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sábado, 27 de abril de 2013


La cosmología cuántica y el origen del universo
Física y creación

Mariano Artigas
Publicado en Aceprensa, 54/92 (15 abril 1992)
La Cosmología científica estudia la historia del universo y se remonta hasta los orígenes. Parece inevitable que ahí surja la pregunta acerca de la creación, y de hecho así es: los físicos hablan en la actualidad acerca de la creación del universo. Pero ¿qué puede decir la Física sobre esta cuestión?
Los antiguos dijeron que de la nada no sale nada. En la época moderna se decía que la materia no se crea ni se destruye, sino que se transforma. Hoy día se dice lo mismo, pero hablando del conjunto materia-energía. Todo esto vale si miramos al mundo de tejas abajo, o sea, de acuerdo con las leyes de la naturaleza. La creación a partir de la nada no puede ser obra de las fuerzas naturales, porque exige un poder creador que sólo es propio de Dios. Por tanto, resulta sorprendente que en la actualidad algunos científicos pretendan estudiar la creación del universo mediante las leyes de la Física.
Clarificar las palabras
Un ejemplo reciente es el artículo "Cosmología cuántica y creación del universo", publicado por Jonathan J. Halliwell enInvestigación y Ciencia (nº 185, febrero 1992, pp. 12-20). ¿Qué sucede realmente?, ¿están invadiendo los científicos un terreno que no les corresponde, o es que ha cambiado la situación?
El artículo mencionado tiene un subtítulo sorprendente, que dice así: "Aplicando la mecánica cuántica al conjunto del universo los cosmólogos esperan ver más allá del propio instante de la creación". No se trata de un error del traductor, cuya competencia está fuera de dudas. El original inglés dice exactamente lo mismo. Vuelvan a leer, por favor, el título y el subtítulo: se trata de un artículo de Física que no sólo habla de la creación del universo, sino de ver más allá del propio instante de la creación. ¿Se habrán vuelto locos los científicos?
Si usted lee el artículo, verá que casi todo lo que dice son cosas de Física. Quizá no entenderá algunas cosas, porque trata de cuestiones difíciles. Sin embargo, está bien escrito y resume de modo ordenado el estado actual de los estudios sobre el origen del universo. Lo más sorprendente es el título y, sobre todo, el subtítulo. Parece que tendremos que acostumbrarnos a que incluso en las revistas más serias se atraiga nuestra atención con titulares que no acaban de corresponder al contenido de los artículos. Si el titular fuese Cosmología cuántica, sólo atraería a los enterados. En cambio, la creación del universo ya nos interesa a todos, y si se nos promete ver más allá del propio instante de la creación, nos entra ya auténtica curiosidad.
En parte, lo que sucede es que se habla acerca de la creación de modo equívoco. La Cosmología estudia cómo se formó el universo a partir del Big Bang o gran explosión de una concentración enormemente densa de materia primitiva. Si llamamoscreación del universo al Big Bang, ya no hay más problemas. Eso es lo que hace Halliwell en su artículo. Dice, por ejemplo que Stephen Hawking ha utilizado la cosmología cuántica "para comprender lo que sucedió antes de la gran explosión". Queda claro que la creación de que se habla no es la creación en sentido absoluto.
Sin embargo, cuando se habla de creación, casi todos pensamos en la creación original, o sea, en la acción divina que ha dado el ser al universo. Y Halliwell parece aludir, en varias ocasiones, a la idea común de creación.
El origen último del universo
En efecto, Halliwell comienza su artículo con estas palabras: "Muchos de nosotros al contemplar el formamento en una noche clara nos hemos preguntado por el origen de todo ese esplendor. Durante siglos esta pregunta, debatida por filósofos y teólogos, sobrepasaba el alcance de la investigación científica, y sólo en esta centuria se han elaborado teorías de vigor y sutileza suficientes para proporcionar una imagen plausible del propio comienzo del universo". Por tanto, afirma que el problema filosófico y teológico acerca de la creación podría estudiarse ahora mediante las teorías físicas.
Después de exponer algunas teorías de la Cosmología moderna, Halliwell comenta: "No obstante, los conceptos convencionales son incompletos, y no logran explicar, ni siquiera describir, el origen último del universo", y añade que este problema "exige recurrir a ese otro enfoque esencial de la física moderna que es la teoría cuántica, con el problema que supone armonizar esta teoría con la relatividad general". Parece, por tanto, que la gravedad cuántica nos permitirá finalmente estudiar científicamente la creación. De hecho, al explicar la gravedad cuántica, Halliwell habla de "la creación cuántica", y afirma: "Llegamos así a una posible respuesta. Según la imagen que proporciona la cosmología cuántica, el universo apareció a partir de una borrosidad cuántica, pasando a la existencia por efecto túnel y evolucionando desde entonces de manera clásica".
La conclusión final de Halliwell es la siguiente: "Dada la gran dificultad de comprobación de la cosmología cuántica, no podemos determinar de manera concluyente si las propuestas de no-contorno o de tunelización son las correctas para la función de onda del universo. Tal vez transcurra un largo tiempo antes de que podamos afirmar si alguna de las dos da respuesta a la pregunta '¿de dónde salió todo esto?' Pese a todo, a través de la cosmología cuántica hemos podido al menos formular y encarar tal pregunta con pleno sentido y de la manera más interesante".
En definitiva, parece claro que Halliwell piensa que la creación del universo, entendida en sentido absoluto, se podría explicar mediante leyes físicas. Se podría hablar de una creación sin creador.
Ciencia, conspiraciones y modas
En otros tiempos, quizá alguien hubiera dicho que se trataba de una nueva manifestación de la conspiración bolchevique. Incluso podría encontrar datos para apoyar su idea examinando sus orígenes. En una Semana de estudio que tuvo lugar entre el 28 de septiembre y el 2 de octubre de 1981, el físico Yacov B. Zel'dovich, del Instituto de Investigación Espacial de la URSS y miembro de la Academia de Ciencias de Moscú, presentó un trabajo en cuyo título se aludía a la posibilidad de un nacimiento espontáneo del universo. Zel'dovich dejó sin respuesta la pregunta crucial, que planteó en estos términos: ¿se dió un nacimiento espontáneodel universo por emergencia a partir de la nada? Sin embargo, la URSS ya no existe y se continúa hablando del tema.
Es díficil que en la Física existan conspiraciones, y casi imposible que lleguen a triunfar. En la actualidad, algunas corrientes anti-científicas se recrean mostrando los trapos sucios que, cómo no, también existen en la historia de la ciencia. Pero esto resulta insignificante si se tiene en cuenta el carácter público de las discusiones científicas. Aunque existieran conspiraciones en la ciencia, es difícil que a la larga prosperen.
Sin embargo, en la ciencia existen modas que suelen estar respaldadas por el prestigio de algunos científicos o por el éxito de una teoría. Una de las modas más conocidas fue la idea del espacio y tiempo absolutos de la Física de Newton. Duró más de dos siglos. Newton es el mayor genio que ha existido en la ciencia y su mecánica tuvo un éxito enorme, ya que se aplicó a una gran variedad de problemas. El espacio y tiempo absolutos de Newton se encontraban dentro de esa teoría, y su realidad fue aceptada, con algunas excepciones, hasta que en el siglo XX la relatividad de Einstein mostró que se trataba de ideas poco correctas.
Ahora se ha puesto de moda hablar de las implicaciones que la Cosmología científica pudiese tener con respecto a la creación del universo. Es una moda que tiene puntos en común con el espacio y tiempo absolutos de Newton.
Espacio, tiempo y vacío
En efecto, quienes afirman el nacimiento espontáneo del universo utilizan ideas que recuerdan al espacio y tiempo absolutos. Newton propuso un famoso experimento que probaría la existencia de un espacio y un tiempo separados de la materia, que tendrían una realidad propia. Ahora se dice que la materia primitiva del universo pudo surgir a partir de estructuras espacio-temporales, y que estas estructuras pudieron aparecer a partir de fluctuaciones del vacío cuántico.
Se atribuye, por tanto, una cierta realidad a las estructuras espacio-temporales. Esto parecería estar avalado por la relatividad general de Einstein, que supone una cierta geometrización de la Física. Pero las realidades físicas no se pueden reducir a matemáticas. Einstein sustituyó las fuerzas por la curvatura del espacio-tiempo; se trata de una estratagema eficaz y legítima, que nada tiene que ver con la reducción de la Física a la Geometría ni con la existencia de espacio-tiempo sin materia.
Por otra parte, el vacío que estudia la Física no tiene relación alguna con lanada. Designa el estado en que se encuentra una zona del espacio después de extraer de ella la materia en estado sólido, líquido o gaseoso, y las radiaciones. Si bien el progreso técnico permite obtener vacíos cada vez más perfectos, lo que se logra no es la nada en sentido absoluto. ¿Cómo podría lograrse? La nada no existe. Es un pseudo-concepto que, además, no tiene lugar en la Física, ya que no puede relacionarse de ninguna manera con experimentos. De hecho, hay distintos tipos de vacío, según las teorías y métodos empleados; se habla, por ejemplo, del vacío clásico y del vacío cuántico. ¿Cómo conseguiría un físico producir la nada, o producir algo a partir de la nada? Para conseguirlo no hacen falta físicos, sino magos.
La gravedad cuántica
El presunto nacimiento espontáneo del universo se explicaría mediante la gravedad cuántica. Se trata de una de las teorías más difíciles de la Física actual. Intenta compaginar la relatividad general de Einstein, que está centrada en torno a la fuerza de la gravedad, con la Física cuántica. Existen propuestas interesantes que permiten ver por dónde pueden dirigirse las investigaciones, pero poco más. Propiamente no ha alcanzado todavía una formulación rigurosa.
En cualquier caso, aunque la gravedad cuántica llegue a formularse de modo satisfactorio, se tratará de una teoría física que, como sucede con cualquier otra teoría de la ciencia experimental, sólo se referirá a las transformaciones de algo en algo. La creación a partir de la nada seguirá siendo un problema metafísico.
Cuando se habla de estos temas, siempre suele citarse a John Archibald Wheeler. A finales de mayo de 1987 encontré a Wheeler en Vico Equense, cerca de Nápoles, en el Simposio anual de la Academia Internacional de Filosofía de las Ciencias. El día 29 charlamos ampliamente. Wheeler es profesor emérito de la Universidad de Princeton, y muchos físicos de prestigio le consideran como su maestro. Paseamos durante más de una hora, y le expuse mi perplejidad ante la propuesta de la auto-creación del universo, en la que suelen tomarse como punto de partida sus trabajos. De modo inequívoco, el profesor Wheeler se mostró de acuerdo conmigo y en total desacuerdo con la idea de la autocreación del universo.
La Cosmología: Física y Metafísica
En definitiva, la presunta explicación científica de la creación del universo se basa en dos extrapolaciones ilegítimas.
En primer lugar, se pretende extraer de la Física algo que esta ciencia, por su propio método, es incapaz de suministrar, puesto que sus ideas sólo pueden tener significación empírica si existe algún procedimiento para relacionarlas con experimentos reales o posibles, y esto no sucede cuando se considera el problema del origen absoluto del universo a partir de la nada.
En segundo lugar, el método seguido para obtener esas imposibles conclusiones consiste en atribuir a las teorías físicas sobre el espacio, el tiempo, la materia, la energía y el vacío un sentido metafísico que no poseen, ya que tales ideas han de ser definidas en Física de acuerdo con teorías matemáticas y datos experimentales, por lo cual necesariamente se refieren a entidades o propiedades o procesos físicos, y de ningún modo pueden aplicarse a un evento como la creación a partir de la nada que, por su propia naturaleza, no es un proceso que relaciona un estado físico con otro estado también físico.
No puede sorprender que tales extrapolaciones ilegítimas conduzcan a dificultades y a tecnicismos aparentemente profundos, que permitan disimular las contradicciones conceptuales. Este es el caso del trabajo de Zel'dovich ya mencionado. Este físico afirmaba, al final de su exposición: "Yo tengo la sensación también de que hay una cierta arbitrariedad y nebulosidad en el concepto mismo de nacimiento espontáneo. ¿Emerge el nacimiento espontáneo de la nada, o en un espacio de más dimensiones, o como una separación topológica desde un espacio vacío de Minkowski dado inicialmente? ¿Puede compararse la probabilidad del nacimiento espontáneo de diferentes universos? Estas preguntas no resueltas y quizá otras que todavía no se comprenden deberían estimular el trabajo ulterior en esta área de la investigación que está madurando". Pero lo primero que debe hacerse para conseguir que el problema madure es librarlo de las confusiones metafísicas que se contienen en las preguntas anteriores, ya que sólo así se conseguirá un planteamiento científico riguroso.
También Hawking
Algo semejante puede decirse de las ideas que sobre este tema expuso Stephen Hawking en su conferenciaThe Origin of the Universe, de julio de 1987, en un Simposio celebrado en Cambridge; el mismo texto fue utilizado por Hawking como conferencia dirigida, en septiembre de 1987, a la reunión de la Real Sociedad Española de Física, en la Universidad de Salamanca.
En aquella ocasión, Hawking se preguntó si el universo ha sido creado, si su posible creador ha sido a su vez creado, o si el universo o su creador han existido siempre y no han necesitado ser creados, y continuó diciendo: "Hasta hace poco, los científicos han tendido a evitar tales preguntas, pensando que pertenecían a la metafísica o a la religión más que a la ciencia. Sin embargo, en los últimos años, ha emergido la idea de que las Leyes de la Ciencia pueden aplicarse incluso al origen del universo. En ese caso, el universo podría ser auto-contenido y completamente determinado por las Leyes de la Ciencia". Evidentemente, aquí tropezamos de nuevo con una confusión del plano metafísico con el de la física matemática.
Cuando un físico que tiene el prestigio de Hawking dice esas cosas, puede parecer que ya no hay dificultad en hablar de una creación sin creador y de un universo auto-contenido, como si la Física pudiera prestar apoyo a estas descabelladas ideas. Volvemos al tema de las modas. Puede parecer absurdo salir a la calle con un calcetín verde en la cabeza, pero si se pone de moda, el asunto se acepta sin mayor dificultad. En este caso, el problema es mucho más serio. No sólo desafía al sentido común más elemental, sino que supone llevar a la Física totalmente fuera de su terreno a la vez que se pretende seguir hablando en nombre de la Física.


Textos tomados de Grupo de INVESTIGACIÓN CIENCIA rAZÓN Y FÉ de la UNIVERSIDAD DE NAVARRA

domingo, 18 de noviembre de 2012

Marte sí tuvo un océano



Marte sí tuvo un océano



La sonda Mars Express ha encontrado pruebas de que un océano cubrió parte de la superficie de Marte. Aunque la certeza sobre la formación de esa masa de agua es todavía vaga, se cree que pudo haberse originado hace 4,000 millones de años, cuando en ese planeta había condiciones meteorológicas más clementes, o hace 3,000 millones, al fundirse una capa de hielo en su superficie tras un gran impacto.


Por el momento los científicos descartan que ese océano estuviera el tiempo suficiente como para permitir el desarrollo de vida; aseguran que para encontrar pruebas de ésta habrá que remontarse a épocas anteriores en la historia de ese planeta.

Los datos fueron recogidos durante más de dos años por el radar Marsis, que en 2005 fue desplegado en el planeta rojo, y han permitido a los expertos descubrir que las planicies del hemisferio norte están cubiertas de material de baja densidad.

En un comunicado de la Agencia Espacial Europea se señala que esos compuestos parecen ser depósitos sedimentarios, lo que supone "una nueva y sólida prueba de que en otro tiempo hubo un océano".

La existencia de una masa de agua parcial en Marte ya se sospechaba, pero estos indicios se suman para confirmarlo. Hasta el momento los datos de Mars Express procedían sólo del estudio de imágenes o de información mineralógica o atmosférica.

Marsis penetró unos 60 u 80 metros bajo la superficie de ese planeta, y en todo ese margen se vieron pruebas de material sedimentario y de hielo.

Pero, ¿dónde quedó toda esa agua? Es una pregunta a la que Mars Express buscará darle respuesta.

Fuente: http://www.muyinteresante.com.mx/espacio/401892/oceano-marte/

miércoles, 7 de noviembre de 2012

Mini agujeros atraviezan la tierra



Mini agujeros negros pueden atravesar la Tierra cada día, aseguraron físicos que descartaron que éstos sean iguales a los que generalmente conocemos y se originan de la colisión de galaxias o estrellas.

Aaron VanDevender, del Halcyon Molecular en Redwood (California) y J. Pace VanDevender, de los Laboratorios Nacionales Sandia en Alburquerque (Nuevo México) postularon que los denominados agujeros primordiales que se originaron durante el Big Bang continúan existiendo y se relacionan de distintas formas con la materia como si fueran átomos.

Los científicos se basan en la teoría de la mecánica cuántica para explicar que, al ser suficientemente pequeños, las posibilidades de que la materia que orbita a su alrededor sea absorbida por el átomo son ridículamente pequeñas, de forma que los micro agujeros negros podrían existir en la Tierra sin devorar lo que se encuentra alrededor, publicó en su portal el diario español ABC.

Por ejemplo, un agujero negro con la masa de un kilo, tardaría millones y millones de años en tragarse el planeta.

Los autores del estudio que se publica en el Journal arXiv.org de la Universidad de Cornell consideran que unos 400 mini agujeros negros podrían atravesar la Tierra cada año. Además, podrían ser detectables por sus fuertes emisiones electromagnéticas que ahora deberán buscar para comprobar su postulado.

La importancia de la Magnetosfera.



Ciencias de la Tierra.-

La atmósfera terrestre es la parte gaseosa de la Tierra, siendo por esto la capa más externa y menos densa del planeta.
Gracias a la atmosfera los cuerpos como meteoritos cuando ingresan se frenan o se queman por la fuerza de roce, de lo contrario ingresarían a una velocidad inmensa, esto es su velocidad sumada a la fuerza de gravedad del planeta. Pero hay una zona, la exterior, llamada Magnetosfera, que existe y no solamente en nuestro planeta y es la región alrededor de un planeta en la que el campo magnético de éste desvía la mayor parte del viento solar formando un escudo protector contra las partículas cargadas de alta energía procedentes del Sol. Como dijimos anteriormente, La magnetosfera terrestre no es única en el Sistema solar y todos los planetas con campo magnético como Mercurio, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno poseen una magnetosfera propia. Ganimedes, el mayor satélite de Júpiter, tiene un campo magnético pero demasiado débil para atrapar el plasma del viento solar. Marte tiene una muy débil magnetización superficial sin magnetosfera exterior.
Las partículas del viento solar que son detenidas forman los cinturones de Van Allen. En los polos magnéticos, las zonas en las que las líneas del campo magnético terrestre penetran en su interior, parte de las partículas cargadas son conducidas sobre la alta atmósfera produciendo las auroras boreales y australes. 

Tales fenómenos aurorales han sido también observados en Júpiter y Saturno.
Algunos científicos piensan que sin la magnetosfera la Tierra habría perdido la mayoría del agua de la atmósfera y los océanos en el espacio, debido al impacto de partículas energéticas que disociarían los átomos de hidrógeno y oxígeno permitiendo escapar los ligeros átomos de hidrógeno, por lo que el planeta se parecería mucho más a Marte. Se estima que este pudo ser un factor importante en la pérdida de agua de la atmósfera primitiva Marciana.
Campo Magnético de la Tierra
La Tierra tiene un campo magnético con polos Norte y Sur. El campo magnético de la Tierra alcanza hasta 36 000 millas en el espacio. 
El núcleo de la Tierra-de hierro también es un gran imán y los científicos han pasado un siglo, la exploración de su forma y estructura. La visualización de arriba muestra el campo magnético alrededor de la Tierra, la magnetosfera, como puede parecer desde el espacio. Este punto de vista conceptual, pero basado en observaciones científicas reales que se han hecho desde el comienzo de la Era Espacial. La naranja y las líneas azules representan el norte frente al sur y la polaridad del campo de las líneas de la Tierra.
Al igual que la capa de ozono, la magnetosfera es importante para la vida en la Tierra, ya que nos protege de la mayoría de las radiaciones nocivas y el plasma caliente del Sol, que desvía hacia el espacio. El campo magnético es constantemente azotada por nuestra estrella más cercana de las emisiones que puede llevar a las corrientes eléctricas que fluyen en el espacio alrededor de la Tierra, las corrientes que pueden interrumpir las transmisiones de radio y satélites daño en un fenómeno conocido como el clima espacial .Las líneas de campo no son realmente visibles, pero pueden ser detectados por los sensores que cuentan las partículas atómicas, los protones y los electrones que se mueven en el espacio alrededor de la Tierra. A diferencia del patrón simétrico de las limaduras de hierro y el imán, la magnetosfera se empuja hacia adentro en el lado que da al Sol y se tendió en la Tierra tras él. Esto es causado por el viento solar una corriente de partículas de alta velocidad que fluye desde el Sol y llevar la firma de su propio campo magnético.

martes, 6 de noviembre de 2012

Miranda, la luna de Urano


por Créditos: NASA,JPL,Voyager

La sonda espacial robótica de la NASA Voyager 2 sobrevoló el planeta Urano y sus lunas en 1986. Mientras la parte superior de la nubes de Urano demostraron ser bastante monótonas, la superficie de Miranda , la más interior de las grandes lunas de Urano, mostró varias características interesantes. La Voyager 2 pasó más cerca de Miranda que de cualquier otro cuerpo del Sistema Solar y, por tanto, la fotografió con la resolución más clara. El terreno lleno de cráteres de Miranda muestra surcos como Ganímedes , la luna de Júpiter, varios valles y acantilados. Miranda está hecha de una mezcla aproximadamente igual de hielo y roca. Miranda fue descubierta por Gerard Kuiper en 1948.

Campo magnético terrestre


Esquema de la magnetosfera de la Tierra. Los flujos de viento solar, de izquierda a derecha


El campo magnético de la Tierra (también conocido como el campo geomagnético) es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta su confluencia con el viento solar, una corriente de partículas de alta energía que emana del Sol. Es aproximadamente el campo de un dipolo magnético inclinado en un ángulo de 11 grados con respecto a la rotación del eje, como si hubiera un imán colocado en ese ángulo en el centro de la Tierra. Sin embargo, a diferencia del campo de un imán de barra, el campo de la Tierra cambia con el tiempo porque en realidad es generado por el movimiento de las aleaciones de hierro fundido en el núcleo externo de la Tierra (la geodinámica). El Polo Norte magnético se «pasea», por fortuna lo suficientemente lento como para que la brújula sea útil para la navegación. A intervalos aleatorios (un promedio de varios cientos de miles de años) el campo magnético terrestre se invierte (los polos  norte y sur cambian lugares con el otro) Estas inversiones dejan un registro en las rocas que permiten a los paleo-magnetistas calcular los movimientos pasados de los continentes y los fondos oceánicos como consecuencia de la tectónica de placas. La región por encima de la ionosfera, y la ampliación de varias decenas de miles de kilómetros en el espacio, es llamada la magnetosfera. Esta región protege la Tierra de la dañina radiación ultravioleta y los rayos cósmicos.

La orientación de las rocas en las dorsales oceánicas, la magnetorrecepción de algunos animales y la orientación de las personas mediante brújulas son posibles gracias a la existencia del campo magnético terrestre.

El Polo Norte Magnético se encuentra a 1800 kilómetros del Polo Norte Geográfico. En consecuencia, una brújula no apunta exactamente hacia el Norte geográfico; la diferencia, medida en grados, se denomina declinación magnética. La declinación magnética depende del lugar de observación, por ejemplo actualmente (2006) en Madrid (España) es aproximadamente 3º oeste[cita requerida]. El polo Norte magnético está desplazándose desde la zona norte de Alaska en dirección hacia Siberia a unos 40 Km por año.

¿Qué es un agujero blanco


Las ecuaciones de la relatividad general tienen una interesante propiedad matemática: son simétricas en el tiempo. Eso significa que uno puede tomar cualquier solución a las ecuaciones e imaginar que el tiempo fluye a la inversa, en lugar de hacia delante, y obtendrá otro grupo de soluciones a las ecuaciones, igualmente válidas. Aplicando esta regla a la solución matemática que describe a los agujeros negros, se obtiene un agujero blanco. Puesto que un agujero negro es una región del espacio de la cual nada puede escapar, la versión opuesta es una región del espacio hacia la cual no puede caer nada. De hecho, así como un agujero negro sólo puede tragarse las cosas, un agujero blanco sólo las puede escupir. Los agujeros blancos son una solución matemática perfectamente válida a las ecuaciones de la relatividad general. Pero eso no significa que realmente exista uno en la naturaleza.