Después de leer a Hawking (1),
quizás como a cualquier lego, uno termina haciéndose preguntas, algunas
de las cuales ya dicho científico se las hizo, pero sin hallar una respuesta
satisfactoria o bien dejándola sin responder porque los actuales niveles que la
física ha alcanzado lo impide. Estas líneas no pretenden ser esa Teoría
unificada de la física tan procurada, y,
por lo mismo, tal como S. Hawking
reconoce recibir a diario, bocetos teóricos de ilusionados ciudadanos que creen
haberla encontrado, no se la haré llegar a su correo. Es tan solo un intento de
orientar la pesquisa en una dirección hasta ahora impensada. Quizás la cuestión mas complicada, es para
mi ¿que es la materia?. Algunos se han
atrevido a decir que “es energía organizada”, otros intentan explicarla en base
a la intuición como Demócrito que decía que estaba compuesta de átomos. Gran
acierto intuitivo porque mas tarde la física de partículas descubrió tales
átomos. Así tenemos que un considerable número de los grandes saltos o avances
en la ciencia se han logrado gracias a quienes fueron capaces de hacerse
preguntas y de aventurar o proponer una respuesta -la que muchas veces parece
ir contra la opinión común de su época-, y asumir sus consecuencias, porque
algunos sabihondos con poder han intentado acallarlas basándose en argumentos
tan superficiales o poco profundos como “eso es contrario a lo que dice la
Biblia”. Hace algunos meses atrás Hawking en una entrevista también se atrevió
a decir algo así como que no hay lugar en el origen de nuestro universo para la
mano de Dios, ello porque de descubrir una teoría unificada que nos permita
explicar el comportamiento de la materia tanto en nivel macro como en el microcósmico,
podremos explicar el origen del cosmos como también predecir con exactitud, a
partir del conocimiento de una determinada historia, el comportamiento o las
historias posibles que se sitúen ya sea en el pasado o en el futuro. Ello me
irritó algo, no lo niego, dado mi profunda fe (2), sin embargo, habiendo analizado sus argumentos
con más calma veo que no es de extrañar que así piense.
Pero volviendo a mis preguntas, veo con
preocupación, pese a los acercamientos cada vez más certeros que la ciencia y
particularmente la física hacen, -los que nos sorprenden casi a diario-, que
aún es impensable dar respuesta al ¿Qué es la materia? Si, es innegable,
podemos decir hoy en día, que ella está compuesta, -en base a las precisas
observaciones y comprobaciones realizadas
en nuestros avanzados laboratorios-, de partículas (o cuerdas según algunos
renombrados teóricos) como el electrón, el protón, el neutrón, los gluones, los
quarks, etc. (Incluidas sus respectivas antipartículas o partículas de
antimateria) organizadas de tal modo que en ellas es posible observar 4 tipos
de fuerzas bien características, como
la fuerza débil transmitida por los
bosones vectoriales masivos, la fuerte que gobierna las interacciones
nucleares, esto es, la que mantiene a los quarks unidos en el protón y el
neutrón cuyos responsables de transmitirla serían los gluones que se encargan
de ligar los quarks en dichas partículas (protón, neutrón). Completan estas
fuerzas, el conocido electromagnetismo y la gravedad, aparentemente la mas
débil de todas. Pero esta definición descriptiva no resuelve el problema,
porque no ha dado en el clavo, esto es, no nos señalan de que están
constituidas dichas partículas, ni a que se debe que unas tengan carga
eléctrica sea negativa como el electrón o positiva como el protón y el positrón
aunque algo en ello tendía que ver la dirección del spin, y menos aún nos
explican porque los neutrones carecen de carga eléctrica. La dificultad radica
en que nuestros instrumentos actuales establecen fronteras mas allá de las
cuales nos es imposible “ver” por lo que debemos conformarnos con las teorías
que nos explican ciertos comportamientos de la materia, nos ayudan a predecir
otros, pero dejan algunos sin explicación como por ejemplo las
singularidades, donde las teorías fallan.
Por la teoría de la relatividad general sabemos
que el universo debió tener un comienzo, una singularidad la cual no puede
explicar, donde la materia estaba infinitamente densa y donde el espacio-tiempo no existía o estaba tan
curvado sobre si mismo que lo hacían imposible, para que ello acontezca
tendríamos que aceptar que dicho estado material infinitamente pesado, denso y
ordenado (cero entropía), también era un mero punto. Esta singularidad inicial fue la responsable
del Big bang, o gran explosión donde ese punto altamente caliente y denso
explota y da origen al espacio-tiempo y a los estados que la materia allí
infinitamente condensada y ordenada fue asumiendo hasta adquirir el estado actual de la materia
y del universo que observamos después de
un largo periodo de años (entre 10
a 20 mil
millones) De haber sido así, todas las leyes que hemos descubierto allí
son inaplicables. El solo principio de exclusión de Pauli basta para
demostrarlo. Según el cual es imposible que dos partículas tengan el mismo
lugar (posición) y velocidad simultáneamente. Ello lo hace inaplicable en el
estado inicial del Big-bang, de allí que, si queremos algún día tener una
teoría unificada satisfactoria, es vital que entendamos “que es realmente la
materia”
Como hombre de fe me llama fuertemente la
expresión bíblica, que dice que Dios hizo el universo de la nada, de lo invisible
hizo las cosas visibles (3). ¿Será que ello es posible? Si
nada es igual a vacío,(aquí me refiero al vacío absoluto) ¿es que un punto sin
nada puede calentarse tanto capaz de de dar origen a un big bang? Y más aun,
¿del vacío es posible generar algo? Si tenemos dos placan cóncavas de un
material extraordinariamente fuerte, -material inexistente por lo demás- y las
juntamos de modo que sus bordes se ajusten de tal modo que nada pueda entrar en
la cavidad resultante y extraemos, si nos fuera posible, todas las partículas
de materia de dicha cavidad, incluido el
espacio-tiempo allí contenido (para lo cual, entre otras cosas, precisaríamos
altísimos niveles de energía similar a la que podría obtenerse de la masa de
una estrella que colapsa para generar un agujero negro) necesariamente
llegaríamos a que dichas placas se curvarían (o enderezarían) hacia dentro de
dicha cavidad hasta que ella desaparece completamente haciendo por supuesto
añicos su envoltorio inicial provocando una gran implosión. Cabría
entonces preguntarnos: ¿Ese punto infinitamente pequeño tendría gravedad?,
pareciera ser que si tendría gravedad porque toda la materia que esté a su
alrededor en un radio bastante grande, pugnaría por entrar allí y a presiones
increíbles. ¿No habríamos generado de este modo un agujero negro?, ¿Qué
efectos tuvo sobre el espacio?, este desapareció curvándose hacia dentro por lo
que podemos concluir que allí el tiempo cesó también porque habremos creado
teóricamente una singularidad, estoy convencido que si (esto es intuyo que si).
Habríamos descubierto entonces el origen
de esa fuerza que tiene perplejos a los físicos, me refiero a la gravedad. Descubriríamos
por que ella es tan débil cuando la masa de un objeto material es pequeña y por
lo mismo, casi despreciable cuado se trabaja a nivel quántico porque a nivel de
partículas el vacío interior es pequeño. Misma explicación tiene el que la
gravedad depende de la masa, pues a mayor masa, mayor es la dificultad que las
partículas exteriores pugnen por ocupar los espacios vacíos ubicados hacia el
centro de dicho cuerpo. Por eso no salimos disparados al espacio producto de la
rotación de la tierra, por eso muchos asteroides están constituidos por un
aglomerado de polvo y rocas pequeñas situadas en torno de una roca algo mayor.
Volveré mas adelante para profundizar sobre estas proposiciones.
Otra pregunta sería ¿Por qué los agujeros
negros se tragan toda la materia que está dentro de su horizonte de eventos? (
De acuerdo con esto el horizonte de eventos
no es mas que el radio exterior donde la fuerza gravitacional del
agujero negro hace imposible que la materia pueda orbitarlo o escapar de allí, por lo que se precipita hacia su
interior) Sin dudas, y aunque parezca simplista o “tirado de las mechas” (4) porque ésta intenta llenar el vacío
interior(5). ¿Pero que
le sucede entonces a la materia?, me atrevería a decir que al implotar bajo
esas altísimas presiones vuelve a su estado primitivo, esto es desaparece haciendo
que el agujero se acerque asintóticamente hacia un estado de vacío mas cercano
al absoluto o infinito, por lo que aumenta su horizonte de eventos. Pero ello
resulta aparentemente contradictorio con aquella regla que reza que en este
universo nada se pierde. ¿Donde está el equilibrio? Yo aventuraría una
respuesta diciendo que dicho equilibrio está en que la fuerza gravitacional
aumenta proporcional a la masa de la materia desdoblada, es decir vuelta a su
estado inicial, esto significa que es aniquilada, transformándose toda en
gravedad. También pareciera contradecir e
invalidar la segunda ley de la termodinámica que en síntesis afirma que el
nivel de desorden aumenta con el tiempo. Pero aquí, habría que diferenciar dos
cosas, el área comprendida por el horizonte de sucesos, donde el nivel de
entropía aumenta, cada vez que el agujero traga materia, pero que disminuye
rápidamente a medida que esta es succionada hacia el interior y el agujero
negro en si, donde los altos niveles de entropía se reducen tendiendo a cero
mientras mas masivas sea dicha singularidad. Esta disminución de la entropía es
muy particular, porque la verdad es que se puede decir también que aumenta, por
cuanto la sopa de partículas materiales se ha ido haciendo cada vez mas
desmenuzada hasta hacer que sea imposible identificar partícula alguna y, paradojalmente
cuando alcanza dicho máximo nivel de entropía, alcanza también el máximo y
perfecto nivel de orden, lo que equivale
también a entropía cero. Tendremos entonces que redefinir algunos conceptos
que tradicionalmente estamos
acostumbrados a manejar quizás de un modo errado, por ejemplo “peso”, “masa” y
por supuesto “partículas” y “materia”.
No cabe dudas que surgen de estas afirmaciones
muchas interrogantes y que por lo mismo seré el hazmerreír no solo de los
físicos de partículas, si es que alguno algún día se da la molestia de leer
este pequeño ensayo, sino también del ciudadano común que dirá, “como este
borrico se atreve a meterse entre las patas de los caballos”. Algo me dice que
no estoy del todo errado ni loco (también es cierto que ningún loco reconoce su
demencia dirán). Pese a ser un simple y desconocido asistente social, lo que
sin lugar a dudas aumentará la hilaridad entre los círculos científicos,
intentaré ahondar en el tema para vislumbrar respuestas satisfactorias a dichas
interrogantes. Ello porque pienso que hasta ahora la llamada Teoría Unificada
en la física está muy lejos de ser alcanzada bajo el enfoque actual porque estoy
convencido que la única gran fuerza a tener en cuenta debiera ser la gravedad y
que las demás, incluidas las partículas elementales de la materia, se originan
a partir de esta, tal como también el espacio-tiempo tienen un origen instantes
posteriores al Big Bang: El error que ha impedido a los físicos quánticos dar
“el palo al gato” (6) ha sido precisamente ignorar la
gravedad y empecinarse en creer que las leyes que gobiernan la mecánica quántica
estaban presentes en la materia antes y
durante la gran explosión. Cosa lógica por lo demás, los muchos árboles no
permiten ver el bosque.
Algunas de estas preguntas son:
- ¿Por que el espacio-tiempo se curva en torno
a objetos de gran masa? Aunque pienso que también lo hace ante simples
partículas como el electrón o cualquiera otra solo que en estos casos dicha
curvatura no es perceptible, o mejor dicho, aún no estamos en condiciones de
percibirlo.
- ¿El universo actual se contraerá después de
un periodo expansivo finito? ¿O mejor, cual es el destino final del universo?
- ¿Hasta que punto debe crecer el estado de
vacío de un agujero negro para generar un nuevo Big Ban? De lo que implica el
cuestionamiento siguiente: ¿Es posible que en una singularidad como un agujero
negro se genere materia? Porque me
parece irreal o demasiado rebuscado la llamada radiación de Hawking, que haría
que, en miles de millones de años, el
agujero finalmente termina evaporándose; sobre todo, teniendo en su vecindario
grandes cantidades de materia orbitándolo, sería mirar a menos el largo alcance
de la fuerza gravitacional.
- ¿Cual es realmente la “partícula de Dios”?
¿No será el vacío infinito y su antipartícula una forma energéticamente
organizada de vacío que llamamos materia? (7)
- ¿Por qué razón algunas estrellas que alcanzan
cierta masa crítica, al morir colapsan en un agujero negro?
Antes de seguir, es interesante destacar que,
por ejemplo, en un átomo de hidrógeno si lo comparamos con la superficie de un
estadio de futbol, se observarían aproximadamente las siguientes relaciones
espaciales: Su núcleo compuesto usualmente de un protón sin considerar sus
isótopos, equivaldría al tamaño de la punta de un alfiler en el centro de dicho
estadio y la órbita de su electrón pasaría aproximadamente por sus bordes (del
estadio), dejando por tanto una gran área entre ambas partículas. Cabe
preguntarnos ¿a que se debe tamaña separación? O bien ¿por que razón el
electrón no se precipita o colisiona con el núcleo? dado a que el protón tiene
carga positiva y cargas distintas se atraen.
Antes de continuar con este comentario, escribí
otro sobre Materia Oscura, del análisis teórico allí hecho, descubrí algo
realmente importante y que me quitó el sueño dándole vueltas al asunto, por las
implicaciones que ello tiene tanto en el origen como en el destino final de
nuestro universo, aparte de las correcciones que debiéramos aplicar a las
teorías existentes. Aunque todo partió a raíz de este análisis, sin el cual no
habría llegado a vislumbrar aquello. Me refiero a la afirmación de que los
fotones deben tener masa. ¿Pero que tipo de masa? pues todas las observaciones
que han hecho los científicos, algunas de las cuales el hombre común también
puede percibir, nos muestran y reafirman lo que digo. Enumeremos algunas de
ellas:
1.- Los fotones se desplazan a la increíble
velocidad de 300 mil kilómetros por segundo y esta velocidad es mantenida en
forma constante en el tiempo.
2.- Según su longitud de honda existe un grupo
de fotones que componen el espectro luminoso, esto es, dicha luz es percibida
por el ojo humano.
3.- Por encima y por debajo del grupo de
fotones que componen la luz visible, existen otros tipos de fotones con
propiedades bien especiales. Entre ellos los denominados rayos X, los rayos
gama, las microondas, los fotones responsables del electromagnetismo, y con
certeza otros que en este momento se me escapan o desconozco.
4.- Una característica común es que ellos se
alejan inmediatamente y a la velocidad que ya mencionamos de su fuente de emisión,
la que se mantiene constante en el tiempo.
5.- Sabemos también que los fotones responsables de la luz casi
siempre rebotan (empleo ese término porque responde mejor,-que el usualmente “reflejan” a que estamos
acostumbrados-, a lo que propondré mas adelante) cuando chocan con una fuente
opaca de materia, salvo una pequeña cantidad que es absorbida como expliqué en
el comentario sobre materia oscura, Asumo que los otros tipos también lo hace
(rebotan), aunque su capacidad de penetración en la materia es muy alta.
6.- Hay una enorme cantidad de fotones viajando
en todas las direcciones en nuestro universo, por lo tanto gran cantidad del
espacio interestelar está, bastante llena de ellos.
7.-
Cuando un electrón salta o es desplazado desde una órbita externa a la
siguiente mas interna del núcleo atómico, es preciso que se libere un
fotón, un desplazamiento a la inversa, absorbe un fotón. Ello nos obliga a pensar que
los fotones están presentes y quizás, determinen o controlen las dimensiones de
la órbita de los electrones. En otras palabras, serían los responsables, junto
a la fuerza de gravedad de que los electrones orbiten allí, su ausencia haría
que el electrón se precipite o estrelle contra el núcleo atómico. Cabe
preguntarse, ¿por qué no han sido observados allí? Quizás por la naturaleza
especial del fotón de comportarse tanto como partícula como en una onda. En
esta última configuración podría estar “estirado” junto a otros fotones
formando el camino por el cual el electrón se desplaza alrededor del núcleo o
quizás formando una barrera o capa que
impide al electrón estrellarse contra el núcleo y contra otros electrones.
Yo diría por tanto que el fotón o fotones necesarios para determinar el radio
de la órbita del electrón dentro del átomo se encuentra(n) atrapado(s) entre
dos fuerzas gravitacionales, la del electrón y la del núcleo.
De estas propiedades salta a la vista que el
fotón tendría una propiedad hasta ahora impensada, esto es, es
antigravitacional. La fuerza que impulsa su veloz desplazamiento en el espacio
no es otra que la gravedad de la materia desde donde se generó, que es
rechazada por su antigravedad. Si no fuera así estos se acumularían al lado de
afuera de las partículas desde donde salieron. Ello explica porque los fotones
se desplazan a una velocidad
constante en el espacio porque siempre
están recibiendo el impulso de la fuerza de gravedad debido al largo alcance
que esta tiene. Por ello también se alejan inmediatamente de su fuente de
emisión cuando son liberados. Sin embargo, cabria esperar que les fuera
imposible acercarse a la materia y ello es desmentido por la realidad pues son
los fotones los que nos permiten ver los objetos cuando éstos rebotan en ellos.
Debe haber alguna explicación para que ello acontezca, quizás ella está en la
velocidad con que se acercan o bien a la naturaleza y pequeñez de su masa, o
también podría ser que la fuerza antigravitacional tiene orientación, esto es, estaría orientada
hacia el lado opuesto a la dirección donde se desplazan o por efecto de la
velocidad del desplazamiento dicha fuera es más débil en dicha dirección. Al respecto, todo parece indicar que la masa del fotón debe ser distinta del
resto de las partículas subatómicas, por ello no ha sido percibida a esa pequeñísima escala. Pero cuando consideramos
un grupo tan extraordinariamente grande de fotones como los que están viajando
en todas las direcciones en el espacio interestelar de nuestro universo, estas
masas infinitesimales se suman como si fueran un solo cuerpo al igual que su
fuerza antigravitatoria. Ello da explicación simultánea a las dos incógnitas
tan procuradas por los expertos, es decir, la llamada materia oscura y la energía oscura, cuya propiedad
antigravitacional es coincidente con la de los fotones la que a su vez sería
responsable de mantener el sostenido alejamiento de las galaxias de este
universo en expansión.
Mientras mas ahondamos en estas proposiciones, más fascinante resultan las
inferencias que podríamos ir sacando o descubriendo. Así por ejemplo, cuando
las galaxias envejezcan, se irán apagando las estrellas y con ello la principal
fuente de emisión de fotones y, como sabemos que los fotones pueden ser
absorbidos por la materia opaca, disminuirá el número de ellos que repleta el
espacio interestelar provocando la disminución de la fuerza antigravitacional,
entonces, llegado un momento, ¿será posible que la gravedad “gane la batalla” y
el universo comience a contraerse? O dicho de otro modo ¿que pasará si se llega
a un punto en que las galaxias lleguen a estar tan alejadas unas de otras en
que la fuerza de gravedad entre ellas ya no tenga ningún efecto? ¿Qué rol
cumplirán los agujeros negros en ese universo frío y oscuro? ¿Se iniciará
realmente la contracción del universo para iniciar la gran implosión o Big
Crunch? Si ello acontece, ¿no será esa gran implosión la condición previa para
un nuevo Big Bang?
La noción de que el origen del universo sería a
partir de un punto extraordinariamente denso y caliente, me resulta un tanto
contradictoria. Una singularidad oscura y densa con una gravedad extraordinaria
como son los agujeros negros, necesariamente tiene que ser frías, tan fría que
lo que consideramos cero absoluto (0° K), se me imagina poco. Allí el calor no
puede existir por cuanto el se genera mediante la interacción entre partículas y en él ellas no pueden existir. La
noción del Big Bang entonces debiera reconsiderarse, Dicha singularidad partió según mi modesta comprensión
con una explosión no tan espectacular y
pirotécnica como la que nos han pintado los físicos y astrónomos. Pero, voy a
darle mas vueltas al asunto antes de seguir.
(Ensayo en desarrollo, quizás
me demore años en acabarlo debido a mi poca o nula formación en matemáticas
avanzadas, ya que alcancé a penas a tener un barniz de cálculo cuando estudiaba
ingeniería de ejecución en electricidad, carrera que la Dictadura de Pinochet
me impidió concluir, por mi condición de líder estudiantil y político. De eso,
el próximo 11 de septiembre habrán pasado 40 años, por lo que de dicho barniz, aún
me suenan los conceptos de derivadas e integrales, de lo demás, no queda nada
en mi disco duro. Pero veremos, espero
no caer en agujeros negros formados por
falacias aparentemente lógicas, aunque pensándolo bien, quizás es bueno
dejar estas ideas básicas lanzadas, en espera de que algún físico lo
suficientemente alocado como yo pueda darse a la tarea de analizarlas tanto
teórica como experimentalmente, Esto último quizás sea un acto de cordura. Por lo mismo, y haciendo caso al aforismo: Pastelero, a tus pasteles).
Notas
(1) Stephen Hawking,
Historia del Tiempo - del Big Bang a los agujeros negros; Agujeros negros y
pequeños universos.
(2) Nací dentro de un
hogar cristiano Bautista, y continuo siendo un creyente fiel, aunque convencido
que Dios tiene sus propios caminos, los que hoy parecen inescrutables. Las
ciencias aparentemente parecen demostrar que dicho Ser Creador no tiene ninguna
participación en nuestro Universo, pero estoy convencido en que mientras más se
acerquen a la verdad, llegarán también a descubrir cuan erradas estaban.
(3) Hebreos 11:3 “Por
la fe entendemos que el universo fue preparado por la palabra de Dios, de modo
que lo que se ve no fue hecho
de cosas visibles”
Biblia de las Américas, Foundation Publications INC. Anaheim, California
(4) Expresión popular
que significa “cosa de locos”
(5) Vacío, aquí
significa ausencia de materia y también ausencia de espacio-tiempo, como no hay
espacio ni tiempo, la materia aquí no
puede existir, entonces toda la materia que puede caer allí, es reordenada de
tal forma que todas las partículas y fuerzas que la componen son reducidas a
cero y solo persiste la gravedad, por lo que ese punto vacío es
extraordinariamente denso y pesado.
(6) Expresión popular
que indica “dar con la solución, o bien encontrar lo que se busca”
(7) Hace algunos
meses, El CERN anunció con bombos y
platillos haber descubierto el Bosón de Higs, el cual sería el responsable de
dar masa a las partículas. Sin embargo, habrían algunas preguntas que responder
antes de aceptar dichos descubrimientos como válidos, ellas son: ¿Cuál es la
explicación de que dicha partícula no se observe incorporada dentro del átomo?,
¿Por qué tuvieron que hacer
millares,(hallo que quedo corto con ese millares) de experimentos en el gran
(largo) colisionador de hadrones de “colisiones”
permítanme la redundancia, de partículas para dar con unos pocos casos que mostrarían la presencia
del supuesto Bosón de Hig?, no hubiera bastado con colisionar unos pocos atómos
de hidrógeno para detectar su presencia, suponiendo que en cada átomo debiera
haber por lo menos una de tales
partículas?. Por ello creo que algo no está correcto en dicha teoría, y también
en los resultados de los experimentos tendientes a probarla. Me atrevería a
decir que la respuesta es bien más simple, y que la misma ha estado al alcance
de los físicos de partículas desde hace muchísimo tiempo, me refiero al fotón.
Se sabe que dicha partícula está presente en los átomos porque cuando estos
sufren alguna alteración, generalmente liberar energía en forma de fotones, y
en concordancia con lo que uno deduce de su comportamiento esta partícula sería
antigravitatoria, Dicha propiedad es la que da masa al resto de las partículas
subatómicas.