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Ciencia: Un universo de luz
Triar un altre plafó de missatges |
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De: Marti2 (Missatge original) |
Enviat: 21/04/2014 05:31 |
Dice Leonard Susskind que, para comprender la realidad en sus niveles
más elementales, basta con conocer el comportamiento de dos elementos:
el electrón y el fotón.
Todo el argumento de la QED [electrodinámica cuántica]
gira en torno a un proceso fundamental: la emisión de un único fotón por
un único electrón.
(El paisaje cósmico)
Cuando el movimiento de un electrón es alterado súbitamente, puede
responder desprendiendo un fotón. La emisión de un fotón es el suceso
básico de la mecánica cuántica:
Toda la luz visible que vemos, así como las ondas de
radio, la radiación infrarroja y los rayos X, está compuesta de fotones
que han sido emitidos por electrones, ya sea en el Sol, el filamento de
una bombilla, una antena de radio o un aparato de rayos.
[...]
Los electrones no son las únicas partículas que pueden emitir
fotones. Cualquier partícula eléctricamente cargada puede hacerlo,
incluido el protón. Esto significa que los fotones pueden saltar entre
dos protones o incluso entre un protón y un electrón. Este hecho es de
enorme importancia para toda la ciencia y la vida en general. El
intercambio continuo de fotones entre el núcleo y los electrones
atómicos proporciona la fuerza que mantiene unido al átomo. Sin estos
fotones saltarines, el átomo se desharía y toda la materia dejaría de
existir.
Mientras que un electrón pertenece al grupo de partículas llamadas
fermiones, los fotones pertenecen a la familia de los bosones.
Intentemos comprender esta película que es la existencia…

…protagonizada por bosones…
Los fermiones hacen posible la materia “al estilo tradicional”,
mientras que los bosones son elementos muy raros desde la forma de
pensar a que estamos acostumbrados el común de los mortales. Para no
complicarnos, la tabla periódica de elementos existe porque los
fermiones no pueden “ser iguales”: no pueden solaparse uno
sobre otro y se repelen si los obligamos. Es lo que damos por hecho
cuando hablamos de materia, que cada pedazo de ésta ocupa su lugar y
tiene sus propias cualidades.
En cambio, los bosones carecen de este sentido de la individualidad, digamos que poseen “alma grupal” y, en su estado más puro, todos forman una misma “superpartícula”.
Para entenderlo mejor, conviene recordar que las partículas no son
bolitas como nos siguen enseñando en la escuela, sino que más allá de
esta imagen existen como ondas o, al menos, sus funciones se equiparan
al comportamiento de una onda.
En la década de 1920, Albert Einstein y el hindú
Satyendra Nath Bose pronosticaron un quinto estado de la materia: el
condensado de Bose-Einstein (BEC), el cual fue conseguido en laboratorio
en 1995, algo que le valió el premio Nobel de 2001 a los científicos
que lo lograron.

Imagínese una taza de té caliente, las partículas que contiene
circulan por toda la taza. Sin embargo cuando se enfría y queda en
reposo, las partículas tienden a ir en reposo hacia el fondo.
Análogamente, las partículas a temperatura ambiente se encuentran a
muchos niveles diferentes de energía. Sin embargo, a muy bajas
temperaturas, una gran proporción de éstas alcanza a la vez el nivel más
bajo de energía, el estado fundamental. (Fuente: wikipedia)
Cuando ciertas formas de materia [bosones] se enfrían hasta casi el cero absoluto,
sus átomos se ponen en el estado de energía más baja, de modo que todos
sus átomos vibran al unísono y se hacen coherentes. Las funciones de
onda de todos los átomos se solapan, de manera que, en cierto sentido,
un BEC [condensado de Bose-Einstein] es como un “superátomo” gigante en
donde todos los átomos individuales vibran al unísono.
Al enfriar los átomos, su velocidad disminuye hasta que las
longitudes de onda de cada uno de ellos se vuelven casi planas,
superponiéndose unas a otras para formar una única onda que los describe
a todos.

Así que un BEC se forma cuando los átomos en un gas sufren la
transición de comportarse como “bolas de billar” al estilo de la física
clásica, a comportarse como una onda gigante de materia al estilo de
mecánica cuántica:
[...] si creamos dos BECs y los colocamos juntos, no se mezclan como
gases ordinarios ni rebotan como lo harían dos sólidos. Donde los dos
BECs se superponen, ellos “interfieren” como las ondas: delgadas capas
paralelas de materia son separadas por capas delgadas de espacio vacío.
El patrón se forma porque las dos ondas se suman donde sus crestas
coinciden, y se cancelan donde una cresta se encuentra con un valle — a
lo cual llamamos interferencia “constructiva” y “destructiva”
respectivamente. El efecto es similar al de dos ondas que se superponen
cuando dos piedras son lanzadas a un lago.
(Fuente: ciencia NASA)
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De: Marti2 |
Enviat: 21/04/2014 05:32 |
…ambientada en: el vacío…
Y ahora, retrocedamos un poco más en este asunto del misterio que nos
ocupa. Gracias a la tecnología láser, la física ha podido comprobar el
extremo poder de la luz. Los láseres pueden hacer que las partículas
virtuales se vuelvan reales. Pero, primero, aclaremos conceptos…
Las “partículas virtuales”
son partículas fundamentales que están constantemente surgiendo
aparentemente de la nada y permanecen en el espacio-tiempo la friolera
de una milésima de trillonésima de segundo –una cantidad que se forma
poniendo una veintena de ceros a la derecha de la coma—. A pesar de
denominarse “virtuales”, sus efectos son muy reales: la constante
agitación de este burbujeo cuántico de partículas hace que el vacío
tenga energía. Y esto es algo que afecta a la realidad, pues en ésta las
fuerzas de atracción y repulsión dependen de la masa, y la masa no es
sino energía expresada en unidades diferentes: E=mc².
En el uso corriente la palabra vacío
significa espacio vacío, espacio del que se ha extraído todo el aire,
vapor de agua u otro material. Eso es también lo que significa para un
físico experimental que trabaja con tubos de vacío y bombas de vacío.
Pero para un físico teórico, el término vacío
tiene muchas más connotaciones. Significa una especie de fondo en el
que tiene lugar el resto de la física. El vacío representa un potencial
para todas las cosas que pueden suceder en ese fondo. Significa una
lista de todas las partículas elementales tanto como de las constantes
de la Naturaleza que se pondrían de manifiesto mediante experimentos en
dicho vacío. En resumen, significa un ambiente en el que las leyes de la
física toman una forma particular. […] Un vacío diferente significa
leyes de la física diferentes; cada punto en el paisaje representa un
conjunto de leyes que son, con toda probabilidad, muy diferentes de las
nuestras pero que son, en cualquier caso, posibilidades consistentes. El
modelo estándar es meramente un punto en el paisaje de posibilidades.
(El paisaje cósmico)
La energía del vacío es, por tanto, la suma total de las energías de todas las partículas posibles. Es la llamada “energía oscura”
que hace que el universo se expanda, haciendo frente a la atracción de
la gravedad, y que proporciona alrededor del 80% de la materia-energía
al universo –un 26% es “materia oscura”, y sólo un 4% es la materia
conocida hasta el momento—.
Pero, ¿cómo una partícula virtual se convierte en real? Es decir,
¿cómo queda “atrapada” en el espacio-tiempo de forma más estable?
La teoría de la supersimetría
establece que, por cada partícula de materia, nace una gemela de
antimateria. La antimateria es igual que la materia, pero con carga
opuesta. Por ejemplo, el electrón tiene carga negativa, y su partícula
de antimateria, el positrón, positiva. Materia y antimateria se
aniquilan mutuamente pero, por algún motivo aún no aclarado, la simetría
se rompió en algún momento, surgiendo más materia que antimateria, de
ahí que nuestro universo, materia, pueda existir.
Pero hay algo más en todo esto. Y para ello, la luz es la clave.
…starring “light” as itself…
Ya en los años 30, los físicos predijeron que un campo eléctrico muy
fuerte, que no es sino un espacio alterado por la actividad de un montón
de fotones coordinados, podría impulsar a las partículas virtuales con
carga opuesta en diferentes direcciones, impidiendo que la materia y la
antimateria se aniquilen.
Según el efecto de creación de pares,
un fotón con energía suficiente, lo que equivale a tener el doble de la
energía que posee un electrón en reposo, da lugar a una pareja de
electrón y positrón.
Aunque esto ya se consiguió en los años 90 a pequeña escala, gracias
al desarrollo de la tecnología láser los científicos creen que estarán
cerca de conseguir crear materia “en serie” mediante este proceso en unos pocos años.
Por otra parte, una vez que existen las partículas, los fotones
interactuan sin cesar con ellas, siendo absorbidos y emitidos por las
mismas de manera ininterrumpida.
Y de ello nace el movimiento gracias al cual todo existe en el espacio-tiempo. Sin movimiento, nuestra realidad desaparecería.
La carencia de masa de un fotón está ligada a su movimiento. Para que
un cuerpo alcance la velocidad de la luz, su masa ha de ser cero. Y,
como Einstein explicó en su día, la luz se mueve siempre a la velocidad
de la luz. Si pretendemos que un fotón se pare, en lugar de ralentizarse
observaremos que desaparece. Y, como se ha dicho al principio, si estos
“fotones saltarines” desaparecieran, toda la materia dejaría de
existir.
Su esencia es el movimiento y su misión, según parece, hacer girar la rueda de la existencia.
Ello es así debido al impacto de los fotones sobre las partículas
elementales. La energía transmitida por un fotón es inversamente
proporcional a su longitud de onda. Cuanto menos longitud de onda, más
energía. Así, un fotón de luz visible tiene la energía suficiente para
hacer reaccionar a un bastón de la retina. Si nos movemos en el espectro
electromagnético, los fotones con longitud de onda ultravioleta pueden
expulsar a los electrones de los átomos. Más allá, los rayos gamma
pueden romper protones y neutrones…

Y ahora, vayamos al meollo de la cuestión e indaguemos en la cita con
que se iniciaba este artículo: ¿qué hace que los electrones absorban y
emitan fotones? Esto, en otros términos, vendría a ser lo mismo que
preguntarnos: ¿por qué existe nuestro universo?
…con un misterio: el 137…
¿Qué determina el momento exacto en que un electrón emite un fotón?
La física cuántica dice que nada lo hace, pues la Naturaleza es
caprichosa en sus niveles más elementales. Aunque no es caótica en
extremo, sólo probabilística.
A diferencia de la física newtoniana, la mecánica
cuántica nunca predice el futuro en función del pasado. En su lugar,
ofrece reglas muy precisas para computar la probabilidad de varios
resultados alternativos de un experimento.
Y la probabilidad de que un electrón emita o absorba un fotón es la
constante de estructura fina. El valor de esa constante es 1/137.
En otras palabras, sólo un afortunado electrón de cada
137 emite un fotón. Este es el significado de alfa: es la probabilidad
de que un electrón, cuando se mueve a lo largo de su trayectoria, emita
caprichosamente un fotón.
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De: Marti2 |
Enviat: 21/04/2014 05:33 |
El inverso de la
constante de estructura fina es 137. Desde su descubrimiento, éste
número ha traído de cabeza a los grandes científicos.
Fue Richard Feynman, precisamente, quien sugirió que
todos los físicos pusiesen un cartel en sus despachos o en sus casas que
les recordara cuánto es lo que no sabemos. En el cartel no pondría nada
más que esto: 137. Ciento treinta y siete es el inverso de algo que
lleva el nombre de constante de estructura fina. Este número guarda
relación con la probabilidad de que un electrón emita o absorba un
fotón. La constante de estructura fina responde también al nombre de
alfa, y sale de dividir el cuadrado de la carga del electrón por el
producto de la velocidad de la luz y la constante de Planck. Tanta
palabra no significa otra cosa sino que ese solo número, 137, encierra
los meollos del electromagnetismo (el electrón), la relatividad (la
velocidad de la luz) y la teoría cuántica (la constante de Planck).
Menos perturbador sería que la relación entre todos estos importantes
conceptos hubiera resultado ser un uno o un tres o quizás un múltiplo de
pi. Pero ¿137?
Lo más notable de este notable número es su adimensionalidad. La
velocidad de la luz es de unos 300.000 kilómetros por segundo. Abraham
Lincoln medía 1,98 metros. La mayoría de los números vienen con
dimensiones. Pero resulta que cuando uno combina las magnitudes que
componen alfa, ¡se borran todas las unidades! El 137 está solo: se
exhibe desnudo a donde va. Esto quiere decir que a los científicos de
Marte, o a los del decimocuarto planeta de la estrella Sirio, aunque
usen Dios sabe qué unidades para la carga y la velocidad y qué versión
de la constante de Planck, también les saldrá 137. Es un número puro.
(Leon Ledderman, La partícula divina)
Uno de los padres de la mecánica cuántica, Wolfgang Pauli, se
obsesionó tanto con este número que dijo que, de poder hacerle una
pregunta a Dios, sería esta: “¿Por qué 137?”
Gracias a su gran amistad con Carl G. Jung, Pauli conoció el mundo
“alternativo” de los estudios sobre la psique y accedió a la tradición
esotérica que ha acompañado al hombre desde el principio de los tiempos.
Es así como supo que 137 se aproxima al valor correspondiente al ángulo
áureo. Esto es, la versión circular del número áureo o φ (phi).

En realidad, el ángulo de oro es, más o menos, 137,5º, y está presente en todo proceso natural
donde se dé una combinación de espirales. Así, por ejemplo, las hojas
de una planta surgen a lo largo del tallo cada 137,5º, pues así se logra
la mayor eficiencia de espacio y de captación de la luz solar, ya
que únicamente con éste ángulo es posible evitar que ninguna hoja
obstaculice a las demás en la toma de luz sin que existan espacios
muertos o vacíos.
Esta semejanza entre los valores de la constante de estructura fina y el ángulo áureo llevó a la doctora Raji Heyrovska a buscar el ángulo áureo en el universo atómico (véase versión en español de su estudio).
Que esto sea así no debería extrañarnos, pues si el número áureo es
una constante en toda la Naturaleza, su versión angular es la apropiada
para estar presente en el universo cuántico, donde, recordemos, los
elementos básicos de la realidad se reducen a funciones de onda.
…y un final místico.
Los fotones no tienen masa ni carga eléctrica. Sin embargo, pueden
“extraer” del vacío partículas con masa y carga, tanto negativa como
positiva.
Más allá de la matería y la energía, del tiempo y del espacio, el concepto de función de onda nos introduce en una realidad abstracta de donde surge todo.
Y si, como hemos dicho, a menor longitud de onda mayor energía, también
es posible afirmar que, en eso que David Bohm llamaba “orden
implicado”, cuanto menor es la longitud de una onda cuántica, mayor es
la presencia de masa en el espacio-tiempo.
Para la física, las
matemáticas se han mostrado como la realidad que subyace a la materia.
Todo se puede reducir a números, entidades que forman y organizan el
espacio-tiempo. En
este nivel de realidad, ni la materia ni la energía existen como tales,
sino que demuestran ser el resultado de la interacción de entidades
abstractas.
En esta pasión por los números, no podemos evitar recordar la versión
cabalística de la filosofía perenne. Para la Kabbalah, lo divino
responde a la “Nada”, ya que lo trascendente no puede ser aprehendido
desde nuestra posición en el mundo finito.
En el momento de la Creación, la luz infinita se habría divido,
quedando encerrada en conductos que, al romperse, producen la materia y,
en definitiva, la fractura de la unidad primordial de la luz.
Esta materia o qelippot, en el sentido de “conchas” o
caparazones que “encierran” la luz y rompen la harmonía unitaria de la
luz, es el origen del mundo, de su finitud y causa del mal en la
realidad no-divina. El mundo creado es así una fractura de la harmonía
de la luz que crea la diferenciación y la tensión entre unas cosas y
otras: este es el origen del mal, de la falta de harmonía que debe
recuperarse en el curso de la historia.
(Tendencias 21)
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De: Marti2 |
Enviat: 21/04/2014 05:34 |
La Kabbalah enseña, según esto, el camino para desarrollar la Vasija
interior donde recibir la Luz, la cual, según va llenando dicha vasija,
nos acerca a la unidad del Espíritu. Es así que la Luz, al tiempo que
“absorbida” por el alma, puede ser “proyectada” en el mundo mediante los
actos del hombre trascendido.
Que la luz ha sido usada por todos los movimientos espirituales para
referirse a lo divino es algo que a nadie se le escapa. La imagen que la
Kabbalah ofrece aquí no es muy diferente de la que podríamos
encontrar en textos rosacruces o en escritos orientales, entre otros.
Sin embargo, si esta vez he preferido usar el hermetismo hebreo es,
como he mencionado, por su pasión hacia los números. Y es que el valor
numérico para el término hebreo de “kabbalah” (cuya traducción es
“recepción”) es…
como muchos ya sabrán…
Efectivamente…
137.

Ciencia y tradición hermética unidas por un número que, en ambas, define la interacción entre luz y materia.
Cosas…
Luz que, también en ambos casos, procede de la Nada.
Decía Jung que el espacio y el tiempo son conceptos hipostasiados,
fenómenos que hemos decidido convertir en reales. La física teórica y la
consolidación de la mecánica cuántica han dejado claro, a lo largo de
las últimas décadas, que toda esta realidad por la que combatimos,
matamos, morimos, odiamos, repudiamos, humillamos, codiciamos,
envidiamos o ansiamos consiste, simplemente, en Nada.
Nada…
Una ilusión de la psique por la que renunciamos a indagar en el
misterio de la Vida y nuestra experiencia momentánea en el
espacio-tiempo se convierte en un vagar ausentes, asumiendo que todo es
un sinsentido.
A veces, en momentos de bajón, me pregunto si no será por eso por lo
que, casi cien años después, nos siguen diciendo que la física cuántica
es muy complicada para que lleguemos a entenderla…
Lo más triste, sin embargo, es que lo aceptamos…
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