LA TEORIA M. 1

1. INTRODUCCION

M es el nombre de la teoría que
pretende explicar todo el universo,
desde las partículas elementales y
los átomos hasta las galaxias y el big
bang. ¿Por qué M, un título tan
breve para un objetivo tan
ambicioso? Hay varias acepciones
posibles, según las preferencias del
físico que lo justifica. La M de
madre refleja la intención de ser el
origen de todas las explicaciones o
de contener las leyes primordiales
de la física. La M de magia, misterio
o milagro refiere, en cambio, al
asombro que despiertan sus
propiedades y su aparente
capacidad de unificar todas las
interacciones o fuerzas
fundamentales de la naturaleza, una
meta perseguida durante mucho
tiempo y considerada quizás
inalcanzable. La más modesta M de
membrana ilustra ciertas
características técnicas de la teoría.
¿En qué sentido pretende M explicar
todo? La física busca verdades
universales sobre la naturaleza.
Cuando estas verdades se
encuentran, se trata de explicarlas
apelando a principios más
profundos, a verdades más
fundamentales a partir de las cuales
se puedan deducir las anteriores.
Estas certezas más esenciales, a su
vez, se tratan de entender
recurriendo a razones todavía más
básicas. Y así sucesivamente.
Siguiendo las cadenas de
explicación, desde la vida cotidiana
hasta el mundo microscópico, varias
de las preguntas más antiguas (¿Por
qué el cielo es azul? ¿Por qué el
agua es líquida y se evapora al
hervir?) se han respondido en
términos de las propiedades de los
átomos y de la luz. Estas
propiedades, por su parte, se
deducen de sus componentes, las
partículas elementales, cuyas
propias peculiaridades se pueden
deducir a partir de estructuras más
simples. El punto inicial de todas las
explicaciones es lo que se entiende
por la teoría madre. Este
reduccionismo o búsqueda de
principios cada vez más
elementales, más básicos, se ha
dado en la física históricamente a
través de unificaciones de teorías.
La tendencia a la descripción
unificada de fenómenos
considerados previamente
independientes, la búsqueda de
principios aglutinadores, permitió a
lo largo del desarrollo de la
disciplina explicar más hechos que
los contenidos originalmente en las
partes que se intentaba amalgamar y
se convirtió en la guía orientadora
de la evolución de esta ciencia.
La idea de encontrar un principio
fundamental a partir del cual
derivar las leyes del universo no es
reciente. La humanidad ha buscado
desde épocas muy remotas
comprender las diversas
manifestaciones de la naturaleza
como diferentes aspectos de un
mismo fenómeno (o conjunto de
fenómenos). En Occidente, el origen
de estas ideas se remonta a los
presocráticos, quienes buscaban las
explicaciones de todos los
fenómenos naturales en términos de
algún elemento fundamental: agua,
aire, tierra o fuego. La primera
teoría madre, elaborada por Leucipo
y Demócrito en el siglo V a.C.,
postulaba que los
constituyentes últimos e indivisibles
de la materia eran los átomos. Esos
átomos eran muy diferentes de los
que conocemos hoy, pero hay una
diferencia más importante entre
aquellas teorías antiguas y la ciencia
moderna: la actual exigencia de
verificación experimental. Una
explicación científica moderna debe
contener una comprensión
cuantitativa de los fenómenos.
¿Cuánto progresamos en el
conocimiento de la naturaleza si
aceptamos que el agua o los átomos
son los constituyentes
fundamentales de la materia, si no
podemos calcular propiedades como
la densidad, la resistencia o la
conductividad eléctrica? Y por lo
tanto, sin la capacidad de hacer
predicciones experimentales, nunca
podríamos comprobar si la
explicación presocrática o la de
Demócrito es la acertada.
En la actualidad, los cuatro siglos de
desarrollo de la física han permitido
acumular gran cantidad de
información y reducir drásticamente
el número de principios
fundamentales. Hoy sabemos que
todos los fenómenos naturales, por
más variados y diferentes que
parezcan, se pueden explicar en
términos de cuatro interacciones o
fuerzas fundamentales: la
gravitatoria, la electromagnética y
las subatómicas fuerte y débil. Pero
a pesar de haber logrado restringir
tan abruptamente la complejidad del
problema, todavía no se ha
encontrado la teoría original, la que
unifica estas cuatro interacciones
fundamentales. Sólo hay algunos
indicios que guían la búsqueda.
Estas son las pistas que trata de
organizar la teoría M y que nosotros
intentaremos describir en este
artículo. Como el tema es muy
técnico, introducimos algunos
conceptos e ideas que resultan
necesarios a través de una breve
historia de la física. Este recorrido
histórico, con especial atención a
las unificaciones logradas, nos
ayudará a explicar por qué la
búsqueda de la teoría madre se
realiza en el contexto de la física de
altas energías. En la segunda parte
describimos la teoría M, indicando
sus logros y debilidades y
resumiendo la manera en que
resuelve los problemas que
presentan teorías previas.
(continuará)

HABLEMOS DEL ORIGEN DEL UNIVERSO

Asomándonos a las explicaciones
«científicas» del origen del universo,
los «científicos» nos han llevado a la
conclusión de que la materia estaba
condensada en un punto y estalló
dando lugar al infinito en que vivimos.
El primer análisis de esta afirmación
plantea algo muy obvio: si la materia
estaba condensada en un punto,
entonces todavía era más densa que la
materia que hoy conocemos, es decir,
por decirlo de algún modo, «todavía
era más materia».
Si hemos visto que energía y materia
son la misma cosa en un estado
vibratorio distinto, esa «bola» que dio
origen al supuesto «Big Bang» era más
densa que la materia que hoy
conocemos; de modo que ¿de dónde
salió esa «bola» super-hiper-mega-
densísima que estalló?
Un segundo análisis de la cuestión nos
llevaría a pensar que jamás alguien
puede ser hijo de sí mismo. Decir que
la materia estalló para formar la
materia es un sinsentido y no soporta
el menor análisis científico ni lógico.
Por todo lo visto, es mucho más
cuerdo expresar que el origen de la
materia es, precisamente, la energía, o
lo que es lo mismo, podemos decir que
la energía es un estado más sutil
(frecuencia más elevada) de la materia,
y esta es hija de la energía, pues
aparece al densificarse (bajar de
frecuencia) la energía que la sustenta y
le da todas sus características (color,
masa…).
Esta manifestación, además de ser más
lógica, queda perfectamente
sustentada por la Teoría de Cuerdas
de la que ya hemos hablado.
Llegados a este punto, comprobamos
que la física, a través de la Teoría de
Cuerdas, nos dice que vivimos en una
ilusión formada por las impresiones
que reciben nuestros sentidos, sobre
una materia hueca que es solo la
manifestación de unas características
(color, masa, textura, tamaño,
distancia…); y nosotros nos
identificamos inmediatamente con esa
realidad ilusoria, engaño en el que
caemos y que es agravado en los
colegios y las universidades donde se
adoctrina y programa nuestras mentes
sobre principios que, como vemos,
carecen de sustentación y resultan
dogmáticos.

¿QUÉ ES UN AGUJERO NEGRO?

Para entender lo que es un agujero
negro empecemos por una estrella
como el Sol. El Sol tiene un diámetro
de 1.390.000 kilómetros y una masa
330.000 veces superior a la de la
Tierra. Teniendo en cuenta esa masa y
la distancia de la superficie al centro se
demuestra que cualquier objeto
colocado sobre la superficie del Sol
estaría sometido a una atracción
gravitatoria 28 veces superior a la
gravedad terrestre en la superficie.
Una estrella corriente conserva su
tamaño normal gracias al equilibrio
entre una altísima temperatura central,
que tiende a expandir la sustancia
estelar, y la gigantesca atracción
gravitatoria, que tiende a contraerla y
estrujarla.
Si en un momento dado la
temperatura interna desciende, la
gravitación se hará dueña de la
situación. La estrella comienza a
contraerse y a lo largo de ese proceso
la estructura atómica del interior se
desintegra. En lugar de átomos habrá
ahora electrones, protones y
neutrones sueltos. La estrella sigue
contrayéndose hasta el momento en
que la repulsión mutua de los
electrones contrarresta cualquier
contracción ulterior.
La estrella es ahora una «enana
blanca». Si una estrella como el Sol
sufriera este colapso que conduce al
estado de enana blanca, toda su masa
quedaría reducida a una esfera de
unos 16.000 kilómetros de diámetro, y
su gravedad superficial (con la misma
masa pero a una distancia mucho
menor del centro) sería 210.000 veces
superior a la de la Tierra.
En determinadas condiciones la
atracción gravitatoria se hace
demasiado fuerte para ser
contrarrestada por la repulsión
electrónica. La estrella se contrae de
nuevo, obligando a los electrones y
protones a combinarse para formar
neutrones y forzando también a estos
últimos a apelotonarse en estrecho
contacto. La estructura neutrónica
contrarresta entonces cualquier
ulterior contracción y lo que tenemos
es una «estrella de neutrones», que
podría albergar toda la masa de
nuestro sol en una esfera de sólo 16
kilómetros de diámetro. La gravedad
superficial sería 210.000.000.000 veces
superior a la de la Tierra.
En ciertas condiciones, la gravitación
puede superar incluso la resistencia de
la estructura neutrónica. En ese caso
ya no hay nada que pueda oponerse
al colapso. La estrella puede
contraerse hasta un volumen cero y la
gravedad superficial aumentar hacia el
infinito.
Según la teoría de la relatividad, la luz
emitida por una estrella pierde algo de
su energía al avanzar contra el campo
gravitatorio de la estrella. Cuanto más
intenso es el campo, tanto mayor es la
pérdida de energía, lo cual ha sido
comprobado experimentalmente en el
espacio y en el laboratorio.
La luz emitida por una estrella
ordinaria como el Sol pierde muy poca
energía. La emitida por una enana
blanca, algo más; y la emitida por una
estrella de neutrones aún más. A lo
largo del proceso de colapso de la
estrella de neutrones llega un
momento en que la luz que emana de
la superficie pierde toda su energía y
no puede escapar.
Un objeto sometido a una compresión
mayor que la de las estrellas de
neutrones tendría un campo
gravitatorio tan intenso, que cualquier
cosa que se aproximara a él quedaría
atrapada y no podría volver a salir. Es
como si el objeto atrapado hubiera
caído en un agujero infinitamente
hondo y no cesase nunca de caer. Y
como ni siquiera la luz puede escapar,
el objeto comprimido será negro.
Literalmente, un «agujero negro».
Hoy día los astrónomos están
buscando pruebas de la existencia de
agujeros negros en distintos lugares
del universo.
INFO: En 1965 el genial escritor y
divulgador científico Isaac Asimov
aceptó una oferta de la revista “Science
Digest” que consistía en responder a
preguntas formuladas por sus lectores
brevemente, en torno a 500 palabras.
Lo que un principio iba a ser una
colaboracion esporádica terminó
siendo algo mensual. Ocho años
despues, en 1973, había realizado mas
de cien entregas y decidió publicarlas
junticas en un libro, que se llamó como
la sección, “Please Explain” (Por favor,
explique) y que fue publicado por la
Editorial Houghton Mifflin Company.

SOLUCIONES A LA PARADOJA DE FERMI: DIOS EXISTE

Algunos autores han sugerido que
SETI (el proyecto de búsqueda de
inteligencia extraterrestre) y sus
científicos se hallan involucrados en
una búsqueda que en poco se
diferencia de la puramente teológica,
ya que si las CETs (civilizaciones
extraterrestres) son probablemente
mucho más avanzadas que nosotros,
vemos a los alienígenas como seres
omniscientes y omnipotentes, como
dioses, en consonancia con la tercera
ley de Clarke, que afirma que
"cualquier tecnología suficientemente
avanzada es indistinguible de la
magia"). Otros autores, en cambio,
piensan todo lo contrario, y así afirman
que sabemos lo suficiente para no ver
a los extraterrestres como dioses o
magos. Incluso se ha argumentado
que Dios, el creador del universo, de
nuestro universo, existe. Y aún más, ya
que como Dios está en todas partes,
nuestra búsqueda de inteligencias
extraterrestres quedaría plenamente
satisfecha si encontrásemos a Dios.
Existe una especulación en el mundo
de la física teórica que podría, en caso
de que fuese confirmada, demostrar la
existencia de muchos otros universos
que probablemente conducirían al
desarrollo de CETs; es más, quizá una
de esas CETs hubiese creado nuestro
propio universo. En este sentido,
serían Dios. La teoría o modelo físico
capaz de responder la pregunta sería
"una teoría de todo" (theory of
everything), la tan tenazmente
perseguida durante tantos años por el
mismísimo Albert Einstein sin
resultados, un modelo que unificaría
todas las fuerzas conocidas de la
naturaleza: gravitatoria, nuclear fuerte,
nuclear débil y electromagnética.
La mejor candidata hasta el momento
para conformar esta teoría de todo es
la conocida como teoría M. Aunque no
está totalmente desarrollada, ni mucho
menos (algunas de sus herramientas
matemáticas aún están por inventar),
parece que la teoría M es la gran
esperanza de muchos investigadores
para dar respuesta a las grandes
preguntas sobre el universo. Existen,
sin embargo, indicaciones de que la
teoría tendrá una serie de parámetros
(como, por ejemplo, las masas de las
partículas fundamentales y las
intensidades relativas de las fuerzas
fundamentales) cuyos valores deben
ser introducidos "a mano". Las
ecuaciones de la teoría final podrían
afirmar, por ejemplo, que las masas de
los electrones o el valor de la
constante cosmológica no son nulas
pero, en cambio, no explicar sus
valores exactos, por qué éstos no son
más grandes o más pequeños. Cuando
un modelo físico fracasa en esto, en
explicar por qué los parámetros
fundamentales presentan los valores
que observamos, lo que tenemos en
realidad es una teoría que describe
una multitud de posibles universos: un
multiverso. Cada uno de estos
universos presenta distintos valores de
los parámetros fundamentales.
La vida requiere química, la química
necesita estrellas, las estrellas necesitan
galaxias y todas ellas requieren que los
anteriores parámetros presenten
valores comprendidos en un
determinado rango. Si la interacción
nuclear fuerte fuese más pequeña de
la que conocemos, no existirían
núcleos atómicos estables; si la
constante cosmológica fuese diferente,
el universo sería muy distinto del que
conocemos.
Lee Smolin ha estimado que la
probabilidad de que eligiendo un
conjunto de parámetros
fundamentales al azar nos saliese un
universo capaz de albergar vida es de 1
entre 10 elevado a 229 (la de acertar 6
resultados en la Lotería Primitiva es de
1 entre casi 14 millones). Así, una
primera aproximación para explicar los
valores de los parámetros del modelo
es que éstos han sido producto del
azar.
Una segunda aproximación consiste en
invocar el denominado "principio
antrópico". Quizá fue Dios quien ajustó
los parámetros a unos valores
adecuados para el desarrollo de la
vida. O quizá existen muchos
universos y en cada uno de ellos se da
un conjunto de valores diferentes de
los parámetros e incluso de las leyes
de la física. Nosotros vivimos,
sencillamente, en uno que permite
nuestra existencia.
La tercera aproximación, debida a
Smolin, consiste en aplicar las ideas
darwinistas a la cosmología. Quizá las
ecuaciones no puedan explicar los
ajustes tan finos de algunas constantes
fundamentales, pero los procesos
evolutivos puede que sí. Smolin
sugiere que los parámetros, las
constantes del mundo físico (puede
que hasta las mismas leyes físicas) han
evolucionado hasta alcanzar su actual
forma a través de un proceso similar a
la mutación y a la selección natural. El
punto de partida de Smolin es que la
formación de un agujero negro en un
universo da lugar al nacimiento de
otro universo diferente y en
expansión. Los parámetros
fundamentales del universo bebé son
ligeramente distintos de los del
universo papá. Así, nuestro universo se
generó a partir de la formación de un
agujero negro en universo padre con
unas constantes físicas similares a las
del nuestro. Un universo con
parámetros que permitan la formación
de agujeros negros tiene prole,
descendencia que, a su vez, produce
otros agujeros negros. En cambio, un
universo con un conjunto de
parámetros que no permitan la
creación de agujeros negros no
producirá descendencia. De esta
manera, los universos más probables
serán aquellos en los que se formen
más agujeros negros.
Ahora bien, según lo que sabemos
sobre evolución estelar, la forma más
eficiente de producir agujeros negros
consiste en hacer colapsar estrellas
masivas. Es, pues, esperable que la
evolución cósmica haya dado lugar a
una preponderancia de universos en
los que abunden las estrellas. Y un
universo con parámetros físicos que
dan lugar a estrellas es un universo
que, inevitablemente, posee núcleos
pesados, química y escalas de tiempo
suficientemente largas como para que
emerjan fenómenos o estructuras
complejos, como la vida. El ajuste fino
de las constantes favorece la
producción de agujeros negros más
que la producción de vida.
Todo lo anterior, evidentemente, es
pura especulación. No hay forma
actualmente de saber si un agujero
negro es capaz de dar a luz a un
universo en expansión. Asimismo,
surgen infinidad de cuestiones que
tampoco sabemos responder: ¿un
agujero negro alumbra siempre un
universo? ¿qué sucede cuando se
funden dos o más agujeros negros?
¿juegan algún papel la masa, la carga
del agujero negro?
Aunque preguntas como las
precedentes no tengan respuesta
hasta que dispongamos de una teoría
cuántica de la gravedad y la idea de
Smolin aglutine ideas científicas como
la evolución, la relatividad y la
mecánica cuántica, la verdad es que
permite una predicción específica con
la que se puede someter a prueba la
teoría. Esta predicción es que, como
vivimos en un universo que crea
muchos agujeros negros y podemos
suponer que los parámetros
fundamentales están próximos a los
valores óptimos para la formación de
agujeros negros, un cambio en
cualquiera de ellos conduciría a un
universo con menos agujeros negros.
Modificar todos los parámetros del
modelo simultáneamente y predecir lo
que ocurriría aún no sabemos hacerlo.
Por su parte, Edward Harrison aún va
más alla que Smolin y se plantea lo
siguiente: ¿y si fuésemos capaces de
hacer nosotros mismo agujeros
negros? Si la teoría de Smolin fuese
correcta, estaríamos incrementando la
probabilidad de que otros universos
albergasen vida inteligente. En un
futuro lejano podríamos crear
universos bebés y quizá nuestro
propio universo fuese creado por una
civilización inteligente suficientemente
avanzada. Puede que nosotros nos
pudiésemos convertir en dioses, en
creadores de universos.

Sergio L. Palacios
http://fisicacf.blogspot.com.es/

¿QUÉ SON LOS PULSARES?

En el verano de 1967 Anthony Hewish
y sus colaboradores de la Universidad
de Cambridge detectaron, por
accidente, emisiones de radio en los
cielos que en nada se parecían a las
que se habían detectado hasta
entonces. Llegaban en impulsos muy
regulares a intervalos de sólo 1 1/3
segundos. Para ser exactos, a
intervalos de 1,33730109 segundos. La
fuente emisora recibió el nombre de
«estrella pulsante» o «pulsar» en
abreviatura (pulsating star en inglés).
Durante los dos años siguientes se
descubrieron un número bastante
grande de tales pulsares, y el lector
seguramente se preguntará por qué no
se descubrieron antes. El caso es que
un pulsar radia mucha energía en cada
impulso, pero estos impulsos son tan
breves que por término medio la
intensidad de radioondas es muy baja,
pasando inadvertida. Es más, los
astrónomos suponían que las fuentes
de radio emitían energía a un nivel
constante y no prestaban atención a
los impulsos intermitentes.
Uno de los pulsares más rápidos fue el
que se encontró en la nebulosa del
Cangrejo, comprobándose que radiaba
en la zona visible del espectro
electromagnético.
Se apagaba y se encendía en perfecta
sincronización con los impulsos de
radio. Aunque había sido observado
muchas veces, había pasado hasta
entonces por una estrella ordinaria.
Nadie pensó jamás en observarlo con
un aparato de detección lo bastante
delicado como para demostrar que
guiñaba treinta veces por segundo.
Con pulsaciones tan rápidas, la luz
parecía constante, tanto para el ojo
humano como para los instrumentos
ordinarios.
¿Pero qué es un pulsar? Si un objeto
emite energía a intervalos periódicos es
que está experimentando algún
fenómeno de carácter físico en dichos
intervalos. Puede ser, por ejemplo, un
cuerpo que se está expandiendo y
contrayendo y que emite un impulso
de energía en cada contracción. O
podría girar alrededor de su eje o
alrededor de otro cuerpo y emitir un
impulso de energía en cada rotación o
revolución.
La dificultad estribaba en que la
cadencia de impulsos era rapidísima,
desde un impulso cada cuatro
segundos a uno cada 1/30 de
segundo. El pulsar tenía que ser un
cuerpo muy caliente, pues si no podría
emitir tanta energía; y tenía que ser un
cuerpo muy pequeño, porque si no,
no podría hacer nada con esa rapidez.
Los cuerpos calientes más pequeños
que habían observado los científicos
eran las estrellas enanas blancas.
Pueden llegar a tener la masa de
nuestro sol, son tanto o más calientes
que él y sin embargo no son mayores
que la Tierra. ¿Podría ser que esas
enanas blancas produjesen impulsos
al expandirse y contraerse o al rotar?
¿O se trataba de dos enanas blancas
girando una alrededor de la otra? Pero
por muchas vueltas que le dieron los
astrónomos al problema no
conseguían que las enanas blancas se
movieran con suficiente rapidez.
En cuanto a objetos aún más
pequeños, los astrónomos habían
previsto teóricamente la posibilidad de
que una estrella se contrajera
brutalmente bajo la atracción de la
gravedad, estrujando los núcleos
atómicos unos contra otros. Los
electrones y protones interaccionarían
y formarían neutrones, y la estrella se
convertiría en una especie de gelatina
de neutrones. Una «estrella de
neutrones» como ésta podría tener la
misma masa que el Sol y medir sin
embargo sólo diez millas de diámetro.
Ahora bien, jamás se había observado
una estrella de neutrones, y siendo tan
pequeñas se temía que aunque
existiesen no fueran detectables.
Con todo, un cuerpo tan pequeño sí
podría girar suficientemente rápido
para producir los impulsos. En ciertas
condiciones los electrones sólo
podrían escapar en ciertos puntos de
la superficie. Al girar la estrella de
neutrones, los electrones saldrían
despedidos como el agua de un
aspersor; en cada vuelta habría un
momento en que el chorro apuntase
en dirección a la Tierra, haciéndonos
llegar ondas de radio y luz visible.
Thomas Gold, de la Universidad
Cornell, pensó que, en ese supuesto,
la estrella de neutrones perdería
energía y las pulsaciones se irían
espaciando cada vez más, cosa que
resultó ser cierta. Hoy día parece muy
probable que los pulsares sean esas
estrellas de neutrones que los
astrónomos creían indetectables.
INFO: En 1965 el genial escritor y
divulgador científico Isaac Asimov
aceptó una oferta de la revista “Science
Digest” que consistía en responder a
preguntas formuladas por sus lectores
brevemente, en torno a 500 palabras.
Lo que un principio iba a ser una
colaboracion esporádica terminó
siendo algo mensual. Ocho años
despues, en 1973, había realizado mas
de cien entregas y decidió publicarlas
junticas en un libro, que se llamó como
la sección, “Please Explain” (Por favor,
explique) y que fue publicado por la
Editorial Houghton Mifflin Company.

LAS PIONEER 10 Y 11

Las Pioneer 10 y 11 son dos sondas
espaciales que envió la NASA en los
años ’72 y ’73 para explorar los
planetas Júpiter y Saturno, hasta
entonces inexplorados.
Ambas sondas eran gemelas en
construcción, llevando una gran
antena de comunicaciones, pilas
nucleares (ya que a las distancias a las
que iban a ir los paneles solares no
eran eficientes) y con varios
instrumentos científicos.
Las dos naves pasaron por Júpiter (la
P10 en el ’73 y la P11 un año más
tarde), ganando velocidad y tomando
rumbos diferentes: la P10 tomó una
trayectoria para alejarse del Sistema
Solar, en dirección aproximada hacia
la estrella Aldebarán, que se puede
ver las noches de invierno como la
estrella más brillante en la
constelación de Tauro, a la que, en el
caso de que consiguiese llegar, lo
haría dentro de unos 2 millones de
años.
Mientras que la P11 se dirigió hacia
Saturno, para después tomar una
trayectoria similar a su gemela, solo
que dirigiéndose en otra dirección.
Debido a esto las dos sondas llevaban
una placa donde se encontraba
grabados un hombre y una mujer, así
como la “localización” de la Tierra, por
si alguna hipotética civilización
extraterrestre encontrase algún día las
naves.
Finalmente, las sondas se sitúan
actualmente a una distancia de unas
100 veces la distancia Sol-Tierra,
aunque se perdió el contacto con
ellas en 1995 (P11) y 2003 (P10).
LA ANOMALÍA
A medida que se alejaban, las sondas
iban transmitiendo información sobre
su “estado” a Tierra, la cual fue
analizándose poco a poco (durante
varias décadas).
Y analizándose estos datos, se
comenzó a encontrar una cosa
curiosa: se encontró que las naves se
estaban frenando ligeramente más de
lo debido (recordemos que aunque
están demasiado lejos de la Tierra, el
Sol las sigue atrayendo). Era una
aceleración prácticamente
inapreciable, casi en el borde de lo
que se podía detectar, pero ahí
estaba, y tenía una magnitud de
aproximadamente 10 m / s .
Así que la pregunta era clara: ¿qué
hacía frenar a la nave más de lo
previsto?
PRIMERAS EXPLICACIONES
Antes de nada, recordar que estamos
en el espacio, donde no hay “aire”
como aquí, luego un objeto que está
moviéndose en el espacio no
encuentra resistencia que lo frene.
Así que las primeras hipótesis que se
barajaron fueron las lógicas: en la
nave se debe de estar produciendo
algún fenómeno que frena la nave:
Dado que las naves llevan una
reserva de combustible para poder
hacer correcciones a sus órbitas,
podrían tener alguna fuga de dicho
combustible, lo que las haría frenar.
Pero esta explicación no era
coherente ya que es altamente
improbable que se haya producido la
misma fuga en el mismo punto de la
nave, dejando escapar la misma
cantidad de combustible en la misma
dirección…
También se barajó que podría ser
debido a un calor emitido por las
naves en una dirección concreta
(generado por las pilas nucleares que
llevaban). De existir esto, podría ser
idéntico en las dos naves por su
construcción, pero éste calor debería
decrecer con el tiempo debido a que
las pilas nucleares van produciendo
menor calor.
Además, el efecto, de existir, sería
bastante menor al encontrado.
Y así se sugirieron varias posibles
explicaciones, aunque con ninguna (ni
juntando todas de la mejor forma
posible) se llegó a explicar esta
aceleración.
OTRAS CAUSAS
Abandonando estos razonamientos,
se empezó a pensar que esta
aceleración podría ser debida a
causas ajenas a la nave, como una
gravedad mayor de lo esperado, u
otras influencias que no se tenían en
cuenta.
Esto se vio confirmado por la
observación de una aceleración
similar en otras naves (como la Galileo
y la Ulysses ).
Así que el origen estaba claro: la
aceleración no procedía de la nave.
Las primeras hipótesis no tardaron en
llegar:
Si hubiera otro cuerpo en el
Sistema Solar (del tamaño de Plutón
por ejemplo) podría atraer a la nave
causando dicha aceleración. Aunque
aquí también se propuso que más
que un cuerpo, podría ser materia
oscura presente en nuestro Sistema
Solar.
El problema de este razonamiento era
que si se ajustaba dicha masa
“desconocida” para que provocase tal
aceleración, se descompensaba la
órbita de los demás planetas, con lo
cual esta masa nueva no podía existir
ya que la órbita de los planetas es
bien conocida desde hace muchos
años.
También se pensó en que podría
ser debido a que las partículas (polvo)
que existe entre estrellas pudiera
estar generando una fricción en la
nave, pero esto parece muy
improbable ya que por lo que se
conoce la poca densidad que existe
en el espacio no podría provocar este
efecto.
Por supuesto, también hubo
quienes propusieron que esto era un
síntoma de que las leyes actuales de
la física era erróneas y aquí se obtenía
otra prueba nueva de ello.
EXPLICACIÓN MÁS PROBABLE
Pero la posible solución (la más
probable y la única que lo explica
razonadamente en la actualidad) vino
traída por una coincidencia que se
descubrió sobre los ’90:
dicha aceleración tenía un valor
prácticamente igual (y coherente dado
los márgenes de error) a la cantidad
c·H donde c es la velocidad de la luz,
y H es la constante de expansión de
Universo, o constante de Hubble.
Esto hizo pensar que dicha
aceleración podría tener relación con
la expansión del Universo (aunque en
principio esta no influía para
distancias tan pequeñas).
Y la explicación vino tras más de 35
años desde que se lanzaron las naves:
debido a que el Universo no es
totalmente plano (sino que el espacio-
tiempo tiene una ligera curvatura),
sobre las señales que emite la nave se
produce un efecto similar al efecto
Doppler (el de la ambulancia que se
acerca, y por ello se oye la sirena más
aguda) llamado corrimiento al azul
(también existe la contrapartida:
corrimiento al rojo que se suele oir
más a menudo) que hace que dicha
señal (que no deja de ser otra cosa
que luz) tenga un tono más azulado
de lo normal (en el caso en que
pudiéramos ver la señal, ya que ésta
es una señal de radio).
Así que realmente no se trataba de
ninguna aceleración que sufren las
naves, sino más bien de un efecto que
se produce sobre las señales que
éstas envían a Tierra por estar las
naves moviéndose y por estar el
Universo expandiéndose.

www.universocuantico.wordpress.com/2009/01/15/anomalias-de-las-pioneer/

¿CUÁNTAS PARTÍCULAS HAY EN EL UNIVERSO?

En realidad no hay una respuesta
concreta a esta pregunta, porque de
entrada no sabemos cómo es de
grande el universo. Sin embargo
hagamos algunas hipótesis.
Uno de los cálculos es que hay unas
100.000.000.000 (ó 1011, un 1 seguido
de 11 ceros) de galaxias en el universo.
Cada una de estas galaxias tiene por
término medio una masa
100.000.000.000 (ó 1011) mayor que la
del Sol.
Quiere decirse que la cantidad total de
materia en el universo es igual a 1011x
1011 ó 1022 veces la masa del Sol.
Dicho con otras palabras, en el
universo hay materia suficiente para
hacer 10.000.000.000.000.000.000.000
(diez mil trillones) de soles como el
nuestro.
La masa del Sol es de 2x 1033 gramos.
Esto significa que la cantidad total de
materia en el universo tiene una masa
de 1022x 2x1033 gramos. Lo cual
puede escribirse como
20.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.
Dicho con palabras, veinte nonillones.
Procedamos ahora desde el otro
extremo. La masa del universo está
concentrada casi por entero en los
nucleones que contiene. (Los
nucleones son las partículas que
constituyen los componentes
principales del núcleo atómico.) Los
nucleones son cosas diminutas y hacen
falta 6x 1023 de ellos para juntar una
masa de 1 gramo.
Pues bien, si 6x 1023 nucleones hacen
1 gramo y si hay 2x1055 gramos en el
universo, entonces el número total de
nucleones en el universo es 6x
1023x2x1055 ó 12x1078, que de
manera más convencional se escribiría
1,2x1079.
Los astrónomos opinan que el 90 por
100 de los átomos del universo son
hidrógeno, el 9 por 100 helio y el 1
por 100 elementos más complicados.
Una muestra típica de 100 átomos
consistiría entonces en 90 átomos de
hidrógeno, 9 átomos de helio y 1
átomo de oxígeno (por ejemplo). Los
núcleos de los átomos de hidrógeno
contendrían 1 nucleón cada uno: 1
protón. Los núcleos de los átomos de
helio contendrían 4 nucleones cada
uno: 2 protones y 2 neutrones. El
núcleo del átomo de oxígeno
contendría 16 nucleones: 8 protones y
8 neutrones.
Los cien átomos juntos contendrían,
por tanto, 142 nucleones: 116
protones y 26 neutrones
Existe una diferencia entre estos dos
tipos de nucleones. El neutrón no
tiene carga eléctrica y no es preciso
considerar ninguna partícula que lo
acompañe. Pero el protón tiene una
carga eléctrica positiva y como el
universo es, según se cree,
eléctricamente neutro en su conjunto,
tiene que existir un electrón (con una
carga eléctrica negativa) por cada
protón.
Así pues, por cada 142 nucleones hay
116 electrones (para compensar los
116 protones). Para mantener la
proporción, los 1,2 1079 nucleones del
universo tienen que ir acompañados
de 1 x 1079 electrones. Sumando los
nucleones y electrones, tenemos un
número total de 2,2 x 1079 partículas
de materia en el universo. Lo cual se
puede escribir como
22.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.-
000.000.000.000.000.000.000.000 (ó 22
tredecillones).
Si el universo es mitad materia y mitad
antimateria, entonces la mitad de esas
partículas son antinucleones y
antielectrones. Pero esto no afectaría al
número total.
De las demás partículas, las únicas que
existen en cantidades importantes en
el universo son los fotones, los
neutrinos y posiblemente los
gravitones. Pero como son partículas
sin masa no las contaré. Veintidós
tredecíllones es después de todo
suficiente y constituye un universo
apreciable.
INFO: En 1965 el genial escritor y
divulgador científico Isaac Asimov
aceptó una oferta de la revista “Science
Digest” que consistía en responder a
preguntas formuladas por sus lectores
brevemente, en torno a 500 palabras.
Lo que un principio iba a ser una
colaboracion esporádica terminó
siendo algo mensual. Ocho años
despues, en 1973, había realizado mas
de cien entregas y decidió publicarlas
junticas en un libro, que se llamó como
la sección, “Please Explain” (Por favor,
explique) y que fue publicado por la
Editorial Houghton Mifflin Company.


Isaac asimov

TYCHO BRAHE Y UNAS GANAS DE ORINAR

El astronomo danés Tycho Brahe
(1546-1601) además de ser
considerado como el más grande
observador del cielo en el período
anterior a la invención del telescopio,
era sin duda un personaje de lo más
singular e interesante. Tenía un enano
como bufón al que solía sentar bajo la
mesa durante la cena y como mascota
un alce adiestrado.
Al parecer era de carácter irascible y
con tan solo veinte añitos, mientras
estudiaba en Wittenberg, el joven
Tycho se enfrentó en duelo con otro
estudiante por una disputa sobre los
méritos como matemáticos de ambos:
en el duelo perdió parte de su nariz y
tuvo que portar una prótesis metálica
(de oro y plata) el resto de su vida,
protesis que se hace muy evidente en
el retrato arriba elegido para
acompañar esta anécdota.
Pero su muerte es todavía más curiosa.
Muchas fuentes históricas citan como
causa de su fallecimiento una infección
de orina padecida en 1601, al no
ausentarse de una cena en Praga por
educación y respeto. La larga cena le
ocasionó una fuerte cistitis que le
postró en cama con fiebres elevadas
durante 71 días. En el siglo XVI,
levantarse de la mesa antes de acabar
de comer era considerado como algo
realmente ofensivo. Brahe era
conocido por sus excesos con la
bebida y además tenía problemas de
vejiga. Aquel día parece que siguiendo
su costumbre bebió demasiado, pero
su educación no le permitió
disculparse y abandonar la mesa para
poder aliviar su castigada vejiga la cual
finalmente explotó, matándolo lenta y
dolorosamente durante 11 días.
En 1999 se abrió la tumba de Tycho
Brahe en Praga para analizar sus
cabellos: se encontraron dosis tan
elevadas de mercurio que actualmente
se considera el envenenamiento por
este elemento como causa de su
muerte. Dado que Brahe estaba
interesado en la alquimia y en la
medicina y que el mercurio era un
elemento común a las medicinas
alquímicas preparadas por el mismo
Tycho, es muy probable que muriera
por envenenamiento por sus propias
medicinas, tratando de recuperarse de
sus problemas urinarios. Otras fuentes
sugieren que pudo haber sido el
propio Kepler quien envenenase a su
mentor, pues durante los 2 años de
trabajo junto a Brahe, ambos
mantuvieron una tensa relación
maestro-ayudante, que provocó que
Tycho Brahe prohibiese a Johannes
Kepler el acceso a toda la inmensa
información astronómica que Brahe
había ido recopilando.
Sea como fuere la tradición siempre
puso su obstinada determinación en
no levantarse a orinar durante aquella
cena como causa de su muerte, y
evidentemente en el terreno de la
anécdota es la versión más jugosa.
Más alla de todos estos cotilleos, hay
que mencionar su importancia en el
campo de la Astronomía. El sistema del
Universo que presenta Tycho es una
transición entre la teoría geocéntrica
de Ptolomeo y la teoría heliocéntrica de
Copérnico. En la teoría de Tycho, el Sol
y la Luna giran alrededor de la Tierra
inmóvil, mientras que Marte, Mercurio,
Venus, Júpiter y Saturno girarían
alrededor del Sol.
Brahe estaba convencido que la Tierra
permanecía estática en relación al
Universo porque, si así no fuera,
debería poder apreciarse los
movimientos aparentes de las estrellas.
Sin embargo, aunque tal efecto existe
realmente y se denomina paralaje, la
razón por la cual no lo comprobó es
que no puede ser detectado con
observaciones visuales directas. Las
estrellas están mucho más lejos de lo
que se pensaba razonable en la época
de Tycho Brahe.
La teoría de Tycho Brahe es
parcialmente correcta. Habitualmente
se considera a la tierra girando
alrededor del sol porque se toma
como punto de referencia a éste
último. Pero si se considera la tierra
como referencia, el sol gira en torno a
la tierra, así como la luna. No obstante
Brahe pensaba que la órbita de los
mismos era circular, cuando en
realidad son elipses. La forma de la
órbitas fue propuesta por Kepler en su
primera ley, basándose en las
observaciones de Tycho Brahe. En los
años siguientes a las observaciones de
las fases de Venus por Galileo en 1610,
la Iglesia Católica abandonaría el
sistema geocéntrico de Ptolomeo, y
adoptaría el sistema de Tycho Brahe
como su concepción oficial del
Universo.
Al morir Tycho Brahe, ya fuera por
envenanimiento o por no orinar a
tiempo, el astrónomo repetía una y
otra vez "Non frustra vixisse vidcor",
algo asi como"Que no haya vivido en
vano" y consciente de que su familia
no tenía interés alguno por aquellos
ininteligibles datos astronómicos que
había ido acumulando, superó sus
rencillas con Kepler y durante su
agonía le hizo prometer que usaría sus
observaciones para construir un nuevo
sistema del Universo basado en su
propia teoría, como así fue.