SOCIEDAD ESPAÑOLA DE ASTROLOGÍA SEA
D. NOTICIAS
XII. INVESTIGACIÓN ASTROLÓGICA
1. ARTÍCULOS DE:(I+D+I) DEL “SPICA”
VENTANAS PLANETARIAS GAMMA, Demetrio Santos
ASTROLOGÍA & MECÁNICA CUÁNTICA, J. J. Blasco
2. CONGRESOS NACIONALES DE ASTROLOGÍA
3. CONGRESOS INTERNACIONALES DE ASTROLOGÍA
4. VOCALÍA DE (I+D+I) DE "SEA"
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VENTANAS PLANETARIAS GAMMA
Demetrio Santos
1. – Habíamos aludido en un artículo anterior a las “ventanas planetarias” de la radiación gamma , como causante ésta, del influjo principal que tiene el planeta correspondiente de nuestro Sistema Solar. Analizaremos aquí con más detalle las causas y los efectos de esa influencia. No repetiremos lo ya expuesto en otros trabajos (cfr.:“ La influencia de la radiación gamma ”, Zamora, 2009) remitiendo al lector a ellos y tratando aquí especialmente de puntualizar y añadir algunas observaciones posteriores.
Como sabemos, en general, la radiación gamma, a veces identificada como “radiación cósmica ”, proviene del metabolismo exterior del Sistema Solar, bien sea de explosiones estelares u otras fuentes, así como de la radiación gamma del suelo --geológica, etc-- y se sitúa en las frecuencias de v = 10 19 á 10 25 Hz.
Las vinculaciones de tales frecuencias gamma con la masa de las partículas correspondientes (onda/partícula), su energía, etc. aparecen en el Cuadro de nuestro citado trabajo ( pp.12-13 ) y a ella remitimos al lector que, en cualquier caso, puede hallarlo en cualquier texto de física al respecto.
2. – Si medimos la radiación gamma con un aparato Geiger, por ejemplo, podemos conocer su intensidad, pero ignoramos si esta energía proviene de suma de partículas de baja frecuencia o bien de una sola de partícula de alta frecuencia gamma, ya que el aparato nos marca solamente la “energía” en su conjunto.
Durante el tiempo que hacemos la medición, la intensidad media (en mRh , u otra unidad) parece totalmente aleatoria, y no se ajusta al número de planetas que hay sobre el Horizonte que la emitirían supuestamente, por ejemplo, o a la clase de planeta, y sí, en general, a la altura de ese planeta sobre dicho Horizonte, es decir su proximidad/distancia al Meridiano local, M.C. en ese momento.
Tampoco se observan discrepancias en cuanto al lugar (coordenadas geográficas) del observatorio --sí, en cambio, su altitud (terreno)--, ú hora del día (relación con la posición del Sol) ú otros condicionantes, esto último con la salvedad de que, influida por la radiación solar ordinaria, la atmósfera modifica su captación o transparencia a la radiación gamma que la atraviesa procedente de otros lugares del espacio.
Disponemos de series de datos de diversos observatorios, por ejemplo de Autilla del Pino (Valladolid) (una serie).
Calgary (Canadá) (una), Kiel (Alemania) (una), Pekín (China) (una), Thule (Groenlandia) (dos); con tomas intercaladas de hora en hora.
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Cortesía de la investigación realizada por Faustino Rodríguez (Valladolid).
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Nuestro propio trabajo (período de tres años: 2007- 2010 a razón de 3 a 5 tomas diarias) ofrece más precisamente los datos de lectura integrados cada 3 minutos (media de 108 tomas cada vez); y ello a causa de que, puesto que en nuestro análisis, luego hemos de compararlos con la posición de los planetas respecto al M.C. , si el tiempo de medición es largo, el planeta, por el movimiento del M.C. ya se ha trasladado --en 5 o más minutos de tiempo-- de manera apreciable, lo que puede falsear los resultados.
3.- Las curvas observadas de intensidad, lo mismo que las muestras de las extranjeras, son aleatorias en cuanto a su evolución diaria y situación de los máximos y mínimos gamma, y estos pueden ocurrir a media noche, a medio día o a cualquier hora. La única correlación observada así --extranjeras o nuestras-- es la de la humedad atmosférica, ya que ambas curvas son paralelas indicando aparentemente la absorción gamma por la humedad atmosférica. Pero este razonamiento puede también ser engañoso, ya que podría invertirse igualmente, o resultar de factores mucho más complejos.
La Astrología tradicional dice que las influencias profundas --espirituales ó enfermedades profundas, “demoníacas”-- tienen un máximo en la Casa 12ª, es decir, 30º antes de amanecer (respecto al Sol y la luz). Lo cual puede razonarse en sentido de mayor transparencia atmosférica -- por la influencia de la temperatura mínima del día-- a esa radiación gamma pero esto se halla aun por demostrar.
4.- Como indicamos en nuestro citado trabajo, la radiación gamma que llega del exterior se centra especialmente en el “plano elipsoidal” (disco circular de sección elipsoidal: como una galaxia) en torno al Plano Invariable que comprende todas las órbitas planetarias de nuestro Sistema Solar, donde cada planeta, a su vez forma un toroide parecido a los anillos de Saturno, imagen clara del comportamiento de las partículas existentes en el conjunto (obsérvese la delgadez de los discos/planos de Saturno y Júpiter, como más visibles).
En dicho plano/elipsoide aumenta la densidad de materia -- planetas, satélites, asteroides, micro y macro meteoritos, y a la vez radiación, también “materia”, i.e.: onda/partícula-- de ahí que también la radiación que estudiamos proviene mayormente del Disco planetario, y no de las semiesferas polares del mismo.
Como se comprueba en los anillos de Saturno, cada uno de los miles de anillos /toroides responde a las condiciones y propiedades de las partículas y de las fuerzas exteriores, y difiere en cada anillo, siendo homogéneas --idénticos meteoritos en el mismo toroide/anillo-- dentro del toroide en general; pues aquellas que difieren son expulsadas de ese espacio.
5.- Contemplado en conjunto, por tanto, cada órbita planetaria respecto al centro solar representa un cierto tipo de “materia”/polvo micro y macro meteorítica, ordenada o “cristalizada” según sus mallas cristalinas y composición de las partículas y radiaciones allí existentes, sugiriendo la estructura cristalina y otros factores que nos llevan a la “materia/substancia” atribuida antiguamente a los planetas --Saturno plomo, Venus cobre, Marte hierro, etc.--. Se añade que el toroide (conjunto toroidal) responde a los armónicos, puntos críticos, etc. estudiados en las “ Ecuaciones fundamentales (Astr. Teórica I” y Astr. Teórica II ”)
Si descendemos al nivel de moléculas. Átomos y agrupaciones similares en el espacio, hay que recordar la importancia de las formas (cosmología angular) respecto a su comportamiento con la radiación, gamma, luminosa, electromagnética, etc. (el movimiento corpuscular se ajusta a “formas” de estereopolígonos, lo mismo en líquidos, que en gases o plasmas).
Ello importa mucho por cuanto la radiación gamma -- lo mismo que otras—se propaga en ese campo complejo, y es detenida, absorbida, etc. por tales partículas o estructuras. De ahí la ya estudiada “ esfera de Hill ” respecto a la gravedad y atracción de las partículas (4ª Ley de Kepler, cfr. “SPICA” nº 8) por los cuerpos mayores como planetas, satélites, etc.
6.- Si medimos la intensidad de la radiación gamma durante 24 horas del día no se aprecia diferencia del día a la noche, los máximos y mínimos son aleatorios, y difícilmente se puede detectar acaso alguna mayor intensidad de madrugada, lo que nos indicaría que el Sol no emite radiación gamma, salvo esporádicamente (explosiones o manchas solares, o “flashes” dispersos). Lo cual confirma el origen cósmico de la gamma que llega hasta nosotros.
En comportamiento observado en el Sol confirma, de una parte, el carácter exterior de la radiación, y de otra que la función del Sol es la misma que de otra masa planetaria, creador de su “esfera de Hill” a través de cuya “ventana” nos llega también la radiación del exterior.
Adviértase, sin embargo, que el Sol, debido a su enorme masa, tiene una acción particular, la de absorber la radiación gamma a partir de cierta frecuencia gamma -- masa— de la partícula comportándose como un “agujero negro”.
7.- En efecto, la radiación gama (onda partícula) que viene del espacio exterior y que pasa junto al Sol es atraída por éste como cualquier otra masa.
¿Que masa m de la partícula, es tal, y a qué distancia/radio r del espacio en torno al Sol, ha de hallarse para que inicie su órbita de captura, cuando pasa junto a él?
Puesto que conocemos la masa --constante-- del Sol M y la masa m de cada onda/partícula de las diversas radiaciones gamma del exterior que pasan cerca de él, podemos hallar el radio de captación solar para cada una, comparando la fuerza centrífuga --giro en torno al Sol al ser capturada—y centrípeta de atracción mutua Sol-partícula, habida cuenta de que la velocidad lineal de la partícula es c (luz).
La masa es tanto mayor cuanto es mayor la frecuencia gamma, de ahí que las gamma más “duras” son absorbidas por el Sol, contribuyendo a su metabolismo, las menos masivas (luz, ondas electromagnéticas restantes) son desviadas --experimento de la luz, de Einstein—pero no capturadas.
Tal es la razón de que, al medir la radiación gamma, el comportamiento del Sol no se distingue del los demás planetas, equivaliendo su presencia a cualquiera de ellos, y así no se distingue la radiación gamma de la nocturna respecto al número de planetas sobre el Horizonte.
8.- Sin embargo, sí hay problemas cuando, sobre todo, los planetas interiores --Mercurio y Venus-- “abren sus ventanas” coincidiendo con el Sol, ya que aquellos “seleccionan” en su toroide de propia radiación, y si ésta hubiese de pasar cercana al Sol --Conjunción superior—puede ser absorbida por él, “desvirtuando” las cualidades del planeta , o incluso anulándolo. Así mismo, y en otras condiciones, ocurre en la Conjunción inferior, pues el Sol absorberá las radiaciones mas “duras” que llegan del Cosmos.
Y en este caso, la acción de dichos planetas, o de otros exteriores, en la Conjunción, tendrá siempre lugar “con permiso del Sol”, lo cual había observado la Astrología antigua en la posición cacimi y similares, y confirma la fiabilidad de aquellas observaciones antiguas, aunque no haya explicación para ellas.
De ahí la cualidad benéfica en general de la Conjunción con el Sol de cualquier planeta, al protegernos de las radiaciones más duras, que afectan a los planos más profundos, anímicos y espirituales.
9.- Otros elementos que intervienen en la influencia planetaria gamma son los gases y materia emitida por el Sol, que forman una nube que incluye a la Tierra, por ejemplo, el He, que es el isótopo más sencillo, y por ello más abundante, después del H, ubicuo en el Universo, al ser una partícula simple.
Y también esto se aprecia en los aparatos disponibles pues, en efecto, la absorción dicha elimina la energía correspondiente y se observa en algunos casos tales como la “ raya 0,026 mRh”, que nunca aparece en las mediciones que hemos efectuado hasta el momento. El resto se distribuye en la forma campaniforme típica. Hechos los cálculos da masas y energías, la citada parece corresponder, efectivamente, al He 2/4, porque la nube citada del mismo que nos rodea la apantalla y no llega a nosotros. Al menos tal es la primera conclusión que se deduce de nuestras observaciones y cálculos (4.500 anotaciones en total).
Demetrio Santos
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ASTROLOGÍA & MECÁNICA CUÁNTICA
J. J. Blasco
Las raíces de la astronomía se hunden en la astrología. Desde la antigüedad la posición de las estrellas en el cielo presagiaba el cambio de estación. Cinco objetos brillantes vagaban a través de un fondo estrellado.
Una conclusión obvia era que el movimiento de aquellos planetas (planeta significa vagabundo) presagiaba asuntos humanos erráticos y por tanto, merecían una seria atención. Las precisiones de los astrólogos, en lo que respecta a las posiciones de los planetas eran muy precisas.
Al tratar de explicar la estructura y movimientos dentro del Sistema Solar, suele hacerse una introducción somera y muy elemental, sobre las ideas y conocimientos de los antiguos al respecto.
Los astrólogos hacen énfasis en el Tetrabiblos de Claudio Ptolomeo, en el que detalla la interpretación de las configuraciones de los astros, los astrónomos ni lo citan, y se refieren exclusivamente al Almagesto , donde pormenoriza las observaciones y cálculos de las posiciones de los astros. Ambos fueron escritos en el siglo II (dC)
En el Almagesto se hace un alarde de ingenio y habilidad, elaborando una tabla trigonométrica con precisión de diezmilésimas, sin emplear los recursos matemáticos y teóricos modernos. La trigonometría esférica introducida en el Almagesto hoy solo la estudian los especialistas.
La primera causa de confusión, a través de la historia, sobre cuales son las leyes que rigen el movimiento planetario, se ha debido a que las observaciones se han hecho siempre desde un cuerpo en movimiento.
Si la tierra hubiese estado inmóvil en el centro del Sistema Solar, las Leyes de Kepler se hubiesen podido enunciar mucho antes. Como la Tierra no es más que otro planeta cualquiera, los movimientos aparentes que hay que concretar son intrincados y en algunos casos difíciles de explicar.
Con la Hipótesis Geocéntrica , las leyes del movimiento planetario se hacían muy complejas y artificiosas. Pensar que la Tierra era el centro del Universo, era una idea intuitivamente satisfactoria.
Había fundadas razones para que Ptolomeo, y todos sus sucesores durante trece siglos, abrazaran el modelo geocéntrico.
La observación continuada del cielo muestra que los objetos celestes parecen moverse por caminos distintos alrededor del observador.
La astronomía medieval pretendía reproducir y predecir estos movimientos aparentes y su primera intención era salvar los fenómenos. El punto de vista geocéntrico era lógico y relativamente exacto.
La nueva propuesta heliocéntrica se enfrentaba en apariencia a dificultades insalvables. Salvar un modelo centrado en el Sol consistía en admitir que la órbita terrestre era muy pequeña comparada con la distancia a las estrellas, y por tanto que los cambios esperados y observables son muy pequeños.
La astrología y la astronomía de Ptolomeo , con una Tierra estacionaria como Centro Cósmico, (sistema geocéntrico), requerían que los planetas describieran “ epiciclos ” , curvas sinuosas complicadas, construidas mediante círculos girando sobre otros círculos, dentro de otros círculos.
Alfonso X , al explicarle el sistema descrito por Ptolomeo dijo: “ Si Dios Todopoderoso me hubiera consultado antes de embarcarse en la Creación, le habría recomendado algo más simple”.
La combinación de la física y la cosmología de Aristóteles con la astronomía de Ptolomeo, se vieron aceptadas como verdad práctica y doctrina religiosa, y la Santa Inquisición se encargo de imponerla.
Pero en el siglo XVI, y dentro de la misma iglesia, apareció una manzana podrida. El clérigo y astrónomo polaco Nicolás Copérnico, estaba convencido de que todo tenía que ser más simple que lo enunciado por Ptolomeo. Su propuesta simplificadora fue, que la Tierra y los otros cinco planetas orbitaban en torno a un Sol central estacionario, (sistema heliocéntrico).
Unas décadas más tarde Johanes Kepler , eminente astrónomo y astrólogo, puso en evidencia datos más precisos, los movimientos de los planetas se ajustaban a un modelo de órbitas elípticas con el Sol en uno de los focos, (resumido en las tres leyes de Kepler).
1ª Ley: Los planetas se mueven en órbitas elípticas, estando el Sol en uno de los focos de la elipse.
2ª Ley: La línea que une el planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
3º Ley: El cuadrado del período orbital, dividido por el cubo de la distancia media al Sol, es una cantidad igual para todos los planetas.
De la 2ª Ley se deduce que cada planeta se mueve tanto más rápido cuanto menor es su distancia al Sol. De la 3ª Ley se deduce que los planetas más alejados del Sol, se mueven más lentamente, y como la longitud de sus órbitas es mayor, sus períodos orbitales son mayores.
Estas leyes de Kepler, son válidas para cualquier objeto del Universo, a condición de que el campo gravitatorio no sea “demasiado intenso”, en cuyo caso debemos atenernos a lo descrito en la “teoría de la relatividad general”
Galileo Galilei , fue un copernicano convencido, Fue juzgado culpable por la Iglesia y por la Santa Inquisición por su nueva visión del mundo por lo que fue condenado y tras visitar la cámara de tortura, se retractó de su herejía heliocéntrica. Sus últimos años los pasó en arresto domiciliario, (menos pena que Giordano Bruno, otro copernicano que fue quemado en la hoguera).
Citaremos un experimento significativo de Galileo: El lanzamiento simultáneo de dos piedras de distinta masa desde lo alto de la torre de Pisa. La piedra pesada y la piedra ligera caen siempre al mismo tiempo. La piedra pesada debería caer más rápido. Pero la piedra más pesada también tiene mayor inercia, así que se opone con mayor intensidad al movimiento, (no es lo mismo empujar un coche pequeño que un trailer).
El hecho de que sin importar la masa, las piedras caen a la misma velocidad implica que la masa gravitacional , la que atrae a la piedra hacia el centro de la Tierra, aumenta en la misma proporción que la masa inercial, la que se opone al cambio de movimiento. ¿Sorprendente verdad?
Solo unas décadas después, el enfoque de Galileo fue abrazado incondicionalmente por los científicos. El año que murió Galileo (1642), nació Isaac Newton. Su Ley Universal del Movimiento es F = m . a
Su obra “ Principia ” se publicó en 1687. Inspirado en parte por las tres Leyes de Kepler, enuncia una de las ecuaciones de mayor éxito en la historia de la ciencia. La fuerza que gobierna las órbitas de los planetas y por tanto las tres Leyes de Kepler es la “ atracción gravitatoria ”
Ecuación de la atracción gravitatoria: F = G . M . m / r 2 Siendo G la constante de gravitación universal, M y m las masas de los cuerpos o astros que se atraen y r la distancia que separa sus dos centros.
Esta Ley de Newton, al igual que las Leyes de Kepler, sigue siendo válida salvo en los campos gravitatorios muy intensos, “teoría de la relatividad general”
Paradójicamente, Newton también fue un místico interesado en la astrología, la alquimia y la interpretación de profecías bíblicas.
La visión mecanística de Newton sigue conformando no solo nuestra concepción de sentido común del mundo, sino nuestro pensamiento en cualquier esfera intelectual.
Analicemos el resto de la Física Clásica. Lord Kelvin (1894), dijo: “ en física ya no queda nada por descubrir, todo lo que resta por hacer son mediciones más y más precisas” . Luego lo matizó: “ la física está esencialmente completa; solo hay dos nubes oscuras en el horizonte”.
Dio en el clavo. Porque una nube escondía la relatividad y la otra la mecánica cuántica .
Newton decidió que la luz era un haz de partículas diminutas . Conforme a su ley universal del movimiento, la luz viaja en línea recta a menos que tropiece con algo que ejerza una fuerza sobre ella. Su teoría corpuscular de la luz duró al menos 100 años.
Thomas Young, a comienzos del siglo XIX, ofreció una demostración concluyente de que la luz era una onda . Sobre una placa de vidrio oscurecido, trazó dos líneas paralelas próximas; la luz que atravesaba estas dos rendijas, para proyectarse en una pantalla reflectante, producía un patrón de bandas claras y oscuras, lo que se conoce como un patrón de interferencia. Esto demostraba que la luz era una onda, un fenómeno ondulatorio .
Una onda la representamos como una serie móvil de picos y valles o crestas y depresiones. Las ondas que atraviesan ambas rendijas, en realidad no se interfieren, se suman o se restan, en función de la separación de las rendijas. ( Como las imposiciones y los reintegros de una cuenta bancaria).
Benjamín Franklin , asignó signos algebraicos positivos (+) y negativos (-) a los objetos eléctricamente cargados. Los cuerpos con cargas de signo opuesto se atraen. Los cuerpos con cargas del mismo signo se repelen. La Ley de Coulomb, nos da la fuerza eléctrica que ejerce un cuerpo cargado sobre otro.
Michael Faraday , en 1805, postuló como una carga crea un “ campo eléctrico” en el espacio, y es este campo físico el que ejerce fuerzas sobre otras cargas. La densidad de las líneas de fuerza, indicaban la intensidad de la fuerza ejercida por el campo. Años después,
James Clerk Maxwell, concibió un conjunto de cuatro ecuaciones que comprendían todos los fenómenos eléctricos y magnéticos, hoy llamadas “ecuaciones de Maxwell”. Su predicción más llamativa era la existencia de vibraciones de campo eléctrico que se propagan junto con vibraciones de campo magnético es decir “ondas electromagnéticas”. Comprobó que la velocidad de dichas “ondas” coincidía con el valor medido de la velocidad de la luz. En consecuencia propuso que la luz era una onda electromagnética , lo que de hecho se demostró posteriormente.
Según la teoría ondulatoria, la luz se propaga en línea recta. De hecho la luz es una onda electromagnética , que consiste en la propagación de dos campos uno eléctrico y otro magnético, perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de propagación. Estos campos se propagan a la velocidad de la luz.
Su frecuencia y su longitud de onda están relacionados así: f = v / h
Donde f, es la frecuencia de vibración, v, es la velocidad de la luz (300.000 Km/s) y h es la longitud de onda. La luz abarca un espectro muy amplio de frecuencias del que “solo vemos” una pequeña parte, la formada por el espectro visible o colores del Arco Iris.
Relacionamos los valores del Espectro Electromagnético, con sus frecuencias expresadas en Hercios ( Hz ) y sus longitudes de onda ( l ) expresadas en metros ( mts ).
Frecuencias en (Hz) ----- l en mts.
------- ----------
10 23 ----------------- 10 -14
10 22 ----------------- 10 -13
Rayos Gamma
10 21 ---------------- 10 -12
10 19 ---------------- 10 -10
Rayos X
10 17 --------------- 10 -8
Ultravioleta
10 16 --------------- 10 -7
10 15 Espectro visible 10 -6
Frecuencia en (Hz) ------- l en mts
---------- ----------
10 14 ---------------------- 10 -5
Infrarrojo
10 13 ---------------------- 10 -4
10 12 --------------------- 10 -3
Microondas
10 11 ---------------------- 10 -2
10 10 ---------------------- 10 -1
ondas cortas de Radio
10 9 ------------------------- 1
ondas TV y ondas Radio FM
10 8 --------------------- 10 1
10 7 --------------------- 10 2
ondas Radio AM
10 6 --------------------- 10 3
10 5 --------------------- 10 4
ondas largas de Radio
10 4 -------------------- 10 5
10 3 -------------------- 10 6
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Los átomos que componen la materia sólida están cohesionados por fuerzas eléctricas. Estas fuerzas son las responsables de toda la química y por consiguiente subyacen tras toda la biología.
Vemos, oímos, olemos, gustamos y tocamos con fuerzas eléctricas. Los procesos cerebrales son electroquímicos y, por ende, en última instancia eléctricos.
En la naturaleza hay otras fuerzas aparte de la “ gravedad” y el “ electromagnetismo”. Al parecer solo hay otras dos, las llamadas “ fuerza nuclear fuerte” y “ fuerza nuclear débil”. Ambas tienen que ver con las interacciones de las partículas que componen los núcleos atómicos.
Las características más significativas de las cuatro son las siguientes:
La primera la fuerza gravitatoria , es la responsable de la atracción y cohesión de todos los cuerpos celestes. Se expresa, como ya hemos comentado, mediante la:
Ley de la Gravitación Universal de I. Newton viene dada por la siguiente ecuación
F = G . M . m / r 2
Pongamos una aplicación: Si lanzamos un proyectil verticalmente hacia arriba, alcanzará una altura máxima que dependerá de la velocidad con la que fue lanzado, mientras mayor sea la velocidad inicial, más alto llegará antes de iniciar su caída. Si al proyectil se le imprime una velocidad superior a 11,5 Km/s subirá y no volverá a caer escapándose definitivamente de la atracción gravitacional terrestre.
A esa velocidad mínima se le llama velocidad de escape y varía de un planeta a otro. La velocidad de escape desde la superficie de un cuerpo esférico es: v esc = la raíz cuadrada de 2 G M / R.
Siendo ( M) la masa del cuerpo, (R) su radio y (G) la constante de gravitación. La velocidad de escape para el Sol, la Luna y estos planetas es la siguiente:
La Tierra 11,18 Km/s. El Sol 617,5 Km/s. La Luna 2,38 km/s. Mercurio 4,3 km/s. Venus 10,36 Km/s. Marte 5,03 Km/s y Júpiter 60,22 Km/s
De las cuatro, la fuerza gravitatoria es la más débil aunque su alcance sea infinito. A pequeña escala, en el nivel atómico sus efectos son despreciables.
La segunda la fuerza electromagnética en cambio actúa únicamente sobre partículas de carga eléctrica como por ejemplo los electrones. Puede ser atractiva o repulsiva. Su alcance también es infinito. Es considerada como la fuerza de ligadura de los átomos, ya que es la responsable de que los electrones (cargados negativamente) se mantengan alrededor del núcleo (cargado positivamente).
Consta de dos campos el eléctrico y el magnético, están íntimamente relacionados. Oersted en 1820, comprobó que la aguja magnetizada de una brújula se desviaba cerca de una corriente eléctrica.
Faraday en 1831, demostró que cuando un imán se introduce en el centro de una bobina, se generaba espontáneamente una corriente en ella.
Estamos bombardeados constantemente por todo tipo de campos magnéticos y ondas electromagnéticas, los campos magnéticos de la Tierra, de los aparatos eléctricos, emisoras, radios, televisiones, radares, líneas de alta tensión, etc.
La tercera la fuerza nuclear débil , mil veces más débil que la fuerza electromagnética y casi un millón de veces más débil que la fuerza nuclear fuerte, juega un papel importante en el ciclo de combustión del Sol: posibilita la producción de energía calorífica mediante el proceso de fusión nuclear. Es también la fuerza responsable de la transmutación del neutrón en protón. Se emite además en este proceso un electrón y un antineutrino. A este fenómeno se le llama desintegración beta.
La desintegración beta es un tipo de radioactividad natural que consiste en la emisión de electrones (descubierta por Becquerel en 1896). Los neutrinos fueron detectados en 1956 en este tipo de desintegración. Existen tres tipos de neutrinos: una asociada al electrón (neutrino electrónico), otra al muón (neutrino muónico) y la tercera al leptón taón (neutrino taónico). Los neutrinos no tienen carga eléctrica, ni tampoco les afecta la fuerza nuclear fuerte.
Son portadores de una información cósmica importante, vuelan a través del espacio interestelar y pueden escapar de los núcleos de las estrellas más densas
La cuarta, la fuerza nuclear fuerte , es la más intensa de todas, unas 10 39 más fuerte que la gravitacional. Su alcance, sin embargo es extremadamente pequeño, ya que es del tamaño del núcleo atómico. Se trata de la fuerza de cohesión que actúa dentro del corazón central del átomo.
En un instante infinitesimal después del Big-Bang, las cuatro fuerzas estaban unidas en un minúsculo embrión cósmico, increíblemente denso y caliente, del que emergieron nuestro Universo y todo el espacio-tiempo
Albert Einstein , tuvo la audacia de postular lo observado: Que la velocidad de la luz es siempre la misma con independencia del movimiento del observador.
Dos observadores aunque se moviesen a velocidades diferentes verían pasar los rayos de luz a la misma velocidad. La velocidad de la luz en el vacío es una “ constante universal ” llamada ( c ).
En tal caso es imposible medir velocidades absolutas. Cualquier observador que se mueva a velocidad constante puede considerarse en reposo. Puesto que no hay ninguna velocidad absoluta, tan solo las velocidades relativas tienen sentido. De ahí la denominación de “ teoría de la relatividad, formulada por Einstein en 1905.
Sus rasgos esenciales son: Para describir cualquier fenómeno físico debemos recurrir a un sistema de referencia, respecto al cual efectuaremos mediciones. Las leyes de la física son las mismas en cualquier sistema de referencia. Así, todo movimiento es relativo al sistema de referencia en el cual se observa. La velocidad de la luz es la misma en cualquier sistema de referencia. La velocidad de la luz es una barrera fundamental de la naturaleza que no puede ser superada.
En la teoría de Einstein, el espacio y el tiempo dejan de ser categorías independientes como en la física clásica, para fundirse en un concepto unificado, en el que el tiempo aparece como una cuarta dimensión.
A partir de esta postulado Einstein derivó unas cuantas predicciones, una de ellas es que: ningún objeto, ni señal, ni información, puede viajar más rápido que la luz. Otra de las predicciones:
La masa es una forma de energía que puede convertirse en otras fuentes de energía. Su resumen: E = m . c 2 Ambas predicciones se han confirmado a veces de forma espectacular.
La masa de un átomo de helio está constituida por dos protones y dos neutrones, pero la masa del núcleo de helio es un poco menor (cerca del 4%) que la masa sumada de los dos protones y los dos neutrones separados. Al unirse estas cuatro partículas pierden una fracción de masa que se transforma en energía. Este es el principio de la fusión nuclear que permite brillar al Sol y a todas las estrellas (o bien para construir bombas atómicas)
Pero la manera más eficiente de transformar masa en energía es la aniquilación de la materia con la antimateria. A cada partícula de materia como el protón, el neutrón y el electrón le corresponde una antipartícula con signo y otras propiedades opuestas, son el antiprotón, el antineutrón, el positrón, etc. Al entrar en contacto una partícula con su correspondiente antipartícula las dos se aniquilan totalmente quedando solo energía, en forma de rayos gamma. La eficacia de este proceso de transformación de materia en energía es del 100%.
Otra predicción: (la más difícil de creer). Y es que el paso del tiempo es relativo. El tiempo pasa más despacio para un objeto a gran velocidad, que para un objeto en reposo.
Ejemplo: Una nave espacial se mueve a una velocidad muy alta, despega de la Tierra y regresa después de recorrer cierta distancia. Según la relatividad, el tiempo transcurre normalmente tanto para los que se quedaron en tierra como para los pasajeros de la nave, pero esos dos tiempos no son iguales.
Al regresar a la Tierra, los tripulantes de la nave constatarán que el viaje duró para ellos un tiempo menor que para los que se quedaron. Concretando más, el tiempo medido por la nave es menor que el medido en la Tierra. El factor de acortamiento es la raíz cuadrada de ( 1-v 2 /c 2 ) siendo (v) la velocidad de la nave y (c) la velocidad de la luz
Para velocidades de pocos metros o Kms por segundo, como las que solemos manejar nosotros, el factor de acortamiento es cercano al valor (1), por lo que es imposible detectar el efecto relativista del cambio de tiempo.
Otro ejemplo: A una velocidad de 295.000 Km/s, una nave espacial que pudiese alcanzar esa velocidad tardaría unos 20 años en ir y volver desde la Tierra. Pues bien para los tripulantes de la nave habrían pasado ¡solo tres años y medio!
Otro ejemplo: Una mujer de 20 años parte hacia una estrella en un cohete super veloz, dejando a su hermano gemelo aquí en la Tierra. A su vuelta después de 30 años, su hermano ya es cincuentón. Pero ella para la que el tiempo ha pasado mucho más lentamente, pues viajaba a una velocidad de crucero cercana a la velocidad de la luz (digamos un 95%) Solo ha envejecido unos 10 años, (de conformidad con el factor de acortamiento). La viajera sería ahora 20 años más joven que su hermano gemelo, en todos los sentidos físicos y biológicos.
Esta paradoja de los gemelos se esgrimió inicialmente como una refutación de le teoría de Einstein.
También se ha contrastado con relojes de gran precisión, girando alrededor del planeta, relojes idénticos en reposo, y se ha comprobado que a su regreso, los relojes viajeros eran “ más jóvenes ”. Estaban algo atrasados , y justo en la medida prevista.
Aceptar estos hechos, sancionados experimentalmente, de que los sistemas en movimiento tardan más en envejecer, es un buen ejercicio para luego aceptar las cosas aún más extrañas que nos dice la mecánica cuántica.
La teoría cuántica funciona a la perfección, ninguna de sus predicciones se ha demostrado nunca errónea. Es la teoría que está en la base de todas las físicas y, por ende, de toda la ciencia.
Un tercio de nuestra economía depende de los productos derivados de ella. A todos los efectos prácticos, podemos sentirnos plenamente satisfechos de ella. Describiremos somera y únicamente tres tecnologías cuyos aspectos cuánticos saltan a la vista
El láser, el transistor y las imágenes por resonancia magnética.
Los láser son muy variados. El haz de luz roja que lee los códigos de barras procede de un láser.
Lo que lee los discos compactos o escribe en las impresoras también es un láser. Un láser potente puede horadar el hormigón. La comunicación con fibra óptica procede del láser. Con un láser muy enfocado un cirujano puede reparar una retina, etc, etc.
El transistor es la invención más importante del siglo XX. Sin él, nada que dependa de la electrónica moderna sería posible.
Antes de la invención del transistor, sus funciones corrían a cargo de válvulas de vacío del tamaño de un puño. Hoy día caben mil millones de transistores en un solo microprocesador, y cada uno cuesta una millonésima de centavo, y ocupa una millonésima de milímetro.
Un ordenador personal puede tener más de diez mil millones de ellos.
Los transistores están por todas partes; en los televisores, en los teléfonos móviles, en los vehículos, etc, etc. La vida moderna depende del transistor.
La resonancia magnética genera imágenes claras y detalladas de cualquier tejido del cuerpo. Va camino de convertirse en la herramienta de diagnóstico más importante de la medicina. Las imágenes por resonancia magnética son posibles por la confluencia de los fenómenos cuánticos responsables de la resonancia magnética nuclear, la superconductividad y el transistor.
Cada una de estas tecnologías, al igual que la del láser, ha valido un Premio Novel de Física, el último por la resonancia magnética en el 2004. La implicación de la mecánica cuántica en la tecnología y en la biotecnología se expande rápidamente. Los puntos cuánticos, constituidos por unos cientos de átomos, son construcciones artificiales con todas las propiedades cuánticas de un átono.
Los ordenadores cuánticos están a la vuelta de la esquina. Un elemento operativo en un ordenador digital clásico debe estar en uno de de dos estados “ 0” o “ 1” . Un elemento operativo “no observado” en un ordenador cuántico puede estar en un estado de superposición de “ 0” o “ 1” simultáneamente como veremos.
Este vasto paralelismo permitirá a un ordenador cuántico resolver en minutos ciertos problemas que a un ordenador clásico le llevarían mil millones de años.
Pero si examinamos la teoría cuántica , seriamente, más allá de los propósitos prácticos tiene implicaciones turbadoras.
Vamos a presentar el enigma cuántico que emana de los hechos puros y duros evidenciados por experimentos cuánticos indiscutibles. No lo hemos resuelto, las cuestiones que plantea son más profundas que cualquier respuesta que hoy pueda proporcionarse.
John Bell, nos dijo que una nueva manera de ver las cosas probablemente nos asombrará. Es difícil imaginar algo realmente asombroso que inicialmente no hayamos rechazado como absurdo.
La especulación audaz está permitida, pero también la modestia y la cautela.
Una especulación no es más que una conjetura hasta que conduce a predicciones comprobables y confirmadas.
Muchos físicos, sin duda la mayoría, desestiman la creación de la realidad por la observación, como algo que tiene poca significación, fuera del dominio limitado de la física de las entidades macroscópicas. Otros argumentan que la naturaleza nos está diciendo algo que deberíamos escuchar.
Existe otro tipo de fuerza en la naturaleza la gravitación cuya descripción no cabe dentro de la relatividad especial. Para incluír la gravedad en la teoría relativista, Einstein desafió, una vez más, al sentido común al postular que el espacio-tiempo es curvo y la gravedad es la manifestación de esa curvatura.
Constatemos ahora, que a las curvas de menor longitud entre dos puntos sobre un superficie curva, se les llama geodésicas (como la longitud o la latitud). Sobre un plano las geodésicas son líneas rectas.
Einstein se dio cuenta que para incluir la gravitación en la teoría de la relatividad era necesario admitir que el espacio-tiempo, es un espacio de Riemann. (Éste, demostró que las propiedades de un espacio curvo están determinadas exclusivamente por la fórmula para medir distancias sobre las curvas geodésicas)
Einstein, después de varios intentos, en 1915, publicó la versión definitiva de la teoría de la relatividad general. Su esencia es que el espacio-tiempo es curvo. La presencia de una masa, deforma el espacio-tiempo y el concepto de recta pierde su sentido.
Según esta interpretación, un planeta gira alrededor del Sol porque sigue una trayectoria geodésica en el espacio-tiempo deformado por la masa solar. Dedujo la fórmula matemática que relaciona la geometría del espacio-tiempo con la distribución de masa y energía; se conoce como ecuación de Einstein y es el corazón de la teoría de la relatividad general, (en realidad es un conjunto complejo de diez ecuaciones).
Descubrió que los planetas no describen órbitas perfectas al girar alrededor del Sol, sino una “ cuasi elipse” cuyo perihelio se desplaza lentamente.
Esta circunstancia se había observado anteriormente en el planeta Mercurio sin que los astrónomos hubieran podido explicarlo, con base a la teoría newtoniana. Este fue el primer éxito de la relatividad general, deducir el valor exacto del corrimiento del perihelio de Mercurio.
Otro resultado: Calculó que un rayo luminoso debe desviarse un ángulo de 1,75º de arco a pasar cerca del Sol, lo cual se comprueba determinando la posición aparente de una estrella cercana al disco solar, durante un eclipse.
La teoría de la gravitación de Einstein “ relatividad general ” parece funcionar correctamente para el universo a gran escala. Nos habla de agujeros negros y la necesitamos para tratar con el Big Bang.
Entender los agujeros negros y el Big Bang , también requiere entender las cosas de pequeña escala, y por tanto, requiere la “mecánica cuántica”
El Big Bang
La velocidad con la que una galaxia se aleja de nosotros, se determina por el corrimiento al rojo de su luz – análogo al efecto Doppler.
Es la expansión del espacio la que “estira” la longitud de onda de la luz.
Los objetos o galaxias, más distantes que alcanzamos a ver, se alejan de nosotros, casi a la velocidad de la luz. Y emitieron su luz, que ahora vemos, ( que ahora nos llega ) hace unos 14 mil millones de años.
Estas estrellas y galaxias, tenían aproximadamente, alrededor de mil millones de años. Lo que supone que el Big Bang (la expansión del universo) (expansión del espacio), se inició violentamente, a partir de una pequeña región, hace unos 15 mil millones de años.
Alrededor de unos 400.000 años después del Big Bang, el universo se había enfriado lo suficiente para permitir que los electrones y protones que dispersaban la luz, se combinaran en átomos neutros. Entonces por primera vez, el universo se hizo transparente a la radiación creada por la bola de fuego inicial.
La radiación y la materia en ese universo joven se independizaron una de otra.
La longitud de onda inicial de esa luz, era muy pequeña y de muy alta frecuencia.
De esa luz primordial, su longitud de onda se ha estirado hasta convertirse en el “fondo cósmico de microondas” que hoy nos baña desde todas las direcciones. Fue descubierta accidentalmente en 1965. Y es la prueba más poderosa a favor de la teoría del Big Bang.
Según las teorías “inflacionarias” instantáneamente del Big Bang, el espacio se expandió o “infló” a una velocidad mayor que la luz, pasando de algo menor que un átomo hasta alcanzar el tamaño de un pomelo grande.
Al cabo de un segundo de la existencia del universo, la física que conocemos actualmente, parece capaz de dar cuenta de lo ocurrido. Los quarks, se combinaron en protones y neutrones. Minutos después se combinaron ambos para formar los átomos más ligeros: hidrógeno, deuterio, helio y algo de litio.
En este segundo, entre el Big Bang y la materialización de quarks en protones y neutrones, tuvo que producirse un ajuste de alta precisión para producir un universo en el que pudiéremos evolucionar nosotros. Un ajuste asombrosamente preciso.
Según el cosmólogo Roger Penrose, la probabilidad de que se crease un universo apto para la vida como el nuestro es del orden de una posibilidad entre 10 123 , es decir mucho menor que la probabilidad de elegir un átomo particular entre todos los átomos del universo.
¿Pueden aceptarse estas cifras como una pura coincidencia? Es más probable que algún factor, en una física aun por conocer, determine que el universo tenía que nacer como lo hizo.
Esa nueva física probablemente incluiría una teoría cuántica de la gravitación.
Muy bien podría ser la anhelada “teoría del todo” ( TDT ), unificadora de las cuatro fuerzas fundamentales (gravitación, electromagnetismo, nuclear débil y nuclear fuerte). Una eventual ( TDT ), se ha sugerido que podría predecir todo lo que vemos (aunque no lo explicase).
En el Big Bang, solo se crearon los núcleos atómicos más ligeros. Los elementos más pesados (carbono, oxígeno, hierro y todos los demás se crearon en el interior de las estrellas, formadas mucho después. Estos elementos se liberan al espacio cuando una estrella masiva agota su combustible nuclear, colapsa violentamente y explota convirtiéndose en una supernova. Las estrellas y planetas incorporan estos escombros estelares. Estamos pues hechos de los residuos de estrellas explosionadas. “Somos polvo de estrellas”.
Para afrontar con probabilidades de éxito el tema de la gravitación parecía necesario conectarlo con la cosmología. Rompiendo con dogmas y prejuicios podemos exponer aquí, una teoría moderna asociada al Big Bang.
El Universo, nuestro Universo, sería oscilante y eterno. El tiempo t=0, de cada oscilación sería el que corresponde al estado de expansión máxima del Universo, en cuyo instante se iniciaría la contracción, colapsando el Universo sobre si mismo, llegando al estado de contracción máxima, instante en el cual se produce el Big Bang, comenzando de nuevo la expansión.
El período de oscilación completa del Universo se estima en un billón de años. Con este principio, el universo sería eterno y periódico, careciendo de un principio definido y nunca tendría un final definitivo. Por consiguiente siempre existió y existirá algo, ya que por definición la nada es lo que no existe.
Del mismo modo, el hombre como ser, existió y existirá siempre, por supuesto en diferentes estados de evolución. Lo que no evoluciona no existe y viceversa. Antes seríamos energía, ondas electromagnéticas, neutrones, protones y electrones, más tarde llegamos a ser homo sapiens, para algún día, morir y volver a convertirnos en polvo, partículas elementales, radiaciones o fotones pero nunca dejaremos de existir.
En la fase de semioscilación que corresponde a la contracción o caída del Universo, las partículas elementales aumentarían su energía cinética, almacenada en forma de absorción de radiaciones. A continuación en la fase de semioscilación de expansión, en la que estamos actualmente, las partículas elementales emiten las radiaciones térmicas almacenadas, enfriándose el Universo hasta alcanzar un radio máximo, para volver a repetirse la oscilación indefinidamente.
La velocidad de la luz en el vacío sería, en cada momento, igual a la velocidad de expansión del borde del Universo. Por consiguiente durante la fase de expansión dicha velocidad estaría sometida a continua disminución, claro que no podría ser percibida durante generaciones. Siendo su valor máximo en el Big Bang, hasta un valor nulo al final de la expansión, pasando por su valor actual de unos 300.000Km/s
La evolución del Universo, según esta teoría, se realiza de forma inevitable. El principio de causalidad se cumple inexorablemente.
Agujeros Negros
Cuando una estrella agota su combustible nuclear, que la mantiene caliente y expandida, colapsa por su propia atracción gravitatoria. Cuando su masa excede de “cierto valor crítico”, ninguna fuerza puede parar el colapso.
La relatividad general, predice que la estrella se contraerá en un punto infinitesimal masivo, una “ singularidad ”.
Los físicos odian la singularidad; la teoría cuántica reemplaza la singularidad por una masa extremadamente compacta aunque finita, y de alguna manera aun no bien comprendida.
A cierta distancia de esta masa compacta (quizá muchos Kms) y dentro del llamado “ horizonte de sucesos ”, la atracción gravitatoria es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar. La estrella colapsada, no emite luz, por consiguiente es negra. Cualquier cosa que se adentre más allá del horizonte de sucesos, quedará atrapada y nunca podrá escapar, tenemos un agujero negro .
Energía oscura
Toda la cosmología moderna, se basa en la teoría de la Relatividad General de Einstein. Esta teoría amplia su anterior teoría de la Relatividad Especial , tara incluir el movimiento acelerado y la gravedad.
La Relatividad General , aunque matemáticamente compleja, es una teoría conceptualmente simple y bella.
Einstein, en un principio y sobre el 1916, tenía un serio problema; decía que el Universo no podía ser estable. La atracción gravitatoria mutua de las galaxias haría que el Universo acabara colapsándose.
Para remediarlo Einstein le puso a su teoría un “ parche ” que llamó constante cosmológica , una fuerza repulsiva para contrarrestar la atracción gravitatoria intergaláctica.
En 1929 Edwin Hubble anunció que el universo no era estable, sino que de hecho se estaba expandiendo. Por consiguiente en un momento del pasado, la materia del universo estuvo compacta, lo que constataba la idea de que el universo nació de una gran explosión el Big Bang.
La explosión no es una expresión del todo correcta. La Relatividad General dice que es el espacio mismo el que se expande. Una buena analogía sería, confeti pegado sobre un globo que se infla, lo que nos permitiría ver que los círculos de papel se separan tanto más deprisa cuanto más alejados están unos de otros.
Cuando Einstein se enteró que, en efecto, el universo no era estable, desechó su constante cosmológica, de la que dijo que fue: “ la mayor metedura de pata de mi carrera”, si se hubiese creído la versión original y más elegante de de su teoría, podría haber predicho, un universo en expansión (o contracción) más de una década antes de su descubrimiento
Si lanzamos una piedra hacia arriba con la velocidad suficiente vencerá la atracción gravitatoria y se perderá en el espacio para siempre. Si el Big Bang fue lo suficiente violento, el universo se expandiría para siempre, aunque a velocidad decreciente. Si determinamos esa desaceleración de la expansión, sabremos si podemos o no esperar el Big Crunch.
Hace un par de décadas sabemos que las galaxias no constituyen toda la materia del universo.
Los movimientos de las estrellas y otros muchos indicios apuntan a que existe otra clase de materia que ejerce atracción gravitatoria, aunque no emite ni absorbe ni refleja la luz por lo que no podemos verla; es la materia oscura .
La suma de la materia normal (bariónica) y de esa materia oscura es lo que hace suponer que retarde la expansión y determine el destino último del universo. Pero resulta ser que el universo se está acelerando. Lo que quiere decir que existe una fuerza repulsiva que no solo cancela la atracción gravitatoria mutua de las galaxias, sino que es mayor que ésta. Esta fuerza debe venir dada por alguna energía.
Puesto que la masa y la energía son equivalentes ( E = m. c 2 ), esa misteriosa energía debe tener una masa distribuida por el universo.
Se estima que, un 25% es materia oscura, un 70% es energía oscura y solo un 5% corresponde a la materia bariónica que podemos observar. No sabemos a ciencia cierta en que consiste la energía oscura, pero en el aspecto formal vuelve a introducir la famosa constante cosmológica de Einstein (su mayor metedura de pata).
Las especulaciones teóricas tienen una inquietante manera de enderezar las cosas.
El enigma cuántico
La visión del mundo que demanda la teoría cuántica es, no solo más extraña de lo que suponemos, sino más extraña de lo que podemos suponer. Para muchos físicos es mejor no hablar del enigma cuántico . El misterio del encuentro de la física con la conciencia es su secreto de familia.
Aunque lo que vamos a exponer es correcto; exponer este material a los no científicos es el equivalente intelectual, de dejar que los niños jueguen con pistolas cargadas.
¿No es de sentido común, dar por sentado que un objeto no puede estar en dos sitios al mismo tiempo?
¿Y por supuesto, lo que sucede aquí no puede estar afectado por lo que está sucediendo simultáneamente en algún lugar lejano?
¿Y acaso no hay un mundo real ahí fuera, con independencia de que lo contemplemos o no?
La mecánica cuántica, pone en solfa estas intuiciones al establecer que la propia observación crea la realidad física observada. Esta idea es tan difícil de aceptar que algunos la suavizan diciendo que la observación parece crear la realidad observada.
Aunque el enigma cuántico ha ocupado a los físicos durante las últimas ocho décadas, sigue sin estar resuelto. El enigma cuántico, al que algunos físicos convencionalmente prefieren llamar el problema de la medida, se plantea ya desde el experimento más simple.
La tecnología actual puede demostrar la extrañeza de la mecánica cuántica solo en el dominio de lo muy pequeño. La visión del mundo a la que desafía la mecánica cuántica es la newtoniana.
El cuanto se inicia con la explicación puesta en escena por Max Plank, de que la radiación de los cuerpos calientes, violaba las nociones más básicas de la física clásica. Albert Einstein se tomo muy en serio la asunción de Plank y sugirió que la luz es un haz de partículas discretas.
Pero los físicos sabían que se podía demostrar lo contrario, que la luz es una onda que se propaga, y la propuesta de Einstein fue tachada de temeraria. Pronto esta dualidad de onda-partícula se aplicó no solo a la luz sino a todo.
Cuando la mecánica cuántica adquirió su formulación moderna (sobre 1920), el enigma cuántico afloró, al verse que la teoría implicaba el acto de observación , y una observación consciente. Y esto da a la teoría cuántica un aire de filosofía especulativa.
No faltó la profunda crítica de Einstein, de que la teoría cuántica presentaba un mundo creado por la observación, porque era incompleta, y la calificó de acciones fantasmales.
Posteriormente el teorema de Bell permite demostrar la existencia de las acciones fantasmales negadas por Einstein. Este último, llegó a decir: he pensado cien veces más en el problema cuántico que en la teoría de la relatividad general .
La teoría cuántica no es una teoría física más, es el marco en el que se basa, en última instancia toda la física actual.
A Einstein le molestaba la afirmación de que, si uno observa la posición de un átomo, era la observación misma la que causaba su presencia allí; (en otras palabras, no estaba antes de que lo viéramos). Para ridiculizar esta idea, Einstein le preguntó una vez a un colega, solo medio en broma, si creía que la Luna, solo estaba donde estaba, cuando él la miraba.
A principio del siglo XX, se concibió la teoría cuántica para explicar la mecánica, el mecanismo, que rige el comportamiento de los átomos. Se comprobó que la energía de un átomo cambia solo a intervalos discretos, o cuantos, de ahí la denominación de mecánica cuántica. Y que se refiere tanto a las observaciones experimentales como a la teoría que las explica.
La teoría cuántica está en la base de todas las ciencias de la naturaleza desde la química hasta la cosmología. La necesitamos para comprender el brillo del Sol, las imágenes del televisor o el Big Bang que dio origen al universo.
Buena parte de la tecnología moderna se basa en dispositivos, ya descritos anteriormente, y que aprovechan en todos los casos, efectos cuánticos.
La física precuántica o mecánica clásica, o física clásica, también llamada física newtoniana, suele ser una aproximación excelente para objetos mucho más grandes que una molécula. Pero no es más que una aproximación, y no sirve en absoluto para los átomos, de los que está hecho todo. Aún así la física clásica es básica para nuestro saber convencional nuestra visión newtoniana del mundo. Pero ahora sabemos que es una visión del mundo fundamentalmente defectuosa.
Desde antiguo los físicos se han entregado a especulaciones esotéricas sobre la naturaleza de la realidad física. ¿Porqué la teoría cuántica, no ha tenido en ningún espacio intelectual y social, algo comparable a lo que tuvieron las ideas de Copérnico o de Darwin?
Para la moderna mentalidad, esas ideas parecían razonables pero si uno intenta resumir las implicaciones de la teoría cuántica, lo que se obtiene suena a misticismo.
Vamos a intentarlo de todos modos.
Desarrollaremos las influencias de la teoría cuántica, y comprenderemos la preocupación de Einstein por ellas, a las que calificó de acciones fantasmales.
Para explicar los hechos demostrados, la teoría cuántica nos dice que la observación de un objeto puede influir instantáneamente en el comportamiento de otro objeto distante, sin que estén conectados por ninguna fuerza física, aunque sabemos que existen.
La teoría cuántica también nos dice que la observación misma de la posición de un objeto crea su presencia ahí. De acuerdo con la teoría cuántica, un objeto puede estar en dos o muchos sitios a la vez (incluso muy distantes entre sí). Su existencia en el punto particular donde se detecta su presencia se convierte en una realidad sólo si es objeto de observación (¡consciente!)
Edwin Schrödinger, uno de los fundadores de la Teoría cuántica moderna, formuló su ahora famosa metáfora del gato encerrado en una caja (como detallaremos posteriormente) para ilustrar que lo que dice la teoría es un absurdo.
Niels Bohr, el principal intérprete de la teoría cuántica dijo: Todo aquel a quien la mecánica cuántica no le parezca insólita es que no la ha entendido.
Un estudiante de física le preguntó a Richard Feynman, a parte de una herramienta de cálculo ¿Qué es realmente la función de onda cuántica?. La única respuesta que se escuchó fue :¡Shh! Primero cierra la puerta. Para un físico dispuesto a: diseñar un láser, analizar el comportamiento de los semiconductores o el de las estrellas; debe dejar al margen las insólitas implicaciones de la teoría cuántica y centrarse en su objetivo más mundano.
La exploración de las cuestiones fundamentales que plantea la mecánica cuántica está ya en marcha, y no solo en la física, sino en la filosofía, en la psicología, en la astrología o en la informática. La tecnología actual limita nuestra percepción del enigma cuántico a los objetos diminutos, pero esto es solo una limitación técnica. La mecánica cuántica se aplica a todo. Los avances técnicos están permitiendo hacerla extensible a objetos cada vez más grandes.
La física clásica explica el mundo bastante bien, son los detalles los que se le resisten, la física cuántica maneja los detalles perfectamente. Y no reemplaza a la física clásica, sino que la abarca como un caso especial.
La física clásica es una aproximación extremadamente buena para el comportamiento de los objetos mucho mayores que los átomos. Pero si uno escarba en cualquier fenómeno natural –físico, químico biológico o cosmológico- acaba tropezando con la mecánica cuántica.
Un fenómeno que seguía inexplicado en termodinámica era la radiación térmica, el espectro de la luz emitida por los cuerpos incandescentes. Max Planck , se propuso resolverlo. Hacemos un breve resumen: si introducía la temperatura del cuerpo, su fórmula le daba la intensidad de radiación correcta a cada frecuencia. La ecuación requería el factor de corrección para ajustarla a los datos, una constante que llamó ( h ). Hoy la conocemos como constante de Planck , y al igual que la velocidad de la luz la reconocemos como una propiedad fundamental de la naturaleza.
Planck asumió que un electrón sólo podía radiar energía en paquetes o cuantos . Además cada cuanto emitido tendría una energía igual al número ( h ) de su fórmula multiplicado por la frecuencia de vibración del electrón. Así un electrón vibraría por un tiempo sin perder energía en forma de radiación. Luego de manera aleatoria y sin causa, sin ninguna fuerza aplicada, radiaría súbitamente un cuanto de energía en la forma de un pulso de luz. Los electrones también ganarían energía, cedida por los átomos calientes mediante tales saltos cuánticos
Planck estaba permitiendo a los electrones pasar por encima de las leyes del electromagnetismo y de la ley universal del movimiento de Newton. Si este comportamiento de saltos cuánticos es una ley de la naturaleza debería aplicarse a todo. ¿Porque entonces las cosas que vemos a nuestro alrededor se comportan de manera continua?
¿Porque no vemos a los niños columpiándose a saltos cuánticos?. Es cuestión de número, y ( h ) es un número extremadamente pequeño.
A Einstein le llamó la atención la similitud matemática, entre la ecuación del movimiento atómico y la ley de radiación de Planck.
¿Podría ser que la luz no solo se pareciera a los átomos matemáticamente, sino también físicamente? Y si así fuera: ¿podría la luz, al igual que la materia, venir en paquetes cuánticos? Podría haber átomos de luz, igual que hay átomos de materia? El efecto fotoeléctrico era justo lo que Einstein necesitaba. La ley de radiación de Planck implicaba que la luz venía dada en paquetes, los cuantos cuya energía era mayor, cuanto más alta era la frecuencia.
Cuando Einstein recibió el Premio Novel en 1922, por su investigación del efecto fotoeléctrico, la citación evitó toda mención explícita del fotón, que seguía sin ser admitido a pesar de haber cumplido ya diecisiete años. Pero Einstein sostenía que el efecto fotoeléctrico mostraba que la luz era un flujo de fotones (diminutos proyectiles compactos). Pero ¿Cómo podían aquellos diminutos proyectiles, producir los patrones de interferencia exhibidos por la luz?
Si tomamos la interferencia, algo explicable sólo en términos de onda podemos probar que la luz es una onda que se propaga.
En cambio si tomamos el efecto fotoeléctrico, donde cada electrón absorbe un cuanto de luz, podemos probar que la luz es un flujo de diminutos objetos compactos.
Aunque la naturaleza de la luz, paradójicamente turbaba a Einstein, siguió aferrado a su hipótesis fotónica. Declaró que en la naturaleza existía un misterio al que deberíamos enfrentarnos. Casi cien años después el misterio sigue con nosotros. Las implicaciones de probar dos cosas contradictorias van más allá de la física, hasta la naturaleza de la observación consciente. Es el enigma cuántico
De Broglie compartía la impresión de Einstein de que había un significado profundo en la dualidad de la luz, que podría ser o bien una onda extensa o bien un flujo de partículas compactas. Y dedujo que si la luz tenía esa dualidad, también la materia pudiera ser, o bien onda o bien partícula. Dedujo una expresión simple para la longitud de onda de una partícula de materia.
Mientras tanto: en los laboratorios de la compañía telefónica de Nueva York hubo un accidente menor. Clinton Davisson estaba experimentando con la dispersión de los electrones por superficies metálicas, la compañía estaba diseñando amplificadores de válvulas de
Vacío para transmisiones telefónicas, para lo que el comportamiento de la colisión era vital.
Pero una fuga dejó entrar aire en el sistema de vacío, causando la oxidación de una superficie de níquel. Davisson calentó el metal para eliminar el oxígeno. El níquel cristalizó formando una serie de grietas. Ahora los electrones rebotaban en una serie de direcciones bien definidas . Era un patrón de interferencia que demostraba la naturaleza ondulatoria del electrón.
Este descubrimiento venía a demostrar que la suposición de De Broglie, que los objetos materiales también podían comportarse como ondas.
A principios de los años veinte del pasado siglo, los físicos habían aceptado el hecho de que, según el experimento elegido, tanto la materia como la luz podían manifestarse como paquetes compactos o como ondas externas. Pocos se molestaron en comprender esta aparente contradicción.
La significación de esta paradoja, vino de la mano de la Ecuación de Schrödinger, pero entonces él con las ondas de materia de De Broglie, sólo pretendía librarse de los “ malditos saltos cuánticos de Bohr”.
Schrödinger quería enmendar las leyes de Newton, dando cabida al comportamiento cuántico de los objetos pequeños y, a la vez, dar una descripción del mundo donde los electrones, y los átomos se comportasen razonablemente. Sería una física nueva, una conjetura que debería comprobarse. Buscaba “ la nueva ecuación universal del movimiento”. En solo seis meses y en cuatro artículos estableció las bases de la mecánica cuántica moderna con una ecuación que describía las ondas de materia.
En 1926S Schrödinger propuso su modelo atómico llamado modelo mecánico-ondulatorio del átomo. Según este modelo, el electrón en un átomo se comporta como una onda estacionaria tridimensional.
Por ejemplo, cuando se produce un movimiento vibratorio en una cuerda con un extremo fijo, al llegar al extremo fijo, las ondas se reflejan, se invierten y se transmiten nuevamente a lo largo de la cuerda en sentido contrario. Cuando se encuentran ambas ondas, nace una onda estacionaria
Precisamente la ecuación de Schrödinger nos describe la evolución de la función de onda asociada al movimiento de cualquier partícula que se encuentre bajo la influencia de un campo de fuerza.
Tanto el modelo de Bohr como el de Schrödinger nos describen el átomo como un diminuto mundo vibratorio. Además de este patrón vibratorio, para los electrones giratorios alrededor del núcleo se necesitan cuatro parámetros para caracterizar el estado cuántico del electrón, llamados números cuánticos.
El número cuántico principal determina el contenido energético del electrón y viene dado por la órbita estacionaria en que se encuentra. El número cuántico principal, junto al número cuántico azimutal y al número cuántico magnético sirven para describir la localización del electrón en el espacio tridimensional. El cuarto número cuántico aparece gracias al spin o movimiento de giro alrededor de su eje. Este eje de rotación sin embargo, no se puede describir con precisión.
No obstante si efectuamos una medición sobre las partículas, probaremos que éstas si adquieren un determinado eje de giro. La orientación del spin sobre un eje determinado en el espacio puede ser hacia arriba (spin up) o hacia abajo (spin down), en relación con un eje en dirección vertical.
Es como si el electrón actuara como un pequeño imán con un polo sur y un polo norte. Gracias a esta interesante propiedad, el electrón puede considerarse como la partícula magnética más pequeña,
De hecho toda partícula subatómica tiene inherentes unas propiedades magnéticas. Por ejemplo los núcleos de hidrógeno o protones se comportan como pequeñas bolitas girando sobre si mismas.
Tanto Einstein como Planck, sentenciaron que era obra de un genio y que “hacía época”. La ecuación de Schödinger, es en realidad una aproximación no relativista. Esto es, se cumple solo cuando las velocidades no se acercan demasiado a la velocidad de la luz.
Pero Werner Heisenberg, un joven discípulo de Bohr, presentó su propia versión de la mecánica cuántica, mediante un método matemático abstracto, para obtener resultados y que excluía cualquier representación gráfica de lo que ocurría.
La versión de Schrödinger, más manejable matemáticamente es la que se suele emplear hoy día. ¿Qué es lo que oscila en la onda de materia de Schcrödinger?. La representación matemática de la onda se conoce como función de onda. En cierto sentido, la función de onda de un objeto, es el objeto.
La función de onda de un átomo móvil podría parecerse mucho a una serie de olas, un paquete de ondas viajando en el agua. Una ecuación de onda para ondas sobre el agua o para ondas de materia, puede describir tanto un paquete externo como numerosas crestas, como un paquete compacto con sólo unas pocas, o incluso una sola cresta desplazándose.
Para objetos más grandes, mucho mayores que el átomo, la ecuación de Schrödinger se convierte esencialmente en la ecuación universal del movimiento de Newton.
La ondulatoriedad en una región es la probabilidad de encontrar el objeto en esa región. Cuidado; no es la probabilidad de que el objeto esté ahí. Hay una gran diferencia. El objeto no está allí antes de que lo encontremos. Es nuestra localización del objeto lo que causó que estuviera allí. Esta idea es traicionera y es la esencia del enigma cuántico.
Ejemplo de feria: Tenemos dos cubiletes y un guisante bajo uno de ellos. La probabilidad aquí es : P = 1/2 + 1/2 = 1 = certeza. Los juegos de azar hacen casi obvio lo que la ondulatoriedad cuántica debería representar. No obstante, hay una diferencia fundamental entre la probabilidad clásica y la probabilidad representada en la mecánica cuántica por la ondulatoriedad.
La probabilidad clásica es subjetiva. La probabilidad cuántica en cambio es objetiva. Es la misma para todo el mundo. La función de onda es todo lo que hay; la descripción cuántica de la situación física completa no añade un átomo a la función de onda del átomo.
Si alguien mirase en un punto particular y acertara a ver un átomo, esa observación colapsaría la función de onda del átomo, el cual quedaría localizado en ese punto particular para todo el mundo. Esto es, un segundo observador que mirara inmediatamente después encontraría el átomo donde lo localizó el primer observador.
Pero como vemos, un experimento de interferencia, podía haber demostrado que el átomo no había estado allí antes de que el primer observador mirara. Parece que estamos diciendo que de algún modo, la observación de que un átomo esté en cierto sitio, ha creado su presencia allí. ¡En efecto! Habíamos advertido que lo que íbamos a decir era difícil de creer.
La teoría cuántica se ha aplicado a entidades tan grandes como el Universo y tan íntimas como la mente. Si llegamos a este punto la mecánica cuántica nos causa perplejidad, pero eso también les ocurre a los expertos.
Presentaremos ahora el experimento cuántico arquetípico que demuestra lo que hemos venido diciendo y de mostraremos que las observaciones no solo perturban lo que se mide, sino que lo producen.
Se trata del llamado “ experimento de las dos rendijas”.
Estos resultados experimentales que nadie pone en duda, se incluyen en cualquier texto de mecánica cuántica. Pero esta versión se parece un poco al juego de los cubiletes. En el juego de los cubiletes, el guisante tenía la misma probabilidad de estar en el de la izquierda que en el de la derecha. Aquí asignaremos partes iguales de la ondulatoriedad de un átomo a cada una de las cajas.
Cualquier onda puede reflejarse. Un espejo semitransparente refleja parte de la onda y deja pasar el resto. La función onda de cada fotón individual que golpea el espejo semitransparente se divide en una parte reflejada y una parte transmitida.
También podemos tener espejos semitransparentes para los átomos. Cuando se encuentra con un espejo de alta clase, la función de onda de un átomo se divide en dos paquetes de onda, uno que atraviesa el espejo y otro que se refleja.
La disposición de espejos y de cajas permite atrapar las dos partes de la función de onda de un átomo cerrando las cajas, tras asegurarnos que ambos paquetes están dentro.
En el juego de los cubiletes el guisante estaba de hecho, bajo uno de los cubiletes. La teoría cuántica dice que la ondulatoriedad del átomo y, por ende, el átomo mismo está simultáneamente en ambas cajas.
Podemos establecer el significado que buscamos mediante un experimento de interferencia, la demostración estándar de que algo es una onda externa. Si permitimos mediante un pequeño orificio que la función de onda de ambas cajas vaya a una pantalla donde el átomo se fijará. En un caso, las ondas se sumarán las crestas, mientras que en otro se anularán, cancelándose mutuamente. La distancia ( d ) determina en todos y cada uno de los átomos el punto donde irá a parar, es el punto de la máxima ondulatoriedad.
Por lo tanto, cada átomo debe conocer de algún modo la separación ( d ). Según la teoría cuántica cada átomo conoce la pauta porque cada átomo estaba en ambas cajas a la vez.
¿No tendría más sentido decir que había una parte del átomo en cada caja? No lo tiene, veamos porqué: Supongamos que, en vez de hacer un experimento de interferencia, simplemente miramos dentro de una caja para ver en cual de ellas está el átomo. Pues bien, alrededor de la mitad de las veces veremos un átomo entero en la caja inspeccionada y la otra mitad de las veces encontraremos que la caja está totalmente vacía. Si no hay átomo en la caja que miramos, entonces está en la otra.
Pero antes de que miráramos, un experimento de interferencia como el que acabamos de describir podría haber establecido que el átomo estaba en ambas cajas. Al mirar, en cambio, encontramos el átomo entero en una u otra caja. Por supuesto esto plantea un problema conceptual: podemos optar por demostrar cualquiera de las dos situaciones contradictorias.
La manera más precisa de describir al átomo aún por observar es traducir en palabras las matemáticas que describen el estado del átomo: éste estaba en dos estados a la vez, en la caja de arriba y no en la de abajo y, simultáneamente, en la caja de abajo y no en la caja de abajo. En otras palabras, el átomo estaba en ambas situaciones al mismo tiempo.
Dicho así, la mente se nubla. Es como decir que un objeto físico está en dos sitios al mismo tiempo. La expresión mecanocuántica para esta situación es que el átomo se encuentra en un estado de superposición.
La mecánica cuántica dice que el procedimiento de observación crea la situación presente del átomo concentrado en una caja o distribuido entre las dos. Aún dice más: el procedimiento de observación crea la historia del átomo (aparentemente hacia el pasado). Localizar el átomo en una caja implica que ha seguido una trayectoria única tras su encuentro previo con el espejo semitransparente. La interferencia dice que ha seguido ambas trayectorias.
En este punto podemos optar por dos actitudes ante la probabilidad cuántica: una sortea el enigma mientras que la otra le hace frente.
Una actitud pragmática: La ondulatoriedad es la probabilidad de lo que observamos.
Sí, depende de cómo observamos. En nuestro caso depende de si inspeccionamos una caja o hacemos un experimento de interferencia y miramos la pantalla tras abrir sendos agujeros en las cajas . En cada caso la teoría cuántica predice el resultado correcto. Esta actitud pragmática, es conocida como La interpretación de Copenhague que desarrollaremos a continuación
Una actitud de incomodidad: ¿acaso la ley fundamental de la naturaleza la Ecuación de Schrödinger, solo nos proporciona probabilidades? Einstein estaba convencido de que tenía que haber una explicación. Dios no juega a los dados, uno de sus comentarios más citados. (Bohr le replicó que no le dijera a Dios como debía regir el Universo.
Si llegados a este punto el lector no se siente desconcertado, es que no ha entendido nada. Richard Feynman que entendió la mecánica cuántica como nadie dijo: “ nadie entiende la mecánica cuántica”
La Interpretación de Copenhague
El significado de la mecánica newtoniana describía un mundo razonable , un universo de relojería, no necesitaba interpretación. La relatividad de Einstein es contraintuitiva, pero nadie interpreta la relatividad.
Acabamos aceptando la idea de que los relojes en movimiento andan más despacio. La idea de que la observación crea la realidad observada es más difícil de aceptar. Eso si requiere interpretación.
Jeb Buchwald, historiador de ciencia decía: “Los físicos han sentido desde hace tiempo un especial aborrecimiento por admitir cuestiones con el más mínimo contenido emocional en su trabajo profesional”. Es cierto que la mayoría de los físicos prefiere no tener que vérselas con ese secreto de familia que es el papel del observador consciente. La interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica permite eludir la cuestión. Es la postura “ortodoxa” entre los miembros de esta disciplina.
Niels Bohr reconoció enseguida que la física había topado con el observador y que el asunto debía abordarse. La interpretación de Copenhague, se concibió durante el año siguiente a la publicación de la
ecuación de Schrödinger, con Niels Bohr como principal arquitecto. No hay una interpretación oficial pero todas las versiones agarran el toro por los cuernos y afirman que una observación produce la propiedad observada. La palabra clave aquí es “observación”. ¿Observación implica necesariamente observación consciente? Depende del contexto.
La interpretación de Copenhague rebaja la afirmación de que la observación produce las propiedades observadas estableciendo que una observación tiene lugar allí donde un objeto microscópico a escala atómica interacciona con un objeto macroscópico.
Así pues la interpretación de Copenhague contempla dos dominios: el macroscópico clásico de nuestros instrumentos de medida regidos por las leyes de Newton, y el dominio microscópico cuántico de los átomos, regido por la ecuación de Schrödinger.
Con esta perspectiva la separación de Bohr entre lo macroscópico y lo microscópico es solo una muy buena aproximación. Pero siempre que aludimos a la observación la cuestión de la conciencia acecha.
De hecho, es la tecnología la que restringe las demostraciones experimentales de fenómenos cuánticos a los objetos pequeños. Lo que la interpretación de Copenhague debe hacer aceptable es que la realidad física depende de como la observemos.
La interpretación de Copenhague descansa sobre ideas básicas: 1) La interpretación probabilística de la función de onda. 2) El principio de incertidumbre de Heisenberg y 3) La complementariedad.
1) Como ya hemos expuesto la ondulatoriedad de un objeto en una región, es la probabilidad de encontrar el objeto en esa región. Que la naturaleza tenga un carácter en última instancia estadístico, no es demasiado difícil de aceptar. Si esto fuera todo, el enigma cuántico no preocuparía demasiado. Pero en la mecánica cuántica la probabilidad implica algo mucho más profundo que la simple aleatoriedad.
En la teoría cuántica no hay átomo aparte de la función de onda del átomo. Puesto que la función de onda del átomo abarca ambas cajas, el átomo mismo está simultáneamente en ambas cajas hasta que su observación causa su presencia en una de ellas.
Pascual Jordan, uno de los fundadores de la teoría cuántica, en una de sus citas dice: Las observaciones no solo perturban lo que se va a medir, sino que lo producen. En términos generales, la interpretación de Copenhague presume que allí donde una propiedad de un objeto microscópico afecta a un objeto macroscópico, la propiedad es observada , y se convierte en una realidad física.
La interpretación de Copenhague suele adoptar el punto de vista simple de que solo las propiedades observadas de los objetos microscópicos existen. El cosmólogo John Wheeler lo expresó de manera concisa: “ Ninguna propiedad microscópica es una propiedad hasta que- es- una propiedad observada”. Si llevamos este parecer a una conclusión lógica, los objetos microscópicos mismos no son cosas reales. Esto es lo que dice Heisenberg.
El punto de vista de Bohr de la imposibilidad de una descripción espacio-temporal ( de donde está un objeto en un momento dado ) lo rechazó desde un principio: la física no consiste solo en investigación atómica, la ciencia no consiste solo en la física, y la vida no consiste solo en la ciencia. ¿Negó Bohr que una meta de la ciencia es explicar el mundo natural? Por supuesto que no. Esta es otra de sus frases: “ Lo opuesto de un enunciado correcto, es un enunciado incorrecto, pero lo opuesto de una gran verdad, puede ser otra gran verdad. El pensamiento de Bohr es difícil de aprehender
Un colega de Heisenberg sugirió que el problema de la dualidad onda-partícula era una cuestión semántica y que podía resolverse diciendo que los electrones no eran ni ondas ni partículas sino ondícolas. El segundo pilar de la interpretación de Copenhague nos lleva al principio de incertidumbre.
2) – Heisenberg demostró que cualquier ensayo experimental para refutar la tesis de la realidad creada por el observador está condenada al fracaso. Ideó un experimento mental, posteriormente conocido como el microscopio de Heisenberg. Después de recibir las correcciones de su maestro Boro, Heisenberg generalizo su idea del microscopio convirtiéndola en el principio de incertidumbre de Heisenberg.” Y dice: Cuanto más precisa sea la medida de la posición de un objeto, más incierta será su velocidad. Y viceversa, cuanto más precisa sea la medida de la velocidad de un objeto, más incierta será su posición.
La posición y la velocidad son magnitudes complementarias. La energía y el tiempo de observación son otro par complementario. Pero lo que cuenta para nosotros es que cualquier observación perturba la propiedad observada lo bastante para evitar la refutación de la tesis mecanocuántica de que la observación crea la propiedad observada. Pero llegados a este extremo también necesitamos el tercer pilar de la interpretación de Copenhague.
3) – La complementariedad. Niels Bohr comprendió que, para que los físicos se permitieran continuar haciendo física sin empantanarse en la filosofía, tenía que afrontar la influencia del conocimiento en los fenómenos físicos. Fruto de esta inquietud fue su principio de complementariedad: “ Los dos aspectos de un objeto microscópico, el de onda y el de partícula son complementarios, y una descripción completa
requiere de ambos aspectos contradictorios, pero debemos considerar sólo un aspecto cada vez.
La interpretación de Copenhague, nos dice pues que aceptemos la mecánica cuántica pragmáticamente . Funciona luego es verdad.
Para la interpretación de Copenhague era esencial una separación clara entre el micromundo cuántico y el macromundo clásico. En tiempos de Bohr, había una amplia tierra de nadie entre ambos dominios.
Parecía aceptable, pues, pensar en un macromundo regido por la física clásica y un micromundo regido por la física cuántica.
Pero la tecnología actual ha invadido esa tierra de nadie. Con un láser apropiado podemos ver átomos individuales a simple vista, igual que vemos motas de polvo en un haz de luz. Con el microscopio de efecto túnel no solo podemos ver átomos individuales, sino que podemos manipularlos. Ahora los átomos pueden parecer tan reales como las canicas verdes. La mecánica cuántica se está aplicando cada vez más a objetos cada vez más grandes. Una barra de una tonelada pensada para detectar ondas de gravedad debe analizarse mecanocuánticamente. Para estudiar el Big Bang, los cosmólogos formulan una ecuación de onda para el universo entero, etc, etc. Cada vez resulta más difícil aceptar a la ligera que el dominio cuántico carece de realidad física.
Cuando se insta a determinados físicos a dar respuesta a la extraña naturaleza del micromundo, dirían algo así como, la Naturaleza es así. En realidad la mayoría de los físicos prefiere no hablar demasiado de las implicaciones de la mecánica cuántica. Pocos niegan la extrañeza cuántica, pero la mayoría cree que la interpretación de Copenhague, o su extensión moderna , la decoherencia, ya se ha ocupado de ella a todos los efectos prácticos, y eso es todo lo que cuenta.
Otros físicos especialmente los jóvenes, tienen la mente cada vez más abierta, yendo más allá de la interpretación de Copenhague. En los últimos años la preocupación por la conciencia misma (así como su conexión con la mecánica cuántica) ha aumentado entre los filósofos, los psicólogos, los astrólogos e incluso hasta los neurólogos.
La interpretación de Copenhague nos enseña que la mecánica cuántica es una teoría plenamente consistente como guía de los fenómenos físicos que nos rodean.
La metáfora del controvertido gato de Schrödinger
Sobre el año 1935, la ecuación de Schrödinger era la nueva ecuación universal del movimiento. La física clásica era la aproximación, mucho más fácil, y apropiada para el dominio macroscópico.
Schrödinger ideó una metáfora, para dar a entender que la teoría cuántica era absurda, pero la metáfora sigue resonando hoy día con la misma fuerza.
Recordemos de nuevo que un átomo incidía sobre un espejo semitransparente y que acababa con la mitad de la ondulatoriedad en cada una de las dos cajas separadas.
De acuerdo con la teoría cuántica, el átomo no está en una caja concreta antes de que lo veamos en una de las cajas. Al mirar dentro de una caja, la ondulatoriedad colapsa y encontramos o bien un átomo entero o bien nada de nada. (El resultado de la observación es aleatorio y no podemos escogerlo). Si la caja resulta estar vacía, el átomo estará en la otra caja.
La versión del argumento de Schröringer parte de aquí.
Ahora supongamos que una de las cajas del par no está vacía, sino que contiene un contador Geiger, y que se dispara cuando registra la entrada de un átomo. Al dispararse, el contador acciona una palanca que destapa un frasco de cianuro de hidrógeno. En la caja también hay un gato, que morirá si el venenoso cianuro sale del frasco
Todo el conjunto del par de cajas, el átomo, el contador Geiger, el cianuro y el gato, está aislado y es inobservable. Hacer constar que Schröringer, nunca contempló poner en peligro la vida del gato. Solo era un experimento mental. Él describió el aparato como “ artilugio infernal”.
Puesto que el espejo semitransparente divide en dos la ondulatoriedad del átomo, una mitad va a la caja que contiene el contador Geiger y el gato
La otra mitad del átomo va a la otra caja. El sistema es inobservable, el átomo se encuentra en un estado de superposición, que podemos describirlo como una presencia simultánea en la caja del contador y en la caja vacía. Como hemos expuesto anteriormente el átomo está a la vez en ambas cajas.
Por tanto, y siguiendo la teoría, el contador aún por observar debe estar también en un estado de superposición; disparado y no disparado. Luego el frasco de cianuro debe estar tapado y destapado, luego el gato debe estar vivo y muerto.
Esto es difícil de imaginar. Imposible de imaginar, por más extensión lógica de lo que nos dice la teoría cuántica. Cuando en el par de cajas solo teníamos un átomo en un estado de superposición , la inspección de una caja colapsaba la función de onda totalmente en una de las cajas. Aquí un vistazo dentro de la caja colapsa la función de onda del sistema entero.
La teoría predice: Si encontramos que el gato está muerto, el contador Geiger se habrá disparado, el frasco estará abierto y allí estará el átomo. Si encontramos que el gato está vivo, el contador no disparado, el frasco de cianuro estará cerrado y el átomo estará en la otra caja.
Pero antes de que miráramos el átomo no estaba en una u otra caja. Estaba en un estado de superposición, simultáneamente en ambas cajas, luego antes de mirar el gato estaba en un estado de superposición, vivo y muerto por igual.
Podríamos pensar que ésta es una idea absurda. ¡Eso es lo que pretendía Schrödinger!. Lo que quería decirnos con esta metáfora, era que llevada a esta conclusión lógica, la teoría cuántica es absurda.
El argumento de Schrödinger, se viene abajo, porque descansa sobre el supuesto de que los objetos macroscópicos, pueden permanecer inobservables en un estado de superposición. A todos los efectos prácticos, cualquier objeto macroscópico está siendo constantemente observado , porque no puede estar aislado, siempre está en contacto y entrelazado con el resto del mundo. ¡ Y ese entrelazamiento equivale a una observación!
Además la interpretación de Copenhague deja claro que el papel de la
Ciencia es predecir los resultados de las observaciones, no discutir sobre alguna realidad última .
La mitad de las veces encontraremos que el gato está vivo y la otra mitad que está muerto. La observación consciente es irrelevante . La metáfora del gato plantea “ un falso problema”.
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Siete décadas después de que Schrödinger formulara su paradoja, cada año se dan conferencias que abordan el enigma cuántico y suelen incluir el tema de la conciencia.
Estudios experimentales de los aspectos misteriosos de la mecánica cuántica que hace años no se habrían financiado, ni tan siquiera propuestos, hoy recaban considerable atención. Objetos cada vez más grandes están siendo colocados en estados de superposición que implican su presencia en los dos sitios al mismo tiempo.
El físico austriaco Antón Zeilinger, lo ha conseguido con 70 átomos de carbono. Proyecta ahora hacer lo mismo con proteínas de tamaño medio. En una conferencia le preguntaban cual era el límite, y él contestó “ solo el presupuesto”.
En un número reciente del boletín de noticias Américan Institute of Physics decía: “ 3.600 átomos en dos sitios a la vez”. La carrera para observar el comportamiento mecánico cuántico en sistemas nanoelectrómecánicos manufacturados nos está acercando más que nunca a la comprobación de los principios básicos de la mecánica cuántica.
Lástima que Schrödinger no pueda ser testigo del creciente interés en su gato. Él estaba convencido de que la Naturaleza quería decirnos algo, y que los físicos deberían ir más allá de la aceptación pragmática de la teoría cuántica. Estaría de acuerdo con la sentencia de John Wheeler: “ En alguna parte algo increíble está esperando a suceder”.
En la teoría cuántica, un átomo puede ser una onda extensa o una partícula concentrada. Si por un lado, miramos y vemos que sale de una sola caja (o una sola rendija), demostraremos que es un objeto compacto. Por otro lado puede participar en un patrón de interferencia, y demuestra que es algo que se propaga, con lo que tenemos una contradicción aparente.
Pero la teoría está protegida por el principio de incertidumbre de Heisenberg, y dice: que al mirar de que rendija sale un átomo, lo golpeamos con fuerza suficiente para desdibujar cualquier patrón de interferencia. Así pues no se puede demostrar la contradicción.
El artículo, ahora conocido como EPR ( publicado por E instein, P odosky y R osen), no defendía que la mecánica cuántica fuera incorrecta, sino tan sólo que era incompleta. La teoría cuántica negaba la existencia de
Un mundo físicamente real y por eso requería una creación de la realidad por el observador; sólo porque le faltaba algo.
La respuesta de Bohr al argumento EPR, no se hizo esperar. Bohr no cuestionaba la lógica del argumento EPR, lo que rechazaba es su punto de partida, la condición para que algo sea una realidad física.
Es lícito preguntarse por qué tanto Einstein como Bohr defendieron sus posturas filosóficas con tanto ahínco. Einstein siempre receló de la teoría cuántica. Bohr fue su defensor incondicional.
Recordemos que durante 20 años la comunidad de físicos, rechazó la propuesta del joven Einstein, de que la luz consistía en fotones (propuesta calificada de temeraria en su momento). Por el contrario, los primeros logros de Bohr, en mecánica cuántica enseguida fueron aclamados.
Einstein pensaba que los físicos rechazarían la refutación de Bohr sobre el argumento EPR. Se equivocaba. La teoría cuántica funcionaba demasiado bien. Proporcionaba una base firme, para el rápido avance de la física y sus aplicaciones prácticas. “ Los físicos profesionales tenían y tienen pocas inclinaciones filosóficas”
Dos décadas más vivió Einstein desde la publicación de su artículo EPR Nunca cejó en su convicción de que la física tenía algo más que decir, de lo que menos contaba la teoría cuántica. Exhortó a sus colegas a no abandonar la búsqueda de secretos, pero puede que al final se desanimara. En una carta a un colega escribió: “Tengo segundos pensamientos, puede que Dios sí sea malicioso”
Sobre los años 70, se evidenció que las acciones fantasmales de Einstein existen, pero siguen siendo fantasmales.
La mayoría de los físicos prestaban poca atención a que la mecánica cuántica fuera o no completa. El caso es que funcionaba.
¿A quién le importaba que los átomos carecieran de realidad física antes de ser observados? Los físicos de a pie no tenían tiempo para entretenerse en cuestiones meramente filosóficas. Aún hoy, es mejor dedicarse a explorar el significado de la mecánica cuántica, solo en los ratos libres.
Sin embargo desde el teorema de Bell, (John Stewart Bell, nació en Belfast en 1928), los físicos más jóvenes, muestran un creciente interés por lo que la mecánica cuántica quiere decirnos. A Bell lo que más le interesaba de la mecánica cuántica eran los aspectos filosóficos.
Del teorema de Bell, se ha dicho que es el descubrimiento científico más profundo de la segunda mitad del siglo XX. Fue como si restregara en la cara de los físicos toda la extrañeza de la mecánica cuántica.
Las acciones fantasmales de Einstein existen. Cualquiera de los objetos que han interaccionado alguna vez, continúan influyéndose mutuamente de manera instantánea. Lo que ocurre en los confines de la galaxia influye en lo que ocurre en nuestro jardín. Aunque estas influencias son indetectables, en cualquier situación compleja normal, ahora están mereciendo la atención de los laboratorios industriales porque también podrían hacer posible la creación de ordenadores fantásticamente poderosos.
En el transcurso de los años 50, David Bohm, elaboró un concepto del Universo según el cual éste consiste en la interconexión de todas las cosas y propuso una visión de totalidad no fragmentada del Cosmos.
El orden del Universo se encontraría en un nivel subyacente a la materia, más allá de los cuantos, y más allá del espacio y del tiempo. A este orden o nivel más profundo o esencial Bohm lo llamó orden implicado.
El orden implicado sería perfecto y contendría la información de la totalidad, análogo a un Holograma en que cada una de las partes contiene la totalidad. Dentro de este orden implicado hay simultaneidad y sincronicidad; por tanto, ni el espacio ni el tiempo son ya factores dominantes para determinar las relaciones entre los diferentes elementos.
De hecho el orden implicado debe ser considerado básicamente como un proceso de pliegue y despliegue de una realidad multidimensional.
En el orden implicado, Bohm integra la conciencia como parte fundamental. Para él, materia y mente son aspectos interdependientes, pero a la vez son reflejo de una realidad de dimensionalidad mayor, o sea, también son proyecciones del campo multidimensional. Existe una conectividad entre todas las partes del Universo.
Una reflexión de David Bohm: “ Diría que en mi trabajo científico y filosófico, mi principal interés ha sido el comprender la naturaleza de la realidad en general, y la de la conciencia en particular, como un todo coherente, el cual nunca es estático ni completo, sino que es un proceso interminable de movimiento y despliegue”.
John Bell, se vio sorprendido por el hallazgo de un contraejemplo del teorema de la inexistencia de variables ocultas. Descubrió que unos años antes, David Bohm había concebido una teoría que incluía variables ocultas y reproducía las predicciones de la mecánica cuántica. “ Vi lo imposible conseguido”, comento Bell.
¿Qué dice, en síntesis el teorema de Bell? Supongamos que los objetos de nuestro entorno tienen propiedades físicas reales, no creadas por la observación, y supongamos además que dos objetos pueden separarse de modo que lo ocurrido a uno no puede afectar al otro. Para abreviar llamaremos a estas dos suposiciones realidad, y separabilidad.
A partir de estas dos suposiciones, (ambas aceptadas por la física clásica pero negadas por al teoría cuántica),
Bell dedujo que ciertas magnitudes observables tenían que ser mayores que otras magnitudes observables. Esta predicción experimentalmente comprobable del teorema de Bell es la desigualdad de Bell .
Si se constata que la desigualdad de Bell no se cumple, entonces una de las dos premisas de la que parte debe ser falsa. En otras palabras: “ si se viola la desigualdad de Bell en un experimento real, nuestro mundo no puede tener realidad y también separabilidad”.
La mecánica cuántica pone estas cuestiones sobre la mesa, delante mismo de nosotros. Y el teorema de Bell permite ponerlas a prueba. En un mundo que calificaríamos de razonable los objetos deberían tener propiedades reales. Esto es, las propiedades de un objeto no deberían ser creadas por la observación. Además en un mundo razonable, los objetos deberían ser separables. Esto es, deberían afectarse mutuamente sólo a través de fuerzas físicas, y no de las influencias más rápidas que la velocidad de la luz de Bohr, llamadas acciones fantasmales por Einstein. Por consiguiente el mundo newtoniano descrito por la física clásica es un mundo razonable. El mundo descrito por la física cuántica no lo es.
El teorema de Bell permite comprobar si nuestro mundo es, en efecto, razonable (o quizá solo sea su descripción cuántica la que es razonable).
Realizados los experimentos resultó que la desigualdad de Bell no se cumplía. Las premisas de realidad y separabilidad llevaban a una predicción incorrecta para nuestro mundo tal como es. El hombre de paja de Bell fue abatido (tal como él esperaba). Así pues nuestro mundo no tiene realidad y separabilidad a la vez. (Lo que puede significar la afirmación de que nuestro mundo es irreal ).
¿Qué es pues lo que predice la teoría cuántica? Predice justo lo que se constató: la desigualdad de Bell no se cumplía. La magnitud de la discrepancia no es importante. El que la desigualdad se incumpliera en alguna medida negaba las premisas de realidad y separabilidad de las que se derivaba. De haberse cumplido, la teoría cuántica se habría demostrado incorrecta, (premisas incorrectas pueden llevar a predicciones correctas).
La magnitud de la violación de la desigualdad de Bell predicha por la teoría cuántica requiere un cálculo bastante complejo, que no vamos a incluir en esta somera exposición de los hechos.
La separabilidad es la palabra que hemos empleado al referirnos a que los objetos sólo pueden ser afectados por fuerzas físicas. Sin separabilidad, lo que ocurre en un sitio puede afectar instantáneamente a lo que ocurre a mucha distancia sin que ninguna fuerza física conecte ambos eventos.
Bohr aceptó esta extraña predicción de la teoría cuántica como una influencia.
Pero para Einstein, cualquier efecto no mediado por una fuerza física real era una acción fantasmal.
Los experimentos han demostrado tales influencias hasta una extensión de más de cien kilómetros. Por supuesto, la teoría cuántica establece que esta conectividad abarca el Universo entero. Es más, la conectividad cuántica puede ir de lo microscópico a lo macroscópico. La no separabilidad de dos objetos cualesquiera, como puede ser una pareja de fotones gemelos, establece una no separabilidad generalizada.
Hablamos de fotones gemelos sólo porque la situación es sencilla de describir y susceptible de comprobación experimental.
Pero en principio cualquier par de objetos que haya interaccionado alguna vez, queda entrelazado para siempre. El comportamiento de uno influye instantáneamente en el otro. En principio nuestro mundo tiene una misteriosa conectividad universal que va más allá de lo que podemos considerar fuerzas físicas.
Tanto Einstein como Bohr murieron antes de que Bell presentara su teorema. Seguramente Bohr habría apostado por el resultado experimental que confirmaba la corrección de la teoría cuántica. En cuanto a Einstein ¿habría seguido insistiendo en que los objetos separados son reales por derecho propio y no se influyen a través de conexiones más rápidas que la luz?
La conectividad universal predicha por la teoría cuántica:
“no puedes zarandear una flor/ sin perturbar una estrella”
Ha quedado demostrada.
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Habiendo llegado a este punto, regresemos de nuevo a la Astrología. Y nada más oportuno, que enumerando los Principios Astrológicos de nuestro más insigne y reconocido astrólogo Demetrio Santos.
Primer Principio
El ambiente influye en el ser vivo; éste, es el resultado de sus influencias anteriores y actuales.
Tenemos los órganos o sistemas que responden a la influencia exterior correspondiente.
El ambiente está constituido por el entorno natural:
Inmediato …(suelo,atmósfera,vegetación,alimentos). Humano …(familiar, social, cultural).
Planetario …(Tierra y nuestro sistema Solar).
Cósmico …(estrellas, galaxias, etc)
Segundo Principio
La principal acción de los astros sobre el ser viviente, se debe a la gama luminosa de radiación. Su variación en intensidad y cromatismo produce la transformación biológica causando la evolución de las estructuras moleculares y orgánicas.
La atmósfera interviene filtrando la radiación y tiene la mayor ventana de penetración para la gama de radiación luminosa que es la que llega al suelo terrestre.
Tercer Principio
Los sistemas biológicos sintonizan del exterior su propia frecuencia interna. Cada frecuencia del espectro cromático opera a nivel atómico –molecular. Cada período de repetición en intensidad o cromatismo de la luz, modifica el sistema o estructura super-molecular orgánica, correspondiente a ese período.
El período o tiempo de evolución depende en esencia del número de unidades del conjunto de cohesión de las mismas. La razón es que cada onda entra en resonancia con su propio sistema. Las ondas luminosas son producidas y captadas por los niveles atómicos y moleculares. Las ondas planetarias (períodos de variación en intensidad y cromatismo) que son sintonizadas por los conjuntos moleculares, celulares y orgánicos, evolucionan paralelamente a ellas, ya que son su resultado.
Cuarto Principio
La intensidad y variación del flujo luminoso causa la transformación y actividad del ente biológico.
La intensidad determina el número de elementos de la estructura que se transforman. La variación o gradiente expresa la velocidad de la transformación. Generalmente se toma como favorable, dentro de los límites de funcionamiento orgánico, la variación positiva y como desfavorable la negativa.
Quinto Principio
La formación de un conjunto biológico implica su parcial aislamiento del medio, con ello refuerza sus propios ciclos que han de acoplarse a los exteriores si ha de sobrevivir. En si mismo se convierte en un campo de propagación de ondas biológicas.
J. J. Blasco
BIBLIOGRAFÍA
Astronomía Fundamental. Vicent J. Martinez….
Editorial PUV. Publicacions Universitat deValencia
El Gran Libro de Astronomía Moderna. Renato Migliavacca…
Editorial De Vecchí S.A.
Astronomía General. D. Baladí-Enríquez….
Ediciones Omega S.A.
Introducción a la Astrofísica. Eduardo Battaner
Alianza Editorial S.A.
Partículas Elementales. Ramón Fernández
Editorial FCE. Ciencia/195
De qué está hecho el Universo. Tonatiuh Matos
Editorial FCE. Ciencia/204
El enigma cuántico. Bruce Rosenblum y Fred Kuttner
Tusquets Editores, S.A.
Del Mundo Cuántico al Universo en expansión. Hacyan Shahen
Editorial FCE. Ciencia /129
Radiaciones, Gravitación y Cosmología. Manuel Enebral Casares
Editorial Agrícola, S.A.
Materia Obscura en el Universo. Arcadio Poveda y Miguel Ángel Herrera
Conacyt . Equipo Sirius.
Investigaciones sobre Astrológica. Demetrio Santos
Editorial Ciclos del Cosmos
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