«Por qué quiero esto y no aquello otro»

 

¿Cómo pasa el cerebro de tener múltiples posibilidades a experimentar una de ellas como... «quiero esto»? Podemos entenderlo en varios niveles.

1. El cerebro no «decide» primero y actúa después

La imagen intuitiva es: pienso en las opciones → las valoro → tomo una decisión → actúo. Pero el funcionamiento real es bastante más complejo.

En el cerebro se produce continuamente una competición entre tendencias: placer, miedo, curiosidad, costumbre, necesidad, recuerdos, expectativas, valores, impulsos, consecuencias futuras...

Distintos sistemas cerebrales van otorgando valor a cada posibilidad. Las estructuras relacionadas con la recompensa —entre ellas el sistema dopaminérgico— tienen un papel importante, pero no existe un único «centro del deseo».

Por ejemplo, puedes saber racionalmente:

«Esto me perjudica.»

y, simultáneamente, otro sistema cerebral estar diciendo:

«Sí, pero lo quiero.»

Ambas cosas pueden ser verdaderas al mismo tiempo.

2. ¿De dónde sale entonces el «quiero»?

En buena medida, de una predicción. El cerebro no solamente reacciona a lo que ocurre; intenta anticipar qué ocurrirá si hago determinada cosa. 

Si una conducta ha producido anteriormente placer, alivio, reconocimiento, seguridad o sensación de control, el cerebro aprende la asociación: situación → conducta → resultado esperado.

Con suficiente repetición, esa secuencia puede convertirse en un hábito muy poderoso.

Y algo particularmente interesante es que, el cerebro puede perseguir algo que sabe que finalmente le hará daño porque el valor inmediato y el daño futuro no pesan necesariamente lo mismo.

Un ejemplo sencillo:

«Si hago esto ahora, me sentiré mejor durante una hora, aunque mañana probablemente me arrepienta.»

La parte del cerebro que representa el futuro puede reconocer el problema, pero el sistema motivacional puede conceder mucho más peso al beneficio inmediato.

3. ¿Por qué mantenemos deseos que nos hacen sufrir?

Porque saber que algo nos perjudica no equivale a dejar de desearlo. El aprendizaje emocional es extraordinariamente resistente.

Supongamos que alguien mantiene una relación que le hace sufrir. Puede comprender perfectamente que debería abandonarla. Sin embargo, esa relación también puede estar asociada a afecto, intimidad, recuerdos, esperanza, miedo a la soledad, sensación de pertenencia y momentos de recompensa.

El cerebro no calcula simplemente: placer − sufrimiento = decisión.

Tiene que integrar una enorme cantidad de información, y además lo hace bajo la influencia de recuerdos y expectativas. Por eso puede aparecer una contradicción aparentemente absurda:

«Sé que esto me hace daño, pero sigo queriéndolo.»

No es necesariamente falta de inteligencia ni de voluntad. Es el resultado de que conocimiento y deseo son procesos diferentes.

4. Y hay algo todavía más profundo: el cerebro puede aprender a desear

Esto es fundamental. Al principio una persona puede elegir algo deliberadamente. Después lo repite. Con la repetición, el cerebro aprende las circunstancias que preceden a esa conducta y empieza a anticipar la recompensa. Así, lo que comenzó como una decisión consciente puede convertirse progresivamente en una tendencia automática. Por eso cuesta tanto modificar determinados hábitos.

No luchamos solamente contra una decisión presente; luchamos contra una red neuronal que ha aprendido que determinada conducta tiene valor.

5. ¿Por qué entonces no cambiamos simplemente de opinión?

Porque cambiar de opinión también tiene un coste. El cerebro tiende a conservar cierta coherencia interna. Una vez que hemos invertido tiempo, emociones, esfuerzo o identidad en algo, abandonarlo puede resultar psicológicamente costoso. Intervienen fenómenos como la disonancia cognitiva y el sesgo de confirmación. Si deseo algo pero aparecen pruebas de que quizá me estoy equivocando, una posibilidad es cambiar de deseo. Pero otra, mucho más sencilla para el cerebro, es reinterpretar las pruebas:

«No es tan malo.»

«Ya cambiará.»

«En realidad merece la pena.»

«Quizá el problema sea mío.»

No necesariamente hacemos esto de manera consciente. El cerebro intenta mantener una representación del mundo que sea suficientemente coherente y funcional.

6. Pero hay una paradoja preciosa

El mismo cerebro que construye un deseo también puede observar ese deseo.

Podemos pensar:

«Quiero esto.»

y un segundo después:

«¿Por qué quiero esto?»

Esa segunda capacidad es extraordinariamente importante.

La corteza prefrontal puede representar consecuencias futuras, comparar alternativas, inhibir respuestas automáticas y modificar conductas aprendidas. Por eso no somos simplemente esclavos de nuestros deseos. Podemos desear algo y, aun así, decidir no hacerlo. Y también podemos modificar progresivamente aquello que deseamos.

En el fondo, quizá la cuestión más interesante no sea «¿por qué quiero lo que quiero?», sino:

¿hasta qué punto somos nosotros quienes elegimos nuestros deseos y hasta qué punto son nuestros deseos los que nos eligen a nosotros?

La neurociencia sugiere que gran parte de lo que llamamos «querer» surge de procesos cerebrales que no controlamos conscientemente. Pero eso no significa que la voluntad sea una ilusión sin más. Nuestra capacidad de reflexionar sobre esos procesos, aprender de las consecuencias y modificar nuestros patrones también forma parte del funcionamiento del cerebro.

Dicho de otra manera: no elegimos desde fuera de nuestro cerebro; elegimos con él. Y ese mismo cerebro puede aprender a querer de otra manera.

¿Transcurre el tiempo más deprisa en Jaén que en el ecuador?

 

Imaginemos dos relojes atómicos idénticos: uno en Castellar, en la provincia de Jaén, y otro en Puerto Misahuallí, una localidad ecuatoriana situada prácticamente sobre el ecuador. Ambos se encuentran a una altitud parecida, unos 760 y 817 metros sobre el nivel del mar, respectivamente. Sin embargo, hay una diferencia importante entre ellos: la velocidad con la que se desplazan debido a la rotación terrestre.
La Tierra completa una vuelta sobre su eje aproximadamente cada 24 horas. Pero, mientras que en Castellar la superficie se mueve a unos 1.315 km/h, en Puerto Misahuallí lo hace a unos 1.670 km/h. No es que la Tierra gire más deprisa en el ecuador: su velocidad angular es prácticamente la misma en todas las latitudes. Lo que sucede es que, cerca del ecuador, cada punto recorre una circunferencia mayor en el mismo tiempo.

Según la relatividad especial de Einstein, un reloj en movimiento acumula menos tiempo que otro en reposo respecto al sistema de referencia elegido. Si consideramos exclusivamente la velocidad de rotación, el reloj ecuatoriano avanzaría unos 38 nanosegundos diarios menos que el de Castellar. En un año, la diferencia rondaría los 14 microsegundos: una cantidad diminuta, pero medible con instrumentos suficientemente precisos.
Sin embargo, la historia no termina ahí. La relatividad general predice que los relojes situados a mayor potencial gravitatorio avanzan más deprisa. Como Puerto Misahuallí está algo más elevado, este efecto favorece ligeramente al reloj ecuatoriano. Además, intervienen la forma achatada de la Tierra y la distribución de su masa.

Puerto Misahuallí está a unos 817 metros sobre el nivel del mar, mientras que Castellar se encuentra aproximadamente a 760. Esa diferencia de unos 57 metros favorece ligeramente al reloj ecuatoriano. Si considerásemos únicamente la diferencia de altitud, el adelanto sería del orden de cinco nanosegundos diarios.
Pero hay una sutileza importante: no basta con sumar este efecto al producido por la velocidad de rotación. La gravedad, la forma achatada de la Tierra y su movimiento están relacionados. Para establecer qué reloj acumula finalmente más tiempo hay que comparar el potencial gravitatorio efectivo de ambos lugares, no solo sus velocidades y altitudes.

En consecuencia, no podemos afirmar con rigor cuál de los dos relojes ganaría sin disponer de un cálculo geodésico suficientemente preciso. Lo que sí sabemos es que ambos efectos son reales y que los relojes atómicos modernos permiten medir diferencias extraordinariamente pequeñas.

 

La relatividad nos enseña así una lección inesperada:

 

la velocidad puede ralentizar un reloj, mientras que una posición de mayor potencial gravitatorio puede acelerarlo. El tiempo que acumula cada reloj depende del equilibrio entre ambos efectos.

La comparación entre Castellar y Puerto Misahuallí nos permite comprender una de las ideas más sorprendentes de la física moderna: el tiempo no transcurre exactamente al mismo ritmo en todas partes. La velocidad a la que nos movemos y el campo gravitatorio en el que nos encontramos influyen en la cantidad de tiempo que medimos.

Aunque la diferencia entre ambas localidades es insignificante para nuestra experiencia cotidiana, no lo es desde el punto de vista científico. Los relojes atómicos pueden detectar variaciones diminutas que confirman las predicciones de Einstein. De hecho, estos efectos deben tenerse en cuenta en sistemas tecnológicos como el GPS, cuyos relojes necesitan correcciones relativistas para ofrecer posiciones precisas.

Sin embargo, sería precipitado afirmar que en Castellar el tiempo transcurre más deprisa que en Puerto Misahuallí o, al contrario, sin calcular con precisión el potencial gravitatorio de ambos lugares. La mayor velocidad de rotación del ecuador tiende a ralentizar los relojes, mientras que las diferencias de altitud y de potencial gravitatorio pueden modificar e incluso invertir el resultado.
La conclusión más profunda no consiste, por tanto, en averiguar qué localidad gana esta diminuta carrera, sino en comprender que no existe un tiempo universal que todos los observadores midan de idéntica manera. Cada reloj registra el tiempo que transcurre a lo largo de su propia trayectoria por el espacio-tiempo.

El tiempo nos parece una corriente uniforme en la que todos vivimos por igual. La física, sin embargo, revela que esa uniformidad es una aproximación de nuestra experiencia cotidiana: en las profundidades de la naturaleza, hasta el paso de los segundos depende de dónde estamos y de cómo nos movemos.

ALTRUISMO ¿Por qué una abeja estaría dispuesta a morir por otras... y un humano quizás también lo haría por otro humano?

 

imagen wikipedia

Una abeja obrera puede lanzarse contra un intruso para defender la colmena y morir durante el ataque. Y lo curioso es que probablemente nunca tendrá descendencia.

Entonces... ¿Qué sentido tiene desde el punto de vista de la evolución?

La selección de parentesco, desarrollada por el biólogo W. D. Hamilton, ofrece una explicación: aunque la abeja no tenga hijos, comparte muchos genes con sus hermanas. Al protegerlas, aumenta indirectamente las posibilidades de que esos genes continúen en las generaciones futuras.

Hamilton lo resumió así:

r × B > C  

Lo que quiere decir es que, si el beneficio para los familiares (B), teniendo en cuenta el grado de parentesco (r), supera el coste para quien ayuda, el comportamiento altruista puede favorecerse evolutivamente (C).

Pero en los seres humanos la historia se vuelve mucho más interesante. Nosotros no ayudamos solamente a nuestros familiares. Ayudamos a amigos, vecinos e incluso a desconocidos que jamás volveremos a ver.

Aquí entra la sociología. Las normas sociales, la educación, la reciprocidad, la reputación y la cultura pueden ampliar enormemente nuestro círculo de cooperación. Aprendemos que ayudar, compartir o cuidar de otros son comportamientos valorados y, en muchas sociedades, también existen instituciones creadas precisamente para organizar esa ayuda.

Así que quizá el altruismo humano tenga dos historias entrelazadas: una escrita por la evolución y otra escrita por la cultura. La biología pudo enseñarnos a cuidar de los nuestros. La cultura nos enseñó que "los nuestros" podían ser cada vez más.

Y quizá una de las grandes aventuras de la humanidad haya sido precisamente esa: convertir un instinto nacido en la familia en una capacidad para cooperar con millones de desconocidos. En humanos, muchas conductas se producen entre personas que no son familiares: imitamos, enseñamos, copiamos normas y transmitimos comportamientos que pueden beneficiar al grupo.

Ayudar a un desconocido puede no aumentar directamente nuestra reproducción ni beneficiar a un pariente, pero sí puede mejorar nuestra reputación y favorecer que otros cooperen con nosotros posteriormente. 

Por otra parte, según la sociología evolutiva, existe la norma: "Debemos ayudar a quien pertenece a nuestro grupo".

Y esa norma puede mantenerse mediante reputación, aprobación social, castigo al egoísta y educación. 

Así, el comportamiento altruista deja de depender exclusivamente de los genes que compartimos y pasa a depender también de:

•  ¿Pertenecemos al mismo grupo?
•  ¿Cooperamos habitualmente?
•  ¿Qué pensarán los demás de mí?
•  ¿Qué ocurrirá si nadie coopera?

Los modelos actuales estudian conjuntamente evolución genética y evolución cultural: 

Los genes predisponen y la siguiente ecuación dispone.

PARENTESCO + RECIPROCIDAD + REPUTACIÓN + NORMAS SOCIALES + CULTURA + SELECCIÓN DE GRUPO + INTERACCIÓNES SOCIALES = ALTRUISMO

Somos energía ralentizada

 

Somos energía ralentizada; por eso precisamente existimos como materia, porque existe el tiempo y el espacio (la velocidad). Y nuestra existencia se debe, además de a la gravedad y a las interacciones débil y fuerte, al bendito electromagnetismo, que es el que mantiene a los átomos de nuestra materia cohesionados e interactúa con el espacio y el tiempo mediante fotones, que son los que crean la ilusión y el orden en el cosmos, gracias a su extraordinaria y sobrecogedora velocidad. Y en la velocidad está también el orden (unos antes y otros después, este aquí y aquel acá, tú allí y yo acullá), ese orden de creación y destrucción en medio de la entropía como artífice de nuestra existencia.

La verdad de lo que somos, de lo que escribimos, de quien nos enamoramos... es nuestra verdad; la verdad de cada uno, que nunca es exactamente igual a la de los demás, por mucho que esta se aproxime.

Así, tú eres único; yo soy único; aquel es único... porque existimos.

Lo curioso es que algunos, aunque han muerto hace mucho tiempo, aún existen en nuestra realidad presente y existirán en el futuro. Son aquellos que se diferenciaron de la masa dejando un resplandor diferente, en forma de información exclusiva y especial que persiste a través del tiempo: su arte, su obra, su pensamiento, su maquiavélica maldad o su excelsa bondad... algo que perdurará a través de los siglos como información, pura y llanamente información.

Eso creo yo que somos.

¿Qué opinas tú al respecto?

LIGO. Propagación y detección de ondas gravitacionales.

 

Todos sabemos que, cuando un objeto golpea el agua de un estanque, se generan ondas que se propagan por su superficie. Pero la onda no es un objeto independiente que viaje sobre el agua. Lo que existe físicamente es una perturbación de la superficie del agua que se desplaza de un lugar a otro. La onda es la forma en que esa perturbación se propaga.

Algo parecido sucede con las ondas gravitacionales. No son una especie de objeto que viaje por el universo, sino una perturbación que se propaga en la propia geometría del espacio-tiempo. Según la teoría de la relatividad general, el espacio y el tiempo no constituyen un escenario rígido e inmutable, sino que pueden deformarse. Y esas deformaciones pueden propagarse en forma de ondas.

Cuando dos agujeros negros chocan y se fusionan, el efecto podría compararse, salvando las enormes distancias que existen entre ambas situaciones, con golpear violentamente el centro de un estanque. Solo que, en este caso, el «estanque» sería el propio espacio-tiempo y el golpe tendría una intensidad inimaginable.

También podríamos imaginar una enorme tarta de gelatina. Si hiciéramos explotar un petardo en su interior, la gelatina se deformaría y esa perturbación se propagaría hacia el exterior en forma de ondas. No habría una cosa llamada «onda» desplazándose por la gelatina: lo que se desplazaría sería la perturbación de la propia gelatina.

Con el espacio-tiempo sucede algo parecido, aunque la comparación tiene sus límites, porque el espacio-tiempo no es una sustancia material como la gelatina. Cuando dos agujeros negros se fusionan, una parte de la energía del sistema se emite en forma de ondas gravitacionales, es decir, como pequeñas perturbaciones que se propagan por el espacio-tiempo a la velocidad de la luz.

Y ahí es donde entra en juego LIGO.

Cada uno de los dos detectores de LIGO tiene dos brazos perpendiculares de cuatro kilómetros de longitud. Por ellos circulan haces de luz láser que son reflejados por espejos situados en los extremos y regresan al punto de partida. El sistema está diseñado para comparar con una precisión extraordinaria la distancia recorrida por los dos haces.

Cuando una onda gravitacional atraviesa el detector, el espacio-tiempo se estira ligeramente en una dirección y, al mismo tiempo, se comprime en la dirección perpendicular. Después ocurre lo contrario: el primer brazo se comprime mientras el otro se estira. Este proceso se repite mientras pasa la onda.

La variación es extraordinariamente pequeña. Tan pequeña que, en los brazos de cuatro kilómetros de LIGO, puede ser del orden de (10^{-18}) metros: muchísimo menos que el tamaño de un protón. En realidad, lo que importa no es tanto el cambio absoluto de longitud como la relación entre ese cambio y la longitud total del brazo, una magnitud que los físicos denominan strain.

¿Cómo puede detectarse algo tan diminuto?

Mediante la interferencia de la luz. Si los dos brazos mantienen exactamente la misma longitud efectiva, los dos haces de láser regresan al punto de encuentro en una determinada relación de fase. Pero cuando una onda gravitacional modifica ligeramente la longitud de los brazos, aunque sea de una manera inimaginablemente pequeña, esa relación cambia. La luz produce entonces un patrón de interferencia diferente, y los instrumentos pueden registrar ese cambio.

A partir de esa señal, los científicos pueden reconstruir lo que ocurrió. No basta con medir simplemente la intensidad de la perturbación para saber automáticamente a qué distancia se produjo o qué masas participaron. La señal contiene una forma característica que cambia con el tiempo, y los investigadores la comparan con modelos calculados mediante las ecuaciones de la relatividad general.

De esa comparación pueden inferir las propiedades del acontecimiento: las masas de los agujeros negros, su movimiento, la distancia aproximada a la que se produjo la fusión y la cantidad de energía que fue emitida en forma de ondas gravitacionales.

Eso es, en realidad, lo extraordinario de LIGO: no estamos viendo directamente cómo chocan dos agujeros negros. Estamos detectando, aquí en la Tierra, la diminuta huella que dejó aquel acontecimiento en la propia geometría del espacio-tiempo después de viajar durante miles de millones de años por el universo.

La primera detección directa, realizada en 2015, procedía de la fusión de dos agujeros negros de unas 36 y 29 masas solares, situada a unos 1.300 millones de años luz. Aproximadamente tres masas solares de energía fueron radiadas en forma de ondas gravitacionales durante una fracción de segundo.

Analizando la esencia de los campos cuánticos. Parte I.

 

¿El nacimiento de un universo?

Quizás nuestro universo sea una gigantesca burbuja de energía en expansión, nacida de la singularidad de un colosal agujero negro que, en un momento dado y debido a procesos físicos aún desconocidos, alcanzó un estado crítico capaz de desencadenar una inmensa liberación de energía. Esta habría perforado la brana sobre la que se sustentaba, permitiendo que la energía fluyera hacia el otro lado y diera origen a un nuevo universo. Si este mecanismo pudiera repetirse indefinidamente, cada universo sería el hijo de otro anterior, formando una sucesión infinita de nacimientos cósmicos.

La inmensa densidad de energía confinada en la singularidad del universo predecesor ejercería una presión extraordinaria sobre la brana que lo sustentaba, deformándola progresivamente hasta generar un abombamiento que constituiría el embrión del nuevo universo. Durante un breve intervalo, la tensión de la propia brana contendría esa enorme concentración de energía hasta que, al superar su límite de resistencia, acabaría desgarrándose. A través de esa ruptura, la energía fluiría violentamente hacia el otro lado de la brana, expandiendo el espacio-tiempo naciente y desencadenando el proceso que hoy identificamos como el período inflacionario del universo.

La energía, una vez liberada, comenzaría a expandirse y, con ello, a enfriarse. El descenso progresivo de la temperatura propiciaría una serie de transiciones de fase mediante las cuales la energía primordial se organizaría en los distintos campos cuánticos fundamentales y en las partículas asociadas a ellos, dando origen a la materia y a las interacciones fundamentales que estructuran el universo. Sin embargo, no toda la energía liberada llegaría a condensarse en estas formas. Una pequeña fracción permanecería ligada a la propia estructura del espacio-tiempo naciente como una manifestación de la tensión residual de la brana que dio origen al nuevo universo. Esta energía del vacío, distribuida uniformemente por todo el cosmos, se identificaría con la constante cosmológica (Λ) y actuaría como el motor de la expansión acelerada del universo, conservando así la huella física del proceso que le dio origen.

Naturalmente, esta propuesta no pretende presentarse como una teoría física establecida, sino como una hipótesis cosmológica especulativa destinada a explorar una posible explicación del origen del universo, de la inflación primordial y de la constante cosmológica (Λ) a partir de un mismo mecanismo fundamental. Las próximas entregas desarrollarán cada uno de estos conceptos con mayor profundidad.

La expansión del universo

 

Un universo con dos relojes... que no marcan la misma hora

Imagina que quieres saber qué hora es y tienes dos relojes muy buenos. Pero uno dice que son las 10:00 y el otro que son las 10:10. Eso es exactamente lo que está pasando con el universo. Los científicos usan distintas formas de medir cómo de rápido se está expandiendo el cosmos, lo que se conoce como la constante de Hubble. Un método observa el universo muy antiguo, analizando la luz más antigua que existe. Otro método mide galaxias y estrellas más cercanas, es decir, el universo actual. Y aquí está el problema: no coinciden. Durante años se pensó que uno de los métodos estaba equivocado. Sin embargo, observaciones más recientes y precisas indican que ambos son correctos. Entonces surge una pregunta inquietante: ¿qué está pasando? La respuesta más probable es que nuestro conocimiento del universo está incompleto. Puede que exista algún fenómeno que todavía no entendemos, relacionado con componentes misteriosos como la energía oscura. La idea clave es sencilla pero profunda: el universo no encaja del todo con nuestras teorías actuales. Y cuando eso ocurre, en ciencia, suele ser el inicio de un gran descubrimiento.

La velocidad de la luz (299,79245 Km/s) : la única velocidad posible en el universo.

 

Si sucede un evento, en un punto del espacio al que llamaremos "B", situado a novecientos mil kilómetros de distancia de otro punto, llamado "A", en el que te encuentras tú, podrás saber que dicho evento ha sucedido dentro de aproximadamente tres segundos, no antes. 

Entonces, ese suceso que acontece ahora mismo en "B" acontecerá en el futuro para ti, pues solo podrás conocerlo cuando transcurran esos casi tres segundos.

(P.ej.: Si una gigantesca explosión provocada por el impacto de un cometa tuviese lugar en la superficie del planeta Neptuno, nosotros, desde la Tierra, la veríamos en directo cuatro horas y cuarto después de que hubiese sucedido. Hasta que no trascurra ese tiempo no tendríamos ninguna posibilidad de saber que la explosión se produjo.)

Y del mismo modo, cuando tú sepas que sucedió, para alguien que vive en "B" ese mismo suceso pertenecerá ya al pasado pues, para él, el hecho sucedió hace tres segundos aproximadamente.

Esto sucede porque la velocidad de la luz, la única velocidad que existe en el universo, acota la realidad de cada entidad: dicha realidad se encuentra siempre en el punto en el que convergen sus dos conos de luz (pasado y futuro)

Aunque, este punto de convergencia (singular y diferente del resto de conos de las demás entidades) es tan minúsculo (escala de Planck) que el presente, al avanzar, se desdibuja e indetermina entre su pasado reciente y su futuro próximo durante el tiempo (de Planck) que dura dicha transición.

Ese tránsito, difuso e indefinido, del presente, entre pasado y futuro, es donde acotamos la "existencia inexistente": una realidad que transcurre en una indeterminación física, donde comienza lo que llamamos "mecánica cuántica".

Para periodos y distancias de espacio-tiempo muy superiores a dicha escala la indeterminación desaparece. Por encima del nivel molecular, donde la tendencia estadística de los átomos se hace ya relevante, se aplica la mecánica clásica (también llamada Newtoniana), la única que nuestro cerebro es capaz de comprender y por la única que nuestra razón se rige.

Materia + inteligencia = VIDA

imagen propiedad de blog.astroingeo.org

Los seres humanos nos tomamos demasiado en serio aquello que creemos que debemos realizar, practicar, consumir, adorar, mantener, fomentar..., y por eso luchamos, encarnizadamente a veces, para defender los casi siempre irrelevantes constructos que el azar y la necesidad (el ambiente y los genes) forjan en nuestros cerebros en forma de rutas neuronales. Y ese convencimiento nos define, porque nos aglutina o nos diferencia de los demás, de esos otros a los que necesitamos para vivir porque es imprescindible formar parte del grupo para que nuestras vidas tengan sentido y puedan prolongarse el máximo tiempo posible. 

Así nos sentimos más o menos seguros, protegidos, felices, sanos, realizados e integrados en nuestro hábitat. Pero eso en un instante puede cambiar porque la vida es un periodo de tiempo demasiado efímero e inestable que dura apenas unas decenas de años. 

Y... qué es un año para la existencia sino un simple parpadeo comparado con los casi ciento cuarenta "millones" de siglos que tiene este espejismo en el que existimos. 

Es verdad que en el vasto universo cada uno de nosotros, e incluso en conjunto, somos formaciones absolutamente insignificantes. Y sin embargo somos también la máxima expresión de la inteligencia conocida, aunque extrañamente no tengamos ni idea de cómo es que existe y de dónde proviene.

Infinidad de experimentos científicos y desarrollos matemáticos refrendan y prueban que lo que llamamos materia (de lo que creemos que estamos hechos) es la manifestación espacial pormenorizada de una inconmensurable perturbación que tuvo lugar en el tejido espaciotemporal, como consecuencia de la expansión acelerada de una singularidad energética que surgió de la nada y perturbó los diferentes campos cuánticos. 

Estamos razonablemente convencidos de que eso es así. 

Pero sin embargo no tenemos ni idea de qué es y de dónde proviene la inteligencia.

• Surgió (o residía en ella) de la energía que constituye la materia?

• Apareció después, como consecuencia de la tensión entre la gravitación y la energía oscura?

• Es uno más de los campos cuánticos que permean el espacio-tiempo, al que se puede acceder mediante configuraciones materiales complejas?

• Es consecuencia de la anisotropía que puede observarse en el Big Bang?

• Es producto del antagonismo entre el orden, que promueve la vida, y la entropía, que disuelve la existencia diferenciada y pretende su disolución?

• Es producto del azar, sin más?

• Fue creada por algo que aún no somos capaces de intuir?

• Es el motor que sustenta una existencia virtual en la que nada existe en realidad?

...

Qué es la inteligencia?

...

Esa es la gran pregunta de la existencia. La crucial cuestión que, quizás, el ser humano no podrá responder jamás.

La entropía, los agujeros negros y el principio holográfico.

 

Imagen propiedad ABC ciencia

Cuando hablamos de entropía hemos de considerar tres aspectos: masa, temperatura e información. En todos y cada uno de los sistemas físicos existe un grado implícito de entropía (orden o desorden) relacionado directamente con su estado de equilibrio. 

Esa entropía es medible y puede aumentar o disminuir cuando el sistema tiende a perder su equilibrio evolucionando hacia otro estado, ya sea espontáneamente o porque otro sistema físico provoca variaciones en las magnitudes que lo caracterizan. De hecho continuamente aprovechamos esa característica para, interponiendo el orden de otros sistema al desorden al que tienden los demás, conseguir energías utilizables para realizar trabajos, es algo que los ingenieros conocen bien y utilizan continuamente en la industria.

La entropía, además de estar relacionada con el orden, la cantidad de materia y la temperatura, como ya hemos explicado, es también inversamente proporcional a la información: a más información mayor orden y menor entropía. 

A modo de ejemplo consideremos un cuerpo humano. Este es un sistema ordenado de materia y es así porque existe solo una forma de ser un ser humano e infinidad de formas de no serlo. Es decir el sistema se pude llamar humano sólo y exclusivamente cuando tiene forma de ser humano y en ninguna otra forma, y para ello requiere cierta cantidad de materia y gran cantidad de orden y, por tanto, de información. 

Cuando otro sistema físico provoca el aumento o diminución de la temperatura de nuestro sistema, o causa una gran variación en la cantidad de masa que lo compone, hace que varíe la información, así nuestro sistema sufre una transformación perdiendo su equilibrio inicial. Equilibrio que tiende continuamente hacia el desorden pero que es mantenido mediante la adquisición del orden existente en sistemas externos a él. En nuestro caso el orden del ser se mantiene destruyendo el orden de los demás seres (plantas y animales) masticándolos y digiriéndolos para extraer de ellos energía y orden que reintegren el que "el ser" pierde de forma continuada, per se o por influencia externa al sistema. 

O, por ejemplo un teléfono móvil, existen muchas formas de interconectar las piezas que lo conforman, pero una sola forma de que se unan en forma de ese teléfono. El orden para construirlo requiere energía que proporciona el montador para generar baja entropía y mucha información. 

Los cosmólogos, aplicando estos conceptos y las leyes de Boltzmann sobre la entropía a los agujeros negros súper masivos, se plantearon el problema de: qué es lo que debería estar sucediendo con la información, y por consiguiente con la entropía, en el interior de esas ex-estrellas monstruosas que medran en el corazón de la mayoría de las inconmensurables galaxias de nuestro universo, cuando el polvo interestelar y la materia de los astros que las orbitan es atraída hacia su interior, a una velocidad tal que hace que la materia se caliente a temperaturas extremas y produzca una potentísima radiación (visible con los telescopios adecuados) en forma de espiral, que gira sobre su horizonte de sucesos y produce chorros de alta energía que sale disparada en forma de rayos de fotones gamma de varios años luz conformando los cúasares galácticos (esa es la luz que caracteriza la silueta de los agujeros negros y esos halos es lo único que vemos de ellos, pues los agujeros negros son completamente invisibles y nada, ni siquiera la luz, puede escapar de ellos por la infinita deformación que provocan en las zonas del espacio-tiempo en las que existen)

En principio pensaban que la información, inherente a su propio orden, al caer la materia dentro del agujero negro desaparecía para siempre. Pero esto no podía suceder de acuerdo a las leyes universales: la materia ni se crea ni se destruye y consecuentemente tampoco la información. 

Hawking postuló que cuando la materia cae al interior de un agujero negro, esta va a parar al centro mismo del agujero negro donde, debido a la distorsión tan extrema del tejido espaciotemporal, el tiempo se hace espacio y el espacio se hace tiempo. 

Como ya sabemos la masa total de las partículas que conforman los átomos supone mucho menos del uno por ciento del total del volumen de los mismos. Los minúsculos electrones vibran a muchísima distancia de sus pequeñísimos núcleos atómicos, y el resto es espacio vacío, no obstante, los átomos consiguen mantener su volumen característico gracias a las fuerzas nucleares y al electromagnetismo, que son mucho más fuertes que la gravedad que, por contra, tiende a aglutinarlas en un solo punto. 

Pero en el interior de un agujero negro hay tanta materia que, a pesar de ser la gravedad tan débil, es imposible mantener las partículas subatómicas separadas pues, a partir de una cierta cantidad de materia reunida, las fuerzas atómicas y electromagnéticas son anuladas por la inmensa presión de tal cúmulo de materia y colapsan, haciendo que toda la materia se aglutine en un punto inconcebible e inexistente del espaciotiempo infinitamente deformado, llamado singularidad.  

Por otra parte la temperatura, el calor que la materia engullida aporta al agujero negro, se cree que vuelve a ser radiado al exterior. Como Hawking postuló: el calor de las partículas de materia que entran al agujero negro hacen vibrar los campos cuánticos que existen al rededor del horizonte de sucesos provocando que al vibrar generen partículas virtuales, llamadas así porque aparecen y desaparecen constantemente. Estas partículas virtuales se descomponen, o se desdoblan, en pares de partículas entrelazadas que, en algunos casos, se crean justo sobre el horizonte de sucesos. Cuando así sucede, una de las partículas del par es atraída hacia el interior del agujero negro, mientras que la otra escapa de él, en un proceso conocido como radiación de Hawking.

Nos queda una última cuestión, y es especular sobre lo que sucede con la información del orden de la materia que es destruida por el agujero negro. 

El Principio Holográfico parece ser la respuesta a esta pregunta. Cuando la materia cae al interior del agujero negro, incrementando su masa y en consecuencia su volumen, aumenta también proporcionalmente la superficie de su horizonte de sucesos. Sería plausible entonces pensar que la información extraída de la materia descompuesta pasa a formar parte, o se inserta de alguna manera, sobre la zona de incremento de superficie que el aumento de masa añadió a la esfera del horizonte de sucesos. De esta forma. toda la información proveniente de toda la materia que cayó en el interior del agujero negro quedaría registrada en pequeñas divisiones. que configurarían una especie de retícula con cuadrículas al tamaño de la escala de Planck sobre el horizonte de sucesos y que permanecerán ahí durante eones, o mientras el agujero negro mantenga o aumente su volumen, y cuando este se evapore, si es que en algún momento se agota la materia alrededor de él, dicha información volverá al espacio mediante la radiación de Hawking del agujero negro.

Si esto es así, si la información se almacenaría en la superficie de dicha esfera y, considerando que bajo dicha superficie no hay absolutamente nada  -no puede haber nada desde la superficie interior del horizonte de sucesos hasta la singularidad, que por otra parte parece que tampoco debería existir en forma tangible- los cosmólogos, físicos y matemáticos, partidarios del Principio Holográfico, junto con los estudiosos de la teoría de cuerdas que argumentan que existen otras seis dimensiones compactificadas sobre el tejido espaciotemporal, y que por ende las cuerdas cerras justificarían la existencia del gravitón, todos ellos creen que esta teoría podría aportar la solución más plausible al problema de la Gravedad Cuántica y consideran la posibilidad de que, puesto que la información se almacena en una esfera en cuyo interior no existe nada, podría ser que dicha esfera, en realidad, no sea una esfera sino un un disco bidimensional, y que la dimensión que desaparece al convertir la esfera en circulo, o disco, sea percibida por nosotros como una ilusión óptica que produciría la luz al avanzar sobre ella, como sucede con los hologramas u holografías. Algo así como la sensación de profundidad que percibimos al ver una película sobre un pantalla de cine bidimensional: la sensación es de tres dimensiones, pero realmente la imagen proyectada solo cuenta con dos dimensiones.

Escrito por Dimas L. Berzosa Guillén

La función de onda de las partículas; todas las historias posibles.

 

Todo lo que somos capaces de conocer a través de nuestros sentidos es producto de las manifestaciones de las llamadas partículas elementales que, a modo de piezas de Lego,  aparecen y desparecen enlazándose unas a otras e interactuando con ellas mismas y con nuestras neuronas dando así forma a la realidad que percibimos en nuestros cerebros.

Dichas partículas podrían estar formadas por minúsculos corpúsculos; madejas de cuerdas de energía radiante difusas y vibrantes que oscilan en el seno de seis o más dimensiones a distintas frecuencias, entrelazándose difuminadas e inciertas en forma de bariones y ubicadas en los nudos tridimensionales del rígido tejido espaciotemporal que conforma el universo.

Bohr, de la Escuela de Copenhague, postulaba que las partículas, esas ondas difusas de ubicación indeterminada, colapsan y definen su posición concreta de forma instantánea al ser observadas (medidas con algún instrumento o iluminadas con algún tipo de luz). 

Einstein, sin embargo, en total desacuerdo con Bohr, mantenía que esa afirmación era fruto del desconocimiento que se tenía (y aún hoy se tiene en gran medida) sobre aspectos ocultos de la mecánica cuántica todavía por descubrir; sus famosas variables ocultas.

La ciencia actual demuestra que Einstein erraba en dicha afirmación, y también que Bohr estaba equivocado al respecto pues: ni parece haber variables ocultas, ni la función de onda de las partículas colapsa de forma instantánea. 

Al parecer Everett se aproximaba más a la realidad (si es que esta existe) argumentando que la función de onda de las partículas (definida por Schrödinger en su famosa ecuación) contiene todas las formas de colapso posibles, todas las historias distintas y plausibles de la realidad (en palabras de Feynman) que, por cierto, son infinitas. Y solo tras la medida se comienza a definir lentamente la ubicación aproximada, conformando un solo estado entre todos los estados posibles. 

Algo así como sucede con el conjunto infinito de los números. Están todos ahí, sabemos que existen todos y cada uno de ellos desde cero hacia arriba y desde cero hacia abajo, pero si miramos el conjunto de todos ellos intentando verlos todos no vemos ninguno en concreto, y por eso se nos muestra como un todo indefinido y borroso. Solo al observar más finamente en un lugar concreto y muy definido de la infinita sucesión de números, uno de ellos se define, se muestra y se hace real para el observador que realiza la medida; es cuando decimos que, a modo de como sucede en el mundo de las partículas subatómcas, colapsa ese número y se muestra sobre todos los demás.

Quizás el tiempo no exista, al menos no en la forma en que lo percibimos nosotros.

 

Todo apunta a que el universo podría estar configurado sobre una especie de red tridimensional a la que llamamos Espacio-Tiempo (que podría ser infinita o no) cuyos nudos de cruce constituirían los vértices de lo que podríamos llamar "Cubos de Planck", que serían las unidades más pequeñas en las que se podría dividir el espacio y que podrían ser la esencia de la atracción Gravitatoria, o incluso de la Materia Oscura. 

En el seno de esta malla espacial, y adosados a ella tridimensionalmente, existirían  los llamados Campos Cuánticos: Una especie de láminas, o capas, que tendrían diferentes grados de fluidez en función de su naturaleza; ya sea esta fermiónica (y por ello más inerciales) o bosónica, de mayor fluidez.

La energía primordial, que se dispersó cuando tuvo lugar el Big Bang, y durante el periodo inflacionario, habría impactado sobre cada uno de estos Campos Cuánticos generando perturbaciones en todos ellos, constituyendo así lo que hoy conocemos como partículas subatómicas, que serían manifestaciones de dicha energía sobre dichos campos; algo así como una especie de olas que discurrirían sobre ellos y que al interaccionar con otras olas de su propio campo y con las de otros campos darían lugar a las diferentes partículas subatómicas, las que, en última instancia y tras diferentes combinaciones, terminarán constituyendo los diferentes tipos de átomos conocidos y, por ende, toda la materia bariónica de la que estamos hechos nosotros mismos y lo que nos rodea.

Por último, sabemos que existe una especie de fuerza expansiva, que se inició también tras el Big Bang, a la que llamamos Energía Oscura, que estaría forzando a los campos cuánticos a desplazarse a través de la malla espaciotemporal, ocupando sucesivamente niveles más externos a la vez que dejan vacíos equivalentes en los niveles más internos. 

Es decir toda la materia se desplazaría, impulsada por esta Energía Oscura, a través de la malla espaciotemporal, dando lugar a lo que nosotros percibimos como "El Tiempo", que no sería otra cosa que las sucesivas ubicaciones de la materia bariónica sobre dicha malla. 

Este desplazamiento de la materia se produciría en saltos sucesivos a través de los Cubos de Planck, lo que daría lugar a una propensión a la dispersión en el seno de la malla espaciotemporal, es decir a la entropía, efecto que la materia viva intentará contrarrestar continuamente reordenándose a sí misma mediante la captación, canalización y aprovechamiento de la energía que encuentra a su alrededor, aunque a la postre la entropía termina diseminando la materia viva tanto que esta deja de existir cuando pierde su cohesión.

Así es que, quizás, el TIEMPO solo sería un aspecto de la evolución del espacio, y por tanto no existiría por sí mismo en la forma en que lo perciben nuestras mentes. Quizás solo existe ESPACIO, o ni eso siquiera. 

Dualidad onda-partícula

La naturaleza de la realidad cuántica es intrigante y desafiante para la comprensión humana. Uno de los conceptos más desconcertantes de la física cuántica es la dualidad onda-partícula. Esta dualidad sugiere que las partículas subatómicas, como electrones y fotones, pueden exhibir propiedades tanto de partículas como de ondas. Se basa en el principio de la superposición cuántica, que establece que las partículas pueden existir en múltiples estados simultáneamente hasta que se mida o se observe. Cuando se realiza una medición, la partícula parece "colapsar" en una posición específica, lo que se conoce como función de onda colapsada. Sin embargo, antes de la medición, la partícula puede describirse como una onda que se propaga en el espacio, mostrando características de interferencia y difracción.

Este comportamiento contradictorio llevó a los científicos a plantear la hipótesis de que las partículas tienen una dualidad inherente. Por ejemplo, el experimento de la doble rendija demuestra la dualidad onda-partícula. Cuando se dispara una corriente de partículas, como electrones, a través de dos rendijas, en lugar de esperar dos líneas de impacto detrás de las rendijas, se obtiene un patrón de interferencia similar al que se observa cuando se pasa la luz a través de una rendija. Esto sugiere que los electrones se comportan como ondas que se superponen y luego interfieren entre sí.

La dualidad onda-partícula también se aplica a la luz. Los fotones, partículas de luz, pueden comportarse tanto como partículas como ondas. Esto se ilustra en el experimento de la doble rendija con fotones, donde se observa un patrón de interferencia cuando se pasa la luz a través de las rendijas.

Este es un enigma intrigante en el campo de la física cuántica que sugiere que las partículas subatómicas pueden exhibir propiedades tanto de partículas como de ondas, dependiendo del experimento realizado. Esta dualidad desafía nuestra intuición clásica sobre la naturaleza de la realidad y ha llevado a muchas preguntas y teorías en la física cuántica. 

Aunque aún no se comprende completamente, la dualidad onda-partícula ha sido confirmada repetidamente mediante experimentos y es un concepto fundamental para nuestra comprensión del mundo cuántico. Continuar investigando y explorando este enigma nos permitirá descubrir más secretos sobre la naturaleza esencial de la materia y la luz.

Qué es el entrelazamiento cuántico

 

El entrelazamiento cuántico es una de las más extrañas propiedades que caracterizan a la materia bariónica del universo a nivel subatómico.

Se pueden obtener partículas subatómicas entrelazadas, por ejemplo, separando dos electrones que previamente se encontraban formando parte de un par de Cooper en el seno de un superconductor. O haciendo pasar un fotón a través de un cristal no lineal, el cual rebotará una parte de la luz y deja pasar otra parte, generando así dos fotones menos energéticos pero entrelazados. También provocando colisiones en un acelerador para que algunas partículas al desintegrarse produzcan pares de otras partículas entrelazadas... etc.

Como ya sabéis las partículas subatómicas son manifestaciones energéticas de los campos cuánticos, y una de sus propiedades fundamentales, heredadas de los campos de los que ellas forman parte, es su momento angular: una especie de empuje que las obliga a inclinarse o girar sobre sí mismas, en un sentido o en el sentido opuesto, al que los científicos han bautizado con el nombre de Spin. 

Cuando dos partículas están entrelazadas, siempre, sin excepción, una de ellas tiene tendencia de giro hacia un lado y la otra hacia el lado contrario. Pero extrañamente este spin siempre va a estar en un estado de indeterminación mientras no lo midamos. Es decir, las dos partículas entrelazadas cuentan con un spin que solo es posible conocer cuando midamos el spin de una de ellas, y es en ese mismo instante en el que tiene lugar la observación, cuando la segunda partícula, sorprendente e indefectiblemente, adquirirá el spin contrario al de la partícula medida.

Es algo así como si tenemos una moneda de dos euros girando alocadamente sobre su canto, y por tanto en estado de cara y cruz a la vez, y le disparamos con una pistola mágica (por supuesto esto es solo un ejemplo irreal y disparatado para intentar entender el concepto que nos ocupa)  y resulta que esta se divide en dos monedas de un euro cada una (entrelazadas cuánticamente) y ambas siguen girando sobre su canto. Si ahora separamos estas dos monedas, llevando a cada una de ellas a un extremo opuesto del universo (haciendo un símil de lo que ocurriría si fuesen dos partículas subatómicas entrelazadas), al empujar con el dedo a una de ellas, obligándola así a caer en cara o en cruz, automáticamente la otra moneda caería mostrando la faz contraria. Es decir, si la primera moneda ha quedado con la cara hacia arriba, la otra moneda, en el mismo momento, caerá con la cara hacia abajo. Por muy lejos que se encuentren las dos monedas, cuando hacemos colapsar a una de ellas y muestra entonces su "cruz", podemos afirmar con absoluta certeza, sin necesidad de ir a mirar, que la otra moneda estará mostrando su "cara".

Esta propiedad será de mucha utilidad en un futuro muy próximo. Entre otras muchas aplicaciones para enviar información confidencial en sistemas de seguridad digital, lo que ya se conoce como teleportación.  

        

 

 

De qué está hecha la realidad

 

Escrutando el universo desde lo más grande a lo más pequeño con modernos y gigantescos telescopios y potentísimos microscopios, hasta ahora solo hemos sido capaces de aproximarnos a la comprensión de algo menos del cinco por ciento del total, de lo que quiera que sea que conforma la existencia.

Y, aunque nuestro conocimiento de la composición y la mecánica que rigen este cinco por ciento es en la actualidad bastante alto, estamos todavía muy lejos de comprender con total exactitud qué son y cómo se comportan las partículas elementales constituyentes de la materia bariónica, es decir esta extraña y escurridiza sustancia-energía de la que nosotros mismos y todo lo que percibimos está hecho.

Lo que si sabemos ya, a ciencia cierta, es que todo lo que somos capaces de conocer a través de nuestros sentidos es producto de las manifestaciones de las llamadas partículas elementales, que, a modo de piezas de Lego, aparecen y desparecen en el seno del tejido espacio-temporal enlazándose unas a otras e interactuando con ellas mismas y con nuestras neuronas, dando así forma a la realidad que percibimos en nuestros cerebros.

Pero he de deciros que, aunque os parezca increíble, en realidad no existen tales partículas como entidades individuales, sino que son manifestaciones energéticas de lo que se ha dado en llamar campos cuánticos. Es algo así como lo que sucede con las olas del mar. Podemos surfear sobre ellas, podemos sentir su poderoso empuje e incluso sucumbir a su poder devastador sobre costas y navíos pero, aún así, las olas no existen por sí mismas, porque no podemos aislarlas o separarlas del vasto océano del que forman parte ya que al hacerlo desaparecerán.

Como sabéis, la materia (descendiendo hasta su esencia más básica) está constituida por átomos, en el interior de los cuales existen protones y neutrones (compuestos de tres quarks cada uno de ellos) que, a su vez, están rodeados de electrones. Y siempre hay un electrón para cada protón que exista dentro de cada átomo.

El átomo elemental (el más simple de todos) del cual están hechos todos los demás, es el átomo de hidrógeno. Esta es la pieza del Lego universal más básica que existe y está formada por un solo protón y un solo electrón.

Los átomos de hidrógeno se formaron hace más de trece mil millones de años. Algún tiempo después del inicio del universo, tras el Big-Bang.

Estos átomos simples que la gravedad fue reuniendo en el espacio fueron los responsables de la formación de las primeras estrellas. Luego estas estrellas prístinas explotaron y, al hacerlo, dieron lugar a elementos más complejos, como el carbono, el oxígeno, o el hierro. A su vez estos deshechos de las explosiones de aquellas primordiales estrellas se volvieron a reunir, creando a su vez estrellas más densas que, tras ser terriblemente presionadas por la gravedad, volvieron a explotar dando lugar a elementos aún más complejos, como el cobre, el bromo o el molibdeno. Y así sucesivamente se fueron creando estrellas cada vez más masivas, hasta llegar a las estrellas de neutrones, responsables de la creación de los elementos más complejos que existen, como el oro, por ejemplo; o el uranio, el elemento más complejo que ha creado la naturaleza, compuesto de noventa y dos protones y otros tantos electrones.

Pero como os decía al principio, extramente, no existen los protones, los neutrones o los electrones como entidades individuales, sino que son manifestaciones de los campos cuánticos... Pero vamos a ir por partes...

En una próxima entrada de esta serie que ahora inicio profundizaremos más sobre estos extraños campos que existen en el seno del espacio-tiempo, el tejido sobre el que existe la materia, que se expande raudo y veloz desde el Big-Bang hasta el final de los tiempos, conformando la estructura básica del universo.

Nos vemos pronto, saludos.