, de los quarks, hadrones, y leptones, las matemáticas, la física, la química, la astronomía, y también la filosofía, todo ello formando una ingente y descomunal obra que parece imposible que se llevara a cabo por unos insignificantes seres, habitantes de un insignificante planeta, que dependen para vivir de la luz y el calor de una estrella corriente a la que llamamos Sol (una estrella mediana, amarilla, de la clase G2V), que forma parte de un conjunto de cien mil millones que conforman la Galaxia Vía Láctea que, a su vez, es una más de los más de cien mil millones que pueblan el universo.
Si nos comparamos, no ya con el universo entero, sino simplemente con la inmensidad de nuestra Galaxia (100.000 años luz de diámetro), somos menos que una brizna de polvo. Si nos comparamos con el universo entero… no somos nada. Y, sin embargo, nosotros tenemos la sensación, a pesar de todo, de SER, y, no precisamente nada insignificante pero…
Sí, necesitamos pensar, es preciso llegar más allá de los pensamientos actuales, buscar nuevos caminos
Sin embargo, en este punto debemos recapacitar un poco, reconocer con humildad la importancia que realmente tenemos en el universo y seguidamente, reconocer también los enormes logros conseguidos desde que, hace escasamente unos doscientos mil años, un animal se levantó para andar erguido y comenzar a pensar en otras formas de vivir, ideando rústicas herramientas para la caza, haciendo fuego y construyendo refugios.
El lenguaje mediante sonidos guturales vino a cambiarlo todo. Allí empezó el entendimiento inteligente de seres que de animales irracionales, evolucionaron hasta llegar a pensar por sí mismos, tener conciencia de SER y preguntarse de dónde venía y hacía dónde caminaba. Miraban hacia el cielo estrellado y se hacían preguntas sobre aquellos puntitos brillantes del cielo. Ese fue, sin dudarlo, el comienzo de la Astronomía.
Ya quedó escrito en alguna parte anterior de esta libreta, el pensamiento del filósofo científico Karl Popper que decía:
”Nuestros conocimientos son limitados, pero nuestra ignorancia es infinita…”.
Y, Max Planck decía:
“Cuanto más profundizo en el saber de las cosas, más consciente soy de que, mientras lo que se es limitado, mi ignorancia es infinita.”
Un tablero de ajedrez vacío
“Si se colocase sobre un tablero de Ajedrez (lo suficientemente grande) un grano de trigo en el primer casillero, dos en el segundo, cuatro en el tercero y así sucesivamente, doblando la cantidad de granos en cada casilla, ¿Cuántos granos de trigo habría en el tablero al final?”
Un poco más de 18 trillones en la escala numérica larga, lo que es una cifra mucho más alta de lo que la mayoría de la gente esperaría de forma intuitiva.
Este problema puede ser usado para explicar el funcionamiento de los exponentes, además del muy rápido crecimiento que en general caracteriza a las series exponenciales y de las secuencias geométricas.
Sin embargo, aunque es verdad que existen millones de preguntas que no sabemos contestar, también lo es que nuestros conocimientos crecen de manera exponencial. Cada vez sabemos más en menor espacio de Tiempo.
Nadie puede negar que en los últimos doscientos años hayamos avanzado más que en los 10.000 años anteriores. Claro está que nos hemos aprovechado de las experiencias e inventos de los que nos precedieron. Aprendimos de los errores (no siempre) y mejoramos sus descubrimientos que fueron puntos de apoyo que hicieron más fácil el trabajo. Igualmente, los que nos seguirán se encontrarán con buenos puntos de partida para seguir avanzando. Sobre todo, en física y astronomía, en esos ámbitos de lo pequeño y lo grande, tendrán la ventaja de contar con la mecánica cuántica y la relatividad, ya que, lo de la teoría de cuerdas y otros que se vislumbran como ciertas… van para largo y, como han dido algunos, son teorías del futuro que se adelantaron a su tiempo, de hecho, no estamos preparados ni para comprobarlas de manera experimental. Pero los nuevos conocimientos van llegando… sin pausa.
De esta manera, cada vez se avanza más en menos tiempo. El mundo cambia a nuestro alrededor y como somos parte del cambio, no lo percibimos en toda su extensión y grandeza pero, sin que nos demos cuenta, estamos entrando en otro mundo, en una nueva Sociedad, una manera nueva de vivir.
Hemos podido saber que en un principio, hace varios miles de millones de años (4.000), las condiciones de la Tierra, la composición enrarecida de su atmósfera, la formación de los océanos y la composición primigenia de sus aguas con abundantes chimeneas marinas de volcanes submarinos que arrojaban hidrocarburos y gases de metano, así como la proliferación de enormes tormentas y caída de rayos, todo ello acompañado de que por aquel entonces la capa de ozono que ahora nos protege de la radiación cósmica no existía, lo cual provocaba la intensa lluvia de partículas ultravioletas y rayos gamma que de manera continuada bombardeaban las aguas superficiales del planeta, además del territorio formado por la tierra seca.
Todo ello dio lugar a que existieran unas condiciones especiales que finalmente se tradujeron en la formación de la primera célula viva capaz de reproducirse por sí misma, a partir de la materia “inerte”. ¡Un verdadero milagro!, que evolucionó y a lo largo del tiempo nos trajo a nosotros, seres engreídos que se dan más importancia de lo que en realidad tienen. Siempre expreso estas comparaciones en relación al universo, ya que si nos ceñimos al ámbito planetario terrestre, la humanidad tiene una importancia de 1ª magnitud.
En realidad, si no ocurre ninguna desgracia planetaria, o es el mismo ser humano el que pone los medios para su auto-eliminación (contaminación, guerras, etc), será muy difícil parar su infinita ambición por saber cosas nuevas, su insaciable curiosidad lo empuja un paso más cada vez. Los problemas agudizan el ingenio y como ha venido sucediendo, el trabajo que unos empiezan es seguido por los que vienen detrás y, en ese sentido, se podría decir que somos una especie inmortal; unos trabajaron para ceder su fruto a otros que a su vez repiten el ciclo indefinidamente. Una especie con tales características es difícil de vencer y tiene pocos problemas que no pueda resolver… a la larga, con mucho tiempo por delante.
Esta especie, la nuestra, es un auténtico privilegio en el inmenso universo que nos ha situado en la galaxia Vía Láctea que, junto con su vecina Andrómeda es una de las treinta galaxias que aproximadamente componen un pequeño conjunto conocido como el Grupo Local. La situación del planeta Tierra no es nada privilegiada, está situado al borde de uno de los brazos espirales a 30.000 años luz del centro galáctico, exactamente en la periferia. Precisamente esta situación es la que hace posible que la vida surgiera en nuestro planeta que, de haber estado en el centro galáctico, seguramente, habría sido diferente.
Los problemas a los que antes me refería, no sé si todos ellos, pero los que tengan solución será de la mano de las matemáticas y de la física, las ramas de la ciencia que son la base de todas los demás. Las Ciencia es un gran árbol en el que, el tronco es la física, las ramas son la Química, la Biología, y otras disciplinas. Pero, ¿Y las matemáticas? Bueno, las matemáticas son las raíces, sin ellas la ciencia, no podría existir.
De lo que no puede haber duda alguna es sobre el destino final del universo, de una u otra forma quedará destruido. Lo mismo será si estamos en un universo abierto que se expansionará eternamente, como si estamos en un universo cerrado que se contraerá sobre sí mismo. En el primero reinará el frío del cero absoluto, todo quedara congelado y muerto. En el segundo será el fuego el que en una enorme bola de feroz temperatura lo arrasará todo. Tanto en uno como en toro caso, el resultado será el mismo: ausencia de vida.
La entropía no deja de hacer su trabajo en el sistema cerrado que es el universo que irremediablemente verá crecer el desorden y disminuir la energía; es la ley de la naturaleza, y contra dicha fuerza nada podemos hacer, es imparable y lo mismo que no podemos parar el tiempo, tampoco podemos parar los acontecimientos naturales que el paso del mismo conlleva. Las cosas se deterioran, nosotros envejecemos y los terrenos fértiles se erosionan y desertizan. Ricos ecosistemas, con el paso del tiempo, se convierten en parajes yermos donde la vida desaparece. Regiones que ocuparon grandes océanos quedaran secas y otras, serán inundadas por las aguas. Es el mundo cambiante y dinámico que tenemos en el que nada permanece por los siglos o milenios.
El universo tiene 13.500.000.000 años, un tiempo considerable si lo comparamos con los míseros ochenta años que podemos vivir nosotros. Sin embargo, nunca pensamos en ello, no comparamos la brevedad de nuestras vidas con tal inmensidad. Para todos nosotros, esa insignificante fracción de tiempo es en realidad enorme. Durante ese tiempo transcurren todas nuestras vidas y año tras año se suceden los acontecimientos que, ya de mayores, pasan por nuestros recuerdos: nuestra niñez, aquellas salidas al campo con los padres, los amigos de la infancia, el colegio, los deportes, el estudio o el trabajo temprano, la novia, la boda, los hijos, verlos crecer, la lucha de llevarlos adelante y… sin que nos demos cuenta, estamos situados a las puertas del irás y no volveras.
Todo transcurre… demasiado pronto y, casi no nos deja tiempo para… ¡hacer tantas cosas!
De esa manera, en una fracción del tiempo del universo, para nuestro ámbito particular han pasado muchísimas cosas; hemos vivido muchísimas experiencias, hemos aprendido, hemos tenido efímeros momentos de felicidad y también momentos de dolor, nos hemos sacrificado por conseguir cosas para nuestros hijos, cuando parece que todo está logrado y hemos alcanzado la meta…. nos tenemos que marchar.
Algunos pensadores nos dicen que el tiempo no existe, que es una abstracción de la mente, y que sólo se trata de una ilusión de nuestros sentidos, el pasado, el presente y el futuro es sólo una ilusión de una misma cosa que nosotros llamamos tiempo. Sin embargo, en nuestro fuero interno, lo podemos catalogar como un gran tesoro, algo que necesitamos y del que nadie quiere salir. Todos queremos continuar dentro del ámbito del Tiempo, allí donde ocurren todas las cosas y, ser testigos de lo que pasa y también, de lo que vendrá.
¡Siempre nos faltará tiempo!
Escribiendo esta página, miro hacia arriba y veo lo que escribí hace un momento, miro mis dedos en movimiento y veo lo que escribo en este preciso momento presente… pero sigo mirando y ante mis propios ojos veo avanzar la fila de letras sobre la pantalla y en fracciones de segundo lo que fue presente es ya pasado y mis dedos siguen tecleando en busca del futuro inmediato que se hará presente y pasará a ser pasado…otra vez. Mientras que, la pantalla que está en blanca inmaculado, esa es, la que esconde lo que el futuro será, lo que nos dirá. Toda vez que, ¡el futuro no está escrito! Si de nosotros depende. Sin embargo, si el futuro al que nos referimos es el del Universo… Está bien determinado cual será.
No lo podemos ver ni tampoco tocarlo, no está hecho de sustancia alguna, es algo que la Filosofía lo tiene encuadrado en el campo Metafísico, su transcurrir es inexorable y lo va cambiando todo. Parece que es muy importante y desde la noche de los tiempos, tratamos de conocerlo.
En el ranking de los científicos más importantes del mundo, elaborado en función del impacto de los artículos publicados por cada cual en las revistas científicas, los trabajos realizados y los libros, etc, que es un buen indicador de la carrera de cada uno, no parece haber ninguna duda en que Ed Witten, el físico-matemático estadounidense, tiene el número uno de esa lista, y muy destacado sobre el segundo. Aunque es Físico Teórico, en 1.990, la Unión Internacional de Matemáticos le concedió la Medalla Field, algo así como el primeo Nobel en matemáticas que no concede la Academia Sueca. Es la figura más destacada en el campo de las supercuerdas, un complicado entramado teórico que supera el gran contrasentido de que las dos vertientes más avanzadas de la física, la teoría relativista de la gravitación y la mecánica cuántica, sean incompatibles pese a que cada una por separado estén más que demostradas.
Ningún físico se siente cómodo con este divorcio recalcitrante, aunque no todos tienen la misma confianza en esta concepción de las supercuerdas, en que las partículas elementales (electrones, quarks, etc) son modos de vibración de cuerdas de tamaño inimaginablemente pequeño (10-33 cm) que existen en universos con 11 dimensiones en lugar de las cuatro cotidianas, tres de espacio y una de tiempo de la teoría de A. Einstein. Las supercuerdas están en ebullición desde que hace unos veinte años Witten dio un fuerte tirón a toda la cuestión al sintetizar brillantemente ideas que estabas en el ambiente y que nadie había sido capaz de formular a plena satisfacción de todos, ya que, esta especialidad de supercuerdas y de las 11 dimensiones exige un nivel y una profundidad matemática que sólo está al alcance de unos pocos. Este trabajo de Witten desembocó en lo que hasta ahora todos denominan teoría M (Witten, como ya he comentado antes, se refería en su exposición de la nueva teoría – o mejor, nuevo planteamiento – a magia, misterio y matriz).
La teoría de supercuerdas tiene tantas sorpresas fantásticas que cualquiera que investigue en el tema reconoce que está llena de magia. Es algo que funciona con tanta belleza… Cuando cosas que no encajan juntas e incluso se repelen, si se acerca la una a la otra alguien es capaz de formular un camino mediante el cual, no sólo no se rechazan, sino que encajan a la perfección dentro de ese sistema, como ocurre ahora con la teoría M que acoge con naturalidad la teoría de la relatividad general y la teoría mecánico-cuántica; ahí, cuando eso se produce, está presente la belleza.
Lo que hace que la teoría de supercuerdas sea tan interesante es que el marco estándar mediante el cual conocemos la mayor parte de la física es la teoría cuántica y resulta que ella hace imposible la gravedad. La relatividad general de Einstein, que es el modelo de la gravedad, no funciona con la teoría cuántica. Sin embargo, las supercuerdas modifican la teoría cuántica estándar de tal manera que la gravedad no sólo se convierte en posible, sino que forma parte natural del sistema; es inevitable para que éste sea completo.
El modelo que tenemos de la física de partículas se llama Modelo Estándar y, nos habla de las interacciones entre partículas y las fuerzas o inter-relaciones que están presentes, las leyes que rigen el Universo físico y que, no hemos podido completar al no poder incluir una de las fuerzas: La Gravedad. Claro que, no es esa la única carencia del Modelo, tiene algunas más y, a estas alturas, se va necesitando un nuevo Modelo, más completo y audaz, que incluya a todas las fuerzas y que no tengá parámetros aleatorios allí donde nuestros conocimientos no llegan.
Un sistema como el Modelo Estándar, que acoge todas las fuerzas de la naturaleza, dejando aparte la fuerza gravitatoria, no refleja la realidad de la naturaleza, está incompleto. Hace muchos años que la física persigue ese modelo, la llaman Teoría de Todo y debe explicar todas las fuerzas que interaccionan con las partículas subatómicas que conforman la materia y, en definitiva, el universo, su comienzo y su final, el hiperespacio y los universos paralelos. Esa es la teoría de supercuerdas.
Hace tiempo que los físicos tratan de mejorar el Modelo Estándar con otras teorías más avanzadas y modernas que puedan explicar la materia y el espacio-tiempo con mayor amplitud y, sobre todo, incluyendo la gravedad. Así que retomando la teoría de Kaluza de la quinta dimensión, se propuso la teoría de super-gravedad en 1.976 por los físicos Daniel Freedman, Sergio Ferrara y Peter van Nieuwenhuizen, de la Universidad del Estado de Nueva York en Stoney Brook que desarrollaron esta nueva teoría en un espacio de once dimensiones.
¿Por qué es tan importante encajar la gravedad y la teoría cuántica? Porque no podemos admitir una teoría que explique las fuerzas de la naturaleza y deje fuera a una de esas fuerzas. Así ocurre con el Modelo Estándar que deja aparte y no incluye a la fuerza gravitatoria que está ahí, en la Naturaleza.
La teoría de supercuerdas se perfila como la teoría que tiene implicaciones si tratamos con las cosas muy pequeñas, en el microcosmos; toda la teoría de partículas elementales cambia con las supercuerdas que penetra mucho más; llega mucho más allá de lo que ahora es posible.
Hasta hoy, no se ha logrado, ni mucho menos, inventar una teoría de campo consistente totalmente unificadora que incluya la gravedad. Se han dado grandes pasos, pero las brechas «científico-unificantes» siguen siendo amplias. El punto de partida ha sido siempre la teoría de la relatividad general y conceptos con ella relacionados, por la excelencia que manifiesta esa teoría para explicar la física gravitatoria macro-cósmica. El problema que se presenta surge de la necesidad de modificar esta teoría sin perder por ello las predicciones ya probadas de la gravedad a gran escala y resolver al mismo tiempo los problemas de la gravedad cuántica en distancias cortas y de la unificación de la gravedad con las otras fuerzas de la naturaleza.
Sí, hay que mantener una mente abierta… a lo que pueda llegar
Más allá de lo que nos permiten captar nuestros sentidos físicos, hay que tener nuestra mente abierta a la posibilidad de que puedan existir otras realidades diferentes a lo que nos dicta nuestra experiencia, realidades capaces de ser descubiertas por la fuerza del intelecto cuando nos atrevemos a cuestionar aquello que creíamos como absoluto.
En cuanto a nuestra comprensión del universo a gran escala (galaxias, el Big Bang…), creo que afectará a nuestra idea presente, al esquema que hoy rige y, como la nueva teoría, el horizonte se ampliará enormemente; el cosmos se presentará ante nosotros como un todo, con un comienzo muy bien definido y un final muy bien determinado.
Para cuando eso llegue, sabremos lo que es, como se genera y dónde están situadas la esquiva materia oscura y energía invisible que sabemos que están ahí, pero no sabemos explicar ni el qué ni el por qué.
La Humanidad, aún en proceso de humanización, para su evolución necesita otro salto cuantitativo y cualitativo del conocimiento que les permita avanzar notablemente hacia el futuro. Ese avance está supeditado a que la teoría M, la versión más avanzada de supercuerdas, se haga realidad.
Todos los avances de la Humanidad han estado siempre cogidos de la mano de las matemáticas y de la física. Gracias a estas dos disciplinas del saber podemos vivir cómodamente en ciudades iluminadas en confortables viviendas. Sin Einstein, pongamos por ejemplo, no tendríamos láseres o máseres, pantallas de ordenadores y de TV, y estaríamos en la ignorancia sobre la curvatura del espacio-tiempo o sobre la posibilidad de ralentizar el tiempo si viajamos a gran velocidad; también estaríamos en la más completa ignorancia sobre el hecho cierto y demostrado de que masa y energía (E = mc2), son la misma cosa.
En realidad, en el CERN, se trabaja en algo más que en las partículas subatómicas y se buscan nuevas respuestas y remedios para paliar el dolor en el mundo. También, se ha contribuido de manera notable a las comunicaciones y, el mundo es tal como lo conocemos hoy gracias a Ingenios como el LHC que, por desconocimiento de muchos, en su momento, fue tan denostado, cuando debido a ingenios de esa clase conocemos como funciona la Naturaleza y cómo es el mundo que nos rodea.
Es necesario continuar avanzando en el conocimiento de las cosas para hacer posible que, algún día, dominemos las energías de las estrellas, de los agujeros negros y de las galaxias. Ese dominio será el único camino para que la Humanidad que habita el planeta Tierra, pueda algún día, lejano en el futuro, escapar hacia las estrellas para instalarse en otros mundos lejanos. Ese es nuestro inevitable destino. Llegará ese irremediable suceso que convertirá nuestro Sol en una gigante roja, cuya órbita sobrepasará Mercurio, Venus y posiblemente el planeta Tierra. Pero antes, en el proceso, las temperaturas se incrementarán y los mares y océanos del planeta se reconvertirán en vapor. Toda la vida sobre el planeta será eliminada y para entonces, si queremos sobrevivir y preservar la especie, estaremos ya muy lejos, buscando nuevos mundos habitables en algunos casos, o instalados como colonizadores de otros planetas. Mientras tanto, el Sol habrá explotado en nova y se convertirá en una estrella enana blanca. Sus capas exteriores serán lanzadas al espacio estelar y el resto de la masa del Sol se contraerá sobre sí misma. La fuerza de gravedad reducirá más y más su diámetro, hasta dejarlo en unos pocos kilómetros, como una gran pelota de enorme densidad que poco a poco se enfriará. Un cadáver estelar.
Un día lejano dentro de unos miles de millones de años, el Sol será una solitaria estrella enana blanca perdida entre las brumas de gases de una Nebulosa Planetaria que brillará durante cien millones de años.
Ese es el destino del Sol que ahora hace posible la vida en nuestro planeta, enviándonos su luz y su calor, sin los cuales, no podríamos sobrevivir. Para cuando eso llegue (faltan 4.000 millones de años), la Humanidad tendrá que contar con medios tan avanzados que ahora sólo podríamos imaginar. Las dificultades que habrá que vencer son muchas y, sobre todo, increíblemente difíciles de superar.
Ya hemos dado los primeros pasos y, nuestros ingenios espaciales tecnológicos y robotizados, han realizado para nosotros las tareas que, de momento, nos están vedadas pero, concedamos tiempo al tiempo y, sin duda alguna, en ese futuro soñado, estaremos en las estrellas y en esos otros mundos que presentimos hermanos de la Tierra y que podrán acoger a la Humanidad que, dentro de otros cincuenta años, llegará a la cifra de 10.000 millones de seres y, nuestro planeta, no puede con todos. Mientras tanto, estamos creando ciudades del futuro con tecnologías que hasta hace muy poco tiempo nadie podía imaginar.
Estamos intentando llegar a límites increíbles de posibilidades que están ahí a nuestro alcance
Algunas Empresas multinacionales están trabajando en programas que van más allá de los avances actuales para revelar las tecnologías e inventos que nos permitirán ver a través de las paredes, viajar en el tiempo y en el espacio y colonizar planetas distantes. La tecnología inteligente que llevará ayudantes robóticos a los hogares, ciudades enteras inmersas en Internet, y sistemas de entretenimiento que harán los sueños realidad en virtual. Sí, virtual hoy pero… ¿Y mañana?
Naves interestelares que, tan grandes como ciudades surcaran las espacios
¿Cómo podremos evitar las radiaciones gamma y ultravioletas?
¿En qué clase de naves podremos escapar a esos mundos lejanos?
¿Seremos capaces de “Burlar” (que no superar) la barrera de la velocidad de la luz?
Nuestros ingenios espaciales, nuestra naves hoy (estamos en la edad primitiva de los viajes espaciales), pueden alcanzar una velocidad máxima de 40 ó 50 mil kilómetros por hora y, además, la mayor parte de su carga es el combustible necesario para moverla.
La estrella más cercana al Sol es Alfa Centauro; un sistema triple, consistente en una binaria brillante y una enana roja débil a 2º, llamada Próxima Centauro. La binaria consiste en una enana G2 de amplitud -0’01 y una enana K1 de magnitud 1’3. Vistas a simple vista, aparecen como una única estrella y se encuentran a 4’3 años luz del Sol.
Sabemos que 1 año luz es la distancia recorrida por la luz en un año trópico a través del espacio vacío, y equivale a 9’4607×1012 km, ó 63.240 Unidades Astronómicas, ó 0’3066 parsecs.
La Unidad Astronómica es la distancia que separa al planeta Tierra del Sol, y equivale a 150 millones de kilómetros; poco más de 8 minutos luz.
Ahora pensemos en la enormidad de la distancia que debemos recorrer para llegar a Alfa Centauri, nuestra estrella vecina más cercana.
63.240 Unidades Astronómicas a razón de 150 millones de km. Cada una nos dará 9.486.000.000.000 de kilómetros recorridos en un año y, hasta llegar a Alfa Centauro, lo multiplicamos por 4’3 y nos resultarían 40.789.800.000.000 de kilómetros hasta Alfa. La cantidad resultante son millones de kilómetros.
Ahora pensemos que con nuestras actuales naves que alcanzan velocidades de 50.000 km/h, tratáramos de llegar a Alfa Centauro. ¿Cuándo llegaríamos, en el supuesto caso de que no surgieran problemas durante el viaje?
Bueno, en estas condiciones, los viajeros que salieran de la Tierra junto con sus familias, tendrían que pasar el testigo a las siguientes generaciones que, con el paso del tiempo (muchos, muchos siglos), olvidarían su origen y, posiblemente, las condiciones de ingravidez del espacio mutarían el físico de estos seres en forma tal que, al llegar a su destino podrían ser cualquier cosa menos humanos. Precisamente para evitar este triste final, estamos investigando, haciendo pruebas en viajes espaciales, trabajando en nuevas tecnologías y probando con nuevos materiales, y buscando en nuevas teorías avanzadas, como la teoría M, las respuesta a preguntas que hacemos y de las que hoy no tenemos respuesta, y sin estas respuestas, no podemos continuar avanzando para que, cuando llegue ese lejano día, podamos con garantía salir hacia las estrellas, hacia esos otros mundos que acogerá a la Humanidad, cuyo destino, irremediablemente, está en las estrellas. De material de estrellas estamos hechos y en las estrellas está nuestro destino.
Si finalmente el destino del universo (supeditado a su densidad crítica), es el Big Crunch, entonces la Humanidad tendrá otro problema, este aún más gordo que el anterior, para resolver. Aunque parece que no habrá Big Crunch, según los últimos estudios nos dicen que el universo es plano y que estamos en el límite de la Densidad Crítica, con lo cual, el Universo tendrá una muerte térmica, es decir, el frío absoluto de los -273 ºC. Con esa temperatura, ni los átomos se mueven.
Muchos son los peligros que en el futuro nos acechan: La galaxia Andrómeda se nos viene encima y en unos miles de millones de años se fusionará con la Vía Láctea. Nuestro Sol tiene un tiempo de vida limitado, en cuanto agote el combustible nuclear de fusión, se convertirá en gigante roja, más tarde, creará una Nebulosa planetaria para quedarse como enana blanca. Por otra parte, hay estudios muy serios que dicen que la Tierra saldrá de la zona habitable que actualmente ocupa y, si eso pasa… ¡Acordémonos de Marte! ¿Qué fue lo que pasó allí, un planeta con atmósfera y océanos en el pasado.
Habrá que buscar soluciones para escapar de nuestro sistema solar, lo que en un futuro lejano, y teniendo encuentra que el avance tecnológico, es exponencial, parece que dicho problema puede tener una solución dentro de los límites que la lógica nos puede imponer. El segundo parece más serio, ¡escapar de nuestro universo! Pero… ¿a dónde podríamos escapar? Stephen Hawking y otros científicos nos hablan de la posibilidad de universos paralelos o múltiples; en unos puede haber condiciones para albergar la vida y en otros no. ¿Pero cómo sabremos que esos universos existen y cuál es el adecuado para nosotros? ¿Cómo podremos escapar de este universo para ir a ese otro?
No podemos ni escapar de nuestro propio sistema solar y ya pensamos en viajar a otro universo. ¡Como somos los Humanos!
Pensar en el futuro nos pone en un serio problema y hacemos preguntas que nadie puede contestar hoy. La Humanidad, para saber con certeza su futuro, tendrá que seguir trabajando y buscando nuevos conocimientos y, para dentro de unos milenios (si antes no se destruye a sí misma), seguramente, habrá obtenido algunas respuestas que contestarán esta difícil pregunta que, a comienzos del siglo XXI, nadie está capacitado para contestar.
Se puede sentir la fascinación causada por la observación de la belleza que encierra el universo, las muchas maravillas que contiene y que causa asombro cada día, aunque no se tenga preparación científica, pero el nivel de apreciación de la Naturaleza, la verdadera maravilla, vendrá de comprender mejor lo que estamos viendo, que es mucho más que grandes figuras luminosas y múltiples objetos brillantes, es… la evolución… la vida elevada al máximo nivel que se dará, cuando la mente se fusione con el universo mismo como un todo etéreo, cuando no necesitemos hacer preguntas y las respuestas esté en nosotros que, somos el universo.
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por Emilio Silvera ~
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“El carbono es singularmente adecuado para que ocupe un papel central, por el hecho de que es el átomo más liviano capaz de formar múltiples enlaces covalentes. A ráiz de esta capacidad, el carbono puede combinarse con otros átomos de carbono y con átomos distintos para formar una una gran variedad de cadenas fuertes y estables y de compuestos en forma de anillo. Las moléculas orgánicas derivan sus configuraciones tridimensionales primordialmente de sus esqueletos de carbono. Sin embargo, muchas de sus propiedades específicas dependen de grupos funcionales. Una caracterísitica general de todos los compuestos orgánicos es que liberan energía cuando se oxidan.”
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