La gravedad cuántica de bucles: una alternativa

En entradas anteriores del blog he comentado el debate científico existente entre la teoría cuántica y la relatividad, las dos que dominan a día de hoy el panorama científico. La teoría de cuerdas se erigió como una posible alternativa que pretendía aunar a dos teorías irreconciliables. Sin embargo, la teoría de cuerdas, que ya hemos comentado aquí (véase La teoría de cuerdas: ¿el nuevo paradigma de la ciencia?) no es la única teoría unificadora que trata de explicar tanto el mundo macroscópico como el microscópico bajo una misma teoría. Existe otra, la que ya anuncio en el título de la entrada, que rivaliza con la teoría de cuerdas por conseguir la hegemonía en el ámbito científico: la gravedad cuántica de bucles. Sin embargo, uno de cada diez científicos se posicionan a favor de esta teoría, por lo que ha quedado a un lado como explicación para el universo.

La gravedad cuántica de bucles presenta grandes aciertos, de una magnitud asombrosa, pero también grandes lagunas, no por una incorrecta formulación matemática sino por su juventud, es decir, por no haber tenido tiempo de ser aplicada a ciertos campos como la física de partículas o la dinámica. La teoría data de 1986, formulada por un tal Ashetkar. Pese a su juventud, ha conseguido hallazgos asombrosos, que ni la mecánica cuántica ni la relatividad de Einstein hubieran conseguido jamás. La teoría ha sido capaz de explicarlo todo sin necesidad de singularidades espacio-temporales, es decir, es válida siempre, en todo momento y en todo lugar. No alimenta la fe de algunos ni el existencialismo de otros, explica lo que hay. No exagero, sus hallazgos son asombrosos. Uno de ellos se trata de la explicación de lo que se esconde tras el Big Bang, el otro, está relacionado con la posibilidad de viajar en el tiempo.

El éxito de la teoría radica en que supone que el espacio está constituido por partículas minúsculas con un tamaño del orden de 10 elevado a -35. Parece algo insignificante, pero la suposición del espacio como un mar de partículas ha sido el responsable de estos grandes hallazgos de los que hablaré a continuación.

Desde siempre hemos creído en el Big Bang, que ,aunque no demostrado del todo, nos ha expuesto un universo con un comienzo y un fin. Sin embargo, todos nos hemos preguntado alguna vez acerca de ese primer momento y del responsable de que ese huevo cósmico que todo lo originó del que hablaba Lemaître se encontrara ahí. La física relativista no es capaz de explicar esto, designándolo como una singularidad, es decir, un lugar en el que no son válidas las leyes de la física. La gravedad cuántica de bucles da una explicación al primer momento del universo y, en definitiva, de nuestras alegrías, penas, logros y sufrimientos. Las ecuaciones de la gravedad cuántica de bucles aplicadas a un modelo informático del universo desvelaron que jamás existió tal huevo cósmico del que habló Lemaître sino que el universo ha existido siempre. Lo que si se producen son expansiones y contracciones del universo, por lo que no es de extrañar que este sea uno de los muchos universos que han existido. El Big Bang si se produjo, aunque la nueva cosmología lo llama el Big Bounce o "gran rebote". Esta nueva concepción del universo, totalmente correcta desde el punto de vista físico y matemático, nos deja ante un universo cíclico, sin principio ni fin, en el que se suceden compresiones y expansiones. De hecho, esto era lo que pensaban los griegos, partidarios del tiempo cíclico, de la inexistencia de comienzo y fin. Si observamos la naturaleza todo es cíclico: el día y la noche, las estaciones, las glaciaciones, todo sigue una sucesión circular de acontecimientos. ¿Por qué el universo no iba a serlo también?

Quizás, el problema de nuestra concepción lineal ,inevitable por cierto, del universo sea consecuencia de la vida, una sucesión lineal de acontecimientos. La vida, esa anomalía física, ha impregnado el universo con sus visiones antropocéntricas.

Por otro lado, de la teoría de la relatividad de Einstein se deriva que es posible viajar en el tiempo, pero sólo al futuro, siendo todo intento de ir al pasado cuanto menos imposible. Sin embargo, la gravedad cuántica de bucles expone que el viaje al pasado es totalmente posible.

Parece que la ciencia jamás dejará de impresionarnos.

Oskar Hertwig: el padre de la reproducción

Actualmente, está muy en boga de todos el debate de las células madre, células gracias a las cuales se podrían tratar multitud de enfermedades y regenerar gran cantidad de tejidos. Sin embargo, nadie habla de Oskar Hertwig, el responsable de que los mecanismos reproductivos animales y humanos hayan sido desentrañados, permitiendo, entre otras cosas, acabar con la antigua teoría que afirmaba que el embrión se encontraba preformado en el cigoto.
Esto es sólo uno de sus múltiples hallazgos. También desentrañó el proceso de fecundación en los animales y el ser humano, la gametogénesis y estudió el desarrollo embriológico animal.
Sin Oskar Hertwig nunca hubieran sido posibles ni la investigación con células madre ni la fecundación in vitro y tampoco la demostración embriológica de la más que importante teoría de la evolución de las especies de Darwin.

Oskar Hertwig nació Friedberg, Hesse, en 1849. Tenía un hermano, Robert, menor que él. Los dos estudiaron zoología, siendo, más tarde, discípulos en la Universidad de Jena de nada más y nada menos que de Ernst Haeckel. Tras este periodo en el que quedaron impregnados por las teorías zoológicas de Haeckel (no las filosóficas, ante las cuales siempre se mantuvieron independientes), ambos hermanos se separaron. Robert se convirtió en profesor de zoología en las Universidad de Munich, mientras que Oskar consiguió un puesto de profesor de anatomía en Berlín.
Oskar Hertwig se casó con Marie Gesenius, con la que tuvo dos hijos Gunter y Paula. La influencia de su padre fue determinante, ya que Paula se convirtió en doctora en zoología y profesora de la Universidad de Berlín. Paula Hertwig no sólo ha pasado a la historia como la hija de Oskar Hertwig, sino por ser pionera en la utilización de rayos X en estudios genéticos. Paula Hertwig puso la primera piedra al desentrañamiento de la estructura en doble hélice del ADN, y, en definitiva, al desciframiento del genoma humano. Otra figura, como su padre, que no ha recibido el reconocimiento que se merece.
Oskar Hertwig falleció en Berlín en el año 1922.

Pero lo que verdaderamente nos importa es el legado científico que dejó tras de sí.
Para empezar, Oskar Hertwig realizó importantes descubrimientos en materia de embriología comparada y experimental, lo que aportó nuevos conocimientos sobre el desarrollo animal y pruebas a la evolución de las especies. Además, Oskar Hertwig fue el autor de una teoría epigenetista del desarrollo embrionario, afirmando que la diferenciación celular tiene lugar en el desarrollo embrionario, refutando la antigua creencia de la preexistencia del embrión en el cigoto.

Esto es de vital importancia actualmente, ya que expuso a la comunidad científica la existencia de células sin diferenciar en los embriones, las que más tarde serían llamadas células madre y a las que se trataría de dar un fin terapéutico.

Descubrió la fertilización de los erizos de mar y la fecundación animal, exponiendo que para que ésta se produzca es necesario que un espermatozoide penetre a un óvulo.

Pero, además es el primer científico que reconoció al núcleo como orgánulo portador de la información hereditaria, dejando despejado el camino a toda la genómica actual.

Asimismo, descubrió la reducción cromosómica que tiene lugar durante la meiosis, aclarando el papel complementario que tienen los dos gametos en la reproducción: son necesarios los dos, tanto uno como el otro y no como antes se había pensado.

Finalmente, no puedo pasar sin comentar que sus estudios acerca de embriología supusieron una prueba irrefutable para la teoría de la evolución de las especies. Tanto es así que Oskar Hertwig refutó la teoría evolutiva darwinista, exponiendo la suya propia en un libro titulado Das Werden der Organismen, eine Widerlegung der Darwinschen Zufallslehre, en el que se mostraba contrario al papel protagonista que Darwin atribuía al azar en la evolución.

Sin Oskar, Robert ni Paula Hertwig, no se habría conseguido descifrar el genoma humano, utilizar células madre con fines terapéuticos, y, en definitiva, la genética y la biología no habrían alcanzado el nivel de desarrollo que tienen hoy día.

"Criptometeorología": belleza y leyendas

Bajo esta palabra inventada por mí, se esconden meteoros de una belleza asombrosa y una rareza variable. Quizás, el lector ya conozca muchos de ellos, otros, sin embargo, puede que le resulten cuanto menos extraños.

Lejos de las cotidianas lluvias y los molestos vientos de levante, animo al lector a que disfrute con estas maravillas de nuestro planeta Tierra.

Algunos, como los halos, quizás sean bastante conocidos. Detrás de otros, como el rayo verde, se esconden leyendas e, incluso, propiedades mágicas.

Halos

Relativamente frecuentes, suponen un verdadero juego atmosférico con la luz. En zonas frías, es frecuente que en zonas altas de la troposfera se encuentren pequeños cristales de hielo en suspensión. Cuando la luz incide sobre ellos, se produce un fenómeno de refracción, quedando desviada la trayectoria del rayo luminoso. Surgen así dos haces de luz, uno que no es desviado y otro que sigue un camino distinto al habitual. Como resultado de esto se originan los halos, tanto en torno al astro rey como a la luna.

En las zonas polares, es frecuente el fenómeno conocido como polvo de diamante.

Fuego de San Telmo

Este fenómeno meteorológico ha sido y sigue siendo el compañero de escaladores y marineros. Consiste en descargas eléctricas de color verdoso, de un aspecto un tanto fantasmagórico.

Sin embargo, no deja de ser algo fácilmente explicable.

La descomposición de la materia orgánica genera metano, el cual es emitido a la atmósfera. Sin embargo, los frecuentes fenómenos eléctricos que tienen lugar en ésta producen la ionización del metano, por lo que en lugar de destellos azulados o anaranjados podremos ver descargas de un color verde Frankestein.

Es frecuente que este fenómeno tenga lugar en los mástiles de los barcos, dado que al estar construidos con madera, ésta tiende a descomponerse emitiendo metano a la atmósfera. La elevada altura de los mástiles unida a la frecuencia de las tormentas y fenómenos eléctricos en alta mar propician la aparición de este fenómeno.

Cellisca

Las personas de zonas del norte seguramente que lo conocerán. Sin embargo, a los que somos del sur, este nombre nos deja indiferentes.

Sin ir más lejos, la cellisca es una niebla compuesta, no por pequeñas gotas de agua, sino por pequeñas partículas de hielo. Se debe a una bajada muy brusca de las temperaturas, lo que ocasiona la sublimación inversa del vapor de agua contenido en el aire. Por tanto, es lógico que suceda en zonas frías, en las que las bajadas de temperatura por la noche son muy acusadas.

Nubes irisiadas

Son de una belleza singular, produciéndose en todas aquellas nubes que se encuentran compuestas por cristales de hielo, como tal es el caso de los cirros o de las nubes iridiscentes de la mesosfera.

El fenómeno es bien sencillo: cuando la luz solar incide sobre estas nubes de hielo, los pequeños cristales helados actúan como prismas, descomponiendo la luz en los colores que la componen. Dan lugar así a colores espectaculares, dignos de un cuadro impresionista.

El rayo verde

Detrás de este fenómeno se esconde una leyenda, la cual afirma que si dos personas lo contemplan al mismo tiempo quedan enamoradas de por vida.

El rayo verde es un fenómeno meteorológico muy poco frecuente que se da en las puestas de sol, en el momento que este deja caer sobre la superficie sus últimos rayos. Se percibe como una luz de color verde intenso fantasmagórico que aparece sobre el horizonte.

Aunque parezca algo salido de un cuento de hadas, tiene una explicación científica razonable.

Los últimos rayos vertidos por el sol han de realizar un recorrido atmosférico muy tangente a la superficie terrestre. Esto ocasiona que la atmósfera actúe como filtro dejando pasar solamente a las radiaciones verdosas de la luz visible.

Real o no la leyenda, el fenómeno es muy difícil de ver, tanto que Julio Verne relata en su novela El Rayo Verde la búsqueda infructuosa de este mágico meteoro.

La teoría de cuerdas: ¿el nuevo paradigma de la ciencia?

Comencemos tratando de imaginar qué es un electrón (o un quark). Estoy seguro que lo que a ambos nos a venido a la mente es la imagen de una pequeña bolita orbitando alrededor de un núcleo atómico.Es lógico. Es que todos los libros de física representan así a los electrones. Además, sería un tanto complicado imaginar una pequeña partícula como algo que no tenga forma esférica, o a lo sumo, elíptica. La parte de la naturaleza que conocemos es así por lo que nos resulta imposible imaginar las cosas que desconocemos de una forma distinta a la que estamos acostumbrados a ver. Al fin y al cabo, los científicos y los inventores no son más que meros imitadores del mundo que les rodea.

Esferas, sistemas solares, ondas, y ahora cuerdas. Ahora los científicos se sirven de cuerdas para tratar de explicar por qué la naturaleza es tal como es. Pero, ¿en qué consiste esta teoría?
Lo que la teoría supone es algo muy fácil de comprender, por lo que, si me disculpa, voy a tratar de hablar brevemente de las teorías que la precedieron para que así pueda verse el valor que realmente tiene.
Como bien sabemos Albert Einstein fue el autor de la teoría de la relatividad, una teoría que prtendía dar un enfoque holístico a la ciencia. Sin embargo, Werner Heisenberg acabó con esto debido a su famoso principio de incertidumbre que afirma que en el ámbito microscópico resulta imposible conocer todos los parámetros de una partícula al mismo tiempo, teniendo que hablarse por ello en términos de azar. La ciencia quedó dividida: por un lado el ámbito macroscópico, perfectamente explicable con la teoría de la relatividad, por otro, el microscópico, explicado con una nueva teoría conocida como teoría cuántica.
La ciencia pretende unificar, por tanto, que dos teorías explicaran distintos ámbitos no era del agrado de los científicos. Ha habido muchos infructuosos intentos de explicarlo todo de forma conjunta, todos ellos sin resultado, hasta hoy.

Para explicarlo todo, la teoría de cuerdas supone como ente más elemental a la cuerda, es decir, a una porción unidimensional que vibra. Esas cuerdas pueden doblarse en cuatro dimensiones, dando lugar al mundo que conocemos. Dependiendo del tipo de vibración que presenten, dan lugar a unas partículas u otras. Así, por ejemplo, la vibración es lo que determina la diferencia entre un quark y un electrón. La cosa no queda ahí. Hemos dicho que la cuerda puede plegarse en cuatro dimensiones, dando lugar al mundo que percibimos. Sin embargo, los científicos han llegado a afirmar que esas cuerdas pueden llegar a plegarse en doce o trece dimensiones, por lo que, es muy probable que existan mundos paralelos al nuestro totalmente desconocidos para nosotros por encontrarse fuera de nuestro ámbito dimensional.
La teoría de cuerdas se ha visto como la teoría unificadora que se andaba buscando. Sin embargo, los detractores de esta teoría la califican de pseudociencia por una cuestión epistemológica. Y es que la teoría de cuerdas no ha podido ser falsada hasta el momento. Eso puede tener dos consecuencias, es una chapuza o la teoría que todos andaban buscando.
Lejos de la cuestión epistemológica podemos ver como, otra vez, la creación científica se ha servido de la naturaleza para tratar de explicar este mundo. No será eso un error. Utilizar la naturaleza para explicarla no será incurrir el algo que los filósofos llaman la falacia del argumento circular o de la petitio principi. Según esto es lógico que las cosas fallen, ya que no aportamos nada nuevo al conocimiento.No será un error lo que estamos haciendo...