Lo mismo que desconocemos la auténtica naturaleza de la Luz, que según creo encierra muchos secretos que tenemos que desvelar para conocer la realidad de la Naturaleza y del Universo, de la misma manera, tenemos que llegar a desvelar los secretos que se encierra en esa esencial y sencilla sustancia que llamamos agua, ya Tales de Mileto nos hablaba de la importancia que esa sustancia tenía para la vida.

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Por fin tengo un hueco para publicar el artículo que presenté al Concurso DIPC de divulgación. Lo escribí con mucho cariño, espero que os guste.

Hoy he vuelto a leer en algún sitio que para qué invertir en ir a la Luna o a Marte con la de problemas que hay en la Tierra. Cada cierto tiempo me encuentro con comentarios de este tipo y es como si me dieran un bofetón en la cara. A los que nos apasiona el espacio esto nos duele por tres motivos. Primero porque nos gusta, nos apasiona saber qué hay más allá de la atmósfera, en ese espacio que parece infinito desde aquí, y nos quedamos con cara de bobos porque no entendemos que alguien no tenga esa misma inquietud. Cuando logramos reaccionar, nos vienen a la mente multitud de otras cosas en las que se gasta dinero y parecen más superfluas, ¿por qué gastar dinero en preparar unas olimpiadas o un mundial de fútbol? ¿Por qué invertir en armamento? ¿No es eso peor para la humanidad? ¿No es uno de los problemas? Pero es que hay más, hay un tercer motivo que muchas veces llega demasiado tarde porque nos ha costado salir del shock. Además, es un motivo que no basta con esgrimir, sino que, para no caer en el mismo error de hablar sin fundamento, hay que saber justificar: hay mucha tecnología espacial en nuestra vida cotidiana. Aquí y en Kenia. La tecnología que ha desarrollado el ser humano en su afán por conocer el mundo es la que nos permite vivir con la comodidad con que lo hacemos, y la espacial no es menos, por el contrario, es una tecnología tan avanzada que las aplicaciones, a veces, pueden dejarnos sin habla.

En nuestro día a día estamos utilizando más inventos espaciales de los que creemos. Las lentillas, el velcro, la espuma viscolástica o los pañales desechables son algunos ejemplos que parecen de lo más mundanos y sin embargo se desarrollaron para su uso en el espacio. Y no digamos ya ese pequeño aparatito que todos llevamos encima allá donde vamos, nuestro querido teléfono inteligente, ese con gps y cámara fotográfica que deben mucho a la aventura espacial. Pero los avances científicos y tecnológicos que le debemos a la exploración espacial van mucho más allá y han influido en ámbitos tan dispares y necesarios como la medicina, el medio ambiente, el transporte, la seguridad pública, la energía, el desarrollo, la productividad y un largo etcétera.

Son muchas las agencias espaciales que trabajan diariamente en llegar un poco más lejos en la exploración espacial y en mejorar las condiciones de los astronautas que salen de nuestro seguro hogar. La ESA ha reportado 150 tecnologías transferidas (TTP) en los últimos 10 años. En Roscosmos fueron los primeros en medir las constantes vitales de un ser vivo en el espacio, nuestra querida Laika. Sin embargo, nadie como la NASA sabe dar a conocer sus logros, por lo que lleva desde 1976 publicando anualmente todas las tecnologías que transfiere de sus centros de investigación al resto del mundo. Estas tecnologías de transferencia, conocidas como spinoff, pueden ser consultadas en su web por año, por centro de investigación, por ámbito e incluso por programa para el que se desarrolló. A día de hoy existen cerca de 2000 tecnologías transferidas a nuestra vida.

2000. Materiales ignífugos que han mejorado las condiciones de trabajo de los bomberos. Mejores neumáticos que aumentan la adherencia y por lo tanto reducen el número de accidentes. Puentes que resisten terremotos. Estándares de seguridad alimentaria. Y nuestros corazones nunca han estado tan seguros: test no invasivos para detectar enfermedades cardiovasculares, válvulas coronarias que mantienen el corazón activo mientras llega otro que lo reemplace y dispositivos que han mejorado la reanimación cardiovascular (PCR) hasta aumentar en un 50% los pacientes que llegan vivos a un hospital. Los trajes que mantuvieron a los astronautas del Apolo a una temperatura agradable en sus paseos por la Luna son ahora usados tanto por trabajadores de centrales nucleares como por niños con displasia ectodérmica hipohidrótica, cuyos cuerpos no pueden refrescarse por sí mismo. Si le estás dando un biberón a tu bebé con leche infantil, está enriquecida con ácido Omega-3 de una fuente natural descubierta por la NASA para alimentar a los exploradores marcianos.

Podría seguir así y gastar las 2500 palabras que tengo dando ejemplos, pero voy a hacer algo mejor. Voy a elegir tres, tres asombrosas historias y vamos a conocerlas un poco mejor. Vamos a ver cómo el dinero invertido en el espacio está haciendo del mundo un lugar mucho mejor.

EL RECURSO MÁS VALIOSO

En 1994, el transbordador espacial Endeavour voló dos veces llevando consigo un radar de apertura sintética bautizado como Spaceborne Imaging Radar (SIR). El SIR fue construido y controlado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y tenía como objetivo mapear la superficie de la Tierra. Las ventajas de usar un radar (instrumento que opera con ondas radio) sobre instrumentos ópticos es su capacidad de trabajar en total oscuridad y a pesar de obstáculos como cielos encapotados y densos bosques.

Los datos recabados en esta misión han demostrado ser muy valiosos para la geología, la oceanografía y la hidrografía, entre otros campos, y con ellos se pueden estudiar problemas ambientales como la deforestación del Amazonas. Gracias a los datos aportados por esta misión se descubrieron nuevos templos en Angkor y algunos trozos antiguos de la Gran Muralla China, además de hacer más segura la investigación vulcanológica sobre el terreno por dar algunos ejemplos.

Sin embargo, hay una historia de mayor valor humanitario detrás de esta misión. El protagonista es Alain Gachet, fundador de la empresa RTI (Radar Technologies International), que usaba los datos obtenidos por el SIR para localizar yacimientos de oro, petróleo y cualquier otro preciado material que necesitaran encontrar sus clientes. En uno de esos trabajos se dio cuenta que podía localizar algo de mucho más valor: agua. Desde entonces dedicó sus esfuerzos a desarrollar WATEX, que usa además datos tomados por la NASA con el satélite Landsat y la misión STRM (Shuttle Radar Topography Mission), para localizar aguas subterráneas.

Durante la crisis de Darfur, en 2004, las Naciones Unidas primero y la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional después, proveyeron de fondos a Alain para que encontrase agua que permitiera mantener a los millones de refugiados que había desplazado el conflicto, cosa que logró sobradamente. Tras esto ha ayudado a países devastados por la guerra como Afganistán y Angola, y azotados por la sequía como Kurdistán.

Su último gran éxito fue en 2013, en Kenia, donde la sequía estaba teniendo terribles consecuencias sobre los habitantes del distrito de Turkana. En esta región los habitantes son en su mayoría pastores nómadas, que no sólo estaban perdiendo su sostén económico y viendo a sus hijos pasar hambre, sino que además estaban entrando en violentos conflictos por los escasos recursos. La empresa de Alain Gachet encontró 66 billones de galones (unos 250 billones de litros) de agua bajo los pies de esa pobre gente, agua suficiente para acabar con los conflictos y abastecerlos durante generaciones.

MIRANDO AL EXTERIOR, MIRANDO AL INTERIOR

El 24 de abril de 1990 se puso en órbita una impresionante herramienta que ha supuesto todo un hito en la historia de la astronomía: el Telescopio Espacial Hubble. Este telescopio, proyecto conjunto de la ESA y la NASA, nos ha deleitado (y deleita) con maravillosas imágenes que no han sufrido los efectos de la atmósfera, ni se han visto afectadas por las condiciones meteorológicas ni por la contaminación lumínica. Pero no sólo nos ha regalado la vista, sino nuestras ansias de conocer el Universo haciéndolo un poco más cercano.

Durante el desarrollo de este poderosísimo telescopio, los científicos del Centro Espacial de Vuelo Goddar se dieron cuenta que la tecnología CCD existente (dispositivos de carga acoplada que convierten la luz en imágenes digitales) se quedaba pequeña para un proyecto de tal magnitud. Desde Goddar pidieron a Scientific Imaging Technologies, Inc. (SITe) que desarrollaran un CCD mucho más avanzado que satisficiera los requisitos del espectrógrafo del Hubble.

SITe cumplió las expectativas y desarrolló un CCD mejorado por las especificaciones de la NASA. Y ese CCD no sólo se dedica a sobrevolarnos a 600 km, sino que SITe lo ha utilizado para múltiples propósitos, como por ejemplo para mamografías digitales. Las imágenes de los tejidos mamarios son mucho más claras gracias a estos dispositivos renovados. Lorad Corporation ha utilizado estos CCDs específicos para un sistema de biopsia de mama con aguja estereotáctica (guiada por imágenes mamográficas). La biopsia estereotáctica sustituye a la biopsia quirúrgica, ahorrando a las mujeres tiempo, dolor, exposición a la radiación y dinero. Es una técnica menos traumática, que sólo precisa anestesia local y produce una pequeña herida que no suele dejar cicatriz, o si lo hace es muy pequeña en comparación con la gran cicatriz dejada por la biopsia quirúrgica.

EL TRAJE MILAGROSO

En 1969, en el Hospital Universitario de Stanford tenían entre manos un caso difícil: una mujer se desangraba como consecuencia de un parto y ningún tratamiento conseguía parar la hemorragia. Los médicos, desesperados, pidieron ayuda a sus vecinos del Centro de Investigación Ames de la NASA, los cuales tenían la solución muy a mano.

Los pilotos de pruebas y astronautas se ven sometidos a aceleraciones extremas que provocan que la sangre se desplace hacia las extremidades y deje de irrigar con normalidad el cerebro, cuando esto ocurre se producen pérdidas de consciencia. Para evitar esos desmayos, bastante indeseables en una persona que controla un avión o nave, existen trajes especiales que presionan la parte inferior del cuerpo. En aquella época la presión se hacía con un traje inflable, llamado Inflated Anti-Gravity Suit, G-suit para los amigos. Los científicos de la NASA adaptaron rápidamente uno de estos trajes para su uso en un hospital salvando la vida de la mujer. Al presionar la parte inferior de su cuerpo, el traje limitó la sangre que bajaba reduciendo además el ritmo de la misma y permitiendo que el proceso natural de sanación del cuerpo hiciera su parte.

Los curiosos investigadores del centro Ames no se quedaron ahí y siguieron investigando para entender mejor los procesos que ocurren en el interior del cuerpo humano y mejorar el G-suit. En 1989 publicaron los resultados de dicho estudio y a partir de él Zoex Corporation desarrolló una versión para un uso más terrenal, ya no inflable, y que ha tenido múltiples usos.

En 2002, el Dr. Paul Hensleigh usaba el traje de presión no inflable para tratar la hemorragia postparto con bastante éxito. Su labor llamó la atención de Suellen Miller, que además de profesora de ginecología y obstetricia, era la fundadora de Safe Motherhood Program, cuyo objetivo es mejorar las condiciones de las mujeres durante el embarazo y el parto. A lo largo y ancho del mundo muchas mujeres dan a luz sin los medios adecuados. 280 000 mujeres mueren al año durante el parto, de las cuales, 70 000 lo hacen desangradas por una hemorragia. Sin transfusiones de sangre, operaciones o incluso medicamentos, los médicos o matronas no pueden hacer nada. Suellen, junto con Paul y otros colaboradores, empezaron entonces una campaña para dar a conocer el traje de presión no inflable a la Organización Mundial de la Salud, encargada, entre otras cosas, de recomendar y favorecer nuevos tratamientos médicos. Utilizaron el traje de presión en Pakistán, Egipto, Nigeria, Zimbabue y Zambia con un éxito abrumador ya que redujeron el número de muertes por hemorragia en un 50%, algo insólito y más si depende tan sólo de un sencillo tratamiento.

Finalmente, en 2012, la OMS y la Federación Internacional de Ginecología decidieron que había suficientes evidencias para incluir el “traje milagroso” en las directrices para el tratamiento de la hemorragia postparto. Desde ese momento 20 países han empezado a usar la versión low-cost del traje, llamado LifeWrap, que vale menos de un dólar por uso. Safe Motherhood continua su labor informando y formando en el uso de LifeWrap.

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Podría seguir y contaros sobre el sistema de búsqueda y rescate que ha salvado más de 40 000 vidas o sobre la tecnología que permite convertir los deshechos plásticos en energía, pero esas historias deben ser contadas en otro momento, como una Sherezade espacial me detengo ahora esperando haberos dejado con ganas de más.

Referencias:

 Todos los datos e imágenes han sido extraídos de https://spinoff.nasa.gov/

Como siempre, son bien recibidas las críticas CONSTRUCTIVAS

Nota: De vez en cuendo, me gusta publicar cuestiones interesantes encontradas por ahí.

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¿Por qué la materia no puede moverse más deprisa que la velocidad de la luz?

                                    Fotones que salen disparados a la velocidad de c. ¿Qué podría seguirlos?

Para contestar esta pregunta hay que advertir al lector que la energía suministrada a un cuerpo puede influir sobre él de distintas maneras. Si un martillo golpea a un clavo en medio del aire, el clavo sale despedido y gana energía cinética o, dicho de otra manera, energía de movimiento. Si el martillo golpea sobre un clavo, cuya punta está apoyada en una madera dura e incapaz de moverse, el clavo seguirá ganando energía, pero esta vez en forma de calor por rozamiento al ser introducido a la fuerza dentro de la madera.

Albert Einstein demostró en su teoría de la relatividad especial que la masa cabía contemplarla como una forma de energía (E = mc².) Al añadir energía a un cuerpo, esa energía puede aparecer en la forma de masa o bien en otra serie de formas.

A medida que aumenta la velocidad del cuerpo (suponiendo que se le suministra energía de manera constante) es cada vez menor la energía que se convierte en velocidad y más la que se transforma en masa. Observamos que, aunque el cuerpo siga moviéndose cada vez más rápido, el ritmo de aumento de velocidad decrece. Como contrapartida, notamos que gana más masa a un ritmo ligeramente mayor.

Al aumentar aún más la velocidad y acercarse a los 299.792’458 Km/s, que es la velocidad de la luz en el vacío, casi toda la energía añadida entra en forma de masa. Es decir, la velocidad del cuerpo aumenta muy lentamente, pero la masa es la que sube a pasos agigantados. En el momento en que se alcanza la velocidad de la luz, toda la energía añadida se traduce en masa.

El cuerpo no puede sobrepasar la velocidad de la luz porque para conseguirlo hay que comunicarle energía adicional, y a la velocidad de la luz toda esa energía, por mucha que sea, se convertirá en nueva masa, con lo cual la velocidad no aumentaría ni un ápice.

                     La luz está dentro de la materia y en el universo… ¡por todas partes!

En condiciones ordinarias, la ganancia de energía en forma de masa es tan increiblemente pequeña que sería imposible medirla. Fue en el siglo XX (al observar partículas subatómicas que, en los grandes aceleradores de partículas, se movían a velocidades de decenas de miles de kilómetros por segundo) cuando se empezaron a encontrar aumentos de masa que eran suficientemente grandes para poder detectarlos. Un cuerpo que se moviera a unos 260.000 Km por segundo respecto a nosotros mostraría una masa dos veces mayor que cuando estaba en reposo (siempre respecto a nosotros).

                No un pulsar tampoco puede ser más rápido que la luz

La energía que se comunica a un cuerpo libre puede integrarse en él de dos maneras distintas:

1. En forma de velocidad, con lo cual aumenta la rapidez del movimiento.
2. En forma de masa, con lo cual se hace “más pesado”.

La división entre estas dos formas de ganancia de energía, tal como la medimos nosotros, depende en primer lugar de la velocidad del cuerpo (medida, una vez más, por nosotros).

Si el cuerpo se mueve a velocidades normales, prácticamente toda la energía se incorpora a él en forma de velocidad: se moverá más aprisa sin cambiar su masa.

A medida que aumenta la velocidad del cuerpo (suponiendo que se le suministra energía de manera constante) es cada vez menor la energía que se convierte en velocidad y más la que se transforma en masa. Observamos que, aunque el cuerpo siga moviéndose cada vez más rápido, el ritmo de aumento de velocidad decrece. Como contrapartida, notamos que gana más masa a un ritmo ligeramente mayor.

En gracia quizás podamos superarla pero, en velocidad…no creo, c es el tope que impone el Universo para la velocidad, es el límite al que podemos enviar información y también, al que nos podemos mover con las más rápidas naves que pudiéramos iconstruir.

Todo esto no es pura teoría, sino que ha sido comprobado, una y mil veces en los grandes aceleradores de partículas, donde el muón, por ejemplo, aumentó su masa diez veces al acercarse a velocidades relativistas, es la realidad de los hechos.

           Ninguna nave, por los medios convencionales, podrá nunca superar la velocidad de la luz

La velocidad de la luz es la velocidad límite en el universo. Cualquier cosa que intente sobrepasarla adquiriría una masa infinita, y, siendo así (que lo es), nuestra especie tendrá que ingeniarse otra manera de viajar para poder llegar a las estrellas, ya que, la velocidad de la luz nos exige mucho tiempo para alcanzar objetivos lejanos, con lo cual, el sueño de llegar a las estrellas físicamente hablando, está lejos, muy lejos. Es necesario encontrar otros caminos alejados de naves que, por muy rápida que pudieran moverse, nunca podrían transpasar la velocidad de la luz, el principio que impone la relatividad especial lo impide, y, siendo así, ¿cómo iremos?

La velocidad de la luz, por tanto, es un límite en nuestro universo; no se puede superar. Siendo esto así, el hombre tiene planteado un gran reto, no será posible el viaje a las estrellas si no buscamos la manera de esquivar este límite de la naturaleza, ya que las distancias que nos separan de otros sistemas solares son tan enormes que, viajando a velocidades por debajo de la velocidad de la luz, sería casi imposible alcanzar el destino deseado.

                De momento sólo con los Telescopios podemos llegar tan lejos.

Los científicos, físicos experimentales, tanto en el CERN como en el FERMILAB, aceleradores de partículas donde se estudian y los componentes de la materia haciendo que haces de protones o de muones, por ejemplo, a velocidades cercanas a la de la luz choquen entre sí para que se desintegren y dejen al descubierto sus contenidos de partículas aún más elementales. Pues bien, a estas velocidades relativistas cercanas a c (la velocidad de la luz), las partículas aumentan sus masas; sin embargo, nunca han logrado sobrepasar el límite de c, la velocidad máxima permitida en nuestro universo.

Es preciso ampliar un poco más las explicaciones anteriores que no dejan sentadas todas las cuestiones que el asunto plantea, y quedan algunas dudas que incitan a formular nuevas preguntas, como por ejemplo: ¿por qué se convierte la energía en masa y no en velocidad?, o ¿por qué se propaga la luz a 299.793 Km/s y no a otra velocidad?

Sí, la Naturaleza nos habla, simplemente nos tenemos que parar para poder oír lo que trata de decirnos y, entre las muchas cosas que nos dice, estarán esos mensajes que nos indican el camino por el que debemos encontrar lo que buscamos para burlar a la velocidad de la luz, conseguir los objetivos y no vulnerar ningún principio físico impuesto por la Naturaleza.

La única respuesta que podemos dar hoy es que así, es el universo que nos acoge y las leyes naturales que lo rigen, donde estamos sometidos a unas fuerzas y unas constantes universales de las que la velocidad de la luz en el vacio es una muestra.

A velocidades grandes cercanas a la de la luz (velocidades relativistas) no sólo aumenta la masa del objeto que viaja, sino que disminuye también su longitud en la misma dirección del movimiento (contracción de Lorentz) y en dicho objeto y sus ocupantes – si es una nave – se retrasa al paso del tiempo, o dicho de otra manera, el tiempo allí transcurre más despacio.

A menudo se oye decir que las partículas no pueden moverse “más deprisa que la luz” y que la “velocidad de la luz” es el límite último de velocidad. Pero decir esto es decir las cosas a medias, porque la luz viaja a velocidades diferentes dependiendo del medio en el que se mueve. Donde más deprisa se mueve la luz es en el vacío: allí lo hace a 299.792’458 Km/s. Este sí es el límite último de velocidades que podemos encontrar en nuestro universo.

                                      Fotones emitidos por un rayo coherente conformado por un láser

Tenemos el ejemplo del fotón, la partícula mediadora de la fuerza electromagnética, un bosón sin masa que recorre el espacio a esa velocidad antes citada. Hace no muchos días se habló de la posibilidad de que unos neutrinos hubieran alcanzado una velocidad superior que la de la luz en el vacío y, si tal cosa fuera posible, o, hubiera pasado, habríamos de relagar parte de la Teoría de la Relatividad de Einstein que nos dice lo contrario y, claro, finalmente se descubrió que todo fue una falsa alarma generada por malas mediciones. Así que, la teoría del genio, queda intacta.

¡La Naturaleza! Observémosla. De todas las maneras, como nuestra imaginación es casi tan grande como el mismo universo, ya se han postulado teorías para ir buscando la manera de poder desvelar si existe alguna posibilidad de que la velocidad de la luz sea superada.

En matemáticas se llama prolongación de una función a la extensión de su dominio más allá de sus singularidades, que se comportan como frontera entre el dominio original y el extendido. Normalmente, la prolongación requiere incluir algunos cambios de signo en la definición de la función extendida para evitar que aparezcan valores imaginarios puros u otros números complejos. La matemática de la teoría de la relatividad puede ser aplicada a partículas que se mueven a una velocidad mayor que la de la luz (llamadas taquiones) si aceptamos que la masa y la energía de estas partículas pueden adoptar valores imaginarios puros. El problema es que no sabemos qué sentido físico tienen estos valores imaginarios.

emilio silvera

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Si alguna de estas constantes de la Naturaleza, variaran tan sólo una millonésima, la vida no estaría presente

“En la Física existen una serie de magnitudes que contienen información que es independiente del sistema de medida que elijamos, lo cual es muy valioso no sólo en los cálculos. Además, estos parámetros que fija la naturaleza aparecen en las ecuaciones como parámetros que debemos ajustar lo más que podamos para que nuestras predicciones y nuestros modelos se ajusten a la realidad en la medida de lo posible.

Y aquí es donde viene el problema. Que son parámetros, es decir, su valor cuantitativo no es deducible de la teoría y por tanto hay que medirlo. Y esto añade la dificultad no sólo de idear un experimento, sino de hacerlo lo bastante preciso como para que el modelo sirva para algo.

El Modelo Estándar por ejemplo, que es el paradigma actual en el que se mueve la física de partículas y que recoge las interacciones fundamentales tiene unos 25 parámetros que se deben ajustar. Parámetros tales como la carga eléctrica, la masa, el espín, las constantes de acoplamiento de los campos, que miden la intensidad que éstos tienen, etcétera.

Ya no sólo se trata de averiguar el valor de cada una de ellas. Tampoco sabemos decir de antemano cuantas constantes fundamentales puede haber. Y es evidente que cuantas más constantes hay, más complicado se nos hace nuestro modelo.”

Si miramos hacia atrás en el Tiempo podemos contemplar los avances que la Humanidad logró en los últimos tiempos, caigo en la cuenta de que poco a poco hemos sido capaces de identificar una colección de números mágicos y misteriosos arraigados en la regularidad de la experiencia.

¡Las constantes de la naturaleza!

Dan al universo su carácter distintivo y lo hace singular, distinto a otros que podría nuestra imaginación inventar. Estos números misteriosos, a la vez que dejan al descubierto nuestros conocimientos, también dejan al desnudo nuestra enorme ignorancia sobre el universo que nos acoge. Las medimos con una precisión cada vez mayor y modelamos nuestros patrones fundamentales de masa y tiempo alrededor de su invarianza; no podemos explicar sus valores.

Nunca nadie ha explicado el valor numérico de ninguna de las constantes de la naturaleza. ¿Recordáis el 137? Ese número puro, adimensional, que guarda los secretos del electrón (e), de la luz (c) y del cuanto de acción (h). Hemos descubierto otros nuevos, hemos relacionado los viejos y hemos entendido su papel crucial para hacer que las cosas sean como son, pero la razón de sus valores sigue siendo un secreto profundamente escondido.

Buscar esos secretos ocultos implica que necesitamos desentrañar la teoría más profunda de todas y la más fundamental de las leyes de la naturaleza: descubrir si las constantes de la naturaleza que las definen están determinadas y conformadas por alguna consistencia lógica superior o si, por el contrario, sigue existiendo un papel para el azar.

Si estudiamos atentamente las constantes de la naturaleza nos encontramos con una situación muy peculiar. Mientras parece que ciertas constantes estuvieran fijadas, otras tienen espacio para ser distintas de las que son, y algunas no parecen afectadas por ninguna otra cosa del ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­- o en el – universo.

¿Llegaron estos valores al azar?

¿Podrían ser realmente distintos?

¿Cuán diferentes podrían ser para seguir albergando la existencia de seres vivos en el universo?

En 1.986, el libro The Anthropic Cosmological Principle exploraba las diez maneras conocidas en que la vida en el universo era sensible a los valores de las constantes universales. Universos con constantes ligeramente alteradas nacerían muertos, privados del potencial para desarrollar y sostener la complejidad que llamamos vida.

En la literatura científica puede encontrarse todo tipo de coincidencias numéricas que involucran a los valores de las constantes de la naturaleza. He aquí algunas de las fórmulas propuestas (ninguna tomada en serio) para la constante  de estructura fina.

Valor experimental: 1/α = 137’035989561…

• Lewis y Adams: 1/α = 8π (8π⁵ / 15)^1/3 = 137’384
• Eddington: 1/α = (16² – 16) / 2 + 16 – 1 = 137
• Wiler: 1/α = (8π⁴ / 9)(2⁴5! / π⁵)^1/4 = 137’036082
• Aspden y Eagles: 1/α = 108π (8 / 1.843)^1/6 = 137’035915

Por supuesto, si la teoría M da al fin con una determinación del valor de 1/α podría parecerse perfectamente a una de estas fórmulas especulativas. Sin embargo ofrecería un amplio y constante edificio teórico del que seguiría la predicción.

También tendría que haber, o mejor, que hacer, algunas predicciones de cosas que todavía no hemos medido; por ejemplo, las siguientes cifras decimales de 1/α, que los futuros experimentadores podrían buscar y comprobar con medios más adelantados que los que ahora tenemos, a todas luces insuficientes en tecnología y potencia.

Todos estos ejercicios de juegos mentales numéricos se acercan de manera impresionante al valor obtenido experimentalmente, pero el premio para el ingeniero persistente le corresponde a Gary Adamson, cuya muestra de 137-logía se mostraron en numerosas publicaciones.

Estos ejemplos tienen al menos la virtud de surgir de algún intento de formular una teoría de electromagnetismo y partículas. Pero hay también matemáticos “puros” que buscan cualquier combinación de potencias de números pequeños y constantes matemáticas importantes, como π, que se aproxime al requerido 137’035989561… He aquí algún ejemplo de este tipo.

• Robertson: 1/α = 2^-19/4 3^10/3 5^17/4 π^-2 = 137’03594
• Burger: 1/α = (137² + π²)^1/2 = 137’0360157

Unidades naturales que no inventó el hombre

Ni siquiera el gran físico teórico Werner Heisenberg pudo resistirse a la ironía o irónica sospecha de que…

“En cuanto al valor numérico, supongo que 1/α = 2⁴ 3³ / π, pero por supuesto es una broma.”

 

Arthur Eddington, uno de los más grandes astrofísicos del siglo XX y una notable combinación de lo profundo y lo fantástico, más que cualquier figura moderna, fue el responsable impulsor de poner en marcha los inacabables intentos de explicar las constantes de la naturaleza mediante auténticas proezas de numerología pura. Él también advirtió un aspecto nuevo y especular de las constantes de la naturaleza.

“He tenido una visión muy extraña, he tenido un sueño; supera el ingenio del hombre para decir qué sueño era. El hombre no es más que un asno cuando tiene que exponer este sueño. Se llamará el sueño del fondo, porque no tiene fondo.”

A. S. Eddington

“El conservadurismo recela del pensamiento, porque el pensamiento en general lleva a conclusiones erróneas, a menos que uno piense muy, muy intensamente.”

Roger Scruton

 

 

 

           Todo lo que existe… ¡Tiene una explicación!

 

 

Hay que prestar atención a las coincidencias. Uno de los aspectos más sorprendentes en el estudio del universo astronómico durante el siglo XX, ha sido el papel desempeñado por la coincidencia: que existiera, que fuera despreciada y que fuera recogida. Cuando los físicos empezaron a apreciar el papel de las constantes en el dominio cuántico y a explorar y explorar la nueva teoría de la gravedad de Einstein para describir el universo en conjunto, las circunstancias eran las adecuadas para que alguien tratara de unirlas.

Entró en escena Arthur Eddington; un extraordinario científico que había sido el primero en descubrir cómo se alimentaban las estrellas a partir de reacciones nucleares. También hizo importantes contribuciones a nuestra comprensión de la galaxia, escribió la primera exposición sistemática de la teoría de la relatividad general de Einstein y fue el responsable de verificar, en una prueba decisiva durante un eclipse de Sol, la veracidad de la teoría de Einstein en cuanto a que el campo gravitatorio del Sol debería desviar la luz estelar que venía hacia la Tierra en aproximadamente 1’75 segmentos de arco cuando pasaba cerca de la superficie solar, y así resultó.

Albert Einstein y Arthur Stanley Eddington se conocieron y se hicieron amigos. Se conservan fotos de los dos juntos conversando sentados en un banco en el jardín de Eddington en el año 1.930, donde fueron fotografiados por la hermana del dueño de la casa.

Aunque Eddington era un hombre tímido con pocas dotes para hablar en público, sabía escribir de forma muy bella, y sus metáforas y analogías aún las utilizan los astrónomos que buscan explicaciones gráficas a ideas complicadas. Nunca se casó y vivió en el observatorio de Cambridge, donde su hermana cuidaba de él y de su anciana madre.

Eddington creía que a partir del pensamiento puro sería posible deducir leyes y constantes de la naturaleza y predecir la existencia en el universo de cosas como estrellas y galaxias. ¡Se está saliendo con la suya!

Entre los números de Eddington, uno lo consideró importante y lo denominó “número de Eddington”, que es igual al número de protones del universo visible. Eddington calculó (a mano) este número enorme y de enorme precisión en un crucero trasatlántico concluyendo con esta memorable afirmación.

“Creo que en el universo hay

 

15.747.724.136.275.002.577.605.653.961.181.555.468.044.717.914.527.116.709.366.231.425.076.185.631.031.296

protones y el mismo número de electrones.”

 

Este número enorme, normalmente escrito N_Edd, es aproximadamente igual a 10⁸⁰. Lo que atrajo la atención de Eddington hacia él era el hecho de que debe ser un número entero, y por eso en principio puede ser calculado exactamente.

Durante la década de 1.920, cuando Eddington empezó su búsqueda para explicar las constantes de la naturaleza, no se conocían bien las fuerzas débil y fuerte, y las únicas constantes dimensionales de la física que sí se conocían e interpretaban con confianza eran las que definían la gravedad y las fuerzas electromagnéticas.

No siempre sabemos valorar la grandeza a la que puede llegar la mente humana: “… puedan haber accedido a ese mundo mágico de la Naturaleza para saber ver primero y desentrañar después, esos números puros y adimensionales …”

Eddington las dispuso en tres grupos o tres puros números adimensionales. Utilizando los valores experimentales de la época, tomó la razón entre las masas del protón y del electrón:

m_p / m_e ≈ 1.840

La inversa de la constante de estructura fina:

2πhc / e² ≈ 137

Y la razón entre la fuerza gravitatoria y la fuerza electromagnética entre un electrón y un protón:

e² / Gm_pm_e ≈ 10⁴⁰

A éstas unió o añadió su número cosmológico, N_Edd ≈ 10⁸⁰.

¿No cabría la posibilidad de que todos los grandes sucesos presentes correspondan a propiedades de este Gran Número [10⁴⁰] y, generalizando aún más, que la historia entera del universo corresponda a propiedades de la serie entera de los números naturales…? Hay así una posibilidad de que el viejo sueño de los filósofos de conectar la naturaleza con las propiedades de los números enteros se realice algún día.

Eddington a  estos cuatro números los llamó “las constantes últimas”, y la explicación de sus valores era el mayor desafío de la ciencia teórica.

“¿Son estas cuatro constantes irreducibles, o una unificación posterior de la física demostrará que alguna o todas ellas pueden ser prescindibles?

¿Podrían haber sido diferentes de los que realmente son?”

 

 

El Modelo estándar es la teoría que tenemos pero…

 

 

De momento, con certeza nadie ha podido contestar a estas dos preguntas que, como tantas otras, están a la espera de esa Gran Teoría Unificada del Todo, que por fin nos brinde las respuestas tan esperadas y buscadas por todos los grandes físicos del mundo. ¡Es todo tan complejo! ¿Acaso es sencillo y no sabemos verlo? Seguramente un poco de ambas cosas; no será tan complejo, pero nuestras mentes aún no están preparadas para ver su simple belleza. Una cosa es segura, la verdad está ahí, esperándonos.

Para poder ver con claridad no necesitamos gafas, sino evolución. Hace falta alguien que, como Einstein hace 100 años, venga con nuevas ideas y revolucione el mundo de la física que, a comienzos del siglo XXI, está necesitada de un nuevo y gran impulso. ¿Quién será el elegido? Por mi parte me da igual quién pueda ser, pero que venga pronto. Quiero ser testigo de los grandes acontecimientos que se avecinan, la teoría de supercuerdas y mucho más.

emilio silvera

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