Lo de no mirar atrás… ¡No me gusta! Si lo hubiéramos hecho así, ¿Cómo habríamos aprendido lo que sabemos?
Desde que asustados mirábamos los relámpagos en las tormentas, hemos observado la Naturaleza y, de ella, hemos podido ir aprendiendo. Esos conocimientos han hecho posible que nuestras mentes evolucionen, que surjan las ideas, que la imaginación se desboque y, vaya siempre un poco más allá de la realidad. Imaginar ha sido siempre una manera de evadir la realidad. El viaje en el tiempo ha sido una de esas fantásticas ideas y ha sido un arma maravillosa para los autores de ciencia ficción que nos mostraban paradojas tales como aquella del joven que viajó hacia atrás en el tiempo, buscó a su bisabuelo y lo mató. Dicha muerte produjo de manera simultánea que ni su abuelo, su padre ni él mismo hubieran existido nunca. Claro que, tal suceso es imposible; existe una barrera o imposibilidad física que impide esta clase de paradoja y, si no existe tal barrera, debería exisitir. Creo que, aún en el hipotético caso de que algún día pudiéramos viajsar en el tiempo, nunca podríamos cambiar lo que pasó. El pasado es inamovible.
¡El Tiempo! ¿Es acaso una abstracción? ¿Por qué no es igual para todos? ¿Podremos dominarlo alguna vez? Claro que saber lo que es el tiempo… ¡No lo sabemos!, y, según las circunstancias, siempre será diferente para cada uno de nosotros dependiendo de sus circunstancias particulares: Quien está con la persona amada no siente su transcurrir, una hora será un minuto, mientras que, el aquejado por el dolor, vivirá en otro tiempo, un minuto será una eternidad. En cuanto dominar lo que entendemos por tiempo… Si pensamos con lógica, en lugar de introducir posibilidades físicas particulares o locales, pensaremos como nos enseño Einstein, a una mayor escala, en la utilidad de un espacio y un tiempo únicos y unidos en un bloque de espacio-tiempo que se moldea en presencia de la materia y se estira o encoge con la velocidad.
Hay en todas las cosas un ritmo que es parte de nuestro Universo.
“Hay simetría, elegancia y gracia…esas cualidades a las que se acoge el verdadero artista. Uno puede encontrar ese ritmo en la sucesión de las estaciones, en la forma en que la arena modela una cresta, en las ramas de un arbusto creosota o en el diseño de sus hojas. Intentamos copiar ese ritmo en nuestras vidas y en nuestra sociedad, buscando la medida y la cadencia que reconfortan. Y sin embargo, es posible ver un peligro en el descubrimiento de la perfección última. Está claro que el último esquema contiene en sí mismo su propia fijeza. En esta perfección, todo conduce hacia la muerte.”
De “Frases escogidas de Muad´Dib”, por la Princesa Irulan.
Salgamos ahora fuera del espacio-tiempo y miremos lo que sucede allí. Las historias de los individuos son trayectorias a través del bloque. Si se curvan sobre sí mismas para formar lazos cerrados entonces juzgaríamos que se ha producido un viaje en el tiempo. Pero las trayectorias son las que son. No hay ninguna historia que “cambie” al hacerla. El viaje en el tiempo nos permite ser parte del pasado pero no cambiar el pasado. Las únicas historias de viaje en el tiempo posibles son las
trayectorias autoconsistentes. En cualquier trayectoria cerrada no hay una división bien definida entre el futuro y el pasado.
Siempre nos ha gustado imaginar
Si este tipo de viaje hacia atrás en el tiempo es una vía de escape del final termodinámico del universo, y nuestro universo parece irremediablemente abocado hacia ese final, hacia ese borrador termodinámico de todas las posibilidades de procesamiento de información, entonces quizá seres súper avanzados en nuestro futuro estén ya viajando hacia atrás, hacia el ambiente cósmico benigno que proporciona el universo de nuestro tiempo. No descarto nada. Si le dicen a mi abuelo hace más de un siglo y medio que se podría meter un documento en una maquinita llamada fax, y el documento, de manera instantánea, aparecería en otra máquina similar situada a kilómetros de la primera…, los habría tachado de locos.
Si se marcha en línea recta está claro quién va delante de quién. Si se marcha en círculo cualquiera está delante y detrás de cualquier otro. Como pregona la filosofía, nada es como se ve a primera vista, todo depende bajo el punto de vista desde en el que miremos las cosas.
“Lo primero que hay que comprender sobre los universos paralelos… es que no son paralelos. Es importante comprender que ni siquiera son, estrictamente hablando, universos, pero es más fácil si uno lo intenta y lo comprende un poco más tarde, después de haber comprendido que todo lo que he comprendido hasta ese momento no es verdadero.”
Todavía los hay que creen, que la vida, es única en la Tierra
El Universo es inmenso y, pensar que la vida solo está en la Tierra… ¡Es una barbaridad!
Lo cierto es que, siempre nos hemos creído especiales, los elegidos, ¿los únicos? ¿Qué vamos a hacer con esta idea antrópica fuerte? ¿Puede ser algo más que una nueva presentación del aserto de que nuestra forma de vida compleja es muy sensible a cambios pequeños en los valores de las constantes de la naturaleza? ¿Y cuáles son estos “cambios”? ¿Cuáles son estos “otros mundos” en donde las constantes son diferentes y la vida no puede existir?
En ese sentido, una visión plausible del universo es que hay una y sólo una forma para las constantes y leyes de la naturaleza. Los universos son trucos difíciles de hacer, y cuanto más complicados son, más piezas hay que encajar. Los valores de las constantes de la naturaleza determinan a su vez que los elementos naturales de la tabla periódica, desde el hidrógeno número 1 de la tabla, hasta el uranio, número 92, sean los que son y no otros. Precisamente, por ser las constantes y leyes naturales como son y tener los valores que tienen, existe el nitrógeno, el carbono o el oxígeno… ¡Y, también nosotros!
Nuestro Universo es como es porque las constantes son las que son
Esos 92 elementos naturales de la tabla periódica componen toda la materia bariónica, la que conforma todos los objetos del universo. Hay más elementos como el plutonio o el einstenio, pero son los llamados transuránicos y son artificiales, inestables y emiten radiación nosiva para la vida.
Hay varias propiedades sorprendentes del universo astronómico que parecen ser cruciales para el desarrollo de la vida en el universo. Estas no son constantes de la naturaleza en el sentido de la constante de estructura fina o la masa del electrón. Incluyen magnitudes que especifican cuán agregado está el universo, con que rapidez se está expandiendo y cuánta materia y radiación contiene. En última instancia, a los cosmólogos les gustaría explicar los números que describen estas “constantes astronómicas” (magnitudes). Incluso podrían ser capaces de demostrar que dichas “constantes” están completamente determinadas por los valores de las constantes de la naturaleza como la constante de estructura fina. ¡¡El número puro y adimensional, 137!!
Un nuevo estudio de una de las constantes fundamentales del universo pone en duda la teoría popular de la energía oscura. La energía oscura es el nombre dado a lo que está causando que la expansión del universo se acelere. Una teoría predice que una entidad inmutable que impregna el espacio llamada la constante cosmológica, originalmente propuesta por AlbertEinstein, sería la verdadera causa.
En nuestro planeta, como en otros, en cualquier charca caliente podría surgir la vida
Lo cierto es que, las características distintivas del universo que están especificadas por estas “constantes” astronómicas desempeñan un papel clave en la generación de las condiciones para la evolución de la complejidad bioquímica. Si miramos más cerca la expansión del universo descubrimos que está equilibrada con enorme precisión. Está muy cerca de la línea divisoria crítica que separa los universos que se expanden con suficiente rapidez para superar la atracción de la gravedad y continuar así para siempre, de aquellos otros universos en los que la expansión finalmente se invertirá en un estado de contracción global y se dirigirán hacia un Big Grunch cataclísmico en el futuro lejano. El primero de estos modelos es el universo abierto que será invadido por el frío absoluto, y el segundo modelo es el del universo cerrado que termina en una bola de fuego descomunal (que hoy parece descartado).
Todo dependerá de cual sea el valor de la densidad de materia.
De hecho, estamos tan cerca de esta divisoria crítica que nuestras observaciones no pueden decirnos con seguridad cuál es la predicción válida a largo plazo. En realidad, es la estrecha proximidad de la expansión a la línea divisoria lo que constituye el gran misterio: a priori parece altamente poco probable que se deba al azar. Los universos que se expanden demasiado rápidamente son incapaces de agregar material para la formación de estrellas y galaxias, de modo que no pueden formarse bloques constituyentes de materiales necesarios para la vida compleja. Por el contrario, los universos que se expanden demasiado lentamente terminan hundiéndose antes de los miles de millones de años necesarios para que se tomen las estrellas.
Sólo universos que están muy cerca de la divisoria crítica pueden vivir el tiempo suficiente y tener una expansión suave para la formación de estrellas y planetas… y ¡vida!
Gráfico: Sólo en el modelo de universo que se expande cerca de la divisoria crítica (en el centro), se forman estrellas y los ladrillos primordiales para la vida. La expansión demasiado rápida no permite la creación de elementos complejos necesarios para la vida. Si la densidad crítica supera la ideal (más cantidad de materia), el universo será cerrado y terminará en el Big Crunch.
No es casual que nos encontremos viviendo miles de millones de años después del comienzo aparente de la expansión del universo y siendo testigos de un estado de expansión que está muy próximo a la divisoria que marca la “Densidad Crítica”. El hecho de que aún estemos tan próximos a esta divisoria crítica, después de algo más de trece mil millones de años de expansión, es verdaderamente fantástico. Puesto que cualquier desviación respecto a la divisoria crítica crece continuamente con el paso del tiempo, la expansión debe haber empezado extraordinariamente próxima a la divisoria para seguir hoy tan cerca (no podemos estar exactamente sobre ella).
Gráfico: La “inflación” es un breve periodo de expansión acelerada durante las primeras etapas de la Historia del Universo.
Pero la tendencia de la expansión a separarse de la divisoria crítica es tan solo otra consecuencia del carácter atractivo de la fuerza gravitatoria. Está claro con sólo mirar el diagrama dibujado en la página anterior que los universos abiertos y cerrados se alejan más y más de la divisoria crítica a medida que avanzamos en el tiempo. Si la gravedad es repulsiva y la expansión se acelera, esto hará, mientras dure, que la expansión se acerque cada vez más a la divisoria crítica. Si la inflación duró el tiempo suficiente, podría explicar por qué nuestro universo visible está aún tan sorprendentemente próximo a la divisoria crítica. Este rasgo del universo que apoya la vida debería aparecer en el Big Bang sin necesidad de condiciones de partida especiales.
Todas estas explicaciones nos llevan a pensar que entre los miles de millones de galaxias conocidas que se extienden por el espacio, cada una de las cuales contiene a su vez miles de millones de estrellas, no es nada descabellado pensar que existen también, cientos de miles de millones de planetas que giran alrededor de muchas de esas estrellas, y que en alguno de estos últimos debe haber, como en el nuestro formas de vida, algunas inteligentes.
Han creado un mapa muy detallado del Universo cercano en 3D (según publica Europa Press). Un equipo internacional han podido completar el mapa más preciso y completo hecho hasta el momento y, con este avance, se puede conocer el universo y sus contenidos con una mayor precisión-
Así, nos hacemos una idea más o menos plausible del conjunto, podemos llegar a la conclusión de que, para llegar al estadio de evolucioón en el que nos encontramos, las estrellas tuvieron que trabajar más de 10.000 millones de años para hacer posible la existencia de materiales complejos aptos para la bio-química de la vida y, una vez conformado el primigenio material, se necesitaron otros 1.000 millones de años para que, las primeras y rudimentarias células vivas precursoras de la vida inteligente aparecieran.
Siatuada a 12.900 M de años-kuz, descubren la Galaxia más lejana y, seguramente, de la primeras
Hemos podido, observando a la Naturaleza, saber de todo esto que más arriba hemos comentado, y, todos los datos obtenidos, todos los secretos desvelados, todos los nuevos conocimientos, nos han acercado más y más al Universo infinito del que formamos parte y, al ritmo del universo, nuestras mentes han evolucionado para poder imaginar… ¡Hasta viajar en el Tiempo! Incluso pensamos en manejar las estrellas como ya, de hecho, podemos hacer con los átomos que las conforman
Desde que la Ciencia moderna puede recordar, la conjetura de un universo continuo ha sido una verdad más que evidente e irrefutable. La materia, la energía y también el espacio-tiempo han sido así considerados y, sin embargo, llegaron nuevos descubrimientos que nos llevaron a saber, que todo, en el universo está cuantizado y, andamos a la búsqueda de saber, si también lo está el espacio-tiempo.
Si nos trasladamos al ámbito de la mecánica cuántica, todo allí parece diferente y resulta estar cuantizado, la energía se emite en pequeños paquetes que se llaman cuantos y de ahí, el nombre de ésta teoría tan extraña que nos habla de lo que pasa en los pequeños ámbitos del universo.
Hay una combianción de c, G y h (las constantes universales que además dan los regímenes relativistas, gravitatorios y cuánticos) que tiene dimensiones de longitud. A esta longitud se la denomina longitud de Planck. Sin embargo, no es cierto que eso implique que el espacio-tiempo sea discreto en esencia, lo que implica es que no podemos medir distancias por debajo de esta longitud. Por lo tanto, no es que el espacio-tiempo sea discreto por la existencia de esta longitud de Planck.
Todos hemos repasado algunas veces, más o menos a fondo, la Teoría de la Relatividad General que nos dice que, las propiedades geométricas del espacio no son, ni están conformadas de una manera aleatoria, sino que, por el contrario, están sujetas y están condicionadas por la materia. Así, hablar de la estructura del Universo sin tener en cuenta esta premisa que nos lleva a considerar que, la geometría del universo viene dada por la materia que contiene, sería infundado y no ajustado a los conocimientos que actualmente tenemos. Hay que conocer el estado de la materia y las conformaciones -grandes y pequeñas estructuras que conforman en nuestro universo-, para saber de la geometría espacial.
Si la Gravedad es muy débil en una situación dada, las curvas del espacio-tiempo serán, también pequeñas en consonancia con dicha debilidad de la fuerza y, entonces, la RG deberá incluir a la RE como una aproximación de primer orden, como un caso especial en el cual la RG debe reducirse a la formulación matemática de un espacio-tiempo plano, es decir, deben reducirse a las trasformaciones de Lorentz.
Cualquier sistema de geometría que no está basado en el postulado paralelo de Euclides, que dice que una línea y sólo una línea se puede trazar a través de un punto fuera de una línea dada, paralela a esa línea. La geometría Euclidiana trata de la geometría de nuestro mundo diario. El postulado paralelo de Euclídes parece intuitivamente claro, pero nadie ha sido capaz de demostrarlo. Si sustituimos el postulado paralelo de Euclides con el supuesto que existe más de una línea paralela a una línea dada a través de un punto dado, tenemos una geometría no Euclidiana llamada geometría hiperbólica. Si asumimos que no existen líneas paralelas, tenemos una geometría no Euclidiana llamada geometría elíptica.
Queremos saber como el Universo es, y, para ello, aunque tenemos la Relatividad General que nos dice que en presencia de grandes masas el Universo se curva y su geometría se ve sometida a dicha presencia, a pesar de ello, no dejamos de buscar y queremos saber si, eso que los cosmólogos llaman Omega Negro -la cantidad de materia que existe en el Universo- nos dice, de una vez por todas si estamos en un universo plano, abierto o cerrado.
Cabría imaginar que nuestro mundo se comporta en el espacio geométrico como una superficie que está irregularmente curvada pero que en ningún punto se aparta significativamente de un plano, lo mismo que ocurre, por ejemplo, con la superficie de un lago rizado por las débiles ondas que crean el suave viento. A un mundo de esta especie podríamos llamarlo con toda propiedad cuasi-euclidiano, y sería espacialmente infinito. Los cálculos indican, sin embargo que, la densidad media de materia tendría que ser nula y, no es ese, precisamente el caso de nuestro mundo en el que la materia, está por todas partes y, lo queramos o no, genera gravedad y genera curvatura que se dejan sentir, en nosotros mismos, en la Luna y en todos los cuerpos que nos circundan.
Deformación de la malla espacio-tiempo
De la misma manera que en presencia de grandes masas y debido a la fuerza de Gravedad que generan, es afectada la malla espacio-temporal, de la misma manera digo, también se ha podido comprobar que, la luz, aparentemente sin masa, también es curvada cuando pasa cerca de un estrella.
Ya Hawking había hablado de la la incidencia que la gravedad podría tener en la propagación de la luz, Su primera explicación ni a él mismo dejo satisfecho y, finalmente, tuvo que admitir que los rayos de luz que pasaban cerca de un cuerpo masivo, como una estrella, serían desviados por el campo gravitatoria que esta genera. Es decir, lo mismo que decía Einstein en su RG.
Como se está a la búsqueda de la Teoría Cuántica de la Gravedad, una de las preguntas más comunes es: ¿Desempeñan los campos gravitatorios un papel esencial en la estructura de las partículas elementales de la materia?
Realmente, consideradas de manera individuales, las partículas más o menos elementales e incluso los átomos, tienen una incidencia ínfima de la gravedad, ya que, las pequeñas masas que las conforman -infinitesimales- son tan insignificantes a a nivel individual que la Gravedad casi podría ser despreciada. De hecho, cuando llegamos a los ámbitos cuánticos, la Gravedad, hace mutis por el foro y, sólo se consideran parámetros electromagnéticos y de fuerzas nucleares fuerte y débil que sí, inciden, de lleno y con mucha potencia en esos pequeños objetos.
Está claro que ni la teoría Newtoniana ni tampoco la Relativista de la gravitación han llevado hasta ahora a ningún avance en la teoría de la constitución de la materia y, sin embargo, se piensa que, las formaciones elementales que van a constituir los átomos se mantienen unidas por fuerzas gravitatorias que, aún no hemos podido medir por no tener la tecnología necesaria para ello.
El avance proporciona evidencia para apoyar una idea polémica, llamada la generación de múltiples excitón (MEG), que es la teoría de que es posible que un electrón que ha absorbido la energía de la luz, llamado un excitón, puede transferir esa energía a más de un electrón, consiguiendo más electricidad con la misma cantidad de luz absorbida.
Los puntos cuánticos son átomos artificiales que los electrones se limitan a un espacio pequeño. Ellos tienen un comportamiento atómico como que da lugar a inusuales propiedades electrónicas a nano-escala. Estas propiedades únicas pueden ser particularmente valiosos en la adaptación de la forma en la luz interactúa con la materia.
Gustav Mie
Ese ha sido uno de las grandes esfuerzos realizados por desarrollar una teoría que diera cuenta del equilibrio de la electricidad que constituye el electrón y, los trabajos de Mie, han sido apoyados por toda la comunidad de los físicos teóricos, él se basa principalmente en la introducción de un tensor- energía de términos suplementarios que dependen de las componentes del potencial electromagnético, además de los términos de energía de la teoría de Maxwell-Lorentz. Estos nuevos términos que en el espacio exterior no son importantes, son sin embargo efectivos en el interior de los electrones al mantener el equilibrio frente a la repulsión eléctrica.
A pesar de la belleza de la estructura formal de esta teoría, erigida por Mie, Hilbelt y Weyl, sus resultados físicos hasta ahora han sido insatisfactorios. Por una parte, la multiplicidad de posibilidades es desalentadora, y por otra parte dichos términos adicionales no han podido ser formulados de una manera tan simple que la solución pudiera ser satisfactoria,
Hasta ahora la Teoría de la Relatividad General no ha realizado ningún cambio en este estado de la cuestión. Si por el momento no consideramos el término cosmológic0.
Donde G denota el Tensor de curvatura de Riemann contraído, G es el escalar de curvatura formado por contracción repetida, y Tμν el Tensor de energía de “materia”. En fin, explicar toda la ecuación puede llegar a ser engorroso y es toda una larga historia que no siempre entretiene al personal. Así que, lo dejamos.
Muchos son los conceptos que tendríamos que explicar aquí para dilucidar todas estas cuestiones que, implicadas en estas teorías, nos llevan a la cinemática, la simultaneidad, transformaciones de coordenadas, relatividad de longitudes y tiempos, adición de velocidades, lo que nos dijo Maxwell y Lorentz. transformación de energía en rayos luminosos, la gravedad y la propagación de la luz, la naturaleza física de los campos gravitatorios… y un sin fin de cuestiones que, hacen necesario un gran volumen y, también, un amplio dominio de conocimientos de los que carezco.
Lo cierto es que, la Teoría de la Gravedad, nos lleva a imaginar situaciones que podrían ser y, en alguna ocasión, se nos puede presentar como posibles caminos para solucionar cuestiones que, en el mundo físico que conocemos, nos parecen irresolubles pero… En física, amigos míos, lo imposible parece posible.
¡Encontrar la solución para burlar la velocidad de la luz, y, atravesando portales mágicos, ir a otras galaxias! Es cierto que la mente está muy delante de los hechos pero… Cuando se piensa en algo, ahí queda la posibilidad de plasmarlo en una realidad.
Al menos por el momento, no podemos saber si nuestro Universo es único. Sin embargo, hemos pensado en la posibilidad de que pudiera ser uno de tantos. Como nunca nadie pudo estar en otro Universo, tenemos que imaginarlos y basados en la realidad del nuestro, realizamos conjeturas y comparaciones con otros que podrían ser. ¿Quién puede asegurar que nuestro Universo es único? Realmente nadie puede afirmar tal cosa e incluso, estando limitados a un mundo de cuatro dimensiones espacio-temporales, no contamos con las condiciones físicas necesarias para poder captar (si es que lo hay), ese otro universo paralelo o simbiótico que presentimos junto al nuestro y que sospechamos que está situado en ese “vacío” que no hemos llegado a comprender. Sin embargo, podríamos conjeturar que, ambos universos, se necesitan mutuamente, el uno sin el otro no podría existir y, de esa manera, estaríamos en un universo dual dentro de la paradoja de no poder conocernos mutuamente, al menos de momento, al carecer de los conocimientos necesarios para ello.
Bueno, perdonad, no sigue igual sino que sigue… ¡Muchísimo peor! ¿Qué C… le pasa a la gente?
Vayamos con el trabajo.
Es cierto que cuando vemos las cosas con cierta asiduidad y de forma permanente, esa cotidianidad nos hace perder la perspectiva y no pensamos en lo que realmente esas cosas pueden ser y, con las estrellas nos ocurre algo similar, ya que son algo más, mucho más, que simples puntitos luminosos que brillan en la oscuridad de la noche. Una estrella es una gran bola de gas luminoso que, en alguna etapa de su vida, produce energía por la fusión nuclear del hidrógeno para formar helio. El término estrella por tanto, no sólo incluye estrellas como nuestro Sol, que están en la actualidad quemando hidrógeno, sino también protoestrellas, aún no lo suficientemente calientes como para que dicha combustión haya comenzado, y varios tipos de objetos evolucionados como estrellas gigantes y supergigantes, que están quemando otros combustibles nucleares, o las enanas blancas y las estrellas nucleares, que están formadas por combustible nuclear gastado.
Muchos son los ejemplos de estrellas masivas (más de 100 masas solares) que, para no morir, eyectan material al espacio interestelar y siguen viviendo.
Estrellas masivas que expulsan gases, ya que, cuando la masa es muy grande, su propia radiación las puede destruir y, de esta manera, descongestionan la tensión y evitan un final anticipado. Arriba tenéis una estrella super-masiva que ha expulsado gases formando una nebulosa para evitar su muerte, Eta Carinae ha hecho lo mismo. Estas son estrellas que están congestionadas y, sólo la expulsión de material la puede aliviar y conseguir que siga brillando como estrella evitando explotar como supernova.
Se calcula que la masa máxima de una estrella es de unas 120 masas solares, por encima de la cual sería destruida por su propia radiación. La masa mínima es de 0,08 masas solares; por debajo de ella, los objetos no serían lo suficientemente calientes en sus núcleos como para que comience la combustión del hidrógeno, y se convertirían en enanas marrones.
De la misma forma que al calentar una pieza de metal cambia de color, al principio rojo, luego amarillo hasta llegar al blanco, el color de una estrella varia según su temperatura superficial. Las estrellas más frías son las rojas, y las mas calientes las azules. Estos colores suelen percibirse a simple vista, como por ejemplo Antares (la estrella principal de Scorpius) que es de color rojo, o Rigel (en Orión) de color azul. En astronomía se utiliza la escala Kelvin para indicar temperaturas, donde el cero absoluto es -273 grados Celsius.
El diagrama de Hertzsprung-Russell proporcionó a los astrónomos un registro congelado de la evolución de las estrellas, el equivalente astrofísico del registro fósil que los geólogos estudian en los estratos rocosos. Presumiblemente, las estrellas evolucionan de algún modo, pasan la mayor parte de su tiempo en la serie principal (la mayoría de las estrellas en la actualidad, en el brevísimo tiempo que tenemos para observar, se encuentran allí), pero empiezan y terminan su vida en alguna otra parte, entre las ramas o en el mantillo. Por supuesto, no podemos esperar para ver que esto sucede, pues el tiempo de vida, aún de estrellas de vida corta, se mide en millones de años. Hallar la respuesta exigirá conocer la física del funcionamiento estelar.
El progreso en física, mientras tanto, estaba bloqueado por una barrera aparentemente insuperable. Esto era literal: el agente responsable era conocido como la Barrera de Coulomb, y por un tiempo frustró los esfuerzos de los físicos teóricos para comprender cómo la fusión nuclear podía producir energía en las estrellas.
“La barrera de Coulomb, denominado a partir de la ley de Coulomb, nombrada así del físico Charles-Augustin de Coulomb (1736–1806), es la barrera de energía debida a la interacción electrostática que el núcleo atómico debe superar para experimentar una reacción nuclear. Esta barrera de energía es proporcionada por la energía potencial electrostática:
q1, q2 son las cargas de las partículas que interactúan;
r es el radio de interacción.”
Un valor positivo de U es debido a una fuerza de repulsión, así que las partículas que interactúan están a mayores niveles de energía cuando se acercan. Un valor negativo de la energía potencial U indica un estado de ligadura, debido a una fuerza atractiva. La línea de razonamiento que conducía a esta barrera era impecable. Las estrellas están formadas en su mayor parte por hidrógeno. Esto se hace evidente en el estudio de sus espectros.) El núcleo del átomo de hidrógeno consiste en un sólo protón, y el protón contiene casi toda la masa del átomo. (Sabemos esto por los experimentos de Rutherford explicados aquí en otra ocasión). Por tanto, el protón también debe contener casi toda la energía latente del átomo de hidrógeno.
(Recordemos que la masa es igual a la Energía: E = mc2. (En el calor de una estrella los protones son esparcidos a altas velocidades -el calor significa que las partículas involucradas se mueven rápidamente- y, como hay muchos protones que se apiñan en el núcleo denso de una estrella, deben de tener muchísimos choques. En resumen, la energía del Sol y las estrellas, puede suponerse razonablemente, implica las interacciones de los protones. esta era la base de conjetura de Eddingtonde que la fuente de la energía estelar “difícilmente puede ser otra cosa que energía subatómica, la cual, como se sabe, existe en abundancia en toda la materia”.
Fusión de deuterio con tritio, por la cual se producen helio 4, se liberan un neutrón y se generan 17,59 MeV de energía, como cantidad de masa apropiada convertida de la energía cinética de los productos, según la fórmula E = Δm c2.
Hasta ese punto, todo iba bien, la ciencia estaba cerca de identificar la fusión termonuclear como el secreto de la energía solar. Pero aquí era donde intervenía la Barrera de Coulomb. Los protones están cargados positivamente; las partículas de igual carga se repelen entre sí; y este obstáculo parecía demasiado grande para ser superado, aun a la elevada velocidad a la que los protones se agitaban en el intenso calor del centro de las estrellas. De acuerdo con la física clásica, muy raras veces podían dos protones de una estrella ir con la rapidez suficiente para romper las murallas de sus campos de fuerza electromágnéticos y fundirse en un sólo núcleo. Los cálculos decían que la tasa de colisión de protones no podía bastar para mantener las reacciones de fusión. Sin embargo, allí estaba el Sol, con su rostro radiante y sonriente al ver el esfuerzo y las ecuaciones que decían que no podía brillar.
Dejemos aquí este proceso y digamos que, realmente, la mayoría de las veces el protón rebotará en la Barrera de Coulomb, pero de cuando en cuando la atravesará. Este es el “Efecto Túnel Cuántico”; que permite brillar a las estrellas. George Gamow, ansioso de explotar las conexiones entre la astronomía y la nueva física exótica a la que era adepto, aplicó las probabilidades cuánticas a la cuestión de la fusión nuclear en las estrellas y descubrió que los protones pueden superar la Barrera de Coulomb, o casi. El efecto túnel cuántico se hizo cargo de los cálculos de la desalentadora predicción clásica, que establecía la fusión de los protones a sólo una milésima de la tasa necesaria para explicar la energía liberada por el Sol, y la elevó a una décima de la tasa necesaria. Luego se tardó menos de un año para dar cuenta del deficít restante: la solución fue completada en 1929, cuando Robert Atkinson y Fritz Houterman combinaron los hallazgos de Gamow con lo que se ha llamado teoría maxwelliana de la distribución de velocidades. En la distribución maxwelliana hay siempre unas pocas partículas que se mueven mucho más rápidamente que la media y, Robert Atkinson y Fritz Houterman hallaron que estas pocas partículas veloces bastqaban para compensar la diferencia. Finalmente se hizo claro como podía romperse la Barrera de Coulomb suficientemente a menudo para que la fusión nuclear se produjese en las estrellas.
Pero la figura clave en todos estos desarrollos fue Hans Bhete, un refugiado de la Alemania nazi que había estudiado con Fermi en Roma y fue a enseñar en Cornell en EE. UU. Como su amigo Gamow, el joven Bhete era un pensador efervescente y vivaz, con tanto talento que parecía hacer su trabajo como si de un juego se tratara. Aunque no preparado en Astronomía, Bhete era un estudioso de legendaria rapidez. En 1938 ayudó al discípulo de Gamow y Edward Teller, C.L. Critchfield, a calcular una reacción que empezase con la colisión de dos protones podía generar aproximadamente la energía irradiada por el Sol, 3,86 x 1033 ergios por segundo. Así, en un lapso de menos de cuarenta años, la humanidad había progresado de la ignorancia de la existencia misma de los átomos a la comprensión del proceso de fusión termonuclear primaria que suministra energía al Sol.
Pero la reacción protón. protón no era bastante energética para explicar la luminosidad muy superior de estrellas mucho más grandes que el Sol, estrellas como las supergigantes azules de las Pléyades, que ocupan las regiones más altas del diagrama de Herptzsprung-Russell. Bhete puso remedio a esto antes de que terminase aquel el año 1938.
GeorgeGamow Edward Reller
En abril de 1938, Bhete asistió a una conferencia organizada por Gamow y Teller que tenía el objeto de que físicos y astrónomos trabajaran juntos en la cuestión de la generación de energía en las estrellas. “Allí, los astrofísicos nos dijeron a los físicos todo que sabían sobre la constitución interna de las estrellas -recordoba Bhete-. esto era mucho (aunque) habían obtenido todos los resultados sin conocimiento de la fuente específica de energía.” De vuelta a Cornell, Bhete abordó el problema con celeridad y, en cuestión de semanas logró identificar el ciclo del Carbono, la reacción de fusión crítica que da energía a las estrellas que tiene más de una vez y media la masa del Sol.
Bhete que estaba falto de dinero, retiró el artículo que escribió sobre sus hallazgos y que ya tenía entregado en la Revista Physical Review, para entregarlo en un Concurso postulado por la Academia de Ciencias de Nueva York sobre la producción de energía en las estrellas. Por supuesto, Bhete ganó el primer Premio uy se llevó los 500 dólares que le sirvieron para que su madre pudiera emigrar a EE UU. Después lo volvió a llevar a la Revista que lo publicó y, finalmente, se lo publicaron y tal publicación le hizo ganar el Nobel. Por un tiempo, Bhete había sido el único humano que sabía por qué brillan las estrellas.
Esa sensación de que las estrellas nos “guiñan” viene de la atmósfera terrestre, que distorsiona la luz estelar, creando un efecto parpadeante llamado centelleo, mientras que la inmensidad, misterio y belleza del espacio interestelar nos conmueve y nos conecta con preguntas existenciales sobre nuestro lugar en el cosmos, un sentimiento que el cine, como la película Interstellar, ha fabulado, recordándonos la maravilla de mirar hacia arriba.
Así cuando miramos al cielo y podemos contemplar extasiados esas maravillas que ahí arriba, en el espacio interestelar están brillando, y, nos da la sensación de que están haciéndonos guiños, como si quisieran mandarnos un mensaje, decirnos algo y nosotros, no pensamos en todo lo que ahí, en esos “puntitos brillantes” se está fraguando. De lo que allí ocurre, depende que los mundos tengan los materiales que en ellos están presentes y, de entre esos materiales, se destacan aquellos que por su química biológica, permiten que se pueda formar la vida a partir de unos elementos que se hicieron en los hornos nucleares de las estrellas.
El Proceso Triple Alfa
El cinturón de Orión, también llamado en algunos países hispanos “los tres reyes magos” o “las tres Marías”, es un conjunto estacionario de estrellas (asterismo) que forma parte de la constelación de Orión, y que está formado por tres estrellas específicas: Alnitak, Alnilam y Mintaka.
Y sí, es curioso que mirando en la oscura noche como brillan las estrellas del cielo, nos atrae su titilar engañoso (es la atmósfera terrestre la que hace que lo parezca) y su brillo, Sin embargo, pocos llegan a pensar en lo que verdaderamente está allí ocurriendo. Las transformaciones de fase por fusión no cesan. Esta transformación de materia en energía es consecuencia de la equivalencia materia-energía, enunciada por Albert Einstein en su famosa fórmula E=mc2; donde E es la energía resultante, m es la masa transformada en energía, y c es la velocidad de la luz (300 000 kilómetros por segundo). La cantidad de energía que se libera en los procesos de fusión termonuclear es fabulosa. Un gramo de materia transformado íntegramente en energía bastaría para satisfacer los requerimientos energéticos de una familia mediana durante miles de años.
Es un gran triunfo del ingenio humano el saber de qué, están estructuradas las estrellas y qué materiales se están forjando allí, al inmenso calor de sus núcleos. Recuerdo aquí a aquel Presidente de La Real Society de Londres que, en una reunión multitudinaria, llegó a decir:
“Una cosa está clara, nunca podremos saber de qué están hechas las estrellas”.
El hombre se vistió de gloria con la (desde entonces) famosa frase. Creo que nada, con tiempo por delante, será imposible para nosotros.
Poco tiempo después de tal afirmaci´çon del Sr. Presidente de la Real Society de Londres:
El avión de los hermanos Wright levantó el vuelo el 17 de diciembre de 1903 en Kitty Hawk, Carolina del Norte. Era una estructura de madera y tela con alas biplanas y un motor de combustión interna diseñado por ellos mismos, y su diseño incorporaba un sistema de control de tres ejes que fue crucial para la estabilidad y maniobrabilidad, marcando el inicio de la era de la aviación.
Aquel suceso me enseñó a no negar lo que podría ser dentro de decenas de años, aunque nos pueda parecer imposible… ¡Podrá suceder!
También decían que nunca podríamos saber de qué estában hechas las estrellas.
Poco tiempo después, llegó Johan Franhufer con sus líneas espectrales y echó al traste aquellas palabras
A nuestro planeta sólo llega una ínfima fracción del calor que se genera en el Sol y, sin embargo, es más que suficiente para mantener aquí la vida. El Sol tiene materia que supone la misma que tendrían 300.000 Tierras. Nuestra estrella madre está situada a una UA (150 millones de kilómetros de nosotros) y, todas esas circunstancias y otras muchas, hacen que todo sea tal como lo vemos a nuestro alrededor. Si cualquiera de esos parámetros fuera diferente o variara tan sólo unas fracciones, seguramente la Tierra sería un planeta muerto y, nosotros, no estaríamos aquí. Sin embargo… ¡Estamos! y, gracias a ello, se pueden producir descubrimientos como los que más arriba hemos relatado y han podido y pueden existir personajes de cuyas mentes surgen ideas creadoras que nos llevan a saber cómo son las cosas.
Lo cierto es que, cada día sabemos mejor como funciona la Naturaleza que, al fin y al cabo, es la que tiene todas las respuestas que necesitamos conocer.
La visión de este trabajo está destinada a curiosos entusiastas de la Física
Muchos han sido los trabajos aquí presentados en los que hemos hablado de la Teoría de Einstein que llegó a la Física como Elefante en cacharrería, lo puso todo partas arriba, la “legalidad” reconocida se vio zarandeada en sus cimientos.
Que la energía y la masa eran dos aspectos de la misma cosa.
Que si un objeto viaja a velocidades cercanas a la de la luz… ¡Su masa aumenta!
Que para los viajeros de una nave que marcha a la velocidad de c, el Tiempo se ralentiza.
Primeros principios de ideas salidas de otros cerebros privilegiados como Lorentz y Maxwell (también otros).
Finalmente, y, ante la incredulidad de los físicos de primer nivel, tuvo que llegar Planck, que habiendo leído detenidamente los trabajos del joven Einstein, comprendió la importancia de los mismos y los publicó en una revista de la que era director y, desde ese momento, el joven empleado de la Oficina de Patentes de Berna (Suiza), fue una celebridad que, requerido por todos, se vio asediado a dar conferencias y rechazar mil puestos de trabajo de gran importancia.
Pero bueno, esto es una sencilla reseña, lo importante es oír al narrador.
Sí, el camino andado ha sido largo y muy penoso. Lo que no sabemos es, si finalmente habrá sido provechoso. ¿Nos dirigimos hacia una meta positiva con las decisiones adoptadas?
La Ciencia está convencida (según los fósiles y pruebas encontradas por los antropólogos), de que el Chimpancé y el Humano, tuvieron un ancestro común. Lo que no se ha podido saber, es el por qué, ese ancestro que no era ni Homo ni Pan, es el antecesor de las dos especies que, mientras la una sigue en la copa de los árboles, la otra trata de llegar a las estrellas.
Sahelanthropus Tchadensis
Siete millones años. Simios antropoides.
Unas dos docenas de especies diferentes.
no existe acuerdo sobre la cifra exacta.
marcan la evolución del humano, desde la postura bípeda hasta la era del Presente.
Nos dice Frank Ochmann.
No todos los miembros de esta pintoresca parentela son antepasados nuestros. Algunos de ellos siguieron vías evolutivas paralelas. Al final, sólo hemos quedado nosotros, aunque muchas de sus características siguen vivas en nuestros genes.
DESVELANDO EL PUZLE ANCESTRAL
En el mundo se han hallado miles de restos prehistóricos humanos. Con las nuevas técnicas de análisis de ADN, muchos de ellos han vuelto al laboratorio deparando nuevas sorpresas gracias a potentes programas informáticos que recomponen este puzle de tiempos remotos.
Los paleoantropólogos, sin embargo, pocas veces trabajan con esqueletos completos. Muchas veces, unas huellas, un hueso, un cráneo, una mandíbula o, incluso, un único diente son el único material disponible. Con suerte, como en el caso del Australopithecus afarensis llamado Lucy, se ha conservado un esqueleto bastante completo.
Su ejemplo nos permite explicar cómo se denomina a las distintas especies humanas: Australopithecus significa ‘mono del sur’, y su abreviatura es Au. A continuación sigue la descripción del lugar donde se encontró: en el caso de Lucy y su parentela afarensis se refiere a la depresión de Afar, en el este de África. Todas las especies humanas llevan el calificativo Homo, normalmente acompañado por una breve descripción derivada del yacimiento del que procede. Nuestra especie corona su nombre con esa sabiduría de la que se siente tan orgullosa: sapiens.
Durante mucho tiempo, nuestros ancestros se refugiaban en grandes grutas para preservarse de las inclemencias del tiempo, sobre todo del frío y de la lluvia con las temibles tormentas, de los peligros de felinos salvajes, y, allí encontraban un lugar que les daba algo de seguridad frente a la frágil naturaleza humana.
En el entonces precario nivel intelectual, no podían asombrarse ante tales escenarios, eran simples barreras que vencer
La dieta de los primeros seres humanos anatómicamente modernos se basaba en mamuts y verduras crudas, con lo que los Homo sapiens más antiguos se alimentaban de lo mismo que los neandertales y la competencia directa por los alimentos causó la extinción de estos últimos.
Y otro resultado de los estudios realizados fue una sorpresa para los científicos: la proporción de plantas en la dieta de los Homo sapiens fue significativamente mayor que en hallazgos de neandertales comparables. Por otra parte, los mamuts parecen haber sido una de las fuentes primarias de carne en ambas especies.
Y, el Ser Humano, comenzó a pensar, muchas son las pruebas que tenemos de pensadores. elegiré a este.
“Al igual que se tiene un concepto de las carnes y pescados y comestibles semejantes, sabiendo que esto es un cadáver de pez, aquello cadáver de un pájaro o de un cerdo; y también que el Falerno es zumo de uva, y la toga pretexta lana de oveja teñida con sangre de marisco; y respecto a la relación sexual, que es una fricción del intestino y eyaculación de un moquillo acompañada de cierta convulsión. ¡Cómo, en efecto, estos conceptos alcanzan sus objetos y penetran en su interior, de modo que se puede ver lo que son! De igual modo es preciso actuar a lo largo de la vida entera, y cuando las cosas te dan la impresión de ser dignas de crédito en exceso, desnúdalas y observa su nulo valor, y despójalas de la ficción , por la cual se vanaglorian. Pues el orgullo es un terrible embaucador de la razón, y cuando piensas ocuparte mayormente de las cosas serias, entonces, sobre todo, te embauca. Mira, por ejemplo, qué dice Crates acerca del mismo Jenócrates .
La mayor parte de las cosas que el vulgo admira se refieren a las más generales, a las constituidas por una especie de ser o naturaleza: piedras, madera, higueras, vides, olivos. Las personas un poco más comedidas tienden a admirar los seres animados, como los rebaños de vacas, ovejas o, sencillamente, la propiedad de esclavos. Y las personas todavía más agraciadas, las cosas realizadas por el espíritu racional, mas no el universal, sino aquél en tanto que es hábil en las artes o ingenioso de otra manera [o simplemente capaz de adquirir multitud de esclavos]. Pero el que honra el alma racional universal y social no vuelve su mirada a ninguna de las restantes cosas y, ante todo, procura conservar su alma en disposición y movimiento acorde con la razón y el bien común, y colabora con su semejante para alcanzar ese objetivo.”
Más tarde llegarían otros con pensamientos a mayor nivel, querían desvelar los secretos de la Naturaleza
Galileo Galilei: Precursor de Newton, “padre de la ciencia moderna” (aunque anterior, su trabajo fue la base).
Margarita Salas: Bioquímica española, pionera en biología molecular.
Estos científicos, junto a muchos otros, expandieron radicalmente el conocimiento del universo, desde las partículas subatómicas hasta la vastedad del cosmos y los secretos de la vida, basándose en los cimientos establecidos por Newton y sus contemporáneos.
Si seguimos relacionando los avances en otras disciplinas científicas, la Química, la Biología, las Matemáticas… ¡Nos faltaría espacio!
Sí, amigos míos, el camino ha sido muy largo y muy doloroso. ¿Lo sabremos valorar adecuadamente? ¿No meteremos finalmente la “patita” y mandaremos al traste todo lo conseguido?
Bueno, me gustaría contestar a esas preguntas pero… ¡El Futuro es Incierto!
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por Emilio Silvera ~
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