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La Paradoja Einstein-TARDIS I Cap.4

– Si no existiera el éter…- comenzó a decir Albert con mucha cautela como si las conclusiones se acumularan en su pensamiento antes que la lógica- no podría propagarse la luz…

– Estaríamos a oscuras- dijo el Doctor irónico- pero ya ves que no
– Sin embargo, las ondas necesitan un medio donde propagarse- insistió Albert
– ¡Ay el éter, el éter! si no existiera habría que inventarlo… ¡nos ha sacado tanta veces de problemas!…
– El interferómetro no registraba variación alguna en la velocidad de la luz… es como si la Tierra… ¡Estuviera parada!
– ¡Y sin embargo, nos movemos!- dijo el Doctor parafraseando a Galileo-  Además hay otra cuestión. Antes me hablaste de Maxwell, no hay una autoridad mayor en el campo del electromagnetismo, sus fórmulas sobre el comportamiento de estos fenómenos serán una aportación fundamental para la ciencia. Pues bien, en dichas fórmulas se producen distintos resultados cuando se llevan a cabo en sistemas de referencias diferentes y esto resulta “chocante”, la verdad sólo puede ser una
– ¿Y cuál es?
– Pues ahí está el problema, que Maxwell considera que la razón la tiene aquel sistema que se encuentra completamente en reposo y ese sólo puede ser el éter. Así pues, el éter explicaría el medio por el que se transmite la luz y además sería un sistema de referencia completamente quieto, donde existiría una verdad absoluta
-Entonces… ¿por qué dijiste que el experimento había sido un afortunado fracaso? Mas bien fue un rotundo fracaso
– Desde el punto de vista de Michaelson y Morley lo fue porque fueron incapaces de medir la velocidad de la Tierra respecto al éter, pero desde el punto de vista de la ciencia será un hecho afortunado porque sembrará la duda sobre la existencia del éter y posibilitará que alguien se atreva a dar otra explicación a este galimatías- y se le quedó mirando con los ojos muy abiertos como si quisiera comunicarle que él sería el elegido, pero Albert no se dio por aludido y continuó con sus pensamientos…
– He estudiado en las clases de física del colegio que, según Galileo, no existían los sistemas de referencia absolutos,  por eso enunció su principio de la relatividad, entonces… ¿cómo puede ser que ésto no sea así para los fenómenos electromagnéticos?
– No sé, dímelo tú. Tu eres el genio
– Yo no soy un genio, sólo soy un niño secuestrado por un Doctor loco
– Cierto, pero te caigo simpático y te ayudo a razonar por ti mismo ¿no es verdad?- le dijo guiñándole un ojo y añadió- Newton pensaba que la luz estaba formada por diminutas partículas, si fuera así no haría falta el éter… ¿no es cierto?
– Ya, eso también lo he estudiado, pero esa idea se descartó porque si la luz estuviera compuesta por partículas ¿cómo se explicaría que se desvíe cuando se encuentra un obstáculo o que se produzcan interferencias? Eso sólo lo hacen las ondas
– Tal vez la naturaleza de la luz admite más de una explicación, para descubrir la verdad hay que tener la mente abierta, Albert, ¡deja que la luz te ilumine!- El Doctor se fue a un mueble adosado a una pared de la nave y de un cajón extrajo un pequeño amuleto de complicado diseño, se lo entregó a Albert y le dijo:
– Tú abrirás la puerta a los secretos del universo, aquí tienes la llave, pero recuerda que la auténtica está en tu inteligencia. Una vez la hayas abierto, ya nada será lo mismo y nadie se atreverá a cerrarla. Ahora tienes muchos asuntos sobre los que pensar como “¿existen sistemas de referencias absolutos?” “¿es la luz una onda o una partícula? “¿Por qué fracasó el experimento de Michaelson y Morley?” Nos volveremos a ver, Albert- estas últimas palabras resonaron en la mente del pequeño, una y otra vez, mientras la nave volvía a temblar y las luces se apagaban y encendían intermitentemente, provocándole un profundo sueño. Al despertar se encontraba de nuevo en el jardín de su casa tendido en la hierba. Las estrellas titilaban en el cielo nocturno del verano de Múnich. Sintió en su mano un objeto metálico, se lo quedó mirando con emoción y pensó: “Debo encontrar la cerradura del universo”

La Paradoja Einstein-TARDIS I. Cap.3

– ¿Dónde estamos?- preguntó Albert mientras salía con recelo de la TARDIS, sus palabras y sus pasos provocaban eco en el interior de un edificio sin ventanas y paredes macizas, un tanto descuidadas, que le imprimían un aspecto de mazmorra
– Nos encontramos en Cleveland, una pequeña ciudad de los Estados Unidos en el estado de Ohio, y eso que ves ahí- dijo señalando una extravagante plataforma de piedra – es un aparato denominado interferómetro ideado por el profesor Michaelson- al acercarse Albert contempló una mesa rectangular sobre la que había montado un aparataje extraño del que solo pudo reconocer algunos espejos, toda la plataforma, a su vez, parecía flotar sobre una base redonda situada sobre una columna de ladrillos
– ¿Quiénes son ustedes?- preguntó irritado un hombre de unos treinta y tantos años, moreno de cabello ondulado y bigote puntiagudo, su cara colorada contrastaba con su bata blanca de laboratorio. El Doctor con aparente flema británica sacó del bolsillo una tarjeta de visita y se lo mostró con diligencia

– ¡Ah! es usted señor Watson, encantado de conocerle, soy el profesor Michaelson, no he podido darles las gracias personalmente por permitirnos a mi colega, el profesor Morley, y a mí, el uso de este local – dijo señalando a un hombre de unos cincuenta años, con gafas, bigote, calva incipiente y aspecto bonachón- sepa usted que hace una gran contribución a la ciencia. Nuestros aparatos son tan sensibles que si no estuviéramos en un sótano aislado, la simple vibración del suelo de la calle haría fracasar nuestro experimento- Albert estaba completamente alucinado, cómo era posible que ese señor confundiera al Doctor con el dueño de aquel oscuro local
– Más tarde te contaré qué es el papel psíquico- le dijo éste en un susurro apenas audible y dirigiéndose al profesor le contestó sonriendo: Este es mi hijo Albert, ambos estamos muy interesados en su experimento profesor Michaelson
– Pues van a presenciar ustedes la primera medición del interferómetro, pero para que puedan compartir con nosotros la emoción de este instante, voy a explicarles con una adivinanza el sentido de su funcionamiento: Imaginad que dos personas compiten en un río, ambos tienen que recorrer la misma distancia y nadan a la misma velocidad, pero en lugar de ir en la misma dirección, el primero prefiere nadar hasta la orilla de enfrente y volver, mientras que el segundo decide remontarlo y después bajar hacia el punto de partida ¿quien ganaría la carrera?
– Al que le afecte menos la corriente del río- se apresuró el Doctor antes de que el científico diera la respuesta
– ¡Exacto!- dijo el profesor Michaelson- pues mi interferómetro recrea esta misma competición con el único objetivo de medir el movimiento de la Tierra con respecto al éter.
Para ello, emitiré un rayo de luz desde esta linterna a este espejo semirreflectante que lo dividirá en un ángulo de 90 grados, y al igual que los nadadores, uno seguirá el camino a favor y en contra de la corriente y el otro la atravesará, algo que conseguiremos gracias a estos cuatro espejos estratégicamente colocados. Al regresar los rayos podré medir, gracias a este microscopio, la diferencia de tiempo entre ambos y establecer así la velocidad de la Tierra a través del éter.
– ¿Y cómo lo sabría?- preguntó Albert intrigado
– Gracias a las interferencias que formaran los dos rayos al unirse de nuevo. Si sus valles y crestas coinciden se formará una onda más grande, pero si la cresta de una coincidiera con el valle de la otra se anularían. El haz de luz resultante tendrá más o menos brillo dependiendo del resultado de esas interferencias. Y ahora, si me permiten vamos a dar comienzo al experimento, guarden silencio, por favor- dijo mientras ponía en funcionamiento el artilugio con las manos temblorosas por la emoción
– ¿Y bien?- preguntó impaciente el profesor Morley al observar el entrecejo arrugado de su colega mientras contemplaba el microscopio
– ¡No puede ser!- dijo, mientras negaba con la cabeza- ¡no hay diferencia alguna en las velocidad de ambos rayos!
– ¿Cómo puede ser?- le preguntó Albert al Doctor
– No sé… ¿y si no hubiera corriente? Así los dos nadadores llegarían a la vez a la meta
– Pero… ¿cómo no va a ver corriente? Eso es como decir que no hay éter
– Eso lo has dicho tú, no yo- le contestó como si peleara con su hermano pequeño
– ¡Silencio, por favor!- dijeron Michelson y Morley al unísono mientras repetían el experimento- el Doctor tiró de un brazo de Albert y lo llevó a regañadientes a la TARDIS, mientras se preguntaba si había sido testigo de un gran fracaso o de una gran misterio.

La Paradoja Einstein-TARDIS I. Cap.2

Cuando la nave se estabilizó, se impuso una calma expectante y el Doctor se interesó por los conocimientos de física del pequeño científico
– Eres un chico muy inteligente y curioso, supongo que habrás oído hablar del Principio de Relatividad de Galileo ¿no?
– Si, lo he estudiado en la escuela- cerró los ojos y recitó de memoria-  Galileo decía que las leyes de la mecánica son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales
– Muy bien, pero ¿qué significa eso? ¿qué quiere decir las leyes de la mecánica?
– Bueno… la mecánica es…- comenzó a explicar Albert mientras se rascaba la cabeza- la ciencia que estudia el movimiento de los cuerpos… y las fuerzas que hacen que se muevan
– ¿Y un sistema de referencia inercial?
– Un sistema de referencia es aquel donde se encuentra el cuerpo que vamos a estudiar y será inercial si… – Albert intentaba recordar las lecciones de física atropelladamente- …si está fijo o es rectilíneo y uniforme
– Así es. En la Tierra viajamos en su movimiento de rotación a una velocidad de vértigo, pero no te das cuenta porque no hay aceleraciones ni frenazos. En los sistema inerciales no se aprecia el movimiento. Ahora mismo nos movemos en la TARDIS a velocidad constante, pero ni tú ni yo lo notamos, parece como si estuviéramos parados, pero si alguien nos viera desde Gallifrey…
– Galli… ¿Qué?
– ¡Ah sí, perdón! desde la Tierra, quiero decir… para esa persona no habría duda de que nos movemos
– Pero… eso no significa que el tiempo y las dimensiones sean relativas…- le espetó Albert intentando poner en un compromiso al Doctor- …tan sólo el movimiento
– Ten paciencia, todo a su debido momento- le respondió dando vueltas sin parar en su silla divirtiéndose como si el niño fuese él – de momento acompáñame a la galería esférica
El Doctor Who se precipitó por las escalerillas metalizadas que bajaban entre gigantescos pasamanos tubulares. Albert intentaba, a duras penas seguir sus pasos, casi cegado por el brillo de tanta superficie pulida. Finalmente, llegaron a una enorme galería semicircular. Para pasar de un lado a otro de tan peculiar estancia se extendían puentes de suelo transparente y autodeslizante que comunicaban las distintas alturas de la estancia, facilitando el acceso a otras habitaciones de utilidad impredecible.
Justo a la entrada del primer puente se encontraba un artilugio autómata del tamaño de un hombre, pero que a Albert le pareció un salero gigante. Se trataba de un híbrido entre un ser extraterrestre y un robot militar preparado para la lucha bruta. Uno de sus brazos tenía forma de arma mortífera, el otro parecía un chupón para desatascar. Desde la mitad hacia abajo tenía incrustadas tiras con cuatro semiesferas que aumentaban su robustez y cuya finalidad era una incógnita. Una antena terminada en un potente ojo le aportaba una visión de 360 grados.
– Creo que éste es un sitio magnífico para seguir hablando de Galileo y con la ayuda de nuestro colaborador Dalek podremos recordar una de sus contribuciones a la física más relevante- dijo el Doctor sin reparar en el semblante perplejo de su discípulo.
El salero rodante avanzó hacia el puente y su suelo autodeslizante empezó a desplazarlo con una velocidad uniforme, el Doctor continuó:
– Como bien explicaste, Albert, nos encontramos ante dos sistemas de referencias distintos: el puente por donde avanza nuestro Dalek a una velocidad de 0,8 metros por segundo y nuestra posición en esta barandilla, todo lo quietos que podemos estar dentro de la TARDIS.
Justo en el momento en que el artefacto rodante pasaba por delante de ellos levantó su brazo con forma de chupón y disparó una bola de pintura azul que se precipitó por el puente y terminó impactando en la pared dibujando un absurdo graffiti.
– ¡Bravo! – gritó el Doctor emocionado y aplaudiendo el tino del salero rodante- ¿Has visto eso, Albert? Ha lanzado la bola de pintura a una velocidad de 22 metros por segundo sin desviarse ni un ápice de su objetivo- Albert aturdido por la incompresible alegría de su maestro no terminaba de comprender el éxito de tal disparo- No te será difícil, con los datos que te he proporcionado, decirme a qué velocidad iba la bola de pintura sobre el puente visto desde nuestro punto de referencia.
– Es muy fácil, sólo hay que sumar las velocidades, si el puente avanza a 0,8 metros por segundo y la bola de pintura a 22, la velocidad resultante es de 22,8 metros por segundo
– Exacto, pero para nuestro Dalek la velocidad de la bola se queda en 22, no hay nada que sumar, pues desde su sistema inercial es como si estuviera parado- y diciendo esto, el robot volvió a lanzar una segunda pelota de color rojo, pero esta vez en el sentido opuesto a la marcha del puente. Una nueva mancha en la pared hizo parpadear las luces de la TARDIS a modo de “protesta”
– ¿Y ahora, Albert?
– Pues ahora, en lugar de sumar las velocidades, se restan porque la bola va en sentido contrario al movimiento, así pues, su velocidad es de 21,2 metros por segundo
– ¡Magnífico! Pero… ¿y si en lugar de lanzar esas coloridas bolas de pintura, nuestro Dalek hubiera disparado su rayo de la muerte?- la pregunta resonó en la nave y la cara del Doctor adoptó una mueca maléfica, hasta las luces de la TARDIS parecieron temblar.  Albert sintió un escalofrío cuando vio al Dalek hacer ademán de disparar su brazo mortífero al tiempo que repetía con voz metálica:
– ¡Exterminar! ¡Exterminar!
– ¿Qué es el “rayo de la muerte”?- preguntó aliviado al ver que éste desistía de su amenaza
– Un rayo de luz de mucha intensidad que pueden convertirse en un arma letal
– Luz y muerte- pensó Albert dramático
– Y puede que te inclines a pensar que bastaría con sumar o restar la velocidad de la luz a la velocidad del Dalek, como acabas de hacer con las pelotas de pintura… ¿no es cierto?
– Pues… si ¿qué problema hay?
– Puede que las cosas no sean tan simples como crees… por cierto ¿sabrías decirme qué es la luz?
Albert, a pesar de su corta edad, sentía una curiosidad irresistible por los temas científicos, la luz era un fenómeno que le atraía con especial debilidad y había leído mucho al respecto, así que no dudó en lucirse con la explicación.
– La luz es una forma de energía que nos permite ver el mundo que nos rodea. Según el científico James Clerk Maxwell está constituida por ondas electromagnéticas. Y antes de que me preguntes qué son te diré que, cuando un campo eléctrico y uno magnético se mueven a la vez se producen este tipo de ondas que viajan a una velocidad de ¡300 mil kilómetros por segundo!
– Cierto, y también sabrás que si la luz es una onda necesita de un medio donde propagarse
– Por supuesto, el éter – contestó y sus palabras le sonaron repelentes
– Ven conmigo a la sala de control quiero enseñarte algo
Nada más llegar, las luces de la nave se apagaron y de la “nada” apareció una proyección holográfica que representaba la Tierra en su órbita alrededor del Sol. Albert se sentía fascinado y unas gotitas lacrimosas reflejaban la emoción de su mirada.
– Este polvillo amarillo que ves envolviendo el sistema solar representa el éter- dijo el Doctor señalando el campo en cuestión con su destornillador sónico- que está quieto y la Tierra se mueve a través de él arrastrándo el “viento del éter”, es igual que  cuando vas en bici al colegio y sientes el aire en tu cara…
– Yo no voy en bici al colegio- protestó Albert
– Pues deberías ir, es un deporte muy sano- contestó impaciente el Doctor- Como iba diciendo… la Tierra al avanzar por el éter lo arrastra con su movimiento. Si lanzáramos un rayo de luz en el mismo sentido en la que se desplaza ésta alrededor del sol y otro en sentido contrario…- el Doctor hizo una pausa para que ambos rayos dibujados en el aire ilustrara su explicación- e hiciéramos la operación de suma y resta que tú hiciste antes, obtendríamos una velocidad por un lado de 300 mil kilómetros por segundo más la velocidad de la Tierra, cuando va a favor del viento y  menos la velocidad de ésta, cuando va en contra del viento, por tanto, la diferencia entre ambas sería igual al doble de la velocidad de la Tierra. Tan sólo haría falta que un alma científicamente curiosa que se pusiera a la labor de comprobar experimentalmente este resultado para obtener la respuesta… ¿no es cierto?-
– Pues, sí- contestó Albert sin tiempo a reaccionar ante la emoción creciente de las palabras del Doctor
– Pues, no- y soltó una gran carcajada que resonó en las paredes de la TARDIS como si fuera la morada de un loco- Al cabo de unos segundos añadió recomponiendo la voz:
– Quiero que salgas conmigo al exterior, vas a ser testigo de primera mano del más afortunado fracaso de la ciencia de tu tiempo…

La Paradoja Einstein-TARDIS I. Cap.1

A la memoria de mi padre




Londres, estudios de la BBC, en 1963

 
– Vaya, estoy impresionado, son unos guiones muy originales ¿Cómo se te ocurrió el personaje de un Doctor extraterrestre que viaja en el tiempo en una cabina de policía que es mucho más grande por dentro que por fuera?
– Me inspiré en unos dibujos que encontré dentro de un cuaderno que perteneció a Albert Einstein, formaba parte de un lote que adquirí en una subasta junto con otros objetos personales del científico.
– ¿Albert Einstein? Nunca lo habría imaginado
***

Albert caminaba ensimismado con la brújula que su padre le había regalado mientras estuvo enfermo. El movimiento apenas imperceptible de la aguja indicando el norte lo hacía avanzar hacia el centro del jardín, pero en su imaginación atravesaba la selva amazónica intentando huir de una realidad en la que se sentía desgraciado. Soñaba encontrar un lugar oculto donde perderse y no tener que volver a la escuela que le aburría tanto.

De repente apareció rodeada de vegetación y con apariencia de abandono, una caseta azul de rígidas formas geométricas. Su altura de tres metros contrastaba con su base cuadricular de menos de uno y medio. Constaba de dos pares de ventanas pequeñas y cuadradas en cada lateral y una puerta doble que permanecía cerrada desde hacía mucho tiempo, como mostraba la maleza que se había enredado entre sus tiradores. Al arrancarla Albert pudo leer un cartel muy deteriorado que decía:

“Teléfono de la policía.
Gratis para uso público.
Empuje para abrir”
Miró a su alrededor y encontró una piedra que hizo rodar frente a ella, aunque al subirse apenas pudo ver desde la ventana su interior débilmente iluminado. De repente un silbido lo sobresaltó. La caseta comenzó a temblar mientras una luz en el techo giraba intermitentemente. Las puertas cedieron de golpe y el pequeño Albert se deslizó en su interior, engullido por el artefacto.
Tras rodar varias veces se quedó tendido en el suelo, abrió los ojos y sintió que su mundo había desaparecido, que ya no se encontraba en la seguridad del jardín de su casa de Múnich, de aquella noche de verano de 1887. Observó a su alrededor una enorme sala de techo abovedado con vigas de un azul iridiscente y metálico. En su centro se encontraba una consola en forma de hexágono con palancas de distintas formas y colores, engarzada en una columna de luz que se proyectaba hasta el techo. Si no hubiera sido por la época que le tocó vivir, la hubiera identificado como una “nave extraterrestre”, pero sus alucinados ojos infantiles tan sólo lograron parpadear varias veces, intentando creer un hecho inexplicable.
– Bienvenido a mi “casa”, pequeño Albert- dijo una voz con tono sarcástico
– ¿Quién es usted? ¿Cómo sabe mi nombre?- respondió asustado- Al incorporarse pudo ver a un hombre de mediana edad, de piel curtida y mirada traviesa. Vestía levita larga, chalequillo, camisa, un atuendo no demasiado extraño para la época del niño, pero muy extravagante para la de la nave. Mientras le sonreía con la emoción contenida le respondió:
– En el futuro todo el mundo sabrá tu nombre, el mío es el Doctor
– ¿Qué Doctor?
– El Doctor Who
– ¿Y vive en esta habitación?
– ¡Ja, ja, ja! Esto no es una habitación, Albert, es una nave del tiempo, su nombre es TARDIS y yo soy un Señor del Tiempo
– ¡ja, ja,ja! No se puede viajar en el tiempo
– ¿Ah no?¿Y eso por qué?
– No sé … no lo ha hecho nadie, nunca
– Eso es porque no conoces nuestra raza, nosotros podemos ver lo que fue, lo que es y lo que será. Me desplazo a través del continuo flujo espacio-temporal, gracias a la TARDIS
– ¿TARDIS? ¿Por qué se llama así?
– Está formada con las iniciales de “Tiempo y dimensiones relativas en el espacio”
– Pero el tiempo y las dimensiones no son relativas…- empezó a decir Albert pensativo- porque entonces la realidad no tendría sentido…
-¡Ja, ja! No te preocupes, te voy a llevar a un lugar donde suceden cosas muy extrañas- le interrumpió el Doctor Who divertido
– ¿Y dónde está ese lugar?
– En tu universo, Albert… en tu universo- repitió, corrió hacia la consola y activó sus coloridos mandos, entonces la TARDIS se puso a temblar al compás de un peculiar sonido, como si todo su mecanismo interno tarareara la música de una nueva aventura.

Una Cuestión de Tiempo II

La física cuántica puede explicar todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza excepto la gravedad porque, cuando se aplica a ésta, es imposible solucionar las ecuaciones que se plantean, ya que se producen sumas infinitas de números que cada vez son más grandes. De momento, lo que se ha conseguido es utilizarla para explicar fenómenos con un límite mayor que la longitud de Planck y una energía menor que la energía de Planck, pero con estos límites hay fenómenos en el universo que no se pueden explicar porque se salen de ellos y las ecuaciones se vuelven irresolubles, como sucede en los agujeros negros o el Big Bang.
En los años sesenta los físicos John Wheeler y Bryce DeWitt crearon la  “ecuación de Wheeler-DeWitt” con la que podían eludir los problemas de combinar la mecánica cuántica y la relatividad general, pero… ¿Qué sucedió? 
Ecuación Wheeler-DeWitt
Pues que dicha ecuación expresaba un universo estático, sin tiempo, es decir, sustituyeron un problema grave por otro peor, porque…
¿Cómo pueden decir que no existe el tiempo? 
 
El físico británico Julian Barbour consideró muy seriamente el universo estático que emergía de esta ecuación y propuso un modelo de universo SIN TIEMPO.
Para Barbour, cada una de las distintas maneras en que se pueden combinar todas las partículas del universo forma una especie de “fotografía” denominada “Ahora”. Cada uno de esos “Ahoras” existe simultánea e independientemente entre sí, no siendo ninguno de ellos el pasado ni el futuro del otro, como dice Barbour: “el gato que salta no es el mismo gato que cae”. Todos ellos se distribuyen por un paisaje denominado “Platonia” un país atemporal formado por matemáticas perfectas.
Pero, si no existe el tiempo… ¿Cómo explica entonces un mundo en movimiento?
Imaginemos que todas las fotografías del álbum familiar se nos cayeran al suelo de forma caótica, si quisiéramos ordenarlas buscaríamos un criterio que las relacionara entre sí, seguramente trataríamos de seguir la secuencia en que fueron tomadas, colocando primero aquellas en la que éramos niños y luego las que somos más jóvenes y así sucesivamente. De esta forma, reconstruimos la historia familiar, a partir de objetos estáticos como son las fotos, pero el tiempo no subyace de ellas, la memoria es lo único que nos permite la idea de movimiento.
Fotos caóticas de «Dioses de la Realidad»
De igual forma cada “Ahora” contiene también una especie de memoria que nos proporciona la sensación de tiempo y movimiento, son registros denominados “cápsulas del tiempo” que existen en el cerebro, los fósiles, en los registros geológicos, en los genes…
Es decir,  aunque los «Ahoras» son independientes entre sí y ninguno de ellos forma el pasado de otro, si pueden estar vinculados por un orden. Barbour nos propone el ejemplo de los números enteros. Cada uno de ellos existe simultáneamente, pero algunos pueden formar parte del conjunto de los números primos, lo que no significa que el número 3 se produzca en el pasado el número 5. En la cosmología de Platonia, no puede surgir la cuestión de qué sucedió antes del Big Bang, éste es sólo un tipo de «Ahora» muy singular denominado punto Alfa y  no se trata de ninguna explosión violenta ocurrida en un pasado remoto.
Observador desde fuera del universo
No podemos saber si la idea de Barbour sobre los «Ahoras» es correcta o no, pues en la actualidad, no existe ninguna forma de ponerla a prueba, sin embargo, no todas las afirmaciones sobre la posibilidad de que el tiempo no exista se quedan en el mundo de las matemáticas. Esto fue lo que sucedió para la solución propuesta en 1983, por los físicos Don Page y William Wootters. Demostraron matemáticamente que el entrelazamiento cuántico (ver entrada “El Fantasma de Einstein”) podía usarse para medir el tiempo, llegando a la conclusión de que éste surgía de dicho entrelazamiento y que sólo se producía para los observadores desde dentro del universo, si el observador estuviera fuera, el universo sería estático como expresa la ecuación Wheeler-DeWitt. Y así quedó la cosa, porque…
¿Cómo demonios se va a demostrar de forma experimental esta idea teniendo en cuenta que se necesita a un observador fuera del universo?
¡Pues, se consiguió!
Bueno realmente lo que se hizo fue  “fabricar” un universo con sólo dos fotones (por algo le llamaron universo de juguete). La hazaña tuvo lugar en octubre de 2013, por el Instituto Nacional de Investigación Metrológica de Turín. Se enviaron los fotones por dos caminos separados, éstos empezaron orientados (ya sea en horizontal o vertical) y la polarización iba girando conforme pasaban a través de una placa de cuarzo y una serie de detectores. Entonces, uno de los fotones fue tratado como un reloj y su lectura afectó al valor de la polarización del segundo fotón. Esto significaba que un observador que lo midiese influía en el universo de los fotones (universo de juguete) formando parte del mismo. Repitiendo el experimento con placas cada vez más gruesas (cuanto más gruesa era la placa mayor tiempo tardaban en pasar a través y más evolucionaba su polarización hasta tener un valor particular) la polarización del segundo fotón variaba con el tiempo.
Repitiendo el experimento en modo “superobservador” (desde fuera del universo), midieron el estado cuántico del sistema en su conjunto y resultó que era siempre el mismo, dando como consecuencia un universo estático. Aunque el experimento no demostró exactamente que el tiempo “no exista”, sí de alguna manera nos dio un indicio de que podría ser tan sólo una propiedad emergente del entrelazamiento cuántico y no una propiedad intrínseca del universo. Además es una esperanza para que de algún modo terminen por encajar las ecuaciones cuánticas con la relatividad general. Solo bastaría que consiguieran repetirlo más allá de un universo de juguete.

Una Cuestión de Tiempo I

 
 
¿Te imaginas un mundo donde no exista el tiempo? 
 
 
Sería como una película parada en un fotograma eterno o un cómic aburrido de una sola viñeta. El tiempo crea el movimiento, marca los latidos de nuestro corazón, ordena los pensamientos, construye el presente y lo fulmina en pasado en cada momento.
A veces, parece dilatarse angustiosamente, y otras, se nos escapa sin que podamos retenerlo, pero…

¿Qué es el tiempo?

¿Acaso es una percepción humana? ¿Habita sólo en nuestra mente o es un fenómeno concreto ajeno a nosotros mismos? La comunidad científica no se pone de acuerdo para dar una única respuesta y es que comprender la verdadera naturaleza del tiempo ha sido uno de los grandes debates filosóficos desde hace miles de años, no en vano, nos encontramos ante uno de los mayores misterios del universo.
 
 
 
 
Pero, hay algo que no podemos confundir con el tiempo y es su medida. Un reloj marca su duración, el inexorable avance de sus manecillas nos indica el paso de segundos, minutos, horas… pero, eso no es el tiempo, es tan sólo nuestra forma de contar algo que no sabemos qué es.
El tiempo fluye como un río, en un devenir continuo de pequeños instantes, pero…
 
 
¿Qué es un instante?
¿Podría ser infinitamente pequeño?
¿Existe un límite mínimo para separar los latidos del tiempo?
 
 
 
Parece ser que sí, se denomina tiempo de Planck y es lo tarda la luz en recorrer el menor espacio que se puede medir en el universo, es decir, la longitud de Planck, un espacio tan pequeño, que por debajo de él, deja de existir la geometría clásica.
Un fotón lo recorre en 10-43 segundos, para que tengamos una idea, en cada segundo hay decenas de trillones de cuatrillones de tiempos de Planck, un intervalo tan, tan diminuto, que hasta hoy en día no ha sido posible medirlo, pues el record del menor tiempo capturado por los científicos se encuentra en 12 attosegundos, es decir, tan sólo doce veces la trillonésima parte de un segundo (12 x 10−18)
 
 
 
¿Crees que una porción de tiempo tan ridículamente pequeña está vacía de contenido? ¿Qué su ínfima duración le incapacita para albergar sucesos trascendentes?
 
 
 
 
Te equivocas, pues dentro del primer “tiempo de Planck” que existió, se encuentra escondido, nada más y nada menos, que el secreto del origen del universo. En ese primer instante, el espacio y el tiempo estaban comprimidos en una mota infinitamente pequeña de energía y una única fuerza lo gobernaba todo, en un estado absoluto de perfección. Y fue, en ese primer instante, que esta mota de energía estalló desplegando el universo, en lo que se conoce como el Big Bang.
 
 
Pero, ¿qué sucede exactamente por debajo de esa barrera que es el tiempo de Planck? 
 
Al parecer, nos encontramos ante un abismo inquietante, ante un fallo en el sistema en “Matrix”, porque a ese nivel, puede que el tiempo deje de existir, entonces ¿tropezaríamos con el fotograma “parado” de la película de la realidad? ¿Podría el tiempo avanzar en pequeños “saltitos” cinematográficos? NO SE SABE
 
 

Pero, si nos hemos preguntado por la duración mínima del tiempo ¿Qué hay de su duración máxima? O en otras palabras… ¿existe la eternidad?

Cuando nos planteamos esta idea, automáticamente la asociamos con la inmortalidad y sentimos el vértigo de aquello que nunca tendrá fin. Pero, desde el punto de vista científico la respuesta está relacionada con el origen y el destino del universo, pues el tiempo está íntimamente ligado a él.

 
 
 
Existen varias teorías, por ejemplo, para el físico Stephen Hawking el espacio y el tiempo están imbricados entre sí y el inicio del tiempo es similar al borde del mundo. Cuando en la antigüedad se creía que la Tierra era plana se podía pensar que el mar se derramaba por los bordes, pero cuando se averiguó que el mundo tenía una superficie curva se dieron cuenta que era imposible que esto pudiera suceder. El inicio del universo podría ser similar al Polo Sur de la Tierra, los grados de latitud del planeta realizarían el papel del tiempo. A medida que nos desplazamos hasta el norte, los círculos de latitud que, representarían el tamaño del universo, se expandirían. Preguntarse qué ocurrió antes del origen del universo sería como preguntarse qué hay al sur del Polo Sur. Un universo así no necesita ser creado, pues no tendría un principio, simplemente sería.
Para el químico Ilya Progogine, el tiempo no nació con nuestro universo sino que precede a la existencia y hará que surjan nuevos universos. El nacimiento de nuestro tiempo no es el nacimiento de «El Tiempo» porque en el vacío fluctuante preexistía en estado potencial. Este tiempo está “siempre ahí” en estado latente y sólo necesita de un fenómeno de fluctuación para actualizarse.
 
 
 
 
Para los defensores de la teoría de los Multiversos, la realidad es un lugar donde los universos aparecen y desaparecen eternamente, pero esa eternidad sólo podría contemplarse desde fuera de estos universos, porque en el interior de cada uno de ellos el tiempo tendría un final, pues cada uno de ellos está destinado a desaparecer más tarde o más temprano.
 
 
 
 
 
Otra teoría sobre el tiempo bastante curiosa es la denominada “Tiempo Holográfico” del físico Andy Strominger. Para él, nuestro universo es la imagen proyectada hacia atrás en el tiempo de un holograma que está situado en un futuro infinito. El holograma contiene todo lo que ha sido el universo y todo lo que siempre será. Si nos encontramos muy cerca de él, tendremos mucha información, pero si nos alejamos en el tiempo, distinguiremos cada vez menos detalles, habrá menos información presente, por eso, en el universo de hace miles de millones de años no existían más que nubes de gas. En un universo holográfico emergente, no hay un Big Bang, en su lugar existe una explosión continua que surgió de la Nada. En el tiempo holográfico cuanto más vayamos hacia el futuro, el incremento del tiempo nos moverá cada vez menos hacia adelante y necesitaríamos una cantidad infinita de tiempo para alcanzar el holograma.
La eternidad puede referirse al tiempo infinito, pero también a aquello que carece de él, pero…
¿Cómo puede ser que no exista el Tiempo?
 
 

Sígueme a la segunda parte

Referencias: 
– El nacimiento del tiempo. Llya Prigogine
– El Gran Diseño. Stephen Hawking
– Documental: “Secretos del Universo: ¿Puede la Eternidad terminar?”

El Misterio Está en la Masa

Como hemos visto, aunque pudiéramos eliminar todo cuanto existe en el espacio aún seguiría existiendo algo, pues el vacío está muy lleno, y una de las cosas que podríamos encontrar en el vacío es el famoso bosón de Higgs que cuando fue encontrado  la gente preguntaba ¿pero qué es eso del bosón? Algunos contestaban: es el que da la masa.
¿Pero qué es un bosón? ¿Qué es eso de que da la masa? ¿Por qué Higgs?
Pero…vayamos por partes
 
Si nos damos un paseo y cogemos una piedra del camino, tenemos claro que tiene masa, la podemos sentir en nuestras manos y pensamos de ella que es algo propio de su naturaleza tenerla, pues de lo contrario, no existiría. Pero la piedra, como todo cuanto nos rodea, está compuesta por millones y millones de átomos y dentro de cada uno de ellos existen una serie de partículas denominadas protones, neutrones y electrones. 
Los protones y neutrones están constituidos por partículas aún más pequeñas que se denominan quarks. Los electrones son, de por sí, una partícula elemental. Todas las partículas elementales pueden dividirse en dos grupos: las de materia (fermiones) y las de fuerza (bosones), los quarks y los electrones pertenecen a la primera. Los bosones se encargan de transmitir la fuerza que se da entre las partículas. Cada fuerza fundamental tiene su partícula encargada de realizar esta labor, así la fuerza electromagnética tiene al bosón fotón para transmitirla, la fuerza nuclear fuerte al bosón gluón, la débil tiene a los bosones W y Z y aún queda por encontrar al  “gravitón” que sería el portador de la fuerza gravitatoria.
 
 
Bien, hasta aquí ya tenemos localizado al bosón… pero ¿y el Higgs?
 
El Modelo Estándar de física de partículas (teoría que combina la mecánica cuántica con la de la relatividad y establece ecuaciones que predicen la existencia de un gran número de partículas) no permitía que algunas de ellas tuvieran masa (los bosones W y Z), pero resultó que sí, que la tenían. Entonces, algunos científicos allá por los sesenta, se pusieron a investigar el tema y se preguntaron por qué unas partículas tenían mucha masa como los quarks, los electrones muy poca y los fotones no tenían ninguna.
 
Peter Higgs
Entonces aparece en escena Peter Higgs, junto con otros científicos como F. Englert y R. Brout  para ponerle un pequeño “parche” a la Teoría Estándar y que todo encajara como debiera, respetando la masa de esas díscolas partículas. Y es aquí cuando surge el “Campo de Higgs”. La forma más popular de explicar dicha hipótesis es mediante la siguiente analogía:
 Imaginemos un océano donde nada felizmente un pez que es un auténtico velocista, se desliza perfectamente por el agua y apenas ésta le pone resistencia, detrás de él nada agotado un submarinista, entrado en carnes, que avanza a duras penas sintiendo como el agua frena su ambición de alcanzar el pez. Pues bien, el océano vendría a ser el campo de Higgs, extendiéndose por todo el vacío, frenando a unas partículas más que a otras al avanzar por él, cuanto más le frena más masa tienen (como el submarinista-quark) cuanto menos interactúa con el medio, menos masa (como el pez-electrón). Al fotón no lo frena nadie, por lo que no tiene masa.
 
 
Así pues, la masa no es una propiedad intrínseca de la partícula, sino el resultado de una interacción con el campo de Higgs.
 
 
 
Pero ¿de qué está hecho el campo de Higgs?
Pues de bosones de Higgs y aquí se cierra el círculo. Lo mismo que el agua está compuesta de partículas de H2O, el campo de Higgs está formado por los bosones encargados de transmitir la masa, como los bosones que vimos antes, de transmitir fuerza.
Así que si alguna vez pensaste como Newton que la materia estaba formada por partículas sólidas con masa, pues va a resultar que era una ilusión, que no es más que una actividad de campos cuyas interacciones apenas se vislumbra.
 
Pero ¿por qué el bosón de Higgs es tan importante?
 
Peter Higgs recibiendo el premio Nobel
Porque todo cuanto existe está constituido por átomos, si éstos no tuvieran masa no existiría la materia, por lo cual el universo sería un lugar muy distinto, no existiría la biología, ni la química, ni la piedra del camino, ni, por supuesto, nosotros. Así pues, no me extraña que todos estuvieran tan contentos cuando en julio de 2012 el CERN anunció haber detectado una partícula tipo bosón que parecía coincidir con la predicha por Peter Higgs en 1964. 
 
 La realidad volvía estar dentro de los cauces establecidos, menos mal.
Pero el bosón de Higgs es un misterio de por sí. Se especula que podría ser una llave para una nueva física, porque hasta ahora todas las partículas descubiertas o son de materia o son de interacción, pero el Higgs… ¿Qué es el Higgs? Podría ser la manifestación de algo mayor, como un siguiente nivel que nos ayudaría a entender mejor los secretos del universo.
 
 
 
 
 
 
 
Referencias:
– El espejismo de la ciencia. Rupert Sheldrake

El Misterio de las Formas

 
 
¿Os habéis preguntado alguna vez la importancia que tienen las formas de las cosas que nos rodean?
 
Aunque este planteamiento pueda parecer algo trivial, si las cosas no tuvieran un diseño específico no podríamos distinguir unos objetos de otros. Así, nuestro mundo está lleno de árboles, piedras, letras, gatos… que reconocemos gracias al aspecto que poseen, pero, ¿comprendemos realmente qué son las formas? 
Todas las cosas poseen unas características propias que pueden ser medidas como su masa, su energía, su temperatura, podemos saber la proporción que posee de determinados elementos químicos, etc. pero, ¿podemos hacer lo mismo con sus formas? 
 

La forma está unida a la materia, pero ésta no basta para explicarla. Por ejemplo, reconocemos una cuchara por su aspecto, pero las cucharas pueden ser de madera, de acero, de plástico… y esa misma materia puede servir para dar forma a otros objetos como a un tenedor. Por otro lado, si reducimos a cenizas un objeto, la cantidad de materia y energía se conserva, pero la forma desaparece totalmente. Es decir, la materia y la energía pueden estar presentes de muy distintas maneras por lo que no sirve para explicar el concepto. Las formas, pues, sólo pueden reconocerse directamente.

Forma de jirafa y.. ¿perro?

Su descripción y clasificación es el objetivo de muchas ramas de la ciencia. La única manera de representarla es mediante fotos, dibujos, diagramas o modelos, pero no existe una fórmula matemática exacta que nos explique la forma de una jirafa o de un perro. Y si la descripción de las formas estáticas es un problema matemático, ni que decir tiene la descripción de los cambios que se producen en los organismos vivos hasta desarrollar su forma, es decir, la morfogénesis.

La manera en que los organismos vivos adquieren su forma compleja a partir de huevos fertilizados es hoy en día un misterio. Para los seguidores de la corriente mecanicista (véase «En busca del alma perdida») el origen de las formas debe encontrarse siempre en la materia, es decir, dentro del huevo fertilizado.

En el siglo XVII los preformistas pensaban que dentro de éste se encontraba una versión reducida del organismo adulto. Pero esta teoría se demostró errónea. Para los teóricos neodarwinianos y los genetistas la herencia debía explicarse, igualmente, en términos materiales. La forma, los instintos o todo aquello que pueda heredarse debía estar contenido en los genes, ya que no podía estar en otro lugar. Sin embargo, se sabe que si bien la presencia o ausencia de un determinado gen puede influir en la estructura de un ser vivo esto no prueba que los genes determinen la forma, es decir, no existen genes para unas características determinadas. Entonces

 ¿son suficientes los genes para explicar la forma? ¿y si influyeran determinadas causas inmateriales?
 
En el otro lado de la polémica, el embriólogo vitalista Hans Driesch, afirmó en 1900 que, existía “algo” que actuaba sobre el organismo, que no era parte material del mismo y que guiaba el desarrollo de los seres vivos hasta alcanzar las características de su especie. Aunque los genes eran los “medios materiales” el orden de éstos se debía a este factor inmaterial al que denominó “entelequia” basándose en Aristóteles. Sobre los años veinte, los organicistas crearon un concepto más preciso al que denominaron campo morfogenético. En 1981, el biólogo Rupert Sheldrake se basó en la idea de estos campos para su hipótesis denominada “causación formativa” sobre la que profundizaremos a continuación.
 
 
 
Un campo es una región donde existe una influencia que no es material, es decir, los objetos que se encuentran en él sienten la influencia del campo sin que exista ningún contacto físico. Por ejemplo, nosotros nos encontramos influidos por el campo gravitatorio terrestre que se extiende por todas partes, éste hace que las cosas tengan peso y que los objetos caigan al suelo, sin embargo no lo podemos ver, ni oír, no es algo material y ejerce su acción a distancia (no lo podemos tocar). Pues bien, los campos mórficos (campos morfogenéticos dentro de la causación formativa) se comportan igual, pero su misión es dar forma y organizar todos los sistemas, no sólo los biológicos, sino también los sistemas físicos y químicos. Por lo que habrá un campo morfogenético para los protones, para las moléculas de agua, para los riñones de las ovejas, para los elefantes… Pero lo curioso, es que estos campos están influenciados por formas similares anteriores, es decir, la forma de un sistema no se encuentra predeterminada en su primera aparición, pero una vez adoptada la primera forma ésta se repetirá a los sistemas posteriores. Pero…
 
¿Qué es lo que determina la primera forma entonces?
 
Para Sheldrake no existe respuesta científica a esta pregunta porque la ciencia sólo puede ocuparse de los fenómenos que se repiten. La elección inicial de una determinada forma puede ser producto del azar, de una creatividad inherente a la materia o de una instancia creativa trascendente, pero cualquier caso estaría en el terreno de la metafísica. Por lo que la forma inicial de la materia sigue siendo un gran misterio.
 
Hemos dicho que los campos mórficos influyen sobre la forma de los sistemas futuros como si se tratase de una memoria, pero …
¿Cómo lo hace? 
Gracias a lo que Sheldrake denomina  resonancia mórfica, pero…
 ¿Qué es la resonancia?
 
Todo cuerpo o sistema tiene una frecuencia de vibración natural que depende de la masa y de la forma en que ésta se distribuye alrededor del centro de gravedad. Si al aplicarle una vibración coincide con su frecuencia natural se produce un efecto denominado resonancia que haría vibrar de forma progresiva. Por ejemplo, la vibración de una cuerda tensa en respuesta a determinadas ondas sonoras, la sintonización de un receptor de radio con la frecuencia de la onda emitida… 
 
 
 
 
La resonancia mórfica se parece a estos tipos de resonancia porque tiene lugar entre sistemas oscilantes. Átomos, moléculas, cristales, células, tejidos, órganos, organismos… están compuestos por partes que vibran a un ritmo característico. 
 

Otra característica de la resonancia es el principio de selectividad. Este se produce cuando el sistema sólo responde a una combinación de determinadas frecuencias. Por ejemplo, un aparato de radio reacciona sólo a la frecuencia con la que lo sintonizamos de entre todas las ondas de radio que le llega. Igualmente la forma tiene un efecto resonante a través del espacio y del tiempo de forma similar a dicha selectividad. Gracias a ella la forma de un sistema (estructura interna y frecuencia vibratoria) se plasma en cualquier sistema posterior.

Por ejemplo, un embrión mientras se desarrolla entra en resonancia mórfica con los miembros anteriores de la especie, sintoniza con los campos de ésta que conforman su desarrollo. Cuanto mayor sea el número de miembros de una especie mayor es la influencia que ejercen porque ésta se acumula. La resonancia mórfica no trasmite energía, sólo información. No se ve influida por la separación temporal o espacial y podría ser igualmente eficaz a través de miles de kilómetros como de un centímetro y de un siglo como de un segundo. Las formas de los sistemas del pasado se hacen automáticamente presentes en los sistemas posteriores semejantes. 

Imaginemos una sustancia química que nunca haya existido con anterioridad. Según la hipótesis de la causación formativa no se puede saber que forma tendrá cuando cristalice puesto que todavía no existe para ella ningún campo morfogenético. Pero cuando lo haga la forma adoptada influirá en las cristalizaciones posteriores de la misma sustancia mediante resonancia mórfica. Por lo que es posible que la primera vez cristalice con dificultad, pero en las siguientes ocasiones será más fácil por el efecto que los cristales anteriores irá acumulando en su campo morfogenético.

También sucede que una forma de cristalización sea reemplazada por otra de forma misteriosa. Por ejemplo, el ritonavir era un fármaco empleado para el SIDA de Abbott Laboratories, al año y medio de su comercialización apareció un polimorfo (otra forma distinta en la que puede cristalizar un determinado compuesto)  que sustituyó al anterior. Aunque la fórmula química era la misma en ambos, sus diferencias estructurales provocaban que los pacientes no lo absorbieran bien, por lo que tuvo que ser retirado del mercado. Una explicación al porqué desaparece un polimorfo es que las nuevas forman sean termodinámicamente más estables y reemplazan las antiguas. Cuando no existía ninguna no pasaba nada, pero cuando se forman nuevas más estables éstas se difunden por todo el mundo sustituyendo a las viejas. Según Rupert Sheldrake estos fenómenos apoyan la hipótesis de la resonancia mórfica.



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Referencias:

– Una nueva ciencia de la vida. Rupert Sheldrake

– La presencia del pasado. Rupert Sheldrake

La Persistencia de la Memoria

En la entrada «El Misterio de las Formas» comentábamos que, según la hipótesis de la causación formativa, las formas se transmitían mediante los campos morfogenéticos a todos los sistemas, ya sean físicos, químicos o biológicos. Pues bien, siguiendo esta hipótesis, incluso la conducta de los seres vivos se organiza mediante campos, los llamados campos conductuales. 
¿ Y cómo actúan?
Pues, al igual que los morfogenéticos, mediante resonancia mórfica. Es decir, según la hipótesis de la causación formativa, la herencia de la conducta dependería de la herencia genética, de los campos morfogenéticos y de los campos conductuales. Sin embargo, la teoría convencional se opone a la hipótesis de la causación formativa porque ésta considera que la conducta innata (la heredada no la aprendida) depende exclusivamente del ADN. Para entender la diferencia entre ambas se puede recurrir al siguiente símil: cuando escuchamos música por los altavoces de un aparato de radio ésta depende del funcionamiento de los cables, los transistores, los condensadores, las pilas… para la teoría convencional el origen de la música se encontraría en el interior del aparato, obviando que ésta depende de la emisora que se puede estar a centenares de kilómetros de distancia.
Pero ésta no es la única diferencia entre ambas hipótesis, la otra se refiere a las capacidades aprendidas. Según la teoría convencional, estas capacidades no pueden heredarse, sin embargo, siguiendo la idea de la resonancia mórfica un nuevo patrón de conducta puede aprenderse más fácilmente por miembros de una misma raza, aunque sus miembros se encuentren en distintas partes del planeta.
Un caso, bien conocido, es el del herrerillo común. Estas aves abren los tapones de las botellas de leche, que los repartidores dejan en las puertas de las casas, y beben parte de su contenido. La primera vez que se detectó el fenómeno fue en 1921, en Southampton. Como los herrerillos no se alejan apenas del nido, al descubrirse que el fenómeno se repetía a más de 20 km de distancia, tenía que ser debido a herrerillos diferentes. El hábito se fue expandiendo con el tiempo por toda Gran Bretaña, conforme pasaban los años existían nuevos lugares donde se producían las aperturas de las botellas de leche. También aparecieron casos en Suecia, Dinamarca y Holanda. En este último país, durante la guerra las botellas desaparecieron y ya no volvieron a aparecer hasta 1947, lo que significaba que pocos herrerillos podrían quedar como supervivientes de aquellos que aprendieron esa conducta, pero esto no impidió que comenzaran nuevos ataques a las botellas de leche, en sitios distintos y por muchos individuos a la vez. La conducta de un animal recibirá influencia en primer lugar de él mismo en el pasado, después de los animales genéticamente similares que vivieron en el mismo entorno, y más inespecíficamente, de aquellos que vivieron en entornos distintos. Tanto la conducta heredada, por ejemplo, la capacidad que tiene una araña recién nacida de tejer una tela aunque nunca haya visto una araña o una telaraña, como la aprendida, como la de los herrerillos, dependen de los campos mórficos. En los seres humanos sucede igual. Cuando empezamos a desarrollar determinadas habilidades físicas, como nadar o tocar el piano, sintonizamos con los campos mórficos y el aprendizaje se facilita por resonancia mórfica de nuestros profesores, pero también, de otras muchas personas desconocidas que han realizado esas actividades con anterioridad.
Pero la influencia de la experiencia pasada no sería posible sin la memoria. Para la teoría convencional la memoria depende de trazas materiales, para la causación formativa no, puesto que, mediante resonancia mórfica, el pasado puede influir de forma directa en el presente, entonces…
¿Se guardan los recuerdos en el cerebro? 
 
Durante muchos años se ha estado intentado encontrar las trazas de memoria en el cerebro. Hoy por hoy, las hipotéticas trazas de memorias, no solo no se han encontrado, sino que su naturaleza sigue siendo un misterio. Pero, si los recuerdos dependen de los campos mórficos, no tienen que almacenarse en el cerebro, se obtendría mediante resonancia mórfica del pasado del organismo. Así, si el cerebro resultara dañado, los campos mórficos podrían reorganizar las células nerviosas de otra parte del mismo para que realizaran las funciones de la parte dañada.
Referencias:
– Una nueva ciencia de la vida. Rupert Sheldrake
– La presencia del pasado. Rupert Sheldrake

Las Fuentes de la Vida II

Al margen del enigma que plantea la aparición de materia orgánica a partir de la inorgánica, existe un misterio más por resolver… hemos dicho que para que un organismo se defina como vivo debe ser capaz de regenerarse, replicarse y evolucionar.
Para explicar el origen de la vida es necesario, pues, saber cómo pudieron los sistemas vivos tener esta capacidad.
Al principio se sostenía que no podía existir la vida sin un sistema genético primitivo. Las proteínas no pueden almacenar la información genética para la síntesis de una nueva proteína, en cambio, los ácidos nucleicos si pueden almacenar información genética.
¿Qué son los ácidos nucleicos?
Son grandes moléculas orgánicas formadas por la repetición de unas moléculas más pequeñas denominadas nucleótidos. Existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico).
En el  ADN reside la información genética de un ser vivo. Se trata de una molécula extremadamente larga en forma de doble hélice y compuesta por dos cadenas de nucleótidos que se repiten en toda la cadena.
ADN
El ARN ayuda al ADN a transferir información vital para la síntesis de proteínas. Se trata de una molécula constituida solo por una sencilla cadena de nucleótidos.
Pero, existe un problema…
los ácidos nucleicos necesitan enzimas para poder duplicarse, es decir, proteínas. Esto nos lleva a al problema siguiente… ¿Qué fue antes las proteínas o los ácidos nucleicos? ¿el huevo o la gallina?
Existen dos hipótesis que intentan dar explicación a este enigma:
“El Mundo de ARN” plantea que el ARN fue la primera forma de vida en la Tierra que luego desarrolló una membrana celular a su alrededor convirtiéndose a la primera célula sin núcleo (procariota). Parece ser que, éstas moléculas se formaron espontáneamente. El ARN tenía entonces función de material genético que luego fue relegada al ADN, que era más estable, y también funcionaba como proteína, pero la selección natural lo sustituyó por las proteínas que eran más eficientes para llevar a cabo funciones enzimática, estructural y de transportes en los seres vivos.
Y además…
Si el ARN se formó en la Tierra primitiva a altas temperaturas su vida tuvo que ser muy breve ya que es muy inestable cuando la temperatura es elevada, por otro lado, si la temperatura hubiera sido baja el ARN no se hubiera podido sintetizar. A finales de los 80 los científicos Robert Shapiro y Gerald Joyce se cuestionaron si el ARN podía ser sintetizado en las condiciones primitivas a mayor velocidad que la de su destrucción por la radiación ultravioleta, por hidrólisis  o por reacción con otras moléculas. La conclusión a la que llegaron fue que, aunque la síntesis hubiera sido posible en la Tierra primitiva, ésta habría dado lugar a cantidades muy pequeñas de ARN.
Pero, hay una dificultad adicional…
El ARN puede construirse con nucleótidos levógiros o dextrógiros, pero no con ambos a la vez. Por lo que, de nuevo… ¿Cómo de una mezcla de nucleótidos levógiros y dextrógiros pudo construirse el ARN de la células que  exclusivamente son dextrógiros? Nadie lo sabe. El origen del código genético sigue siendo uno de los grandes misterios de la biología.
Son tantas las preguntas que plantea esta hipótesis que muchos investigadores han abandonado la idea de que el ARN fuera la molécula primordial de la vida.
Fuentes hidrotermales submarinas
La otra hipótesis  que intenta dar una explicación es la del “Metabolismo primero”.
El metabolismo se define como una serie de transformaciones químicas y procesos energéticos que suceden en los seres vivos. Para ello se necesitan enzimas que originen sustancias que a su vez son productos de otras reacciones.
Esta hipótesis propone que las primeras entidades vivas que surgieron fueron unas redes metabólicas primitivas que crearon el ambiente propicio para que, después, surgieran los ácidos nucleicos. Estas pequeñas moléculas primitivas que formaban estas redes metabólicas lograron replicarse (dividirse) pasando información a sus descendientes y evolucionar.
Entre los distintos modelos que aporta esta hipótesis se encuentra el del químico Günter Wächtershäuser que defendió que el ciclo metabólico primitivo debió producirse en la superficie de minerales como la pirita, cerca de las fuentes hidrotermales submarinas, donde la temperatura y la presión eran muy altas, y el ambiente anaeróbico.Las primeras células habrían sido burbujas formadas por lípidos en la superficie de estos minerales. Sin embargo, hasta hoy en día los defensores del “metabolismo primero” no han podido demostrar que las reacciones químicas podían ser capaces de transmitir información hereditaria y evolucionar. Además, al margen de estas dos hipótesis, y llegado al punto de que tenemos todos los aminoácidos, todos los nucleótidos, etc. que necesitamos
¿Cómo se combina todo esto para formar un ser vivo?
De nuevo, nadie lo sabe.
Y el misterio continúa… 
Referencias:
– La vida en el espacio. La nueva ciencia de la astrobiología. Lucas John Mix
– ¿Ha enterrado la ciencia a Dios? John C. Lennox
– Biología 1. Patricia Campos
– Biología 1. Un enfoque constructivista. Maria de los Angeles Gama
– Conferencia de Stephen Hawking: “ La vida en el universo”
– La vida de un joven planeta. Andrew H. Knoll

Las Fuentes de la Vida I

 
 
 
 
 
De todas las características maravillosas del planeta Tierra, una de las más increíble y enigmática es la de ser el escenario donde se desarrolla la vida, la existencia. Y es que nos encontramos ante uno de los misterios más complejos del universo. Pero, ¿qué es la vida? ¿Qué es lo que diferencia a un ser vivo de algo que no lo está? Encontrar una definición que sea capaz de hacer justicia a tan extraordinario fenómeno ha sido una constante tanto en la filosofía como en la ciencia, pero siempre parece que se escapa algo de carácter trascendente e indefinible.
 
 

Podríamos decir que todo ser viviente está formado por un mecanismo perfecto ensamblado por pequeñas piezas que dan una respuesta precisa ante los estímulos externos. Esta sería una explicación denominada mecanicista, pero… ¿es eso la vida? ¿acaso las máquinas están vivas? ¿o podríamos decir que un ser vivo es algo más que la suma de sus piezas? ¿y cómo se definiría ese algo más? Más adelante volveremos sobre esta idea.

Al margen de la definición de vida, podemos avanzar en este asunto si nos limitamos a destacar lo que caracteriza a un ser vivo de otro que no lo está, es decir, un organismo con una estructura material muy organizada y compleja que se relaciona con el ambiente intercambiando materia y energía, y que además, se nutre, se relaciona y se reproduce.
 
 
Pero, vayamos por partes…
¿De qué están hechos los seres vivos?
 
 
La materia viva posee unas características y propiedades que las distingue de la materia inerte gracias a los átomos que la componen (bioelementos). De los 92 átomos naturales, sólo 27 son bioelementos. Estos se combinan entre sí para formar las moléculas de la vida (biomoléculas) que pueden ser orgánicas e inorgánicas. Las inorgánicas forman el agua, las sales minerales y los gases. Las orgánicas están formadas por átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. El carbono hace posible que se puedan formar enlaces muy estables (covalentes) y unirse a otros carbonos para formar largas cadenas.
 
 
A partir de la materia orgánica se formó la primera célula que se considera el elemento más pequeño que puede considerarse vivo.

¿Cuándo surgieron los seres vivos?
Gracias a los restos fósiles sabemos que la vida en la Tierra surgió hace unos 3.500 millones de años, es decir, tan sólo unos 500 millones de años después de que el planeta se estabilizase y enfriase lo suficiente tras su formación. Lo verdaderamente sorprendente es que surgiera tan deprisa. Como dice Stephen Hawking, la vida podría haber tardado 7.000 millones de años en aparecer y aún le sobraría tiempo para que pudieran desarrollarse seres como nosotros que se preguntan sobre el origen de la vida. De todo el tiempo que disponía la Tierra antes de desaparecer, la vida empleó tan sólo 1/14 de dicho tiempo.
 ¿Por qué tanta prisa? No se sabe.
 
 
¿Cómo surgieron los seres vivos? (Lo que creemos hasta ahora)
 
El interés del ser humano por conocer el origen de la vida se remonta a miles de años atrás. En un principio se creía en la teoría de la generación espontánea, es decir, que la vida podía surgir de materia sin vida “abiogénesis”. Esta idea fue defendida por Platón, Aristóteles y otros grandes filósofos griegos quienes estaban convencidos de que determinados seres como, por ejemplo, las ranas procedían del lodo o los gusanos de la carne en descomposición.

Pero, en la segunda mitad del siglo XIX, Louis Pasteur demostró, hirviendo caldos y soluciones en distintos matraces, que éstos permanecían estériles por tiempo indefinido si no se rompían y eran invadidos por microorganismos exteriores, lo que puso fin a la creencia en la generación espontánea. Pasteur, sin proponérselo, estaba apoyando la teoría de la biogénesis, es decir, que la vida sólo podía proceder de la vida.

En 1908 apareció la teoría de la panspermia, que defiende que la vida se habría generado en el espacio exterior y habría llegado a la Tierra viajando en cometas y meteoritos. Sin embargo, es una teoría controvertida ya que se considera poco probable que una espora o cualquier tipo de célula pudieran resistir a las temperaturas extremas, al vacío y a las radiaciones. Aunque se ha comprobado la existencia de restos orgánicos en cometas… ¿de que sirve esta teoría a parte de trasladar el misterio del origen de la vida a otro lugar del universo? 

 

Un paso más allá en esta idea lo dio la teoría de la panspermia dirigida, que propone que, la vida fue deliberadamente traída a la Tierra por seres inteligentes superiores de otros planetas. Claro que, para que la comunidad científica lo aceptara, primero debía demostrarse la posibilidad de vida inteligente extraterrestre… ¿Quién sabe?

Finalmente, llegamos a la teoría quimiosintética o abiótica publicada en 1924 por el biólogo Alexander Oparín. Basándose en la idea de que el origen de la vida se encontraba en la célula y que éstas estaban compuestas de moléculas orgánicas e inorgánicas, propuso que las primeras moléculas orgánicas se formaron a partir de los gases de la atmósfera primitiva y la acción de descargas eléctricas de las tormentas y de la luz ultravioleta del sol. La atmósfera primitiva carecía de oxígeno y estaba formada por hidrógeno, metano y amoniaco. Las moléculas fueron arrastradas por la lluvia y se acumularon en los océanos formando la “sopa primigenia”. Aquella acumulación fue aumentando su complejidad hasta que, de forma insólita, comenzaron a  hacer copias de sí misma y reproducirse. Las moléculas que mejor se reproducían se unieron a otras y se encerraron en pequeñas gotas denominadas “coacervados” que fueron los ancestros de las primeras células.

 
 
En 1952, Stanley Miller realizó un famoso experimento de laboratorio basándose en la teoría de Oparín. Para ello, sometió a descargas eléctricas una mezcla química que simulaba la atmósfera primitiva de la Tierra. Al cabo de 2 días encontró un 2% de aminoácidos.

¿Qué importancia tienen  los aminoácidos?

Los aminoácidos son las pequeñas unidades de las que están compuestas las proteínas. Poseen unas características químicas que les permiten  plegarse de manera específica para realizar determinadas funciones: enzimática, estructural, reguladora, defensiva.. Todos los aminoácidos poseen una misma estructura básica, esto es:
 
               – un átomo central de carbono
               – un grupo amino (NH2)
               – un grupo carboxilo (COOH)
               – una cadena lateral (R)
 
 
 
 

Existen muchos tipos de aminoácidos, pero sólo 20 forman parte de las proteínas.

Los aminoácidos tienen dos configuraciones (levógiras y dextrógiras) según estén dispuestos sus átomos en el espacio. La forma D se produce cuando el grupo NH2 se encuentran a la derecha del carbono y la forma L cuando se encuentra a la izquierda. Curiosamente todos los aminoácidos que componen las proteínas de los seres vivos tienen forma L.
 

Pero, volvamos a Miller…
Su experimento tuvo una acogida entusiasta entre la comunidad científica pues parecía que los elementos constitutivos de la vida eran relativamente fáciles de obtener por procedimientos naturales. Sin embargo, los geoquímicos defienden ahora que la atmósfera primitiva estuvo compuesta por nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua, pero no por amoniaco, metano o hidrógeno como defendía Oparín. En estas condiciones es mucho más complicada la formación de los aminoácidos.
 
Ahí no queda la cosa… y es que la formación de aminoácidos plantea, además, otros desafíos… Como hemos dicho, los aminoácidos pueden tener dos configuraciones (levógiras y dextrógiras) y ambas aparecen en la naturaleza en la mismas proporciones, así como,  en los experimentos realizados en el laboratorio, pero las proteínas están formadas únicamente por aminoácidos levógiros… ¿Cómo pudieron seleccionarse sólo los que giraban a la izquierda? ¿Y qué implica? 

Pues que si quisiéramos, por ejemplo, obtener de forma natural una proteína formada por 100 aminoácidos, la proporción de obtenerla únicamente en su versión levógira sería de uno entre 1030. Lo curioso es que mientras todos los aminoácidos son levógiros, todos los carbohidratos de los seres vivos son dextrógiros.

 
Y eso no es todo…
 

Para que la proteína funcione bien es necesario que todos sus enlaces sean peptídicos para que posea una estructura tridimensional correcta. Un enlace peptídico consiste en la unión del grupo carboxilo (COOH) del primer aminoácido con el del grupo amina (NH2) del segundo y así se va constituyendo el esqueleto de la proteína, uniendo cabeza con cola. En las simulaciones en el laboratorio sólo la mitad de los enlaces eran apropiados, por lo que la probabilidad de obtener 100 enlaces de este tipo vuelve a ser de 1 entre 1030. Por lo que la probabilidad final de que una proteína de 100 aminoácidos levógiros se ensamble al azar mediante enlaces peptídicos es de 1 entre 1060. Estas cifras se asemejan bastantes a las que vimos en la entrada “¿Qué pasaría si…?”

 
Además, el físico Paul Davies nos recuerda que la segunda ley de la termodinámica describe la tendencia de los sistemas cerrados a degenerar, perder información y orden, aumentando su entropía (ver “En la diana del tiempo”). Para que una solución concentrada de aminoácidos diera lugar a un enlace polipéptido de forma espontánea tendría que invertir la tendencia termodinámica al desorden y eso sólo sería posible en un volumen de fluido del tamaño del ¡universo observable!

​
universobservable
Universo observable
 
 

Pero las proteínas no se forman simplemente mezclando aminoácidos, porque éstos deben ocupar posiciones muy concretas en la cadena determinadas por el código genético. El requisito de una secuencia correcta es tan importante que esa es la diferencia que puede haber entre una célula viva y un cristal o un copo de nieve. Pensar que todo es cuestión de puro azar es, según palabras de Paul Davies:

«… comohacer explotar dinamita bajo un montón de ladrillos y esperar a que formen una casa”.

Entre las diversas clases de aminoácidos, como hemos dicho, 20 forman parte de las proteínas. Por lo que si tenemos 20 la probabilidad de conseguir el aminoácido correcto en la posición correcta es de 1/20. Por lo que conseguir 100 aminoácidos en la secuencia correcta sería de 1 entre 10130. Estos cálculos se refieren a una sola proteína, pero la vida requiere de cientos de miles de proteínas…

 
 
 
 
Referencias:
– La vida en el espacio. La nueva ciencia de la astrobiología. Lucas John Mix
– ¿Ha enterrado la ciencia a Dios? John C. Lennox
– Biología 1. Patricia Campos
– Biología 1. Un enfoque constructivista. Maria de los Angeles Gama
– Conferencia de Stephen Hawking: “ La vida en el universo”
– La vida de un joven planeta. Andrew H. Knoll

En Busca del Alma Perdida

 
¿Puede haber un misterio más grande en el universo que el hecho de la propia vida? ¿Qué es exactamente estar vivo? ¿Existe algo de naturaleza inexplicable que dota a los organismos de la capacidad de vivir?
En la entrada anterior (“Las Fuentes de la Vida”) comentábamos la dificultad que siempre ha supuesto tanto para la biología como para la filosofía responder a la pregunta ¿Qué es la vida? Sin embargo, el ser humano en su búsqueda incansable por comprender los grandes enigmas de la existencia, ha buscado desde el principio de los tiempos sus propias respuestas.

Los pueblos de la prehistoria pensaban que seres espirituales con inteligencia y voluntad habitaban en todo, incluso aquellas cosas con apariencia inerte como las montañas, los ríos, las rocas… también en los fenómenos naturales como el viento, el trueno o la lluvia, que eran personificados y venerados por su poder como dioses. A esta creencia se la denominó “animismo” que significa alma en latín, pues pensaban que la vida dependía de una fuerza inmaterial o anima que existía dentro de todas las cosas. Aunque esta idea fue extinguiéndose poco a poco, se siguió creyendo en la existencia de esa sustancia escurridiza que explicaría qué es la vida.

Los fenómenos naturales eran venerados como dioses
 
Hipócrates (460-370 a.C), médico de la antigua Grecia, también creía  que la vida no era el resultado de unos órganos que funcionaban, sino una causa, un principio que se unía al cuerpo. La materia era inerte y para formar a un ser vivo se necesitaba añadir este principio animador. 
 
 
Para Aristóteles (384-322 a.C) el alma era la característica general de los seres vivos y su condición previa. La definía como “entelequia primera de un cuerpo natural organizado” Entelequia es ese estado donde se ha alcanzado todas las capacidades potenciales llegando a la perfección. Así como el cortar es la esencia del hacha, el alma es la vida o esencia del cuerpo. El alma es la fuerza que organiza el cuerpo según las posibilidades de éste. Vida y alma son una misma cosa.

Contrarios a estas ideas surgieron los «atomistas» (Leucipo, Demócrito) quienes tenían una concepción de la naturaleza totalmente materialista y estaban convencidos de que todos los fenómenos naturales eran explicables según la forma y tamaño de los átomos. Aristóteles se opuso a los atomistas pues él no creía que existiera el vacío entre las partículas porque la materia era continúa y no podía dividirse en partes irreductibles. Se negaba, además, a que la vida pudiera ser explicada de forma mecánica. Aquí comienza una discusión que tendría su continuación varios siglos más tardes y que sigue incluso en nuestros días.

 
 
 
Durante la Edad Media, todas las explicaciones aportadas por los filósofos griegos, cayeron en el olvido, ya que lo único que importaba era la creencia en Dios y sus leyes.
En el siglo XVI se creía que los sistemas vivos eran distintos a los no vivos porque poseían una “fuerza vital” que al actuar sobre ellos los dotaba de vida. A esta corriente se la denominó “vitalismo”. Corriente que tuvo su mayor adversario en las ideas mecanicistas surgidas en el siglo XVII, a cuyos seguidores se les denominaría más tarde fisicistas. El «mecanicismo», se basaba en que toda la realidad podía explicarse mediante la mecánica pues su estructura era comparable a la de una máquina. Los fenómenos naturales sólo debían explicarse en referencia a la materia, el movimiento y sus leyes. Redujo las funciones biológicas a procesos químicos y físicos y puso fin al dualismo espíritu-cuerpo. Descartes, máximo representante de esta doctrina filosófica, eliminó el alma de los seres vivos y redujo el fenómeno de la vida a una realidad explicable por el desplazamiento de sus partes. La única diferencia entre el ser humano y un autómata era su creador, del primero era Dios y del segundo el hombre.
 
 
En este momento histórico, donde Newton había considerado a todo el universo como un mecanismo perfecto de relojería y el cuerpo era explicable según el orden matemático, resurge el vitalismo defendiendo ese “principio vital” que debía estar presente en la materia viva y la diferenciaba a la inerte. A los vitalistas se les debe la distinción entre materia orgánica e inorgánica y la creencia de que las reacciones químicas que se daban en la materia orgánica eran “vitales”.
 
¿Existe una fuerza vital?

En el siglo XIX se discutía si las reacciones químicas en los organismos vivos se podían conseguir en los laboratorios, es decir, si se podían obtener a partir de sustancias inorgánicas. Algo que no consideraban posible los vitalistas por esa “peculiaridad” que creían exclusiva de los seres vivos. Sin embargo, en 1828 el químico Friedrich Wöhler obtuvo urea (producto químico de deshecho en la orina animal) utilizando cianato de potasio y sulfato de amonio. Louis Pasteur también pensaba que los cambios que se daban en la fruta para transformarla en vino era “vitales” y sólo los podía realizar las células de la levadura. En 1898 se demuestra que una sustancia extraída de la levadura podía provocar fermentación fuera de la célula viva y fue llamada enzima (del griego Zymos que significa fermento). 

Estos descubrimientos sirvieron para apoyar el argumento mecanicista de que las complejas reacciones de los seres vivos podían reducirse a otras más simples y fácilmente explicables. A nivel molecular y celular, los procesos fisiológicos fueron explicándose como procesos fisicoquímicos y los vitalistas empezaron su declive ya que no consiguieron demostrar la existencia de esa “fuerza vital” no material en la que creían.
Friedirich Wöhler sintetizó urea en el laboratorio sin usar seres vivos   

 
En el siglo XX, reapareció entre los físicos algunas creencias vitalistas. Niels Bohr sugirió que los organismos vivos estaban regidos por leyes análogas a las de la física que no se daban en la naturaleza inanimada. Otros físicos como Schrödinger, Elsasser y Wigner compartieron ideas similares.
En 1931 el fisiólogo Haldane declaró que el vitalismo había sido abandonado como creencia aceptable, sin embargo, pensaba que las interpretaciones puramente mecanicistas no podían explicar la coordinación tan característica de la vida y la secuencia ordenada de sucesos que se daban en el desarrollo.
De ambas posturas, vitalista y mecanicista, surgió una nueva interpretación denominada «organicismo» que en la actualidad es el paradigma dominante. Esta corriente defiende que a nivel molecular se pueden explicar los procesos fisiológicos por mecanismos fisicoquímicos, pero que, a nivel superior estos mecanismos tienen una influencia prácticamente nula.

¿Qué quiere decir esto?

Tanto la materia viva como la inerte pueden agruparse en diferentes niveles de organización que siguen un orden jerárquico. Cada uno de estos niveles incluye a los inferiores y se convierte en la base de los superiores. En la materia viva, cada nivel de organización aporta propiedades que no se encuentran en niveles inferiores. Además cada uno posee características propias denominadas emergentes. Por ejemplo, una proteína no es la suma de los aminoácidos que lo integran porque posee unas características que no se encuentran en los aminoácidos aislados. Estas características emergentes no se podían predecir aunque se conozca el nivel inferior
Los niveles de organización son: subatómico, atómico, molecular, celular, pluricelular, población, ecosistema.
 
 
Los organicistas defienden que la organización de las partes controla todo el sistema y que existe integración en todos los niveles que se manifiesta a nivel bioquímico, del desarrollo y en el comportamiento del organismo completo, por lo que ningún sistema se explica describiendo las propiedades de sus componentes de forma aislada. Las características propias de los seres vivos no se debían a su composición sino a su organización.  La idea principal del organicismo es que “el todo es más que la suma de sus partes”.
Hoy en día, ante el reconocimiento de la dificultad para responder a la pregunta “qué es la vida”  los biólogos prefieren buscar mejor aquello que caracteriza a los seres vivos. Decía el prestigioso biólogo Ernst Mayr que, la vida podía estudiarse desde el punto de vista científico incluso podía definirse qué es un organismo vivo, así como, distinguirlo de la materia inerte, pero esto mismo no podía hacerse con la abstracción del concepto “vida”. 
La vida, pues, se resiste a ser un espacio explicable totalmente por la ciencia, ya que no se puede controlar ni predecir.
 
 
Aquí os dejo el vídeo de Michael Jackson titulado «Earth Song» que nos recuerda la necesidad de proteger la vida en la Tierra. 
 

Referencias:

– Así es la Biología. Ernst Mayr

– Conocimientos fundamentales de biología. Rosaura Ruiz Gutiérrez

– Aristóteles. Francisco Rodríguez Valls

– El saber filosófico: Antiguo y moderno. J.Martinez, Aurora Ponce de León

Yo Pienso, Luego Tú Existes

En la entrada «¿Alguien ha visto a un lindo gatito?« se planteaban una serie de preguntas como …

¿Qué sucedería si en un experimento cuántico estuvieran involucradas varias conciencias al mismo tiempo? 

Para el físico y premio Nobel Eugene P. Wigner las leyes de la mecánica cuántica no eran consistentes si no hacían referencia a la conciencia. Así que, en 1961 ideó un nuevo experimento mental conocido como “El amigo de Wigner” donde este científico observa cómo su amigo abre la caja donde se encuentra el “gato de Schrödinger” (os previne que el gato saldría más de una vez), la cuestión es…

¿La observación del amigo al interior de la caja es suficiente para que el gato esté vivo o muerto o hay que esperar a que el propio Wigner sepa el resultado para que la onda se colapse?

Si esto último fuese así, entonces, la caja, el gato y el amigo formarían un sistema cuántico mayor con una función de onda más compleja donde todo estaría indefinido (incluida la mente del amigo) hasta que Wigner la colapsara y el destino del felino fuera una realidad. Sin embargo, si al mismo tiempo, otra persona observara a Wigner y otra a ésta última, estaríamos ante un regreso infinito y he ahí la paradoja. 

Pero para Wigner este regreso infinito no se produce porque la única mente que puede colapsar la onda es la suya, ya que para él… 

SÓLO SU CONCIENCIA ES LA QUE EXISTE:

Eugene Wigner

«…soy el único observador, y todas las otras personas son el objeto de mis observaciones» 

Simetrías y Reflexiones. Eugene Wigner

Nos dice Mark Twain en el «Forastero Misterioso»:

“Es verdad lo que te he revelado; no hay Dios, ni universo, ni raza humana, ni vida extraterrestre, ni cielo, ni infierno. Todo es un sueño…, un sueño grotesco y disparatado. Nada existe salvo tú. Y tú no eres más que un pensamiento…, un pensamiento errante, un pensamiento inútil, un pensamiento desamparado, vagando solitario entre las eternidades!” 

¿Pero como se podía llegar a esa conclusión tan extraña?

Existe una doctrina filosófica denominada solipsismo  que defiende que sólo podemos estar seguros de la existencia de nuestra propia mente (individual) y todo lo que nos rodea no es más que el producto de ésta. Es decir, tan sólo podemos creer en la existencia de nuestras propias sensaciones, nuestras propias percepciones, nuestros propios sentimientos… nada ajeno a la mente de cada uno es real.

Tú, que lees esto…
¿COMO PUEDES ESTAR SEGURO DE NO ESTÁS SOLO EN EL UNIVERSO Y LOS DEMÁS SOLO SOMOS PRODUCTO DE TU IMAGINACIÓN?

No estás seguro, ¿verdad?

Vamos a profundizar un poco en esta idea

El obispo irlandés George Berkeley, allá por el siglo XVIII, fue el primero en dudar de la existencia del mundo físico. Para él lo único cierto es que nosotros percibimos, pero no percibimos materia, no podemos presumir que aquello que sentimos tiene sustancia propia. Para Berkeley incluso el tiempo y el espacio podían encontrarse en nuestra conciencia.

Y es que la mente humana no establece contacto directo con el exterior, tan sólo percibimos ondas lumínicas que nos devuelven objetos, escuchamos ondas sónicas y sentimos mediante impulsos eléctricos y, al final, todo lo que en realidad obtenemos son sensaciones. Veamos algunos ejemplos: El famoso árbol que cae en el bosque cuando nadie se encuentra para escucharlo, no hace ruido, porque al caer, sólo provoca alteraciones en la presión del aire que producen veloces ráfagas de viento, sin sonido alguno. Cuando estamos presentes en la escena, las ráfagas hacen que el tímpano vibre y éste estimula los nervios que envían  señales eléctricas al cerebro donde se  produce la sensación del sonido .Lo mismo sucede con los colores,  éstos no tienen existencia por sí mismos, tan sólo se trata de ondas electromagnéticas de diferentes longitudes. Los objetos que nos rodean absorben o reflejan la luz dependiendo de su composición, su forma, etc. Nosotros vemos los colores de los objetos cuando éstos rechazan una determinada longitud de onda. Por ejemplo, cuando vemos un objeto de color azul, es porque a nuestros ojos llegan ondas de rebote del objeto con una longitud de onda corta, si fuera larga sería rojo. Es decir, hasta que nuestra retina no es estimulada por las ondas de luz, el objeto no posee color alguno. No existe ningún lugar en el espacio donde se encuentre el color azul ni ningún otro color, tan sólo son percepciones de nuestra mente.

Incluso cuando creemos que los objetos existen porque sentimos la presión de ellos en nuestras manos, también es falso,  todo se reduce a una sensación de nuestra mente. En realidad lo que sucede es que los átomos tienen electrones (carga negativa) en sus capas exteriores y las cargas de un mismo signo se repelen, por lo que los electrones de nuestras manos repelen a los de los objetos que tenemos en ellas y esa fuerza de repulsión nos detiene los dedos impidiendo que los penetremos dándonos la sensación de falsa solidez. 

Mas ejemplos

Cuando percibimos el dolor… ¿Qué es en realidad? ¿Acaso podemos conocer el dolor sin tener una experiencia directa con él? Todas estas creaciones internas de sensaciones son denominadas por científicos y filósofos como “qualia” (ver «El Misterio de los Qualia») entonces… ¿es real el mundo que me rodea o lo único real son mis sensaciones? Pero, aceptar que no existe nada en el universo salvo mi conciencia es un tanto descorazonador, ¿no? por no hablar de las objeciones que suelen oponerse al solipsismo, ya que si consideramos que el solipsista es el único creador de su universo, con pleno uso del “libre albedrío” podríamos preguntar, por ejemplo, ¿por qué en la vida existe el dolor? ¿Por qué crearíamos dolor para nosotros mismos? 

Pero existen otras interpretaciones de la física cuántica que no se adentran este extraño mundo del solipsismo. Sígueme a la siguiente entrada

Referencias:

– Orden y Sorpresa. Martin Gardner
– Biocentrismo. Robert Lanza
– Cerebro: últimas noticias. Diego Andris Golombek

Ojos Que No Ven, Realidad Que No Existe II

 

Algo similar sucede respecto al espacio. Creemos que éste es un gran contenedor sin paredes lleno de objetos con distintas formas y colores separados unos de otros. Es el lenguaje humano quien decide donde están los límites de un objeto y donde comienza el siguiente. Sin embargo, la física cuántica arroja serias dudas sobre si los elementos individuales, incluso distantes, están verdaderamente separados. En 1964, el físico John Bell investigó si las partículas separadas podrían influenciarse de forma instantánea a grandes distancias (ver entrelazamiento cuántico en  “El Fantasma de Einstein” demostrando que el acto de observación al colapsar la función de onda de una partícula entrelazada influía sobre la otra de forma inmediata aunque ésta estuviera al otro extremo del universo, actuando como si no existiera ni espacio ni tiempo entre ellas.

La insistencia de Einstein sobre la localidad de los efectos físicos, es decir, que nada puede influir en otra cosa a una velocidad superior a la de la luz, era errónea.
Para el biocentrismo esto significa que lo que observamos se encuentra flotando en el campo de la mente que no está limitado por el espacio-tiempo. El espacio y el tiempo son formas de nuestro sentido animal de percepción y no poseen una realidad independiente. Los llevamos como las tortugas llevan su caparazón.
Burbujas de individualidad en una conciencia universal

Unos de los inconvenientes que admite Lanza sobre la necesidad de un observador consciente es que nos conduce al solipsismo (ver “Yo pienso, luego tu existes»). Sin embargo, considera que todo el mundo asume que existe una separación absoluta entre las individualidades, pero podría suceder que no hubiera dicha separación y que existiera una conciencia mutua. Esta conciencia universal estaría ligada a toda forma de vida y en una parte de ella residiría la experiencia de cada conciencia individual. Por cada vida existe un universo, su propio universo. Se generan burbujas individuales de existencia. El planeta se encuentra repleto de billones de esferas de realidad generada por cada individuo e incluso por cada animal. Cuando dos individuos se encuentran, las esferas de realidad de cada uno de ellos se interceptan también.

Otros de los grandes misterios del universo es la explicación al fenómeno denominado “El principio de Ricitos de Oro”, es decir, como podemos explicar el ajuste perfecto de las fuerzas del universo y de sus constantes universales para que se produzcan las interacciones atómicas, la existencia de los átomos, los planetas, el agua líquida para que pueda producirse la existencia de la vida (ver “¿Que pasaría si?”).

 
Se podrían dar  cuatro explicaciones a este misterio: una coincidencia increíble; que Dios lo hizo; invocar el Principio Antrópico (ver “En el ombligo del universo») y el biocentrismo que defiende que el universo fue creado por la vida.
 
 
Referencias:
– Una nueva teoría del universo. Con la vida en la ecuación, el biocentrismo crece con la física cuántica. Robert Lanza. Revista Elementos: Ciencia y cultura
– Biocentrismo, Cómo la vida y la conciencia son las claves para entender la verdadera naturaleza del universo. Robert Lanza y Bob Berman

Ojos Que No Ven, Realidad Que No Existe I

Adentrándonos, de nuevo, en el apasionante mundo de la conciencia, llegamos a una hipótesis realmente curiosa y peculiar; el Biocentrismo. Esta idea propuesta por el científico y doctor en medicina Robert Lanza considera que la VIDA es el centro de todo, y al contrario de lo que la lógica nos dicta, es ella quien crea al universo y no al revés. Para ello, coloca al observador en el centro de la ecuación. La conciencia es fundamental y ésta es un gran misterio no sólo para la biología sino también para la física. Porque no se puede explicar cómo la conciencia surge de la materia o cómo las moléculas del cerebro la crean.

 Ya desde la más lejana antigüedad los filósofos intuyeron que la conciencia era prioritaria para entender el mundo, que todas las verdades del ser comenzaban con la mente del individuo y el yo. En esta línea argumentaron Descartes con su “Pienso, luego existo”, Kant, Leibnitz, el obispo Berkeley, Schopenhauer, Bergson…

Lanza se apoya en la física cuántica para defender estas ideas, en el experimento de la doble rendija («¿Alguien ha visto un lindo gatito?«). Cuando en 1926, Max Born demostró que las ondas del experimento eran ondas de probabilidad, en realidad descubrió que no tenían una existencia real, tan sólo era estadística. Ninguna partícula podía tener existencia real hasta no ser observada.

Para el biocentrismo nada puede existir sin que un ser vivo lo perciba y la forma en que la realidad es percibida tiene influencia sobre la misma realidad. Por la noche cuando apagamos la luz del dormitorio creemos que la cocina sigue estando oculta en la oscuridad. Sin embargo, la nevera, el horno y todos los electrodomésticos forman una nube de materia/energía, ya que las partículas subatómicas no ocupan un lugar definido hasta que no sean observadas, y sólo cuando regresamos a la cocina a por un vaso de agua, la mente establece el andamiaje para que las partículas ocupen una posición real. Nos han enseñado que el mundo existe por sí mismo, que los ojos de los seres vivos son sólo ventanas transparentes cuya ausencia (muerte, ceguera) no altera la existencia de la realidad externa. Pero, ¿Dónde existe la realidad? ¿Dónde se encuentran las cosas que experimentamos como reales? 

Cuando decimos: “Pásame la mantequilla que está ahí” en realidad la mantequilla sólo existe en nuestra mente. El cerebro convierte los impulsos de nuestros sentidos en un orden y una secuencia. Al rebotar los fotones de la luz en la mantequilla, varias combinaciones de longitudes de onda entran por nuestros ojos, y luego, en nuestro cerebro, esta información que no tiene color por sí misma, aparece como un bloque amarillo de mantequilla. Incluso el olor y la textura sólo está en nuestra mente. La mantequilla no está ahí fuera, es sólo una forma de hablar. Esto sucede para todos los objetos percibidos. Se puede pensar que existen dos mundos, uno ahí fuera y otro en el interior de la cabeza, pero esto es sólo una creencia porque sólo se ha conservado una realidad que es la que requiere de la conciencia para manifestarse.

¡Pásame la mantequilla!

Desde el punto de vista del biocentrismo, incluso el espacio y el tiempo son elementos de la biología y no de la física, ya que los considera como propiedades de la mente de los seres vivos, lo que significa que tenemos que dudar de nuestras creencias sobre los mismos. Pensar que podamos ser nosotros los creadores del espacio y el tiempo va en contra de nuestra educación y del sentido común. Nadie se pregunta si existe el tiempo, pues es obvio que el reloj avanza, que los años pasan. Lo mismo sucede respecto al espacio.

Tiempo y espacio relativo

Como sabemos mediante el Principio de Indeterminación de Heisenberg, no se puede conocer con exactitud la velocidad y la posición del objeto, al mismo tiempo. Para describir esta indeterminación Lanza lo compara con una película de torneo de ballesta. El arquero dispara una flecha y la cámara sigue su trayectoria hacia el arco. Cuando el proyector se detiene se observa una flecha parada en el aire. En esa imagen podríamos determinar la posición de la flecha (más allá de las gradas a unos 20 pies del suelo), pero no podemos saber a donde se dirige porque su velocidad es cero y su trayectoria incierta. Si no fuera de esta forma no podríamos fijar la posición de la flecha, si la película continúa se suman los fotogramas y la flecha recupera su velocidad, pero perdemos su posición.

Velocidad cero, trayectoria incierta

El biocentrismo defiende que es la mente animal la que hace que el mundo se mueva como si fuera un proyector. Aquí es donde reside el principio de indeterminación porque la posición pertenece al mundo de afuera, pero el movimiento, al involucrar al tiempo, pertenece al mundo interior. Dos mil quinientos años después, Zenón parece haber acertado cuando afirmaba que una flecha sólo podía estar en un lugar en cada momento del vuelo y que si sólo podía estar en un lugar, entonces, debía estar en reposo, por lo que el movimiento era imposible. Pero no es que sea imposible el movimiento, es que el movimiento progresivo del tiempo no es una característica del mundo externo, sino una proyección del interior de nosotros mismos.

Lanza también compara al tiempo con una grabación de música en un fonógrafo, dependiendo de donde coloquemos la aguja, escucharemos una pieza u otra. Ese punto será el presente. La música antes y después de la canción que estamos escuchando serán el pasado y el futuro. Si cada momento persistiera siempre en la naturaleza, todos los «ahoras» existirían simultáneamente. Si pudiéramos acceder a todo el disco, lo experimentaríamos de forma no secuencial. Podríamos conocer a las personas como niños pequeños, como adolescentes, como ancianos, todo junto.

Sígueme a la segunda parte

Aquí os dejo el videoclip «Return to Innocence» del grupo «Enigma» para poner una nota musical a la reflexión sobre el tiempo y lo curioso que sería poder avanzar y retroceder por él a nuestro antojo. Que lo disfrutéis 

Referencias:

– Una nueva teoría del universo. Con la vida en la ecuación, el biocentrismo crece con la física cuántica. Robert Lanza. Revista Elementos: Ciencia y cultura

– Biocentrismo, Cómo la vida y la conciencia son las claves para entender la verdadera naturaleza del universo. Robert Lanza y Bob Berman

La Historia Interminable III

Y por último, llegamos al nivel IV del multiverso, que engloba a todos los demás y es el más abstracto de todos. La mayor aportación a este nivel la realizó Max Tegmark, pues de él parte la idea de que las matemáticas son algo más que simples números, son una entidad real en sí misma. 

Para ello hay que observar a la naturaleza de cerca para darnos cuenta de que existen patrones y figuras matemáticas por todas partes. Vamos a acercarnos a algunos ejemplos:

¿Os habéis fijado que las flores tienen pétalos en función de los números 3, 5, 8,13 pero rara vez los tienen en cantidades intermedias como 4,6,7,9,10,11 o 12? 

Éstos números son parte de la secuencia de Fibonacci, llamada así por el matemático italiano que la describió en el siglo XIII.  Se comienza con los números 1 y 1, y a partir de ahí, se suman los dos últimos números. Es decir: 1+1 =2; 2 +1 =3; 3+2 =5; 3+5=8… 

El número áureo surge de la divisiónen dos de un segmentoguardando las siguientes proporciones:La longitud total a+b es al segmento más largo a, como a es al segmento más corto b Wikipedia

A medida que la sucesión crece, el cociente entre dos números consecutivos se aproxima al número áureo, que equivale a 1,618033… representado por la letra griega φ (phi) o Φ (Phi) en honor al escultor griego Fidias. Este número aparece en obras de arte como el Partenón o en la pirámide de Keops. También lo podemos encontrar en las partes del cuerpo humano como la relación entre su altura y la altura de su ombligo, en la relación entre la distancia del hombro a los dedos y del codo a los dedos y la distancia del codo a los dedos.

Bastante curiosos son algunos moluscos como el nautilo que vive dentro de una extraordinaria y compleja concha formada por cámaras interiores por las que va saltando  a medida que crece. Éstas poseen un patrón oculto, la proporción del ancho de cada cámara es una constante, es decir, cada una es 3,2 veces el ancho del giro anterior. Pero, no solo los pétalos siguen la sucesión de Fibonacci, también lo hacen las ramas de los árboles y las hojas de los tallos, el centro de un girasol, el numero de hojas de una espiral de la alcachofa, los huracanes, el ADN, algunas galaxias, entre otros muchos lugares.

Nautilus

Los números que están escondidos en la naturaleza son muy importantes porque si los cambias un poco y dices que el protón es 5.000 veces más pesado que un electrón, en lugar de 1.836 veces, entonces moriríamos. Un pequeño cambio en los números aunque sea en pequeño porcentaje podría hacer explotar el sol.

Para Tegmark, las matemáticas no son un medio para describir la realidad física, como son consideradas desde la visión aristótélica, sino más bien en la línea de Platón y su “Mundo de las ideas ”. Por lo que se puede decir que sus teoría sobre el universo matemático se encuentran a medio camino de la física y la filosofía.

Platón pensaba que el mundo físico estaba en continuo cambio, sin embargo, eso no impedía que pudiésemos tener definiciones verdaderas sobre la realidad ¿como? Pues porque todos los seres materiales, a pesar de sus cambios y diferencias, tienen una configuración específica que los hace ser lo que son, ya se trate de un gato, una manzana o una piedra. Según Platón, esto es posible porque existe un molde “idea” que es eterno e inmutable y de cuya imagen estaba copiado el mundo físico.

Texmark considera que ese mundo de las verdades absolutas está formado por las matemáticas. Todo cuanto existe en nuestro universo, galaxias, planetas y la complejidad de los seres vivos son el producto de una estructura matemática y sus respectivas ecuaciones. Pero esta estructura gobierna nuestro universo dándole sus características, en cambio, otras estructuras matemáticas con sus ecuaciones gobiernan otros muchos universos paralelos muy distintos al nuestro.

Si para Platón la realidad se dividía entre el Mundo Sensible (realidades cambiantes que se captan con los sentidos donde todo es apariencia) y el Mundo de las Ideas (entidades absolutas, universales, eternas e inmutables que están más allá del tiempo y que son la auténtica realidad), Texmark distingue igualmente dos formas de ver la realidad: desde fuera de la misma con la visión global de un pájaro y como una rana que vive dentro de la estructura. La rana siente el paso del tiempo, pero es sólo una ilusión. Para el pájaro la estructura matemática es inalterable, no sucede nada porque contiene todo el tiempo a la vez. Si la historia de nuestro universo fuera una película, la estructura matemática no sería un fotograma sino todo el DVD.

La principal diferencia con los tres anteriores niveles es que ellos comparten la misma estructura matemática en cambio, el nivel IV se refiere a mundos con estructuras distintas y ecuaciones diferentes.


Os dejo este precioso vídeo sobre la geometría y la naturaleza. Que lo disfrutéis 

Referencias:

– Shut up and calculate. Max Tegmark

– Filosofía Mínima. José Ramón Ayllón Vega

– Max Tegmark: El universo es una matriz matemática infinita

– Programa «Redes». En busca de otros universos

– ¿Está el universo realmente hecho de matemáticas?

– La espiral de Fibonacci

La Historia Interminable II

El multiverso de nivel III  abarca los universos que despiertan una mayor fascinación. Pueden ser casi una copia exacta de nuestro mundo con una leve variación, como si fueran una imagen de nosotros mismos en un espejo de infinitos reflejos. Se caracterizan porque coexisten con nuestra realidad de forma simultánea. Parecen tan cercanos… sin embargo, siempre ajenos los unos de los otros, nunca llegarán a establecer contacto.

La hipótesis sobre los “muchos mundos”  fue propuesta en 1955 por el físico Hugh Everett y su interpretación más común es la siguiente:

Cada vez que se produce un suceso cuántico, el observador se «ramifica» en todos los posibles resultados. Todas estas ramas existen en diferentes mundos simultáneamente y todas son igualmente reales. El observador no tiene acceso a los demás mundos y sólo es consciente del mundo en el que se encuentra. Este universo en superposición se denomina MULTIVERSO

La conciencia del observador carece en esta teoría de influencia alguna sobre lo que sucede. Cada universo existe por separado y son inaccesibles entre ellos. Como se comentó en “Malditas Interferencias”, cuando se hacía pasar un rayo de luz sobre las dos rendijas a la vez se obtenía un patrón de interferencia. De igual forma, cuando se repetía el experimento lanzando fotones uno a uno sobre ambas rendijas se volvía a obtener dicho patrón típico de las ondas. Fue entonces cuando surgió la pregunta… 

¿Cómo podía un solo fotón pasar por ambas rendijas al mismo tiempo y provocar interferencias? ¿con qué interfería el fotón?

La interpretación de Copenhague defendía que, mientras no eran observados, los fotones o cualquier otra partícula con la que se llegara a realizar el experimento, no existían realmente, sino que eran una onda de probabilidad, es decir, el fotón interfería consigo mismo como parte de la “nube” de posibilidades en la que se hallaba envuelto. Sólo la observación-medición causaba el colapso de onda y la realidad se materializaba, lo que equivalía a que el fotón entrase sólo por una de las dos rendijas y desapareciera el patrón de interferencia.

Pero, la interpretación de los “muchos mundos” nos da una explicación muy distinta, como hemos visto, al defender que existe un mundo donde el fotón entra por la ranura de la derecha y otro, exactamente igual, donde lo hace por la de la izquierda… pero, mientras que esto no sucede…

¿Qué provoca la interferencia del fotón?

El físico David Deutsch dió la respuesta.  Aquello que interfiere son los denominados fotones-sombra, es decir, existe un fotón “fantasma” que entra por la otra rendija e interfiere con nuestro fotón tangible desviándolo. Estos fotones-sombra no se pueden ver ni detectar porque no son “reales”, pero existen en sus respectivos universos.

¿Qué quiere decir esto? 

Pues, que en este experimento podemos presenciar, mediante la interferencia, cómo esos otros universos paralelos ¡invaden el nuestro! Por cada fotón-tangible, Deutsch considera que existen un trillón de fotones-sombra. Esta multiplicidad de universos salidos de cada suceso cuántico se han producido desde el primer milisegundo después del Big Bang, por lo que todos los escenarios han ocurrido y todas las posibilidades ocurrirán en este concurrido multiverso.

En la serie de televisión «Fringe» los universos paralelos se podían comunicar usando una máquina de escribir y un espejo.

La hipótesis de los “muchos mundos” aunque matemáticamente aceptable y de imposible refutación, no ha gozado nunca de buena fama entre los científicos por ser demasiado “compleja”, por el derroche de tanto universo frente a la simplicidad que buscan siempre los físicos. También se la ha acusado de violar la ley de conservación de la energía, sin embargo, no es que el universo entero se divida literalmente cada vez que sucede un evento cuántico, sino que simplemente damos cuenta del universo en el que estamos. 

 En «El hombre en el castillo»
 los nazis habían ganado la 2ª Guerra Mundial

Esta teoría ha resultado muy atractiva para el género de ciencia-ficción. Podemos ver ejemplos en la novela de Michael Crichton «Rescate en el tiempo”, en el cuento de Jorge Luis Borges «El jardín de los senderos que se bifurcan”, en películas como “Regreso al futuro” o la última entrega de Star Trek y en series de televisión como “Doctor Who” , “Fringe” o «FlashForward». También ha dando lugar a un subgénero denominado “ucronía” donde se narran sucesos históricos que en un momento determinado dieron un giro y se desarrollaron de forma alternativa. Podemos ver algunos ejemplos en en el premiado libro de Philip K. Dick “El hombre en el castillo”, en la película “Malditos Bastardos” de Tarantino o en el documental «Viva la República».

Primeros minutos del documental «Viva la República» 
donde se muestra una España en la que los republicanos ganaron la Guerra Civil

Pero la interpretación de los «muchos mundos» tiene una consecuencia lógica realmente sorprendente. El cosmólogo Max Tegmark desarrolla en 1988, un experimento imaginario basado, una vez más, en el “Gato de Schrödinger”. Aunque esta vez, para tener la perspectiva desde el punto de vista del felino, éste fue sustituido por una persona sentada con una pistola apuntando a su cabeza

¡Menos mal que son mentales estos experimentos!

Pues bien, esta pistola tenía un mecanismo que dependía del sentido del giro de una partícula cuántica, si lo hacía en el sentido de las agujas del reloj se disparaba y si lo hacía al contrario no. Según la interpretación de Copenhague existía 50% de probabilidades de que el individuo se pegara un tiro cuando apretara el gatillo, por lo que si lo hacía varias veces al final terminaría muriendo. Pero, desde el punto de vista de los “muchos mundos” en cada intento de disparo el universo entero se desdoblaría en dos, uno donde el suicida moriría y otro donde permanecería vivo y volvería a intentar el tiro por lo que el universo se desdoblaría, de nuevo, en su dos posibilidades y así sucesivamente.

¿A qué conclusión se llega con esta experimento?

Pues que siempre existirá un universo donde el individuo permanezca con vida por más que intente suicidarse llegando a una situación conocida como inmortalidad cuántica. El individuo sólo podrá percibir el universo donde puede existir, sin embargo, los posibles espectadores del experimento si podrán vivir el drama de un disparo en toda regla. Y se puede ir más allá en esta idea. El universo donde el individuo está vivo es su propio universo, mientras en que el universo donde muere es el universo de los demás. La interpretación de la necesidad de la conciencia para la existencia de la realidad (descartada al principio) y la interpretación de los múltiples universos podrían ser ciertas al mismo tiempo

¿Cómo?

Si existieran tantos universos como mentes conscientes cada uno con su propia realidad. Por lo cual la muerte de una persona sólo existiría en los mundos de las demás y nunca en el suyo propio. ¡¡¡ Menuda locura!!!

Aunque parezca increíble la advertencia, os tengo que pedir que no realicéis este experimento. No seríais los primeros que se le ocurriría intentar algo así. El 28 de febrero de 2014, Gabriel Magee, ejecutivo de JP Morgan se arrojó desde lo alto del edificio donde trabajaba para poner en práctica el suicidio cuántico. 

¿Qué no os lo creéis? Aquí os dejo un enlace a la noticia:

«Un ejecutivo de JP Morgan ha saltado al vacío.»

Anteriormente a este hecho, dos jóvenes habían creado un mecanismo donde recibirían una inyección letal en el caso en que el número de la lotería que jugaban no resultara premiado. De esta forma quedarían excluidos de los universos donde ésta no les tocara, sobreviviendo donde si resultaran millonarios. No sabemos cómo les irá en otros universos, lo que sí sabemos es que en éste están bastante muertos.

Referencias:

– De la nada a los infinitos multiversos. Pedro Blanco Naveros

-¿Somos Inmortales?. Anthony Peake

– Internet Encyclopedia of Philosophy

– How We Came to Know the Cosmos: Light & Matter by Helen Klus

La Historia Interminable I

La creencia de que existen otras personas idénticas a nosotros viviendo en mundos similares al nuestro, en alguna parte del tiempo y del espacio o en otras dimensiones, ha fascinado a la humanidad desde los tiempos más remotos.


Ya en la antigua Grecia, Anaximandro se planteaba la posibilidad de otros universos y, desde entonces, esa idea ha estado presente en la filosofía y en el inconsciente colectivo, siendo plasmada en cientos de obras de ficción.La idea de los universos paralelos es más compleja de lo que parece a simple vista. La ciencia ha llegado a especular con la existencia de una diversidad de ellos y los ha clasificado atendiendo a sus peculiaridades. El cosmólogo Max Tegmark los catalogó bajo el término de “Multiverso ” en una jerarquía de cuatro niveles, cada uno de los cuales se expande sobre su nivel anterior.

NIVEL I

El primer nivel parte de la teoría de la expansión y de que el universo es infinito, aunque al seguir siendo único, no aporta nada nuevo sobre su origen, pero si nos muestra algo sobre sus peculiaridades:

Según la teoría de la inflación, a los 10-36 segundos del Big Bang, el universo experimentó una expansión ultrarrápida incrementando su tamaño de tal forma que a la fracción de segundo siguiente era 1070 veces más grande, naciendo las primeras partículas.

Cuando la inflación terminó, el universo continuó expandiéndose a un ritmo mucho más tranquilo hasta alcanzar el tamaño actual, algo que sigue haciendo hoy en día a la misma velocidad y en todas las direcciones. Es decir, la teoría inflacionaria nos explica por qué el universo se está expandiendo, y además, que es mucho más grande de lo que nos imaginábamos.

Nuestro universo visible, es sólo una minúscula parte del universo total. La parte del universo que podemos ver (porque la luz ha tenido tiempo de volver hasta nosotros para iluminarlo) posee un radio que es el resultado de multiplicar la velocidad de la luz por la edad del universo, es decir, unos 46.500 millones de años luz. A este límite se le denomina Horizonte y más allá de él no podemos ver nada.

Ahora bien, la expansión del universo no sucedió en un punto determinado porque el universo no tiene centro, lo que sucedió fue la expansión de todos los puntos al mismo tiempo. Esta expansión creó infinitas regiones desconectadas entre si que compartirían las mismas leyes de la física. Es decir, podrían existir infinitas regiones del espacio igual a nuestro universo visible, pero que no podemos ver.

¿Qué quiere decir esto?

Al existir otras regiones del espacio semejante a la nuestra podría también encontrarse otro planeta igual a la Tierra e infinitos doppelgänger (personas iguales a nosotros) con vidas distintas o parecidas e infinitas combinaciones. Esto sería posible porque la materia sólo puede tener un número limitado de formas, después inevitablemente se repite. Pero, estas regiones estarían muy, muy alejadas de la nuestra por lo que sería imposible podernos comunicar con ellas.

El siguiente video corresponde al programa «Redes» y aquí se explica cómo es posible que haya una repetición de sucesos dentro de un mismo universo.

Si la cosmología inflacionaria defiende que nuestro universo se formó mediante un periodo de expansión rápida de un diminuto trozo de espacio tras el Big Bang, podría suceder que otros trozos de espacio se hubieran inflacionado también a partir de otros Bing Bangs formando una serie de universos burbuja, que compartirían un mismo espacio vacío. Algunos de estos universos aparecerían y se extinguirían mientras que otros evolucionarían.

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Los universos se sucederían unos a otros indefinidamente. Estaríamos en un multiverso de universos clasificado como 

NIVEL II

Las constantes físicas no tendrían que ser iguales en cada burbuja, cada una podría tener diferente número de dimensiones espaciales y temporales, así como, unas características iniciales diferentes. Como resultado de ello, algunos universos no podrían llegar a producir vida.

La Teoría M también nos describe la existencia de universos paralelos de este nivel. Dicha teoría necesitaba de una dimensión más (10 + 1) que la teoría de cuerdas y se averiguó que esta dimensión extra permitía que las cuerdas se estiraran hasta formar objetos parecidos a membranas que podían tener 3 o más dimensiones. 

Membranas alojando universos. Teoría M

Estas membranas tendrían unos bordes en forma de ondulaciones que les permitiría estar en constante movimiento. La existencia de membranas gigantes y dimensiones paralelas planteó la posibilidad de que nuestro universo estuviera alojado dentro de una de ellas en un espacio mucho más grande, donde podrían existir otras membranas con sus universos. Algunos de ellos radicalmente distintos al nuestro, otros podrían ser parecidos y todos ellos existirían en las dimensiones adicionales de la teoría M. Y aunque estos universos paralelos estarían separados por millonésimas de milímetro, no podríamos tocarlos nunca. 

Choque de membranas. Teoría M

Se cree que nuestro universo fue el resultado del choque de dos membranas que dieron lugar al Big Bang, y también, es posible que la membrana que habitamos vuelva a chocar en el futuro originando un Big Bang nuevo.

En la siguientes entradas seguiremos con el multiverso de nivel III y IV que, como veremos, tienen unas particularidades muy distintas a estos dos niveles.


Referencias:

– Documental :»El Universo Elegante. Bienvenidos a la 11ª dimensión». Brian Greene

– El tejido del cosmos. Brian Greene

– Multiversos

En la Diana del Tiempo

El tiempo… parece algo tan sutil… nos acompaña desde el nacimiento del universo, separando nuestros instantes, ordenando los acontecimientos de nuestra propia historia… Hasta hace poco, se creía que era algo absoluto, es decir, que era igual para todos los que lo observaran y todos ellos estarían de acuerdo a la hora de clasificar un mismo suceso como presente o pasado. Pero gracias a Einstein y a su teoría de la Relatividad, descubrimos que el tiempo dependía de los observadores y de su estado de movimiento, pudiendo suceder, por ejemplo, que para uno de ellos el futuro sucediera antes que para el otro. El tiempo empezaba a ser un compañero mas desconocido de lo que parecía.

Pero lo curioso, además, es que en todas las ecuaciones de la física (tanto clásica como relativista) permanecerían inalteradas si se invirtiera la dirección del tiempo, como si este “detalle” no tuviera importancia para ellas, es decir, son simétricas en este aspecto, entonces… 

¿Por qué para nosotros el tiempo es irreversible? ¿Por qué vivimos en un universo donde el pasado precede al futuro y no al revés?

Si viéramos una película donde en una mesa de billar las bolas se reagruparan en un triángulo mientras una blanca abandonara el centro de la mesa para situarse en un extremo, no dudaríamos de que se esta película se estaría proyectando al revés, pues la escena sería increíble. Por parte de las leyes de la física no habría ningún problema en que las bolas por sí sola se reagrupasen, pero ¿podríamos decir lo mismo desde el punto de vista del azar?

En 1927, el astrofísico británico Arthur S. Eddington, del que ya hablamos en la entrada «En el Ombligo del Universo«, utilizó por primera vez, en sus conferencias sobre “La naturaleza del mundo físico”, la expresión Flecha de Tiempo para referirse a la dirección en la que éste discurre sin interrupción desde el pasado hacia el futuro. Explicaba que, si dibujásemos una flecha arbitrariamente y al seguirla encontráramos que los elementos distribuidos al azar iban en aumento, entonces la flecha apuntaba al futuro, pero si por el contrario disminuyesen, entonces la flecha apuntaba al pasado. Es decir, el futuro apunta al…

El físico Stephen Hawking resalta en su libro “Historia del Tiempo” tres «Flechas de Tiempo» que transcurren desde el pasado al futuro. El hecho de que las tres apunten hacia la misma dirección es condición indispensable para que podamos estar aquí haciéndonos preguntas, según el razonamiento del principio antrópico débil.

Estas flechas son:

La flecha termodinámica es la que hace posible que no vivamos la experiencia de ver cómo los vasos que caen al suelo, y se rompen, se recompongan ellos solitos y salten a la mesa desde donde cayeron. Está basada en la Segunda Ley de la termodinámica. Para explicarla hay que introducir primero el concepto de Entropía.

¿Qué es la entropía?

La entropía es una magnitud que mide cómo un sistema aislado evoluciona hacia el estado estadísticamente más probable. Es decir, que mide la evolución hacia el desorden, porque éste es muchísimo más probable que el orden. El cristal roto y el agua en el suelo están un estado mayor de entropía que un vaso encima de una mesa, pues su nivel de orden es elevado. Con el tiempo aumenta el desorden, es decir, partimos desde un estado bajo de entropía hacia uno más elevado y siempre vamos en esa dirección, por eso no podemos presenciar la milagrosa recomposición de los cristales rotos pero, en cambio, si sufrimos como una habitación recién limpia (en un buen estado de orden) se va volviendo sucia y “entrópica” con el tiempo…¡grr!. Siempre habrá un mayor número de estados desordenados que ordenados.

Pero… ¿Por qué sucede esto?

Pues porque para mantener un estado ordenado hace falta gastar energía. Nosotros mismos tenemos un nivel bajo de entropía. Para mantenernos vivos tenemos que luchar contra el aumento inexorable de la entropía en nosotros mismos y lo hacemos tomando energía en estado ordenado (alimento y oxígeno) y desechándola en forma de calor, que es la forma de energía más desordenada que existe, con lo que colaboramos, a su vez, al aumento de entropía del universo.

En 1974, el físico Roger Penrose aplicó la segunda ley de la termodinámica al universo y dedujo que éste comenzó con un nivel de entropía increíblemente pequeño en comparación con el que podría tener, el porqué fue así continúa siendo un misterio. Pensar que el universo surgió de una explosión (el Big Bang) y aún así no haber generado el caos, como cabría de esperar en cualquier explosión, sino un escenario realmente ordenado es algo alucinante. Toda la materia cósmica observable se distribuyó en aglomeraciones incandescentes (estrellas) y en materiales fríos (planetas y polvo cósmico). Este desequilibrio térmico posibilitó que el Sol irradiara energía baja en entropía hacia la Tierra, algo indispensable para nuestra supervivencia. Si el universo no hubiera surgido con ese nivel tan bajo de entropía…

NO EXISTIRÍAMOS

Sigue este enlace: Noticias sobre la entropía del universo

La flecha psicológica es la dirección donde sentimos el paso del tiempo, la que hace posible que recordemos el pasado y no el futuro. Reside en nuestra mente y nos hace comprender la sucesión de los hechos que vivimos. La acumulación de recuerdos forma la flecha de tiempo mental. Hay quienes piensan que el tiempo no es real, que somos nosotros quienes lo inventamos para explicar los sucesos que vivimos, ya que nunca se ha realizado ningún experimento para detectar el “flujo del tiempo”.

La flecha cosmológica del tiempo nos señala que nos encontramos en la dirección en que se expande el universo y no en su fase contractiva, pues entonces apuntaría en sentido contrario. Stephen Hawking explica que si el universo hubiera comenzado en un estado grumoso y desordenado ahora mismo estaríamos en un estado de desorden completo y no podría aumentar con el tiempo. Al no aumentar, podrían suceder dos cosas: disminuir, por lo que la flecha termodinámica señalaría en dirección opuesta a la cosmológica o permanecer constante, por lo que la flecha termodinámica no estaría bien definida. Pero ninguna de ambas circunstancias son las que vivimos, pues como ya hemos visto la entropía va en aumento constante. Así pues, el universo debió comenzar en un estado muy suave y ordenado.

Pero, ¿Cómo sabemos que nos encontramos en la fase donde el desorden aumenta y el universo se expande y no en la fase contractiva? 

Hawking responde siguiendo el principio antrópico débil y es que las condiciones de la fase contractiva no serían adecuadas para la existencia de vida inteligente que se hiciera esa pregunta. El universo, como vimos en la entrada anterior, se expande a una velocidad muy próxima a la que evitaría que se volviera a colapsar, por lo que tardará mucho antes de que se produzca este hecho. Cuando suceda, todas las estrellas ya se habrán quemado y el universo estaría en un nivel de desorden completo. No habrá flecha termodinámica del tiempo. Sin embargo, sin una flecha termodinámica clara la vida inteligente no podría vivir, pues como vimos, es necesario consumir alimento que es una forma ordenada de energía.

En resumen, aunque en las leyes de la ciencia no influye la dirección del tiempo, en la realidad existen tres flechas que nos mantiene en la dirección “lógica” de pasado a futuro. Dos de ellas (termodinámica y psicológica) coincidirán siempre, la cosmológica apuntará en el mismo sentido de las otras dos mientras el universo esté en la fase expansiva, fase en la que nos encontramos ahora, porque de lo contrario… 

NO EXISTIRÍAMOS

Referencias:

– Historia del Tiempo. Stephen Hawking
– La Mente Nueva del Emperador. Roger Penrose
– Física Para Todos. Rafal Andrés Alemañ

¿Qué Pasaría Sí…? II

Además de este ajuste individual de las fuerzas de la naturaleza para que pueda existir vida, existe un ajuste preciso entre ellas. El físico Paul Davies considera que si la relación entre la fuerza nuclear fuerte y la electromagnética fuera diferente en una parte en 10 billones, las estrellas no podrían formarse y si la relación entre la gravedad y la fuerza nuclear débil no se mantuviera en una parte en 1040… 

NO EXISTIRÍAMOS

La proporción entre las constantes de fuerza electromagnética y gravitatoria también debe estar en equilibrio perfecto, un incremento tan sólo en 1040 de nuevo, provocaría que sólo existiesen estrellas pequeñas y un aumento en la misma cantidad provocaría que sólo existiesen estrellas grandes, por lo que… 

NO EXISTIRÍAMOS

Pero podemos seguir hablando de ajustes increíbles a nivel atómico. Si el neutrón no pesara un poco más que el protón dentro del núcleo del átomo la vida de las estrellas sería de tan sólo unos pocos siglos. Si las cargas eléctricas de los electrones y los protones no estuviesen equilibradas con gran precisión, todas las configuraciones de materia serían inestables, en ambos casos…

NO EXISTIRÍAMOS

Las creaciones más importantes del universo se deben a los estados de equilibrio entre las diferentes fuerzas de la naturaleza y sus tamaños están determinados por la constante de estructura fina y la constante gravitatoria.

Las condiciones necesarias para nuestra existencia dependen, pues, de los valores de estas constantes. Tan sólo con que la constante de estructura fina desviara su valor en 1 por 100 sería suficiente para que las estrellas no pudieran generar los elementos pesados necesarios para la vida, por lo que…

NO EXISTIRÍAMOS

La expansión del universo ha cambiado en los últimos millones de años. La atracción gravitacional de la materia en el universo debería desacelerar la expansión, pero sorprendentemente las observaciones indican que la expansión se está acelerando. Se plantea la posibilidad de que el universo contenga una forma energía que es gravitacionalmente repulsiva denominada energía oscura

La densidad de energía en el espacio vacío se mide mediante la constante cosmológica cuyo valor aún no se conoce. Ésta podría haber tomado cualquier valor, ser positiva o negativa. Según Steven Weinberg, físico de partículas elementales y premio Nobel, si dicha constante fuera grande y positiva, actuaría como una fuerza repulsiva que se incrementaría con la distancia, lo que impediría que la materia se hubiera unido en el universo primitivo y hubiera impedido la formación de las estrellas, galaxias, planetas…

Si fuera grande y negativa, actuaría como una fuerza de atracción que se incrementa con la distancia y revertiría la expansión del universo causando su colapso y no dando tiempo a la evolución de la vida. Por lo que el valor de dicha constante ha de ser muy pequeña para que haya podido dar lugar a un universo como el nuestro. Según los físicos si hubiera tenido un valor diferente en 1/10 elevado a 120 (otra cifra de las inimaginables e imposibles de escribir), el universo hubiera sido un lugar estéril y evidentemente… 

NO EXISTIRÍAMOS

¿No te parecen demasiadas coincidencias?

Referencias:

– El universo como obra de arte. John D. Barrow
– Teorías del todo: hacia una explicación fundamental del universo. John D.Barrow
– Una revisión de las teorías sobre el origen y la evolución del universo. John Auping Birch
– El universo informado. Erwin Laszlo
– Cosmología física. Jordi Cepa
– ¿Un universo diseñado? 
– El origen del universo y la vida

¿Qué Pasaría Sí…? I

El hecho de que podamos existir en este universo, es decir, de su extraordinaria capacidad para producir vida es el resultado de una serie de caprichosas circunstancias magníficamente conjuntadas. El físico Roger Penrose dedujo que la probabilidad de que un universo como el nuestro pudiera surgir tras el Big Bang de entre todos los probables era de…
Una cifra tan devastadoramente pequeña que no podríamos escribirla ¡ni siquiera colocando un cero en cada protón y neutrón del universo entero! Una cifra que roza lo imposible.
Para el físico Robert Dicke la edad del universo era requisito indispensable para que pudiera existir el carbono, elemento del que está constituida la materia viva. Pero el carbono, junto con otros elementos igualmente necesarios, es el resultado de una lenta cadena de reacciones nucleares que se dan en las estrellas. En primer lugar, el hidrógeno tuvo que transformarse en helio, el helio en berilio y luego éste se tuvo que quemar para producir carbono y oxígeno. Cuando las estrellas explotaron como supernovas dispersaron estos elementos por el espacio.

 
 
La clave, pues, es el tiempo. Se necesitan miles de millones de años para producir estos elementos. Ese es el motivo por el que el universo que contenga seres vivos ha de ser tan viejo y, dado a que se expande continuamente, debe ser, además, muy grande. La inmensidad del universo, que siempre ha sido motivo de congoja en la humanidad, es paradójicamente, requisito indispensable para la existencia de ésta. Sin embargo, un universo excesivamente grande y viejo sería un lugar desolado, con estrellas muertas, que ya no cumplirían su función indispensable para la vida. No nos vale cualquier edad para la existencia.
 
 
Pero… ¿Cómo hemos llegado hasta aquí?
 
 
Hemos hablado de estrellas, de elementos químicos, de expansión… pero, para que todo eso ocurra se han tenido que dar otras circunstancias anteriores imprescindibles. Si la precisión de cada una de ellas parece un “milagro”, más aún nos debe parecer que este “milagro” se haya producido tantas veces. Vamos a echar un vistazo a algunas de esas características y condiciones que se dieron en el inicio del universo.

Lo que se supone que sucedió…

 
 
Hace unos 13.700 millones de años el universo era tan increíblemente pequeño que podía caber sin problemas dentro de un átomo. Entonces se produjo un estallido que los cosmólogos denominaron Big Bang y toda la materia de aquel pequeño punto salió impulsada en todas direcciones. No se sabe que sucedió desde ese preciso instante hasta que pasaron 10 -43 segundos, y aunque parezca un lapso de tiempo ridículo fue sólo en ese momento cuando las cuatro fuerzas de la naturaleza estaban unidas en una única superfuerza (algo que buscó Einstein toda su vida). Después de ese instante, la fuerza de la gravedad se separó de las otras tres. El calor era tan grande (unos cien mil millones de grados centígrados) que no podían existir ni moléculas, ni átomos, siquiera los núcleos de éstos.
 
 
 
 
Avanzaban los instantes, el universo crecía y la temperatura iba descendiendo. Cuando la fuerza nuclear fuerte se separó comenzaron a formarse las partículas elementales (quarks y leptones). Los lapsos de segundo transcurrían, la temperatura continuaba descendiendo, protones y neutrones se unieron para formar núcleos de deuterio (un protón y un neutrón) de helio (2 protones y 2 neutrones), mientras el universo era opaco porque los fotones estaban unidos a las partículas.
 
380 mil años después, los fotones perdieron energía y los electrones fueron retenidos por lo núcleos atómicos formándose así los primeros átomos de hidrógeno y helio. Los fotones al separarse de la materia originaron luz y el universo se volvió transparente. Gracias a la gravedad, el gas existente se empezó a agrupar y a condensar hasta formar, millones de años después, galaxias y estrellas.
 
 
El universo visible  
 

Lo que podía haber sucedido… (“pa habernos matao”)

 

Para que pueda surgir la vida en el universo fue necesario que las condiciones que se dieron en su inicio, la intensidad de las fuerzas fundamentales y las constantes universales se encontraran en un rango de valores tan sumamente estrecho que si se hubiese producido la más leve variación en alguno de ellos NO EXISTIRÍAMOS para contarlo, a este hecho se le denomina “Ajuste fino” del universo. Veamos primero esas fuerzas fundamentales:

 
 
 
Los núcleos de los átomos están formados por protones y neutrones. La fuerza que hace posible que los protones no se repelen entre sí debido a sus cargas positivas es la interacción nuclear fuerte. Si esta fuerza hubiera sido levemente más débil no podrían unirse por lo que el único elemento que existiría en el universo sería el hidrógeno (cuyo núcleo sólo lo forma un protón) y ningún elemento más. Pero si hubiera sido levemente más fuerte, el hidrógeno sería muy raro en el universo y sin él las estrellas no podrían formarse. Es decir, que si no estuviera ajustada a su fuerza exacta… 
 
 
NO EXISTIRÍAMOS
 
 
La fuerza nuclear débil es la responsable de la llamada desintegración beta, esto es, por ejemplo, cuando un neutrón se convierte en un protón + un electrón + un neutrino. La disponibilidad de neutrones, mientras el universo se enfriaba, determinó la cantidad de helio producido en su origen. Si esta energía hubiera sido levemente más grande, los neutrones decaerían más fácilmente y estarían menos disponibles por lo que se produciría muy poco helio. Sin el helio no sería posible la creación de los elementos pesados (elementos fundamentales para la vida como el carbono) que se generan en las estrellas. Pero por otro lado, si esta fuerza hubiera sido levemente más débil habría habido una sobreabundancia de elementos pesados. De ambas formas… 
 
 
NO EXISTIRÍAMOS
 
 

La fuerza de la gravedad también posee una precisión increíble. Si hubiera sido levemente mayor el universo estaría apiñado y las estrellas serían muy grandes. Este tipo de estrellas masivas son fundamentales para producir carbono y oxígeno, pero tienen una vida muy corta por lo que no tienen tiempo para albergar planetas. Pero si hubiera sido levemente menor las estrellas serían muy pequeñas y longevas, pero no producirían elementos pesados, por lo que en ambos casos… 

NO EXISTIRÍAMOS

La fuerza electromagnética es la que hace posible que las cargas eléctricas de diferente signo se atraigan como los electrones y los protones. Si hubiera sido levemente menor los electrones no se mantendrían ligados al núcleo del átomo. En cambio, si hubiera sido levemente mayor sería imposible que un átomo le cediera electrones a otro, por lo que sería imposible crear moléculas. Es decir, si ocurriera esto… 

NO EXISTIRÍAMOS

Esto no acaba aquí, sígueme a la segunda parte

Referencias:

– El universo como obra de arte. John D. Barrow
– Teorías del todo: hacia una explicación fundamental del universo. John D.Barrow 
– Una revisión de las teorías sobre el origen y la evolución del universo. John Auping Birch
– El universo informado. Erwin Laszlo 
– Cosmología física. Jordi Cepa
– ¿Un universo diseñado? 

– El origen del universo y la vida

En el Ombligo del Universo

 
 
Durante la Edad Media, se creía que la Tierra era necesariamente el centro del firmamento, lugar privilegiado donde Dios había colocado al hombre como culmen de su creación. Gracias al Renacimiento y a la luz de la razón, Nicolás Copérnico despoja a la Tierra de su lugar preeminente para poner al Sol. Desde entonces, la humanidad ha ido tomando conciencia de que no es un espectador privilegiado de las estrellas y que nuestro mundo es sólo un planeta perdido en un lugar nada especial de una galaxia igual a otras muchas. A este espíritu se le conoce como principio copernicano o principio de mediocridad
 
 
 

 

En 1973, quinientos años después del nacimiento de este revolucionario astrónomo y en una conferencia celebrada en Cracovia con motivo de su aniversario, el astrofísico y cosmólogo Brandon Carter decidió arremeter contra el sometimiento a este principio y defendiendo que, aunque los observadores humanos no ocupamos un lugar central en el universo, si estamos privilegiados en cuanto a otras condiciones necesarias para la existencia. Surgió así el Principio Antrópico como consecuencia de una serie de planteamientos sobre la naturaleza del universo que se venían dando desde comienzos del siglo XX.
 
 
 
 
 
 
 

El primer antecedente a este principio lo encontramos en los años 20 cuando el astrofísico británico Arthur Stanley Eddington encontró, mientras buscaba la “teoría fundamental” (la unificación de la mecánica cuántica, la relatividad y la gravitación), una serie de “coincidencias” extrañas en sus cálculos. Al disponer la razón entre la masa del electrón y la del protón resultaba ser el mismo número que al hallar la razón entre la fuerza gravitatoria y electromagnética de ambos, esto es, 10 elevado a 40. Número que sorprendentemente resultaba ser la raíz cuadrada del número de protones del universo visible (número de Eddington).

En 1938, el físico y premio nobel Paul Dirac también observó unas “coincidencias” al poner de manifiesto la intensidad de la fuerza gravitatoria, la masa del universo conocido, de nuevo, y la edad estimada del universo en unidades atómicas (la razón entre la edad del universo y el tiempo que tarda la luz en recorrer el radio de un protón).
¿Y que coincidencia encontró? Pues que éstas cantidades eran potencias enteras (positivas y negativas) de 10 elevado a 40 ¡¡¡Otra vez!!! Dirac pensó que debía existir alguna relación entre estas constantes fundamentales y la evolución del universo. Como la edad del universo aumenta con el tiempo (elemental querido Watson), las constantes fundamentales tendrían que hacerlo igualmente para seguir manteniendo dicha igualdad.

 

En 1961, el físico Robert Dicke publicó un artículo en la revista Nature donde recogía la hipótesis de Dirac, pero manteniendo la edad del universo independiente de los otros números. Entonces… ¿Cómo explicaba Dicke la coincidencia entre los tres? Porque los físicos, justificó, sólo pueden existir en un periodo muy corto de la evolución del universo. El carbono del cuerpo de los físicos necesitó de una estrella para crearlo, por lo que el universo debía ser suficientemente antiguo para haber formado las estrellas, pero no demasiado antiguo porque entonces las estrellas se habrían consumido dejando de emitir calor y luz que hace posible que exista vida en los planetas. Dicke calculó que ese tiempo era de unos 10 mil millones de años, es decir, que la vida sólo puede surgir y existir durante un periodo en la evolución del universo y este tiempo era justamente cuando se cumplía la igualdad descubierta por Dirac. 

Carter dividió el Principio Antrópico en dos versiones, una débil y una fuerte. En su versión débil se limita a decir que nuestra ubicación en el universo es necesariamente privilegiada hasta el punto de ser compatible con nuestra existencia como observadores. Esta ubicación no sólo hay que entenderla como localización espacial, sino también temporal.

En su versión fuerte, el Principio dice que “el universo (y, por consiguiente, los parámetros fundamentales de que depende) tiene que ser de tal modo que admita la creación de observadores dentro de él en algún estadio”. Estos parámetros fundamentales (las constantes de la física) que aparentemente son arbitrarias y no relacionadas entre sí, adoptan exactamente los valores necesarios para que pueda resultar la vida. Esta versión del principio se la denomina “fuerte” porque no sólo considera que nuestra situación en el universo sea privilegiada para la existencia (espacio y tiempo suficiente) sino que el universo mismo (los parámetros fundamentales de los que depende) son privilegiados.

 
 

Un paso más allá dentro del Principio Antrópico lo da el físico John Wheeler, del que ya hablamos en el artículo “Creadores de Matrix”. En una entrevista publicada en la revista Cosmic Search en 1983 viene a decir que este principio observa los posibles universos y desecha aquellos donde la conciencia no se pueda desarrollar en algún lugar y momento. Nosotros no podemos ni imaginar un mundo sin observadores, puesto que los verdaderos materiales de construcción del universo son los actos de participación del observador. Es lo que él denomina Principio Participativo y está fundado en el punto central de la mecánica cuántica, que ningún fenómeno elemental puede considerarse fenómeno hasta que es observado (o registrado por un observador).

También ha habido otras divisiones y definiciones del principio antrópico, como la realizada por Barrow y Tipler en 1986, donde al principio débil y fuerte añadieron el principio antrópico final. En éste  último defienden que , una vez surgida la inteligencia en el universo, ya no desaparecerá, sino que logrará el dominio sobre todos los procesos materiales e incluso su propia inmortalidad.

Seguir esta línea de razonamiento supone revocar los triunfos de Copérnico, Galileo y Newton para volver a colocar al hombre en el centro del universo, sin embargo, los valores en la configuración del  universo para que pueda surgir la vida son demasiado “ajustados” para obviarlos. De las extraordinarias “coincidencias” en estos valores hablamos en la entrada «¿Que Pasaría Si…?»

 
 
Referencias:
– Introducción al Principio Antrópico. José Manuel Alonso
– Cosmos y Gea: fundamentos de una nueva teoría de la evolución. Francesc Fígols

Curiosidades Primigenias

En las entradas anteriores hemos visto una serie de extrañas coincidencias que se producen en el origen del universo, eslabones de una cadena estratégicamente ensamblada que condujeron al origen de la vida. Tratábamos cuestiones que se escapan a nuestro pensamiento cotidiano porque se encuentran ocultas en los entresijos más profundos de la naturaleza. Pero, en ocasiones, estas coincidencias están delante de nuestros ojos y, aún así, no reparamos en lo mucho que su refinado ajuste influye en nuestra existencia. Podemos preguntarnos…

¿Por qué existe la materia?

En los primeros momentos del universo la temperatura era extremadamente alta y la creación-aniquilación de partículas y antipartículas se encontraba en equilibrio. Pero al disminuir la temperatura debido a la expansión, los fotones ya no tenían energía suficiente para generar dichos pares y los existentes se fueron aniquilando para formar nuevos fotones. A pesar de todo, por alguna causa que no puede explicar ni la teoría del Big Bang ni el Modelo Estándar de la física de partículas, se habían creado más partículas de materia que de antimateria, lo que se conoce como la violación de carga – paridad (violación CP).  Esta asimetría se calcula que podría ser de una partícula más de materia por cada diez mil millones de parejas partícula-antipartícula (¡si, si, más 1 sólo!). No se sabe qué produjo dicha asimetría, pero sin ella en el universo tan sólo sería una sopa de fotones, y…

NO EXISTIRÍAMOS


¿Por qué el universo tiene tres dimensiones?


Si en la formulación matemática de las leyes físicas se había descubierto que existían muchas dimensiones… ¿por qué el universo tan sólo tiene tres?
En 1955 el matemático británico G.J. Whitrow nos proporcionó una respuesta. Las condiciones físicas sobre la Tierra han permitido la evolución del hombre. Durante los primeros millones de años de la evolución orgánica la intensidad de la radiación solar sobre ella no ha cambiado, ya que las formas de vida superiores se habrían destruido. Para que la intensidad sea constante, la distancia de la Tierra al Sol no puede haber cambiado demasiado. Por lo cual la órbita no sólo debe ser casi circular sino que también debe ser estable. Mediante un teorema de la teoría orbital clásica se puede llegar a deducir que para que una órbita casi circular sea estable el número de dimensiones no puede ser mayor de tres. Como las formas superiores de vida animal poseen una estructura geométrica incompatible con un espacio bidimensional, la única solución es que el espacio posee justamente el número de dimensiones compatibles con la existencia del ser humano. Si no hubiera sido así…

NO EXISTIRÍAMOS

Este magnífico video nos muestra cómo sería un mundo con solo dos dimensiones.

¿Por qué el universo se ve igual desde cualquier lugar donde se observe y en la dirección en la que se mire?

Según el principio cosmológico, el universo es homogéneo e isotrópico a gran escala. ¿Qué quiere decir esto? Pues que el universo se ve igual independientemente del lugar desde donde se le esté observando o de la dirección a la que se mire. Sin embargo, a escala local el universo ni es isotrópico ni homogéneo, esto es debido a la existencia de las galaxias.

Universo isotrópico
Universo homogéneo

La explicación que aportan Collins y Hawking tras estudiar matemáticamente modelos cosmológicos en un conjunto de universos posibles, es que los que inicialmente son homogéneos pueden expandirse a una velocidad superior, inferior o igual que la velocidad mínima para evitar que se contraiga. 

El universo se expande como si fuera un globo, todos los puntos se van alejando de la misma forma. Todos podrían parecer el centro del universo

Los que tienen una mayor velocidad no tienden a la isotropía. Los que tienen velocidad inferior no disponen de tiempo para formar galaxias y estrellas porque se vuelven a contraer. Así pues, nuestro universo tiene una velocidad muy próxima a la velocidad mínima para evitar la contracción. Estos universos son una excepción entre los universos homogéneos, sin embargo son una regla entre los que es posible la vida humana. La conclusión es que el modelo de nuestro universo es extremadamente raro, pero si no fuese así..

NO EXISTIRÍAMOS

Aquí os dejo un video de la «Hora de José Mota» donde Blasa le cuenta a Punset su particular forma de entender la expansión del universo y los misterios del Big Bang, porque también hay que poner humor a la ciencia… que lo disfrutéis

¿Por qué el carbono es tan abundante?

Ciclo del carbono

La vida en la Tierra está basada en el carbono y está presente en todos los compuestos relacionado con ella. Se trata de un elemento muy peculiar. El átomo de carbono tiene la capacidad de poder unirse a otros átomos iguales que él para formar largas cadenas lineales o cíclicas necesarias para crear vida. Sin embargo, este preciado elemento tan importante para nosotros debería existir más como un remanente en el universo que como un elemento abundante, entonces ¿Por qué hay tanto?

El carbono se forma en el interior de las estrellas en dos etapas a partir de núcleos de helio (también denominados por los físicos como partículas alfa). Dos partículas alfa se combinan para formar un núcleo de berilio. Pero para formar un núcleo de carbono se necesita una partícula alfa más. Este último motivo sería suficiente para considerar al carbono complicado “de hacer” y es aquí donde entra en juego una curiosa propiedad denominada resonancia que hace posible que esta segunda fase se realice a una velocidad sorprendente ya que esta propiedad se da cuando la particula que se va a formar tiene exactamente la energía de las partículas que lo van a formar. Y es que la energía de las partículas implicadas más la del calor de la estrella donde se genera da lugar a una energía justo por encima del nivel del núcleo de carbono, lo que lo hace posible existir.

La segunda vez que tiene suerte el carbono es en su fusión con otra partícula alfa más para formar el oxígeno (otro elemento crucial para la vida). La falta de resonancia en la formación del oxígeno desacelera la rapidez con la que se forman éstos núcleos por lo que gracias a esto no todo el carbono se transforma en oxígeno.

Átomo de carbono realmente agradecido

A todo esto hay que añadir el ajuste preciso de la fuerza nuclear fuerte, que como vimos en la entrada anterior, influye en los procesos de formación del núcleo de tal forma que hace posible que pueda existir tanto el carbono como el oxígeno en cantidades abundantes, porque de no ser así…

NO EXISTIRÍAMOS


“Los átomos de carbono en nuestro cuerpo, responsables de la maravillosa flexibilidad de las moléculas de ADN que encontramos en la raíz de nuestra complejidad, se han originado en las estrellas como resultado de estas coincidencias.”

John D. Barrow

Referencias

– Teorías del todo: hacia una explicación fundamental del universo. John D.Barrow

– Una revisión de las teorías sobre el origen y la evolución del universo. John Auping Birch

Bonito Planeta, Nos Lo Quedamos

Como vimos en la entrada “¿Qué pasaría si…?”, para que el universo pueda desarrollar vida se han tenido que cumplir una serie de requisitos, tan ajustados y precisos, que nuestra existencia es un suceso que roza prácticamente lo imposible. Esta dinámica de extrañas “coincidencias” también se extiende a nuestro propio planeta haciendo de él un lugar excepcionalmente privilegiado para el desarrollo de la vida. Vamos a echar un vistazo al pasado más remoto de la Tierra para comprender cuales son estas características tan peculiares.

En primer lugar, nuestro planeta se formó por una serie precisa de colisiones entre protoplanetas (cuerpos celestes como embriones planetarios). Si estos protoplanetas hubieran colisionado de forma diferente, la Tierra podría haber tenido un tamaño distinto del que posee. De haber sido más pequeña, su gravedad en superficie sería más débil y habría perdido su atmósfera con rapidez, además, su interior se habría enfriado demasiado para generar un fuerte campo magnético. 

Asimismo, los planetas pequeños suelen tener órbitas peligrosamente erráticas. Si, por el contrario, la Tierra hubiera sido más grande habría retenido gases primordiales venenosos. Como hemos visto, gracias a su tamaño exacto, nuestro planeta posee un fuerte eje magnético que contribuye especialmente a su habitabilidad… ¿Por qué?

El viento solar golpea constantemente el campo magnético terrestre en la zona orientada hacia el sol, a una velocidad de 400 km/s y lo comprime. Debido a la fuerza opuesta ejercida por éste, las partículas del viento solar no pueden avanzar más y son desviadas por el campo magnético rodeando al planeta. Esta capa protectora se denomina magnetosfera. Aunque dicha capa evita que las partículas energéticas lleguen a nuestra atmósfera, algunas consiguen entrar cerca de los polos magnéticos y al interaccionar con los gases se desprende un espectro óptico denominado aurora boreal en el hemisferio norte y aurora austral en el sur.
Si no existiera el eje magnético terrestre, la vida en la Tierra no sería posible porque el viento solar está formado por protones y electrones que al impactar disociarían los átomos de oxígeno e hidrógeno, permitiendo escapar a éstos últimos, por lo que la Tierra perdería la mayoría del agua de la atmósfera y de los océanos hacia el espacio.Igualmente, el campo magnético terrestre nos protege contra los rayos cósmicos (partículas subatómicas de gran energía procedentes del espacio exterior), éstas partículas están eléctricamente cargada y son desviadas por dicho eje. De no ser así, atravesarían nuestros cuerpos y romperían los núcleos de nuestras células.


Aquí os dejo un precioso vídeo sobre la aurora, con música de Lisa Gerrard y Hans Zimmer (Now We Are Free). Que lo disfrutéis

La Luna fue el resultado de la última decisiva colisión que tuvo la Tierra con un protoplaneta (denominado Theia como la diosa griega madre de la diosa lunar Selene). Según la “Teoría del gran impacto” esta colisión tuvo que ocurrir en un ángulo exacto, ya que si hubiera sido más directo la Tierra se hubiera destruido y si hubiera sido menos directo Theia se hubiera desviado sin producir la necesaria colisión.

Sin la oportuna creación de la Luna, la Tierra daría una vuelta cada 8 horas en lugar de cada 24. Esta velocidad provocaría unos vientos de tal magnitud que la atmósfera tendría mucho más oxígeno y el campo magnético sería 3 veces más intenso, por lo que la vida hubiera evolucionado de forma distinta a como lo ha hecho.


Por otro lado, la gravedad de la Luna impide que el eje de la Tierra se bambolee. 

¿Qué quiere decir esto?
La Tierra tiene una inclinación de 23,5° en su órbita alrededor del sol y gracias a ella gozamos de las cuatro estaciones. Pero, al igual que las peonzas, después de girar un rato, ésta comienza a bambolear y termina por caerse. Si esto sucediera en la Tierra, sólo tendríamos dos estaciones, un verano terriblemente caliente de seis meses donde el sol no se pondría nunca y un invierno enormemente frío y sin sol. Como consecuencia las plantas no sobrevivirían y tampoco los animales.

La Luna también actúa sobre la Tierra provocando grandes mareas en sus océanos. Gracias a estas mareas se forman charcas especialmente en estuarios y bahías pequeñas. Sin su influencia no existirían estos lugares tan valiosos para el desarrollo de la vida. Igualmente la Tierra se encuentra afortunada por la presencia del planeta Júpiter en el Sistema Solar, ya que se ha demostrado que desvía los asteroides y cometas al espacio exterior. Si Júpiter hubiera tenido un tamaño menor, su gravedad habría sido más débil permitiendo que éstos cayeran a la Tierra haciendo imposible la supervivencia.

Otra circunstancia extraordinaria es su ubicación. Aunque no lo parezca a simple vista, la Tierra está situada en un lugar privilegiado que recibe diversos nombres como “Zona Habitable”, “Zona Goldilocks” o “Zona Ricitos de Oro” en referencia al cuento infantil “Ricitos de Oro y los tres osos” en relación al pasaje donde la protagonista entra en la cabaña de unos osos ausentes que tenían la mesa puesta y en ella tres tazones de sopa de distinto tamaño. Tras descartar la sopa del tazón grande, por estar demasiado caliente, y la del pequeño, por estar demasiado fría, terminó por beberse la del mediano que se encontraba en la temperatura ideal.

Lo mismo le sucede a nuestra Tierra. La distancia que la separa del sol es también la ideal para que no nos abrasemos como Mercurio, ni nos muramos de frío como sucede en Marte, permitiendo que exista agua en estado líquido en su superficie, condición indispensable para que pueda sustentar vida.
Uno de los grandes misterios es cómo la Tierra ha podido conservar un clima estable durante 4.000 millones de años, cuando en sus orígenes el Sol llevaba muy poco tiempo brillando y emitía entre 1/4 y 1/3 de menos luz que ahora. Se han propuesto varias hipótesis para explicar este equilibrio medioambiental, pero hasta ahora no hay nada concreto. 


Nuestro Sistema Solar se encuentra, a su vez, en la zona «Ricitos de Oro” de la galaxia; la Vía Láctea. Un lugar suficientemente lejos de su centro para evitar la influencia de su agujero negro, de las radiaciones de las supernovas y las inestabilidades orbitales; pero, al mismo tiempo, lo suficientemente cerca de éste para poseer elementos químicos pesados (se llaman así porque su masa atómica es más pesada que la del hidrógeno y el helio que son los elementos más ligeros del universo) fundamentales, como no podría ser de otra forma,  para la vida.

Referencias:

–Nuestro sistema solar: Su lugar en el cosmos. Stuart Ross Taylor
– El planeta privilegiado. G.González y Jay W. Richards

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