T. Kaluza

Las dimensiones mas altas fueron introducidas en una teoría unificada por primera vez en 1919, en Alemania, por Theodor Kaluza. Le escribió a Einstein sugiriéndole que su sueño de hallar una teoría unificada de la gravitación y el electromagnetismo podía realizarse si elaboraba sus ecuaciones en un espacio-tiempo de cinco dimensiones. Einstein al principio se burlo de la idea, pero mas tarde, pensando y estudiando la sugerencia con mas frialdad y examen mas profundo, lo reconsidero y ayudo a Kaluza a que pudiera publicar su articulo.

      Oskar Klein

Pocos años mas tarde, el físico sueco Oskar Klein publico una versión del trabajo de Kaluza que, lo mejoraba dejando un diseño matemático mas fino, de mas calidad y que explicaba de manera mas contundente lo que la teoría quería significar al elevar la teoría a cinco dimensiones y lograr unificar la gravedad con el magnetismo. Desde entonces, la teoria es conocida como de Kaluza-Klein y, aunque parecia muy interesante, en realidad nadie sabia que hacer con ella hasta los años setenta, cuando resulto beneficioso trabajar en la supersimetria.

Claro que el verdadero descubrimiento era la Relatividad General

Pronto Kaluza-Klein estuvo en los labios de todo el mundo (los físicos mas destacados del momento hablaron de esa teoría). Aunque la teoría de cuerdas en particular y la super-simetría en general apelaban a mas dimensiones, las cuerdas tenían un modo de seleccionar su dimensionalidad requerida. Pronto se hizo evidente que la teoría de cuerdas solo seria eficaz en dos, diez y veintiséis dimensiones, y solo invocaba dos posibles grupos de simetría: SO(32) o E_{8 x} E₈. Cuando una teoría apunta hacia algo tan tajantemente, los científicos prestan atención, y a finales de los años ochenta había muchos físicos que trabajaban en las cuerdas.

El Modelo Estándar de la Física de Partículas (figura 3) permite comprender como estas partículas y tres de las fuerzas fundamentas están relacionadas entre sí. Desarrollado a principios de la década de 1970, ha explicado con éxito casi todos los resultados experimentales y predijo con precisión una amplia variedad de fenómenos. Con el tiempo y a través de muchos experimentos, el Modelo Estándar se ha establecido como una teoría de la física bien probada.

La cuerda es cuántica y gravitatoria, de sus entrañas surge, como por arte de magia, la partícula mensajera de la fuerza de gravedad: el gravitón. Funde de forma natural las dos teorías físicas más poderosas de que disponemos, la mecánica cuántica y la relatividad general, y cuando se convierte en supercuerda -con mayores grados de libertad- es capaz de describir bosones y fermiones, partículas de fuerza y de materia. La simple vibración de una cuerda infinitesimal podría unificar todas la fuerzas y partículas fundamentales.

Parece que todo está hecho de cuerdas, incluso el espacio y el tiempo podrían emerger de las relaciones, más o menas complejas, entre cuerdas vibrantes. La materia-materia, que tocamos y nos parece tan sólida y compacta, ya sabíamos que está conformada por grandes espacios vacíos, pero no imaginábamos que era tan sutil como una cuerda de energía vibrando. Los átomos, las galaxias, los agujeros negros, todo son marañas de cuerdas y supercuerdas vibrando en diez u once dimensiones espaciotemporales.

Lo cierto es que, andamos un poco perdidos y no pocos físicos (no sabemos si de forma interesada), insisten una y otra vez, en cuestiones que parecen no llevar a ninguna parte y que, según las imposibilidades que nos presentan esos caminos, ¿no sería conveniente elegir otros derroteros para indagar nuevas físicas mientras tanto?, para dejar que avanzasen las tecnologías, se adquieran más potentes y nuevas formas de energías que nos puedan permitir llegar a sondear las cuerdas y poder vislumbrar si, es cierto, que puedan existir esas cuerdas vibrantes que, con sus resonancias crean las partículas y la materia.

Nos queda mucho para poder oír las vibraciones de esas “cuerdas” que la física trata de encontrar, y, mientras tanto, oiremos estas otras.

Quedaba mucho y duro trabajo por hacer, pero las perspectivas eran brillantes. y, de entre todos ellos, los mas destacados fueron Schwarz y sus colaboradores en supercuerdas Green y Edward Witten. Ellos fueron los artifices de un gran periodo de aventura intelectual que desemboco en la mas moderna versión de la teoria de cuerdas que elaboro E. Witten con el nombre de Teoría M. Esta teoría de mas altas dimensiones nos ha llevado a una enorme profundidad matemática en el campo de la topología y, desde luego, ha dejado un panorama muy optimista en el horizonte.

Tal optimismo, desde luego, podría ser equivocado, ya que, de momento, solo contamos con el aparato teorico de la teoría y su verificación experimental se nos escapa al requerir disponer de la energía de Planck de 10¹⁹ GeV para comprobarla y, de momento, dicha energía esta fuera del alcance humano.

  Como nadie las ha podido ver, las imaginamos de mil maneras

Einstein, como todos sabeis, dedico buena parte de la segunda mitad de su vida a intentar hallar una teoria de campo unificada de la gravitacion y el electromagnetismo, con expectativas populares tan altas que las ecuaciones de su labor en marcha eran expuestas en escaparates a lo largo de la Quinta Avenida de Nueva York, donde eran escudriñadas por multitud de curiosos que no las entendian. En aquel tiempo, Einstein desconocia que las matematicas precisas para desarrollar una teoria asi, aun no existian. De ahi su fracaso en el intento. El habia ignorado los principios cuanticos.

Pero, retomemos las cuerdas. Los criticos del concepto de supercuerda señalaron que las afirmaciones sobre sus posibilidades se basaban casi enteramente en su belleza interna. La teoria no habia siquiera repetido los logros del Modelo Estandar, ni habia hecho ni una sola prediccion que pudiera someterse a prueba mediante experimentos.

Hemos podido ver otras muchas cosas pero…, ni fotinos ni selectrones han aparido nunca

Cuando puedo admirar la imagen de n magnetar, me siento transportado a regiones lejanas del espacio en las que, ese magnetar o magnetoestrella (que es una estrella de neutrones alimentada con un campo magnético extremadamente fuerte y, Simplemente se trata de una variedad de púlsar cuya característica principal es la expulsión, en un breve período -equivalente a la duración de un relámpago-, de enormes cantidades de alta energía en forma de rayos X y rayos gamma. ), ha surgido a partir de una estrella masiva y se ha conformado como un extraño objeto exótico que nos produce sorpresa y admiración al ver como, a partir de una cosa totalmente diferente, por medio de transiciones de fase de diversa índole, se llega a formar otro objeto totalmente distinto del que fue.

La super-simetría ordenaba que el Universo debía contener familias enteras de nuevas partículas, entre ellas “selectrones” (equivalente super-simértrico del electrón) y “fotinos” (equivalentes del fotón), pero no especificaba las masas hipotéticas de tales partículas. La ausencia de pruebas aducidas en búsquedas preliminares de particulas supe-rsimétricas, como las realizadas en el acelerador PEP de Stanford y el PETRA de Hamburgo, por lo tanto no probaban nada; siempre se podía imaginar que las partículas eran demasiado masivas para ser producidas en esas maquinas y habría que esperar a otras mas adelantadas del futuro que, como ahora el LHC, nos pueda sacar a la luz, algunas de esas partículas super-simétricas que confirmarían la teoria.

¡Fotinos y selectrones! ¿Dónde?

La Teoria M que antes mencionaba, es una versión mas adelantada, en 11 dimensiones, nos ha dejado un cuadro que ilusiona y, desde luego, si finalmente se puede verificar lo que predice, estaríamos ante una teoría cuántica de la gravedad y, desde luego, nos explicaría el Universo como nunca antes se pudo hacer. Claro que, nosotros, pobres mortales e ignorantes, nos seguimos haciendo las mismas preguntas:

¿Donde, pues, hemos de buscar ese universo hiper-dimensional de la simetría perfecta? El mundo en el que vivimos esta lleno de simetrías rotas, y solo tiene cuatro dimensiones. La respuesta llega de la Cosmología, la cual nos dice que el universo super-simétrico, si existió, pertenece al pasado. La implicación de esto es que el universo empezó en un estado de perfección simétrica, del que evoluciono al universo menos simétrico en el que vivimos. Si es asi, la búsqueda de la simetría perfecta es la búsqueda del secreto del origen del universo, y la atencion de sus acólitos puede, volverse con buenas razones, como las caras de las flores al alba, hacia la blanca luz de la génesis cósmica.

¡Nos queda tanto por saber!

Emilio Silvera V.

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

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

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

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

De forma similar a nuestro análisis de la expresión para los intervalos de tiempo, encontramos que, a medida que aumenta la velocidad de un objeto, la masa observada a partir de un marco de referencia estacionario también aumenta. Alcanzará una masa infinita (o indefinida) si alcanza la velocidad de la luz

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

                                      No un pulsar tampoco puede ser más rápido que la luz

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

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

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

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

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

En gracia quizás podamos superarla pero, en velocidad…no creo, c es el tope que impone el Universo para la velocidad.

                Sí, hemos encontrado extrañas coincidencias

Sucede que la latitud de la pirámide de Guiza es 29º 58’ 45,02” N; al expresarse en sistema decimal, es igual a 29,9791722º N, es decir, una magnitud que transformada en diezmilésimas de grado da como resultado 299.791,722. Esto supone una aproximación del 99.99 por ciento a la velocidad de la luz, que es de 299.792,458 kilómetros por hora.

Demostración fehaciente de que la velocidad de la gravedad es más de diez mil veces la velocidad de la luz ¿Cómo se explica eso?

Al aumentar aún más la velocidad y acercarse a los 299.792’458 Km/s, que es la velocidad de la luz en el vacío, casi toda la energía añadida entra en forma de masa. Es decir, la velocidad del cuerpo aumenta muy lentamente, pero la masa es la que sube a pasos agigantados. En el momento en que se alcanza la velocidad de la luz, toda la energía añadida se traduce en masa que, llegado a cierto límite, podría ser infinita y, como infinito no hay nada, nos quedamos con que nunca, nada, podrá sobrepasar esa velocidad.

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

Todo esto no es pura teoría, sino que tal como ha sido comprobado, es la realidad de los hechos.

¿Que velocidad podría ser la de la luz en otros mundos paralelos que pudieran existir fuera de nuestro universo?

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

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

Es posible que algún día demos con la manera de abrir la puerta de un Agujero de Gusano

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

                       De momento sólo con los Telescopios podemos llegar tan lejos.

                                   El LHC del CERN y el Fermilab

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

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

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

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

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

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

   Fotones emitidos por un rayo coherente conformado por un láser

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

¡La Naturaleza! Observémosla.

Emilio Silvera V.

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De el se dicen muchas cosas, que es un visionario, que a veces se deja llevar por la fantasía, que intuye el futuro, que su Mente trsabaja a otro nivel… El lleva a la Humanidad hacia el Futuro. Sin embargo otros lo tañan de optimista impenitente que se deja engañar por ilusiones alejadas de la realidad. Lo cierto es que, si miamos sus logros es fácil decicir de qué parte está la razón. Sí, hablo de Elon Musk.

En unos años veremos la empresa más fantástica jamas lograda por la Humanidad, y, vendrá de manos de este genio del que algunos han llegado a decir que no es de este mundo, lo qu es negado por los hechos, y, en su vida particular, ha cometido los mismos errores que los demás, y, esos errores han podido incluso ser agrandados por sus posibilidades económicas que los demás no tienen.

De el se dicen muchas cosas, que es un visionario, que a veces se deja llevar por la fantasía, que intuye el futuro, que su Mente trsabaja a otro nivel…  Ha planteado el traslado de centros de datos de inteligencia artificial al espacio, aprovechando el frío del vacío para optimizar el rendimiento de sus supercomputadoras. El desarrollo de su robot humanoide Optimus, que busca ser un producto de consumo masivo para tareas cotidianas.

Sí, tiene ideas fantásticas pero todas ellas, basadas en la lógica científica que realmente nos llevará a un Futuro muy disitno del presente. Sus competidores (grandes empresas Las empresas más grandes de Silicon Valley (California) son los gigantes tecnológicos globales que dominan la innovación, el software, la inteligencia artificial y el hardware.

Empresas Tecnológicas de Silicon Valle

Alphabet (Google).

Apple.

Meta Platforms.

Nvidia.

Intel.

Hewlett-Packard (HP).

Todos ellos tienen puesto un ojo en lo que Elon Musk piensa cada día, ya que, cualquier iniciativa suya, puede trastocar los planes de todas ellas y hacer que, los cientos de miles de millones de dólares empleados en nuevos proyectos, puedan car en el vacío e incluso en el rídiculo (más doloroso todavía).

Simplemente parece aconsjable no perder de vista las ideas de este visionario del futuro.

Emilio Silvera V,.

[?]

El abuelo le explica al niño, su nieto, como son las teorías actuales del Universo. La gran importancia que tienen las estrellas para creae los elementos de los que estamos hechos. Cómo se pueden formar agujeros negros a partir de estrellas masivas. Le habla de las cuatro fuerzas fundamentales y de las constantes universales, le explica como creemos que comenzó el Universo a partir de una singularidad de densidad y energía “infinitas”… Trata en fin, de que el niño, aprenda y comprenda, con sus palabras sencillas, lo que es el mundo, cómo pudimos llegar aquí y, sobre todo, trata de inculcarle la idea de que, nosotros, como todo en el Universo, estamos hechos de cositas pequeñas que llamamos átomos que, a su vez, está conformado por infinitesimales partículas subatómicas.

Cuando el niño crezca y estudie todo aquello que su abuelo (ya desaparecido) le inculcó, podrá descubrir como aquellas teorías han cambiado, y, nuevos descubrimientos nos llevaron a rectificarlas por otras más veraces y ajustadas a esa realidad que incansables perseguimos.

 

La Luna llena, amiga de los enamorados a los que alumbra con sus reflejos de plata, siempre ha sido igual y, a los humanos habitantes del planeta Tierra, ese objeto familiar nos acompañó a lo largo de los siglos para hacer posible que, pudiéramos comprobar que su comportamiento era estable e inamovible. Invariante.

 

  El 19 de enero de 1995 ocurrió el sismo de Kobe, Japón, uno de los terremotos más devastadores de la historia. En general las consecuencias de los sismos son evaluadas en número de víctimas: Shaanxi, China 1556, 830.000 víctimas; Calcuta, India 1737, 300.000; Lisboa, 1755, 60.000; Mesina, Italia 1908, 85.000; Tokio-Yokohama, 1923, 143.000; Añadir, Marruecos 1960, 14.000; Ancash, Perú 1970, 52.000; Tang-Shan, China 1976, 400.000; Irán 1978, 25.000; México, 1985, 10.000; Armenia 1988, 25.000.   Pero el sismo de Kobe, aparte de los 6.000 muertos y los 30.000 heridos, tuvo nefastas consecuencias de carácter económico: dejó a 300.000 personas sin hogar, destruyó o dañó severamente 100.000 edificios, se produjeron 148 incendios que destruyeron un área de 65 hectáreas y los daños se estimaron inicialmente en 200.000 millones de dólares. El caso de Kobe es particular, porque en Japón se consideraba que era una zona de riesgo sísmico moderado. Los hechos demostraron lo contrario: Kobe se encuentra en la zona de encuentro de cuatro placas tectónicas.   Aunque estos sucesos, en un principio, nos parezcan catastróficos (que lo son), también es verdad que son la manera de reciclaje que tiene la Naturaleza para hacer surgir las nuevas cosas y la vida nueva.

Poco a poco, los científicos llegaron a apreciar el misterio de la regularidad y predecibilidad del mundo. Pese a la concatenación de movimientos caóticamente impredecibles de átomos y moléculas, nuestra experiencia es la de un mundo que posee una profunda consistencia y continuidad. Nuestra búsqueda de la fuente de dicha consistencia atendía primero a las “leyes” de la Naturaleza (Interacción Gravitacional, Fuerzas Nucleares Débil y Fuerte y el Electromagnetismo) que gobiernan como cambian las cosas.   También, poco a poco, hemos llegado a identificar una colección de números misteriosos arraigados en la regularidad de la experiencia. Son las Constantes de la Naturaleza. Dan al Universo su carácter distintivo y lo singularizan de otros que podríamos imaginar. Capturan de una vez nuestro máximo conocimiento y nuestra máxima ignorancia sobre el Universo.

 

 

Constantes fundamentales, valores supuestamente invariables de ciertas magnitudes referidas a los constituyentes más básicos del Universo. Precisamente esas constantes con esos valores, son los que permiten que nuestro mundo sea como es. Pues, aunque las medimos con una precisión cada vez mayor y modelamos nuestros patrones fundamentales de la masa y tiempo alrededor de su invariancia no podemos explicar sus valores. Nunca hemos podido explicar el valor numérico de ninguna de las constantes de la Naturaleza. Hemos descubierto otras nuevas, hemos relacionado las viejas y hemos entendido su papel crucial para hacer que las cosas sean como son, pero la razón de sus valores sigue siendo un profundo secreto. Para buscarla necesitamos desentrañar la teoría más fundamental de las leyes de la Naturaleza.

 

Esas constantes de la Naturaleza están estrechamente emparentadas con las constantes de nuestros cuerpos que, como todo en el Universo, están conectados por unos hilos invisibles, a los parám,etros, constantes y fuerzas que todo lo rigen.   Descubrir si las constantes que las definen están determinadas y conformadas por alguna consistencia lógica superior o sigue habiendo un papel para el Azar.   Nuestras primeras ojeadas revelan una situación muy peculiar, Mientras parece que ciertas constantes estuvieran fijadas, otras tienen espacio para ser distintas de las que son y algunas no parecen afectadas por ninguna otra cosa en el Universo. ¿Caen sus valores al Azar? ¿Podrían ser realmente diferentes? Y, si lo fueran, ¿Podría existir vida en el Universo?

 

    Sí, las Constantes Universales siempre dieron mucho que hablar

Si esas constantes variaran, ¿Qué sería de nosotros? Sabemos que, universos con las constantes ligeramente alteradas nacerían muertos, privados del potencial para desarrollar y sostener el tipo de complejidad organizada que llamamos vida.   ¿Son las Constantes de la Naturaleza realmente constantes?   Un experimento llevado a buen fin por un grupo de investigadores, han puesto en práctica un método por ellos ideado mediante el cual, han podido examinar las Constantes de la Naturaleza durante los últimos 11.000 millones de años de la historia del Universo.   Considerando las pautas atómicas que son similares a códigos de barras en la luz que nos llega de Cuásares lejanos, podemos mirar y ver cómo eran los átomos cuando la luz inició su viaje hace miles de millones de años. Así, ¿fueron siempre iguales las constantes de la Naturaleza? La respuesta, inesperada y escandalosa, plantea nuevas posibilidades para el Universo y las leyes que lo rigen.

 

¿Qué secretos tan profundos se esconden detrás de esta simple ecuación? Desde el comienzo de la “buena” Física, los mejores han tratado de desvelar lo que ahí está escondido. Es la Constante de estructura Fina, otra vez el número puro y adimensional, 137 que guarda los misterios del electromagnetismo, e, la Relatividad de Einstein, c, y, la constante de Planc, h.   A pesar del cambio incesante y la dinámica del mundo visible, existen aspectos de la fábrica del Universo misteriosos en su inquebrantable constancia. Son esas misteriosas cosas invariables las que hacen de nuestro Universo el que es y lo distingue de otros que pudieran existir.   Está presente un hilo dorado que teje una continuidad a través del espacio-tiempo y que, afecta a toda la Naturaleza que, de esa manera, se conforma como un todo, como un Sistema cerrado en el que, las constantes marcan un ritmo de funcionamiento y las leyes o fuerzas naturales dicen como deben cambiar las cosas.

 

 

Como si fuera un hilo de oro que brotaba del abismo de los tiempos, el Universo unifica, todo lo que dentro de él existe, y, de alguna manera, aunque nos de la sensación de heterogeneidad, al final, todo es lo mismo, es decir, proviene de la misma fuente, simplemente cambia con el tiempo. Lo que hoy es inanimado, mañana estará muy vivo. Lo que hoy no tiene consciencia, mañana la tendrá. Todas las cosas son, aunque no de la misma manera pero, ese simple pensamiento, eleva a todas las cosas a la categoría de SER.   Así las cosas, y, con esos datos en las manos, nos aconseja esperar que ciertas cosas sean iguales en otros lugares del Espacio además de aquí, en la Tierra; que esas constantes fueron y serán las mismas en otros tiempos además de hoy; que para algunos casos, ni la historia ni la geografía importan. De hecho, quizá sin un substrato semejante de realidades invariables no podría haber corrientes superficiales de cambio ni ninguna complejidad de mente y materia.   Desde entonces, los cosmólogos han encontrado cada vez más formas en que el Universo podría mostrar variaciones en sus constantes definitorias; cada vez más maneras en que la vida podría no haber llegado a existir en el Universo. También han empezado a tener en serio la posibilidad y realidad de otros universos en los que las constantes de la Naturaleza toman valores diferentes. ¿Inevitablemente nos encontramos en un mundo donde las cosas salieron bien? Pero, ¿Cuál era la posibilidad de que todo esto sucediera así?

¿Qué clase de vida -si es que la hubiera- existirían en otros universos? El clima y la topografía de nuestro planeta varían continuamente, como las especies que viven en él. Y lo que es más espectacular, hemos descubierto que todo el Universo de estrellas y galaxias están en estado de cambio dinámico, en el que grandes cúmulos de galaxias se alejan unos de otros hacia un futuro que será diferente del presente. Hemos empezado a darnos cuenta de que vivimos en un tiempo prestado, los sucesos astronómicos catastróficos son comunes; los mundos colisionan.

  Hasta el momento, hemos tenido mucha suerte (hace no tanto tiempo pasó un pequeño asteroide a unos 40.000 Km de la Tierra). El planeta Tierra ha sufrido en el pasado el impacto de cometas y asteroides. Un día se le acabará la suerte; el escudo que tan fortuitamente nos proporciona el enorme planeta Júpiter, que guarda los confines exteriores de nuestro Sistema Solar, no será capaz de salvarlo. Al final, incluso nuestro Sol morirá. Nuestra Vía Láctea será engullida por un enorme agujero negro central. La vida tal como la conocemos terminará. Los supervivientes tendrán que haber cambiado su forma, sus hogares y su naturaleza en tal medida que hoy, nos costaría llamarlo “vida” según nuestros criterios actuales, a esa existencia prolongada y exenta de enfermedad. Hemos reconocido los secretos simples del Caos y de la impredecibilidad que asedian tantas partes del mundo que nos rodea. Entendemos que nuestro clima es cambiante pero no podemos predecir los cambios. Hemos apreciado las similitudes entre complejidades como esta y las que emergen de los sistemas de interacción humana –sociedades, economías, elecciones, ecosistemas- y el interior de la mente humana.

 

El Lago Titicaca, situado a 3.812 m sobre el nivel del mar en la cordillera de los Andes, es compartido por Perú y Bolivia. Es el lago de agua dulce más grande de Sudamérica y el cuerpo de agua navegable más alto del planeta. Sin embargo, el lago de agua dulce con el mayor volumen del mundo es el Lago Baikal en Rusia, mientras que el Titicaca destaca por su altitud. [1, 2, 3, 4, 5]

Todas estas sorprendentes complejidades tratan de convencernos de que el mundo es como una montaña rusa desbocada, rodando y dando bandazos; que todo lo que una vez se ha tenido por cierto podría ser derrocado algún día.

Si revisamos las escalas desde un átomo, el ADN, una Bacteria, un insecto, un planeta, un ser humano, un árbol, un meteorito, un asteroide, una estrella, una galaxia, o un cúmulo de galaxias.

La estabilidad de una estrella es debida a dos fuerzas contrapuestas: Por una parte, la fusión del núcleo de la estrella hace que tienda a expandirse, y la Gravedad que genera tan ingente masa, hace que tienda a encogerse. Así, la una frena a la otra y “vive” miles de millones de años, mientras le dure el combustible nuclaear de fusión.

Todos los objetos del Universo son el resulta de fuerzas antagónicas que, al ser iguales, se equilibran y consiguen la estabilidad. Las estrellas son el mejor ejemplo: La Gravedad trata de comprimir a la estrella que, mediante la fusión tiende a expandirse y, la lucha de esas dos fuerzas crea la estabilidad.

Estas estructuras, podemos decir que son entidades estables que existen en el Universo. Existen porque son malabarismos estables entre fuerzas competidoras de atracción y repulsión. Por ejemplo, en el caso de un planeta, como la Tierra, hay un equilibrio entre la fuerza atractiva de la Gravedad y la repulsión atómica que aparece cuando los átomos se comprimen demasiado juntos. Todos estos equilibrios pueden expresarse aproximadamente en términos de dos números puros creados a partir de las constantes e (electrón), h (constante de Planck), G (constante de gravitación) y mp (masa del protón).

Hasta tal punto son importantes estas constantes de la Naturaleza que, simplemente con que la masa o la carga del electrón variara una diez millonésima, la vida, no podría existir.

Emilio Silvera V.

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Lo cierto es que hablamos de ellas pero… ¡Sin llegar a comprender!

Las velocidades en el universo se dividen principalmente en dos categorías: el movimiento de objetos dentro del espacio y la expansión del propio espacio. El movimiento de los objetos está limitado por la velocidad de la luz (300.000 km/s), pero la expansión del universo en sí mismo puede superar esta velocidad, lo que hace que el espacio entre galaxias se expanda de forma acelerada, un concepto que no viola las leyes de la relatividad. 

No siempre hablamos de lo que realmente comprendemos.

¿Cómo tener en la Mente de la “imagen” de algo que se mueve a velocidades que ni podemos imaginar?

Y, si nos detenemos a pensar en la expansión del Universo… ¡Es para volverse loco!

¡La Física! Lo que busca la física fundamental es reducir las leyes de la naturaleza a una teoría final sencilla que lo explique todo. El físico y premio Nobel Steven Weinberg señala que las reglas fundamentales son lo más satisfactorio (al menos para él). Las leyes básicas de Isaac Newton, que predicen el comportamiento de los planetas, son más satisfactorias, por ejemplo, que un almanaque en el que se indique la posición de todos los planetas en cada momento. Weinberg nos dice que la Física no puede explicarlo todo, matizando que sólo puede explicar los sucesos relacionándolos con otros sucesos y con las reglas existentes.

¿La “materia oscura”? Como decía un gran físico: “Es la alfombra bajo la cual, los cosmólogos, barren su ignorancia”.

En relación al Universo, los cosmólogos también echan mano de conjeturas que les salve la cara, es decir, que disimule su gran ignorancia, y, se inventaron la “materia oscura” para explicar lo que para ellos, era inexplicable, es decir, el movimiento de las estrellas y el por qué se alejan las galaxias las unas de las otras y qué fuerza es la que las atrae y, no encontraron nada mejor que la materia oscura.

Por ejemplo, las órbitas de los planetas son el resultado de unas reglas, pero las distancias de los planetas al Sol son accidentales, y no son consecuencia de ley fundamental alguna. Claro que, también las leyes podrían ser fruto de casualidades. Lo que sí es cierto es que los físicos están más interesados por descubrir las reglas que por los sucesos que dichas reglas determinan, y más por los hechos que son independientes del tiempo; por ejemplo, les interesa más la masa del electrón que un tornado que se pueda producir en un lugar determinado.

                                      Nunca podremos saberlo todo

La ciencia, como nos dice Weinberg, no puede explicarlo todo y, sin embargo, algunos físicos tienen la sensación de que nos estamos acercando a “una explicación del mundo” y, algún día, aunando todos los esfuerzos de muchos, las ideas de las mejores mentes que han sido, y las nuevas que llegarán, podremos, al fin, construir esa Teoría final tan largamente soñada que, para que sea convincente, deberá también, incluirnos a nosotros. Pero, paradójicamente y a pesar de estos pensamientos, existen hechos que los contradicen, por ejemplo, conocemos toda la física fundamental de la molécula de agua desde hace 7 decenas de años, pero todavía no hay nadie que pueda explicar por qué el agua hierve a los 100 ºC. ¿Qué ocurre? ¿Somos acaso demasiado tontos? Bueno, me atrevería a pronosticar que seguiremos siendo “demasiado tontos” incluso cuando los físicos consigan (por fin) esa teoría final que nos pueda dar una “explicación del mundo”. Siempre seguiremos siendo aprendices de la naturaleza que, sabia ella, nos esconde sus secretos para que persista el misterio.

Cuanto más puedo saber, más consciente soy de lo poco que se. Estoy continuamente planteándome nuevas preguntas, y, si no las puedo contestar, busco las respuestas  y no descanso hasta encontrar alguna explicación convincente. En caso contrario, a seguir buscando.

¿Qué sería de nosotros si lo supiéramos todo?

Si supiéramos absolutamente todo, es muy probable que la experiencia humana tal como la conocemos —impulsada por la búsqueda, el asombro y el aprendizaje— se detuviera. La mayoría de los análisis filosóficos y reflexiones sugieren que caeríamos en una forma profunda de hastío, perdiendo la curiosidad, ya que esta se alimenta de la incertidumbre.

La explicación que dan los físicos actualmente  sobre la subestructura de la materia se llama “el modelo estándar”. En este modelo están incluidas las doce partículas elementales y las tres fuerzas que, cuando se mezclan y se encajan, sirven para construir todo lo que hay en el universo, desde un redondo pan de pueblo hecho en un horno de leña,  hasta las más complejas galaxias, y puede explicar todos los mecanismos de acción, es decir, la mecánica del mundo.

Entre las partículas figuran los seis Quarks famosos: arriba, abajo, extraño, encanto, fondo y cima. Las otras seis partículas son Leptones: el electrón y sus dos parientes más pesados, el muón y el tau y los tres neutrinos a ellos asociados. Las tres fuerzas son la electromagnética, la fuerza nuclear fuerte (que mantiene unidos a los quarks) y la fuerza nuclear débil (responsable de la radioactividasd). Hay una cuarta fuerza: la Gravedad que, aunque tan importante como las demás, nadie ha sabido como encajarla en el modelo estándar. Todas las partículas y fuerzas de este modelo son cuánticas; es decir, siguen las reglas de la mecánica cuántica. Aún no existe una teoría de la gravedad cuántica.

En realidad, la región que denominamos Gravedad cuántica nos lleva y comprende preguntas sobre el origen del universo observable que nadie ha sabido contestar. Nos lleva a complejos procesos cuánticos situados en las épocas más cercanas imaginables en un espacio-tiempo clásico, es decir, en lo que se conoce como Tiempo de Planck a 10^-43 segundos del supuesto Big Bang, cuando reinaba una temperatura del orden de 10 x 10³¹ K. Pero, como hemos dicho, al no existir una teoría auto-consistente de la Gravedad cuántica, lo único que podemos hacer (como en tantas otras áreas de la Ciencia)  es especular.

El Modelo Estándar no es, ni mucho menos, satisfactorio. Los científicos piensan que no sólo es incompleto, sino que es demasiado complicado y, desde hace mucho tiempo, buscan, incansables, otro modelo más sencillo y completo que explique mejor las cosas y que, además, no tenga (como tiene el modelo actual) una veintena de parámetros aleatorios y necesarios para que cuadren las cuentas…, un ejemplo: el bosón de Higgs necesario para dar masa a las partículas.

¡La masa! ese gran problema. Todas las partículas tienen masa diferentes pero nadie sabe de donde salen sus valores. No existe fórmula alguna que diga, por ejemplo,  que el quark extraño debería pesar el doble (o lo que sea) del quark arriba, o que el electrón deba tener 1/200 (u otra proporción) de la masa del muón. Las masas son de todo tipo y es preciso “ponerlas a mano”, como se suele decir: cada una ha de ser medida experimental e individualmente. En realidad, ¿por qué han de tener masa las partículas? ¿de dónde viene la masa?

Sí, ya sabemos lo del Bosón de Higgs y que las partículas (según nos han dicho) adquieren su masa en el campo de Higgs pero…

No puedo evitarlo ni tampoco me puedo quedar callado, cuando he asistido a alguna conferencia sobre la materia y, el ponente de turno se agarra a la “materia oscura” para justificar lo que no sabe, si al final hay debate, entro en escena para discutir sobre la existencia de esa “materia fantasma” que quiere tapar nuestra enorme ignorancia.

Pero, sigamos con el problema de la masa. Para resolverlo, muchos expertos en física de partículas creen actualmente en algo que llaman “campo de Higgs”. Se trata de un campo misterioso, invisible y etéreo que está permeando todo el espacio (¿habrán vuelto al antiguo éter pero cambiándole el nombre?). Hace que la materia parezca pesada, como cuando tratamos de correr por el fondo de la piscina llena de agua pero que el agua no se pudiera ver. Si pudiéramos encontrar ese campo, o más bien la partícula la partícula que se cree es la manifestación de ese campo (llamada el bosón de Higgs), avanzaríamos un largo trecho hacia el conocimiento del universo. Sí, ya se que hace un par de años dijeron haberla encontrado y, sin embargo yo, todavía tengo dudas al respecto, no acabo de convencerme de su existencia y de cómo da la masa a las otras partículas, el mecanismo para mí no ha quedado nada claro.

Aquí, en este imponente artilugio inventiva de nuestras mentes, se quiere dar respuesta a una serie de interrogantes que se espera solucionar con este experimento:

• Qué es la masa.
• El origen de la masa de las partículas
• El origen de la masa para los bariones.
• El número exacto de partículas del átomo.

Claro que, si no fuera tan largo de contar, os diría que, en realidad, el Campo de Higgs se descubrió hace ya muchos siglos en la antigua India, con el nombre de maya, que sugiere la idea de un velo de ilusión para dar peso a los objetos del mundo material. Pocos conocen que, los hindúes fueron los que más se acercaron a las ideas modernas sobre el átomo, la física cuántica y otras teorías actuales. Ellos desarrollaron muy temprano sólidas teorías atomistas sobre la materia. Posiblemente, el pensamiento atomista griega recibió las influencias del pensamiento de los hindúes a través de las civilizaciones persas. El Rig-Veda, que data de alguna fecha situada entre el 2000 y el 1500 a. C., es el primer texto hindú en el que se exponen unas ideas que pueden considerarse leyes naturales universales. La ley cósmica está realcionada con la luz cósmica.

Anteriores a los primeros Upanishads tenemos en la India la creación de los Vedas, visiones poéticas y espirituales en las que la imaginación humana ve la Naturaleza y la expresa en creación poética, y después va avanzando hacia unidades más intensamente reales que espirituales hasta llegar al Brahmán único de los Upanishads.

Hacia la época de Buda (500 a, C.), los Upanishad, escritos durante un período de varios siglos, mencionaban el concepto  de svabhava, definido como “la naturaleza inherente de los distintos materiales”; es decir, su eficacia causal única, , tal como la combustión en el caso del fuego, o el hecho de fluir hacia abajo en el caso dela agua. El pensador Jainí Bunaratna nos dijo: “Todo lo que existe ha llegado a existir por acción de la svabhava. Así… la tierra se transforma en una vasija y no en paño… A partir de los hilos se produce el paño y no la vasija”.

También aquellos pensadores, manejaron el concepto de yadrccha, o azar desde tiempos muy remotos. Implicaba la falta de orden y la aleatoriedad de la causalidad. Ambos conceptos se sumaron a la afirmación del griego Demócrito medio siglo más tarde: “Todo lo que hay en el universo es fruto del azar y la necesidad”. El ejemplo que que dio Demócrito -similar al de los hilos del paño- fue que, toda la materia que existe, está formada por a-tomos o átomos.

Bueno, no lo puedo evitar, mi imaginación se desboca y corre rápida por los diversos pensamientos que por la mente pasan, de uno se traslada a otros y, al final, todo resulta un conglomerado de ideas que, en realidad, quieren explicar, dentro de esa diversidad, la misma cosa.

¿Qué sabemos nosotros? Si, hemos logrado saber un poquito de algunas cosas. Sin embargo, ignoramos una gran cantidad de otras, y, como somos seres muy curiosos, nos proponemos perseguir esas respuestas que nadie nos sabe dar y que están profundamente escondidas en las entrañas de la Naturaleza.

Emilio Silvera V.

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