Radiogalaxia 3C 75 en longitud de onda visible y radiofrecuencia

En el Universo existen objetos exóticos, de extraños comportamientos y que generan inmensas energías. Por ejemplo, una radiogalaxia es un emisor inusualmente intenso de ondas de radio. La emisión de una radiogalaxias puede ser de hasta 1038 vatios, un millón de veces mayor que la de una galaxia normal como la nuestra. La radiogalaxia tienen un núcleo de radio compacto coincidente con el núcleo de la galaxia visible, un par de chorros que emergen del núcleo en direcciones opuestas, u un par de lóbulos lejos de los confines visibles de la galaxia. La galaxia resulta ser casi siempre una gigante elíptica, que pudiera ser el resultado de la colisión o la fusión de dos o más galaxias más pequeñas.

                                               Chorros de plasma de la radiogalaxia Hércules A

La fuente de la energía de la radiogalaxia se sospecha que es un agujero negro masivo situado en el núcleo galáctico desde donde emergen los chorros, enviando energía a los lóbulos. Algunas radiogalaxias notables son la que arriba podéis contemplar, 3C 75.

Una imagen en falso color captada en 20 cm por el VLA de la misma fuente de radio 3C 75. En rojo se muestran las regiones de emisión intensa de radio y en azul las regiones de emisión más débiles.

Ahí podeís contemplar la misma imagen pero más nítida de la potente fuente de radio 3C 75 en la que parece que dos agujeros negros gigantes están girando el uno alrededor del otro para potenciar la gigantesca fuente de radio. Rodeados por el gas que emite rayos X a varios millones de grados y expulsando chorros de partículas relativistas, esos agujeros negros supermasivos que parecen estar juntos, en realidad, están separados por 25.000 años-luz. La imagen captada por los ingenios de la NASA, está situada en el cúmulo de galaxias Abell 400, se encuentran a unos 300 millones de años-luz de distancia.

Los astrónomos dicen que estos dos agujeros negros supermasivos están irremediablemente ligados por la gravedad y forman un sistema binario. Estas fusiones cósmicas espectaculares son objetos, según se cree, de intensas fuentes de ondas gravitacionales. El gas caliente sale disparado en chorros que corren a 1200 kilómetros por segundo.

¿Hasta que punto son comunes los agujeros negros gigantes? Los datos acumulados gradualmente y tomados cada vez con tecnologías más avanzadas y fiables, sugieren que tales agujeros habitan no sólo en los núcleos de la mayoría de los cuásares y radiogalaxias, sino también en los núcleos de la mayoría de las galaxias normales (no radiogalaxias) y galaxias grandes tales como la Vía Láctea y Andrómeda, e incluso en los núcleos de algunas pequeñas galaxias tales como la compañera enana de Andromeda, M32. En las galaxias normales como las nombradas, el agujero negro (en contra de lo que creen muchos) no está rodeado por ningún disco de acreción, o solamente lo está por un tenue disco que derrama sólo cantidades modestas de energía.

Descubren que la estrella Mira arrastra una enorme estela.

La frase puede referirse a la estrella Mira (Ómicron Ceti) o a un cometa real, como el C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS), que se espera sea visible este año. 

Chorros relativistas producen burbujas en la región central de la galaxia

Nuestro Centro Galáctico es un lugar de mucha agitación y, en presencia de un agujero negro gigante, la seguridad está ausente. Mejor nos quedamos por aquí, en Orión, la Nebulosa más bonita de la Galaxia, aposentados en el Brazo del mismo nombre para situar nuestro hábitat en paz. Hay muchas evidencias de que, en el centro de nuestra Galaxia, procedentes de los movimientos orbitales de nubes de gas próximas al núcleo galáctico y las observaciones infrarrojas de de dichas nubes, realizadas por Charles Townes y su equipo en la Universidad de California en Berkeley, muestran sin lugar a ninguna duda que están orbitando en torno a un objeto con una masa alrededor de 3 millones de veces mayor que la del Sol, y las observaciones de radio revelan una fuente de radio muy peculiar en la posición de ese objeto central.

               Imagen compuesta del centro galáctico (por los satélites Hubble, Spitzer y Chandra).

El centro de la Vía Láctea es una región turbulenta y dinámica, con cúmulos estelares brillantes, nubes de gas caliente y campos magnéticos monstruosos. Todos ellos parecen centrados en torno a un objeto pequeño y denso conocido como Sagitario A* (Sgr A*). Las observaciones de estrellas en órbita alrededor de ese punto sugieren que es un agujero negro supermasivo. Hay poco gas entrando en espiral en Sagitario A*, quizás porque las explosiones de estrellas han expulsado la mayor parte del gas y el polvo del núcleo de la Vía Láctea. Aunque Sgr A*es, con mucho, el agujero negro supermasivo más cercano, sigue siendo relativamente difícil de estudiar, porque se halla detrás de muchas nubes espesas de polvo interestelar, que absorben la luz visible. Los astrónomos utilizan los rayos-X, ondas de radio y otras longitudes de onda para estudiar el núcleo de la Vía Láctea.

Inmensos chorros de radiación Gamma han sido descubiertos recientemente provenientes del Centro galáctico, que, como decimos más arriba, es un lugar de enorme turbulencias. Y, si todo eso es así (que lo es), nos podríamos plantear algunas preguntas: ¿Qué futuro nos espera? ¿Debemos preocuparnos de que el Agujero Negro Gigante que habita en el Centro de nuestra Galaxia engulla algún día la Tierra?

Bueno, no es difícil realizar algunos cálculos para saberlo. El agujero negro central de nuestra Galaxia (según nos cuentan y las observaciones realizadas por los astrónomos expertos coinciden con sus estimaciones) tiene una masa de alrededor 3 millones de veces la masa del Sol, y por lo tanto tiene una circunferencia de alrededor de 50 millones de kilómetros, o 200 segundos-luz, aproximadamente una décima parte de la circunferencia de la órbita de la Tierra en torno al Sol. Esto es algo minúsculo comparado con el tamaño de la propia Galaxia.

El Sol arrastra a todos los planetas en su viaje alrededor del la Galaxia

Nuestra Tierra, junto con el Sol y el conjunto de los demás planetas del Sistema planetario en el que estamos ubicados, está orbitando en torno al Centro de la Galaxia en una órbita con una circunferencia de 200.000 años-luz, alrededor de 30.000 millones de veces mayor que la circunferencia del agujero. Si el agujero llegara a engullir finalmente la mayor parte de la masa de la Galaxia, su circunferencia se expandiría sólo en aproximadamente 1 año-luz, todavía 200.000 veces más pequeño que la circunferencia de nuestra órbita.

                        Nuestro Centro Galáctico, ese lugar misterioso

Por supuesto, en los aproximadamente 10¹⁸ años (100 millones de veces la edad actual del Universo) que serían necesarios para que nuestro agujero negro central se tragase una gran fracción de la masa de nuestra Galaxia, la órbita de la Tierra y el Sol habría cambiado de forma substancial. No es posible predecir los detalles de dichos cambios, puesto que no conocemos suficientemente bien las posiciones y movimientos de todas las demás estrellas que pueden encontrar el Sol y la Tierra durante 10¹⁸ años.

   De lo que no tenemos duda alguna es de la irremisible fusión de Andrómeda y la Vía Láctea en el futuro

Por lo tanto, no podemos predecir si la Tierra y el Sol se desviarían finalmente hacia el interior del Agujero Negro central de la Galaxia o si serán expulsados de la Galaxia. Sin embargo, podemos estar seguros de que, si la Tierra fuese finalmente engullida, su muerte está aproximadamente 10¹⁸ años en el futuro, tan lejanas que otras muchas catástrofes acabarán probablemente con la Tierra y la Humanidad mucho antes.

Sí, uno de esos probables sucesos ha sido estudiado y un grupo de investigadores de la NASA acaba de calcular cómo se producirá exactamente la titánica colisión entre la Vía Láctea, nuestra galaxia, y su vecina más cercana, Andrómeda. El acontecimiento, que tendrá lugar dentro de 4.000 millones de años, cambiará para siempre el aspecto del cielo y, de paso, la historia de nuestro Sol y su sistema de planetas. Estas conclusiones se publicaron en tres estudios diferentes en Astrophysical Journal.

Un repentino destello de luz emitido por la gigante roja a principios de 2002 ilumina progresivamente las capas de polvo que rodea a la estrella que se prepara para convertirse en una enana blanca, mientras a su alrededor, se va formando una Nebulosa planetaria.

El Sol, agotado su combustible nuclear de fusión, se convertirá en una gigante roja y a medida que crece, traspasará las órbitas de Mercurio y Venus que serán engullidos, y, quedará muy cerca de la Tierra que, por el efecto del aumento de la temperatura, verá evaporado sus mares y océanos… ¡La Vida desaparecerá de nuestro planeta! Si aún andamos por aquí para entonces, esperemos que, los avances conquistados, nos hayan permitido emigrar a otros mundos.

Ese es el otro acontecimiento que está situado también, antes en el calendario del futuro. Cuando el Sol alcance el penúltimo momento de su vida, crecerá hasta la órbita actual de la Tierra. Incinerará Mercurio y Venus. La Tierra escapará a este infortunio porque, al haber expelido el Sol parte de su masa, su fuerza de gravedad se habrá debilitado y nuestro planeta se habrá trasladado a una nueva órbita, mayor que la actual. El Sol, de color ocre-rojizo, llenará el cielo del mediodía. Mientras uno de los bordes se pone por el oeste, el otro empezará a salir por el este. Aunque bastante más frío que hoy (unos 2000 kelvin frente a 5800 kelvin), el Sol cocerá la superficie del planeta. La Tierra será entonces testigo desde dentro de la formación de una nebulosa planetaria. El Sol expulsará sus capas más exteriores-una versión extrema del viento solar actual-. Con el tiempo, la gigante roja irá perdiendo capas, hasta que no quede de ellas más que el núcleo: se habrá convertido en una enana blanca. Alumbrados por esa incandescente mota azul en el cielo, los objetos de la Tierra proyectarán sombras muy perfiladas, negras como el azabache; la salida y la puesta del Sol no llevarán más de un abrir y cerrar de ojos. La piedra expuesta a la iluminación se convertirá en un plasma porque la radiación ultravioleta de la enana blanca destrozará cualquier enlace molecular. La superficie se cubrirá con una niebla iridiscente que no dejará de ascender y arremolinarse. A medida que la enana vaya radiando su energía, se irá enfriando y debilitando hasta convertirse en ceniza fría y oscura. Nuestro mundo terminará primero como fuego y después como hielo. “

 Una Nebulosa planetaria con una estrella enana blanca en el centro, ese será el destino final del Sol. La estrella original se contraerá más y más debido a la gravedad que genera su propia masa, y, finalmente, se quedará convertida en una estrella enana blanca que radiará de manera violenta ionizando el material circundante. De ahí los colores que podemos contemplar y que denotan los elementos de los que están formados la Nebulosa.

Si ésta fuera la Nebulosa planetaria formada por el Sol en su final, ese puntido blanco central es todo lo que quedaría de él, una enana blanca, rodeada del gas que forma la Nebulosa Planetaria que, con el paso de los años se irá diluyendo hasta desaparecer totalmente dejando desnudo y frío el cadáver estelar que un día fue nuestro luminoso Sol.

Nuestro planeta, primero calcinado por el suceso, vería como los lagos, los ríos, los mares y océanos de la Tierra se evaporarían y la vida tal como la conocemos, desaparecía, Más tarde, llegaría la congelación y el frío que la falta del calor del Sol, produciría en el planeta Tierra. Y, nosotros, si para esos momentos futuros estamos aún aquí, ya habremos aprendido a conocer mejor la naturaleza y podemos haber encontrado la manera de escapar a tan terribles finales: Primero la colisión y fusión con Andrómeda y, por su fuera poco, el Sol se nos convierte en una Gigante Roja primero y en una enana blanca después.

Si queremos escapar de todos estos (y otros que vendrán y que ahora no conocemos) sucesos, como nos dejó dicho Hilbert, “¡Debemos saber, sabremos!”.

Emilio Silver V.

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Hyperion: Largest Known Galaxy Proto-Supercluster Visualization Créditos: ESO, L. Calada & Olga Cucciati et al.

“¿Cómo se formaron las galaxias en el Universo primitivo?

Para saberlo, los astrónomos estudiaron una mancha del firmamento nocturno con el conjunto Very Large Telescope de Chile con el fin de encontrar y contar las galaxias que se formaron cuando el Universo era muy joven. El análisis de la distribución de algunas galaxias lejanas (con desplazamientos al rojo cerca de 2,5) permitió descubrir un enorme conglomerado de galaxias que abarcaba unos 300 millones de años luz y contenía unas 5.000 veces la masa de la Vía Láctea. Llamado Hyperion , actualmente es el proto-supercúmulo más grande y más masivo descubierto del Universo primitivo. Un proto-supercúmulo es un grupo de galaxias jóvenes que colapsan gravitacionalmente para crear un supercúmulo , que a su vez es un grupo de cúmulos de galaxias , que a su vez agrupan cientos de galaxias , que a su vez agrupan miles de millones de estrellas.

En la imagen, las galaxias masivas se representan en blanco y las regiones que contienen una gran cantidad de galaxias más pequeñas en un tono azulado. La identificación de grupos tan grandes de galaxias tempranas contribuye a la comprensión de la composición y la evolución del Universo como un todo.”

Fuente: 

OBSERVATORIO.info

Una imagen diaria del Universo desde 1995.

Hablamos del Universo, de las galaxias y de los súper-cúmulos, y, los hacemos, sin tener una conciencia literal de la grandeza de lo que estamos hablando. Lugares que miden cientos de millones de años luz.

¿Cómo escenificar en nuestras Mentes tal imagen?

         Hasta el momento no se había descubierto un cúmulo de galaxias tan grande como este de arriba

Observamos la Naturaleza y no siempre la podemos comprender. Existen varias coincidencias aparentemente inusuales entre constantes de la Naturaleza no relacionadas en un nivel superficial que parecen ser cruciales para nuestra propia existencia o la de cualquier otra forma de vida concebible. Los inusuales niveles resonantes del Carbono y el Oxígeno que Hoyle nos señaló son buenos ejemplos. Hay muchos otros. Cambios pequeñas en las intensidades de las diferentes fuerzas de la Naturaleza y en las masas de las diferentes partículas destruyen muchos de los equilibrios delicados que hacen posible la vida.

La región central de la nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes. El cúmulo de estrellas R136 joven y denso se puede ver en la parte inferior derecha de la imagen – NASA, ESA, P Crowther (University of Sheffield).

Ni podemos imaginar cuantos mundos habitables podrían estar ahí presentes y, si alguno de ellos da cobijo a muchas especies de criaturas, inteligentes o no que tienen ahí sus habitats.

Los distintos valores de las constantes de la Naturaleza están “escogidos” de forma  bastante fortuita cuando se trata de permitir que la vida evolucione y persista. Echemos una mirada a otros ejemplos: La estructura de los átomos y las moléculas están controlada casi por completo por dos números de los que ya hemos hablado aquí alguna vez: la razón entre las masas del electrón y el protón, β, que es aproximadamente igual a 1/1.836, y la constante de estructura fina α, que es aproximadamente igual a 1/137. Supongamos que permitimos que estas dos constantes cambian su valor de forma independiente y supongamos también (para hacerlo más sencillo) que ninguna otra constante de la Naturaleza cambie. ¿Qué sucede al mundo si las leyes de la Naturaleza siguen siendo las mismas?

 Si estudiamos un átomo veremos, en tan diminuto objeto, una de las maravillas del Universo, y, sobre todo, su asombroso núcleo con todo lo que allí está presente en objetos y energía.

Si deducimos las consecuencias pronto encontramos que no existe mucho espacio para maniobrar.

          Las constantes de la Naturaleza hacen posible la existencia de la Vida en el Universo. Si la carga del electrón, o, la masa del protón, variaran aunque solo fuese unas diez millonésimas… ¡No se formarían átomos y la vida… tampoco habría podido surgir!

Si deducimos las consecuencias pronto encontramos que no existe mucho espacio para maniobrar. Incrementemos β demasiado y no puede haber estructuras moleculares es el pequeño valor de β el que asegura que los electrones ocupen posiciones bien definidas alrededor del núcleo atómico como en la imagen de arriba podéis contemplar y, desde luego, dichas posiciones no son porque sí, todas ellas están bien ubicadas para que todo transcurra como debe transcurrir sin que surjan anomalías que podrían impedir esa estabilidad que vemos en el átomo que forma moléculas. Si esto no fuera así, fallarían también procesos muy bien ajustados como, por ejemplo, la replicación del ADN.

El número β         también desempeña un papel en los procesos de generación de energía que alimentan las estrellas. Aquí se une con α para hacer los centros de las estrellas suficientemente caliente como para inicier reacciones nucleares. Si β fuera mayor que aproximadamente 0,005 α²entonces no habría estrellas. Si las modernas teorías gauge (cualquiera de las teorías cuánticas de campo creadas para explicar las interacciones fundamentales) de gran unificación están en la vía correcta, entonces α debe estar en el estrecho intervalo entre aproximadamente 1/180 y 1/85; de lo contrario los protones se desintegrarían mucho antes de que las estrellas pudieran formarse.

Formación estelar

                         Pero… las estrellas se formaron

He recordado en este punto que tengo algún escrito por ahí con un gráfico que nos explica esto que tratamos. Su línea describe mundos en donde las estrellas  tienen regiones extremas convectivas que parecen ser necesarias para formar algunos sistemas de planetas. Las regiones α y β que están permitidas y prohibidas se muestran emn el gráfico que os decía y que pongo más abajo con las notas manuscritas originales.

Si en lugar de α versus β, jugamos a cambiar la intensidad de la fuerza nuclear fuerte α_F, junto con la de α, entonces a menos que α_F > 0,3 α^1/2, los elementos biológicamente vitales como el Carbono no existirían y no habría químicos orgánicos. No podrían mantenerse unidos. Sim aumentamos α_F en sólo un 4 por 100, aparece un desastre potencial porque ahora puede exiostir un nuevo núcleo, el  helio-2, hecho de dos protones y ningún neutrón, que permite reacciones nucleares directas y muy rápidas de protón + protón → helio-2.

Una estrella enana roja, nuestro Sol y la Gigante Azul R136a1

R136a1 es una estrella hipermasiva gigante azul, conocida actualmente como la estrella más masiva, con una cifra estimada de 265 masas solares. La estrella también es la más luminosa (aunque, según el modelo alto, LBV 1806-20 es más brillante), con una luminosidad de 8 700 000 veces la del Sol. La estrella es miembro de R136, un cúmulo estelar en el centro del complejo “30 Doradus” (también conocido como la Nebulosa de la Tarántula, en la Gran Nube de Magallanes.

Las estrellas masivas agotarían rápidamente su combustible y se hundirían en estados degenerados o en agujeros negros. Por el contrario, si α_F decreciera en aproximadamente un 10 por 100, el núcleo de Deuterio dejaría de estar ligado y se bloquearían los caminos astrofísicos nucleares hacia los elementos bioquímicos. Una vez más encontramos una región bastante pequeña en el espacio de parámetros en los que puedan existir los ladrillos básicos de la complejidad química.

https://youtu.be/hyrkmhNsEHs

Cuantas más variaciones simultáneas de otras constantes se incluyan en estas consideraciones, más restringida es la región donde la vida, tal como la conocemos. Puede existir. Es muy probable que si pueden hacerse variaciones, no todas sean independientes. Más bien, hacer un pequeño cambio en una constante podría alterar también una o más de las otras. esto tendería a hacer que las restricciones sobre la mayoría de las variaciones sean aún más rígidamente limitadas.

 Y, nuestras Mentes evolucionadas… Conocieron el Universo

Llegar hasta este punto, no ha sido nada fácil y, ha sido posible gracias a que unas constantes del universo han proporcionado las condiciones bioquímicas  necesarias para ello. Si las constantes fueran ligeramente diferentes, como decimos arriba, no estaríamos aquí.

Ahora sabemos que el universo tiene que tener miles de millones de años para que haya transcurrido el tiempo necesario par que los ladrillos de la vida sean fabricados en las estrellas y la gravitación nos dice que la edad del universo está directamente ligada con otras propiedades como la densidad, temperatura, y el brillo del cielo.

Puesto que el universo debe expandirse durante miles de millones de años, debe llegar a tener una extensión visible de miles de millones de años luz. Puesto que su temperatura y densidad disminuyen a medida que se expande, necesariamente se hace frío y disperso. Como hemos visto, la densidad del universo es hoy de poco más que 1 átomo por m³ de espacio. Traducida en una medida de las distancias medias entre estrellas o galaxias, esta densidad tan baja muestra por qué no es sorprendente que otros sistemas estelares estén tan alejados y sea difícil el contacto con extraterrestres. Si existen en el universo otras formas de vía avanzada, entonces, como nosotros, habrán evolucionado sin ser perturbadas por otros seres de otros mundos hasta alcanzar una fase tecnológica avanzada.

Es el espacio el que se expande y arrastra a las galaxias que se alejan las unas de las otras

La expansión del universo es precisamente la que ha hecho posible que el alejamiento entre estrellas, con sus enormes fuentes de radiación, no incidieran en las células orgánicas que más tarde evolucionarían hasta llegar a nosotros. Diez mil millones de años de alejamiento continuado y el enfriamiento que acompaña a dicha expansión permitieron que, con la temperatura ideal y una radiación baja, los seres vivos continuaran su andadura en este planeta minúsculo, situado en la periferia de la galaxia que comparado al conjunto de esta, es sólo una mota de polvo donde unos insignificantes seres laboriosos, curiosos y osados, son conscientes de estar allí y están pretendiendo determinar las leyes, no ya de su mundo o de su galaxia, sino que su osadía ilimitada les lleva a pretender conocer el destino de todo el universo.

Cuando a solas,  pienso en todo esto, la verdad es que no me siento nada insignificante y nada humilde ante la inmensidad de los cielos. Las estrellas pueden ser enormes y juntas, formar inmensas galaxias… pero no pueden pensar ni amar; no tienen curiosidad, ni en ellas está el poder de ahondar en el porqué de las cosas. Nosotros sí podemos… hacer todo eso. y mucho más.

El Universo se expande pero, nuestras consciencias también, somos una parte integrante del todo, y como todo lo demás, evolucionamos al ritmo que el Universo nos impone, de tal manera que cada vez comprendemos con menor dificultad los mecanismos que llevan a todas las cosas a cambiar, a convertirse en otras diferentes de lo que originalmente eran, y, con el paso inexorable del Tiempo, nuestras mentes quedarán unidas, de manera inexorable, a ese todo. Entonces, y sólo entonces, podríamos decir que: ¡Tenemos el mundo en las manos!

                  Como somos una pequeña parte de él, el Universo está en nuestras Mentes

Está claro que, con alguna dificultad y no con la rapidez que pudiéramos desear, vamos desvelando secretos de la Naturaleza que nos llevan a comprender la inmensidad en la que estamos inmersos y de la que formamos parte. Sabemos de qué no sabemos, y, precisamente ese conocimiento de nuestras carencias, harán posible que avancemos para vencerlas y hacer posible nuestros sueños de un mundo mejor y de un futuro en el que, la muerte del Sol, no sea un impedimento para nuestra especie que, para entonces, estará viajando entre las estrellas y habitará en otros mundos que, como la Tierra, nos ofrezca una Naturaleza de inmensa belleza que, ahora sí, sabremos respetar.

Después del repaso que hemos dado a ciertas cuestiones que están (no pocas veces), alejadas de nuestra total comprensión, debemos ser conscientes de que nos encontramos inmersos en algo tan grande que nuestras mentes no alcanzan a poder escenificar esa realidad, las distancias del Universo y los números que conllevan… ¡Se pierden en el infinito de nuestra ignorancia!

Emilio Silvera V.

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EVOLUCIÓN

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La Inteligencia Artificial, dijo John McCarthy cuando acuñó el término en las conferencias de Darmouth de 1956, es: “…la ciencia e ingeniería de hacer máquinas inteligentes, especialmente programas de cómputo inteligentes.” Ese sentido no ha cambiado desde entonces. En cambio, las técnicas y aplicaciones de la Inteligencia Artificial son cada más variadas, profundas y sorprendentes. A pasos exponenciales inundarán nuestras vidas y pronto serán tan omnipresentes que apenas las percibiremos, como hoy nos sucede con la televisión, los modernos teléfonos móviles y el Internet que forman parte de nuestras vidas y, de alguna manera nos podríamos preguntar: ¿Qué haríamos sin todo esto?

Puede que vivamos en un mundo donde cada persona se conectará mentalmente con una red de ordenadores con miles de mentes pensantes también conectadas. O puede que las máquinas realicen todas las tareas para nosotros y nos permitan vivir con total lujo durante toda nuestra vida. Pero ¿qué ocurriría si las máquinas nos vieran como algo innecesario – o algo peor-? Si las máquinas llegan al punto donde se puedan reparar ellas mismas o incluso crear versiones mucho mejores, ¿podrían llegar a la conclusión de los humanos son simplemente una molestia? Realmente es un escenario que asusta. ¿Podría ser cierta la versión de Vinge del futuro? ¿Hay alguna manera de evitarlo?

He dado muchas vueltas a la IA y a la consciencia de los seres vivos. Las conclusiones a las que he podido llegar son que el pensamiento consciente debe involucrar componentes que no pueden ser siquiera simulados adecuadamente por una mera computación; menos aún podría la computación por sí sola, provocar cualquier sentimiento o intención consciente. En consecuencia, la mente debe ser realmente algo que no puede describirse mediante ningún tipo de términos computacionales. Sin embargo, noticias que llegan de nuevos descubrimientos te hacen dudar de hasta dónde podrán llegar esos “seres” artificiales creados por el hombre.

¿Llegaremos a construir replicantes que, como el replicante Geminoid DK sean físicamente idénticos a los seres humanos?,  e incluso otros que, como Robonaut 2 que han salido de la Tierra en su primer viaje espacial; gracias a la fibra óptica incluso puedan llegar a sentir frío y calor, y, en general, ¿haremos infinidad de pequeñas máquinas capaces de hacer o imitar cualquier tipo de movimiento humano con total fluidez? Algunas de esas cosas ya se han conseguido. Pero siguen teniendo un nivel muy bajo de inteligencia, insuficiente como para que gocen de autonomía. Sin embargo…

De todas las maneras, no dejamos de insistir y queremos llegar a conseguir poder insertar los sentimientos en esos seres artificiales que cada día creamos con mayor perfección. ¿No somos conscientes del peligro que conlleva imitar a los humanos de esa manera? Las consecuencias son impredecibles y, como tantas otras cosas, cuando queramos darnos cuenta…será tarde.

Así se comienza y….                        Así se finaliza

Investigadores europeos están desarrollando un software que dará a los robots la capacidad de aprender cuándo una persona está triste, feliz o enfadada. El proyecto Feelix Growing está uniendo sencillos robots que pueden detectar diferentes parámetros (expresiones faciales, voz y cercanía) para determinar estados emocionales. El objetivo del proyecto es desarrollar un robot que pueda servir a los humanos con necesidades especiales, como los enfermos y los ancianos mediante redes neuronales adaptables, el robot puede aprender la manera correcta de responder a las emociones de la gente a partir de la experiencia. Por ejemplo, si alguien tiene miedo, el robot puede aprender a cambiar su comportamiento para parecer menos amenazante. Si alguien parece feliz, el robot puede tomar nota mental (¿positrónica, positrónica…?) de lo que logró esa respuesta. Y si alguien parece enfadado o solitario, puede darle una palmadita en la espalda, ofrecerle una bebida fuerte y decir: “No te preocupes, te mereces a alguien mejor”. Sólo podemos esperar que no se hayan olvidado de las tres leyes de Asimov.

Bien es verdad que no tenemos una comprensión científica de la mente humana. Sin embargo, esto no quiere decir que el fenómeno de la consciencia deba permanecer fuera de la explicación científica. Ya se están buscando caminos científicos para dar esa explicación del misterio más profundo (seguramente) del Universo. Y, a pesar de no conocer a fondo nuestra mente, ya estamos tratando de incorporar, a mentes artificiales lo poco que de ella sabemos. ¿No será una temeridad?

   A su imagen y semejanza.  La Geminoid F es la androide con apariencia femenina

Estamos en el camino: Prototipos al servicio de la sociedad, como una androide-enfermera, el robot-mayordomo para el hogar… Todo eso está a la vuelta de la esquina y, yo me pregunto: ¿Cómo será ese futuro nuestro?

La comprensión es, después de todo, de lo que trata la ciencia; y la ciencia es mucho más que la mera computación mecánico-electrónica. Sin embargo, parece que la realidad desmiente estos pensamientos y, podría llegar el momento en el que, la Inteligencia Artificial,  alcance niveles preocupantes al dotar, a esos “seres” artificiales de pensar por sí mismos y, si me apuran, hasta de tener sentimientos.

¿Cuál es el campo de acción de la ciencia? ¿Son solamente los atributos materiales de nuestro Universo los que son abordables con sus métodos, mientras nuestra existencia mental debe quedar para siempre fuera de su alcance? ¿O podríamos llegar algún día a una comprensión científica adecuada del profundo misterio de la mente? ¿Es el fenómeno de la consciencia humana algo que está más allá del dominio de la investigación científica, o podrá la potencia del método científico resolver algún día el problema de la propia existencia de nuestro yo consciente?

Claro que, hacemos estas preguntas y, por otro lado, al ver todo lo que está pasando y todo lo que pretendemos hacer, cabría preguntarse: ¿Somos en verdad conscientes?

NVIDIA domina a día de hoy el mercado de los chips para IA.

Sí, tenemos la facultad de meditar profundamente y, a través de esas meditaciones alcanzar un estadio de mayor “consciencia” y comprensión, un estado tal que nos puede llevar a una conexión tan real con el Universo que es como si viajáramos fuera de este mundo para visitar, ese otro mundo hecho de pura luz donde podríamos encontrar la sabiduría que necesitamos. ¡Falta nos hace!

Las Cloud TPU v5e de Google, en acción en uno de sus centros de datos.

Creo que se avecina un cambio importante, y, nuestros cerebros que forman parte del mundo material del Universo, tiene un “ingrediente” que aún no hemos llegado a comprender. Incluso con nuestra limitada comprensión actual de la naturaleza de este ingrediente ausente en nuestro saber, sí podemos empezar a señalar donde debe estar dejando su huella, y como debería estar aportando una contribución vital a lo que quiera que sea en que subyacen nuestros sentimientos y acciones conscientes. ¿Por qué tratamos de regalar ese don? El que no lo comprendamos no quiere decir que lo tengamos que dar y, menos, a “seres artificiales” de cuya evolución no podemos responder.

Una visión científica del mundo que no trate de entender en profundidad el problema de la mente consciente no puede tener pretensiones serias de compleción. La consciencia es parte de nuestro Universo, de modo que cualquier teoría física que no le conceda un lugar apropiado se queda muy lejos de proporcionar una descripción auténtica del mundo que, nosotros (tan engreídos como siempre) queremos cambiar.

Claro que, todo conocimiento científico es un arma de dos filos. Lo que realmente hacemos con nuestro conocimiento científico es otra cuestión. Tratemos de ver hasta dónde pueden llevarnos nuestras visiones de la ciencia y la mente.

Pensemos que incluso en aquellos países afortunados donde hay una paz próspera y una libertad democrática, los recursos naturales y humanos son malgastados de formas aparentemente absurdas. ¿No es ésta una clara muestra de la estupidez general del hombre? Aunque creemos representar el pináculo de la inteligencia en el reino animal, esta inteligencia parece tristemente inadecuada para manejar muchos de los problemas a los que nuestra propia sociedad nos obliga a hacer frente.

  Esta simple escena, en algunos lugares, resulta una maravilla

Pese a todo, no pueden negarse los logros positivos de nuestra inteligencia. Entre dichos logros se encuentran nuestras impresionantes ciencia y tecnología. En realidad, algunos de estos logros son alto cuestionables a largo (o corto) plazo, así lo atestiguan múltiples problemas medioambientales y un genuino temor a una catástrofe mundial inducida por las nuevas tecnologías traídas de la mano por nuestra moderna sociedad (aquí mismo, en éste foro, nos hicimos eco del temor de muchos sobre las consecuencias que  podría traer el LHC) pero, y la IA ¿qué nos traerá?

Pero, no podemos mirar para otro lado sin ver que, nuestras tecnologías no sólo nos proporcionan una enorme expansión del dominio de nuestro yo físico sino que también amplia nuestras capacidades mentales mejorando en gran medida nuestras habilidades para realizar muchas tareas rutinarias. ¿Qué pasa con las tareas mentales que no son rutinarias, las tareas que requieren inteligencia genuina?

A veces me pregunto si podrían ser los Robots la respuesta. ¿No existe la posibilidad completamente diferente de una enorme expansión de una capacidad mental, a saber, esa inteligencia electrónica ajena que apenas está empezando a emerger de los extraordinarios avances en tecnología de ordenadores? De hecho, con frecuencia nos dirigimos ya a los ordenadores en busca de asistencia intelectual.

¿No os parece sorprendente que, de mecanismos como este podamos obtener información imposible por nuestros propios medios?

                    No me gustaría dejar el mundo en estas manos

Hay muchas circunstancias en las que la inteligencia humana sin ayuda no resulta nada adecuada para prever las consecuencias probables de acciones alternativas. Tales consecuencias pueden quedar mucho más allá del alcance del poder computacional humano; así pues, cabe esperar que los ordenadores del futuro amplíen enormemente este papel, en donde la computación pura y dura proporcione una ayuda incalculable para la inteligencia humana.

Pero ¿no cabe la posibilidad de que los ordenadores lleguen finalmente a conseguir mucho más que todo esto? Muchos expertos afirman que los ordenadores nos ofrecen, al menos en principio, el potencial para una inteligencia artificial que al final superará a la nuestra. Una vez que los robots controlados por ordenador alcancen el nivel de “equivalencia humana”, entonces no pasará mucho tiempo, argumentan ellos, antes de que superen rápidamente nuestro propio y exiguo nivel. Sólo entonces, afirman estos expertos, tendremos una autoridad con inteligencia, sabiduría y entendimiento suficientes que sea capaz de resolver los problemas de este mundo que ha creado la humanidad pero que no sabe ni está capacitada para regular en la adecuada forma.

      Avanzamos en tecnología y no sabemos erradicar la inmigración del hambre

A todo esto señalan el rapidísimo crecimiento exponencial de la potencia de los ordenadores y basan sus estimaciones en comparación entre la velocidad y precisión de los transistores, y la relativa lentitud y poca sólida acción de las neuronas. De hecho, los circuitos electrónicos son ya más de un millón de veces más rápido que el disparo de las neuronas en el cerebro (siendo la velocidad de aproximadamente 10⁹segundos para los transistores y de 10³ segundos para las neuronas, y tienen una exactitud cronométrica y una precisión de acción que de ningún modo comparten las neuronas.

El Chip Intel Pentium tiene más de tres millones de de transistores en una “rodaja de silicio” del tamaño aproximado de una uña del pulgar, capaz cada uno de ellos de realizar 113 millones de instrucciones por segundo (no se si cuando esto escribo ya estará superado ese récord).

Pueden apreciarse aquí, con el objetivo de 40x, las tres capas de células nerviosas que integran la corteza cerebelosa: capa molecular, capa de célula de Purkinje y capa granular.  Nótese la diferente densidad y tamaño de las neuronas de cada una, destacando los grandes somas de las células de Purkinje, apreciables a mayor aumento en otra microfotografía (zona encuadrada en rojo)

Si hiciéramos caso de las afirmaciones más extremas de los defensores más locuaces de la IA, y aceptáramos que los ordenadores y los robots guiados por ordenador superarán con el tiempo (quizá en relativo  poco tiempo) todas las capacidades humanas, entonces los ordenadores serían  capaces de hacer muchísimo más que ayudar simplemente a nuestras inteligencias. Podríamos entonces dirigirnos a estas inteligencias superiores en busca de consejo y autoridad en todas las cuestiones de interés; ¡y finalmente podrían resolverse los problemas del mundo generados por la humanidad!

Pero parece haber otra consecuencia lógica de estos desarrollos potenciales que muy bien podría producirnos una alarma genuina. ¿No harían estos ordenadores a la largo superfluos a los propios humanos? Si los robots guiados por ordenador resultaran ser superiores a nosotros en todos los aspectos, entonces ¿no descubrirían que pueden dirigir el mundo sin ninguna necesidad de nosotros? La propia humanidad se habría quedado obsoleta. Quizá si tenemos suerte, ellos podrían conservarnos como animales de compañía, incluso podrían exhibirnos en museos para recordar a sus creadores.

Una piensa por sí misma gracias a su preparación y estudios, mientras que el otro está supeditado a los programas insertos en su mente positrónica…. ¿Quién es superior a quien?

Yo, como he dejado claro otras veces. Soy partidario de pensar que, una cosa es la Inteligencia Artificial y otra muy distinta es el pensamiento consciente, muy superior a aquella que trabaja sólo con los datos suministrados previamente, sin el poder de repentizar una solución que no esté en su programación. ¿Llegarán los robots algún día a pensar por sí mismos, como ahora lo hacemos nosotros?

La cuestión no es nada sencilla y plantea muchas variantes de entre las que, así, de momento, podríamos exponer aquí las siguientes:

• Todo pensamiento es computación; en particular, las sensaciones de conocimiento consciente son provocadas simplemente por la ejecución de computaciones apropiadas.
• El conocimiento es un aspecto de la acción física del cerebro; y si bien cualquier acción física puede ser simulada computacionalmente, la simulación computacional no puede por sí misma provocar conocimiento.
• La acción física apropiada del cerebro provoca conocimiento, pero esta acción física nunca puede ser simulada adecuadamente de forma computacional.
• El conocimiento no puede explicarse en términos físicos, computacionales o cualesquiera otros términos científicos.

  Materia, energía, luz… para llegar a ser conscientes…. ¡Mucho más que simple computación!

Está claro que adentrarnos aquí a ciertas profundidades del pensamiento, no parece adecuado ni al momento ni al lugar, sin embargo, debemos pensar en que, la propia materia parece tener una existencia meramente transitoria puesto que puede transformarse de una forma en otra. Incluso la masa de un cuerpo material , que proporciona una medida física precisa de la cantidad de materia que contiene el cuerpo, puede transformarse en circunstancias apropiadas en pura energía (según E=mc²) de modo que incluso la sustancia material parece ser capaz de transformarse en algo con una actualidad meramente matemática y teórica.

De todas las maneras, por mi parte, me quedo con el punto tercero de los enumerados anteriormente, es un punto de vista más operacional que el anterior, puesto que afirma que existen manifestaciones externas conscientes (por ejemplo, cerebros) que difieren de las manifestaciones externas de un ordenador: los efectos externos de la consciencia no pueden ser correctamente simulados por un ordenador (creo).

Lo cierto es que cuesta pensar que, en el futuro, de los robots puedan surgir ideas y no sentimientos,,, ¡Precisamente ahí radica el peligro!

¿Permite la Física actual la posibilidad de una acción que, en principio, sea imposible de simular en un ordenador? La respuesta no está completamente clara, sin embargo, según creo, es que tal acción no computacional tendría que encontrarse en un área de la física que está fuera de las leyes físicas actualmente conocidas.

Claro que, en este simple comentario, no queda claro quien será el vencedor final:  Fisicalismo frente a Mentalismo. Seremos tan estúpidos como para poder crear máquinas que nos superen en inteligencia hasta el punto de que puedan dominarnos.

Ahí queda la pregunta del título del trabajo flotando en el aire. ¿Quién la quiere contestar?

Espero que los expertos en estos sistemas, no consigan nunca crear un Robot que tenga conciencia de SER.

Por si todo esto fuese poco, en el horizonte futuro se vislumbra la llegada del Ordenador Cuántico, una especie de “Mente Gigante” que soluciona problemas muy complejos (que una Mente Humana tardaría años en resolver), en unos pocos segundos, y, no daría una sola respuesta al problema, sino que daría varias.

Todo avance me parce bien pero… ¡Que no deje aislado a los propios descubridores!

Emilio Silvera V.

PD.

Dar las gracias a Penrose por sus ideas y exponerlas para despertar nuestras consciencias.

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• Moritz Schlick
• Rudolf Carnap
• Otto Neurath
• Herbert Feigl
• Philipp Frank
• Friedrich Waismann
• Hans Hahn
• Hans Reichenbach
• Kurt Gödel
• Alfred Tarski
• A. J. Ayer
• Charles Morris
• Felix Kaufmann
• Victor Kraft
• Sigmund Freud
• Otto Weininger
• Carl Hempel
• Karl Popper

Un grupo de filósofos que dieron paso a los inicios de la filosofía de la ciencia.

 

Un colectivo de pensadores que marcó un hito en la historia de la Filosofía.

 

La investigación científica ha permitido a lo largo de la historia el desarrollo de una gran cantidad de tecnologías y la comprensión de una gran diversidad de fenómenos que hacen de nuestro día a día algo más fácil. Física, Química, Matemáticas, Biología, Medicina, Psicología… todas ellas han ido desarrollándose con el paso de los tiempos. Pero todas ellas tienen un origen común, un origen que se remonta a la antigüedad y que parte de la búsqueda del ser humano de una explicación para los misterios de la vida: la Filosofía.

Y al igual que las anteriores, la filosofía también ha ido evolucionando con los tiempos, afectando a su vez al desarrollo científico. Dichos avances y cambios han generado una gran diversidad de paradigmas, algunos de los cuales han ido siendo forjados y discutidos en diferentes círculos de pensadores. Tal vez uno de los más conocidos de los tiempos modernos fue el Círculo de Viena, del cual vamos a hablar a lo largo de este artículo.

El Círculo de Viena: ¿Qué fue y quiénes lo formaron? Arriba tienen la imagen de los precursores de aquel importante acontecimiento.

 

 

Recibe el nombre de Círculo de Viena un importante movimiento científico y filosófico que fue fundado en 1921 por Moritz Schlick en la ciudad austríaca que le da nombre a este colectivo. Dicho movimiento surgió con el propósito de formar un grupo de discusión de temas científicos de manera informal, si bien terminaría por ser el principal núcleo ideológico del neopositivismo lógico y de la filosofía de la ciencia.

 

Este movimiento contó con grandes figuras de la ciencia procedentes de muy diversas disciplinas, estando entre ellos (además del propio Schlik) Herbert Feigl, Freidrich Waisman, Rudolf Carnap, Víctor Kraft, Otto Neurath, Philipp Frank, Klaus Mahn, Carl Gustav Hempel, Felix Kaufmann o Alfred Ayer. Muchos de ellos eran físicos, matemáticos o profesionales que estudiaron diferentes ramas de la ciencia pero que terminarían profundizando en aspectos filosóficos.

Si bien nacería en el 21 no sería hasta 1929 en que realizaría su primer manifiesto oficial, titulado “La visión científica del mundo”, en el que que propondrían la filosofía como principal instrumento para generar un lenguaje común a las diferentes disciplinas científicas, relegándola únicamente a esta función.

El movimiento se centraba en un empirismo total que pretendía basarse en los avances de la lógica y la física y que centraban su metodología en el método inductivo. Otro de los principales aspectos por los que se caracteriza es por su profundo rechazo a la metafísica, derivada de su inductivismo y empirismo, al considerarla ajena a la realidad de los fenómenos. Sus reuniones, celebradas las noches de los jueves, terminarían por germinar en el llamado neopositivismo lógico.

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Principales aportaciones filosóficas

La visión de la realidad y de la ciencia propia de los integrantes del Círculo de Viena es lo que acabaría por denominarse neopositivismo lógico. Esta postura filosófico-científica proponía el empirismo y la inducción como principales elementos para el estudio científico y suponía la búsqueda de una unidad del lenguaje científico bajo la premisa de que las diferentes disciplinas forman todas ellas parte de un mismo sistema con posibilidad de unificarse.

 

El movimiento proponía una readaptación de las ciencias para buscar leyes fundamentales comunes de las que posteriormente deducir las propias de cada una de sus ramas. Para ello era fundamental la utilización de un único método, el análisis lógico del lenguaje, con el que a partir del uso de la lógica simbólica y el método científico buscar evitar enunciados falsos y poder generar un conocimiento unificado del mundo.

Para ellos, los problemas no resueltos eran únicamente porque lo que se intenta solucionar son pseudo-problemas que antes deben ser transformados en problemas empíricos. Tal y como hemos comentado anteriormente dicho análisis correspondería a la madre de todas las ciencias, la filosofía, que no debe buscar sino clarificar los problemas y enunciados científicos.

 

 

Con respecto a los enunciados, consideraban que no hay ningún conocimiento válido incondicionalmente derivado de la razón ni a priori, siendo únicamente verdaderos los enunciados basados en la evidencia empírica y en la lógica y las matemáticas. En este sentido enunciaron el principio de demarcación, en el cual un enunciado será científico si puede ser contrastado y verificado por la experiencia objetiva.

Curiosamente, no era considerado inválido ningún método (incluso la intuición era válida), siempre y cuando lo que resultara de él pudiera ser contrastado empíricamente.

El Círculo de Viena tocó una gran cantidad de disciplinas, pasando por la física (siendo esta posiblemente la más realzada y considerada), las matemáticas, la geometría, la biología, la psicología o las ciencias sociales. Además de ello, se caracterizó por su oposición a la metafísica (así como a la teología), por considerar que se basaba en datos no empíricos ni comprobables.

La disolución del Círculo

 

 

El círculo de Viena ofreció interesantes aportaciones y avances tanto en el terreno de la filosofía como en el de la diversas ramas de la ciencia, tal y como hemos visto anteriormente. Sin embargo, pocos años después de formarse acabaría disolviéndose debido a los acontecimientos históricos que sucedieron durante la época. Estamos hablando de la llegada al poder de Hitler y el nazismo.

El inicio del fin del círculo se produjo cuando en junio de 1936 y de camino a dar clases en la Universidad, el que fuera pionero y fundador del Círculo Moritz Schlick fue asesinado en las escaleras de la misma por un ex-estudiante suyo, Johann Nelböck, de ideología cercana a la nazi (si bien al parecer el asesinato se produjo debido a ideas delirantes de tipo celotípico respecto a otra de las alumnas de Schlick, la cual había rechazado al asesino).

Podemos considerar como precursores del Círculo de Viena a los siguientes autores.

• Auguste Comte
• Albert Einstein
• Gottlob Frege
• John Locke
• David Hume
• Ernst Mach
• Bertrand Russell
• Ludwig Wittgenstein
• Hans Kelsen

         Vista de la Ciudad de Viena en aquellos tiempos

Existen cuatro tesis que definen el círculo:

El criterio de demarcación:

• La posibilidad de verificar un hecho diferencia al conocimiento científico o ciencia, del resto de conocimientos

El lenguaje lógico:

• Una observación se dice que es científica si pueden ser expresada con símbolos y relacionarse a través de ellos.

La unificación de la ciencia:

• Todo enunciado científico se identifica dentro de un mismo área de la realidad, no existen distintas partes.

La inducción probabilística:

• Todo estudio científico se compone de fases de observación, procesamiento y conclusiones finales (o leyes generalistas). Una observación puntual puede arrojar resultados que no sean los esperados por lo que en muchos casos se hace uso de la probabilidad.

“El nacimiento y desarrollo de la ciencia experimental a partir del siglo XVII ha estado frecuentemente acompañado de polémicas filosóficas, y no pocas posturas filosóficas de la época moderna han representado, en parte, intentos diversos de solucionar esas polémicas”.

Resolver las diferentes polémicas filosóficas han hecho que en la época reciente se constituyese “la filosofía de la ciencia como disciplina autónoma, que ha dado lugar a la aparición de un nuevo tipo de dedicación profesional”.

 

      Karl Popper decía:

“Cuanto más profundizo en el saber de las cosas, más consciente soy de lo poco que se. Mis conocimientos son limitados, mi ignorancia infinita.”

La aparición de este nuevo tipo de filósofo suele estar ligada a las actividades del círculo de Viena “que contribuyeron decisivamente a la consolidación de la filosofía de la ciencia como disciplina autónoma”. Desde esas actividades surgieron nuevas figuras que, ancladas en las consideraciones iniciales de la filosofía neopositivista del Círculo intenta responder a la cuestión de qué es la actividad científica y cual es su racionalidad propia. Heredan de la visión positivista que la ciencia es el paradigma de la objetividad y de la racionalidad.

Junto a la postura neopositivista crecen las figuras de otros pensadores. Entre esos nuevos filósofos se encuentra Karl Popper, cuya filosofía es también un intento de explicar el método científico y la racionalidad propia de la ciencia. Se convierte, tras alguno de los miembros del Círculo, en uno de los principales artífices de la consolidación de esta disciplina. A su sombra crecieron los principales filósofos de la ciencia del siglo XX y sus ideas constituyen siempre un paradigma, ya sea para seguirlas, ya sea para criticarlas.

 

 

En 1936 Schlick fue asesinado por un antiguo estudiante que era nazi, Hahn había muerto dos años antes, y casi todos los miembros del Círculo eran judíos. Esto produjo, con el advenimiento de los nazis, una diáspora que llevó a su disolución. Feigl se fue a Estados Unidos junto con Carnap, seguidos de Gödel y Ziegel; Neurath se exilió a Inglaterra; y, en 1938, las publicaciones del Círculo de Viena fueron prohibidas en Alemania. En 1939 Carnap, Neurath y Morris publicaron la Enciclopedia internacional de la ciencia unificada, que se puede considerar la última obra del Círculo de Viena.

 

Los procesos de la Ciencia, en todos sus ámbitos, siempre ha sido unificador del saber

“El proceso de la ciencia es el descubrimiento a cada paso de un nuevo orden que dé unidad a lo que desde hacía tiempo parecía desunirlo.”

Es lo que hizo Faraday cuando cerró el vínculo que unió la electricidad y el magnetismo. Es lo que hizo Clerk Maxwell cuando unió aquélla y éste con la luz. Y la ciencia siguió avanzando de manera que, nuevos paradigmas se implantaron en la física que comenzó a trastocarlo todo.

Él decía:

“Todos somos ignorantes, nadie sabe, ni las mismas ni todas cosas”.

Einstein unió el tiempo y el espacio, la masa a la energía y relacionó las grandes masas cosmológicas con la curvatura y la distorsión del tiempo y el espacio para traernos la gravedad en un teoría moderna; y dedicó los últimos años de su vida al intento de añadir a estas similitudes otra manera nueva y más avanzada, que instaurara un orden nuevo e imaginativo entre las ecuaciones de Maxwell y su propia geometría de la gravitación.

 

Cuando Coleridge intentaba definir la belleza, volvía siempre a un pensamiento profundo: la belleza, decía, es la “unidad de la variedad”.

“La ciencia no es otra cosa que la empresa de descubrir la unidad en la variedad  desaforada de la Naturaleza, o más exactamente, en la variedad de nuestra experiencia que está limitada por nuestra ignorancia.”

Hay muchas cosas que no podemos controlar, sin embargo, algo dentro de nosotros, nos envía mensajes sobre lo que podría ser importante para que nos fijemos mejor y continuemos profundizando. Algo dentro de nuestras mentes nos grita: ¡Fijaos en la Naturaleza, ella tiene todas las respuestas!

                           De los Quarks a las Galaxias

Para comprender mejor el panorama, hagamos una excursión hasta la astrofísica; hay que explicar por qué la física de partículas y la Astronomía se han fundido no hace muchos años, en un nivel nuevo  de intimidad, al que alguien llamó la conexión espacio interior/espacio exterior.

Mientras los expertos del espacio interior construían aceleradores, microscopios cada vez más potentes para ver qué pasaba en el dominio sub-nuclear, los colegas del espacio exterior sintetizaban los datos que tomaban unos telescopios cada vez más potentes, equipados con nuevas técnicas cuyo objeto era aumentar su sensibilidad y la capacidad de ver detalles finos. Otro gran avance fueron los observatorios establecidos en el espacio, con sus instrumentos para detectar infrarrojos, ultravioletas, rayos X y rayos gamma; en pocas palabras, toda la extensión del espectro electromagnético, muy buena parte del cual era bloqueado por nuestra atmósfera opaca y distorsionadora.

La síntesis de la cosmología de los últimos cien años es el modelo cosmológico estándar. Sostiene que el universo empezó en forma de un estado caliente, denso, compacto, hace unos 15.000 millones de años. El universo era entonces infinitamente, o casi infinitamente, denso; infinita, o casi infinitamente, caliente. La descripción “infinito” es incómoda para los físicos; los modificadores son el resultado de la influencia de la teoría cuántica que difumina sus propios postulados que parecen de “otro mundo”. Por razones que quizá no conozcamos nunca, el universo estalló, y desde entonces ha estado expandiéndose y enfriándose.

Ahora bien, ¿Cómo se han enterado de eso los cosmólogos? El modelo de la Gran Explosión (Big Bang) nació en los años treinta tras el descubrimiento de que las galaxias (conjuntos de 100.000 millones de estrellas, aproximadamente) se estaban separando entre sí, descubrimiento hecho por Edwin Hubble, que andaba midiendo sus velocidades en 1.929.

Hubble tenía que recoger de las galaxias lejanas una cantidad de luz que le permitiera resolver las líneas espectrales y compararlas con las líneas de los mismos elementos de la Tierra. Cayó en la cuenta de que todas las líneas se desplazaban sistemáticamente hacia el rojo. Se sabía que una fuente de luz que se aparta de un observador hace justo eso. El desplazamiento hacia el rojo era, de hecho, una medida de la velocidad relativa de la fuente y del observador.

Más tarde, Hubble halló que las galaxias se alejaban de él en todas las direcciones; esto era una manifestación de la expansión del espacio. Como el espacio expande las distancias entre todas las galaxias, la astrónoma Hedwina Kubble, que observase desde el planeta Penunbrio en Andrómeda, vería el mismo efecto o fenómeno: las galaxias se apartaría de ella.

Cuanto más distante sea el objeto, más deprisa se mueve. Esta es la esencia de la ley de Hubble. Su consecuencia es que, si se proyecta la película hacia atrás, las galaxias más lejanas, que se mueven más deprisa, se acercarán a los objetos más próximos, y todo el lío acabará juntándose y se acumulará en un volumen muy, muy pequeño, como, según se calcula actualmente, ocurría hace 13.700 millones de años.

“Los habitantes de Planilandia son seres sensibles, a quienes atribulan nuestros problemas y conmueven nuestras emociones. Aunque sean planos físicamente, sus características están bien redondeadas. Son parientes nuestros, de carne y hueso como nosotros. Retozamos con ellos en Planilandia. Y retozando, nos hallamos de pronto nosotros mismos contemplando de un modo nuevo nuestro mundo rutinario con el asombro boquiabierto de la juventud.”

La más famosa de las metáforas científicas te pide que imagines que eres una criatura bidimensional, un habitante del Plano. Conoces el este y el oeste, el norte y el sur, pero arriba y abajo no existen; sacaos el arriba y debajo de vuestras mentes. Vivís en la superficie de un globo que se expande. Por toda la superficie hay residencias de observadores, planetas y estrellas que se acumulan en galaxias por toda la esfera; todo bidimensional. Desde cualquier atalaya, todos los objetos se apartan a medida que la superficie se expande sin cesar. La distancia entre dos puntos cualesquiera de este universo crece. Eso es lo que pasa, precisamente, en nuestro mundo tridimensional. La otra virtud de esta metáfora es que, en nuestro universo, no hay ningún lugar especial. Todos los sitios o puntos de la superficie sin democráticamente iguales a todos los demás. No hay centro; no hay borde. No hay peligro de caerse del universo. Como nuestra metáfora del universo en expansión (la superficie del globo) es lo único que conocemos, no es que las estrellas se precipiten dentro del espacio. Lo que se expande es que espacio que lleva toda la barahúnda. No es fácil visualizar una expansión que ocurre en todo el universo. No hay un exterior, no hay un interior. Sólo hay este universo, que se expande. ¿En qué se expande? Pensad otra vez en vuestra vida como habitante del Plano, de la superficie del globo: en nuestra metáfora no existe nada más que la superficie.

Dos consecuencias adicionales de gran importancia que tiene la teoría del Big Bang acabaron por acallar la oposición, y ahora “reina un considerable consenso” -obligado o forzado por la ignorancia de no saber explicar lo que pudo pasar, de otra manera distinta a la del B.B.-. Una es la predicción de que la luz de la incandescencia original (presuponiendo que fue muy caliente) todavía está a nuestro alrededor, en forma de radiación remanente. Recordad que la luz está constituida por fotones, y que la energía de los fotones está en relación inversa con la longitud de onda. Una consecuencia de la expansión del universo es que todas las longitudes se expanden. Se predijo, pues, que las longitudes de onda, originalmente infinitesimales, como correspondía a unos fotones de gran energía, han crecido hasta pertenecer ahora a la región de las microondas, en la que las longitudes son unos pocos milímetros.

En 1.965 se descubrieron los rescoldos del Big Bang, es decir, la radiación de fondo de microondas. Esos fotones bañan el universo entero, y se mueven en todas las direcciones posibles. Los fotones que emprendieron viaje hace miles de millones de años cuando el universo era más pequeño y caliente, fueron descubiertos por una antena de los laboratorios Bell en Nueva Jersey.

Así que el descubrimiento hizo imprescindible medir la distribución de las longitudes de onda, y se hizo. Por medio de la ecuación de Planck, esta medición de la temperatura media de lo que quiera (el espacio, las estrellas, polvo, un satélite, los pitidos de un satélite que se hubiese colado ocasionalmente) que haya estado bañándose en esos fotones.

 COBE de la NASA lanzado en 1989

Las mediciones últimas efectuadas por la NASA con el satélite COBE dieron un resultado de 2’73 grados sobre el cero absoluto (2’73 ºK). Esta radiación remanente es una prueba muy potente a favor de la teoría del Big Bang caliente.

Comparativa de la radiación del fondo de microondas tomada por tres satélites distintos: COBE (NASA), WMAP (NASA) y Planck (ESA).

“Vivimos inmersos en la radiación remanente del inicio del Universo: el Big Bang. Nos movemos en una piscina de fotones -las partículas que componen la luz- que nos envuelven a razón de unos 400 en cada centímetro cúbico, aproximadamente el volumen de un dedal. Estamos conectados con el origen del Universo en todo momento.”

Los astrofísicos pueden hablar tan categóricamente porque han calculado qué distancias separaban a dos regiones del cielo en el momento en que se emitió la radiación de microondas observadas por el COBE. Ese momento ocurrió 300.000 años después del Big Bang, no tan pronto como sería deseable, pero sí lo más cerca del principio que podemos.

Resulta que temperaturas iguales en regiones separadas del espacio que nunca habían estado en contacto y cuyas separaciones eran tan grandes que ni siquiera a la velocidad de la luz daba tiempo para que las dos regiones se comunicasen, y sin embargo, sí tenían la misma temperatura. La teoría del Big Bang no podía explicarlo; ¿un fallo?, ¿un milagro? Se dio en llamar a eso la crisis de la causalidad, o de la isotropía.

Nuestro entorno es tranquilo porque estamos en el interior del Brazo de Orión, a 27.ooo años luz del centro de la Galaxia. Y, precisamente por eso, alejados de agujeros negros y otros fenómenos cósmicos, podemos vivir tranquilos. También eso es debido a la causalidad.

De la causalidad porque parecía que había una conexión causal entre distintas regiones del cielo que nunca debieran haber estado en contacto; de la isotropía porque donde quiera que mires a gran escala verás prácticamente el mismo patrón de estrellas, galaxias, cúmulos y polvo estelar. Se podría sobrellevar esto en un modelo del Big Bang diciendo que la similitud de las miles de millones de piezas del universo que nunca estuvieron en contacto es puro accidente. Pero no nos gustan los “accidentes”: los milagros están estupendamente si jugamos a la lotería, pero no en la ciencia. Cuando se ve uno, los científicos sospechan que algo más importante se nos mueve entre bastidores. Me parece que mi inclinación científica me hace poco receptivo a los milagros. Si algo para habrá que buscar la causa.

El segundo éxito de gran importancia del modelo del Big Bang tiene que ver con la composición de nuestro universo. Puede parecer que el mundo está hecho de aire, tierra, agua y fuego, pero si echamos un vistazo arriba y medimos con nuestros telescopios espectroscópicos, apenas sí encontramos algo más que hidrógeno, y luego helio. Entre ambos suman el 98% del universo que podemos ver. El resto se compone de los otros noventa elementos. Sabemos gracias a nuestros telescopios espectroscópicos las cantidades relativas de los elementos ligero, y hete aquí que los teóricos del Big Bang dicen que esas abundancias son precisamente las que cabría esperar. Lo sabemos así.

El universo prenatal tenía en sí toda la materia del universo que hoy observamos, es decir, unos cien mil millones de galaxias, cada una con cien mil millones de soles. Todo lo que hoy podemos ver estaba comprimido en un volumen muchísimos menos que la cabeza de un alfiler. La temperatura era alta, unos 10³² grados Kelvin, mucho más caliente que nuestros 273 ºK actuales. Y en consecuencia la materia estaba descompuesta en sus componentes primordiales.

Una imagen aceptable de aquello es la de una “sopa caliente”, o plasma, de quarks y leptones (o lo que haya dentro, si es que hay algo) en la que chocan unos contra otros con energías del orden de 10¹⁸ GeV, o un billón de veces la energía del mayor colisionador que cualquier físico pueda imaginarse construir. La gravedad era rugiente, con su poderoso (pero aún mal conocido) influjo en esta escala microscópica.

Tras este comienzo fantástico, vinieron la expansión y el enfriamiento. A medida que el universo se enfriaba, las colisiones eran menos violentas. Los quarks, en contacto íntimo los unos con los otros como partes del denso grumo que era el universo infantil, empezaron a coagularse en protones, neutrones y los demás hadrones. Antes, esas uniones se habrían descompuesto en las inmediatas y violentas colisiones, pero el enfriamiento no cesaba; aumentaba con la expansión y las colisiones eran cada vez más suaves.

A los tres minutos de edad, las temperaturas habían caído lo bastante como para que pudiesen combinarse los protones y los neutrones, y se formaran núcleos estables. Este fue el periodo de nucleosíntesis, y como se sabe lo suficiente de física nuclear se pueden calcular las abundancias relativas de los elementos químicos que se formaron. Son los núcleos de elementos muy ligeros; los más pesados requieren de una “cocción” lenta en las estrellas.

Claro que, los átomos (núcleos más electrones) no se formaron hasta que la temperatura no cayó lo suficiente como para que los electrones se organizaran alrededor de los núcleos, lo que ocurrió 300.000 años después, más o menos. Así que, en cuanto se formaron los átomos neutros, los fotones pudieron moverse libremente, y ésta es la razón de que tengamos una información de fotones de microondas todavía.

La nucleosíntesis fue un éxito: las abundancias calculadas y las medidas coincidían. Como los cálculos son una mezcla íntima de física nuclear, reacciones de interacción débil y condiciones del universo primitivo, esa coincidencia es un apoyo muy fuerte para la teoría del Big Bang.

En realidad, el universo primitivo no era más que un laboratorio de acelerador con un presupuesto ilimitado. Nuestros astrofísicos tenían que saberlo todo acerca de los quarks y los leptones y las fuerzas para construir un modelo de evolución del universo. Los físicos de partículas reciben datos de su experimento grande y único. Por supuesto, para los tiempos anteriores a los 10^-13 segundos, están mucho menos seguros de las leyes de la física. Así que, los astrofísicos azuzan a los teóricos de partículas para que se remanguen y contribuyan al torrente de artículos que los físicos teóricos lanzan al mundo con sus ideas: Higgs, unificación de cuerdas vibrantes, compuestos (qué hay dentro de los quarks) y un enjambre de teorías especulativas que se aventuran más allá del modelo estándar para construir un puente que nos lleve a la descripción perfecta del universo, de la Naturaleza. ¿Será posible algún día?

Esperemos a ver qué pasa con la historia que comenzaron Grabielle Veneziano, John Schwartz, André Neveu, Pierre Ramond, Jeff Harvey, Joel Sheik, Michael Green, David Gross y un dotado flautista de Hamelin que responde al nombre de Edward Witten.

La teoría de cuerdas es una teoría que nos habla de un lugar muy distante. Según Leon Lederman… “casi tan distante como Oz o la Atlántida”. Estamos hablando del dominio de Planck, ese lugar al que nadie ha podido llegar nunca. No hay forma de que podamos imaginar datos experimentales en ese tiempo tan lejano; las energías necesarias (las de la masa de Planck) no están a nuestro alcance.

Y, a todo esto, tenemos que comprender que todo, absolutamente todo lo que anteriormente habéis leído más arriba, es lo que creemos que sabemos y que, de ninguna manera, tiene que reflejar la realidad que…, de momento y a ciencia cierta, desconocemos.

Emilio Silvera V.

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