¿Cómo sujetar los pensamientos?

Hemos demostrado tener mucha imaginación y las historias y leyendas que nos llegan desde el pasado está mezclada con la Mitología de los pueblos que, en todos los rincones del mundo crearon sus propios mitos que nos dibujan escenarios que hablan de la inmensa diversidad. Siempre hemos buscado algo pero nunca logramos encontrarlo todo. ¡La búsqueda continúa!

Representación artística de los Infinitos Mundos Paralelos, por John Stephens.

También ha pasado por nuestras Mentes la idea de viajar a universos paralelos

Todas esas ideas son la consecuencia de que, al no saber, echamos mano de la conjetura y la teoría de lo que podría ser, y, como es normal, la mayor parte de las veces esas ideas se quedan envueltas en la espesa niebla del olvido que trae consigo el paso del Tiempo.

Al menos de momento, tenemos que admitir que es así. No creo que nunca podamos adquirir un conocimiento pleno de todas las cosas. Siempre nos quedarán secretos que desvelar y misterios por descubrir, y, la inmensa variedad y la vastedad compleja de la Naturaleza, tendrá siempre para nosotros, algunos rincones oscuros en los que moran respuestas que deseamos encontrar , y que sin embargo, es posible, que nunca las podamos hallar.

Imaginar lo imposible ha sido siempre una de las “diversiones” de la Mente. Crear fantásticos lugares en los que, criaturas imposibles han perturbado el sueño de niños y mayores en historias contadas a la luz de la hoguera o en la semi-oscuridad de una cabaña perdida en la montaña.

          ¿Oiremos alguna vez que han encontrado los restos de la Atlántida?

“De todos los misterios que andan por el mundo, ninguno puede competir con las historias de tierras pérdidas y civilizaciones que ya no existen, y entre todas ellas, destaca sobremanera una: la desaparición de la Atlántida, un continente entero, que existió más allá de las Columnas de Hércules (Gibraltar) o quién sabe dónde. A la Atlántida, se la tragó la tierra, en un día y una noche, sin dejar rastro ni de ella ni de la floreciente civilización que poseía. “

 

Esos mundos proliferan en nuestras mentes mágicas

Al hombre por naturaleza le ha intrigado aquellos sucesos a los cuales no encuentra una explicación lógica, y cuando sus respuestas no son las adecuadas, las ha convertido en misterios, leyendas o mitos pero, con el del tiempo, poco a poco, fue dejando de lado la mitología y a las divinidades para emplear la lógica y la observación del mundo, y, más tarde, llegó el experimento: la Ciencia había nacido.

Uno de los misterios más grandes se refieren a nosotros mismos, de manera fidedigna no sabemos lo que pasó para que ahora podamos estar aquí. El cráneo de Lucy y unos huesos diminutos , cuidadosamente dispuestos en una vitrina del museo para su exhibición al público, nos pueden transportar hasta la cálida sabana africana en la que, según todos los indicios, se gestó la Humanidad hace unos tres millones de años.

Las estrellas, como todo en el Universo, no son inmutables y, con el del Tiempo, cambian para convertirse en objetos diferentes de los que, en un principio eran. Por el largo trayecto de sus vidas, transforman los materiales simples en materiales complejos sobre los que se producen procesos biológico-químicos que, en algunos casos, pueden llegar hasta la vida. Nebulosas hacedoras de mundos en las que, nacen estrellas nuevas y se transmutan los elementos sencillos en complejos, en ellas y en las estrellas surge el CHON (Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno) que son materiales esenciales para la vida.

                             El Ardipithecus Ramidus, antepasados nuestros

Si viajamos hacia atrás en el tiempo, por ejemplo,  unos tres millones de años, podríamos contemplar, con asombro, a nuestros primeros antepasados. Los dinosaurios nos llevan a un tiempo de setenta veces más antiguo, a unos bosques mezosoicos por los que discurren bestias prodigiosas. El mundo, nuestro mundo, ha ido cambiando a medida que el tiempo transcurría y, por ejemplo, el oxígeno que hoy respiramos no estaba presente hace algunos millones de años. De hecho, hay quien defiende la hipótesis de que los dinosaurios no cayeron por el meteorito sino que, el cambio de nuestra atmósfera los eliminó.o

Ellos reinaron en la Tierra más de 150 M de años, y, 65 M de años más tarde llegamos nosotros. Sin embargo, llevando aquí “res días”, nos creemos los amos… ¡Ilusos!

¿Qué habría pasado en la historia de la evolución si no hubiera caído aquel meteorito? ¿Habríamos podido nosotros llegar hasta aquí?

Claro que es mucho lo que aún desconocemos de la historia de la vida y, de la misma manera, se podrán expresar nuestros nietos, no es una asignatura de fácil comprensión, ya que, no teníamos aquí a un historiador recopilando todo lo que pasó, ni el tiempo que ha transcurrido nos permite obtener las huellas necesarias (eliminadas por los movimientos tectónicos, la erosión, y demás catástrofes naturales del planeta) que nos impiden encontrar una respuesta completa.

Como podréis ver, tenemos que recurrir a las teorías y conjeturas para conformar “historias” de cómo se pudo conformar la vida en el Universo. En aquella época perdida en la noche de los Tiempos, no existían reporteros ni historiadores que pudieran haber escrito los sucesos, y, buscamos pruebas enterradas en las entrañas de la Tierra para tratar de saber. Sin embargo, el Tiempo pasado ha sido mucho y, las pruebas, han desaparecido. Tenemos que completar la historia de la vida mediante teorías de lo que pudo ser. La misma relación de posibilidades relacionadas en el gráfico de arriba, denota nuestra ignorancia.

La vida en la tierra surgió hace unos 3.500 millones de años. Se inició así un proceso evolutivo de animales y plantas del que tenemos pocos datos, pues las primeras formas de vida eran microscópicas y luego animales y plantas blandos (algas, gusanos) que no dejan restos fósiles.

Claro que, a pesar de todo, incluso con esos enormes inconvenientes de la falta de pruebas, la historia de la Vida, es una narración tan apasionante que, seguimos y seguiremos buscando indicios del pasado que nos hablen de lo que pasó, de nosotros y de otros seres que, como nosotros mismos, surgieron a la vida tras un complejo proceso evolutivo del que, al parecer, sólo nosotros alcanzamos un nivel de consciencia tras un larguisimo proceso evolutivo que comenzó en las estrellas y siguió con la transmutación de los diversos materiales cada vez más complejos para crear sustancias que formaron aquel caldo primordial o protoplasma vivo que se organizó para que de él, surgieran aquellas primeras células replicantes. Algunos miles de millones de años más tarde, llegaron nuestros más antiguos antepasados que desembocaron en lo que hoy llamamos Humanidad.

La historia de la vida solemos relatarla al estilo de la genealogía de Abraham: las bacterias engendraron a los protozoos, los protozoos engendraron a los invertebrados, los invertebrados engendraron a los peces…y, así, sucesivamente, Claro que tales listas de conocimientos adquirido pueden ser memorizadas pero, no dejan mucho espacio para pensar que, en lugar de recitar como un papagayo esas cuestiones, es mejor, salir a espacios abiertos y a lugares remotos del planeta en los que, los vestigios e indicios nos digan que allí pasó algo, donde podamos rocas viejas y fósiles que sí, de manera fehaciente, nos hablaran de ese pasado que queremos conocer.

                                      Reconstrucción de Lucy

Los actuales descubrimientos de la Paleontología, la más tradicional de las científicas, se entrelazan con nuevas ideas nacida de la biología molecular y la geoquímica. Los huesos de los dinosaurios son grandes y espectaculares y nos llevan al asombro. Pero, aparte del tamaño de sus habitantes, el Mundo de los dinosaurios se parecía mucho al nuestro. Contrasta con él la historia profunda de la Tierra, que nos cuentan fósiles microscópicos y sutiles señales químicas y que es, pese a ello, un relato dramático, una sucesión de mundos desaparecidos que, por medio de la transformación de la atmósfera y una evolución biológica, nos llevan hasta el mundo que conocemos hoy. Nuestra evolución ha sido larga, acordaos de Lucy que, con más de tres millones de años nos vino a recordar cómo éramos.

En Australia fueron descubiertos los fósiles de bacterias más antiguas de la Tierra. Las rocas australianas se han convertido en el lugar más idóneo del planeta para buscar indicios del origen de la vida en la Tierra. Ha sido en la formación Strelley Poll, al oeste del país, en Pilbara, donde un equipo de científicos, australianos en su mayoría, ha descubierto los fósiles microscópicos de unas bacterias que vivieron hace 3.400 millones de años y que aparecen asociados a diminutos cristales de pirita.

Pero, ¿Cómo podemos llegar a comprender acontecimientos que ocurrieron hace unos miles de millones de años? Una cosa es que en las llanuras mareales de hace mil quinientos millones de años vivían bacterias fotosintéticas, y otra muy distinta entender cómo se infiere que unos fósiles microscópicos pertenecen a bacterias fotosintéticas, cómo se averigua que las rocas que los rodean se formaron en antiguas llanuras mareales y cómo se estima su edad en mil quinientos millones de años.

En tanto que empresa humana, esta es también la historia de la exploración que se extiende desde el interior de las moléculas al espacio literalmente exterior del espacio interestelar y de los planetas como Marte y lunas como Europa, Encelado, Titán, Io y Ganímedes. En todos esos pequeños mundos pueden exitir sorpresas biológicas que ni podemos sospechar.

Muchas de las imágenes del planeta Marte, nos hablan de secretos que… ¿De dónde sale el metano allí detectado? ¿Lo producen metanógenos? Esos inmensos escenarios que las naves allí enviadas nos han podido mostrar. El Olimpus Mont con el cañón fluvial más grande del Sistema solar de miles de kilómetros de largo oradado por las aguas turbulentas que en el pasado, vertiginosas discurrían por allí dejando esa descomunal huella. Y, ¿que habrá en las entrañas del planeta, en el subsuelo rico en galerías dejadas por los ríos de lava que la actividad volcánica del pasado fueron creando a lo largo de los años. ¿A qué lugar fue a parar todo el agua de los océanos de Marte?

Muestras recogidas en Marte nos podrán hablar de qué aspectos de nuestra biología terrestre se pueden encontrar allí donde existe la vida, existió la vida o, ¿Quién sabe? existirá. Seguramente en Marte podremos encontrar, para nuestro asombro, productos específicos de nuestra particular historia que yacen allí para darnos una respuesta pero, el camino que hemos de seguir para la vida en el Universo dependerá, en gran medida, de lo que podamos encontrar en nuestro “barrio”: Marte, Encelado, Europa, Titán, Ganímedes y otros pequeños mundos que, cuando les dedicamos una profunda mirada, nos envían promesas que, no podemos desatender.

Uno de los temas más claros en la evolutiva es el carácter acumulativo de la diversidad biológica. Las especies individuales (al menos la de los organismos nucleados) aparecen y desaparecen en una sucesión geológica de extinciones que ponen de manifiesto la fragilidad de las poblaciones en un mundo de competencia y cambio ambiental. Pero la historia de las asociaciones -de formas de vida con una morfología y fisiología características- es una historia de acumulación. La visión de la evolución a gran escala es indiscutiblemente la de una acumulación  en el tiempo gobernada por las reglas del funcionamiento de los ecosistemas. La serie de sustituciones que sugieren los enfoques al estilo de la genealogía de Abraham no consigue captar este atributo básico de la historia biológica.

Claro que nuestras mentes siempre van más allá de lo que realmente pueden

Otro de los grandes temas es el de la coevolución de la Tierra y la Vida. Tanto los organismos como en Ambiente han cambiado drásticamente con el tiempo, a menudo de forma concertada. Los cambios del clima, la geología e incluso la composición de la atmósfera y de los océanos han influido en el de la evolución, del mismo modo que las innovaciones biológicas han influido, a su vez, en la historia del medio ambiente.

Los científicos saben que, la Vida, nació por mediación de procesos físicos -tectónicos, oceanográficos y atmosféricos- estos mismos procesos antes mencionados, sustentaron la vida era tras era al tiempo que modificaban  continuamente la superficie de la Tierra. Por fin la vida se expandió y diversificó hasta convertirse en una fuerza planetaria por derecho propio, uniéndose a los procesos tectónicos y físico-químicos en la transformación de la atmósfera y los océanos. Creo que, el surgimiento de la vida como una característica definitoria de nuestro planeta es algo que, no podemos calificar con una plabra a la de un hecho extraordinario. Sin embargo, creo, que para que surja la vida sólo se necesita “un sol” y “un planeta” que estén a la adecuada distancias, ya que todos los materiales necesarios estarán allí dispuestos para que se conformen… ¡de tántas maneras!

¿Cuántas veces habrá ocurrido en la vastedad del Universo, que la vida surgió y se extinguió para volver a surgir en otros lugares ?

El próximo vehículo robótico para explorar Marte en 2020 deberá investigar mas intensamente que nunca la superficie del planeta rojo en busca de señales de vida pasadas, anunció un equipo de la NASA hace poco tiempo. Sin embargo, vuelven a equivocarse en una cosa, la vida en el planeta hermano, no la encontraran en la superficie del planeta. Ellos saben que si hay alguna posibilidad de encontrar la vida allí, ésta estará en el subsuelo pero, como no disponen de medios para enviar una misión tripulada por humanos… ¡Siguen jugando con el Azar! Si suena la campana… de la suerte.

Y… ¡Mucho más!

La NASA cree que podría encontrar vida estraterrestre

Emilio Silvera V.

 ¡Los Físicos! Algunas veces poetas

En cualquier parte que podamos buscar información nos dirán:

“Henri Poincaré, matemático francés, sugirió a finales del siglo XIX que el principio de relatividad establecido desde Galileo (la invariancia galileana) se mantiene para todas las leyes de la naturaleza. Joseph Larmor y Hendrik Lorentz descubrieron que las ecuaciones de Maxwell, la piedra angular del electromagnetismo, eran invariantes solo por una variación en el tiempo y una cierta unidad longitudinal, lo que produjo mucha confusión en los físicos, que en aquel tiempo estaban tratando de argumentar las bases de la teoría del éter, la hipotética substancia sutil que llenaba el vacío y en la que se transmitía la luz. El problema es que este éter era incompatible con el principio de relatividad.”

 

 

 

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

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

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

 

       Marie Curie y Poincaré

“Poincaré (1900) analizó la «fabulosa invención» del tiempo local de Lorentz (no estaba al tanto de que el concepto lo introdujo en realidad Woldemar Voigt en 1887), y manifestó que el concepto surge cuando se trata de sincronizar dos relojes en movimiento, mediante la emisión de señales luminosas que se supone viajan a la misma velocidad en ambas direcciones en un marco de referencia en movimiento. (en inglés) En La medida del tiempo (Poincaré, 1898), el autor analizó la dificultad de establecer la simultaneidad a distancia, y concluyó que la misma puede ser establecida por convención. También discutió el «postulado de la velocidad de la luz», y formuló el Principio de la Relatividad según el cual ningún experimento mecánico o electromagnético puede diferenciar entre un estado de movimiento uniforme y el estado de reposo.”

En su publicación de 1905 en electrodinámica, Henri Poincaré y Albert Einstein explicaron que, con las transformaciones hechas por Lorentz, este principio se mantenía perfectamente invariable. La contribución de Einstein fue el elevar a este axioma a principio  y proponer las transformaciones de Lorentz como primer principio. Además descartó la noción de tiempo absoluto y requirió que la velocidad de la luz en el vacío sea la misma para todos los observadores, sin importar si éstos se movían o no. Esto era fundamental para las ecuaciones de Maxwell, ya que éstas necesitan de una invarianza general de la velocidad de la luz en el vacío.

Como en otras ocasiones, aquí dejamos una muestra de la velocidad de la luz cuando viaja desde la Tierra a la Luna, el tiempo que tarda la línea amarilla (que asemeja el movimiento de la luz) es lo que tarda en llegar la luz desde la Tierra a la Luna.

La aparición de la Teoría de la relatividad fue tan poco convencional como su autor. El ya famoso artículo que escribió en 1905 (con el apoyo de los trabajos de los arriba mencionados) y que enunciaba por primera vez la teoría, era algo rústico y sencillo y no mencionaba o contenía cita  científico-literaria alguna, tampoco mencionaba ayuda de ninguna persona a excepción de su amigo Besso, que dicho sea de paso no era científico (él, por aquel entonces, no conocía a científico alguno). La primera conferencia de Einstein explicando la Teoría, en Zurich,  no fue dada en ninguna universidad sino en el salón del Sindicato de Carpinteros, duró más de una hora, y luego repentinamente se interrumpió para preguntar la hora, explicando que no tenía reloj. Sin embargo, a pesar de los modestos comienzos, allí comenzó a reformarse los conceptos del espacio y del tiempo.

Lo cierto es que, con su teoría de la relatividad, Einstein finalmente resolvió la paradoja que se había presentado a los dieciséis años, por la que las ecuaciones de Maxwell pierden su validez si uno atrapa un haz de luz a la velocidad de la luz. Lo hizo mediante la conclusión de que no se puede acelerar la velocidad de la luz, de que la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores, cualquiera que sea su movimiento relativo. Si un astronáuta que vuela hacia la estrella más cercana a una velocidad del cincuenta por ciento de la de la luz, , midiera la velocidad de la luz a bordo de la nave, el resultado sería exactamente igual que el que daría la medición de otro colega suyo situado en la Tierra.

Podrían ocurrir fenómenos que ni podemos imaginar pero, quedándonos en lo que más llama la atención al público en general, podríamos conseguir que el tiempo … ¡Se ralentizara y pasara más despacio para el viajero relativista! Si miráis el  diagrama del Minkouski os hablará de los fenómenos que se pueden producir al viajar a la velocidad de la luz, cuando el Tiempo se ralentiza.

Diferentes sistemas de referencia para el mismo fenómeno. Claro que, en la teoría están presentes factores y trabajos que no se mencionan y, la fórmula

siguiente:   es el llamado factor de Lorentz  donde es la velocidad de la luz en el vacío. Contrario a nuestro conocimiento actual, en aquel momento esto era una completa revolución, debido a que se planteaba una ecuación para transformar al tiempo, cosa que para la época era imposible. En la mecánica clásica, el tiempo era un invariante. Y para que las mismas leyes se puedan aplicar en cualquier sistema de referencia se obtiene otro tipo de invariante a grandes velocidades (ahora llamadas relativistas), la velocidad de la luz. Los sucesos  que se realicen en el sistema en movimiento S’ serán más largos que los del S. La relación entre ambos es esa . Este fenómeno se lo conoce como dilatación del tiempo. Si se dice que el tiempo varía a velocidades relativistas, la longitud también lo hace.

En el gráfico se escenifica la contracción de Lorentz

Para cuantificar aquella extraña situación, Einstein se vio obligado a emplear la contracción de Lorentz (En aquel momento no conocía a Lorentz al que más tarde consideraría “el hombre más grande y más noble de nuestro tiempo… una obrta de arte viviente.)” En manos de Einstein, las ecuaciones de Lorentz especifican que, cuando aumenta la velocidad a la que se desplaza un observador, sus dimensiones, y la de la nave espacial y todo aparato de medición que haya a bordo, se contrae a lo largo de su movimiento en la cantidad requerida para hacer que la medición de la velocidad de la luz sea siempre la misma.

Esta era la razón de que Michelson y Morley no hallasen ningún  rastro del “arrastre del éter”. En verdad, el éter es superfluo, al igual que el espacio y el tiempo absolutos de Newton, pues no hay ninguna necesidad de un marco de referencia inmóvil. “Al concepto de reposo absoluto no le corresponde ninguna propiedad de los fenómenos, ni en la mecánica ni en la electromecánica.” Lo importante son los sucesos observables, y no puede observarse ningún suceso hasta que la luz (o las ondas de radio o cualquier otra forma de radiación electromagnética) que lleve noticias de él no llegue al observador. Einstein reemplazó el espacio de Newton por una red de haces de luz; la de ellos era una red absoluta dentro de la cual el espacio mismo se vuelve flexible.

Los observadores en movimiento experimentan también una lentificación del paso del tiempo. Un astronáuta que viaje al 90 por 100 de la velocidad de la luz sólo envejecerá a la mitad de rápido que su colega de la Tierra. Ya conocéis la paradoja de los gemelos en la que se explica tal fenómeno.

También en aquel primer artículo Einstein nos habló sobre la igualdad entre la masa y la energía. Él demostró que la masa de un cuerpo aumenta cuando absorbe energía. Se sigue de ello que su masa disminuye cuando irradia energía. Esto es verdadero no sólo para una nave espacial que se desplaza hacia las estrellas, sino también para un objeto en reposo. Una máquina fotográfica pierde algo (muy poco) de masa cuando el flash se dispara, y la gente cuya fotografía se saca se vuelve también, un poco más masiva al absorber sus cuerpos aquella radiación perdida por la máquina. Masa y energía son intercambiables.

m = E/c²

donde m es la masa del objeto, E su energía y c la velocidad de la luz. Al formular esta ecuación particularmente sencilla, que unifica los conceptos de energía y materia, y relaciona ambos con la velocidad de la luz, Einstein inicialmente estaba interesado en la masa. En cambio, si despejamos la energía, adquiere una forma más familiar y presagiosa:

En la Isla de los Museos (Berlín). Festejando el Año mundial de la Física en 2005, en el centenario de la publicación de la ecuación más famosa del mundo. Contemplada desde esta perspectiva, la teoría dice que la materia es energía congelada. Esto, por supuesto, es la clave de la fuerza nuclear y, en manos de los astrofísicos, la ecuación sería usada para descubrir los procesos termonucleares en el corazón de las estrellas.

Pero pese a todos sus variados logros, la relatividad especial no decía nada de la gravitación y, su autor, la veía incompleta. Aquella teoría sin la presencia de la otra gran fuerza más conocida del universo se veía desvalida: Había que vincularla con la masa inercial. La resistencia al cambio que ofrecen los objetos en estado de movimiento, su “peso” por decirlo así. La gravitación actúa sobre los objetos según su masa gravitacional, esto es, su “peso”. Todos sabemos lo que es la masa inercial y de ella, tendremos que hablar cuando acometamos la página sobre la relatividad general. Dejemos aquí el apunte de que, la masa inercial y la gravitación de cualquier objeto son iguales. También se podría decir que, es la masa de los cuerpos que pueblan el universo, la que moldea y modela la geometría del del Cosmos, del espacio-tiempo.

Terminemos con la misma imagen del comienzo. Causalidad e imposibilidad de movimientos más rápidos que la luz. Previo a esta teoría, el concepto de causalidad estaba determinado: para una causa existe un efecto. Anteriormente, gracias a los postulados de Laplace,  se creía que para todo acontecimiento se debía obtener un resultado que podía predecirse. La revolución en este concepto es que se “crea” un cono de luz de posibilidades (Véase gráfico adjunto).

Se observa este cono de luz y ahora un acontecimiento en el cono de luz del pasado no necesariamente nos conduce a un solo efecto en el cono de luz futuro. Desligando así la causa y el efecto. El observador que se sitúa en el vértice del cono ya no puede indicar qué causa del cono del pasado provocará el efecto en el cono del futuro.

Asumiendo el principio de causalidad obtenemos que ninguna partícula de masa positiva puede viajar más rápido que la luz. A pesar que este concepto no es tan claro para la relatividad general. Pero no solo el principio de causalidad imposibilita el movimiento más rápido que el de la luz. Ya hablaremos de ello.

Emilio Silvera V.