Científicos crean luz de la nada por primera vez

Los físicos lograron sacar «chispas» del vacío gracias a una sofisticada máquina cuántica

Phil M Rogers / Alamy

Un espejo en movimiento puede generar luz del vacío

Un grupo de físicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Gothenburg, Suecia, ha logrado algo casi «divino». Ha producido fotones visibles a partir de las partículas virtuales que se creía existían en el vacío cuántico. En pocas palabras: han obtenido luz prácticamente de la nada. Para conseguir esta hazaña científica, algo que hasta ahora era solo una teoría, el equipo ha utilizado un dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID) que consigue modular la velocidad de la luz.

Los investigadores presentarán sus conclusiones la próxima semana en Padua, Italia. De momento, la investigación aparece publicada en arXiv.org, y los autores no quieren ofrecer más datos hasta que su trabajo esté listo para su publicación en una revista de alto nivel. Sin embargo, científicos que no están directamente vinculados al equipo de Chalmers aseguran en la web de Nature que el resultado es impresionante. Si la investigación se verifica, se convertirá en una de las pruebas experimentales más inusuales de la mecánica cuántica en los últimos años y «un hito importante», afirma John Pendry, físico teórico del Imperial College de Londres, ajeno al estudio. «Es un gran avance», añade Federico Capasso, un físico experimental en la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, quien ha trabajado en los efectos cuánticos similares.

El experimento radica en uno de los más extraños y más importantes principios de la mecánica cuántica: el principio de que el espacio vacío es.... todo lo contrario. La teoría cuántica predice que el vacío es en realidad una espuma retorcida en el que las partículas revolotean.

La existencia de estas partículas es tan fugaz que a menudo se describe como virtual. Sin embargo, puede tener efectos tangibles. Por ejemplo, si dos espejos se colocan muy muy próximos entre sí, las partículas virtuales que existen entre ellos y fuera crearán una fuerza que empujará las placas metálicas entre sí. Es lo que se conoce como «Efecto Casimir», en honor al físico holandés Hendrik B.G. Casimir, quien propuso esta teoría junto a su colega Dirk Polder en 1940.

Un experimento «muy inteligente»

Durante décadas, los teóricos han predicho que un efecto similar puede producirse en un solo espejo que se está moviendo muy rápidamente. Según la teoría, un espejo puede absorber la energía de los fotones virtuales en su superficie y volver a emitir esa energía como fotones reales. El efecto sólo funciona cuando el espejo se mueve a través del vacío a casi la velocidad de la luz, lo que es casi imposible para los dispositivos mecánicos que utilizamos a diario.

Los físicos de Chalmers consiguieron evitar el problema utilizando una pieza de la electrónica cuántica conocida como dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID), que es extraordinariamente sensible a los campos magnéticos. De esta forma, el dispositivo actuó como un espejo y ajustando la dirección del campo magnético miles de millones de veces por segundo consiguieron «menearlo» a alrededor del 5% de la velocidad de la luz, lo suficiente para ver el efecto.

El resultado fue una lluvia de fotones saltando desde el vacío. Capasso cree que el experimento es «muy inteligente», y una buena demostración de la mecánica cuántica, aunque duda de que pueda tener algún efecto práctico. Sea como sea, para los físicos es un logro realmente emocionante.

Fuente:

ABC (España)

El entrelazamiento cuántico puede ser una medida del libre albedrío

El mismo experimento que revela la naturaleza del entrelazamiento, también puede interpretarse como una medida del libre albedrío, dicen los investigadores.

La naturaleza de la mecánica cuántica ha forzado a los investigadores a reconsiderar su propio papel en el proceso de la ciencia. Ya se fue la idea Victoriana de que la medida es objetiva y absoluta. Hoy, sabemos que en el mundo cuántico, es imposible separar la medida del medidor. Pero exactamente qué papel desempeñan en el universo, aún hay que aclararlo.

Una intrigante idea es que ciertos tipos de experimentos pueden burlar la naturaleza de la medida. Y una clase particularmente importante de experimentos implica el entrelazamiento cuántico, el desconcertante fenómeno en el cual objetos separados por una gran distancia comparten la misma existencia (o, en términos científicos, se describen mediante la misma función de onda).

Imagina dos partículas que están entrelazadas de esta forma. Antes de que tenga lugar ninguna medida, estas partículas están en una superposición de estados. Entonces una medida en una inmediatamente influye sobre la otra, de alguna forma determinando el resultado de la medida sobre ella.

Muchos experimentos han demostrado que esta “influencia” tiene lugar tan cerca de la instantaneidad como es posible medir, y ciertamente no puede ser transportada por una señal a la velocidad de la luz. Los mismos experimentos también descartan cualquier correlación oculta entre partículas en las que el resultado de cualquier medida es acordado de antemano. Imagina, por ejemplo, alguna mano oculta que fuerza a los experimentadores a llevar a cabo sin saberlo medidas que siempre parecen como si estuviese teniendo lugar esta acción fantasmal a distancia.

Hoy, Jonathan Barrett de la Universidad de Bristol y Nicolas Gisin de la Universidad de Ginebra nos ofrecen una nueva e interesante aproximación a este problema. Asumen que el entrelazamiento ocurre como prescribe la mecánica cuántico, y se preguntan cuánto libre albedrío debe tener el experimentador para descartar la posibilidad de una interferencia oculta.

La respuesta es curiosa. Barret y Gisin demuestran que si hay información compartida entre los experimentadores y las partículas que miden, entonces el entrelazamiento puede explicarse mediante algún tipo de proceso oculto determinista.

En términos prácticos, esto significa que no puede haber información compartida entre los generadores de números aleatorios que determinan los parámetros de los experimentos a realizar, y las partículas a medir.

Pero lo mismo es cierto para los propios experimentadores. Esto significa que no pueden haber información compartida entre ellos y las partículas tampoco. En otras palabras, deben tener un completo libre albedrío.

De hecho, si un experimentador carece de incluso un sólo bit de libre albedrío, la mecánica cuántica puede explicarse en términos de variables ocultas. Inversamente, si aceptamos la veracidad de la mecánica cuántica, entonces podemos colocar un límite sobre la naturaleza del libre albedrío.

Esta es una forma interesante de enunciar el problema del entrelazamiento, y sugiere un prometedor número de obstáculos relacionados: ¿qué hay de los sistemas parcialmente entrelazados, y de otros en los que se entrelazan más de dos partículas?

El libre albedrío nunca fue tan fascinante.

Fuente:

Ciencia Kanija

Una sencilla expliacción sobre las dimensiones (video)

Primera parte de la animación que ilustra los conceptos encontrados en el capítulo uno del libro “Imaginando la décima dimensión – una nueva manera de pensar sobre el tiempo y el espacio” por Rob Bryanton.

Interesante el video, pero me gustaría hacer una corrección: lo que en mecánica cuántica se usa ( y no “nos dice” ) es el hecho de medir la probabilidad de que un sistema esté en un estado dado, usando lo que se conoce como “función de estado”, la cual luce como una onda. Y por otra parte, cuando se desea conocer el estado de un sistema, al momento de interactuar con éste (lo que comúnmente se conoce como medir), aparece lo que viene explicado como “colapso”.

Es un poco difícil de explicar brevemente, pero creo que es necesario por que a veces aparecen estos errores en los videos, y la gente los toma como verdad. Saludos y gracias.

Comentario de: jcgm3205

Segunda parte de la animación que ilustra los conceptos encontrados en el capítulo uno del libro “Imaginando la décima dimensión – una nueva manera de pensar sobre el tiempo y el espacio” por Rob Bryanton.

Más informacion:

http://www.youtube.com/user/10thdim
http://medicinacuantica.net/?p=1188

Tomado del canal de “EL SUBTITULADOR”
http://www.youtube.com/user/ELSUBTITU…

Visto en canal youtube de ankesenaton

Tomado de:

Omniverso Fractal

John Bell y la naturaleza de la realidad

Jueves, 15 de julio de 2010

John Bell y la naturaleza de la realidad

¿Por qué hemos oído hablar tan poco de uno de los grades héroes de la física moderna?

En 1935, Einstein y sus colegas Boris Podolsky y Nathan Rosen señalaron una extraña paradoja asociada con el emergente campo científico de la mecánica cuántica.

Apuntaron que la mecánica cuántica permite que dos objetos estén descritos por la misma función de onda. En efecto, estos dos objetos separados de alguna forma comparten la misma existencia de forma que una medida en uno de ellos influye inmediatamente sobre el otro, sin importar la distancia entre ellos.

Para Einstein, Podolsky y Rosen esto violaba claramente la relatividad especial que evita la transmisión de señales a velocidades superlumínicas. Algo difícil de aceptar.

A pesar de esta situación, la paradoja EPR, como se terminó conociendo, fue más o menos ignorada por los físicos hasta hace relativamente poco tiempo.

Hoy, a la relación entre objetos que comparten la misma existencia, la llamamos entrelazamiento. Y es el foco de un intenso interés por parte de los físicos que estudian desde la computación a la litografía pasando por los agujeros negros y la fotografía.

No es necesario comentar que aunque la naturaleza del entrelazamiento aún no es esquiva, pocos físicos dudan de que una mejor comprensión de la misma nos llevará a enormes e importantes visiones sobre la naturaleza de la realidad.

Muchos investigadores han ayudado a llevar el estudio del entrelazamiento de un rincón olvidado a ser una de las fuerzas directoras de la física moderna. Pero la mayor parte de ellos estarían de acuerdo en que se puede dar crédito a un hombre por iniciar esta revolución.

Este hombre fue John Bell, físico en el CERN durante gran parte de su carrera, que estaba furioso por las aparentes contradicciones y problemas en el corazón de la mecánica cuántica. A principios de la década de 1960, Bell dejó las bases teóricas para el estudio experimental del entrelazamiento, derivando un conjunto de desigualdades que ahora llevan su nombre.

Aunque las desigualdades de Bell pertenecen ahora a la corriente principal de la física, Bell fue más o menos ignorado en su época. Ahora, Jeremy Bernstein, físico y escritor que conoció a Bell, publica un breve recuento del trasfondo del trabajo de Bell junto con algunas interesantes anécdotas sobre el propio hombre, algunas de las cuales son completamente nuevas (al menos para mi). Recuerda los debates a gritos entre Bell y profesores universitarios sobre la naturaleza de la mecánica cuántica. Y dice que en momento de su muerte en 1991 Bell había sido nominado para un Premio Nobel, que esperaba ganar.

Esto habría cambiado por completo el legado de Bell. Es recordado por muchos que trabajan en las bases de la mecánica cuántica, pero no tanto por gente de otras áreas. Como buen ejemplo de científico que fue contra lo establecido y ganó, esto es una vergüenza.

Fuente:

Ciencia Kanija

¿Supersólido fluido? No, plástico cuántico

Jueves, 02 de julio de 2010

¿Supersólido fluido? No, plástico cuántico

Es una de las cosas más extrañas previstas por la mecánica cuántica: un sólido que fluye, como un fantasma, a través de sí mismo. Si esto no es suficiente como para volarle la cabeza, los experimentos que claman haber fabricado este “supersólido” pueden haber originado, en realidad, algo completamente distinto

“Todavía no entendemos el fenómeno. Es algo nuevo”, dice John Reppy, de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, que afirma haber vislumbrado un nuevo efecto, la plasticidad cuántica.

En un sólido, los átomos están unidos formando una red regular y mantienen su estructura rígida en circunstancias normales. Pero se cree que a determinadas temperaturas puede producirse la supersolidez. Enfriando algunos sólidos a temperaturas cercanas al cero absoluto, éstos se convertirán en elementos sin fricción y fluirán como líquidos, aunque manteniendo su estructura reticular.

En 2004, Moses Chan y Eun-Seong Kim, en ese entonces en la Universidad del Estado de Pennsylvania en University Park, anunciaron que habían producido un supersólido enfriando un cilindro de helio-4 casi hasta el cero absoluto.

El oscilador de Chan y Kim

Colocaron el cilindro de modo que oscilara alrededor de un eje central, rotando una corta distancia en una dirección y luego en la otra. A medida que iban disminuyendo la temperatura del helio, Chan y Kim notaron que el cilindro oscilaba más lentamente. Asumieron que la causa era la disminución de la fracción de helio sólido que giraba con el cilindro. Como es la fricción la que causa que el helio en el interior del cilindro gire junto con éste, los investigadores atribuyeron este descenso a una disminución de la fricción del helio. Llegaron a la conclusión de que el efecto supersólido se había producido a bajas temperaturas.

Si bien los hallazgos de Chan y Kim fueron reproducidos, Reppy señaló que su interpretación puede ser errónea. Para sondear más en la supersolidez, el investigador añadió un diafragma flexible en la parte superior del cilindro, lo que le permitió aplastar el helio, creando de esta forma defectos adicionales en su estructura. Los experimentos anteriores sugerían que esto podía intensificar la supersolidez, pero Reppy no halló pruebas de esto.

Es más, encontró que al elevar la temperatura cerca de 200 milikelvin, la frecuencia de oscilación disminuía, aunque la transición a la supersolidez no debía ocurrir con estas temperaturas.

Llegó a la conclusión de que el vínculo entre la temperatura y la frecuencia de oscilación se debe a un efecto cuántico totalmente nuevo, y no a la supersolidez. Este nuevo efecto, dice Reppy, ocurre debido a los defectos inherentes a todos los sólidos de helio-4, que cambian su comportamiento a diferentes temperaturas.

Reppy concluyó que a medida que la temperatura se eleva los defectos se vuelven más móviles, lo que hace que la estructura del helio se vuelva menos rígida. Esta inestabilidad es la que enlentece las oscilaciones. Debido a que difiere del ablandamiento normal y a que probablemente se debe a efectos cuánticos, al fenómeno se lo llama plasticidad cuántica. “Es diferente a la plasticidad normal”, dice Reppy.

El investigador no descarta por completo la existencia de la supersolidez, pero sostiene que aquellos que dicen que la han visto estaban observando en realidad la plasticidad cuántica.

Kim, que ahora está en Daejeon, Corea del Sur, rechaza la idea de que Chan y él interpretaran mal los resultados, pero considera que los hallazgos de Reppy son intrigantes.

Fuente:

Axxon

Los ocho descubrimientos de la física que han cambiado nuestra mente

Lunes, 05 de abril de 2010

Los ocho descubrimientos de la física que han cambiado nuestra mente

Desde el descubrimiento de una extraña forma de antimateria y la experimentación con nudos de luz hasta, por supuesto, la recreación de un pequeño Big Bang en el LHC, el mundo de la física, tan lejano para la mayoría de nosotros, ha aumentado su popularidad en los últimos meses con una serie de asombrosos y desconcertantes descubrimientos. Estos son algunos de los hallazgos más impactantes que han trastocado nuestra mente y que, posiblemente, cambiarán en un futuro no muy lejano la forma en la que conocemos el mundo:

1. La recreación del Big Bang en el LHC:
Indudablemente, es una de grandes noticias del año. La ciencia abrió el pasado martes una puerta a un grado superior de conocimiento al recrear en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) un pequeño Big Bang de laboratorio. El acelerador de partículas LHC, conocido como la «máquina de Dios», consiguió colisionar haces de protones a una velocidad 3,5 veces superior de la alcanzada nunca, desatando un proceso de energía de 7 TeV (teravoltios). Este experimento, posiblemente el mayor del siglo, puede permitirnos conocer en un par de años nuevos datos sobre cómo se originó el Universo y cómo está compuesta la materia.

2. La «sopa caliente» después del Big Bang:
Físicos del Laboratorio Nacional de Energía de Brookhaven, en Nueva York, lograron el pasado mes de febrero crear por primera vez una especie de «sopa» de materia250.000 veces más caliente que el centro de nuestro Sol -una temperatura absolutamente infernal- y que reúne condiciones similares a las que se produjeron justo después del Big Bang, la gran explosión que dio origen al Universo. Es la materia más caliente nunca creada en laboratorio. El experimento se logró haciendo chocar en un acelerador de partículas llamado Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), un hermano pequeño del europeo LHC, el núcleo de partículas de oro a velocidades super rápidas, de forma que se derrían los protones.

3. Los anillos de Borromeo:
Usando átomos de litio, un grupo de científicos de la Rice University en Houston (EE.UU.) ha recreado un antiguo símbolo matemático que se había visto ya en el siglo II en el arte budista afgano. El símbolo, llamado los anillos o el nudo de Borromeo, representan tres anillos unidos entre sí. Si alguno de ellos fuera retirado, el resto también se separaría. Los físicos ya habían predicho que las partículas deben ser capaces de formar esta misma disposición, pero nadie había sido capaz de demostrarlo hasta ahora. El experimento que lo confirma, anunciado el pasado mes de diciembre, llega cuarenta años después de que la teoría fuera formulada.

Efectos de la luz sobre la materia / Nicholas Kotov

4. La luz curva la materia:
Es fácil comprobar cómo la materia curva la luz, pero es mucho más raro encontrar el caso contrario, que sea la luz la que curve la materia. Hace tan sólo unos días, investigadores de la Universidad de Michigan (EE.UU.) comprobaron cómo cintas planas de nanopartículas -pedacitos de materia la mil millonésima parte de un metro de largo- expuestas a la luz se doblaban en espirales. Los resultados pueden ayudar a los ingenieros a diseñar nuevos compontenes para la óptica y la electrónica.

5. Un paso hacia la fusión nuclear:

La fusión nuclear - la fusión de núcleos atómicos que sucede dentro de las estrellas - es un objetivo buscado desde hace mucho tiempo en la Tierra. Si los científicos consiguen semejante hazaña, podríamos obtener una poderosa fuente de energía prácticamente inagotable y con muy pocas consecuencias ambientales. Un equipo de físicos logró un paso más hacia este objetivo en enero cuando anunciaron que habían construido un imán de levitación que recrea algunas de las condiciones que se creen necesarias para la fusión. Al suspender un imán gigante en forma de donut en el aire, los investigadores fueron capaces de controlar el movimiento de un gas extremadamente caliente de partículas cargadas dentro de la cámara exterior del imán. La densidad de este gas está cerca de lo que se necesita para la fusión nuclear, según los investigadores de la Universidad de Columbia.

6. Una nueva partícula de antimateria:
El equipo internacional de científicos que estudia colisiones de alta energía de iones de oro en el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) anunció a principios de marzo que había conseguido encontrar algo excepcional: la forma más extraña y éxotica de antimateria nunca vista hasta ahora, una antipartícula que podría haber existido en los primeros momentos del Big Bang. Se trata del antihipertritón, el núcleo del antihipertritio, que contiene un antiprotón, un antineutrón y una antipartícula lambda. Para conseguir este logro, los investigadores provocaron el choque de iones de oro en el colisionador.

El equipo diseñó hologramas recurriendo a la teoría de los nudos / Mark Dennis

7. Nudos hechos con luz:
¿Es posible hacer nudos con rayos de luz? La respuesta es sí. Un equipo de físicos de las universidades de Bristol, Glasgow y Southampton, en el Reino Unido, ha sido el responsable. La luz puede viajar en línea recta, pero a veces se retuerce en nudos. Los investigadores utilizaron un holograma controlado por ordenador para hacer girar haces de luz láser. Los hologramas fueron diseñados recurriendo a la teoría de los nudos -una especialidad de la matemática abstracta inspirada por los nudos que se producen en cordones y cuerdas-. Entender cómo controlar la luz de esta forma tiene implicaciones importantes para la tecnología láser utilizada en una amplia gama de industrias.

8. Un enredo fantasmal:
Una de las más extrañas predicciones de la teoría de la mecánica cuántica es que las partículas pueden quedarse «enredadas» incluso después de haber sido separadas en el espacio, de forma que cuando una acción se realiza sobre una partícula, la segunda partícula responde de inmediato. En junio de 2009, los físicos midieron por primera vez un nuevo tipo de sistema, dos pares separados de partículas que vibran.

Además de este listado, existe otro descubrimiento que, de momento, se queda tan sólo en una pregunta pero que, de confirmarse, podría suponer el más importante en muchos años en el mundo de la Física, un hallazgo que daría la vuelta por completo a los parámetros científicos que manejamos ahora. Un equipo de científicos, entre los que se encuentran investigadores de la Universidad de Florida (EE.UU.), ha encontrado la que puede ser la primera partícula de materia oscura. Las pruebas aún no son concluyentes, pero sí muy esperanzadoras. El detector CDMS (Cryogenic Dark Matter Search), construido en las profundidades de la mina Soudan, una antigua explotación de hierro en Minnesota, captó dos posibles partículas de este tipo, también conocidas como WIMPS, pero hay una oportunidad entre cuatro de que estas partículas sean simplemente «ruido de fondo».

Fuente:

ABC.es

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Un paso hacia el gato de Schrödinger

Jueves, 18 de marzo de 2010

Un paso hacia el gato de Schrödinger

Investigadores estadounidenses construyen la primera maquina cuántica macroscópica

Sistema mecánico utilizado en el experimento de la primera máquina cuántica. La parte central es la activa, que se contrae y expande en todas direcciones.- UNIVERSITY OF CALIFORNIA IN SANTA BARBARA

Los investigadores llevan mucho tiempo tratando de producir estados cuánticos en objetos mecánicos macroscópicos para controlarlos y han dado el primer paso. Un dispositivo mecánico, diminuto pero visible para el ojo humano, se ha comportado por vez primera como un auténtico sistema cuántico, según un trabajo liderado por Andrew Cleland, investigador de la Universidad de California (EE UU), y que se publica en la revista Nature. Este logro largamente buscado representa que los sistemas mecánicos entran en el terreno de la física cuántica y es un primer paso crucial hacia la investigación del experimento del gato de Schrödinger, un experimento imaginario que concibió este físico en 1935 para exponer uno de los fenómenos de la mecánica cuántica sobre objetos macroscópicos. El éxito del trabajo anuncia una nueva generación de experimentos cuánticos, piensan los expertos, ya que las implicaciones de este descubrimiento son trascendentales para el empleo de dispositivos mecánicos en sistemas de proceso de información cuántica y, en última instancia, para tratar las paradojas que parecen presentarse cuando la teoría cuántica se aplica al mundo macroscópico.

¿Cómo es posible observar el comportamiento cuántico en un sistema mecánico macroscópico? Los investigadores enfriaron el sistema para que alcanzara el estado cuántico, situación en la que todas las vibraciones térmicas son eliminadas. El equipo de Cleland logró construir un resonador mecánico con una frecuencia de oscilación muy alta, cercana a los 6.000 millones de ciclos por segundo, y lo enfrió a una cuadragésima de grado por encima del cero absoluto. El resonador, con un grosor inferior al micrómetro y de cerca de 40 micrómetros de largo, se une eléctricamente a un dispositivo cuántico, un superconductor cuántico de un bit o qubit (unidad cuántica de información), que utilizaron los autores para medir y controlar el estado del resonador.

Mediante un termómetro cuántico de un qubit, los investigadores demostraron el enfriamiento del resonador mecánico, verificando la ausencia, con elevada probabilidad, incluso de la excitación térmica del fonón (modo cuántico de vibración que se encuentra en las redes cristalinas). Entonces emplearon el qubit para excitar un único fonón en el resonador y transferir la excitación muchas veces entre el resonador y el qubit, de modo que dieron los primeros pasos hacia el control cuántico completo de un sistema mecánico. Futuros experimentos requerirán encontrar un régimen de funcionamiento a frecuencias más bajas, dice Markus Aspelmeyer, de la Facultad de Física de la Universidad de Viena (Austria), en la misma revista.

Fuente:

El País Ciencia

Mecánica Cuántica para estudiar Virus

Sábado, 13 de marzo de 2010

Utilizan la mecánica cuántica para estudiar el comportamiento de los virus, según estudio

La mecánica cuántica ayuda a explicar el comportamiento de la energía y de pequeños objetos inanimados como los átomos, aunque un grupo de investigadores del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica de Garching (Alemania) y del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona están probando esta rama de la física para estudiar el comportamiento de cuerpos más complejos e incluso organismos vivos como los virus.

Así lo aseguran en un artículo publicado en el último número de la revista 'New Journal of Physics', donde explican que están utilizando algunos principios como el experimento del gato de Schrödinger, para conocer las propiedades cuánticas de cuerpos compuestos por hasta mil millones de átomos, como el virus de la gripe.

La escala de estas investigaciones "no tiene precedentes", según señalan sus autores, y para ello están ultimando una técnica con la que estudiar el estado de cuerpos superpuestos. Esta técnica incluye un láser para la captura de objetos más grandes, como los virus, en una "cavidad óptica" (un espacio muy pequeño), mientras que otro láser frena el objeto en la base para luego añadir un fotón (el elemento básico de la luz) en un estado cuántico específico para provocar la superposición.

Los investigadores esperan que este sistema, además de proporcionar una nueva tecnología cuántica, ayude a poner a prueba la mecánica cuántica a escalas mayores, mediante la preparación de superposiciones macroscópicas de los objetos en nano y micro escala. Esto favorecería su uso para microorganismos complejos.

Fuente:

ADN.es

La mecánica cuántica de la fotosíntesis

Miércoles, 17 de febrero de 2010

La mecánica cuántica de la fotosíntesis

Descubren unos mecanismos mecánico cuánticos sorprendentes y fascinantes que se dan durante parte de la fotosíntesis. Parece que un alga inventó la computación cuántica 2000 millones de años antes que los humanos.

Alga Chroomonas. Fuente: NOAA.

Si alguien nos dice que durante la fotosíntesis se utiliza la Mecánica Cuántica no nos debería extrañar lo más mínimo. Al fin y al cabo la célula fotoeléctrica del ascensor o las placas solares del tejado (si es que se tienen) funcionan bajo los mismos principios. La explicación al efecto fotoeléctrico tiene ya 105 años, fue dada por Albert Einstein y por ello recibió el Nóbel de Física. Todo el mundo sabe, por tanto, que la Mecánica Cuántica debe jugar un papel esencial en la fotosíntesis, pero los detalles del proceso se desconocían.

Cuando uno estudia Mecánica Cuántica (MC) por primera vez se decepciona un poco, pues su introducción suele ser fenomenológica. Uno espera ver gatos de Schrödinger y en su lugar ve, como máximo, cuantos de energía y niveles en el átomo de hidrógeno o en el pozo cuadrado. Es decir, a lo más que se suele llegar es a la ecuación de Schrödinger.

Lo más fantástico y sorprendente viene normalmente después, y para ello se necesita un buen andamiaje matemático basado en los espacios de Hilbert. Es entonces cuando se ven las bases de la MC, sus postulados, la preparación de estados, la superposición de los mismos, el colapso de la función de ondas, la paradoja EPR y, como no, el gato de Schrödinger.

Hacer experimentos para estudiar estos detalles de la MC es muy difícil, normalmente todo se va al traste con la menor perturbación, por eso a veces hay que enfriar el sistema a estudiar hasta temperaturas cercanas al cero absoluto, momento en que cesa toda vibración. De ahí que sea tan difícil conseguir el famoso computador cuántico. Tener una partícula en una superposición de un par de estados es todo un logro. Pues bien, al parecer las plantas llevan haciendo esto mismo desde hace miles de millones de años.

Lea el artículo completo en:

Neo Fronteras

Roger Penrose: "La Física está equivocada, desde las cuerdas hasta la mecánica cuántica"

Martes, 13 de octubre de 2009

Roger Penrose: "La Física está equivocada, desde las cuerdas hasta la mecánica cuántica"

Uno de los mayores pensadores de la física dice que el cerebro humano – y el propio universo – debe ser una función de acuerdo con una teoría que aún no hemos descubierto.

¿Quién es Roger Penrose?

Sir Roger Penrose, OM, FRS (nacido el 8 de agosto de 1931) es un físico matemático nacido en Inglaterra y Profesor Emérito de Matemáticas en la Universidad de Oxford. Está altamente considerado por su trabajo en física matemática, en particular por sus contribuciones a la relatividad general y la cosmología. También ha dedicado su tiempo a las matemáticas recreativas y es un controvertido filósofo.

¿Cúál es la obra más popular de Penrose?

Sin duda alguna la obra más célebre de Penrose, en lengua castella, es La nueva mente del Emperador.

Como nos diceel gran Martin Gardner en su Prólogo a esta obra, los grandes matemáticos y físicos encuentran sobremanera difícil – o poco menos que imposible – escribir un libro que los profanos podamos entender. Sin embargo, Roger Penrose, uno de los más notables físico-matemáticos de la actualidad, ha emprendido la tarea de producir este libro, destinado al público culto en general. Aquí Penrose nos explica principios de la teoría de la relatividad, mecánica cuántica, etc.; pero el propósito medular consiste en exponer sus conclusiones respecto a la llamada inteligencia artificial. Descarguelo vía Rapidshare.

Esta entrevista llega gracias al blog Ciencia Kanija:

Roger Penrose podría fácilmente ser justificado por tener un gran ego. Un teórico cuyo nombre siempre estará vinculado a gigantes como Hawking y Einstein, Penrose ha realizado contribuciones fundamentales a la física, matemática y geometría. Reinterpretó la Relatividad General para demostrar que los agujeros negros pueden formarse a partir de estrellas moribundas. Inventó la teoría de twistores — una novedosa forma de mirar a la estructura del espacio-tiempo — y también nos llevó a una comprensión más profunda de la naturaleza de la gravedad. Descubrió una notable familia de formas geométricas a las que se ha dado el nombre de Teselación de Penrose. Incluso destacó como investigador del cerebro, apareciendo con una provocadora teoría sobre que la consciencia surge a partir de procesos mecánico-cuánticos. Y escribió una serie de libros increíblemente legibles sobre ciencia que se convirtieron en éxitos de ventas.

Y Penrose, de 78 años — ahora profesor emérito en el Instituto Matemático de la Universidad de Oxford— aún parece vivir la vida de un humilde investigador que apenas empieza su carrera. Su pequeña oficina está abarrotada con las pertenencias de los otros seis profesores con los que la comparte, y al final de cada día puedes encontrarlo corriendo para ir a recoger a su hijo de 9 años de la escuela. Con la curiosidad de un hombre que aún trata de hacerse un nombre por sí mismo, se devana los sesos en cuestiones fundamentales de amplia repercusión: ¿Cómo empezó el universo? ¿Existen dimensiones superiores del espacio y el tiempo? ¿La principal teoría en la física teórica actual, la Teoría de Cuerdas, realmente tiene sentido?

Debido a que pasado una vida inmerso en complejos cálculos, no obstante, Penrose tiene un poco más de perspectiva que la media de científicos que empiezan. Para lograr llegar al final de todo, los físicos deben forzarse a forcejear con el mayor misterio de todos: la relación entre las reglas que gobiernan las partículas fundamentales y las reglas que gobiernan las cosas grandes – como nosotros – que esas partículas conforman.En su reunión privada con la editora de DISCOVER Susan Kruglinksi, Penrose no se acobardó al cuestionar las piedras angulares de la física moderna, incluyendo la Teoría de Cuerdas y la Mecánica Cuántica. Los físicos nunca llegarán a abrazar las grandes teorías del universo, sostiene Penrose, hasta que no superen las cegadoras distracciones de las teorías a medio cocinar de hoy para llegar a la capa más profunda de la realidad en la que vivimos.

Usted procede de una colorida familia de gente que ha logrado grandes éxitos, ¿no es así?

Mi hermano mayor es un distinguido físico teórico, miembro de la Royal Society. Mi hermano menor terminó siendo 10 veces campeón británico de ajedrez. Mi padre procedia de una familia de cuáqueros. Su padre era artista profesional que hacía retratos — muy tradicional, muchos temas religiosos. La familia era muy estricta. Creo que ni siquiera se nos permitía leer novelas, ciertamente no en domingo. Mi padre tenía otros tres hermanos, todos los cuales fueron muy buenos artistas. Uno de ellos se hizo muy famoso en el mundo del arte, Sir Roland. Fue co-fundador del Instituto de Arte Contemporáneo en Londres. Mi padre fue genetista humano reconocido por demostrar que las madres mayores tienden a tener más niños con Síndrome de Down, pero tenía una gran cantidad de intereses científicos.

¿Cómo influyó su padre en su pensamiento?

Lo importante sobre mi padre era que no había límites entre su trabajo y lo que hacía para divertirse. Eso me caló. Hacía puzles y juguetes para sus hijos y nietos. Solía tener una pequeña cabaña en la parte de atrás donde cortaba cosas de madera con su pequeña sierra de pedal. Recuerdo que una vez hizo una regla de cálculo con 12 regletas distintas, y varios caracteres que podíamos combinar de formas complejas. Más adelante pasó mucho tiempo haciendo modelos de madera que se reproducían a sí mismos — lo que la gente ahora conoce como vida artificial. Eran dispositivos simples que cuando se unían, provocaban que otros trozos se unieran entre sí de la misma forma. Se sentaba en su cabaña y cortaba estas cosas de madera en grandes números, enormes.

Entonces supongo que su padre le ayudó a encender la chispa del descubrimiento de las Teselas de Penrose, repitiendo formas que encajan entre sí para formar una superficie sólida con simetría pentagonal.

Fue estúpido, en cierta forma. Recuerdo que le preguntaba — tenía unos nueve años — sobre si se podían encajar hexágonos regulares y hacer que fuesen redondos como una esfera. Y dijo, “No, no, no puedes hacer eso, pero puedes hacerlo con pentágonos”, lo cual me sorprendio. Me mostró cómo hacer un poliedro, y empecé ahí.

¿Las Teselas de Penrose son útiles o sólo hermosas?

Mi interés en las teselas tiene que ver con la idea de un universo controlado por fuerzas muy simples, incluso aunque vemos complicaciones por todos sitios. Las baldosas siguen reglas convecionales para hacer patrones complejos. Era un intento de ver cómo lo complejo podía ser satisfecho mediante reglas simples que reflejasen lo que vemos en el mundo.

El artista M. C. Escher estuvo influenciado por sus invenciones geométricas. ¿Cuál fue la historia?

En mi segundo año como estudiante graduado en Cambridge, asistí al Congreso Internacional de Matemáticas en Amsterdam. Recuerdo que vi a uno de los ponentes allí que conocía bastante bien, y tenía este catálogo. En la portada del mismo estaba el dibujo de Escher Day and Night (Día y Noche), uno con pájaros en direcciones opuestas. La escena es nocturna en un lado y diurna en otro. Recuerdo haber quedado intrigado por esto, y le pregunté dónde lo había conseguido. Me dijo: “Oh, bueno, hay una exhibición en la que podrías estar interesado de un artista llamado Escher”. Por lo que fui y quedé absorbido por estas extrañas y maravillosas cosas que nunca antes había visto. Decidí intentar dibujar algunas escenas imposibles por mí mismo y llegué a eso que se conoce como tri-barra. Es un triángulo que parece un objeto tridimensional, pero en realidad es imposible que lo sea. Se lo mostré a mi padre y él ideó algunos edificios y cosas imposibles. Entonces publicamos un artículo en British Journal of Psychology sobre todo esto y dimos las gracias a Escher.

¿Escher vio el artículo y se inspiró en él?

Usó dos cosas del artículo. Una fue la tri-barra, usada en su litografía Waterfall (Catarata). Otra fue la escalera imposible, en la cual había trabajado y diseñado mi padre. Escher lo usó en Ascending and Descending (Subiendo y Bajando), con monjes andando por las escaleras. Me encontré con Escher en una ocasión, y le di algunas teselas que harían un patrón repetitivo, pero no hasta que encajases 12 de ellas. Lo hizo, y me escribió para preguntarme cómo lo había hecho — ¿en qué estaba basado? Entonces le mostré un tipo de forma de pájaro que hacía esto, y lo incorporó en lo que creo que es la última obra que generó, llamada Ghosts (Fantasmas).

Admire la obra de Escher en este blog sobre geometría, creado para niños de educación primaria: Polígonos2

¿Es cierto que no se le daban bien las matemáticas de niño?

Era increíblemente lento. Viví en Canadá durante un tiempo, unos seis años, durante la guerra. Cuando tenía 8 años, sentados en clase, teníamos que hacer cálculos aritméticos mentales muy rápidamente, o lo que a mi me parecía muy rápido. Siempre me perdía. Y el profesor, a quien no le gustaba mucho, me bajó un curso. Hubo otro profesor bastante más intuitivo que decidió, después de que hubiese hecho horriblemente una de estas pruebas, que me pondría pruebas sin límite de tiempo. Puedes tomarte todo el tiempo que necesites. Todos tenemos el mismo examen. Se me permitió tomarme toda la siguiente hora de clase para seguir, la cual era una clase de juegos. Todo el mundo estaba siempre fuera divirtiéndose, y yo sufría para hacer esas pruebas. E incluso a veces me extendía hasta la hora siguiente. Por lo que era al menos el doble de lento que cualquier otro. Finalmente logré hacerlo bastante bien. Ya ves, si pudiera hacerlo de esa forma, obtendría notas altas.

Ha dicho que las implicaciones de la física cuántica en el mundo real son insensateces. ¿Cuál es su objeción?

La mecánica cuántica es una teoría increíble que explica todo tipo de cosas que no podían explicarse antes, empezando con la estabilidad de los átomos. Pero cuando aceptas la extrañeza de la mecánica cuántica [en el macro mundo], tienes que apartarte de la idea de espacio-tiempo que conocemos por Einstein. La mayor extrañeza aquí es que no tiene sentido. Si sigues las reglas, llegas a algo que simplemente no es correcto.

En la mecánica cuántica un objeto puede estar en varios estados a la vez, lo que suena alocado. La descripción cuántica del mundo parece completamente contraria al mundo que experimentamos.

No tiene ningún sentido, y hay una razón simple. Como ya sabe, las matemáticas de la mecánica cuántica tienen dos partes. Una es la evolución de un sistema cuántico, el cual se describe con una precisión extrema en la ecuación de Schrödinger. Esta ecuación te dice esto: Si conoces el estado en el que está ahora el sistema, puedes calcular lo que estará haciendo en los próximos 10 minutos. No obstante, hay una segunda parte de la mecánica cuántica — lo que sucede cuando quieres hacer una medida. En lugar de obtener una única respuesta, usas la ecuación para calcular las probabilidades de lograr una cierta salida. Los resultados no dicen: “Esto es lo que el mundo está haciendo”. En lugar de eso, simplemente describen la probabilidad de hacer alguna cosa. La ecuación debería describir el mundo de una forma totalmente determinista, pero no lo hace.

Lea el artículo completo en:

Ciencia Kanija

Bonus:

Descargue, vía Megaupload el libro de Penrose:

La mente nueva del Emperador

La mente nueva del Emperador

Estructura de la obra (tres primeros capítulos):

I. ¿CABE LA MENTE EN UNA COMPUTADORA?
Introducción
La prueba de Turing
Inteligencia artificial
La aproximación de la IA al “placer” y al “dolor”
La IA fuerte la habitación china de Searle
Hardware y software

II. ALGORITMOS Y MÁQUINAS DE TURING
Fundamentos del concepto de algoritmo
El concepto de turing
Codificación binaria de los datos numéricos
La tesis de Church-Turing
Números diferentes de los naturales
La máquina universal de Turing
La insolubilidad del problema de Hilbert
Cómo ganarle a un algoritmo
El cálculo lambda de Church

III. MATEMÁTICA Y REALIDAD
La tierra de Tor'bled-nam
Números reales
¿Cuántos números reales hay?
Enteros
Numeros naturales
Números Naturales
Numeros Reales
"Realidad" de los números reales
Números complejos
Construcción del conjunto de Mandelbrot
¿Realidad platónica de los conceptos matemáticos?

Hasta pronto:

Leonardo Sánchez Coello

conocerciencia@yahoo.es

¿Qué es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC)? - 2

¿Qué es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC)? - 2

El mundo empezó como una sopa caliente, extremadamente caliente. Al enfriarse esa sopa incandescente empezaron a formarse grumos, los átomos, el carbono, luego las estrellas, los planetas, nosotros. No sabemos muy bien de qué estaba hecha esa sopa primordial. Para saberlo habría que cocinar todo de nuevo. Y eso es lo que se busca con el Large Hadron Collider (LHC) que entró en funcionamiento ayer (miércoles 10 de septiembre), con una repercusión periodística única en la historia de la ciencia. (Vía Criticadigital de Argentina).

El LHC es un acelerador de partículas, y lo hace a velocidades que nunca se consiguieron antes. Luego, las partículas chocan entre sí y reparten por doquier los restos de un estallido microscópico que se asemeja al universo en su comienzo. Una de las partículas que se espera encontrar es el así llamado bosón de Higgs. Ésta no es una más. Es diferente del resto y (en las teorías actuales) es la responsable de que las demás tengan peso, o, en lenguaje más técnico, de que tengan masa.

En 1993, Leon Lederman, Premio Nobel de física, publicó un libro de divulgación refiriendose al “Higgs”. El título era provocativo: La partícula de Dios: Si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta? El nombre quedó acuñado. ¿Se encontrará la partícula y, si se encuentra, cuán importante es el resultado? Para mi amigo Alejandro García, físico nuclear de la Universidad de Washington, es casi seguro de que se la va a encontrar, aunque es probable que se tarde unos tres o cinco años, ya que hay que explorar muchos choques antes de estar seguro.

Pero... (el inevitable pero)

Pero en Conocer Ciencia, lo reiteramos, es inútil intentar reproducir el big bang... ¡por que el big bang nunca existió! El afamado Stephen Wawking afirma que no secontrará el bóson ge Higgs (las partículas de Dios). Estamos ante un nuevo debare que se escribirá en las páginas d ela Historia de la Ciencia. Leamos (Vía Europa Sur):

Sthepen Hawking apuesta a que no sencontrá el bosón de Higgs

Tras esto, Hawking apostó 100 dólares a que la partícula no existe, aunque sostiene que el experimento servirá para lograr resultados más interesantes que el bosón de Higgs.



Peter Higgs, teórico hace 44 años de la partícula de Dios que ahora se espera pueda ser aislada y descrita de manera científica colisionando protones a gran velocidad en el acelerador LHC de Ginebra (Suiza), está enfadado. Y nada menos que con su rival para el Nobel y eminencia científica mundial Stephen Hawking, que ha cuestionado abiertamente la línea experimental emprendida en el nuevo acelerador.

Hawking declaró que sería "más emocionante" para la ciencia si el experimento del CERN en la frontera franco-suiza "no encontrase" la partícula de Dios o bosón de Higgs, principal objetivo de su experimento, ya que no existe. Ante esto, un Higgs bastante irritado ha declarado que "no ha leído" el documento en el que Hawking hace esta reclamación, pero dijo haber leído los escritos que son la base de sus cálculos, y cree que el método que utiliza "no es lo suficientemente bueno".

Bien, ¿por qué tanta confusión? Resulta que en la Pax Económica que supuestamente vive el planeta gracias a ala mano invisible del libre mercado nos lleva a pensar, gracias a su gigantesca maquinaria ideológica y propagandística, que el materialismo dialéctico pertenece al basurero de la historia, y esto no es así. Esta filosofía nos brinda un enfoque objetivo de los diversos procesos que se desenvuelven en el Universo.

De manera paralela se niega a las masas el acceso a una visión coherente e integrada del Cosmos. Las noticias de ciencia y tecnología apenas aparecen. Entonces tenemos un doble proceso para mantener ciegos a los inbdividuos de este siglo: 1º se les niega la información, 2º se les niega las herramientas para analizar la información.

Este estudio, breve pero lúcido, apoya la idea de que es inútil buscar las particulas últimas, finales. (Vía: Nodo50).

Mecaníca Cuántica, Big Bang y Materialismo Dialéctico

Probabilidades y mecánica cuántica



Los científicos continuamente hacen predicciones que son verificadas por la observación y la experimentación. Esto incluye el campo de la mecánica cuántica, a pesar de la "indeterminación". Aunque no es posible predecir con precisión el comportamiento de fotones o electrones individuales, es posible predecir con gran precisión el comportamiento de grandes cantidades de partículas.

No hay nada nuevo en esto. Lo que se conoce como "acontecimientos casuales masivos" se puede aplicar a un gran campo de fenómenos físicos, químicos, biológicos y sociales, desde el sexo de los recién nacidos hasta la frecuencia de defectos en una cadena de producción.

Las leyes de la probabilidad tienen una larga historia. Por ejemplo la "ley de los grandes números" establece el principio general de que el efecto combinado de gran cantidad de factores accidentales produce, para una gran cantidad de dichos factores, resultados que son casi independientes de la casualidad. Esta idea fue expresada tan pronto como en 1713 por Bernoulli, cuya teoría fue generalizada por Poisson en 1837 y le dio una forma acabada Chebyshev en 1867.

La afirmación de que no podemos conocer las causas precisas, o predecir la posición y velocidad precisas de un electrón individual es, en realidad, un lugar común filosófico, sin ningún contenido. Intentar buscar una relación precisa de todas las coordinaciones e impulsos de cada partícula individual sería volver a la cruda determinación mecánica de Laplace. Este es, en realidad, un concepto fatalista que reduce la necesidad al nivel de la mera casualidad— es decir si todo está gobernado por una especie de decreto eterno, entonces todo es igualmente arbitrario, lo llamemos necesario o no. Como Engels planteó: "No se puede tratar de trazar la cadena causal en ninguno de estos casos: por lo tanto somos tan sabios en una como en la otra, la llamada necesidad sigue siendo una frase vacía, y con ello —la casualidad sigue siendo lo que era". (La Dialéctica de la Naturaleza).

Si fuese posible establecer todas las causas del movimiento de las partículas subatómicas, la investigación de éstas, en el caso de un solo electrón sería suficiente para mantener a todos los científicos del mundo ocupados por muchas vidas, y todavía no llegarían al final. Afortunadamente esto no es necesario. Aunque somos incapaces de precisar la posición "fija" y la velocidad de una partícula dada, que por lo tanto se puede decir que tiene un carácter casual, la situación cambia radicalmente cuando se trata de grandes cantidades de partículas. Y aquí, estamos tratando con cantidades realmente grandes. Cuando tiramos una moneda al aire, la posibilidad de que sea "cara o cruz" se puede poner en un 50%. Esto es un fenómeno totalmente casual, que no se puede predecir. Pero los propietarios de los casinos, que supuestamente se basan en un juego de "azar" saben que, a largo plazo, el cero o doble cero saldrán con la misma frecuencia que cualquier otro número, y por lo tanto pueden sacar ganancias respetables y predecibles.

Lo mismo se aplica para las compañías de seguros que ganan grandes cantidades de dinero precisamente en base a las probabilidades, que en último término pasan a ser certezas prácticas, aunque no se puede predecir el destino preciso de los clientes individuales.



"La mecánica cuántica ha descubierto las leyes precisas y fantásticas que gobiernan las probabilidades, es precisamente tratando de cantidades como éstas que la ciencia supera sus problemas. Con semejantes medios la ciencia puede hacer las predicciones más audaces. A pesar de confesar humildemente su incapacidad para predecir el comportamiento exacto de electrones o fotones individuales u otras entidades fundamentales, puede decirte con enorme confianza cómo deben comportarse precisamente grandes multitudes de ellos" (B. Hoffmann, op. cit.)

Por cierto, estos ejemplos, sacados de los más diferentes campos, son excelentes ilustraciones de la ley dialéctica de la transformación de cantidad en calidad.

El desarrollo de la física cuántica representa una auténtica revolución en la ciencia, rompiendo decisivamente con el viejo determinismo mecánico autosuficiente de la física "clásica". (El método "metafísico" como lo habría llamado Engels). En lugar de eso tenemos una visión de la naturaleza mucho más flexible, dinámica —en una palabra, dialéctica. Empezando por el descubrimiento de Plank de la existencia infinitesimal del quantum, que al principio pareció ser un pequeño detalle, toda la física se transformó. Así surgió una nueva ciencia que podía explicar los fenómenos de la transformación radioactiva y analizar con gran detalle los complejos datos del espectroscopio. Llevaba directamente al establecimiento de una nueva ciencia —la química teórica, capaz de resolver cuestiones previamente insolubles. En general toda una serie de dificultades teóricas eran eliminadas, cuando se aceptaba el nuevo punto de vista.

La fusión nuclear

La nueva física reveló las poderosas fuerzas que encerraba el núcleo atómico. Esto llevó directamente a la explotación de la energía nuclear —el camino para la potencial destrucción de la vida en la tierra— o una visión de abundancia inimaginable, sin límites y progreso social humano a través del uso pacífico de la fusión nuclear. He aquí un poderoso avance para la ciencia. Pero la mente humana —contrariamente a lo que piensan los idealistas— es conservadora por naturaleza. Esta revolución de la ciencia se produjo a pesar de que la mayoría de los científicos aceptaban las conclusiones filosóficas más primitivas y reaccionarias.



"Los científicos naturales" escribió Engels, "creen que están libres de la filosofía ignorándola o atacándola. Sin embargo, no pueden dar ni un paso sin pensar, y para pensar necesitan determinaciones mentales. Pero ellos toman estas categorías como un reflejo de la conciencia común de las llamadas personas instruidas, que en general está dominada por las reliquias de filosofías largamente obsoletas, o de la pequeña cantidad de filosofía obligatoria que han aprendido en la Universidad (que no sólo es fragmentaria, sino una mezcla de los puntos de vista de personas pertenecientes a las más variadas y con frecuencia peores escuelas), o de lecturas acríticas y no sistemáticas de escritos filosóficos de todo tipo. Por lo tanto no sólo no están menos influidos por la filosofía sino que en la mayoría de los casos lo están por la peor" (Dialéctica de la Naturaleza).

Así, en su conclusión a un trabajo sobre la revolución cuántica, Banesh Hoffmann es capaz de escribir: "Por lo tanto debemos maravillarnos mucho más de los poderes milagrosos de Dios que creó el cielo y la tierra de una esencia primitiva de tan exquisita sutileza que con ella pudo modelar cerebros y mentes dotados con el don de la clarividencia para penetrar sus misterios. Si la mente de un simple Bohr o Einstein nos deja atónitos por su poder, ¿cómo podemos siquiera empezar a admirar la gloria de Dios que los creó?" (B. Hoffmann, op. cit.)

Desgraciadamente éste no es un caso aislado. Toda la literatura científica moderna está impregnada de arriba a abajo de este tipo de tufillo místico, religioso o casi—religioso. Esto es un resultado directo de la filosofía idealista que en gran parte muchos científicos han adoptado consciente o inconscientemente.

Geometría



Las leyes de la mecánica cuántica parecen incomprensibles a los ojos del "sentido común" (es decir la lógica formal), pero están en plena consonancia con el materialismo dialéctico. Tomemos por ejemplo la concepción del punto. Toda la geometría tradicional se deriva de un punto, que se convierte en una raya, un plano, un cubo, etc. Pero una observación más precisa nos revela que tal punto no existe. El punto se concibe como la expresión más pequeña del espacio, algo que no tiene dimensión. En realidad tal punto se compone de átomos, electrones, núcleo, fotones, e incluso partículas más pequeñas. En última instancia desaparece en una incesante curva de ondas cuánticas en remolino. Y no hay un final para este proceso. No hay ningún punto "fijo". Esta es la respuesta final a los idealistas que quieren encontrar las formas "perfectas" que supuestamente se esconden "más allá" de la realidad observable.

La única "última realidad" es el universo material infinito, eterno y en constante cambio, que es mucho más maravilloso en su inacabable variedad de formas y procesos que la más fabulosa aventura de ciencia ficción. En vez de una localización fija —un "punto"— tenemos un proceso, un flujo, que nunca se acaba. Cualquier intento de poner un límite a esto, en forma de principio o de final, inevitablemente fracasará.

Estado de cambio

Hace cien años los científicos creyeron haber encontrado finalmente la última y más pequeña partícula. Pensaban que no había nada más pequeño que el átomo.

El descubrimiento de las partículas subatómicas llevó a los físicos a profundizar más en la estructura de la materia. En 1928 los científicos se imaginaban que habían descubierto las partículas más pequeñas —protones, electrones y fotones. Se suponía que todo el mundo material se componía de estas tres partículas.

Posteriormente esto fue hecho pedazos por el descubrimiento del neutrón, y después toda una multitud de otras partículas incluso más pequeñas, con una existencia cada vez más efímera —neutrinos, pi-mesones, mu-mesones, k-mesones, y muchas más.

El ciclo vital de algunas de estas partículas es tan evanescente —quizás una cien mil millonésima de segundo— que han tenido que ser descritas como partículas "virtuales" —algo totalmente impensable en la era precuántica.

Desde el punto de vista de la dialéctica estos descubrimientos son extremadamente importantes. ¿Cuál es el significado de estas "extrañas partículas" con una "existencia virtual" —de las que no se puede decir exactamente si son o no son? El neutrino es descrito por B. Hoffmann como "una incertidumbre fluctuante entre la existencia y la no-existencia"), esto es, para decirlo en el lenguaje de la dialéctica, que son y no son.

Todos estos logros de la investigación científica constituyen una brillante confirmación de la concepción dialéctica de la naturaleza como un proceso sin fin, en un estado de cambio continuo que tiene lugar mediante contradicciones, en el cual las cosas se convierten en su contrario.

"Cuando observamos la naturaleza, o la historia de la humanidad, o nuestra propia actividad intelectual," escribió Engels, "la primera imagen que se nos presenta es la de un laberinto infinito de relaciones e interacciones, en el cual nada permanece igual a lo que era, dónde estaba y tal como era, sino que todo se mueve, cambia, pasa a ser y deja de existir. Esta concepción primitiva, ingenua, pero intrínsecamente correcta del mundo era la de la antigua filosofía griega, y fue formulada claramente por primera vez por Heráclito : todo es y a la vez no es, porque todo fluye, está cambiando constantemente, constantemente pasando a existir y desapareciendo" (Anti-Dhüring).

Comparémoslo con esta otra cita: "En el mundo del quantum, las partículas están constantemente apareciendo y desapareciendo. Lo que podemos pensar que es un espacio vacío es una nada fluctuante, con fotones apareciendo de la nada y desvaneciéndose tan pronto como nacen, con electrones apareciendo por breves momentos del océano monstruoso para crear pares evanescentes electrón-protón y súbitamente otras partículas añadiéndose a la confusión" (B. Hoffmann, La Extraña Historia del Quantum).

Más de cien años después, la visión dialéctica del mundo de Engels se ve brillantemente corroborada, no sólo a nivel macrocósmico sino también a nivel microcósmico. ¡Qué lejos está todo esto del universo idealista estático de Platón! Aunque parezca mentira es la filosofía de Platón y de otros idealistas la que probablemente domina el pensamiento de la mayoría de los científicos en contradicción con los resultados de sus propias investigaciones. Tratan a Hegel como un "perro muerto" (por no hablar de Marx y Engels), sólo para echar mano del idealismo en sus formas más abstractas y oscurantistas.

Que las partículas individuales (incluyendo las "partículas virtuales") existen no está en cuestión. "Son" y sus propiedades (por lo menos algunas de ellas) son conocidas. Pero tratemos de determinarlas con más precisión, de fijarlas en un tiempo y un espacio, y resultarán extremadamente evasivas. "Son y no son, porque fluyen." Un electrón es una partícula y una onda al mismo tiempo, está "aquí" y "allí" a la vez.

Esta concepción de la materia en estado de cambio constante, ligada a una red universal de interconexión e interpenetración, es precisamente la esencia del punto de vista dialéctico. Ya no es la ingenua aunque brillante intuición de Heráclito, sino algo firmemente establecido por la experimentación.

Esto por supuesto no impide a los idealistas atacar el materialismo distorsionando sistemáticamente las conclusiones de la ciencia moderna para sus propios fines. Así, argumentaban que la producción de fotones implicaba que la materia había "desaparecido", ignorando que desde el punto de vista del materialismo dialéctico, la materia y la energía son lo mismo. Esto fue demostrado científicamente por la famosa ley de Einstein de la equivalencia de la masa y la energía. De hecho, la masa está permanentemente convirtiéndose en energía (incluyendo luz-fotones) y la energía en masa. Por ejemplo los fotones (luz) cambian constantemente a pares de electrones y positrones, —el proceso opuesto. Este fenómeno se ha estado dando ininterrumpidamente por toda la eternidad. Es una demostración concreta de la indestructibilidad de la materia —justamente lo contrario de lo que se quería demostrar.

El Big Bang

La búsqueda de "la partícula final" ha demostrado ser inútil. Pero a nivel del universo en su conjunto, ha habido un intento similar de poner un "límite" a la materia, en forma de un universo finito. De hecho, la llamada teoría del "Big Bang" es un retroceso a la vieja idea medieval de un "universo cerrado", que, en última instancia, implica la existencia de un Creador.



Hace algunas décadas, Ted Grant, utilizando el método del materialismo dialéctico, puso al descubierto la poca base tanto de la teoría del "Big Bang" del origen del universo como de la teoría alternativa del "Estado Estacionario" planteada por Fred Hoyle y H. Bondi. Posteriormente se demostró que la teoría del estado estacionario, que se basaba en la "creación continua de materia" (de la nada), era falsa. La teoría del Big Bang por lo tanto ganó por "falta de alternativas", y sigue siendo defendida por la mayoría de la comunidad científica.

La teoría del Big Bang sostiene que el universo fue creado en una gigantesca explosión que ocurrió entre diez mil y veinte mil millones de años. Antes de eso, sus defensores nos quieren hacer creer que toda la materia del universo estaba concentrada en un solo punto, cuyas dimensiones han sido descritas de varias formas. De hecho ha habido por lo menos cinco versiones diferentes de esta teoría. La primera fue planteada en los 30 por un cura católico que más tarde ocupó el puesto de director de la Academia Pontificia de Ciencia, Georges-Henri Lemaitre. Esta fue rápidamente refutada en diferentes campos —conclusiones incorrectas de la relatividad general y de la termodinámica, una falsa teoría de los rayos cósmicos y la evolución estelar...

Después de la Segunda Guerra Mundial, la desacreditada teoría fue recuperada por George Gamow y otros en una nueva forma. De cualquier manera, la teoría del Big Bang representa una visión mística de un universo finito en el tiempo y el espacio, y creado en un momento definido por un proceso misterioso, que ya no se puede observar en ninguna parte en la naturaleza. Toda la idea en sí, está plagada de dificultades, tanto de carácter científico como filosóficas.

Los científicos hablan del "nacimiento del tiempo", en el momento del Big Bang. Pero tiempo y espacio junto con el movimiento son el modo de existencia de la materia.

Es un contrasentido hablar del principio del tiempo o de su final, a no ser que consideremos, junto con San Agustín, que Dios creó el universo de la nada, algo que no sólo está al margen de toda experiencia, sino que contradice una de las leyes fundamentales de la física: la ley de la conservación de la energía. La energía, y por tanto la materia, no puede ser creada ni destruida.

Si aceptamos el Big Bang, surgen todo tipo de preguntas. Por ejemplo, ¿qué lo causó? ¿Cuáles eran las leyes del movimiento que condicionaban este minúsculo punto, suspendido en el espacio por toda la eternidad, en el cual toda la materia del universo, ni más, ni menos, se supone que estaba concentrada? La teoría abre la ventana de par en par a la intervención de un Ser Supremo y todo tipo de misticismos, de ahí su atracción sobre el católico Lemaitre y los idealistas en general.

Gamow y otros avanzaron toda una serie de cálculos para explicar los diferentes fenómenos que se desprenden del Big Bang —densidad de la materia, temperatura, niveles de radiación... Se encontraron gran cantidad de discrepancias que invalidaban, no sólo el modelo de Gamow, sino también el modelo del "universo oscilante", planteado por Robert Dicke y otros, en un intento de solucionar el problema de qué es lo que había antes del Big Bang, haciendo oscilar el universo en un ciclo perpetuo.

Sin pruebas

No hay prácticamente ninguna evidencia empírica que sustente la teoría del Big Bang. La mayor parte del trabajo que se ha hecho para apoyarla es de carácter meramente teórico, basado fundamentalmente en fórmulas matemáticas rebuscadas y esotéricas. Las numerosas contradicciones entre el esquema preconcebido del Big Bang y la evidencia observable han obligado a sus defensores a cambiar las reglas del juego para preservar a toda costa una teoría sobre la cual se ha construido tanta reputación académica.

Según los cosmólogos del Big Bang, para que se formaran galaxias a partir del Big Bang debería de haber habido suficiente materia en el universo para que se llegase finalmente a un punto muerto en su expansión debido a la ley de la gravedad. Esto significaría una densidad de aproximadamente diez átomos por metro cúbico. En realidad la cantidad de materia presente en el universo observable es de un átomo por diez metros cúbicos —cien veces menos que la cantidad predicha por la teoría.

En lugar de ver esta contradicción como un fallo decisivo en la teoría, los partidarios del Big Bang buscaron ayuda en las partículas físicas fundamentales, lo que les obligó a inventarse la idea de "la materia oscura", una sustancia invisible, para la existencia de la cual no existe un sólo pedazo de prueba empírica, pero que se supone que suma ¡no menos del 99% de toda la materia del Universo!

La última versión del Big Bang —la llamada "teoría inflacionaria"— no nos lleva ni un paso más adelante. De hecho es todavía más contradictoria y mística que sus desacreditadas predecesoras. De acuerdo con el último gran genio, Alan Guth, el Big Bang tuvo que haber sido acelerado de tal manera que el universo "inflacionario" duplicó su tamaño cada 1035 segundos, llenando de esta manera "espontáneamente" todo el espacio. La cuestión de dónde saldría una cantidad tan enorme de energía sigue sin respuesta. Por lo visto, simplemente apareció DE LA NADA, un truco que difícilmente es concebible sin la intervención de algún mago cósmico. Y todo esto se supone que debe ser aceptado, como artículo de fe, para apoyar una teoría que no se sostiene en pie. Una proposición empíricamente verificable que se deduce de la nueva teoría es que, según ella, los protones se descomponen. En la medida en que la gran mayoría del universo observable está compuesto de protones, esto tiene consecuencias dramáticas. Significaría que el propio universo está condenado a desintegrarse. Sin embargo la experimentación ha demostrado lo contrario: los protones no se descomponen. Su vida se prolonga por varios billones de años más allá de los límites puestos por los experimentos.

En el siglo XVIII , el obispo Usher calculó la fecha exacta de la creación del mundo —el 23 de octubre del 4004 a. C.. Hoy en día los seguidores del Big Bang también han puesto una fecha para el nacimiento del universo (y del tiempo por supuesto) hace entre diez mil y veinte mil millones de años. Esta fecha no se puede situar antes en el tiempo sin contradecir las actuales mediciones de la distancia de las galaxias respecto a la nuestra y la velocidad con que parece que se están alejando.

De esto se deduce que, según esta teoría, no puede haber nada en el Universo más viejo que 20 mil millones de años. Pero hay pruebas que parecen contradecir esta afirmación. En 1986, Brent Tully de la Universidad de Hawai dijo que había descubierto enormes aglomeraciones de galaxias ("super-racimos") de mil millones de años luz de largo, trescientos millones de años luz de ancho y cien millones de años luz de grosor. Para que se pudieran formar objetos de ese tamaño se necesitarían entre ochenta mil y cien mil millones de años, es decir, cinco veces más de lo que nos permitiría la teoría del Big Bang.

Desde entonces ha habido otros resultados que parecen confirmar estas investigaciones. The New Scientist (5 de febrero de 1994) publicaba un reportaje sobre el descubrimiento de un racimo de galaxias por parte de Charles Steidel del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Pasadena con grandes implicaciones para la teoría del Big Bang:

"El descubrimiento de un racimo de ese tipo plantea nuevas dificultades para las teorías de la materia oscura fría, que plantea que una gran parte de la materia del universo está en objetos fríos y oscuros como planetas o agujeros negros. Estas teorías predicen que el material del universo primitivo se agrupó desde "arriba", con lo que primero se formaron las galaxias, y sólo después se agruparon para formar racimos"

Como siempre la primera reacción de los astrónomos ha sido recurrir a "cambiar las reglas del juego" ajustando la teoría a los obstinados hechos. Así, Mauro Giavalisco del Telescopio Espacial del Instituto Científico de Baltimore cree que sería posible explicar el nacimiento del primer racimo de galaxias con un desplazamiento hacia el rojo de 3.4 ajustando la teoría de la materia oscura fría. Pero añade una advertencia: "Si encuentras diez racimos con un desplazamiento al rojo de 3.4, sería la muerte de las teorías de la materia oscura fría"

Podemos estar seguros de que existen, no sólo diez, sino un número mucho mayor de estos racimos enormes y que serán descubiertos. Y eso a su vez, será solamente una proporción de un minuto de toda la materia que se encuentra mucho más allá del universo observable y que se extiende hasta el infinito. Todo intento de poner un límite al universo material está condenado al fracaso. La materia no tiene límites, ni a nivel subatómico, ni por lo que se refiere al tiempo y al espacio.

Fin de la segunda parte. En la tercera y última parte veremos aspectos técnicos del LCH, el gran colisionador de hadrones.

Primera Parte

Tercera Parte