Índice:          1.    Introducción.          2.    Un millón de años haciendo las mismas preguntas…          3.    La enc...
La Física del S.XXI será holista, o no será                             Quisiera dar las gracias a Margarita. Sin su empuj...
Como consecuencia de ello, nace como desenlace de esa idea de progreso, y al grito deNietchsche “Dios ha muerto”, en pleno...
habrá física. Lo he dejado así, impreciso, porque esa es una de las características de lacuántica, la indeterminación de l...
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¿Nosotros los humanos, podemos comprender el sentido de nuestra propia         existencia?         Hasta llegar a la pregu...
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sarcástica sonrisa como diciendo nosotros no necesitamos satélites para ver y comprender estoque me enseñas.  El Dalai Lam...
cultural no puede ser atractiva. Y no sé si tiene futuro.  Ese idealismo frente al materialismo, se constituirá como una c...
Pero, desde principios del S.XX la nueva Física se enfrenta a la relatividad y a la físicacuántica, y es ahí donde surgen ...
introducimos la idea de neutrón. Desde 1932, esta es la imagen que aparece en nuestrostextos sobre qué es un átomo. ¿En qu...
Tecnología han sido, y son, la religión del S.XIX y XX. Con esta máquina la Física quiereimitar el instante del Big Bang. ...
9. Einstein y la relatividad.   No hay que confundir la Teoría de la Relatividad Especial (1905) con la Teoría de laRelati...
En 1921 se concede a Einstein el Premio Nobel, no por su revolucionaría T. de laRelatividad, sino por su explicación del E...
En 1900, Max Planck, establece:                                             E= h.   Existe una relación entre la energía e...
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Y después del Big Bang,…   Las leyes del microcosmos contemplan una simetría total entre sus propiedades. En elUniverso de...
Vivimos en un Universo Plano. ¿Qué quiere decir un Universo Plano? Si la cantidad demasa es menor que una cierta densidad ...
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Existe un modelo matemático-físico que concluye que la materia se reduce a pequeñasvibraciones energéticas, como pequeñas ...
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"La físca del SXXI será holística o no será", Jesús Pérez

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"La física del SXXI será holística o no será", conferència del Professor Emèrit de l'IES Matilde Salvador (CS) el dia 21 de desembre de 2012.

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"La físca del SXXI será holística o no será", Jesús Pérez

  1. 1. Índice: 1. Introducción. 2. Un millón de años haciendo las mismas preguntas… 3. La encrucijada del S.VI aC. 4. La gran bifurcación: oriente frente a occidente. 5. El Positivismo y la idea de progreso. 6. ¿Cómo explicamos qué es un átomo en clase? 7. ¿Cómo obtenemos la información? El acelerador de partículas del CERN. 8. ¿Cuántos tipos de fuerzas podemos observar? 9. Einstein y la relatividad. 10. La física cuántica 11. ¿Qué es la realidad? Percepción y realidad. 12. ¿Cómo empezó todo esto…? 13. La explicación total de qué es la materia, La “Teoría” de Cuerdas. 14. Algunos asuntos sin resolver. 15. El Principio Antrópico. 16. Epilogo.
  2. 2. La Física del S.XXI será holista, o no será Quisiera dar las gracias a Margarita. Sin su empujón esta charla no se hubiera llevado a cabo. Margarita es esa hormiguita que cava profundas fosas que van uniendo todas las galerías del hormiguero. Yo, simplemente, soy la cigarra que sestea en mi plácida jubilación y algún día sale con su guitarra a cantar y contar cuentos. 1. Introducción. ¿De qué vamos a hablar? De ti y de mí. De nosotros, los humanos. Y cuando se planteanlas cosas así, surge siempre la duda. Tengo que citar al fraile dominico J. M. BOCHENSKI,especialista en lógica, que en 1959 escribió su texto Introducción al pensamiento filosófico:“Es verdad que los poetas han exaltado a menudo los sentimientos humanos con lenguajemaravilloso. Sin embargo, yo conozco algunos perros cuyos sentimientos me parecen másbellos y más profundos que los de muchos hombres”. ¿Cómo hemos podido llagar a esteextremo? Los humanos somos animales mal dotados. Vista débil, apenas olfato, oído inferior,carecemos de garras o, uñas para defendernos. Nuestra fuerza es insignificante. No corremosni nadamos con rapidez. Este primate está desnudo, y en definitiva muere mucho másfácilmente que la mayoría de los otros animales por frío o calor al enfrentarse al medionatural. Biológicamente, la especie humana no tendría derecho a la existencia. Hace tiempodebiera haberse extinguido, como otras especies animales mal dotadas. Pero la especiehumana puede sobrevivir a ese futuro incierto, independiente de las leyes biológicas delmundo animal, por su inventiva, por dos rasgos muy sorprendentes: la ciencia (como parte dela filosofía) y la religión (como parte de ese mundo que no acabamos de cuadrar). No puede sorprendernos que Platón, primer pensador que inaugura nuestra filosofía enOccidente, llegara a la conclusión de que el hombre es algo único, distinto de toda lanaturaleza. Lo que a este primate le hace hombre es su psique, el alma, el espíritu,... esecomplejo compréndio neuronal tan difícil de definir. Y todo ello, está ciertamente en lanaturaleza que le rodea, pero no parece pertenece al mundo, a su mundo físico cotidiano. Elcuerpo humano, con sus procesos fisiológicos, y no menos la vida instintiva animal es algotan distinto del espíritu, que se impone la pregunta de cómo puede ser posible la unión deambos. Pero el hombre no es sólo eso, es también algo incompleto, inquieto, que en el fondo lehace sentirse totalmente insatisfecho. Tener conciencia de su finitud, de su mortalidad, crea enel ser humano una tensión, un sentimiento trágico sobre la vida, por el que el hombre se nosaparece como un enigma trágico. Parece como destinado a perseguir algo que no puede enabsoluto alcanzar. Los pensadores y filósofos nos han propuesto dos grandes soluciones: La primera, muy difundida por el positivismo en el siglo XIX, de la cual somos herederosdirectos, afirma que la necesidad de infinito la satisface el hombre identificándose con la ideade progreso, como meta donde asentar esa abstracción que es la sociedad o la humanidad. Suherencia artística y literaria será el modernismo.
  3. 3. Como consecuencia de ello, nace como desenlace de esa idea de progreso, y al grito deNietchsche “Dios ha muerto”, en pleno S.XIX, como un trágico desencanto, el llamadoposmodernismo, que cristalizara en el S.XX, y afirma radicalmente que el hombre no tienesentido alguno, es un error de la naturaleza, una criatura mal hecha, una pasión inútil, comoha escrito alguna vez Sartre. Es el existencialismo. La otra solución, que se enfrenta a la anterior, nos viene desde Platón, la inmortalidad delalma es demostrable. Y claro, llegados aquí, y dado que las relaciones humanas tienen unafuerte carga ideológica, instintivamente surge la duda,... esto, ¿es filosofía (ciencia) o esreligión? La filosofía, la ciencia, la Física no debe rechazar estos planteamientos,… ¿no es, acaso, elalma, o, si se quiere, los sentimientos humanos con trasfondo neuronal, una propiedademergente de lo que llamamos vida? ¿Se puede obviar las ciencias sociales, la antropología,la psicología,… lo que llamamos ciencias humanas del conjunto del conocimiento científico?Estoy seguro que este análisis forma parte de eso que llamamos globalmente conocimiento,y que la Física que se nos echa encima desde el comienzo del S.XX, a partir de la mecánicacuántica, nos obliga a introducir términos, hoy por hoy imprecisos, como propiedadesemergentes, puntos singulares, física del caos,... ¿Por qué estos dos últimos párrafos chirrían a los oídos de media humanidad? Es elproblema no resuelto entre idealismo y materialismo, y que la Humanidad está abocada enresolver ideológicamente. ¡No hay otro camino! Hace un millón de años que damos por terminado el proceso de hominización, en esetiempo y hasta nuestros días, el ser humano realiza un viaje cósmico que nos enseña que elenigma sobre qué es el hombre no está resuelto, y, quizás, estemos lejos de resolverlo. Elhombre será eternamente una cuestión trágica para el hombre. A todo esto, le llamamos una visión holista. Y constituye la escusa de presentar estetrabajo. ¿Qué es el holismo?: Holismo (del griego antiguo holos que significa «la totalidad, elentero»). El holismo intenta explicar las partes y sus funcionamientos a partir del todo: “eltodo es más que la suma de sus partes”. Presentaron un elefante a unos ciegos para quedescribiesen que tenían delante. A cada uno de los ciegos le toco una parte diferente delanimal,… Uno de los ciegos palpando una de las patas decía “es duro resistente, grande ysólido, como para aguantar un gran peso, tiene barro y polvo”. Otro, frente a la trompa, “esflexible, adopta diversas formas, es húmedo, su extremo emana vapor”. Otro, frente al rabodel animal, “es como una cuerda, se puede enrollar fácilmente, está sucio, huele mal”. Yotro, frente a uno de los colmillos, “es largo y suave, como sedoso, su grosor disminuye,acaba en punta”. ¿Con la suma de esos cinco relatos tendríamos una idea de qué es unelefante? ¡No! Tres consideraciones sobre el poster que abre esta charla. Su título es La Física del S.XXIserá holista, o no será. ¿Está sintácticamente bien redactado? ¿Debería decir La Física delS.XXI será holista, o no será nada? La forma verbal “será”, como núcleo léxico, ¿actúasobre física o sobre holista? Se trata que la Física no será holista, o que si no es holista no
  4. 4. habrá física. Lo he dejado así, impreciso, porque esa es una de las características de lacuántica, la indeterminación de las propiedades de las magnitudes. Otra advertencia. ¿Por qué elegir el “El Grito de Eduard Munch? Ese rostro que se lleva las manos a la cabeza y grita no parece que sea Arquímedes exclamando “¡Eureka, lo encontré!”, ni Newton, que despierta sobreexaltado de su siesta debajo del manzano, visionando su Teoría en forma de manzana, ni siquiera es Einstein que sueña que galopa a lomos de un rayo a la velocidad de la luz, como si fuera un caballo, y ve su imagen reflejada en un espejo. ¿Quién lanza ese grito? Eres tú, soy yo, o,… cualquier ser humano que es consciente de que duda,… que se pregunta,… En cuanto a la elección del texto de Elías Canetti, El suplicio de las moscas (1992): "Amedida que crece, el saber cambia de forma. No hay uniformidad en el verdadero saber.Todos los auténticos saltos se realizan lateralmente, como los saltos del caballo en el ajedrez.Lo que se desarrolla en línea recta y es predecible resulta irrelevante. Lo decisivo es el sabertorcido y, sobre todo, lateral.”, creo que se adapta a lo que es la mecánica cuántica como unguante. La Física ha perdido esa visión directa y lineal, para caer en una visión, muchas veces,indirecta y oblicua. 2. Un millón de años haciendo las mismas preguntas… La célula es la unidad viva más pequeña capaz de crecimiento autónomo y reproducción, yestá condenada a buscar y utilizar sustancias alimenticias químicamente diferentes de símisma. Los seres vivos nacen con una capacidad sensorial, un metabolismo, así como conotros atributos genéticos ya predefinidos, y todos los seres vivos, unicelulares o pluricelulares,procariotas y eucariotas, todos se guían por esta ley general de supervivencia: ¿relaciónatetan lejos como puedas, localiza el punto más cercano con alimento, llega hasta él y cometodo lo que puedas? Sin duda, nosotros los eucariotas-cordados-mamíferos-primates-homínidos no nos hemos liberado de este camino hasta llegar al proceso de hominización, yde ahí al sorprendente paso a la humanización, la sensibilidad o culturización de nuestraespecie que hay al final de este largo recorrido. ¡Ojo al titular!: “un millón de años haciendo las mismas preguntas”. ¿Es que en un millónde años la especia humana no ha formulado otras preguntas? ¿Estamos encadenados a la roca,como Sísifo, condenados a hacernos las mismas preguntas? ¡Sí! La pregunta siempre ha sidola misma. La protagonista de “Lo que el viento se llevó”, en el film de Victor Fleming, 1939,Escarlata O’Hara, interpretada por Vivien Leigh, es un icono de la lucha del ser humanofrente a la adversidad. Escarlata pierde la guerra, pierde su hacienda, "Tara”, su vida personalse estrella contra un mar de egoísmos y ansiedades insatisfechas, pero su frase en forma de
  5. 5. exclamación marcará su vida, y la nuestra: “Juro por Dios, que no volveré a pasar hambre”.Esa es la frase que ha movido y mueve a la Humanidad. Todas las guerras y todos losprocesos de paz correspondientes están sellados por ese conjuro. Esa frase nos evoca a aquella otra imagen en “2001, Una Odisea en el Espacio” de StanleyKubrick, 1968, donde al final del pleistoceno, hace 4 millones de años, una vez seextinguieron las grandes especies, tanto vegetales como animales, hubo un gran predominiode los mamíferos, una gran expansión y presencia de una flora y una fauna muy parecida a laactual, donde proliferaron los mamíferos, y entre ellos los primates. La imagen en “2001, UnaOdisea en el Espacio” de aquel primate que empuña aquel hueso, quizá un fémur de unanimal cazado, es una imagen que da más seriedad a nuestra propuesta. Aquel simio descubrela importancia de la palanca. Da por concluida la hominización y empieza el largo camino dela humanización. Reflexionemos, ¿aquella imagen del primate blandiendo la osamenta,corresponde a un primate, a un homínido, a un homo sapiens, o a un ser humano? ¿A cuál deesas categorías pertenece esa imagen, hoy en día convertida en icono? Por qué, ¿el hombrenace o se hace? Es fácil imaginarnos a ese mono en su euforia, cuando lanza el hueso al aire,que está repitiendo la misma frase que enunció Escarlata O’Hara: “Juro por Dios, que novolveré a pasar hambre”. Peso a partir de ahí, en ese millón de años que nos separan de esa imagen de “2001”, unrosario de preguntas se van quedando en el camino: ¿De qué están hechas las cosas? ¿Por qué las cosas son como son? ¿El universo está sometido a unas reglas fijas o está sometido por el azar? ¿Existe el vacío? ¿Vivimos en un Universo estático o dinámico? ¿El reduccionismo y el mecanicismo son necesarios y suficientes para resolver los diversos problemas de conocimiento? ¿Al aplicar el método científico al estudio del Universo surgen inexplicables propiedades emergentes, que antes no eran previsibles? ¿La comprensión de los cambios que ocurren en la Naturaleza se rigen por una guía finalista o teleológica, existe una causa final? La mereología estudia las relaciones entre partes, tanto de las partes con el todo, como de las partes con otras partes, ¿la suma de las partes es el todo?
  6. 6. ¿Nosotros los humanos, podemos comprender el sentido de nuestra propia existencia? Hasta llegar a la pregunta de Gottfried Liebniz, La Pregunta, «la primera pregunta que tenemos derecho a formularnos será por qué hay algo mejor que nada. Pues la nada es más simple y más fácil que algo». Y ahí surge nuestro abismo personal, ¿la pregunta tiene respuesta? 3. La encrucijada del S.VI aC. Cuatro millones de años para concluir el proceso de hominización y un millón de años parallegar al S.VI aC.. Pero, ¿qué ocurre entre los S.VII y V aC. en varios lugares del planeta a lavez y suficientemente alejados? Lao-Tsé, probablemente en el año 600 a.C., en China Zaratustra (628/ 551), en Persia. Los Profetas de Israel, Isaías (S. VIII aC.), Daniel (S.VI aC.) Buda, probablemente en el año 576 a.C., en India. Confucio, vivió de 552 a 479 a. C., en China. Sócrates (470/ 399), en Gracia. ¿Es una coincidencia? ¿Somos conscientes de que eso que llamamos humanización, es unsalto cualitativo extraordinario en nuestra especie? Nada será como antes,… Sin duda alguna,si en “2001” de Kubrick, inspirada en la novela de Clarke, “El centinela”, aparece aquelmonolito vertical, negro, como un avisador cósmico que comunica a otra civilización lejana,mucho más avanzada que la nuestra, que aquí en la Tierra, nuestra especie ha evolucionadosuficientemente. Y en este momento su pitido, como en la película, indicaría: la especiehumana ha llegado a un punto de evolución que la hace peligrosa. Ahora y aquí,… ¿qué somos?,… ¿somos más civilizados?,… ¿más solidarios?,… ¿cuál esnuestra meta?,… ¿qué destino nos aguarda? Es en este punto de nuestra evolución, dondeempieza el distanciamiento que aleja a nuestro conocimiento físico de la naturaleza de unavisión holística que ahora echamos en falta. Por eso había que empezar por aquí, y ver como se produce la gran bifurcación. Esnecesario bucear en ese S.VI aC. para ver en qué punto nuestro conocimiento científico dejade ser holístico. 4. La gran bifurcación: oriente frente a occidente. Precisamente en el S.VI aC. surge “La gran bifurcación”, el pensamiento en Oriente sedistancia radicalmente frente al pensamiento de Occidente. Pero el floreciente intercambiocientífico y cultural en Al-Andalus, la interpretación árabe de los antiguos griegos, la escuelade traductores de Toledo, las convivencia de las comunidades de cristianos, judíos y árabesunidos, sobran para describir la ligazón cultural que nos une. Al hablar de filosofía oriental, es necesario aclarar que se trata de una generalización. ¿Quétiene que ver Indonesia con el Magreb? ¿Mongolia con India?..., pero lo que quiero señalar esque esa diferencia entre el pensamiento entre Oriente y Occidente se ha traducido en que la
  7. 7. idea de progreso nace en la Europa del S.XIX, y ahora esos países no occidentales emergena velocidad inusitada hacia esas metas de progreso, al mismo nivel, o superando, loconseguido en Occidente. En el S.XX, Occidente siente una especial admiración por la Cultura India, especialmentepor el Budismo. El Dalai Lama al recibir el Premio Nobel, 1989, señala: “El progresomaterial es por supuesto, importante para el avance humano. En Tíbet dimos muy pocaatención al desarrollo económico y tecnológico y actualmente nos damos cuenta de que estofue una equivocación. Al mismo tiempo, el desarrollo material sin un desarrollo espiritualpuede causar también graves problemas. En algunos países se concede demasiada atención alas cosas externas y muy poca importancia al desarrollo interior. Creo que ambos sonimportantes y deben ser desarrollados conjuntamente para conseguir un buen equilibrioentre los dos.” Desde el S.VI aC. Occidente se guió por la “conciencia cognitiva”, lo que llamamosconocimiento. Occidente busca en los hechos y los objetos que nos rodean las propiedadespara poder sacar conclusiones,… con ello se consigue un conocimiento práctico que permitedescubrir leyes, teorías y aplicaciones. Desarrollar una tecnología. Occidente, busca lopráctico y útil. Y de ellos consigue esa idea de progreso que nos ha llevado a este estado debienestar y seguridad personal en prestaciones en educación, sanidad y asistenciales a los másnecesitados. Ruego que no se bromee con mi idea a pasar de lo que oímos y leemos quesucede detrás de esa puerta, en la calle. Al mismo tiempo, Oriente, se guió por la “conciencia pura”, se fija en la realidad más alláde las representaciones del objeto... busca lo profundo e imperecedero. Oriente deja deguiarse por la apariencia exterior de los objetos y sus representaciones, y busca el “todo”, loque “tienen en común” los objetos. En la imagen que aparece, El Dalai Lama y Karl Sagan,parecen comentar unas fotografías del Universo profundo. Todos los profesores de cienciasguardamos los vídeos de la seria Cosmos que escribió Sagan. Parece como si Karl Sagan lefuera describiendo al Jefe Espiritual del Budismo Tibetano como la Nasa lanza satélite queescrutan los secretos del Universo lejano. Me atrevo a comentar que el Dalai Lama, tiene una
  8. 8. sarcástica sonrisa como diciendo nosotros no necesitamos satélites para ver y comprender estoque me enseñas. El Dalai Lama, seguramente, preguntará a Sagan ¿qué es más profundo, analizar en unajoya, la forma del brazalete, o el oro de que está hecha esa joya? Estas dos distintas visioneses lo que separa el conocimiento budista del que tiene los occidentales para analizar losobjetos. Oriente emerge como una potencia económica en el momento en que Occidente comienza adudar de donde hemos llegado y como lo hemos hecho. Esas viejas culturas no occidentalesse han lanzado por el camino del desarrollo económico. En el S.XXI, cuando China, India,Brasil, Egipto, Nigeria aterricen en lo que Occidente hemos llamado “progreso”, ¿esa culturaoriental, esa visión global, será un valor añadido a su desarrollo? Cuando Occidente estávalorando la necesidad de atemperar el materialismo occidental con la espiritualidad oriental,¿seguirá Oriente siendo esa reserva espiritual tal como lo era antes de su desarrollismo? 5. El Positivismo y la idea de progreso. La clave de la Gran Bifurcación está en el S.VII aC, en Mileto, en la costa de lo que ahoraes Turquía, en la Grecia Clásica. Allí se produce un revolucionario salto en la evolución delpensamiento: el descubrimiento del “logos” frente al “mythos”. El mytho es mucho más ricointelectualmente, pero el logos permite construir leyes y teorías. El logos es más práctico,permite hacer ciencia. La revolución científica a la que hago mención es la provocada porTales de Mileto, (625-546 a.C.). Sentencias como “El agua es el principio de todas lascosas”, constituyen un análisis de la realidad que acerca nuestro pensamiento al entorno quenos rodea. Llegamos al S.V aC., ahí se establece el problema básico de la filosofía occidental:idealismo contra materialismo. Platón (428-347 aC.) reinará con absoluto dominio en elpensamiento occidental hasta el S.XVIII, y más allá. El matemático y filósofo inglésWhitehead, exclamará: “la tradición filosófica europea consiste en una serie de notas a piede página en las obras de Platón”. Podemos resumir el pensamiento de Platón con susentencia: «Mientras tengamos el cuerpo, y nuestra alma se halle entremezclada consemejante mal, no poseeremos suficientemente aquello que deseamos, es decir, la verdad”.¡Es el idealismo! Frente a ello, surge Demócrito de Abdera (460 a.C- 370 a.C.), en su visión del mundo: lamateria es lo primario. El mundo es material y existe objetivamente, independientemente dela conciencia. Y al describir las propiedades de esa materia llega a conclusiones como que lamateria no ha sido creada de la nada, que existe en la eternidad y que el mundo y susregularidades son cognoscibles (¡medibles!) por el hombre. ¡Es el materialismo! Su axioma,“Nada existe, excepto átomos y espacio vacío; lo demás es opinión”, resume suintencionalidad. En ese sentido las ciencias naturales modernas tienen un enfoquecompletamente materialista. La Alemania actual de Angela Merkel debería ser consciente de cómo el romanticismoalemán del S.XIX admiraba, idolatraba a la Grecia Clásica. Esa es la forma de hacer Europa.Una Europa basada en los mercados, la Europa de los mercaderes, alejada de esa constante
  9. 9. cultural no puede ser atractiva. Y no sé si tiene futuro. Ese idealismo frente al materialismo, se constituirá como una cuestión ideología que deberáresolver una sociedad enfrentada. La historia nos enseña que en ese enfrentamiento ganó laparte conservadora, ya que ¿por qué se conservan muchos más libros de los idealistas, Platóno Aristóteles, que de los filósofos materialistas? ¿Dónde están los escritos de Demócrito,Heráclito, Epicuro,…? ¿Quién los quemó? Platón, el pensador que más ha influido en elpensamiento occidental, si viviese hoy, escribiría en La Razón y sería tertuliano deIntereconomía. No es eso ningún juicio de valor, simplemente es una referencia ideológica. Pero el panorama cambia en el S.XVI. El naturalismo renacentista, dará lugar alracionalismo, que a partir del S.XVII, se identificará con el mecanicismo, el reduccionismo, elfisicismo,… hasta llegar a La Ilustración, S.XVIII y al positivismo, en el S.XIX. El artífice deesa revolución científica será Copérnico. Y Galileo, Meller, Tycho Brahe, y por supuestoIsaac Newton serán los que darán forma a la nueva mecánica. Su éxito hará que poco a poco,Lavoisier, Coulomb, Darwin, Ramón y Cajal,... abran las nuevas ramas de la ciencia,Química, Electricidad, Evolución, Medicina,..., a una interpretación mecanicista. El Reduccionismo trata de explicar las propiedades físicas de la materia, del átomo y lasmoléculas, las propiedades químicas y las biológicas de la célula. La corriente reduccionista,debido en gran parte a la posibilidad de mejorar nuestras condiciones vida ha sido, y es, labase de eso que damos en llamar progreso. El S.XIX se plantea, ¿si el positivismo es válidopara las ciencias naturales también lo será para al estudio de las ciencias humanas o sociales?Marx, Freud, Spengler intentarán aplicar el “método” a la sociología, a la psicología, a lahistoria. Esa idea de progreso, y los valores de ese positivismo científico del S.XIX, tendrá suapogeo en la década de 1860. Ahí coinciden los logros científicos de Darwin, Maxwell,Mendeleiv, Mendel, Marx, y además los imperios coloniales inglés y francés dominan todo elplaneta. Esa idea del positivismo y progreso será, sin duda, el legado que habrá dejado lavieja Europa, tal como la Grecia Clásica nos legó el Helenismo, o la Roma Imperial nos lególa Romanización.
  10. 10. Pero, desde principios del S.XX la nueva Física se enfrenta a la relatividad y a la físicacuántica, y es ahí donde surgen las dificultades: ¿qué papel juega el observador?,¿percepción y realidad es lo mismo? Todo ello plantea la necesidad de un planteamientoholístico de la Física.Existen numerosas lagunas en nuestro conocimiento meramente racional: Comportamiento de los Sistemas Complejos. No existe una única causa que nos permita explicar fácilmente las interacciones que se producen en los fenómenos naturales (meteorología, finanzas, organización de las grandes poblaciones,…) , pero el resultado final que obtendríamos de todas las pruebas realizadas, sería la conocida distribución Normal de Campana de Gauss. Propiedades emergentes. C. D. Broad acuñó el término propiedades emergentes: propiedades que surgen a un cierto nivel de complejidad, y no se dan en niveles inferiores. Tal como los funciones neuronales, sentimientos o la misma vida. El efecto mariposa. ¿Puede una variable por sí sola, de influencia en el sistema insignificante, alterar totalmente el sistema? “Si agita hoy, con su aleteo, el aire en Pekín, una mariposa puede modificar los sistemas climáticos de Nueva York el mes que viene”. (James Gleick, 1988) Teoría del Caos: termodinámica del no equilibrio. Avanzado el S.XX se ve conveniente definir la Termodinámica del no-equilibrio, que nos hablaría del caos, confuso y errático, de las partículas de un sistema, pero que responden a programas matemáticos y físicos que previsibles y fiables, que analizan cómo evoluciona la materia. 6. ¿Cómo explicamos qué es un átomo en clase? En 3º de ESO los profesores abordamos en clase la pregunta, ¿de qué están hechas lascosas? Hablamos de materia e introducimos a Demócrito en su versión moderna, que esDalton, 1800. Exponemos la existencia de electrones y para compensar su carga negativa explicamos lanecesidad de protones. Pero como aparece un defecto másico en el núcleo inmediatamente
  11. 11. introducimos la idea de neutrón. Desde 1932, esta es la imagen que aparece en nuestrostextos sobre qué es un átomo. ¿En qué se diferencia el texto de Física y Química de misalumnos con el que yo di a su edad, en los años ’60, o con el de mi padre pudo dar en los años’30? A los profesores de secundaria, ¿nos dan miedo las novedades?, ¿es que reconocemosque la física actual necesita de otras ramas de conocimiento (informática, lógica, tecnología,biogenética, filosofía) que no dominamos, o desconocemos? La pregunta es, ¿nuestros alumnos acaban la secundaria con una idea concreta de cómo esla materia?, ¿son conscientes que hoy en día conocemos más de doscientas partículasdiferentes que forman el átomo? 7. ¿Cómo obtenemos la información? El acelerador de partículas del CERN. Los profesores somos “publicistas”, vendemos “noticias”. Hay que dar importancia altitular y buscar imágenes que “refuercen” lo que queremos vender. Me gusta recordar el film“Primera plana”, Billy Wilder (1974), donde el director del periódico (Walter Matthau)regaña al periodista (Jack Lemmon): “la noticia hay que contarla en el titular y el primerpárrafo, nadie lee más allá del primer párrafo”. Y el titular es “Estudiar lo más pequeño para comprender los más grande”. Que fue eleslogan de promoción del LHC en 2008. Los europeos nos debemos sentir orgullosos de estasinstalaciones del CERN en Suiza, que se iniciaron en 1955, para tratar de reconstruir losdesastres de la 2ª Guerra Mundial. Entonces se bautizaron estas instalaciones «ConseilEuropéen pour la Recherche Nucléaire». En francés. Y ahí acaba la influencia francesa en elmundo moderno. A partir de ahí, todo se escribirá en inglés. Se trata de la más fabulosa máquina jamás construida por el hombre. Otras generacionesanteriores construyeron Las Pirámides, Los Jardines Colgantes de Babilonia, La Gran Murallade China, La Acrópolis, las catedrales góticas… nosotros la más fabulosa máquina jamásconstruida por el hombre, el LHC, Large Hadron Collider, a 100 m de profundidad y en untúnel de 27 km,… 15.000 millones de euros en su construcción y 6.000 en la última fase.¿Estamos acertados al comparar el LHC con las grandes catedrales góticas? La Física y la
  12. 12. Tecnología han sido, y son, la religión del S.XIX y XX. Con esta máquina la Física quiereimitar el instante del Big Bang. La nueva física de partículas, la física de las altas energías,se está escribiendo en el CERN. Es la búsqueda de la Teoría de la Gran Unificación, teoríaque pretende unificar las cuatro fuerzas fundamentales que existen en la naturaleza, ycontestar a “de qué están hechas las cosas”. En el LHC, las partículas circulan por un túnel circular de 27 km, es decir, un radio de 9km, a velocidades cercanas a la de la luz. El colisionador alcanza una temperatura defuncionamiento de 1,9 K , es decir, −271,25 °C, y en el interior del tubo de conducción setrabaja en el vacío, para imitar el medio ambiente del espacio o el interior de la materia. Una cadena de electroimanes aceleran los protones en direcciones opuestas, hasta quealcancen la velocidad deseada y cuando se considera que su velocidad es la adecuada, seprovoca la colisión. Esta operación se realiza en el corazón de la máquina que el DetectorAtlas, a 100 m de profundidad, una máquina de 7.000 T de acero y cemento, con una secciónde 25 por 50 m, como una cancha de baloncesto. La energía que es capaz de comunicar esta poderosa máquina a una partícula atómica es de7 TeV, es decir, 7.000.000.000.000 eV, lo que equivale a 0,000 001 julios. ¿Cuánto es esto?¡Con esa energía se podría derretir 0,000 003 g de hielo! Entonces, ¿por qué construir unamáquina tan cara y poderosa para obtener esa ridícula energía? ¡Ojo!, esa energía esfabulosamente grande ya que la aplicamos a partículas de masa:0,000.000.000.000.000.000.000.001 g, que es la masa del protón. En la colisión sedesprenden cientos de partículas que se pueden identificar, y deducir cómo puede ser unprotón por dentro. Y así a llegar a contestar, ¿de qué están hechas las cosas? 8. ¿Cuántos tipos de fuerzas podemos observar? La Física de Partículas agrupa todas las fuerzas que podemos observar en cuatro tipos: Fuerzas gravitatorias: peso, inercia, atracción planetas, agujeros negros,… Fuerzas electromagnéticas: reacciones químicas, enlaces moleculares, dureza, rozamiento, electricidad y magnetismo,… Fuerzas nucleares fuertes: estabilidad del núcleo, reacciones nucleares de fusión y fisión,… Fuerzas nucleares débiles: desintegración, rayos cósmicos,… ¿Comprenden nuestros alumnos qué son las interacciones fundamentales de la naturaleza?¿Creen que es algo reservado para la ingeniería de física nuclear? Esas fuerzas son el cemento con que se va aglutinando la materia hasta que llega a tener elaspecto con que nosotros la contemplamos. Encontrar la teoría general que escruta, analiza yhace que podamos prever situaciones en nuestro entorno es el gran sueño de la Física, el gransueño inacabado de Einstein: es la búsqueda de la Teoría de la Gran Unificación.
  13. 13. 9. Einstein y la relatividad. No hay que confundir la Teoría de la Relatividad Especial (1905) con la Teoría de laRelatividad General (1916). A los veinte años Albert Einstein imaginaba “¿Cómo sería cabalgar sobre un rayode luz?, ¿cómo sería mi imagen en un espejo en ese caso?”,… y en 1905, tenía 26 años,publicó “Elektrodynamik bewegter Koerper” donde da a conocer su Teoría de laRelatividad Restringida (o Especial). A partir de ese momento la Física, y la Filosofía, noserán lo mismo. Preguntas como ¿cuánto mide un metro?, o ¿cuánto dura un segundo?,adquirieron un sorprendente significado para nosotros, los observadores cotidianos.Responder a esas preguntas exige saber a qué velocidad se mueve el observador y loobservado. En 1915, Einstein pública “Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie” dondeexpone su Teoría General de la Relatividad. Las masas gravitatorias, actúan como lentesgravitatorias, y distorsionan la marcha de los rayos luminosos. Ello conlleva que ¡la luz noviaja en línea recta! o que ¡la distancia más corta entre dos puntos no es la línea recta! Arthur Eddington pudo comprobarexperimentalmente la teoría de Einstein almedir el desplazamiento de las estrellas queestaban detrás del Sol tras el eclipse solar del29 de mayo de 1919. Al día siguiente, Albert Einstein fueconsiderado el científico más grande desdeIsaac Newton.
  14. 14. En 1921 se concede a Einstein el Premio Nobel, no por su revolucionaría T. de laRelatividad, sino por su explicación del Efecto Fotoeléctrico, 1905, teoría de una menorenvergadura. ¿Qué la evolución de la sociedad sea conservadora nos confiere mucha másseguridad? Otra vez, ¡Ícaro frente a Dédalo! Einstein nunca simpatizó con la mecánica cuántica, le era sumamente molesto que lafísica dejase de ser determinista para pasar a ser probabilística. Einstein escribe a MaxBorn, 1944: “…nuestras esperanzas científicas nos han conducido a las antípodas uno delotro. Tú crees en el Dios que juega a los dados, y yo únicamente en el valor de las leyes en ununiverso en el que existe algo objetivamente, que busco captar de manera salvajementeespeculativa”. Born contesta: “…no comprendo cómo puedes conciliar un universototalmente mecanicista con la libertad ética del individuo. Encuentro repugnante un universodeterminista. Tu expresión `Dios no juega a los dados’ me parece inadecuada.” ¿La Física se circunscribe a un mundo exterior real, que nos habla de cuerpos,interacciones, propiedades, etc. que son independientes del sujeto que los percibe, o elobservador al contemplar el mundo exterior interfiere en ese mundo? ¿Qué papel juega el“observador”? ¿Podemos medir? ¿Disponemos de datos? ¿Podremos formular leyes? ¿Podremos deducirteorías? ¡Es la mecánica cuántica! Pero, ¡ojo!, eso no quiere decir que en la mecánica cuánticano haya variables y ecuaciones. Las hay, pero se trata de datos estadísticos y resultadosprobabilísticos. 10. La física cuántica La relatividad explica con rigor el macrocosmos y la mecánica cuántica describe conenorme precisión el microcosmos. El problema es que no son intercambiables. Nosotros enclase de Bachillerato cambiamos el concepto de órbitas atómicas, que se ajustan como unguante a la idea de Newton sobre mecánica, de Coulomb sobre electrostática y Maxwell sobreelectromagnetismo, por el concepto de orbitales atómicos, zonas de probabilidad paraencontrar un electrón. Para acto seguido, volver a seguir hablando con toda naturalidad deórbitas. Y a nuestros alumnos les es indiferente hablar de una cosa u de otra. Para ellos es lomismo. Hay que diferenciar entre: La Teoría Cuántica de Planck (1900) que se refiere a que la energía está formada por unidades elementales llamados cuantos. La mecánica cuántica basada en la Hipótesis de De Broglie (1924), y a partir de ella, la Interpretación de Copenhague, Bohr (1927), que desarrolla las ecuaciones de esas partículas (función de onda) Y, a partir de 1950, la electrodinámica y la cromodinámica cuántica que tratan de describir las fuerzas nucleares.
  15. 15. En 1900, Max Planck, establece: E= h. Existe una relación entre la energía electromagnética (E) y la frecuencia de emisión ( .La constante de Planck (h) describe la cuantización que se produce en la emisión de energía,que sólo toma valores múltiplos de unos valores fijos, los fotones. Esta interpretación de laenergía que se puede reducir a pequeños cuantos (montoncitos), unidades mínimas por debajode las mismas no se podía concebir la transferencia de energía, causó una convulsión en laFísica Clásica de su tiempo. El propio Planck, a modo de disculpa, tiene que advertir queposiblemente se trate de una interpretación estrictamente matemática. Será Albert Einstein, al explicar el efecto fotoeléctrico (1905), y Niels Böhr alinterpretar los espectros luminosos (1913), los que harán que estas teorías se conviertan en labases la física del S.XX. Louis de Broglie (1924) razona que el electrón es una onda: longitud de onda y masaestán relacionados. En ese caso, una onda estará descrita por una función de onda, que se interpretará como laprobabilidad de que esa partícula se encuentre en una cierta región del espacio. Se pierde elconcepto de localidad en física. En 1927 Niels Bohr enuncia el Principio deComplementariedad, y la teoría total pasará a llamarse la Interpretación de Copenhague,puesto que él vivía y dada clase allí: un mismo fenómeno puede ser percibido de dos modosdistintos: como onda y como corpúsculo. En 1925 Heisemberg enuncia el Principio de Incertidumbre, lo que representa laindeterminación al calcular las propiedades de las partículas atómicas. El principio de indeterminación dice que de una partícula no puede ser conocida suposición y su velocidad al mismo tiempo. Además, las medidas de estas partículas sonmodificadas por el instrumento de observación. A partir de 1950, Richard Feynman, P. Nobel Física 1965, establece las bases de laelectrodinámica cuántica, QED, que describe la interacción entre fotones y partículascargadas eléctricamente. Y a comienzos de los años 70 por Gross, Wilczek, y Politzer, queles fue concedido el P. Nobel de Física del año 2004, establecen la cromodinámica cuántica,QCD, que describe la interacción nuclear fuerte, entre quarks y gluones. La Física, se acercaa responder a “de qué están hechas las cosas”. Con la Mecánica Cuántica nada será como antes. Nuestra realidad cotidiana sedesvanece, lo más preciado que tenía la Física Clásica, la medida, entra en un universoprobabilístico.
  16. 16. Visión de la Física Clásica Respuesta de la Física del S.XX ¿Las propiedades de la materia están ¡Sí!, la carga eléctrica, la masa, la cuantificadas? energía, el spin,… el tiempo y la longitud son magnitudes cuantificadas. ¡Existen unas unidades mínimas! ¿Las partículas materiales, son ondas o Es posible que un fenómeno sea corpúsculos? explicado por dos teorías diferentes, como corpúsculo material y como onda. Y ambas representaciones son verdaderas. ¿La Física es determinista o Pero para la Física los datos indeterminista? ¿No podemos conocer de estadísticos, incluso fuertes, son una forma una partícula su posición y en su velocidad de determinismo. ¡Las ecuaciones se al mismo tiempo? cumplen! ¿El observador y el aparato de medida ¡Sí! El aparato de medida, en el acto de interfieren en la medida? medir, altera el valor de la medida. ¿A una causa le sigue un efecto? o ¿a un Que estemos acostumbrados a que una efecto le precede una causa? cosa suceda cuando sucede otra, no quiere decir que la próxima vez será igual. No hay que olvidar que las ecuaciones cuánticas no tienen soluciones únicas. ¿Es posible la no localidad de un Las partículas y los fenómenos físicos fenómeno? ¿A una causa puede sucederle están ligados energéticamente y también un efecto lejano en la distancia? Es cierto están ligados con información que existe lo que Einstein llamaba acción preestablecida. Y la transmisión de fantasmal a distancia. información no está sujeta a limitación de la velocidad de transmisión de la energía. 11. ¿Qué es la realidad? Percepción y realidad. Nuestros alumnos nos exigen un debate sobre la naturaleza de la realidad. Han leído, oídoy visto multitud de películas donde se plantea ¿dónde está la unión entre la realidad y nuestramente? Películas como Matrix (Wachowski, 1999), El sexto sentido (M. Night Shyamalan,1999), Pi (Darren Aronofsky, 1998) muestran al alumno que hay una extraña relación entre laFísica y la realidad que se describe. ¿Pero en clase se les habla de todo ello? Nuestrosalumnos, después de haber oído hablar de cuántica, esperan que hablemos de “realidad ypercepción”, una de las más antiguas aspiraciones humanas. Si hablamos de “realidad”, no puede faltar Lewis Carroll, conocido sobre todo por suobra Alicia en el país de las maravillas y Alicia detrás del espejo, que publicó en 1865.Carroll descubrió una nueva forma de arte, la fotografía, trató de combinar los ideales delibertad y belleza fotografiando a niñas, con la inocencia de ninfas, donde el cuerpo humano yel contacto humano podían ser disfrutados sin sentimiento de culpa. Hoy en día, a Carroll, sele acusaría de pederastia. Escribió poesía y cuentos. Escribió sobre todo matemáticas, textosde lógica y geometría. Sus paradojas y situaciones se siguen estudiando en las cátedras delógica.
  17. 17. Cuando la Oruga pregunta a Alicia: “La Oruga pregunta a Alicia: “¿Quién eres tú?” Yla niña responde: "Yo... Yo... no sé muy bien, señor, ahora ... Por lo menos sé quién eracuando me levanté esta mañana, pero me parece que he debido cambiar varias veces desdeentonces”. “¿Qué quieres decir con eso?, -dijo la Oruga en tono severo- ¡Explícate!”. “Metemo, señor, no poder explicarme a mí misma -dijo Alicia -porque yo ya no soy yo, ¿veusted?“. Cap. V. ¿Existe la realidad o las leyes de la naturaleza, independientemente del observador?Platón en el mito de la caverna nos enseña que no conocemos la realidad, sino las sombrasque el mundo refleja en las paredes de la caverna en la que estamos encerrados. El mundo realno coincide siempre con nuestras estructuras mentales, ya que a partir del conocimiento de laspartículas elementales, hemos descubierto que lo que sabemos del mundo objetivo es muydiferente de las ideas que tenemos sobre ese mismo mundo. El cerebro nos ofrece, no unreflejo directo de la realidad, sino una interpretación de señales, símbolos y signos. ¿Se debe evitar en reducir esta cuestión a una mera tertulia de salón, quizá a estaexposición? ¿Y mañana en clase seguiremos hablando de fórmulas y ecuaciones? ¿Daremosla espalda a la relación entre realidad y percepción? Quizá,… ¿estas cuestiones no tienen nada que ver con la ciencia? ¿Cómo influyen lasleyes cuánticas en este asunto? ¿El mundo físico previsto por la mecánica cuántica incluyenuestros fenómenos sensitivos y neuronales? ¿La mente consciente es vista como un enteseparado, que existe en un reino no descripto por las leyes físicas? ¿Cómo afecta laincertidumbre de las propiedades de las partículas en nuestros impulsos nerviosos? ¿Esasseñales nerviosas son pulsos electromagnéticos?¿Nuestro cerebro, nuestra percepción y larealidad que percibimos, se rigen por las leyes cuánticas? ¿Sólo lo material es real? Lo miremos como lo miremos, ¿existe un misticismo cuántico que está de moda? ¿Quéreligión monoteísta no suscribiría las palabras que Obi Wan Kenobi le dice a LukeSkywalker en La Guerra de las Galaxias (George Lucas, 1977): “La Fuerza es un campode energía que crea todas las cosas vivas. Nos rodea, penetra en nosotros, une a lasgalaxias”.
  18. 18. Algo irónicamente, les comentaba a mis alumnos que el Vaticano ha visto en la FísicaCuántica su revancha contra el positivismo y mecanicismo que tanto combatió en el S.XIX.Ahora en el Vaticano todos son cuánticos. Monseñor Rouco Varela, también. Creo que Antoine de Sain-Exupéry resumen la cuestión satisfactoriamente: “No se vebien más que con el corazón. Lo esencial es invisible a los ojos”. En todos los saltosculturales de la Humanidad, la Epopeya Griega, el Renacimiento, o en este, la nueva Físicadel S.XX, Literatura, la Plástica, la Filosofía y la Ciencia han dado el salto juntos. ¿Y laReligión? Una cuestión peliaguda, enrevesada: ¿Percepción y realidad es lo mismo que la verdad?No me atrevo a abordar, ahora, la cuestión. Pero recordaré a Machado, “deja tu verdad encasa,… y ven conmigo,… los dos buscaremos la verdad? La Física sugiere la unidad de un todo universal, busca desesperadamente la granUnificación de las Fuerzas de la Naturaleza, la estructura del mundo como un campo defuerzas unificado, único, que gobierna todos los niveles de nuestras vidas. En este nuevocontexto, ¿seguirá existiendo la división entre física y metafísica? Esa actitud global es holismo. Pero,… parece como si quisiéramos rellenar un vacíoinexplicable en nuestros corazones,…¿por qué tanto rodeo?,… ¿nos estamos engañando?,…¿qué queremos decir? 12. ¿Cómo empezó todo esto…? ¿Por qué y para qué tan costosas inversiones en ciencia pura?... el LHC, la estaciónespacial, leer el mapa del genoma humano,… simplemente, queremos responder a… ¿de quéestán hechas las cosas? Y todo los caminos nos llevan a la siguiente cuestión “Si la respuestaes el Universo,... ¿cuál es la pregunta?”. La frase es de Leon M. Lederman, Premio Nobelde Física de 1988, por sus trabajos sobre los neutrinos, y sintetiza a qué se enfrenta la Físicadel S.XXI. Todas las preguntas exigen que comprendamos cómo funciona el Universo.
  19. 19. ¿Por qué este cuadro de Dalí sobre la Creación y no el de Miguel Ángel en la CapillaSixtina? Dalí nos da una interpretación más completa de la Creación. El huevo es el origen dela “vida”. Ese andamiaje con obreros que están trabajando, nos da idea de la creación no haterminado, y el ser humano está ahí, tiene un papel influyente. Ese rio que nace aquí, ydesemboca al fondo, en un océano inconmensurable, inabordable, es el conocimiento. Es unaimagen dinámica, todo está en movimiento. Y lo más patético, es esa figura humana que saledespavorida, en una barca solitaria, ¿es el personaje del grito de Munch? Arriba en el centro,casi difuminado Dalí ha dibujado un templo clásico, ¿es una trampa?, ¿quizá… es la moradade los dioses? Hablemos del Universo. ¿Qué había antes del Big Bang? ¿Tiene sentido esa pregunta? Setrata de conjeturas, “modelos”, que intentan aproximarnos a una explicación inaccesible a lafísica convencional. ¡Estamos en los límites de la Física! Si no sabemos qué es el Universo, no podremos avanzar,… ¿Qué diferencias hay entre lanoción que hoy en día tenemos de “Universo” y la que tenía los griegos del “Cosmos”?Tanto para los griegos como para nosotros el Universo no ha sido creado. Está ahí. Y de élsalen sus dioses, semidioses, magos y magas, héroes y hombres. Para los griegos Cosmos esel antónimo de Caos. Es la perfección inmutable, se trata de un Universo estático, perfecto ypor tanto inmutable. Nuestro Universo es dinámico, está en evolución constante. Sedeshace,… evoluciona. Nace, crece,… y muere. Se trata de un Universo no estático,dinámico, alejado de la perfección con que los griegos dotaban al Cosmos. ¿Cómo empezó todo esto…? Hoy en día ser original es difícil, parece como si todoestuviese ya dicho. Steven Weinberg, 1977, Premio Nobel de Física en 1979 por suexplicación del modelo electrodébil, escribió su famoso libro “Los tres primeros minutos delUniverso”. Pero si parecía que tú aun podías contar el final del Universo, Paul Davies, 1994,divulgador de la Física Moderna sobre implicaciones profundas de la ciencia, escribió “Lostres últimos minutos del Universo”. ¿Qué fue el Big Bang? Tiene sentido aplicar la leyes física en estas condiciones, ¿Quéqueremos decir con que Radio del Universo a los 10-12 segundos era de 0,003 m?, ¡tresmilímetros!
  20. 20. Y después del Big Bang,… Las leyes del microcosmos contemplan una simetría total entre sus propiedades. En elUniverso de los primeros instantes la simetría era total. A esa inimaginable temperatura, lascuatro fuerzas de la naturaleza estaban unificadas. Era como un lápiz vertical que se apoyasobre su fina punta, vertical sin que nadie lo toque, tiene simetría radial completa. Ellorequiere una energía de equilibrio. Si se quita esa energía al lápiz, caerá, quedará sobre lamesa y perderá su simetría inicial. Así el Universo, al enfriarse, fue perdiendo su simetría. Lo que sí que podemos describir físicamente es que a partir de los tres minutos, alenfriarse el Universo, las fuerzas electromagnéticas se separaron de las otras fuerzas, yaparecieron los fotones. El Universo se hizo tranparente. Acto seguido comenzó lanucleosíntesis, las partículas atómicas fueron agregándose formando átomos, primero los mássencillos, el hidrógeno y el helio, para luego ir formando oxígeno, carbono, silicio,… polvocósmico, galaxias, estrellas, planetas,… la vida,… hasta llegar a nuestros días. Un total de13.700 millones de años evolucionando. Evolución, ¿hacia dónde? ¿Cuál es nuestro destino? Dentro de 5.000 millones de años elSol quemará su combustible nuclear con una enorme voracidad, las fuerzas nucleresalcanzarán su máxima expansión y el Universo se convierte en una gigante roja. Dentro de10.000 millones de años el Sol, agotadas sus reservas energéticas, ya sin su combustiblenuclear, empezará a encoger. Las fuerzas atractivas gravitatorias serán omnipresentes, y elUniverso se convierte en una enana blanca,… Y así asistiremos al último día de luz solar y ala llegada de la noche perpetua,… Será el inicio del cataclismo estelar, una vez que se hayaagotado la energía estelar,… la materia cósmica viajará por los agujeros negros, últimosvestigios de energía, que devoraran los restos de las galaxias apagadas. Ahora la temperatura del Universo profundo es de 3K, y sigue bajando,… llegará a 0K,y… en ese momento,… quizá,… posiblemente,…vendrá el… Big Cranch, “el gran crujido”. ¡Todo habrá acabado! ¡O no! Hay modelos que proponen una sucesión de épocas deexpansión, Big Bang, sucedidas de otras de colapso, Big Crunch, y vuelta a empezar, segúnganen las fuerzas de expansión nucleares o las fuerzas de atracción gravitatorias. Estaríamosante un Universo Cíclico. Esto es física. Hay que medir, tomar datos, realizar experimentos, enunciar leyes y deducirteorías. ¿Cómo se hace todo esto? La NASA en 1991 lanzó el satélite COBE (CosmicBackground Explorer) y en 2001, el Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, con ellos setrazó el mapa de las anisotropías del fondo de radiación cósmica. La anisotropía (antónimode isotropía) estudia que las propiedades de un cuerpo dependen de la dirección en que seobserven. ¡El Universo es anisótropo! No es igual lo mires por donde lo mires. Eso quieredecir que en una cierta dirección es más profundo. En esa dirección debió de suceder la granexplosión, el Big Bang. La radiación cósmica de fondo es la energía remanente del Big Bang,…es el eco del BigBang. La predicción teórica fue realizada por G. Gamow en 1946, y fue detectada por A.Penzias y R. Wilson en 1964.
  21. 21. Vivimos en un Universo Plano. ¿Qué quiere decir un Universo Plano? Si la cantidad demasa es menor que una cierta densidad crítica entonces el universo seguirá en expansión parasiempre. El Universo se expansionaría eternamente. La masa que se considera actualmentees de 4.4% de átomos, y de ellos, materia oscura (22%) y energía invisible (73%) no superaesa masa crítica,… se expansionaría eternamente. Claro está que no se trata de teorías, si nosimplemente de modelos matemático-físicos. ¿Cómo está hecho el Universo? En un principio el Universo era energía pura. A medida que se enfría la energía seconvierte en masa y carga eléctrica, los bosones de Higgs y los fotones facilitarían esasinteracciones. Aparecen las fuerzas electromagnéticas y las fuerzas gravitatorias. Y suscampos de fuerza correspondientes. Acto seguido, a medida que se sigue enfriando,aparecen las fuerzas nucleares fuertes y las fuerzas nucleares débiles, los bosones Z y Wy los gluones así lo permiten. Pero, todo esto… ¿cómo funciona?
  22. 22. Las distintas interacciones de la naturaleza y sus campos de fuerza, a medida que elUniverso se enfría y se expande iría llenando todo el espacio y tiempo producido. Sería elcontenido de la nada. Y a partir de ese instante se generaría masa y carga eléctrica. Un selectogrupo de partículas irían agrupándose para formar otra generación de partículas máscomplejas,… asía hasta llegar a la formación de átomos y moléculas. Explicar esto supone un extraordinario salto desde la proposición de Empédocles (450aC.): “existen solo cuatro elementos: fuego, tierra, aire y agua”, hasta llegar a la descripciónde Mendeleiev (1869) sobre qué elementos componen nuestro mundo. El Modelo Estándarde la Física de Partículas es… la nueva Tabla Periódica del Universo. Un total, 18partículas y 4 tipos de fuerza. 6 bosones, partículas portadoras de las interacciones o fuerzas de la naturaleza. 6 leptones, pueden existir aislados y no experimentan fuerza nuclear fuerte. 6 quarks, se encuentran siempre en presencia de otros quarks. Forman protones, neutrones y mesones 4 tipos de fuerza. Que ya hemos hablado anteriormente. Las fuerzas gravitatorias, por su extraordinaria debilidad respecto a las otras, no formanparte del Modelo Estándar del Átomo. El gravitón, bosón que interactúa en las interaccionesgravitatorias, no debería estar en esquema anterior. La masa, y su bosón generador de masa(Higgs), sí. Pero creo que incluir el gravitón puede ayudarnos a comprender globalmentecomo responden las cuatro fuerzas de la naturaleza. 13. La explicación total de qué es la materia, la “Teoría” de Cuerdas. Fuera del Modelo Estándar del Átomo nos preguntamos, ¿las partículas elementalesconocidas tienen componentes más pequeños, todavía?
  23. 23. Existe un modelo matemático-físico que concluye que la materia se reduce a pequeñasvibraciones energéticas, como pequeñas cuerdas. Para ello, se requiere un modelomatemático con 11 dimensiones (formas espaciales) que describa cómo espacialmente esascuerdas se retuerzan y se orienten, y así van generando campos másicos y eléctricos,formando a partir de esas cuerdas energéticas, las otras partículas, formando quarks, leptonesy bosones. Según eso, todo el Universo, desde las galaxias, pasando por nuestros objetos cotidianos,hasta átomos y moléculas, todo, estaría formado, en última instancia, por pequeñasvibraciones energéticas que llamamos cuerdas. ¡Estaríamos sumergiéndonos en unsubuniverso a la escala de 10-32 m! ¿A esa escala cómo se desenvolvería allí lo que llamamos Física? Pero… ¿esto es unateoría, o un modelo científico? Abarcar nuestro Universo es tratar de analizar estructurascuyo límite físico está comprendido entre 1026 m y ese 10-18 m. ¿Qué hay por encima o pordebajo de esa cantidad? Solo con modelos matemáticos se puede llegar ahí. Laexperimentación física no existe en esos límites. Por ello, Karl Popper denomina a la Teoríade Cuerdas, pseudociencia. Y Mario Bunge, ciencia ficción. 14. Algunos asuntos sin resolver. a. ¿Qué es la antimateria? En 1928, Dirac predijo la existencia de antipartículas además de las partículas de materiaordinarias. En 1965, en el Acelerador Protón Sincrotrón del CERN se consiguió crear unantideuterio, compuesta por un antiprotón y un antineutrón. Las leyes del microcosmoscontemplan una simetría total entre materia y antimateria. Pero,… en el momento del BigBang, en su enfriamiento inicial, algo ocurrió que se creó una asimetría entre ellas e inclinó,decisivamente, la balanza por la materia. ¿Dónde está la antimateria que falta? ¿Existe unantiuniverso? b. …ese asunto de los neutrinos El “neutrino" fue propuesto por Wolfgang Pauli en 1930. Enrico Fermi llamó a estapartícula "neutrino" que quiere decir, en italiano, pequeño neutrón. Y en 1956 se detectaronexperimentalmente. Los neutrinos, por su alta velocidad y energía, a pesar de suimperceptible masa, constituyen una enorme fuente de materia caliente, o materiarelativista. Los neutrinos son ese ingrediente secreto, del que se sabe muy poco, pero sin elcual el Universo no sería posible tal como lo conocemos.
  24. 24. En septiembre de 2011 los neutrinos se hicieron famosos para el gran público ya que almedir su velocidad se detectaron valores 0,002 % mayor que la de la luz, lo queaparentemente contradiría la Teoría de la Relatividad. Fue un error de medida. Se está construyendo desde 2005 en la base científica estadounidense antártica Amundsen-Scott, el IceCube es el telescopio de neutrinos más grande del mundo. Un cubo de 1 km dearista debajo del hielo polar. c. ¿Qué demonios es eso del entrelazamiento cuántico? Einstein se sentía muy incomodo con los avances de la Mecánica Cuántica (recordar supolémica con Max Born). Su carácter probabilístico, su filosofía no realista, la no localizaciónde un fenómeno, hacía que la considerase ajena a nuestro sentido común clásico. Por eso, él y sus colaboradores propusieron la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen(EPR), propuesta en 1935, que consiste en un experimento mental, en el que dos partículasque interactuaron en el pasado quedan en un estado entrelazado. En un tiempo posterior, sealejan entre sí. Si un observador mide una propiedad de una de ellas, sabe cuál es el valor deesa propiedad de la otra, a pesar de la distancia. Albert Einstein desdeñó este aspecto de lamecánica cuántica con su famosa frase de “acción fantasmal a distancia”. ¿Existía unacomunicación instantánea entre ellas? ¿Viajaba esa información a mayor velocidad que la dela luz? Este debate perteneció al dominio de la filosofía de la ciencia, pero en 1964, John Bellpropuso una forma matemática para poder verificar la paradoja EPR, y logró deducir unasecuaciones que establecían en qué condiciones la paradoja EPR se cumplía y por tanto lateoría cuántica era incompleta. La sorpresa vino en 1982, Alain Aspect (Institut dOptique Théorique et Appliquée,Orsay, France), publica el experimento que confirma lo que Einstein llamaba “acciónfantasmal a distancia”. Obtiene una fuente que emite dos fotones idénticos que se distancianen direcciones opuestas. A cierta distancia uno del otro, a uno de los fotones se le altera unade sus propiedades. Esa misma variación sucede igualmente en el otro fotón, a pesar de ladistancia. Existía, pues, entrelazamiento cuántico. El experimento no viola la Teoría de laRelatividad, lo que se transfiere no es energía, si no información. Algo tan intuitivo como la localidad, las cosas suceden en un espacio-tiempo concreto, almenos en lo que respecta al nivel cuántico, debe considerarse en muchos casos ajena a larealidad física. ¿Todo esto se extiende al macrocosmos? ¿Los objetos materiales están entrelazados comoen la mecánica cuántica? Según eso,… ¿cuán largo es el cordón umbilical que me une a mimadre?, ¿cómo me comprometen mis promesas de amor?, ¿cómo me sodomizan mis héroesde ficción?, ¿existe otro “yo” más allá del infinito?... La mecánica cuántica ha cambiado radicalmente la noción que tenemos de la realidad. ¿Dequé estoy hablando? ¿Esto es Física? Cuando se hace la observación práctica o medida, lafunción de onda se reduce a una sola solución, ocurre la “reducción (colapso) de la funciónde onda”, concepto muy importante en Mecánica Cuántica. Todas las demás soluciones
  25. 25. existen, paro ya no las “observamos”. La angustia de Sísifo aumenta al comprobar que la realidad va más allá de lo que intuye yobserva,... ¿cuál es el papel del observador? d. Roger Penrose. Teoría Biofísica de la Mente (La nueva mente del emperador, 1991). ¿La conciencia puede computarizarse?, ¿se puede crear una inteligencia artificial igual ala natural? ¡No!, ya que en ésta, además de actos programables, surgen acciones movidas porla intuición o la inspiración, las cuales no pueden ser programadas por ningún algoritmocomputacional. ¿Es cuestión de encontrar ese algoritmo? e. ¿Qué es el tiempo? Para Aristóteles existía un tiempo universal y eterno donde transcurrían losacontecimientos. Esa idea del tiempo la recogió Isaac Newton, Principia, 1686: “El tiempoabsoluto, verdadero y matemático en sí y por su naturaleza y sin relación a algo externo,fluye uniformemente, y por otro nombre se llama duración”. Para Albert Einstein, 1905, en su Teoría de la Relatividad, la noción de tiempo sufre uncambio radical : “Para nosotros los físicos convencidos, el tiempo es solo una ilusión”. Ni esuniforme, ni absoluto. El tiempo es algo propio para cada sistema de referencia. Pero para Ilya Prigogine ((1917/2003), premio Nobel de Física en 1977, por sus estudiossobre termodinámica y caos, escribe en 1984 su texto sobre “El nacimiento del Tiempo”: Enla materia en estado de equilibrio (nuestro mundo cotidiano) todo es lineal y existe una causa-efecto. En el estado de no-equilibrio las ecuaciones no son lineales y hay muchas propiedadesposibles, el tiempo no existe.
  26. 26. 15. El Principio Antrópico. ¿Qué sucede, qué está sucediendo, en la galaxia Vía Láctea, estrella el Sol, tercera roca,…la Tierra? Stephen W. Hawking, nos alerta: “…si la vida es tan rara en todos estos universos posibles, ¿acaso nuestro universo enparticular fue diseñado con algún propósito?Las leyes de la ciencia, tal como las conocemosactualmente, contienen algunas constantes fundamentales, como la carga eléctrica delelectrón y la relación entre las masas del protón y del electrón…. si su valor fueseligeramente diferente, el Universo no se hubiese formado,… el hecho sorprendente es que losvalores de esas cantidades, e incluso la edad del Universo, parecen haber sido ajustadassutilmente para hacer posible el desarrollo de la vida y de los seres humanos” Después de un millón de años, el ojo de aquel primate que descubrió la palanca sigueescrutando angustiosamente el inconmensurable espacio que le rodea,… buscando larespuesta,… ¿cómo es la realidad y su capacidad de percibirla? Para explicar estas profundas cuestiones la Física actual no duda de introducir conceptos,cercanos a lo que llamaríamos “opiniones”, como los “puntos singulares” o la idea de las“propiedades emergentes“. ¿Se trata de una pseudociencia? ¿Por qué el Universo es tal como lo vemos? ¿Por qué hay algo en lugar de nada?… Larespuesta es, ¡para que puedan existir seres inteligentes, … nosotros, los seres humanos! Pero,… ¡ojo!,… esto ya no es física. ¿…O sí? La Filosofía y la Ciencia volverán a ser lo fueron que en la Grecia Clásica… las doscaras de una misma moneda. ¡La física del S.XXI, será holística,… o no será! 16. Epilogo. Otra vez “2001, Una Odisea en el Espacio”. Si Homero nos cantó las hazañas de Ulises,si en el renacimiento Petrarca nos cantó “La Divina Comedia”, si Milton lloró por “Elparaíso perdido”, nosotros hemos tenido la dicha de que nos cuentes la odisea humana encinemascope y Dolby Sound. Kubrick es nuestro Homero. En su film, el astronauta Bowman rodeado de todo tipo de lujos, ante el monolito negro de
  27. 27. su imaginación y virtuosismo, yace, inexorablemente, en su lecho de muerte. Quizá, en suagonía, su cerebro está recordando como en una película el largo camino hasta llegar allí: unmillón de años. ¿El lenguaje?, ¿el fuego?, ¿la rueda?, ¿las pinturas rupestres?, ¿el arado?, ¿la escritura?,¿la «polis»?, ¿la imprenta?, ¿las vacunas?, ¿los abonos nitrogenados?, ¿los antibióticos?, ¿lawww?,… ¿hasta dónde podrá llegar este «aprendiz de brujo»? Pero, la muerta acecha, tan callando,… “Vanitas vanitatis et omnia vanitas” Terminemos ya,…. “cuanto más aprendemos,... más nos damos cuenta de lo poco quesabemos”. Gracias. Jesús Pérez Espinosa 21 de diciembre de 2012

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