27 de diciembre de 2014

Física: Unidades de medida - Daniel Aníbal Galatro




Un buen principio para comenzar a conocer esta ciencia.

Una presentación de este informe en formato Power Point puede obtenerse gratuitamente vía e-mail con solamente solicitarla por esa vía a danielgalatro@gmail.com
---

Una UNIDAD DE MEDIDA es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física.

Una magnitud física es una propiedad o cualidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición.

Las magnitudes físicas se miden usando un patrón que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el objeto patrón.

Las primeras magnitudes definidas estaban relacionadas con la medición de longitudes, áreas, volúmenes, masas patrón, y la duración de periodos de tiempo.

En términos generales, MAGNITUD es toda propiedad de los cuerpos que puede ser medida.

En general, una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o de una composición de otras unidades definidas previamente.

Las primeras unidades se conocen como unidades básicas o de base (fundamentales), mientras que las segundas se llaman unidades derivadas.

Entonces MEDIR es COMPARAR CON UNA UNIDAD.

SISTEMA DE UNIDADES es un conjunto de unidades de medida en el que ninguna magnitud tiene más de una unidad asociada.

Sistema cegesimal de unidades (sistema CGS o de Gauss)
es un sistema de unidades basado en el centímetro, el gramo y el segundo.

El sistema CGS ha sido casi totalmente reemplazado por el Sistema Internacional de Unidades (SI).
Sin embargo aún perdura su utilización en algunos campos científicos y técnicos muy concretos, con resultados ventajosos en algunos contextos (por ejemplo, en electromagnetismo).

La Oficina Internacional de Pesos y Medidas, reguladora del Sistema Internacional de Unidades, desaconseja su uso.

Sistema MKS de unidades
es un sistema de unidades que expresa las medidas utilizando como unidades fundamentales metro, el kilogramo y el segundo.

El sistema MKS de unidades sentó las bases para el Sistema Internacional de Unidades, que ahora sirve como estándar internacional.

El sistema MKS de unidades nunca ha tenido un organismo regulador, por lo que hay diferentes variantes que dependen de la época y el lugar.
La unidad de longitud y distancia del sistema M.K.S. es el metro
El metro es también la unidad principal de longitud del Sistema Internacional de Unidades.
Un metro es la distancia que recorre la luz en el vacío durante un intervalo
de 1/299 792 458 de segundo.

Su símbolo es m (no es una abreviatura: no admite mayúscula, punto ni plural).

La unidad de masa del sistema MKS es el kilogramo

Desde 1889, el Sistema Internacional de Medidas define que la unidad debe ser igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo (IPK), que se fabrica con una aleación de platino e iridio (en proporción de 90% y 10%, respectivamente, medida por el peso) y se trabaja a máquina en forma de cilindro circular recto (con una altura igual al diámetro) de 39 milímetros.

La unidad de tiempo de todos los sistemas de unidades es el segundo
Hasta 1967 se definía como 1/86.400 ava parte de la duración que tuvo el día solar medio entre los años 1750 y 1890 y, a partir de esa fecha, su medición se hace tomando como base el tiempo atómico.
Según la definición del Sistema Internacional de Unidades: un segundo es la duración de 9 192 631 770 oscilaciones de la radiación emitida en la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del átomo de cesio (133Cs), a una temperatura de 0 K.
El segundo medido a partir del tiempo atómico es más estable que la rotación de la Tierra, lo que obliga a ajustes destinados a mantener concordancia entre el tiempo atómico y el tiempo solar medio.

Sistema Técnico de Unidades

Un sistema técnico de unidades es cualquier sistema de unidades en el que se toma como magnitudes fundamentales la longitud, la fuerza, el tiempo y la temperatura.
No hay un sistema técnico normalizado de modo formal, pero normalmente se aplica este nombre específicamente al basado en el sistema métrico decimal y que toma:

-el metro como unidad de longitud y distancia,
-el kilogramo-fuerza o kilopondio como unidad de fuerza,
-el segundo como unidad de tiempo y
-la caloría como unidad de cantidad de calor.

Al estar basado en el peso en la Tierra, también recibe los nombres de sistema gravitatorio (o gravitacional) de unidades y sistema terrestre de unidades.

Unidades fundamentales del Sistema Técnico  (Práctico o Ingenieril)

Longitud (o distancia)
Como unidad de longitud se toma normalmente el metro, aunque cuando resulta poco práctico por resultar una unidad muy grande se toma el centímetro.

Fuerza
La unidad de fuerza es el kilogramo-fuerza (kgf) o kilopondio (kp), definido como
el peso que tiene un cuerpo de 1 kilogramo de masa (SI) en condiciones terrestres de gravedad normal (g = 9,80665 m/s2). Por tanto esta unidad es invariable y no depende de la gravedad local.

Esta unidad debe distinguirse del peso local de un cuerpo que tiene la masa de un 1 kg.

Tiempo
La unidad de tiempo es el segundo, de símbolo s.

Temperatura
Como unidad se ha preferido el grado Celsius.

Cantidad de calor
Como unidad de cantidad de calor se toma la kilocaloría.

Las demás unidades del sistema técnico (velocidad, masa, trabajo, etc.) se derivan de las anteriores mediante leyes físicas.

Masa
La unidad de masa se deriva usando la segunda ley de Newton m = F/a.
Queda definida como aquella masa que adquiere una aceleración de 1 m/s2 cuando se le aplica una fuerza de 1 kilopondio (o kilogramo-fuerza).
Se le llama unidad técnica de masa, que se abrevia u.t.m. (no tiene símbolo de unidad).
1 u.t.m. = 1 kgf / (1 m/s2) (definición)

Trabajo y energía
El trabajo y la energía mecánicos se expresan en kilográmetros (kgm) = kilogramos-fuerza x metro.
Un kilográmetro es el trabajo que realiza una fuerza de 1 kilogramo-fuerza, cuando desplaza su punto de aplicación una distancia de 1 metro en su misma dirección.
1 kgm o kpm = 1 kgf × 1 m (definición)

Presión
Es la relación entre una fuerza aplicada y el área de la superficie sobre la que se aplica.
presión = fuerza/área . La presión se expresa en kgf/cm2 (kilogramo-fuerza por centímetro cuadrado). No tiene nombre específico.
1 kgf/cm² = 98 066,5 Pa = 1 atmósfera

Sistema Internacional de Unidades (SI), también denominado Sistema Internacional de Medidas,
Es el sistema de unidades que se usa en casi todos los países.
Se instauró en 1960, a partir de la Conferencia General de Pesos y Medidas, durante la cual inicialmente se reconocieron seis unidades físicas básicas. En 1971 se añadió la séptima unidad básica: el mol.
Sus unidades (salvo el kilogramo masa) se basan en fenómenos físicos fundamentales. Las unidades del SI constituyen referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medición.

---

En resumen:
Vamos a completar ideas acerca de tres sistemas.

-El cgs o de Gauss, para pequeñas unidades. Tomamos como referencia los elementos que pueden colocarse sobre nuestra mesa de laboratorio.
-El MKS, para unidades mayores. Aquí pensamos en todo el laboratorio, considerando, por ejemplo, la mesa del mismo.
-El sistema técnico o práctico, centrando la atención no en las masas sino en su peso promedio, es decir, en la fuerza con que son atraídas por la Tierra.

Unidades fundamentales
No derivan de ninguna otra previa del sistema

Unidades derivadas
Unidades de velocidad: derivan de la definición de velocidad.
Velocidad = distancia/tiempo

En el cgs: cm/s
En el MKS: m/s
En el Técnico: m/s

Conversiones:
1 cm/s = 0,01 m/s
1 m/s = 100 cm/s

Unidades de aceleración:  derivan de la definición de aceleración.
aceleración = velocidad/tiempo
aceleración = distancia/tiempo2

En el cgs: cm/s2
En el MKS: m/s2
En el Técnico: m/s2

Conversiones:
1 cm/s2 = 0,01 m/s2
1 m/s2 = 100 cm/s2

Unidades de fuerza: derivan de la definición de fuerza (segunda ley de Newton).
Fuerza = masa x aceleración

En el cgs: g . cm/s2 (Dina)
En el MKS: kg . m/s2 (Newton)
En el Técnico: kgf (kilogramo-fuerza)

Conversiones:
1 kgf = 9,8 Newtons 1 kgf = 980.000 Dinas
1 Newton = 0,102 kgf 1 Newton = 100.000 Dinas
1 Dina = 0,00001 Newtons 1 Dina = 1 kgf . 9,8 / 100.000

Unidades de trabajo, energía y momento: derivan de la definición de trabajo.
trabajo = fuerza x distancia

En el cgs: g . cm2/s2 (Dina x cm) (Ergio)
En el MKS: kg . m2/s2 (Newton x m) (Julio)
En el Técnico: kgm (kilográmetro)

Conversiones:
1 kgm = 9,8 Julios 1 kgm = 9,8 x 10.000.000 Ergios
1 Julio = 0,102 kgm 1 Julio = 10.000.000 Ergios
1 Ergio = 1/98.000.000 kgf 1 Ergio = 1/10.000.000 Julios

Unidades de potencia: derivan de la definición de potencia.
Potencia = trabajo/tiempo

En el cgs: g . cm2/s3 (Ergio/s)
En el MKS: kg . m2/s3 (Julio/s) (Vatio) (W)
En el Técnico: kgm/s, HP y CV

Conversiones:
1 kgm/s = 9,8 Vatios 1 kgm/s = 9,8 x 10.000.000 Ergios/s
1 Vatio = 0,102 kgm/s 1 Vatio = 10.000.000 Ergios/s
1 Ergio/s = 1/98.000.000 kgm 1 Ergio/s = 1/10.000.000 Vatios

1 HP = 745,699 W
1 CV = 735,498 W

NOTA FINAL
Todas las unidades denotan cantidades ESCALARES.
En el caso de las MAGNITUDES VECTORIALES se interpreta que cada uno de los componentes
está expresado en la unidad indicada.

Prof. Daniel Aníbal Galatro
Esquel – Chubut – Argentina
Marzo de 2013
danielgalatro@gmail.com
http://conceptosdefisica.blogspot.com

Leer más...

Matemáticas básicas: un cuestionario sencillo.



Los pitagóricos observaron una rara relación entre los números 220 y 284: la suma de los divisores de cada uno de ellos, salvo el propio número, es el otro, denominándolos "números amigos". Para los pitagóricos los números amigos tenían muchas propiedades místicas.

Evidentemente, tantos siglos atrás no había muchas cosas con las que entretenerse y, a falta de televisores y teléfonos celulares, cualquier cosa les venía bien.

Hoy podemos usar las nuevas tecnologías para lo mismo que ellos utilizaban elementos naturales. Por ejemplo para intentar responder preguntas que ellos también se hacían.

Por ejemplo,

- ¿Por qué llamamos "naturales" a los números naturales? (por favor, no introduzcan respuestas obvias).

¿Para qué dos cosas sirven los números naturales?

(¡ojo!) ¿Cuál es el primer número natural?

(¡ojo!) ¿Cuál es el último número natural?

¿Es el 0 un número natural?

¿Siempre que sumo dos números naturales obtengo otro número natural?

¿Siempre que resto dos números naturales obtengo otro número natural?

¿Siempre que multiplico dos números naturales obtengo otro número natural?

¿Siempre que divido dos números naturales obtengo otro número natural?

Ahora vamos a las propiedades:

(7 + 4) + 5 = 11 + 5 = 16 (se denomina "propiedad ... de la ... ").

7 + 4 = 4 + 7 (se denomina "propiedad ... de la ...")

3 + 0 = 3 (y por eso el cero se llama "elemento ... de la ...").

(3 · 5) · 2 = 15 · 2 = 30 (se denomina propiedad ... de la ...").

5 · 8 = 8 · 5 (se denomina propiedad ... de la ...").

5 . 1 = 5? (y por eso el 1 se llama "elemento ... de la ...).

¿Dónde aplicarías esta lógica?

- si digo que sí, es sí.
- si digo que no, es no.
- si no digo que sí, es no.
- si no digo que no, es sí.

¿Estás de acuerdo en que "multiplicar" es “amontonar”?
3 montones de 2 cosas cada uno = 3 x 2 = 2 + 2 + 2 = un montón de 6 cosas.

¿Estás de acuerdo en que "dividir" es "repartir"?
Si reparto 6 cosas entre 3, cada uno recibe 6 dividido 3 = 2 cosas.

Y, de postre:

¿Cuál es el primer número entero?

¿Cuál es el último número entero?

Estos son algunos temas que tratamos en la primera Guía de Matemáticas. Para evitarte la tarea de andar buscando cada cosa en el universo de internet o en los libros esparcidos por el planeta.

Y siempre puedes contar conmigo contactando a mi email.

Prof. Daniel Aníbal Galatro
Diciembre 27 de 2014.
Esquel - Chubut - Argentina








Leer más...

Matemáticas: 33 de mano





¡Hola!

Este complemento de nuestras Guías de Matemáticas no es para cualquier desprevenido que dice sabérselas todas en esa ciencia exacta.

Algunas de las 33 preguntas que siguen y que según los historiadores son de matemáticas y según los matemáticos son de historia, pueden hacer temblar al más valiente. Pero son una propuesta de entretenimiento para quienes gustamos de estos asuntos.

Y si bien no son de conocimiento imprescindible, como decía un alemán por allí, "Elsa Berg no ocupa lugar"...

¿Vamos a ver cómo salimos de ésta?

1 - ¿Aprendió el hombre a contar antes que a escribir?

2 - ¿Cuáles fueron algunas aplicaciones geométricas en la Antigüedad que se han encontrado?

3 - ¿Quiénes y cuándo desarrollaron un sistema de medidas y pesas que usaba el sistema decimal?

4 - ¿Quiénes y cuándo inventaron el suanpan y para qué lo usaban?

5 - ¿Cómo utilizaban las matemáticas los sumerios?

6 - ¿Por qué para los babilónicos la circunferencia puede considerarse de 360 grados?

7 - ¿Por qué los babilónicos usaban un sistema basado en el número 60 (sexagesimal)?

8 - ¿Cuál es el texto matemático más antiguo encontrado?

9 - ¿Quiénes desarrollaron las matemáticas desde el año 600 a.C hasta el año 300 d.C.?

10 - ¿A quiénes se considera los primeros matemáticos griegos?

11 - ¿Qué lema tenía la Academia de Platón?

12 - ¿Qué expresa el llamado “Teorema de Pitágoras”?

13 - ¿Cómo midió Thales la altura de las pirámides de Egipto?

14 - ¿Cuándo creó Eratóstenes su “Criba” y para qué la utilizó?

15 - ¿Cuándo y cómo calculó Arquímedes el valor de “pi”?

16 - ¿Qué es el llamado “Libro de I Ching”?

17 - ¿Qué importancia para las matemáticas tuvieron los jesuitas entre los siglos XVI y XVIII?

18 - ¿Qué era la “wasan”?

19 - ¿Qué eran las “sangaku”?

20 - ¿Quiénes dieron el primer valor casi exacto al año sideral medio?

21 - ¿Para qué utilizó Brahmagupta en el siglo VII el símbolo “0”?

22 - ¿Cuándo estudió Bhaskara II diversas áreas de las matemáticas?

23 - ¿Por qué se estancaron en la India los progresos en matemáticas?

24 - ¿Quién se convirtió en el padre de las matemáticas árabes en el siglo IX?

25 - ¿De dónde deriva la palabra “algoritmo”?

26 - ¿De dónde deriva la palabra “álgebra”?

27 - ¿Cómo influyó en las matemáticas la creencia medieval del “orden natural”?

28 - ¿Qué cuatro ciencias incluyó Boecio en su “Quadrivium” del siglo VI?

29 - ¿Quién introduce en Europa en el año 1202 el sistema de números arábicos tal como lo conocemos?

30 – ¿Qué matemático domina las matemáticas europeas a comienzos del siglo XVIII?

31 - ¿Qué ciencia experimental es invadida por las matemáticas?

32 - ¿Quién logra hacer más abstractas las matemáticas durante el siglo XIX?

33 - ¿Qué repercusión tuvo en las matemáticas la invención de las computadoras?

Si quieren enviar las respuestas que van encontrando, o consultar lo que crean oportuno, como siempre háganlo a mi email.

Hasta la próxima.

Prof. Daniel Aníbal Galatro
Diciembre 27 de 2014
Esquel - Chubut - Argentina
---
Leer más...

9 de diciembre de 2014

Sistema inmunitario



¡Hola!


Hoy vamos a intentar poner en mejor orden algunos conceptos que surgen cuando tratamos el tema de la defensa de nuestro organismo contra el ataque de los llamados "antígenos".

Los mecanismos de defensa no están en un punto específico del cuerpo sino distribuidos por toda nuestra "geografía", relacionados con un tejido fluido que nos acerca elementos de vida y retira residuos no deseados: la sangre.

El 45% de esa sangre está compuesto por "elementos figurados", que se integran con células y otros componentes derivados de células. Dos tipos de glóbulos podemos encontrar en la sangre:

- GLÓBULOS ROJOS (eritrocitos); células que transportan el oxígeno hacia el resto de las células del cuerpo. Su citoplasma está constituido casi en su totalidad por la hemoglobina, una proteína encargada de transportar oxígeno, y contienen también algunas enzimas.Los glóbulos rojos maduros carecen de núcleo, porque lo expulsan en la médula ósea antes de entrar en el torrente sanguíneo. Los eritrocitos en humanos adultos se forman en la en esa médula.

- GLÓBULOS BLANCOS (leucocitos): células sanguíneas que son ejecutoras de la respuesta inmunitaria, interviniendo así en la defensa del organismo contra sustancias extrañas o agentes infecciosos (antígenos). Se originan en la médula ósea y en el tejido linfático.

Existen cinco diferentes y diversos tipos de leucocitos, algunos de los cuales forman parte de la respuesta inmune.

Los granulocitos neutrófilos son las células inmunitarias más comunes del cuerpo. En una infección, su número aumenta rápidamente. Son los principales componentes del pus y se encuentran alrededor de las inflamaciones más comunes. Su función es ingerir y destruir el material extraño.

Los basófilos y eosinófilos son leucocitos que contienen grandes gránulos dentro de la célula. Estos interactúan con determinados materiales extraños. Un aumento de su actividad puede provocar una reacción alérgica.

El SISTEMA INMUNITARIO es una red compleja de células (como los linfocitos) y órganos que trabajan juntos para defender al cuerpo de sustancias extrañas (antígenos) tales como las bacterias, los virus o las células tumorales. Cuando el cuerpo descubre una sustancia extraña, varios tipos de células entran en acción en lo que se denomina "respuesta inmune".

Los leucocitos, como los macrófagos, linfocitos y granulocitos, son elementos celulares responsables de la defensa y reacción frente a los microorganismos y que se añaden a la linfa procedentes de los ganglios linfáticos. Estos son, además, estaciones de filtraje de la linfa.

Los LINFOCITOS: son uno de los principales tipos de células inmunitarias. Los linfocitos se dividen principalmente en células B y T.

Los linfocitos B producen anticuerpos, proteínas (gamma-globulinas), que reconocen sustancias extrañas (antígenos) y se unen a ellas. Los linfocitos B (o células B) están programados para ser un anticuerpo específico. Cuando una célula B se encuentra con su antígeno desencadenante, produce muchas células grandes conocidas como "células plasmáticas". Cada célula plasmática es esencialmente una fábrica para producir anticuerpos. Un anticuerpo corresponde a un antígeno de la misma manera que una llave lo hace con su cerradura. Siempre que el anticuerpo y el antígeno se corresponden, el anticuerpo marca el antígeno para su destrucción. Los linfocitos B no pueden penetrar en las células, de manera que el trabajo de atacar estas células "objetivo" se deja a los linfocitos T.

Los linfocitos T son células que están programadas para reconocer, responder a y recordar antígenos. Los linfocitos T (o células T) contribuyen a las defensas inmunitarias de dos formas principales. Algunos dirigen y regulan las respuestas inmunes. Cuando son estimulados por el material antigénico presentado por los macrófagos, las células T forman linfocinas que alertan a otras células. Otros linfocitos T pueden destruir células "objetivo" al entrar en contacto directo con ellas.

Las moléculas de histocompatibilidad

Los loci génicos implicados en el rechazo de los tejidos extraños o ajenos forman una región conocida como el "complejo principal de histocompatibilidad" (CMH). Se pueden considerar como receptores de péptidos: los recogen del interior de las células, los transportan a la superficie y se los presentan a las células T. En el ser humano, los antígenos principales se encuentra en el brazo corto del cromosoma 6. Se han identificado tres clases de moléculas (I, II, III) pero solo intervienen en la estimulación de linfocitos T los genes de clase I y II y sus productos.

Las moléculas CMH de clase I se encuentran prácticamente en todas las células nucleadas del organismo. Su función es la de presentar fragmentos de proteínas producidas en el interior de las células, a los linfocitos T. Las células sanas son ignoradas, pero las células que presentan fragmentos de proteínas que resultan extrañas para el organismo son atacadas por el sistema inmune.

Las moléculas CMH de clase II se encuentra sólo en células presentadoras de antígenos, tales como las células dendríticas, fagocitos mononucleares, algunas células endoteliales, células epiteliales del timo, y linfocitos B.

Las células T asesinas solo reconocen antígenos acoplados a moléculas del CMH de clase I, mientras que las células T colaboradoras solo reconocen antígenos acoplados a moléculas del CMH de clase II. Estos dos mecanismos de presentación de antígenos reflejan los diferentes cometidos de los dos tipos de células T. Un tercer subtipo menor lo forman las células T γ δ (células T gamma/delta), que reconocen antígenos intactos que no están acoplados a receptores CMH.

MACRÓFAGOS

Son la primera línea de defensa del cuerpo y cumplen muchas funciones. Un macrófago es la primera célula en reconocer y envolver sustancias extrañas (antígenos). Los macrófagos descomponen estas sustancias y presentan las proteínas más pequeñas a los linfocitos T. También producen sustancias llamadas citocinas que ayudan a regular la actividad de los linfocitos. Hay muchos tipos diferentes de citocinas. Ejemplos de éstas son las interleucinas, los interferones, los factores de necrosis tumoral y los factores estimulantes de colonias.

La respuesta inmune es un esfuerzo coordinado. Todas las células inmunitarias trabajan juntas, por lo que necesitan comunicarse entre sí. Esta comunicación se logra mediante la secreción de mayores niveles de citocina, que actúa sobre otras células.

CÉLULAS DENDRÍTICAS (DC)

Son las más eficientes en la presentación de antígenos. Tienen la capacidad de interactuar con las células T e iniciar una respuesta inmune.
Se llaman así por su aspecto de árbol ("dendros"). Su función principal es procesar material antigénico, devolverlo a su superficie y presentarlo a las células especializadas del sistema inmunitario.
Pertenecen a un tipo de glóbulos blancos llamados fagocitos. Existen en grandes cantidades en tejidos que están en contacto con el medio exterior, principalmente la piel, y el revestimiento interior de la nariz, los pulmones, el estómago y los intestinos. También están presentes en estado inmaduro en la sangre.

Cuando todavía son inmaduras, su función es ir buscando constantemente patógenos al medio que las rodea mediante receptores de reconocimiento de patrones.
Cuando encuentran un antígeno válido, empiezan a madurar y migran hacia los ganglios linfáticos, donde se encuentran los linfocitos.
Cuando los linfocitos T detectan un antígeno en una célula dendrítica, se activan, proliferan. A su vez, los linfocitos T activan los linfocitos B, que producen anticuerpos.(inmunidad adquirida).

Espero que esta pequeña monografía les sea de utilidad.

Daniel Aníbal Galatro
danielgalatro@gmail.com
Diciembre 9 de 2014
Esquel - Chubut - Argentina
Leer más...

4 de diciembre de 2014

Fecundación "paso a paso"


¡Hola!

Hoy voy a compartir con ustedes un breve análisis del proceso de "fecundación humana", esto es, la fusión entre el óvulo y el espermatozoide. He tomado como guía un buen trabajo del Dr Alfonso de la Fuente, Director de Instituto Europeo de Fertilidad.
http://www.natalben.com/fecundacion/como-se-produce

Me permití agregar algunos conceptos que creo que ayudan a comprender este maravilloso proceso.
Habitualmente el término "relaciones sexuales" se utiliza para referirse al cortejo y comportamiento sexual de los seres humanos. En los demás animales, esta etapa se denomina "apareamiento".

Las "gónadas" son los órganos reproductores o glándulas sexuales que producen los "gametos" o células sexuales. En los vertebrados también desempeñan una función hormonal, por lo cual también se les llama "glándulas sexuales".

Las gónadas femeninas se llaman "ovarios", mientras que las gónadas masculinas se llaman "testículos".

Los ovarios están situados dentro de la cavidad abdominal. El proceso de formación de los óvulos, o gametos femeninos, se llama "ovogénesis" y se realiza en unas cavidades o folículos cuyas paredes están cubiertas de células que protegen y nutren el óvulo. Cada folículo contiene un solo óvulo, que madura cada 28 días, aproximadamente. La ovogénesis es periódica. Los ovarios también producen estrógenos y progesteronas, hormonas que regulan el desarrollo de los caracteres sexuales secundarios, como la aparición de vello o el desarrollo de las "mamas", y preparan el organismo para un posible embarazo.

Las "trompas de Falopio" son conductos de entre 10 a 13 cm que comunican los ovarios con el útero y tienen como función llevar el óvulo hasta él para que se produzca la fecundación. El orificio de apertura de la trompa al útero se llama ostium tubárico.

El "útero"es el órgano hueco y musculoso en el que se desarrollará el feto (bebé en desarrollo a partir de las ocho semanas de gestación). La pared interior del útero es el "endometrio", el cual presenta cambios cíclicos mensuales relacionados con el efecto de hormonas producidas en el ovario, los estrógenos.

La "vagina" es el canal que comunica con el exterior, conducto por donde entrarán los espermatozoides. Su función es recibir el pene durante el coito (relación sexual) y dar salida al bebé durante el parto.

El aparato reproductor masculino, es junto con el femenino, el encargado de la reproducción, es decir, la formación de nuevos individuos.

Los principales órganos internos son los testículos, el epidídimo, los conductos deferentes y las glándulas accesorias. El pene, por su parte, es un órgano externo, junto con el escroto, el saco que envuelve los testículos.

Los testículos producen espermatozoides y liberan a la sangre hormonas sexuales masculinas (testosterona). Un sistema de conductos que incluyen el epidídimo y los conductos deferentes almacenan los espermatozoides y los conducen al exterior a través del pene.


En el transcurso de las relaciones sexuales se produce la eyaculación que consiste en la liberación en la vagina de la mujer del líquido seminal o semen. El semen está compuesto por los espermatozoides producidos por el testículo y diversas secreciones de las glándulas sexuales accesorias que son la próstata y las glándulas bulbouretrales.

Como vimos, los "testículos" son los principales órganos del sistema reproductor masculino. Producen las células espermáticas y las hormonas sexuales masculinas. Se encuentran alojados en el escroto o saco escrotal, conjunto de envolturas que los cubren y alojan.


El "pene" está formado por el cuerpo esponjoso y los cuerpos cavernosos. Una de sus funciones es la de depositar el "esperma" durante el coito vaginal en el aparato reproductor femenino y con ello lograr la fecundación del óvulo.

El "cuerpo esponjoso" es la más pequeña de las tres columnas de tejido eréctil que se encuentran en el interior del pene (las otras dos son los cuerpos cavernosos). Está ubicado en la parte inferior del pene.


El "glande" es la última porción y la parte más ancha del cuerpo esponjoso; presenta una forma cónica. Su función es la de evitar que, durante la erección se comprima la uretra (conducto por el cual son expulsados tanto el semen como la orina).

Los "cuerpos cavernosos" constituyen un par de columnas de tejido eréctil situadas en la parte superior del pene, que se llenan de sangre durante las erecciones.


El "epidídimo" está constituido por la reunión y apelotonamiento de los conductos seminíferos. Se distingue una cabeza, cuerpo y cola que continúa con el conducto deferente. Tiene aproximadamente 5 cm de longitud por 12 mm de ancho. Está presente en todos los mamíferos machos.

Los "conductos deferentes" son un par de conductos rodeados de músculo liso, cada uno de 30 cm de largo aproximadamente, que conectan el epidídimo con los conductos eyaculatorios, intermediando el recorrido del semen entre éstos.

Durante la "eyaculación", el músculo liso de los conductos se contrae, impulsando el semen hacia los conductos eyaculatorios y luego a la uretra, desde donde es expulsado al exterior.

Las "vesículas seminales" secretan un líquido alcalino viscoso que neutraliza el ambiente ácido de la uretra. En condiciones normales el líquido contribuye alrededor del 60% del semen.


Los "conductos eyaculatorios" son dos y comienzan al final de los vasos deferentes terminando en la uretra. Durante la eyaculación, el semen pasa a través de estos conductos y es posteriormente expulsado del cuerpo a través del pene.

La "próstata" es un órgano glandular del aparato genitourinario, exclusivo de los hombres, con forma de castaña, localizada enfrente del recto, debajo y a la salida de la vejiga urinaria. Contiene células que producen parte del líquido seminal que protege y nutre a los espermatozoides contenidos en el semen.

La "uretra" es el conducto por el que discurre la orina desde la vejiga urinaria hasta el exterior del cuerpo durante la micción. La función de la uretra es excretora en ambos sexos y también cumple una función reproductiva en el hombre al permitir el paso del semen desde las vesículas seminales que abocan a la próstata hasta el exterior.

Las "glándulas bulbouretrales", también conocidas como glándulas de Cowper, son dos glándulas que se encuentran debajo de la próstata. Su función es secretar un líquido alcalino que lubrica y neutraliza la acidez de la uretra antes del paso del semen en la eyaculación. Este líquido puede contener espermatozoides (generalmente arrastrados).

El semen será depositado en la vagina, atravesará el útero y llegará a las trompas de Falopio.

Aproximadamente a los dos minutos de una eyaculación en el interior de la vagina, los espermatozoides alcanzan la porción final de las trompas. Sin embargo, de los cientos de miles de espermatozoides, solamente unos pocos llegarán hasta el óvulo y solamente uno podrá atravesar la membrana plasmática del óvulo y producirse la fecundación. Todos los demás espermatozoides son destruidos en el viaje. La razón de producirse millones de espermatozoides es para garantizar que, al menos uno, pueda alcanzar el óvulo.

Una vez depositados los espermatozoides en el aparato genital femenino, en su ascenso desde la vagina sufren un fenómeno de capacitación que consiste en pérdida parcial del revestimiento de la cabeza y la reacción acrosómica, apareciendo pequeños poros a este nivel que liberan enzimas necesarias para atravesar las barreras de protección del ovocito.

Un "gametocito" es una célula germinal a partir de la cual se forman los gametos. El gametocito puede dividirse por mitosis para originar otros gametocitos o por meiosis para dar lugar a los gametos durante la gametogénesis. Los gametocitos masculinos se denominan "espermatocitos" y los femeninos "oocitos".

El acrosoma es un pequeño depósito situado en el extremo apical de la cabeza del espermatozoide y que contiene enzimas hidrolíticas, principalmente la hialuronidasa, cuya misión es la separación progresiva -por efecto colaborativo de varios espermatozoides- de las células del cúmulo que rodean al ovocito, mediante la hidrólisis del polímero que las mantiene unidas, el ácido hialurónico.

En el momento de la ovulación, el ovario se presenta parcialmente recubierto por las fimbrias de la trompa, las cuales captan el ovocito liberado y adherido a la cubierta ovárica y lo transportan en dirección al útero. El ovocito se encuentra en llamada metafase II (etapa de madurez ovocitaria) y está rodeado por la corona radiada y la zona pelúcida.

Al producirse la unión primaria entre la zona pelúcida y el espermatozoide, se desencadena la "reacción acrosómica" en varios puntos de la cabeza del espermatozoide. Esto produce una fusión entre la membrana plasmática del espermatozoide y la membrana externa del acrosoma, liberando el contenido de éste al medio externo y dejando al espermatozoide protegido por la membrana acrosomal interna.

El proceso de fecundación precisa entonces de las siguientes fases:

• Penetración de la corona radiada: de los 200 o 300 millones de espermatozoides depositados a través de la vagina, solamente entre 300 y 500 llegan al punto de fecundación.

• Penetración de la zona pelúcida: esta segunda barrera es atravesada con ayuda de enzimas, llamadas espermiolisinas, liberadas por el acrosoma. La liberación de estas espermiolisinas es lo que se conoce como reacción acrosómica. De las partes restantes del acrosoma, comienza a crecer el llamado filamento acrosómico, que se desarrolla en los espermatozoides activados. El espermatozoide mediante los movimientos de su flagelo empuja el filamento acrosómico hasta hacer contacto con la membrana celular del óvulo.

• Penetración de la membrana plasmática del ovocito: en cuanto el espermatozoo entra en contacto con la membrana del ovocito, se fusionan las dos membranas plasmáticas a nivel del cono de fertilización, entrando en el citoplasma ovocitario la cabeza, pieza intermedia y cola del espermatozoide, quedando la membrana plasmática detrás sobre la superficie del ovocito. Una vez dentro, el ovocito termina su meiosis II liberando el segundo corpúsculo polar y los cromosomas se colocan en un núcleo vesicular llamado pronúcleo femenino. Al propio tiempo, el ovoplasma se contrae y se hace visible un espacio entre el ovocito y la zona pelúcida llamado espacio perivitelino.

El espermatozo avanza hasta quedar junto al pronúcleo femenino, se hincha su núcleo y forma el pronúcleo masculino. La cola se desprende de la cabeza y degenera.

Antes de que tenga lugar la fusión de los dos pronúcleos (haploides y con 1n DNA, es decir con 23 cromosomas), cada uno debe duplicar su ADN.

Después de la síntesis de ADN, los cromosomas se colocan en el huso y los 23 paternos y 23 maternos se hienden longitudinalmente a nivel del centrómero (como en una división mitótica normal). Las mitades resultantes se segregan al azar y se desplazan a los polos opuestos, dando a cada célula el número normal de cromosomas y de ADN (2n). La célula se une en su zona central y el citoplasma se divide en dos partes.

El óvulo fecundado es una nueva célula que vuelve a tener 46 cromosomas, ya que tendrá los 23 cromosomas del óvulo más los 23 del espermatozoide y se denomina huevo o cigoto que comenzará un viaje "de retorno" hasta implantarse en el útero.

Todos estos pasos integran el proceso por el cual han llegado a este mundo. Espero que intenten lograr que haya valido la pena.

Hasta la próxima clase.

Daniel Aníbal Galatro
Diciembre 5 de 2014
Esquel - Chubut - Argentina



Leer más...

El primer CERO de la Historia - Terrae Antiqvae


(Recibido de History el 04 de Diciembre de 2014)

Un científico halló el primer “cero” de la historia.

El cero es un número enigmático y de efectos filosóficos y matemáticos ilimitados. Pero… ¿cuándo fue la primera vez que un hombre escribió 0? ¿En qué parte del mundo, en qué cultura comenzó la historia del número que no representa cantidad alguna?

El científico Amir Aczel se obsesionó tempranamente con esta pregunta, y no se detuvo hasta haber hallado una respuesta. 

Dado que los romanos y los egipcios no utilizaban este guarismo circular, se creía que el primero de la historia era un círculo dibujado en el templo indio de Gwalior, del siglo IX. Fue el hindú Brahamagupta, que vivió entre 598 y 668, quien introdujo el número cero como definición de una cantidad nula.

En 1931, un investigador francés identificó un relieve como K-127, una estela que se lee como una factura de compraventa en la cual se ve el número 605, cifra que cuenta con un cero y determina el año en que fue escrito, dos siglos antes que el del templo de Gwalior; y contemporáneo de Brahamagupta, por lo que debería ser uno de los primeros ceros escritos por el hombre.

Para hallar el K-127 entre 10.000 objetos sin identificar dentro del almacén en el que estaba, Amir Aczel pasó años, estuvo a punto de resignarse, habiendo gastado sus propios ahorros en viajes de Londres a Delhi; hasta que recibió una beca y el Ministerio camboyano de Cultura lo llevó a las dependencias de restauración y almacén de objetos de Angkor donde, hace unos meses, halló la piedra catalogada con el famoso K-127. 

Tiene un metro por metro y medio y aún conserva la inscripción claramente. 

Ahora Aczel está intentando que este cero, el más antiguo escrito por el hombre, sea custodiado y exhibido en el museo de Camboya.

FUENTE E IMÁGENES
Terrae Antiqvae

Leer más...

3 de diciembre de 2014

Universos y Multiverso 8 - por Daniel Aníbal Galatro



¡Hola! Octavo encuentro para reflexionar acerca de todo. Porque todo está incluido en el Multiverso, y hasta, si nos ponemos conservadores, en un único Universo cuya existencia que no discutimos.

Hoy son muchos los invitados que convoqué para hablar acerca del tiempo. Tantos que les sugerí telepáticamente que enviaran sus ideas a un intermediario y lo hicieron amablemente. El tema puntual que abordaremos será "por qué el tiempo siempre lo consideramos hacia adelante y decimos que nunca puede retroceder". Con esto estamos dando por sentado que existen un adelante y un atrás, lo que realmente no podemos justificar más que con la lógica (las causas siempre estarán antes de las consecuencias) que se expresa en la Física con el segundo principio de la Termodinámica. Pero...

Para el vulgo, la gente común, los no académicos, el tiempo puede crearse (hay gente "haciendo tiempo" en cualquier estación de trenes, por ejemplo) y puede "perderse" (también por ejemplo, leyendo estos artículos, según mis críticos más acérrimos). Pero hoy nos vamos a meter por borgianos senderos que se bifurcan en busca de alguna cuasi-verdad nueva o menos conocida.

Ian O'Neill ha publicado apenas ayer su nota:
( http://news.discovery.com/space/time-always-marches-forward-why-141202.htm?utm_source=facebook.com&utm_medium=social&utm_campaign=DiscoveryChannel)

Y nos permite colocar algunas piedras más sobre las que vamos a intentar caminar para atravesar a pie el lago bíblico que hoy está pleno de tiempo, ya que no de agua.

Recuerda que el novelista Ray Cummings escribió en un relato de ciencia ficción algo así como "el tiempo es el que nos protege de que las cosas puedan volver a suceder". Pero, ¿cómo lo hace?

Nos han enseñado a trazar "la flecha del tiempo" pero por estos días esa gráfica está sujeta a diversas críticas. Se acepta que su avance es inexorable pero se discute que lo haga a una velocidad constante.

Una llamada "hipótesis del pasado" da por sentado que cualquier sistema comienza con un estado de baja entropía y luego esa entropía va creciendo. El "pasado" está entonces relacionado con la baja entropía y el "futuro" con la alta entropía.

http://plato.stanford.edu/entries/time-thermo/#1

Como creo haber ya discutido en alguna nota anterior, la entropía es "desorden", y cualquier ama de casa sabe que consume mucho de su energía ordenar las cosas pero éstas se desordenan espontáneamente. Más científicamente, la entropía aumenta fácilmente cuando se desea llenar de gas una habitación o cuando se deja derretir un cubo de hielo a más de 0°C.

¿Qué tiene todo esto que ver con el o los Universos que venimos analizando?

Se presume que el Big Bang se produjo en un estado de mínima entropía. Luego se ha ido expandiendo y enfriando a medida que aumentaba esa entropía.

Pero parece que hay quienes opinan que todo no fue tan sencillo. Mientras el universo maduraba y se enfriaba aparecían los efectos de la gravedad y hacían que ese universo fuera más ordenado y más complejo. Las nubes de gas mantenían bajas la temperaturas y se formaban estrellas y planetas. Y en una escala absoluta ya no podía hablarse de un desorden creciente que marcaba un "pasado", un "presente" y un "futuro" tan relacionados con la entropía.

A esta altura podemos decir, con Flavio Mercati, que depende de cómo midamos la entropía.

La entropía es una magnitud física cuyas dimensiones (por ejemplo energía y temperatura) deben ser referidas a un marco de referencia externo con el que puedan ser comparadas. Esto puede lograrse para analizar subsistemas del universo porque el resto del mismo es "todo el Universo", con lo que no hay "marcos de referencia externos" con los que comparar. ¿Se comprende la idea?

Si entonces no podemos usar la entropía para determinar el avance del tiempo, con un pasado y un futuro estimados en función de esa magnitud, ¿qué es lo que impulsa hacia "adelante" al tiempo universal?

En caso de que todo no fuera realmente de más ordenado a menos ordenado, ¿podríamos decir que va de más simple a más complejo?

La complejidad es una cantidad sin dimensiones que básicamente define un estado en el cual, a medida que el tiempo pasa, se produce un aumento de estructuración del universo. Según Mercati, "la responsable es la gravedad y su tendencia a crear orden y estructura (complejidad) a partir del caos".

Este investigador y sus colegas crearon modelos computados básicos que acumulaban partículas en un universo "de juguete". Y encontraron que, no importando cuál simulación se ejecutara, la complejidad del universo siempre aumentaba, y nunca disminuía con el tiempo.

Entonces parecen haber demostrado que a partir del Big Bang el universo comenzó en su estado de menor complejidad. Lugo, se enfrió a un estado en que comenzó a notarse la gravedad, se formaron las estrellas y de desarrollaron las galaxias. A partir de entonces el universo se hizo inexorablemente más complejo y todo fue porque la gravedad se convirtió en la fuerza conductora de su aumento de complejidad.

Cada solución del modelo gravitacional "de juguete" que estudiaron tenía la propiedad de contener en algún lugar de su centro un estado homogéneo, caótico y desestructurado que se parecía mucho al "plasma" que constituía el universo al momento de crearse el "fondo cósmico de microondas". Entonces en ambas direcciones del tiempo la gravedad aumentaba la inhomogeneidades y creaba un gran cantidad de estructura y orden en forma irreversible.

Mientras el universo madura, los subsistemas se aíslan lo suficiente como para que otras fuerzas establezcan las condiciones que permiten que la "flecha del tiempo" domine en subsistemas de baja entropía. En estos subsistemas, como ocurre cotidianamente en la Tierra, la entropía puede desarrollarse creando una "flecha termodinámica del tiempo". Nuestra percepción del tiempo a escala universal es guiada por el continuo crecimiento de la complejidad, pero a nivel de los subsistemas, domina la entropía.

http://perimeterinstitute.ca/news/how-time-flies-tracking-arrow-time

Interesantes nuevas ideas se suman a las tradicionales respecto de qué marca el paso del tiempo en la vida del universo. Hoy no hemos puesto en duda la existencia del tiempo, del pasado, del presente y del futuro. Solamente hemos traído a estas reuniones la idea de que el tema puede no ser totalmente termodinámico, es decir, teniendo como medida la entropía, sino que aparece la gravedad como un factor que muestra cómo, en un subsistema, los conceptos se invierten. Y eso va a tener mucho que ver con la aparición de la vida, por ejemplo. En un universo en el que todo se desordena, tus moléculas se ordenaron para formar células, tejidos, órganos, aparatos y sistemas.
Seguramente volveremos sobre estas cuestiones, en busca de posibles universos desconocidos.

Hasta la próxima.

Daniel Aníbal Galatro
danielgalatro@gmail.com
Diciembre 3 de 2014
Esquel - Chubut - Argentina

Al índice:
http://complejoculturalgalatro.blogspot.com.ar/2014/11/universos-y-multiverso-indice-por.html

Leer más...

29 de noviembre de 2014

Universos y Multiuniverso 7 - por Daniel Aníbal Galatro



¿Qué tal, amigos?

Inicio con una imagen de Richard Dawkings que, como me suele ocurrir, tampoco refleja mi visión personal de ese multiuniverso que nos viene ocupando.

Pero, afortunadamente, los sueños recurren y me dan nuevos elementos para seguir buscando representar el tema que, como ya hemos visto, implica la simultaneidad de presencia de infinitos universos, algo que requiere algo así como la interpenetrabilidad de los unos y los otros.

Hace unas horas desperté hoy, 29 de Noviembre de 2014, en medio de, digamos, un sueño en el que veía infinitos pasos repetitivos por los que separaba las componentes de cada elemento de cada universo basándome en un proceso de selección individual para cada uno. Por ejemplo,comenzando con el nuestro, descomponía cada concepto en dos o más unidades excluyentes entre sí.

Los invito a que me sigan en esta nueva "investigación".

Estaba yo analizando huevos y los consideraba como formados únicamente por una cáscara, y un "contenido" (una clara y una yema). Y separaba "cáscaras" de "no cáscaras". Al supuestamente terminar de hacerlo me quedaban, en el mismo lugar, dos universos: uno solamente de "cáscaras" y el otro solamente de "no cáscaras". El concepto de "lugar" en realidad no existía pues cada uno de esos universos era un todo.

Luego, allí mismo (si había un "allí") comenzaba a separar, por ejemplo, "perros" de "no perros", con los que componía dos nuevos universos coexistentes pero excluyentes entre sí y coexistentes pero excluyentes con los universos de "cáscaras" y "no cáscaras" que había creado al comienzo del proceso.

No lo hice por razones obvias pero mi propósito era reiterar el procedimiento acumulativo con otros infinitos elementos hasta que lograra separar todos y cada uno de ellos, multiplicando la presencia de "algos" y "no algos" de nuestro universo particular y de los infinitos universos restantes. Esto me daba la posibilidad antropocéntrica de comenzar separando el "universo nuestro" por un lógico "universo no nuestro". E infinitos nuevos "elementos" y "no elementos" surgidos de esto era pasibles de sufrir consiguientes separaciones en un despiece sin final.

Les dejo la inquietud y espero como siempre sus consultas, si creen que vale la pena seguir sumando sus pensamientos. Porque los humanos no tenemos otras opciones ya que, pero a que suele traicionarnos, la razón (o quizá el lóbulo prefrontal de nuestro cerebro) a veces nos conduce a nuevas ideas al menos interesantes.

Un saludo afectuoso y hasta la próxima.

Daniel Aníbal Galatro
danielgalatro@gmail.com
Noviembre 29 de 2014
Esquel - Chubut - Argentina

Al índice:
http://complejoculturalgalatro.blogspot.com.ar/2014/11/universos-y-multiverso-indice-por.html

Leer más...

22 de noviembre de 2014

Universos y Multiverso - Índice - por Daniel Aníbal Galatro

Leer más...

Universos y Multiverso 6 - por Daniel Aníbal Galatro



¡Hola!
¿Reuniones en sábados también?
Es que ya vimos que el "tiempo" es un tema discutible, y hoy es sábado porque alguien diseñó un calendario con meses y días que respetamos como si fuese palabra santa. Pero en la reunión pasada revisamos opiniones acerca del tema que nos permiten dudar de la existencia de la trilogía pasado-presente-futuro y, en este preciso día, de que hoy sea algo, por ejemplo, sábado.

Invité a varios científicos muy conocidos a participar de la reunión, pero seguramente creen en el calendario gregoriano y los sábados se niegan a dictar conferencias. Prefieren dormir hasta tarde y dedicar el resto del día a paseos y fiestas. Por eso estuve trabajando con información que redactaron en otros momentos y que este mundo de internet fue reuniendo en sus archivos.

El tema que me pareció apto para complementar algunas ideas discutidas en notas anteriores es el de una clasificación de universos pero dentro de este universo en el que creemos existir. No pude hasta ahora detectar los autores de la información pero prometo incluirlos vía links cuando los identifique.

Dice por allí que habría un "universo observable" y un "universo total". Les pido que presten atención a lo que definen porque puede ser importante para nuestra investigación.

El universo observable (horizonte del universo) estaría constituido teóricamente por la parte detectable por el ser humano de lo que se generó en el Big Bang. Esto implica que en ese instante se produjo más de lo que podemos ver (con lo que estoy de acuerdo). El "todo" de lo que se "creó" en Big Bang se le suele llamar "universo total".

Hace 13,700 millones de años, minutos más, minutos menos, se generó un reloj que comenzó a avanzar hacia el futuro. Un instante antes no existía ese reloj y, por consiguiente, no existía el tiempo. Habían nacido el universo observable (el nuestro) y el universo total (el todo). Y con ellos una duda gigantesca que vamos intentando resolver. En el universo observable nacía también la Física que iríamos conociendo poco a poco y que continuamos tratando de desarrollar, con sus causas y efectos, y la posibilidad de otras Físicas (o como serán llamadas oportunamente) que rigen al resto del universo, esto es, a lo que completará nuestro conocimiento sobre el universo total.

¿Podemos hablar de dimensiones en la descripción de ambos universos?
Nuestro espíritu generalizador nos hace ver esferas en los planetas y en las estrellas, y eso nos ha llevado a imaginar un universo observable esférico y hasta un universo total también esférico que lo incluiría. ¿Fundamentos? Por ahora pocos y débiles. Quizá ninguno de esos universos sea esférico, como ocurrió en mi visión inicial soñada, en la que no existían formas geométricas, ni espacios ni tiempos. En todo caso, ambos universos surgieron hace 13.700 millones de años y eso nos permite especular un radio para nuestro universo observable pero ninguno tamaño conocido para el universo total.

Hagamos una breve pausa para acomodar las nuevas ideas y analizarlas someramente.

No conocemos el tamaño total de lo que generó el Big Bang pero sí podemos intentar medir la porción que habitamos. Ni siquiera sabemos si hay un universo total más "amplio" que el que creemos poder observar. Por tanto solamente podemos dedicar nuestros esfuerzos a la parte observable, sin saber siquiera su relación con otro posible universo creado o no al mismo tiempo.

¿Cómo estamos midiendo el universo observable? Dado que en el instante inicial nació la masa y quizá con ella la gravedad, y que esas ondas gravitatorias y los neutrinos posteriores, por allí andaría el cero del nuevo reloj. Pero la primera luz pudo comenzar a viajar por el espacio 380.000 años después y la detectamos ahora como "radiación de fondo de las microondas". ¿Quiénes emitieron esa primera luz? Todos los puntos del universo total lo hicieron, en todas las frecuencias posibles para un "cuerpo negro" a 3000 K (Kelvin). Y esos puntos eran protones, neutrones y electrones, únicas formas sobrevivientes como tales en esas condiciones.

Luego la luz inicial fue alejándose del punto en que se liberó de la enorme atracción gravitatoria en la que "nació", tarea que le demandó 380.000 años, y siguió viajando y disminuyendo su frecuencia (cantidad de ondas por segundo pasando por un punto dado). El universo había comenzado a expandirse. ¿Cuál de los dos, el observable o el total? Podemos estimar que ocurrió en el observable pero no sabemos si también en el total.

En estos tiempos y analizando desde nuestra nave espacial, detectamos que nos llegan microoondas, o en realidad todas las frecuencias del cuerpo negro emitidas a 2,7 K. La radiación, por el enfriamiento, se va "corriendo hacia el rojo". Y proviene de puntos situados en el centro de una esfera que nos envuelve cuyo radio es igual al del universo visible.

Como ese radio aumenta, el universo observable está creciendo y la frecuencia de la radiación disminuye.

No alcanzamos a ver todo lo observable. Tenemos diferencias de unos mil millones de años luz. Un año luz es una unidad de distancia. Equivale aproximadamente a 9 460 730 472 580,8 km, para ser más precisos). Es calculada como la distancia que recorre la luz en un año sin ser influenciada por cualquier campo gravitacional o campo magnético.

En campos especializados y científicos, se prefiere el pársec (unos 3,26 años luz) y sus múltiplos para las distancias astronómicas, mientras que el año luz sigue siendo habitual en ciencia popular y divulgación, y en contextos especializados se usa la unidad astronómica (unos 8,32 minutos luz).

Supongamos que nos llaman o nos escriben desde fuera el universo observable y nos preguntan cómo es el lugar en el que vivimos. ¿Qué podríamos responderles?

Por ejemplo les diríamos que nuestro universo observable parece tener unas condiciones físicas a las que podemos atribuir la característica matemática de "espacio-tiempo geométricamente plano". La expansión del espacio no desvía dos rayos de luz paralelos salvo que los afecten la gravedad o el magnetismo de un determinado lugar.

Nuestro universo observable tiene un radio de 1,37 x 10 "a la" 26 metros.
La densidad media de sus constituyentes primarios es de un 68,3 % de energía oscura, un 26,8 % de materia oscura fría y un 4,9% de materia ordinaria.
La densidad de los átomos está en el orden del núcleo de hidrógeno sencillo para cada cuatro metros cúbicos.
La naturaleza de la energía oscura y la materia oscura fría sigue siendo un misterio.

Esta gran mansión que habitamos no es de tamaño infinito. Creemos que es una esfera perfecta pero estamos midiendo desde la Tierra así que debemos ajustar los cálculos.Si,como decían hace años y algunos siguen afirmando, la Tierra estuviera en el centro del universo, el radio del universo visible estaría en unos 46.500 millones de años luz, pero corregido a un punto más confiable como centro, sería de 45.700 millones de años luz.

¿Cuándo se creó nuestro universo? Estés donde estés, fuera de este universo, el tuyo se creó en el mismo instante, hace unos 13.700 millones de años, pero la expansión ha hecho que el universo más lejano observable se encuentre ahora alejado de nosotros mucho más que esa distancia (13.700 millones de años luz). ¿Por qué?

La luz ha viajado esos 13.700 millones de años. Pero lo ha hecho sobre un universo en expansión. La luz tiene un límite de velocidad pero la expansión del universo no lo tiene, por lo que la distancia relativa entre la fuente de luz y un punto como nuestra casa aumenta continuamente. Seguramente ocurre lo mismo en tu universo, fuera del mío. O quizá no. No lo sé.

En este universo que habito, la principal fuente de energía es debida a la materia, no a la radiación y no a la constante cosmológica. Esto hace suponer que, como mi universo se expande a un ritmo cada vez menor, las distancias seguirán creciendo también a un ritmo cada vez menor.

El teléfono aún no ha sonado, al menos en casa. Todavía tenemos mucho que aprender acerca de este universo observable que habitamos. Asi que podemos agregar algo de información a nuestra base de datos.

Lo aceptado actualmente en el modelo del Big Bang muestra un principio dominado por la radiación (la energía predominante era atribuída a la radiación). Hacia el año 50.000 se llegó a un dominio compartido por radiación y materia. Paulatinamente dejó de dominar la radiación para dar paso a un largo período de dominio de la materia, que duraría hasta el año 10.000 millones aproximadamente,
año en el que compartían dominio la materia y la constante cosmológica (energía oscura).

Desde el año 10.000 millones, la constante cosmológica ha estado aumentando su dominio frente al de la materia. Actualmente hay un claro dominio de la constante cosmológica, contribuyendo con su energía (expansiva) en un 70 por ciento respecto a la contribución de la materia, (el otro 30 por ciento).

Actualmente la contribución de la radiación es insignificante (despreciable a efectos matemáticos) y, suponiendo un dominio único de la materia, podemos hacer los cálculos cuyo resultado ya les mostré hace unos minutos. Con algunas imprecisiones lógicas pero de todas formas el objetivo es estimar, no calcular, el radio del Universo observable.

La expansión del universo no es tan rápida como solemos pensar. La distancia "2.300.000 años luz" (distancia entre las galaxias Vía Láctea y Andrómeda) ha crecido aproximadamente "1 año luz" en los últimos 10.000 años debido a la expansión del universo.

El autor (aún desconocido) de una de las notas consultadas nos previene que un concepto que es básico entender es el siguiente: un segundo después del Big Bang (t = 1 segundo) la expansión ya pudo haberse llevado inhomogeneidades primordiales (nódulos de mayor densidad de energía que hoy vemos como supercúmulos) a millones de años luz de distancia. Esto es posible incluso con un ritmo de expansión lento. Todo depende del número de inhomogeneidades generadas en nuestro Big Bang y de la energía neta generada, que son datos desconocidos.

Un físico que se precie de tal no puede referirse libremente a un "universo observable" porque no es un tema preciso. Es preferible que hable de “nuestra esfera causa-efecto”, definición más científica, quizá. Además evita decir "universo" porque si es "uni" y no "multi" se está refiriendo a algo único, a algo total.

La nota que consultamos plantea otro interrogante verdaderamente audaz o al menos confrontado con lo que se suele suponer acerca del Big Bang. ¿Quién asegura que en el "lugar" en que ocurrió ese fenómeno no existía ya algo anterior?

Si antes del Big Bang ya había algo allí, entonces todo lo que hemos venido diciendo sufre un sacudón conceptual que nos puede arrojar fuera hasta de nuestra esfera causa-efecto o salir del volumen que ocupa lo generado en nuestro Big Bang. Es que allí nace el tema de los llamados "agujeros negros" supermasivos, zonas de no retorno que no se corresponden con los agujeros negros producidos por el colapso de estrellas como nuestro Sol.

¿Tiene sentido investigar la posibilidad de que el Big Bang haya sido un punto de una historia que había comenzado mucho antes o que existía desde siempre? Por supuesto, aunque no lo haremos ni aquí ni ahora. Pero, de todos modos, evitemos caer en el error de pensar que lo que conocemos es "el todo".

Sí que tiene sentido preguntarse qué hay más allá. Siempre lo tiene.
Aunque ahora no tengamos las herramientas para estudiarlo, ya las tendremos.

Bien, vayamos cerrando esta reunión porque seguramente ha sido para algunos una fuente de nuevas ideas. Ése es el objetivo, dijimos. Y hagámoslo con algo liviano. ¿Vamos a construir un universo a escala?

Si reducimos los 1.400.000 km diámetro a una esferita de 7 cm de diámetro, entonces...
la Tierra medirá 0,06 cm y estará a una distancia promedio de 7,5 m del Sol, en tanto que Mercurio estará a 3 m, Venus a 5 m, Marte a 11 m, Júpiter a 40 m, Saturno a 75 m, Urano a 140 m y Neptuno a 230 m.

Un año luz equivaldría a 1,3 km (la distancia de Madrid a Barcelona). Próxima Centauri estaría a 2.000 km (como de Buenos Aires a Esquel). Andrómeda nos quedaría a 1.000 millones de kilómetros de distancia (recordemos que en esta escala estamos usando una distancia Tierra-Sol de 7,5 metros).

El diámetro del "universo observable" sería de 44 billones de kilómetros,y el "universo" visible sería aproximadamente desde el Sol hasta la estrella más cercana.

Gracias por acompañarme en esta interesante investigación. Al menos lo es para mí. Y no duden en seguir enviando sus consultas y comentarios a mi email pues me ayudan a programar las reuniones siguientes.

Un saludo afectuoso

Daniel Aníbal Galatro
danielgalatro@gmail.com
Noviembre 22 de 2014
Esquel - Chubut Argentina

Al índice:
http://complejoculturalgalatro.blogspot.com.ar/2014/11/universos-y-multiverso-indice-por.html

Leer más...

21 de noviembre de 2014

Universos y Multiverso 5 - por Daniel Aníbal Galatro


¡Hola, amigos!

Creo que estas reuniones a las que hemos invitado, sin que lo supiesen ni antes ni después, a científicos y pensadores destacados de estos tiempos, están dando muy buenos frutos. Al menos, en mi caso particular, lo que comenzó con un extraño sueño y se convirtió en un comienzo de recorrido por paisajes ideales que buscan explicar universos reales marcó hace apenas unos días la justificación de no menos de cincuenta años de estudio aún cuando no significaron igual volumen de aprendizaje.

"Por ese afán de querer saberlo todo vas a terminar no sabiendo nada", me solían decir. Y en cierto modo tenían razón. Ese afán de querer saberlo todo me condujo a un hoy en el que creo haber descubierto que no hay una meta para el conocimiento sino múltiples piezas ocultas de un rompecabezas infinito. La curiosidad me sigue llevando por los más variados caminos para cada tanto encontrar una pieza más y con las que voy hallando poder imaginar un poco más acertadamente cómo parecería ser el rompecabezas completo, que nunca conoceré demasiado.

Hoy trataremos un tema apasionante: el tiempo.

Según comenta Eduardo Martínez, editor de Tendencias21, el tiempo es una cultura, y la historia del tiempo sigue abierta a nuevas interpretaciones. Esto nos permite comprender que el tiempo es una cultura que evoluciona con nuestros conocimientos.

Por tratarse de un tema más que extenso, voy a prologarlo con una revisión al vuelo de las diferentes concepciones que se aplicaron al "tiempo" a lo largo de la Historia.

Tenemos que remontarnos a la Edad Antigua para encontrar las primeras reflexiones humanas sobre el tiempo. Platón decía que el tiempo es la imagen móvil de la eternidad. Reflejaba el debate de la época entre el tiempo subjetivo (el de cada persona), el tiempo objetivo (cronos o duración de los acontecimientos), y el concepto de eternidad (tiempo inmortal y divino, sin principio ni fin) introducido por Aristóteles.

Las unidades de tiempo más corrientes, como las diferentes épocas del año, o el día y la noche, contribuyeron a introducir en la cultura de nuestros antepasados la mentalidad cíclica asociada a tales fenómenos. Un ciclo sigue al otro en un proceso infinito, cada época no es sino una parte del todo.

Para esta mentalidad cíclica, repetitiva, sin ilusión ni creatividad, el tiempo humano es tan exacto como el del entorno, sin opción a variaciones deliberadas. Todo se considera condicionado por el destino.

Desde estos primeros momentos, la cultura del tiempo combina los elementos objetivo y subjetivo, así como la dimensión de eternidad, en un conjunto de ideas integradoras en las que se entremezclan los ciclos del entorno, las percepciones temporales de cada persona y la noción de que el tiempo se opone a eternidad: según Platón, el tiempo que pasa es la manifestación de una Presencia que no pasa.

La relación entre tiempo y movimiento la señala por vez primera Aristóteles, cuando establece: el tiempo es el número (la medida) del movimiento según el antes y el después. El ser que mide es, para Aristóteles, la conciencia interna del tiempo. Sin embargo, no llega a explicar qué es lo que señala el antes y el después.

Aunque algunos pensadores de la Antigüedad, como Estratón, consideran que el tiempo es una realidad completa en sí misma, otros, como Aristóteles, prefieren concebirlo más bien como una relación, aunque sin llegar a definirlo como exclusivamente subjetivo. Considera que el tiempo es desde siempre una gran paradoja: parte del tiempo es pasado y ya no existe, y la otra parte es futuro y no existe todavía, reflexiona Aristóteles.

San Agustín enfatiza la percepción subjetiva: el alma y no los cuerpos es la verdadera medida del tiempo.

Un salto esencial en la interpretación del tiempo se produce gracias a los profetas del judaísmo, que rompen con la idea del eterno retorno y rechazan la noción de destino implantada por los griegos.
La persona ya no es considerada prisionera de los ciclos y de la fatalidad, sino que se encuentra en peregrinación hacia el futuro y espera con intensidad el próximo cambio del mundo. Es la idea del tiempo lineal, que se contrapone a la idea del tiempo cíclico.

En la época moderna, el tiempo es percibido, bien como realidad absoluta (una realidad completa en sí misma), bien como propiedad de las cosas o también como relación, como decía Aristóteles. El denominador común es la descripción del tiempo como algo continuo, ilimitado, de una sola dirección y dimensión, homogéneo y fluyendo siempre del mismo modo.

Newton profundiza en esta descripción y establece el tiempo como algo absoluto, verdadero y matemático, que transcurre uniformemente. Para Newton el tiempo es sólo una magnitud, una unidad de medida, puesto que en un mundo en movimiento no hay lugar para el presente. Considera que la historia cósmica está ya escrita. El tiempo se inscribe en el espacio, el pasado y el futuro están escritos en el instante presente para el que sepa leerlos.

En la primera mitad del siglo XX, la teoría de la Relatividad Especial de Einstein establece la unión del tiempo y el espacio en un nuevo concepto que evoca a Aristóteles. Hace 2.200 años, Aristóteles afirmó que el tiempo tiene que ser movimiento, uniendo así dos conceptos relacionados entre sí pero que se nos presentaban separados, diferentes.

Einstein establece una revolución conceptual parecida cuando señala que el tiempo es la cuarta dimensión de la realidad. Los objetos no sólo tienen longitud, altura y profundidad, sino que además están inmersos en un proceso temporal inevitable que tiene tanta importancia como las otras tres dimensiones físicas. Espacio y tiempo no son independientes, como tampoco lo son las tres dimensiones del espacio. Seguimos necesitando las cuatro dimensiones para determinar la posición de un hecho, pues no existe el mismo tiempo para diferentes observadores.

Algunos físicos consideran incluso al espacio-tiempo como la matriz de toda la realidad. De hecho, el espacio y el tiempo aparecieron simultáneamente en la evolución del Universo.

La física actual se plantea además que el tiempo puede estar formado por partículas elementales que, al igual que los objetos materiales, percibimos como algo continuo y fluyente a nivel macrofísico (es decir, en la vida cotidiana), pero que, a nivel microfísico (que sólo podemos percibir en el laboratorio), es granulado (está formado por partículas) e irregular (porque tiene periodos de diferentes proporciones). Si esto es así, la misma dualidad onda-partícula aplicable a la luz, valdría también para el tiempo.

Para Einstein la distinción entre pasado, presente y futuro es sólo una ilusión, por persistente que ésta sea. Esta afirmación choca con el sentido común, que nos indica que el tiempo es tan real como la materia y el espacio. Pero, aseguran otros, el sentido común es sólo el conocimiento adquirido por la especie que ha resultado útil en determinados períodos históricos, pero no necesariamente sinónimo de verdad. ¿Es el tiempo una cultura, una ilusión de la especie?

Newton se pensaba que existía un presente universal: dos acontecimientos pueden ocurrir al mismo tiempo en dos lugares diferentes. Sin embargo, la Teoría de la Relatividad establece que no existe ningún momento que tenga validez universal: dos acontecimientos pueden ocurrir simultáneamente para un observador, pero otro observador que se mueva respecto al primero de ellos percibirá esos dos acontecimientos sucesivamente, no al mismo tiempo.

En la vida cotidiana, donde las distancias y las velocidades son demasiado pequeñas para apreciar la Relatividad, no ocurren estas cosas, sin embargo acontecimientos que tienen lugar en lugares muy alejados entre sí pueden estar en el pasado para un observador y en el futuro para otro.

Bertrand Russel afirma al respecto que el orden-tiempo de los acontecimientos depende en parte del observador. Si el concepto de presente es una cuestión meramente personal y sólo tiene significado para el marco de referencia en el que se encuentra el observador, resulta insensato dividir ordenadamente el tiempo en pasado, presente y futuro. La estructuración de los acontecimientos en pasado, presente y futuro no deja de ser una construcción mental sin ningún significado para las ciencias naturales, lo que explica la ilusión a la que se refería Einstein.

El mundo no sucede, simplemente existe, dice el matemático Herman Weyl. La flecha del tiempo la ponemos nosotros. Somos los arqueros que permiten que el Universo tenga una historia con pasado, presente y futuro.

La direccionalidad del tiempo impregna todo el Universo y es la que establece el principio básico de causalidad, origen de cada uno de nosotros. Casi todos los físicos están convencidos de que la causalidad es una ley inviolable de la naturaleza, pero a decir verdad carecen de una demostración que así lo pruebe. No existe en realidad nada en las leyes de la física que exija que la causalidad sea verdadera... La ley de causalidad no es más que la concepción vulgar del tiempo expresada en jerga científica.

Según la Relatividad nosotros somos el tiempo del Universo.

El tiempo irreversible no es una ilusión. El hombre forma parte de esta corriente de irreversibilidad que es uno de los elementos esenciales, constitutivos, del universo.

Las grandes líneas de la historia del universo están hechas de una dialéctica entre la gravitación y la termodinámica.

Para la nueva ciencia del calor, los sistemas disipan energía, son irreversibles y evolucionan hacia el desorden. La evidencia que se desprende de la termodinámica es que, lejos del equilibrio, la materia desarrolla nuevas propiedades: sensibilidad a influencias del entorno, posibilidad de estados múltiples, historicidad de las elecciones adoptadas por los sistemas (se crean nuevos estados irreversibles).

Una de las consecuencias de la termodinámica es que el tiempo no puede ser subjetivo, como sugiere la física de partículas. Según la física del calor, la irreversibilidad es la base de la mecánica cuántica, de la mecánica clásica y de la relatividad, por lo que ya no podemos considerar el tiempo como una aproximación: la relatividad general no da sentido a la irreversibilidad y no puede explicar la gigantesca producción de entropía que caracterizó el nacimiento de nuestro universo.

Según la termodinámica todo discurre realmente del pasado al presente y del presente al futuro de manera inevitable e irreversible.

La inestabilidad, las fluctuaciones y la irreversibilidad, cualidades que descubre la termodinámica, desempeñan un papel en todos los niveles de la naturaleza: la química, la ecología, la climatología, la biología y la cosmología. Desde esta perspectiva, el universo surge de una inestabilidad (no de una singularidad, como expone la teoría del Big Bang), que crea simultáneamente materia y entropía.

Nuestro universo es el resultado de una transformación irreversible y proviene de otro estado físico, no del vacío cuántico. En consecuencia, el universo no está condenado a la extinción, como expone la teoría clásica, sino que puede renacer si la inestabilidad original se llega a reproducir. En el vacío cuántico el tiempo existía en estado potencial.

La física de los sistemas alejados del equilibrio aporta otra novedad: el azar introducido por la física en la mecánica cuántica no se limita al nivel de las partículas elementales, sino que es también una propiedad de la materia a nivel macroscópico, de los sistemas observados por la termodinámica. A nuevos estados físicos de la materia le corresponden nuevos comportamientos.

El universo no sólo no se degrada, sino que aumenta en complejidad con nuevas estructuras que emergen en las estrellas, las galaxias y los sistemas biológicos. El desorden no es sinónimo de caos, sino de reorganización e incremento de la complejidad de los sistemas. Los desarrollos recientes de la termodinámica nos proponen un universo en el que el tiempo no es ilusión ni disipación, sino creación.

Estas reflexiones nos señalan que el debate iniciado por Platón se prolonga todavía, que continuamos viviendo, compartiendo e inventando la historia del tiempo en una persistente especulación metafísica. Sin embargo, al igual que ocurre con nuestras facultades superiores, seguimos sin saber exactamente lo que es el tiempo. Uno de los mayores condicionantes de nuestra existencia, de nuestro conocimiento, de nuestra percepción y de nuestra cultura, es también uno de nuestros mayores misterios.

La vida nos desborda y conduce por senderos en los que el tiempo emerge más como una cultura que evoluciona con nuestros conocimientos, que como uno de los fundamentos metafísicos del mundo real.

Esto es lo que podemos aprender de la historia del tiempo, que sigue abierta a nuevas interpretaciones porque es una historia que construimos nosotros con nuestras inquietudes, investigaciones y reflexiones. Las culturas no son inmutables, sino el vehículo para la creación consciente y constante de estructuras de realidad y, por ello, de futuros probables.

He convocado para un nuevo paseo por el tema a un grupo de científicos italianos. Les presento a Ekaterina Moreva, Giorgio Brida, Marco Gramegna, Vittorio Giovannetti, Lorenzo Maccone y Marco Genovese. Ellos difundieron un estudio acerca de investigaciones acerca del tiempo realizadas con un modelo de universo formado sólo por dos fotones cuánticamente entrelazados. Un universo “de juguete”, como lo llama Yaiza Martínez, escritora, periodista y directora de "Tendencias 21", que revela que el tiempo es una ilusión.

Tómense de sus asientos porque vamos a recorrer un tramo de camino sumamente agitado.

Y comenzaremos partiendo del llamado "entrelazamiento cuántico" predicho por Einstein, Podolsky y Rosen en 1935. ¿Qué expresaron estos caballeros?

Diez años antes, un físico llamado Werner Heisenberg había expresado su "principio de incertidumbre" en el que afirmaba que, en términos de mecánica cuántica, no se puede determinar simultáneamente y con precisión arbitraria ciertos pares de variables físicas. Por ejemplo, no podemos saber al mismo tiempo la posición y la cantidad de movimiento de una partícula.

Expresado en forma simple, si queremos saber dónde está un determinado electrón debemos detener su movimiento y no sabremos su masa y su velocidad. Si deseamos conocer la masa y la velocidad de ese electrón, estará continuamente moviéndose y cambiando su posición.

Ese principio marca una de las diferencias fundamentales entre la física clásica y la física cuántica. En la tradicional no existe un principio parecido mientras que en la cuántica se toma como una consecuencia de los axiomas corrientes en ella. La palabra "axioma" significa «lo que parece justo» o, que se le considera evidente, sin necesidad de demostración. Entre los filósofos griegos antiguos, un axioma era lo que parecía verdadero sin necesidad de prueba alguna.

En 1935, Einstein y sus amigos transformaron ese axioma en una paradoja. Una "paradoja" es una idea extraña opuesta a lo que se considera verdadero o a la opinión general. También se considera paradoja a una proposición en apariencia falsa o que infringe el sentido común, pero no conlleva una contradicción lógica, en contraposición a un "sofisma" que solo aparenta ser un razonamiento verdadero.

El término "entrelazamiento cuántico" fue introducido en ese mismo 1935 por nuestro conocido Erwin Schrödinger (el del famoso "gato") para describir un fenómeno de mecánica cuántica que se demuestra en los experimentos pero inicialmente no se comprendió bien su relevancia para la física teórica.

Un conjunto de partículas entrelazadas (en su término técnico en inglés: entangled) no pueden definirse como partículas individuales con estados definidos, sino sólo como un sistema con una función de onda única para todo el sistema.

El entrelazamiento es un fenómeno cuántico, sin equivalente clásico, en el cual los estados cuánticos de dos o más objetos se deben describir mediante un estado único que involucra a todos los objetos del sistema, aún cuando los objetos estén separados espacialmente. Esto lleva a correlaciones entre las propiedades físicas observables.

Por ejemplo, es posible enlazar dos partículas en un solo estado cuántico de espín (rotación) nulo, de forma que cuando se observe que una gira hacia arriba, la otra automáticamente recibirá una "señal" y se mostrará como girando hacia abajo, pese a la imposibilidad de predecir, según los postulados de la mecánica cuántica, qué estado cuántico se observará.

Esas fuertes correlaciones hacen que las medidas realizadas sobre un sistema parezcan estar influyendo instantáneamente otros sistemas que están enlazados con él, y sugieren que alguna influencia se tendría que estar propagando instantáneamente entre los sistemas, a pesar de la separación entre ellos.

No obstante, no parece que se pueda transmitir información clásica a velocidad superior a la de la luz mediante el entrelazamiento porque no se puede transmitir ninguna información útil a más velocidad que la de la luz.

Sólo es posible la transmisión de información usando un conjunto de estados entrelazados en conjugación con un canal de información clásico, también llamado teleportación cuántica. Mas, por necesitar de ese canal clásico, la información útil no podrá superar la velocidad de la luz.

El entrelazamiento cuántico fue en un principio planteado por Einstein, Podolsky y Rosen como un argumento en contra de la mecánica cuántica, en particular con vistas a probar su incompletitud puesto que se puede demostrar que las correlaciones predichas por la mecánica cuántica son inconsistentes con el principio del realismo local, que dice que cada partícula debe tener un estado bien definido, sin que sea necesario hacer referencia a otros sistemas distantes.

Los sistemas físicos que sufren entrelazamiento cuántico son típicamente sistemas microscópicos (casi todos los que se conocen de hecho lo son), pues, según se entendía, esta propiedad se perdía en el ámbito macroscópico debido al fenómeno de la "decoherencia cuántica", que explica cómo un estado cuántico entrelazado puede dar lugar a un estado físico clásico (no entrelazado). En otras palabras cómo un sistema físico, bajo ciertas condiciones específicas, deja de exhibir efectos cuánticos y pasa a exhibir un comportamiento típicamente clásico, sin los efectos contraintuitivos típicos de la mecánica cuántica.
Por ejemplo en el caso del experimento imaginario del gato de Schrödinger, la interacción de las partículas del gato con el ambiente podrían producir una decoherencia y hacer que la combinación de "gato vivo" + "gato muerto" perdiera coherencia y se transformara en un estado clásico y por tanto tras un lapso de tiempo del orden de ħ² (10⁻⁶⁵ segundos) el gato estuviera dentro de la caja efectivamente vivo o muerto, pero no en una superposición de ambos. La decoherencia es pues muy importante para explicar por qué muchos sistemas físicos macroscópicos tienen un comportamiento tan diferente de los sistemas que exhiben efectos cuánticos.

Por 1980 se llegó a la conclusión de que la existencia del tiempo depende de la existencia de los relojes. Así el tiempo nace con el entrelazamiento cuántico.

La física moderna intenta fusionar las leyes de dos “universos”: el macrocoscópico, y el de las partículas atómicas y subatómicas. Actualmente, describe así la realidad a través de dos vías: la mecánica cuántica‎, que explica lo que sucede a escala microscópica; y la relatividad general, que da cuenta de lo que sucede en el resto del cosmos: a los planetas, a los agujeros negros, etc.
Pero ambas descripciones no terminan de combinar bien. Desde que las ideas de la mecánica cuántica se expandieron, a partir de la primera mitad del siglo XX, parece que son incompatibles.

A mediados de la década de los años 60 del siglo pasado, los físicos John Wheeler y Bryce DeWitt buscaron una solución a este dilema. Su ecuación resolvió uno de los problemas fundamentales de la combinatoria entre las dos interpretaciones de la realidad antes mencionadas, pero hizo emerger un segundo y muy serio problema: expresaba un universo estático, “sin tiempo”, algo que a todas luces no existe.

En 1983, los teóricos Don Page y William Wootters propusieron una solución a este segundo problema basada en el “entrelazamiento cuántico”: si tienes dos peces (o partículas) en un mismo charco y éstos se unen tan íntimamente que alcanzan un estado “entrelazado”, cuando pases uno de ellos a otra charca, ambos seguirán reaccionando de la misma manera, aunque ya no estén juntos. Así, si el primero es pescado, el segundo saltará igualmente fuera de su charca.

Este extraño comportamiento de las partículas subatómicas entrelazadas –al que Einstein denominó “acción fantasmal a distancia”- provoca que éstas no puedan definirse a partir del entrelazamiento como partículas individuales con estados definidos, sino como un sistema. El entrelazamiento cuántico hace que las partículas pasen a tener una “misma existencia”, a pesar de encontrarse espacialmente separadas.

Page y Wootters demostraron matemáticamente entonces cómo el entrelazamiento cuántico podía usarse para medir el tiempo. Su idea era que la manera en que un par de partículas entrelazadas evoluciona es un “reloj”, una medida del cambio o la evolución de éstas.

La medición a través del entrelazamiento podría hacerse de dos maneras, propusieron.

1- comparando los cambios en dos partículas entrelazadas con un reloj externo, independiente del universo donde esas partículas habitasen (algo así como un “observador-dios” o un "superobservador"). En este caso, las partículas aparecerían completamente inalterables (como si el tiempo, en este escenario, no existiera).

2 - medir el cambio o la evolución “desde dentro”. Un observador situado dentro del universo de las partículas entrelazadas compararía su evolución con el resto del cosmos. Esa evolución constituiría una importante medida del tiempo.

Por primera vez, un equipo de científicos ha conseguido poner a prueba las teorías matemáticas sobre la medida del tiempo de Page y Wootters en un sistema físico “de juguete”, es decir, compuesto sólo por dos fotones.

Recordemos que, en física moderna, el fotón es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio. El fotón tiene una masa invariante cero, y viaja en el vacío con una velocidad constante . Como todos los cuantos, el fotón presenta tanto propiedades corpusculares como ondulatorias.
Para la luz visible, la energía portada por un fotón es de alrededor de 4×10–19 julios; esta energía es suficiente para excitar un ojo y dar lugar a la visión.

Además de energía, los fotones llevan también asociado un momento lineal y tienen una polarización. Siguen las leyes de la mecánica cuántica, lo que significa que a menudo estas propiedades no tienen un valor bien definido para un fotón dado.

Volvamos a Italia, y a nuestros científicos invitados. El experimento que analizaron fue hecho de la siguiente forma:

Por un lado, los científicos, del Instituto Nacional de Investigación Meteorológica de Turín, en Italia, midieron el sistema de ambos fotones entrelazados desde “fuera” del universo de éstos, como haría un observador externo (el superobservador).

Por otro, usaron uno de los dos fotones entrelazados a modo de “observador” del otro fotón o como “reloj”. Con éste midieron el estado (la polarización u orientación vertical u horizontal) del segundo fotón, mientras ambas partículas atravesaban dos vías independientes y de grosores variables, con los que se afectó a la polarización de los fotones y, por tanto, a su evolución. La medición fue posible porque el estado del primer fotón reflejaba el del segundo, merced al entrelazamiento cuántico. Recordemos aquí el ejemplo de los peces en las charcas.

El resultado fue el siguiente: en el primer caso (medición externa), el sistema observado resultó estacionario. En el segundo caso, en cambio, se registró un comportamiento oscilatorio (del segundo fotón), esto es, una evolución del segundo fotón que resultó una medida del tiempo.

Estas constataciones, aunque evidentemente no dan una respuesta definitiva, nos trasladan una vez más a cuestiones que llevan siglos en la mente de filósofos y de científicos: ¿qué es el tiempo? ¿Existe el tiempo sin un reloj que lo mida?

Finalizan expresando que la reflexión humana sobre el tiempo se remonta a Platón y, evidentemente, aún no ha concluido. No será fácil retroceder nuestro reloj al "cero absoluto" para confirmar el Big Bang y la posibilidad de creación simultánea de todo el Multiverso. Es más, aún ni siquiera sabemos si existió ese comienzo de "lo que es" o ha estado desde siempre.

Espero haber logrado mi objetivo inicial: crear dudas nuevas para destruir antiguas certezas.
Volveremos sobre el tema, seguramente, más de una vez. Porque si me dicen que han comprendido todo perfectamente me estarán mintiendo amablemente, pensando que es la respuesta que deseo escuchar. No lo es. Será más que suficiente haber despertado en ustedes el interés por conocer más acerca de eso llamado "tiempo" y que, para este encuentro, se ha agotado. Si es que el tiempo existe realmente, si tuvo o no un comienzo y tendrá o no un final, si es que puede agotarse en este o en otros universos.

Hasta la próxima.

Daniel Aníbal Galatro
Noviembre 21 de 2014
Esquel - Chubut - Argentina


Al índice:
http://complejoculturalgalatro.blogspot.com.ar/2014/11/universos-y-multiverso-indice-por.html


Leer más...