En
la escala más fundamental la energía se transmite en forma discontinua e
indeterminista mediante cuantos. En la escala superior este indeterminismo se
transforma en determinismo al ser comprendido como un fenómeno estadístico.
Esta relación de indeterminación propia de una escala a determinación en una
escala superior, mediada por al estadística, puede extenderse a todos los
sistemas y procesos de todas las escalas del universo. La estructuración de la
materia tiene su principio en las partículas fundamentales, las más pequeñas
unidades de la materia. Por su parte, estas partículas son la condensación de
la energía primigenia y son centros y orígenes de las fuerzas fundamentales y
del espacio-tiempo. En esta escala no funciona la geometría. Tampoco existe un
continuo espacio-temporal, puesto que el espacio-tiempo no es preexistente a
las cosas, sino que es consecuencia de la interacción de las partículas.
Aquellas partículas son tan funcionales que no se encuentran solas, sino que
como unidades discretas de las estructuras subatómicas. A partir de ellas la
totalidad del universo se ha ido estructurando.
Patricio Valdés Marín
Desentrañando
lo ínfimo
Energía
discreta
Cinco años antes de que Albert Einstein
(1879-1955) enunciara su notable teoría, la de la relatividad especial, y a
días de comenzar el siglo XX, el 14 de diciembre de 1900, Max Planck
(1858-1947), a pesar de sus propias convicciones, pero a consecuencia de los
porfiados hechos empíricos, se había visto obligado a emitir la otra gran
teoría que, en el siglo XX, conmocionó la física hasta sus cimientos. Había
concluido que contra toda lógica la energía de la radiación de un cuerpo negro
está cuantificada y es emitida de forma discontinua, como unidades discretas,
es decir, que la energía que se intercambia entre dos cuerpos es en forma
celular e indivisa.
Aunque supuso que la discontinuidad reside
únicamente en el intercambio de energía entre el cuerpo y la radiación, se
comprobó más tarde que el cuerpo no sólo está conformado por unidades discretas
que generan lugares espaciales, sino que estas unidades, por el hecho de ser
discretas, emiten o reciben energía también como unidades discretas o cuantos
de energía, es decir, sin continuidad alguna. Es como una llave de agua:
abierta completamente sale un chorro, el que va disminuyendo en la medida que
la llave se va cerrando; pero en un punto dado del cierre el agua no seguirá
fluyendo como un hilillo cada vez más fino, sino que como gotas muy uniformes y
cuya frecuencia irá disminuyendo con cada apriete para cerrar la llave. Tal
como la teoría de la relatividad había puesto límite a la velocidad de la
relación causal, la mecánica cuántica afirmaba que la relación causal no es
continua. El cambio en la escala más pequeña se producía por saltos y no en
forma continua. De este modo, se concluía que la energía se transmite en
“paquetes” o cuantos (de la palabra latina quantum).
A partir de la mecánica cuántica, el mismo
Einstein explicó, en 1918, el fenómeno fotoeléctrico, o más bien, el fenómeno
fotoeléctrico explica la mecánica cuántica mejor que el de las radiaciones del
cuerpo negro empleado por Planck. Fue por esta contribución, y no por su
revolucionaria teoría de la relatividad, que él recibió el premio Nobel. El
proceso de absorción de la luz y emisión de electrones es un proceso
estadístico, en el cual el átomo captura cuantos luminosos, granos de luz, o
“fotones” como él los designó, de cierta frecuencia, y expulsa electrones, y la
velocidad de los electrones expulsados no depende de la intensidad de la luz,
sino de su frecuencia.
El
modelo atómico
La mecánica cuántica se aplicó al estudio
de la estructura del átomo, y en el lapso de 17 años –desde 1913 hasta 1930–,
se llegó a formular un modelo de átomo que explicaba todos lo fenómenos
naturales conocidos relacionados con la física atómica, desde la tabla
periódica de Mendeléiev hasta las relaciones de las líneas espectrales de la
serie de Balmer. Este esfuerzo de un grupo de notables físicos es un
extraordinario ejemplo de deducir la estructura por sus fuerzas y funciones.
Así, a partir de las fuerzas fundamentales que se iban observando y midiendo y
de los modos como se ejercían, fue posible ir construyendo modelos de la
estructura del átomo hasta obtener un modelo final que explica perfectamente
bien el comportamiento de dichas fuerzas.
En 1913, Ernest Rutherford (1871-1937), a
partir de los datos atómicos del peso, la densidad y volumen del núcleo, y
también de la carga eléctrica del núcleo y los electrones, había deducido un
modelo planetario, donde el núcleo, mucho más pesado, es orbitado por
electrones que giran en su torno, al modo de planetas, y en cantidad igual al
número atómico. Sin embargo, el hecho de que la estabilidad de los electrones
no pudiera ser explicado por este modelo derivado de la mecánica clásica
inspiró a Niels Bohr (1885-1962), ese mismo año, a formular un modelo
cuantificado del átomo a partir de la hipótesis de la mecánica cuántica de
Planck. Así, a diferencia del planeta, un electrón es una carga eléctrica.
Cualquier órbita es concebible alrededor del Sol; en cambio, a los electrones
les son permitidas sólo aquellas órbitas que satisfacen, como condición, que el
momento de la cantidad de su movimiento con respecto al núcleo sea igual a un
número entero del cuanto. Luego, cada órbita electrónica está caracterizada por
un número cuántico, y cuando los electrones son perturbados, sólo pueden saltar
desde su órbita hacia otra órbita determinada cuánticamente.
Pero el modelo de Bohr no estaba completo.
En 1915, Arnold Sommerfeld (1868-1951) probó que las órbitas descritas por los
electrones son elípticas. Después, en 1920, George Eugene Uhlenbeck (1900-1988)
y Samuel Abraham Goudsmit (1902-1978) encontraron que el electrón tiene un
momento rotatorio que es tanto cinético como magnético y que denominaron
“spin”. Más tarde, en 1925, Wolfgang Pauli (1900-1958) postuló el principio de
exclusión: la presencia de un electrón en su estado cuántico excluye la
presencia de todo otro electrón en el mismo estado.
Onda
o corpúsculo
A todo esto, la mecánica cuántica de Planck
contradecía la mecánica ondulatoria de la luz de Maxwell. Para aquélla, la luz
está constituida por corpúsculos, puesto que puede ser localizada por medio de
una observación, y explica fenómenos como los efectos fotoeléctrico (emisión de
electrones de un metal cuando incide sobre éste radiación electromagnética),
comptiano (aumento de la longitud de onda de los rayos dispersados por átomos
livianos) y ramaniano (el choque de fotones de luz visible contra moléculas o
átomos de un medio difusor está acompañado de una variación de frecuencia), en
tanto que la mecánica ondulatoria había demostrado que la luz se desplaza en
forma de ondas, puesto que posee un conjunto de velocidades y posiciones
posibles, y explica los fenómenos de interferencia, difracción y polarización.
Sin embargo, esta contradicción, onda
versus corpúsculo, es solamente aparente. Para Louis de Broglie (1875-1960), en
1924, no se trató de “corpúsculos u
ondas”, sino de “corpúsculos y
ondas”. La onda representa el aspecto continuo de los fenómenos naturales; el
corpúsculo, en cambio, representa su aspecto discreto. En el átomo de Bohr las
órbitas permitidas son las únicas órbitas para las que las descripciones del
electrón como onda y partícula son consistentes. Una órbita “no permitida”
puede ser una en que la onda encaje, pero el corpúsculo se mueva demasiado
rápido para permanecer en órbita. A la inversa, puede ser que el corpúsculo sea
estable, pero la onda no encaje un número parejo de veces. La trayectoria de
una onda es pareja si su perímetro es igual a un múltiplo entero de la longitud
de onda, permitiendo a la onda asociada al electrón encontrarse después de cada
recorrido en la misma fase. Sólo cuando los dos puntos de vista son
consistentes, es decir, cuando la órbita del corpúsculo es estable y la onda es
pareja, se consigue una órbita permitida. Así, las órbitas de Bohr son aquellas
para las que no constituyen ninguna diferencia si el electrón es un corpúsculo
o una onda. Es precisamente este carácter estacionario que permite la
coexistencia de los dos fenómenos aparentemente irreductibles: el estático del
corpúsculo y el vibratorio de la onda.
Puesto que no existe en el universo ningún
corpúsculo en reposo, en todas partes donde hay materia hay también ondas.
Afirmar que la energía de un corpúsculo es proporcional a su frecuencia (para
Einstein) es lo mismo que afirmar que tal energía es inversamente proporcional
a su longitud de onda (para de Broglie). Diríamos que la energía es una
magnitud cuantificable únicamente como producto de ella por el espacio-tiempo,
pues lo que es cuantificado es el intercambio de energía en el espacio-tiempo.
Luego la energía se comporta en el tiempo y el espacio respectivamente como
corpúsculo de una particular frecuencia o como onda de una particular longitud.
En consecuencia (y esto es importante), diríamos que el tiempo y el espacio no
son magnitudes continuas como se tiende en general a suponer.
Erwin Schrödinger (1887-1961), en 1926,
imaginó el cuanto de luz, o fotón, ya no como una partícula, ni como una
partícula en el seno de una onda, como De Broglie supuso, sino únicamente como
una onda. Al fin y al cabo Planck había ya identificado la energía con la onda
con la expresión E = h v, donde h es la constante universal de Planck y v es la
frecuencia de la onda. El problema que Schrödinger dejó sin resolver se refiere
a que una onda sin partícula es irreal.
Probabilidad
y estadística
Ese mismo año de 1926, Max Born (1882-1970)
apuntó a una salida para este problema. Supuso que la onda carece de realidad y
que, por lo tanto, no es portadora de energía. La onda es simplemente un medio
de describir el movimiento corpuscular. La amplitud de onda, que mide la
intensidad de la luz, se relaciona con una cantidad de fotones, de modo que
mide la cantidad de fotones presentes en un punto dado. La probabilidad
determinada por la onda de la presencia de una cantidad de fotones es la que se
propaga en forma de onda en el espacio-tiempo. La función de las ondas
asociadas a los corpúsculos no es la de transportar cualquier cosa que sea,
incluida la energía, pero sí la de medir la probabilidad más o menos grande de
la presencia en el tiempo y el espacio de los corpúsculos. Su única realidad es
figurar en las ecuaciones de Schrödinger y las matrices de Heisenberg. La
interpretación probabilística de Born a la mecánica ondulatoria modificó las
nociones de onda y partícula y le dio un nuevo sentido. La onda carece de
realidad física y sólo es el símbolo de lo que sabemos sobre el corpúsculo. En
tanto éste ha dejado de tener una posición bien definida y sólo posee una
probabilidad de presencia. Las nociones de velocidad y trayectoria,
características del clásico corpúsculo, se esfumaron.
El hecho de que la energía, en su forma
fundamental, no se transmite en forma continua y la interpretación
probabilística de Born condujeron a continuación a Werner Heisenberg
(1901-1978) a formular, en 1927, la hipótesis de que la emisión de radiaciones
es un fenómeno estadístico. Una vez conocido el estado de una partícula, sólo
cabe definir la probabilidad para su ubicación, pues en la escala microscópica
del átomo cualquier medición que se haga implica perturbar el objeto medido. La
imposibilidad de determinar simultáneamente y con precisión la posición y la
velocidad de una partícula subatómica es conocida como “el principio de
indeterminación de Heisenberg”.
Siguiendo a Heisenberg, sugiero que en un
esquema fenomenológico los sistemas y procesos son descritos en términos de
hechos a una escala mayor, y medibles directamente; en un esquema cuántico los
acontecimientos son particulares y requieren, para su formulación, la noción de
cuantos. Para pasar del segundo esquema al primero se debe utilizar la
estadística; pero mediante ésta se pasa de una escala a otra mayor, desde un
conjunto de unidades discretas separadas o cuantos hasta un proceso continuo.
El indeterminismo ocurre en todas las escalas, pero su determinación se resuelve
el una escala superior mediante la estadística. El problema de la mecánica
cuántica es que en su propia escala, la más fundamental de todas, no existe una
resolución estadística de fenómenos cuánticos de escala inferior. Esta
conclusión obliga a abandonar el indeterminismo en las situaciones
particulares, pues, si la transmisión de energía, que es la forma cómo se
produce la relación entre causa y efecto, no es a través de un flujo continuo,
sino de cuantos, en la escala de los cuantos no hay necesidad de que a tal o
cual cuanto deba en tal o cual momento ser transmitido.
En las coordenadas tetradimensionales (las
tres dimensiones espaciales más el tiempo como cuarta dimensión) la longitud de
onda de una partícula de energía es inversamente proporcional a su frecuencia
si la velocidad no varía. Pasando a una escala mayor, una cantidad de
partículas individuales y discontinuas se aúnan en flujos que a ese nivel
superior aparecen como continuos al ser la probabilidad de que cada partícula
actúe de una cierta manera incluida en una estadística del comportamiento de
numerosas partículas.
Partiendo de la relación entre la energía y
el impulso de una partícula, Paul Dirac (1902-1984), en 1930, formuló una
ecuación de la onda asociada al electrón que satisface la teoría de la
relatividad que exige una simetría de las coordenadas espacio-temporales.
Trabajando en los spines no relativistas de Pauli, encontró una ecuación
relativista que describe al electrón, explicando su spin como un fenómeno
relativista.
Con ello termina un capítulo histórico para
desentrañar la estructura del átomo. Este proceso de develamiento significó
apartarse de las descripciones propias de la escala macroscópica de la mecánica
clásica de corpúsculos, velocidades y posiciones, reconocer la imposibilidad de
observar directamente aquel mundo microscópico y simbolizar matemáticamente
toda aquella realidad inescrutable. El paso siguiente dado por la física fue
desentrañar la estructura del núcleo atómico y determinó que sus unidades discretas
son las partículas fundamentales, estructuras básicas que ya no están
compuestas por unidades discretas de energía, sino que son condensaciones de
energía.
Lo
fundamental
Tensiones
científicas
Einstein había establecido en su teoría de
la relatividad, como un hecho principal de ella, la convertibilidad entre masa
y energía. Los experimentos posteriores demostraron que cuando la energía se
condensa en masa y carga eléctrica, toma la forma de partículas subatómicas.
Los físicos atómicos y nucleares, trabajando con detectores de rayos cósmicos y
con poderosos aceleradores de partículas para romper núcleos atómicos, han
llegado a encontrar un nutrido y creciente espectro de más de doscientas partículas
subatómicas distintas, constituyendo un complejo sistema de combinaciones y de
estados con diferentes grados de estabilidad. La descripción de esta estructura
extraordinariamente compleja es una tarea en la que están empeñados una
multitud de científicos, quienes, aunque cuentan con enormes recursos
económicos suministrados por las potencias económicas y militares que buscan el
poder y el prestigio, son los dignos sucesores de una brillante tradición. Lo
que merece ser destacado es que la estructura del complejo espectro de
partículas subatómicas apunta a la estructura fundamental del universo, a
partir de la cual todas las estructuras de escalas superiores derivan,
incluyendo algunas escalas más pequeñas que el átomo, considerado erróneamente
en la antigüedad (por Leucipo y Demócrito) como la partícula fundamental e
indivisible de la materia.
El desarrollo del conocimiento más básico
de la materia no ha estado desprovisto de graves tensiones entre los
científicos. La mecánica cuántica es muy distinta de la teoría de la
relatividad. Las ideas de Heisenberg, publicadas en 1927, de que la emisión de
radiaciones es un fenómeno estadístico, produjeron desasosiego en el mundo
científico, y actualmente ellas siguen oponiéndose a un entendimiento unificado
del universo en cuanto a emplear una sola concepción de campo. Bohr prefirió
reemplazar la noción de incertidumbre de Heisenberg por la de ambigüedad, cosa
que Einstein no pudo aceptar, pues para él los conceptos deben tener una
relación no ambigua con la realidad si se quiere ser objetivo. Ha llegado a ser
un lugar común su afirmación de que “Dios no juega a los dados con el universo”
para indicar que no podría haber indeterminismo en la causalidad del universo.
También es muy conocida la réplica Bohr: “¡Alberto! ¡Deja de decirle a Dios lo
que tiene que hacer!”
Para entrar en esta discusión se deben
aceptar dos aspectos del principio de incertidumbre. Por una parte, una
partícula subatómica no debe ser considerada simplemente como un minúsculo
corpúsculo ni tampoco es elemental. Por otra parte, como ya señaló Heisenberg,
en la diminuta escala de las partículas subatómicas, en forma alguna disponemos
de los medios para observar directamente una partícula sin afectarla, y sólo
las conocemos por sus efectos. Si a escala cuántica, donde se produce el
fenómeno del electrón, decimos que existe incertidumbre o ambigüedad, o como
quiera llamárselo, es por la imposibilidad de aplicar la óptica de la escala
humana. Pero admitiendo que nuestra óptica es limitada para penetrar en estas
minúsculas escalas, el conocimiento del electrón y de las otras unidades
discretas en la misma escala permitiría ser objetivo y tener certeza, aunque no
directo.
Simetría
y estabilidad
Los experimentos han comprobado que las
partículas subatómicas, respecto a la carga eléctrica, se dan en pares
simétricos y contrarios. En 1928, Dirac había predicho que el electrón debía
tener una antipartícula correspondiente, el positrón. Poco después se demostró
experimentalmente la existencia de los positrones. En el curso de
investigaciones posteriores se descubrieron los pares eléctricos de numerosas
partículas, con lo que la estructura de las partículas apareció simétrica, al
menos en lo referente a las cargas eléctricas. Al margen de consideraciones estéticas,
la importancia de la simetría es doble: primero, cuando se une una partícula
con su antipartícula éstas se aniquilan mutuamente, disolviéndose en la nada,
pero liberando una enorme cantidad de energía, y segundo, cuando una cantidad
de energía semejante llega a condensarse, se crea un nuevo par de partículas.
Así, los electrones y los positrones pueden crearse y aniquilarse mediante
absorción o liberación de energía, respectivamente. Pertenece a la ciencia
ficción la creencia de que la antimateria puede incluir la masa en calidad de
antimasa.
En cuanto a la estabilidad de las
partículas, ésta varía desde lo indeterminado para algunas hasta lo
extraordinariamente efímero para otras, de modo que unos pocos tipos de
partículas extraordinariamente estables existen corrientemente en nuestro más
frío universo del presente. Las partículas estables en el tiempo son el fotón,
los neutrinos, el electrón y el protón. El neutrón, que sufre una
desintegración beta a los 1013 segundos en promedio de su conformación,
permanece sin embargo estable mientras permanezca a buen recaudo formando parte
de algún núcleo atómico. Gracias a la estabilidad de estas partículas, las
cosas del universo tienen existencia como cosas y de ahí podemos hablar del
ser.
Partículas
subatómicas
Lo que las partículas tienen generalmente
en común son dos condiciones: 1. Tener una serie de propiedades: masa, carga
eléctrica, simetría, junto con los cuatro índices o cifras cuánticas
reconocidas por la mecánica cuántica: extensión, forma, orientación y spin
(movimiento angular que posee la partícula cuando está en reposo). 2. Respecto
a la carga eléctrica, crearse, junto con su par, a partir de energía, y
aniquilarse, junto con su par, disolviéndose en energía.
A la fecha, son más de doscientas las
partículas subatómicas que han sido descubiertas por el análisis de los rayos
cósmicos y a través de los aceleradores de partículas que tienen por objeto
destruirlas y, en una cámara de burbujas, observar y medir los restos de las
colisiones, muchos de los cuales son extraordinariamente efímeros. En esta
actividad que consume tanto gran cantidad de energía como enormes recursos
económicos los físicos han descubierto muones, piones, hiperones, mesones,
mesones K, bosones, bariones, taquiones, conformando un complejo y caótico
sistema de partículas.
Ya en 1964, Murray Gell-Mann (1929-),
buscado dar un panorama más unificado y ordenado en este enorme caos, sugirió
que las partículas se reducen a quarks y leptones. Ahora se cree que se reducen
a seis quarks (arriba, abajo, extraño, encantado, superior e inferior, nombres
que evocan una era psicodélica), seis leptones (electrón, mesón mu, mesón tau y
tres neutrinos) y tres de las cuatro fuerzas físicas: las fuerzas nucleares
fuerte y débil y el electromagnetismo. Asimismo se cree que los quarks son los
bloques de construcción fundamentales de la materia. Éstos se mantienen unidos
por unas partículas denominadas gluones. Los quarks y los gluones unidos formas
hadrones, habiendo dos tipos: protones y neutrones. Ambos conforman el núcleo
de los átomos. También son hadrones los bariones (partículas cuyos productos de
desintegración incluyen un protón), como los mesones (pión y kaón), de masa 2.
Esta agrupación de partículas es llamada el Modelo Estándar y distingue a tres
grandes familias: electrónica, muónica y tauónica. Cada una comprende cuatro
miembros: dos quarks y dos leptones. Uno de estos leptones es un neutrino. Los
neutrinos, en particular, no tienen ni masa ni carga eléctrica, por lo que no
ha sido posible detectarlos directamente, pero su existencia se puede verificar
por sus interacciones con las otras partículas. Los miembros de las dos últimas
familias se forman muy raramente en la naturaleza. Se los fabrica
artificialmente en el laboratorio y, salvo los neutrinos, su existencia es muy
breve.
La idea de los quarks proviene de
considerar a las cargas eléctricas, no como unidades enteras, sino que como
fraccionarias, de modo que combinando dos quarks para los mesones o tres para
los bariones se obtienen las conocidas partículas con carga eléctrica entera.
La teoría quark está, en el presente, en sus inicios, y falta mucho para llegar
a una teoría que satisfaga plenamente la realidad de las partículas
fundamentales. Se requeriría un acelerador gigantesco para poder llegar a
conocer experimentalmente las partículas fundamentales. No obstante, no han
faltado teorías bastante curiosas para llenar el vacío de conocimiento, como la
teoría de las supercuerdas que incluye una multiplicidad de dimensiones
distintas. Esta teoría ha sido complementada con la teoría M que comprende unas
superficies llamadas membranas o simplemente ‘branas’.
Sea como sea la realidad de las partículas
más fundamentales de todas, es posible que en el conjunto de las partículas
subatómicas se puedan distinguir más de dos escalas de magnitud que las
estructuren, siendo algunas partículas de escalas más pequeñas partes de
partículas de escalas mayores, y siendo las partículas de la escala más pequeña
a todas las partículas fundamentales. Éstas no estarían compuestas por
partículas de escala más pequeña todavía, sino únicamente por energía y
pertenecerían a ciertos estados estacionarios de la estructura fundamental del
universo. El principio subyacente es que esta estructura fundamental sería la
que sostiene el andamiaje estructural de absolutamente todo en el universo. El
problema es determinar cuáles son precisamente las partículas fundamentales de
las que se conocen y cuáles quedan por descubrir. Es probable que tanto el
fotón como los neutrinos sean partículas fundamentales, pero no se podría decir
lo mismo del electrón y de su contra parte, el positrón, considerando que
contienen tanto masa como carga eléctrica. Ambas funciones podrían responder a
partículas fundamentales distintas.
En
búsqueda de la simpleza
La heterogeneidad de las partículas
subatómicas constituye un caos que ni el Modelo Estándar de Gell-Murray logra
ordenar, careciendo de la elegancia y la sencillez, que serían supuestamente
las características esenciales de una teoría unificadora. Además se sospecha
que es una teoría al menos incompleta, pues no se ha llegado al límite de lo
ínfimo, faltando probablemente la construcción de un super-colisionador de
partículas que logre detectar las partículas más fundamentales, pertenecientes
a una escala aún inferior. Es como la frustración de un niño chico que rompió
su juguete para saber cómo funcionaba, pero se encontró que el mecanismo no era
mecánico, sino que electrónico. Al parecer, la unión de la masa con la carga
eléctrica se efectuó poco después del big bang absorbiendo ingentes cantidades
de energía en la escala fundamental.
Imbuidos en el deseo de desentrañar lo
fundamental de la materia en la suposición de que ello trata de lo ínfimo y,
por tanto, de llegar a determinar las partículas subatómicas mínimas y
fundamentales, no debemos perder de vista que el universo entero se reduce a
cuatro componentes básicos: masa, carga eléctrica, energía y velocidad. Estos
componentes se relacionan entre sí. La famosa ecuación einsteniana E = mc²
combina tres de ellos. En forma paralela la carga eléctrica, que es otra forma
de concentración de energía, combina también los componentes, exceptuando la
masa, según se desprende de la ley de Coulomb y de las ecuaciones de Maxwell.
De manera hipotética y sólo con el objeto
de poder visualizar un camino posible de estructuración de la materia
fundamental, podríamos suponer que si la existencia de las partículas ínfimas
se da en la escala más fundamental de todas, el binomio electrón-positrón
pertenecería a una estructura de una escala superior a la fundamental, la que
sólo aparecería tras la emergencia de un par de cargas eléctricas de distinto
signo. Esto es, estas cargas eléctricas, que podrían estar incluso
fraccionadas, según la teoría de Gell-Mann, en combinación con sus respectivas
masas, provendrían probablemente de las partículas más fundamentales de todas,
pasando a una escala superior. Para completar esta estructura de 2º orden, se
debería incluir tanto un par de partículas de intercambio que pudieran ejercer
una fuerza para unir las cargas eléctricas fundamentales de distinto signo con
sus correspondientes masas fundamentales como las mismas masas. Tanto el par de
cargas eléctricas como las correspondientes partículas masivas fundamentales y
las partículas de intercambio provendrían de la condensación fundamental de la
energía.
Puesto que esta primera estructura
electrón-positrón resultaría inestable, debería pasar a una escala aún
superior. Allí el positrón, aún vinculado estructuralmente al electrón, se estructuraría
como protón al ser integrado a la masa. Las estructuras emergentes serían
nucleones, es decir, protones y neutrones. En efecto, se ha teorizado que
cuando el universo poseía una temperatura sobre unos diez mil millones de
grados, la agitación térmica era tal que la fuerza nuclear no era efectiva para
conformar núcleos atómicos. La materia entonces era un desorden homogéneo de
nucleones, electrones y neutrinos, gobernados por la fuerza débil. Los
neutrinos se intercambiaban entre los nucleones, transformándolos continuamente
de protones a neutrones y viceversa. La densidad de la materia a esa
temperatura hacía que ésta fuera opaca a los neutrinos.
Al seguir expandiéndose el universo y
disminuir la temperatura por bajo los diez mil millones de grados, los
neutrinos dejaron de interactuar con los nucleones, y comenzó a efectuarse la
nucleosíntesis. Empezaron a aparecer átomos de hidrógeno con un núcleo atómico
conformado por un protón. El electrón en esta escala adquirió una función
diferenciada, como es la de conformar una órbita electrónica en torno al
núcleo. Esta estructura atómica, perteneciente a una escala aún superior, llegó
a alcanzar la gran estabilidad conocida del hidrógeno.
Posteriormente, ya en e ámbito estelar, los
átomos más complejos se estructuraron a partir de este primer átomo, sumando
más binomios protón-electrón y adicionando neutrones en este proceso. Para
estructurar un neutrón un protón pudo incorporar un electrón en su propia
estructura, por la que se llegó a conformar la estructura del neutrón,
funcionalmente distinta. En este caso, la atracción que ejercen las cargas
eléctricas contrarias facilitaría la generación de esta estructura. No
obstante, una partícula particular, que no tuviera ni masa ni carga, como es el
caso del neutrino, debió ser necesaria para que actuara como partícula de
intercambio y mantuviera a esta estructura cohesionada.
Paralelismos
Masa
y carga eléctrica
La energía no tiene existencia por sí
misma, sino que es un principio que es común a toda la materia. Tiene
existencia porque es mediatizada por la masa y la carga eléctrica. Ella es una
propiedad de la masa y de la carga eléctrica en dos sentidos. 1º La energía no
sólo es intercambiable con la masa, según la teoría especial de la relatividad,
sino que también de ella surge el par de cargas eléctricas de signos contrarios
y en ella este par se disuelve cuando se vence la resistencia de la repulsión
entre las cargas. 2º Para ejercer fuerza un cuerpo requiere de esta propiedad.
Incluso el fotón, que es energía, no puede ser identificado con la energía
pura, pues es una partícula que la mediatiza de modo cuántico según una
determinada longitud de onda y una determinada frecuencia, las que determinan
que pertenezca a los fenómenos electromagnéticos, teniendo además la
particularidad de transportarla a la velocidad de la luz. La energía
mediatizada por la masa y la carga eléctrica resulta en funciones específicas
que se presentan en fuerzas. La masa posee dos tipos específicos de funciones:
la inercia y la fuerza de gravedad, y la carga eléctrica posee la fuerza
electromagnética que posee dos signos antagónicos.
Entonces un cuerpo no es sólo masa. La
materia se presenta también como carga eléctrica. Estas manifestaciones de la
materia producen fuerzas correlativas. Siempre que la materia esté considerada
como masa, está referida a las fuerzas gravitacionales y genera un campo
gravitacional. Pero si la materia está considerada como carga eléctrica, está
referida a las fuerzas electromagnéticas y genera un campo electromagnético.
Puesto que estas dos fuerzas generan campos de alcance infinito, éstas son
decisivas en la estructuración de la materia en todas sus escalas posibles.
Partiendo de la base que el tiempo y el
espacio son productos de la interacción de las partículas fundamentales de masa
y carga eléctrica, dichas partículas deben ser puntos atemporales y
adimensionales, siendo condensaciones de energía que se comporta naturalmente
según leyes contenidas en la misma energía.
En el estudio de las partículas
subatómicas, se observa que la materia se presenta activa de otras maneras.
Así, si la materia está considerada como núcleo atómico, está referida a la
fuerza llamada “nuclear fuerte” que mantiene a los protones y neutrones
firmemente unidos en el núcleo atómico, dándole estabilidad y evitando que los
protones, por poseer el mismo tipo de carga eléctrica, se repelan entre sí y
tiendan a separarse. El radio de acción de esta fuerza es de corto alcance. En
las reacciones en que intervienen leptones (electrones, positrones, neutrinos y
muones), aparece una nueva clase de interacción que es más débil que la fuerza
electromagnética, aunque muchísimo más fuerte que las fuerzas gravitatoria y de
alcance muy corto. Se la conoce como “interacción débil”.
También pudiera ser considerada, además de
las cuatro fuerzas mencionadas, una fuerza que estaría actuando en la escala
fundamental, que daría cuenta de la unión de la masa con la carga eléctrica,
pues es claro que una carga eléctrica no puede existir sin estar asociada a
masa. Esta fuerza debiera ser poderosísima, pues tanto los electrones como los
protones son extremadamente estables. Ambos poseen masa y carga eléctrica, y
son también las partículas que siempre aparecen después de la desintegración de
partículas con mayor masa. Hasta ahora no se ha construido algún acelerador de
partículas lo suficientemente poderoso como para desintegrarlos y separar la
masa de la carga eléctrica.
La estructura del átomo, por la cual éste
es tan funcional para combinarse con otros átomos y formar moléculas, contiene,
como sus propias unidades discretas, ambas formas de la materia fundamental,
esto es, masa y carga eléctrica. Por la funcionalidad de los átomos las
moléculas son estructuras altamente funcionales. Ello permite la estructuración
de la materia en escalas cada vez superiores.
Vimos ya que adicionalmente a la masa, la
materia que se condensa a partir de la energía es también carga eléctrica. Ésta
no está vinculada en modo alguno con la masa, sino que con la energía. No
obstante, el paralelismo que existe entre la masa y la carga eléctrica con
respecto a la energía es tan grande que permite la conversión entre la energía
mecánica y la energía eléctrica. Ello es posible porque una buena parte de las
partículas que componen un mismo cuerpo poseen masa y carga eléctrica a la vez.
No todas ellas, sin embargo, tienen la capacidad para adquirir carga eléctrica.
Así, el neutrón es una partícula que sólo tiene masa, pero nada de carga
eléctrica (el neutrón se desintegra en un protón, un electrón y un neutrino,
por lo que la carga positiva del positrón del protón emergente anula la carga
negativa del electrón que aquél contiene); el electrón tiene carga eléctrica y
una mínima masa, y el fotón y los neutrinos son partículas que no tienen ni
masa ni carga eléctrica. La diferencia entre masa y carga eléctrica es
representada mejor con relación al peso y al número atómico de los átomos; así,
el peso atómico se refiere a la masa de un átomo, en tanto que su número
atómico representa su carga eléctrica; y el peso atómico duplica generalmente
el número atómico.
Mientras la fuerza de gravedad, que es el
objeto de la física clásica, explica la funcionalidad de la masa, las otras
tres fuerzas fundamentales conocidas –la electromagnética, la nuclear débil y
la nuclear fuerte o corta– son el objeto de la física cuántica, de la física
nuclear, de la electricidad y la electrónica, y explican la funcionalidad de la
carga eléctrica.
La carga eléctrica puede tener valor
positivo o negativo. La carga eléctrica de un cuerpo en sí es estable, pero
aparece cargado positiva o negativamente cuando se relaciona con otro cuerpo.
En realidad, la ley de la fuerza electromagnética se diferencia de la de
gravedad porque se refiere a cargas eléctricas en vez de masas y por la
propiedad de los signos de las respectivas cargas eléctricas. Ella establece
que es la fuerza que atrae o repele directamente dos cuerpos cargados
eléctricamente, según tengan respectivamente cargas eléctricas de signo opuesto
o igual, con una intensidad inversamente proporcional al cuadrado de la distancia
que los separa. La designación de estas cargas como positivas o negativas es
puramente convencional. La magnitud y la distribución de la carga eléctrica de
un cuerpo dado están determinadas por sus formas geométricas, por su vecindad a
otros cuerpos cargados eléctricamente y por la tensión eléctrica.
El movimiento de las cargas eléctricas es
la corriente eléctrica y consiste en un flujo de electrones. Éstos son
partículas subatómicas que tienen una pequeña masa (1/1838,65 del neutrón) y
que están cargadas negativamente con una apreciable carga eléctrica. La
intensidad de la corriente es la cantidad de cargas por unidad de tiempo que
contiene la corriente. La tensión es igual al diferencial de carga entre dos
cuerpos. Toda carga eléctrica en movimiento no rectilíneo y uniforme emite
constantemente energía en forma de radiación con una frecuencia que puede tener
cualquier valor. También el movimiento de los electrones genera la aparición de
un campo electromagnético, análogo al campo gravitacional que genera la masa.
Tal como este segundo campo, el mantenimiento de este primer campo no demanda
energía adicional. A través del campo electromagnético, la energía puede ser
inducida y afectar a otro cuerpo, siendo los requerimientos energéticos del
cuerpo inducido igual al consumido. La fuerza eléctrica es análoga a la fuerza
mecánica. Pero en lugar de la aceleración mecánica, aparece la variación de la
intensidad de la corriente por unidad de tiempo, y en vez de la masa, figura el
coeficiente de autoinducción que está ligado con la aparición y la variación
del campo electromagnético.
Mientras la masa convierte la energía
primordial de la expansión del universo en fuerza gravitacional (ver capítulo
3), la carga eléctrica convierte usualmente la energía que se puede obtener de
la fuerza de gravedad en fuerza electromagnética.
La fuerza electromagnética es ejercida
únicamente en función de la carga eléctrica de la materia. Se ejerce
directamente por el intercambio de partículas con carga eléctrica, o por inducción
a través del campo electromagnético. Como lo es para el caso de almacenar
energía en la masa de un cuerpo, es posible la acumulación directa de la
energía eléctrica, siempre que el cuerpo se mantenga completamente aislado de
otros cuerpos. Pero a diferencia de la masa, que adquiere energía en función de
la velocidad, la carga eléctrica en sí no es capaz de acumular energía. Puesto
que algunas partículas fundamentales tienen masa y carga eléctrica a la vez, la
acumulación práctica de energía aprovecha la masa de las partículas cargadas
eléctricamente, como es el caso de la energía electroquímica. Además, la fuerza
electromagnética puede aprovechar la fuerza gravitacional de una partícula con
masa y carga eléctrica a la vez para producir el efecto magnético. Este es
utilizado en motores eléctricos y en tecnologías que emplean el campo
electromagnético generado, como en el caso de vehículos que levitan en forma
magnética, contrarrestando la fuerza de gravedad al igualar la acción de esta
fuerza con la fuerza electromagnética.
Si la masa es producto de la condensación
de energía, la carga eléctrica es producto de la energía que, al momento de
generarla, produce simultáneamente una carga eléctrica de signo contrario. La
denominación de antimateria se debe referir únicamente a la forma que adquiere
la materia con las cargas eléctricas, y de ninguna manera a la forma que ésta
adquiere con la masa. La masa no tiene antimasa. La materia de carga eléctrica
de un signo tiene su correspondiente antimateria de signo contrario. Ambas
formas de materia se anulan cuando colisionan, cuando ocupan el mismo espacio
al mismo tiempo, liberando gran cantidad de energía, que es la misma que se
requirió en primer lugar para separarlas. De este modo, si la masa puede
convertirse en energía, desapareciendo, la carga eléctrica se convierte en
energía cuando es obligada a unirse a una carga eléctrica de signo contrario,
mientras desaparecen ambas cargas eléctricas.
En el caso de la masa la aplicación de la
fuerza (gravitacional y/o inercial) no sólo altera el movimiento de un cuerpo,
sino que produce una alteración en el cuerpo mismo. La fuerza transfiere la
energía desde el cuerpo causa al cuerpo efecto transformando a ambos, ya sea
alterando la dirección y sentido del movimiento o cambiando internamente a los
cuerpos. La relación causal producida por la aplicación de la fuerza es más
amplia que la alteración del movimiento. Del mismo modo como la estructura se
presenta como una entidad que incluye tanto a la masa como a la energía, la
fuerza aparece como una entidad que actualiza la energía que posee la masa para
producir algún tipo de relación causal.
En el caso de la carga eléctrica, que
ocurre en la escala más fundamental de todas, la de las partículas subatómicas
fundamentales, la fuerza (electromagnética) produce el cambio a través de un
intercambio de partículas con niveles cuánticos de energía. Una partícula
subatómica es emitida por la causa, y el efecto que se opera es la
estructuración de otra partícula. Si la partícula estructurada es más compleja,
se produce absorción de partículas con energía (fotones, electrones o
positrones) o también conversión de energía en masa; a la inversa, si se opera
la desintegración de una partícula, se emiten partículas energéticas más simples
o se convierte masa en energía.
Lo que puede concluirse de lo anterior es
que la energía no es una capacidad indiferenciada y amorfa que posee un cuerpo,
sino que es un germen que puede transformarse en masa y carga eléctrica o ser
usada por la masa o la carga eléctrica de manera tan distintiva que llega a
poseer un comportamiento absolutamente determinado, y de este comportamiento se
pueden reconocer leyes naturales. Desde el mismo comienzo del universo la
energía se ha condensado en determinadas partículas fundamentales distintivas,
siendo las pertenecientes a cada tipo idénticas entre sí y funcionando del
mismo modo. Adicionalmente, éstas han podido interactuar e interactúan de modo
absolutamente determinado en su propia escala y pueden estructurar cosas en
escalas superiores también de modo determinado. Esto resulta evidente en cosas
de escalas primitivas, como partículas subatómicas, átomos y moléculas. La
complejidad de las estructuras de escalas superiores opaca este hecho de una
funcionalidad específica y determinada, pero posible de conocer, hecho que
resulta fácil de reconocer en, por ejemplo, automóviles del mismo modelo e
incluso en organismos vivos con la misma dotación genética, como individuos
gemelos.
Fuerzas
forzadas
Fuerzas fundamentales
Las partículas de la estructura subatómica
explican (o son explicadas por) los tipos de fuerzas básicas descubiertas (o
postuladas) hasta ahora por la ciencia y que vemos operar en nuestro universo.
Hasta ahora se habrían encontrado cuatro tipos distintos de fuerza en la
interacción de las partículas subatómicas: la gravitacional, la
electromagnética (Faraday dedujo que las ondas luminosas no son sino ondas
electromagnéticas), la nuclear débil que es causante de la desintegración
radiactiva, y la nuclear fuerte o corta que, como la anterior, también actúa
dentro del núcleo atómico, pero para mantener a los protones y neutrones
unidos. La fuerza gravitatoria y la fuerza electromagnética se dejan sentir a
gran distancia. La fuerza nuclear y la fuerza débil son, a la inversa, fuerzas
de corto alcance y sólo entran en acción cuando las partículas se integran. Las
cuatro fuerzas poseen intensidades muy distintas. Si la intensidad de la fuerza
de gravedad se especifica como uno, la de la fuerza nuclear fuerte vale 1038,
la intensidad de la fuerza electromagnética es 1036, y la de la
fuerza débil equivale a 1025.
Las fuerzas son los agentes estructuradores
del universo. A muy gran escala, es la gravedad la que actúa. A escala más
pequeña, la fuerza electromagnética suelda los átomos y las moléculas. En
dimensiones aún más restringidas, la fuerza nuclear cambia el color de los
quarks y, por consiguiente, los fija a los nucleones y agrupa a éstos en
núcleos. La fuerza débil cambia los electrones en neutrinos y viceversa.
Modifica igualmente el “sabor” de los quarks: los quarks u en quarks d, etc. Es
posible (y hasta probable) que existan otros tipos de fuerzas más. Ciertamente
no nos son conocidas porque no tenemos ninguna evidencia empírica de ellas, lo
que no sería extraordinario considerando que los aceleradores existentes de
partículas no son tan poderosos como para conocer aún la estructura
fundamental. Sospecho que faltaría por conocer la fuerza que una la carga
eléctrica con la partícula fundamental de la masa.
Además, se supone que las interacciones
entre partículas en las escalas más pequeñas tienen lugar por el intercambio de
ciertas partículas y éstas se afectan entre sí cuando se encuentran dentro del
campo de influencia mutuo. Éste sería el caso de los quarks, los cuales se
combinarían entre sí gracias al gluón, partícula postulada que no tendría masa
ni carga eléctrica, pero que sería capaz de mantenerlos firmemente unidos para
conformar estructuras subnucleares mayores, como los hadrones.
Otra partícula similar al gluón que ha sido
postulada, que no ha sido encontrada en la cámara de burbujas, pero que explicaría
la fuerza gravitacional, satisfaciendo otra función fundamental, es el
gravitón, el cual tendría únicamente masa, supuestamente en forma cuántica, y
que la fuerza gravitacional ocurriría por el intercambio de estas partículas
entre los cuerpos. Sospecho asimismo que esta partícula no tendría existencia,
habida cuenta que la gravedad sería una de las dos funciones que posee la masa,
siendo la otra la inercia, y que la gravedad se explicaría gracias a la
expansión del universo a causa de que la masa que fue disparada radialmente a
la velocidad de la luz a partir del big bang (ver http://unihum1metrocosmos.blogspot.com
o el próximo capítulo).
Sin embargo, es muy probable que el bosón
de Higgs tenga existencia real, aunque no haya podido ser detectado aún en el
Colisionador de Hadrones del CERN por requerir aún más energía hasta conseguir
que aparezca esta ínfima pero fundamental partícula masiva. Y así restaría, por
último, encontrar una fuerza para explicar la unión entre una carga eléctrica y
la pequeña cantidad de masa del bosón de Higgs.
Aquí es pertinente sugerir que tanto la
fuerza nuclear fuerte y la nuclear débil como también las otras fuerzas que
podrían estar actuando en las escalas más fundamentales no requieren
continuamente energía para actuar, de la misma manera que un cerrojo no
requiere energía adicional para mantener una puerta cerrada más allá del acto
de actuarlo para cerrarla. Asimismo, la fuerza que uniría una carga eléctrica
con una cantidad de masa para conformar un electrón o un positrón, o también el
mismo gluón mencionado más arriba, no requeriría consumir energía
permanentemente. En cambio, la fuerza gravitacional y la fuerza
electromagnética requieren constantemente de energía para poder actuar, aunque
el puro mantenimiento del respectivo campo no la necesite. En este caso, estas
dos últimas fuerzas son esencialmente distintas de las restantes.
Es pertinente sugerir también que
únicamente las fuerzas gravitacional y electromagnética, a causa de sus
características para generar campos espaciales de alcance infinito, son
relevantes en la estructuración de la materia en escalas superiores. Por el
contrario, debido al corto alcance, las fuerzas débil y corta tienen influencia
sólo dentro del núcleo atómico y no son, por lo tanto, significativas en la
progresiva estructuración de las cosas una vez conformado el núcleo atómico.
En fin, es pertinente sugerir que una
partícula fundamental es una estructura cuya existencia surge directamente de
la condensación de la energía, mediatizándola y siendo su objeto ejercer alguna
de las distintas funciones fundamentales. “Función” debe entenderse como la
capacidad para ser parte de una relación causal, ya sea como causa o como
efecto. Así, pues, una partícula fundamental se caracteriza porque tiene una
funcionalidad fundamental que permite a su poseedor (una partícula subatómica,
o un componente de ésta) una capacidad para interactuar con otras partículas
similares. El conjunto de las funciones fundamentales constituye la base para
toda la estructuración existente en el universo, y su conocimiento no se agota
aplicando únicamente las mecánicas de Newton y Einstein.
Casi todas las partículas subatómicas
tienen masa. La masa es la propiedad de la materia para ejercer fuerza
gravitacional e inercia. Asimismo, muchas de las partículas tienen carga
eléctrica. La carga eléctrica es la propiedad de la materia para ejercer fuerza
electromagnética, ya sea para unir o para repeler.
El centro de gravedad de un cuerpo es el
punto de equilibrio del conjunto de puntos espaciales, origen de fuerzas
gravitacionales individuales, que contiene dicho cuerpo, y su masa resulta de
la sumatoria de las partículas masivas individuales. Asimismo, la carga eléctrica
de un cuerpo es la sumatoria de cargas positivas y negativas de los puntos
espaciales originarios de cargas eléctricas individuales que contiene dicho
cuerpo. Esta sumatoria genera un cuerpo eléctricamente neutro. Los viajes
espaciales podrían estar demostrando que el equilibrio de cargas eléctricas
contrarias es similar entre los distintos cuerpos del espacio, pues no se ha
medido descargas eléctricas entre un cuerpo viajero que llegue a posarse en
otro.
Podemos comprender la diversidad de
funciones, derivadas de las fuerzas fundamentales, de una partícula subatómica
que contenga las distintas partículas fundamentales como sus unidades discretas
con el siguiente ejemplo: para ser efectivo, un cañón de ciclotrón debe
disparar un protón, que es una partícula que posee en primer lugar la fuerza
nuclear fuerte, la cual le permitirá interactuar con la partícula del blanco,
que también debe poseerla; además, deberá poseer la fuerza gravitacional que le
permitirá adquirir mayor masa con el aumento de la velocidad que le imprima el
acelerador de partículas, e igualmente la partícula del blanco deberá poseer
tal función; por último, deberá poseer la fuerza electromagnética que permitirá
al acelerador de partículas precisamente acelerarla mediante fuerzas electromagnéticas.
La colisión que llega a producirse entre ambas partículas las desintegra y las
huellas de sus componentes son detectadas en la cámara de burbujas, aunque con
toda probabilidad lo que se llega a detectar con los actuales aceleradores no
son sus componentes fundamentales, sino partes que ya han sido estructuradas en
escalas mayores.
Campos
unidos
Tanto la fuerza electromagnética como la
gravitacional se extienden desde una fuente de origen, donde se encuentra la
partícula en cuestión, y generan un “campo”. En teoría éste permea el universo
entero. La velocidad de recorrido por dicho campo es la de la luz, de modo que
quienes transiten por éste están sujetos a los principios de la teoría especial
de la relatividad. Tanto el campo de fuerza electromagnético como el
gravitatorio decrecen con el cuadrado de la distancia y se extienden al
infinito. El campo gravitatorio es extraordinariamente más débil que el
electromagnético. Se calcula que sólo 100.000 electrones reunidos en un punto
ejercerían la misma fuerza que toda la masa existente en la Tierra. Además, el
campo electromagnético resulta en una atracción entre dos polos de distinto
signo y en una repulsión entre dos polos del mismo signo. Por el contrario, el
campo gravitatorio produce únicamente fuerza de atracción. Así, cualquier
cuerpo que posea masa atrae y es atraído por cualquier otro cuerpo que posea
masa.
Desde que emergieron las teorías cuántica y
de la relatividad, cada una postulando un campo de fuerza distinto, surgió
también el esfuerzo por la unificación de los campos. Así, después de enunciar
la teoría de la relatividad, Einstein dedicó su vida posterior a la tarea de
unificar teóricamente los distintos campos que generan las fuerzas
fundamentales del universo. Quería conseguir una gran teoría que contuviera un
sistema de leyes que interpretaran las teorías de la mecánica cuántica y de la
relatividad como una sola, y, de paso, llegar a la comprensión de la unidad del
universo. Para él este propósito era necesario, en parte porque no podía
concebir que la indeterminación, producto de la mecánica cuántica, estuviera
precisamente en la causalidad. Pero, como se sabe, Einstein nunca consiguió
llegar a una teoría unificada. Es de concluir que no pudo hacerlo porque no
aceptó que la causalidad dentro de una misma escala no fuera determinista.
Simplemente no aceptó el indeterminismo propio de la mecánica cuántica.
En la actualidad, muchos suponen que el
problema de la unificación de las fuerzas fundamentales es de absoluta
relevancia en el campo de estudio de la ciencia. En este intento Weinberg,
Glashow y Salam, ganadores del premio Nobel de Física, en 1979, sugirieron que
la fuerza nuclear débil podría ser parte de la fuerza electromagnética,
llegando a establecer el Modelo Estándar que describe la fuerza unificada que
ha recibido el nombre de electrodébil. Algunos científicos empeñados en esta
senda intentan buscar la unidad de las fuerzas y sus campos en el fotón,
aquella única partícula que posee sólo energía y nada de masa. Así, exceptuando
la gravitacional, las otras tres fuerzas conocidas habrían sido unificadas
teóricamente en torno a la mecánica cuántica y, en último término, al fotón,
dando origen a la Gran
Teoría Unificada que persigue describir la unificación de las
fuerzas electromagnética, fuerte y electrodébil.
Otros científicos han postulado una
sofisticada y compleja teoría de cuerdas y membranas que tiene nada menos que
once dimensiones espacio-temporales como camino hacia la teoría unificadora de
las cuatro supuestas fuerzas fundamentales. Estas diversas formas geométricas
que tienen un mismo origen explicarían supuestamente las distintas estructuras
que generan las fuerzas fundamentales, en persecución de la Teoría del Todo que intenta
producir una teoría en la que las cuatro fuerzas se hallan unificadas. También
para algunos científicos es posible que estas cuatro fuerzas definidas hasta
ahora no sean exactamente las únicas, sino que, además, en la fuerza
electromagnética se podrían distinguir una fuerza que dé cuenta de la carga
eléctrica y otra que dé cuenta de la onda.
Al parecer, a pesar de enormes esfuerzos
realizados por los principales científicos del mundo, ninguna teoría ha surgido
con el peso de la mecánica cuántica o de la relatividad que pueda dar cuenta
del origen común de las cuatro fuerzas del universo. Sin embargo, la empresa
que Einstein se había propuesto es absolutamente necesaria para llegar a
comprender los fundamentos del universo. El problema que quería resolver se
puede expresar de la siguiente manera: ¿cómo ocurre la condensación de la
energía primigenia para que surjan precisamente cuatro fuerzas fundamentales
distintas (y probablemente otras fuerzas adicionales) que gobiernen la
totalidad del universo? Primero debe aparecer una teoría coherente que explique
el mecanismo de la gravitación universal, y segundo debe explicarse cómo se une
la carga eléctrica a la masa.
Partículas
mediadoras
A modo de entrar en el tema de una gran
teoría unificadora de fuerzas se puede decir que si concebimos que las
partículas fundamentales no son únicamente materia condensada a partir de
energía, sino que éstas son principalmente mediadoras de la energía,
constituyéndose en causas y efectos, habremos dado un importante paso
conceptual. Desde este punto de vista, las partículas fundamentales,
componentes de las partículas nucleares y subatómicas, pueden ser entendidas
como especificadores de la energía primigenia para ejercer las fuerzas
fundamentales por las cuales ellas interactúan en relaciones de causa-efecto.
De este modo, la fuerza gravitacional estaría dependiendo de la masa de las
partículas fundamentales; la fuerza electromagnética haría lo propio de la
carga eléctrica que posean éstas, y las fuerzas nucleares débil y fuerte
dependerían de propiedades específicas de ciertas partículas, o relaciones de
partículas del núcleo atómico. Lo anterior nos conduce a la idea de que la
mediación de la energía permitiría a las partículas fundamentales ser
funcionales a través del ejercicio de las fuerzas fundamentales, lo cual les
permitiría estructurarse en sistemas cada vez más complejos y en escalas cada
vez mayores.
La unidad de un universo determinista que
Einstein buscaba en la unidad de los distintos campos de fuerza sería un camino
incorrecto, pues anula la explicación que por justamente la diferenciación de
estos cuatro distintos campos el universo posee la complejidad y la exuberancia
propias de estructuraciones a escalas cada vez más complejas y funcionales.
No deja de llamar la atención que tres de
las principales teorías de la física se desarrollaron en torno al fotón. Éstas,
que se basaron ya sea en la velocidad o en la energía del fotón, son: la teoría
del electromagnetismo de Maxwell, que describe la fuerza electromagnética, de
la cual el fotón es la unidad de la radiación (aunque no de las fuerzas que actúan
entre partículas cargadas eléctricamente, o entre imanes); la teoría de la
relatividad de Einstein, que surgió a partir del hecho de que la velocidad del
fotón es constante y máxima, y la teoría cuántica, que nació del hecho de que
la energía del fotón es discreta.
Sin embargo, si bien la física
contemporánea ha surgido principalmente del estudio de la luz, la diversidad
de fuerzas que son explicadas por otras tantas teorías no debiera obligarnos a
unificarlas en torno al fotón, la unidad fundamental de la luz. Otras
partículas distintas al fotón podrían ser también fundamentales para explicar
las fuerzas, en especial la gravitacional, que se explica por la masa. Tampoco
se puede concluir en forma reduccionista que, siendo el fotón una unidad
fundamental de energía, sea igualmente el constituyente de toda energía y esté
consecuentemente presente en toda manifestación de energía. Por otra parte,
otras fuerzas podrían ser posiblemente descubiertas y sus orígenes podrían ser
trazados también a otras partículas fundamentales. En cambio, la unidad del
universo proviene del hecho de que las cosas que contiene son estructuras
funcionales que están compuestas por un conjunto muy particular y funcional de
partículas fundamentales, las cuales tuvieron un origen común en la energía
primigenia surgida con el big bang.
Teoría
de las partículas fundamentales
Sugiero que si se quiere proponer una
teoría general de la partícula fundamental habría que concebirla, aunque nos
sea imposible de imaginar, como un punto que crea su propio espacio-tiempo
(campo) de interacción, siendo centro y origen de al menos una (o quizás más)
de las fuerzas fundamentales. Al ejercer las fuerzas que le permiten
interactuar con otras partículas fundamentales, en la escala estructural fundamental,
cada partícula adquiere características cuánticas que dependen del tipo de
fuerzas que ejerce. Si la fuerza que ejerce es del tipo gravitacional, su
comportamiento resulta ser de masa y su alcance infinito. Si es del tipo
electromagnético, su comportamiento resulta ser de carga eléctrica y también su
alcance resulta ser infinito, y si dos partículas de carga contraria coinciden
en un punto espacial a causa de una colisión que anule las respectivas fuerzas
nucleares fuertes, desaparecen ambas, pero produciendo probablemente uno o más
puntos espaciales con dimensión mínima, fuentes de las fuerzas que existían
antes de la colisión, pero ahora sin carga eléctrica. Si la fuerza originada
por la partícula es del tipo fuerte, su corto alcance determina tanto su
alcance como su volumen, siendo este último el tamaño mínimo que puede tener
una partícula subatómica que la contenga.
Incidentalmente, como ya muchos han
anotado, lo que desde esta perspectiva debiera llamarnos la atención es que
toda esta materialidad y solidez que sentimos en las cosas al tocarlas y
golpearlas, sea una piedra o un pedazo de hierro, en su fundamento hay muy poco
de lo que nos parece sólido. Principalmente se trata de una o más fuerzas
fundamentales que tienen origen en puntos espaciales de dimensión cuántica que
se mueven entre sí. Sin duda, un gran avance de la investigación científica
sería la forma cómo se producen las partículas dimensionales para determinar
centros espacio-temporales, el modo cómo se constituyen éstas en centros de una
de las fuerzas fundamentales a partir de la energía primigenia desencadenada
por el big bang y la manera cómo integran las partículas fundamentales en las
partículas subatómicas a partir de las escalas más pequeñas.
De lo anterior, se puede sugerir lo
siguiente: las partículas fundamentales son sorprendentemente las cuatro
fuerzas fundamentales (se podría agregar al menos una quinta fuerza que
respondería a la unión de masa y carga eléctrica). Este enunciado, que parece
una locura, tiene no obstante una sensata explicación. Podemos partir con la
idea de que una partícula fundamental contiene o es una cantidad de energía muy
determinada, es decir, un cuanto de energía. En segundo lugar, una partícula
fundamental es la concentración de esta energía en un punto sin dimensión
alguna, pues la energía no ocupa espacio; sería por tanto inútil intentar
descubrir una partícula fundamental en la cámara de burbujas. En tercer
término, una partícula fundamental tiene la función de transformar la energía
en una de las fuerzas fundamentales, lo que realiza de manera cuántica. En
cuarto lugar, una partícula fundamental representa una cantidad de energía muy
determinada y posee un modo muy específico de funcionar que la caracteriza como
una de las cuatro fuerzas fundamentales; en consecuencia, las fuerzas
fundamentales son los modos particulares que tiene la energía para manifestarse
en la escala fundamental.
La concentración de energía para ejercer
fuerza y funcionar como masa –gravitación e inercia– obedece a las reglas de la
relatividad especial de Einstein. La concentración de un cuanto de masa en un
punto adimensional puede tener un valor energético enorme respecto a otro si se
desplaza del otro a la velocidad de la luz, según la famosa fórmula E = m c².
Es necesaria la concurrencia de dos o más
partículas fundamentales para una interacción, y posiblemente es necesaria la
existencia de sólo una partícula fundamental para que eduzca una distinta –una
hija de otra naturaleza– y pueda de este modo relacionarse. Por ejemplo, la
concurrencia de una partícula fundamental masa y de una partícula fundamental
carga eléctrica negativa educen la partícula fundamental nuclear fuerte o corta
y producen un electrón, que viene a ser una partícula en una escala superior.
La interacción de dos o más partículas fundamentales genera una estructura
fundamental, que sería la estructura de la escala más fundamental e inferior de
todas las posibles.
Una partícula fundamental es en sí misma
adimensional. La dimensión y, por tanto, el espacio se generan o existen por la
interacción –la relación causal– entre dos o más partículas fundamentales
distintas. El espacio generado es la distancia que media entre dos partículas
que interactúan. Una distancia menor a ésta no puede tener existencia. El
tiempo tiene también un intervalo mínimo que es marcado por una oscilación
cuántica, un spin, un ciclo o una longitud de onda. Esto desvirtuaría de paso
el continuum espacio-temporal de
Einstein.
Resulta necesario reformular la idea
tradicional de campo. El campo no es un espacio-tiempo preexistente donde los
cuerpos y los corpúsculos interactúan. Por campo debe entenderse la predicción
o el establecimiento de las reglas de comportamiento espacio-temporales de la
relación causa-efecto entre dos cargas eléctricas o entre dos partículas
masivas. Cuando dos cargas eléctricas o dos partículas masivas interactúan
generan un espacio-tiempo según un patrón determinado. La totalidad de
espacio-tiempos generados por la interacción de todas las partículas eléctricas
y masivas es el espacio-tiempo que experimentamos. La unidad del espacio-tiempo
observado proviene del origen común de la materia y de la energía en el
big-bang.
Espacio-tiempo
cuántico
Teoría
de lo fundamental
Nosotros tendemos a concebir el
espacio-tiempo como un continuo anterior a las cosas. Suponemos que si
quitáramos las cosas del entorno, subsistiría un espacio-tiempo vacío y sin
movimiento de objetos. Tendemos a pensar que el espacio-tiempo está subyacente
al devenir y es eterno o, al menos, tuvo su comienzo con el big bang. Sin
embargo, esta noción del espacio-tiempo no es real. El espacio-tiempo no es
preexistente a las cosas. No tiene existencia propia e independiente. No hay
espacio vacío ni tiempo absoluto. Menos aún, de la concentración de espacio no
se obtiene tiempo. Tampoco el tiempo se puede convertir en masa. La base para
la existencia del espacio-tiempo es la actividad de la energía a través de la
causalidad específica de la materia. La materia no es inerte, sino que es
altamente funcional, y el espacio-tiempo no es el medio para la actividad de la
materia, sino que es el producto de esta actividad.
El espacio es la distancia que media entre
una causa y su efecto, y el tiempo es la duración que en la relación causal la
causa tiene para actualizarse en el efecto. Desde luego, la velocidad de la luz
es el modo más rápido que tiene la materia de trasmitir energía en cualquier
relación causal. De manera que la realidad no consiste en un espacio-tiempo
ocupado por determinadas concentraciones de materia, quedando su mayor parte
completamente vacío. Primeramente, todo lo fundamental de lo existente en el
universo se presenta en dos estados, como materia (masa y carga eléctrica) y
como energía, siendo ambos estados interconvertibles. Segundo, la energía no
existe por sí misma, sino como materia en sí y como una propiedad de la misma,
en otras palabras, necesita un sujeto material para su existencia. Por último,
la velocidad es lo que media entre materia y energía. En consecuencia, lo
fundamental es, como ya se expresó más arriba, la energía, la masa, la carga
eléctrica y la velocidad.
Para comprender esta teoría debemos primero
aceptar que la existencia del espacio-tiempo no es anterior a la existencia de
la condensación de la energía en masa y carga eléctrica y su posterior
estructuración. Es precisamente esta estructuración la que hace posible el
espacio-tiempo. En el principio del universo sólo existió una energía infinita
contenida en un no espacio-tiempo. Con el big bang, sólo cuando la energía
primigenia comenzó a condensarse y a estructurarse, fue posible tanto la
expansión del universo como el espacio-tiempo. La razón es que sólo cuando la
materia comenzó a interactuar transfiriendo energía, ella creó el
espacio-tiempo.
El espacio-tiempo es una propiedad de la
materia que le permite ser funcional y no tiene existencia independiente de las
partículas fundamentales. La misma funcionalidad de las unidades de materia
genera su propio espacio-tiempo que permite a dichas unidades interactuar entre
sí. El conjunto de espacio-tiempos particulares de las casi infinitas unidades
de materia origina el espacio-tiempo que percibimos como un todo.
Origen
del campo
El problema de considerar el espacio-tiempo
como preexistente a la materia y la energía proviene de la concepción que se
tiene habitualmente del campo. De este modo, el campo no es realmente el
espacio influenciado por la materia, sino que es el espacio donde la partícula
puede relacionarse causalmente con otra partícula, o, mejor aún, es el espacio
creado por dos partículas a través de su interrelación. Dos partículas no se
relacionan mutuamente de cualquier modo, sino que lo hacen según parámetros
espacio-temporales muy determinados que surgen de la funcionalidad específica
de ellas. En esta relación de causalidad ambas partículas crean su propio
espacio-tiempo.
Sólo las fuerzas que originan un campo
crean un espacio-tiempo. Esto es, el campo originado es precisamente el
espacio-tiempo generado. El campo es una función de cada partícula masiva y de
cada carga eléctrica, y no del espacio-tiempo donde las oscilaciones en este
continuo se podrían interpretar como partículas o cargas. El campo no preexiste
a la partícula (de masa o carga eléctrica), sino que es su creación cuando
interactúa con otra partícula, corpúsculo o cuerpo. Más precisamente, el campo
es el espacio-tiempo creado por dos partículas dentro del cual tienen la
posibilidad de interactuar. En consecuencia, cuando se habla de campo, no es
propio referirlo a una partícula, sino que a la acción mutua de dos partículas.
Como fue anotado más arriba, el campo predice el comportamiento de la
causalidad entre dos partículas. No obstante, por simplicidad, se puede definir
el campo desde el punto de vista de una partícula y suponer que es el espacio
al que logra influenciar para transferir o recepcionar energía.
En el caso de la masa, dos cuerpos o
corpúsculos afectados por el campo mutuo que generan pueden moverse al
encuentro uno de otro, o alejarse entre sí, según sea su propia naturaleza, y
además lo harán con una aceleración que depende de la masa y la distancia entre
ambos. En el caso de la carga eléctrica, ellos interactúan mediante la emisión
y captación de radiación electromagnética y también mediante la inducción
eléctrica. Estas aceleraciones y radiaciones son producidas por fuerzas, por lo
cual se habla de campos de fuerza. Los campos de fuerza tienen siempre su
origen en puntos espaciales que crean las partículas debido a sus interacciones,
no existen en ausencia de éstas y se validan por la presencia de al menos otro
cuerpo o corpúsculo. Existen tantos campos de fuerzas como existen puntos de
origen.
Ciertamente, una interacción entre dos
partículas fundamentales genera un espacio-tiempo limitado a la misma. Pero el
universo contiene un infinito de interacciones, producto del sinnúmero de
cuerpos y corpúsculos en sus diversas escalas de estructuración. La estructura
de éstos produce el espacio-tiempo que experimentamos y que concebimos como
preexistente a la interacción. Las unidades discretas del espacio-tiempo
estructurado como un todo son los espacio-tiempos generados por el sinnúmero de
partículas fundamentales. La unidad del espacio-tiempo proviene de que los
componentes de la materia condensada son altamente funcionales para interactuar
y se comportan según pautas (las leyes naturales) muy rígidas y definidas, pues
tienen el mismo origen primigenio. Por ejemplo, todo fotón viaja a una
velocidad constante, posee una muy determinada dosis de energía que está
relacionada con su longitud de onda y su frecuencia y, dependiendo de éstas,
puede interactuar con el manto electrónico de cualquier átomo; por su parte,
toda unidad de masa ejerce una muy determinada fuerza de gravedad y requiere de
una fuerza muy determinada para cambiar de una trayectoria a otra. También la
unidad del espacio-tiempo proviene del hecho, que veremos en el próximo
capítulo, de que los campos de fuerzas distintas (gravitacional y
electromagnéticos) son equivalentes.
Límites
mínimos
Hemos visto que el espacio-tiempo es
producto de la funcionalidad de la materia para transferir energía. Pero esta
capacidad de la materia para relacionarse causalmente tiene un límite inferior.
Se puede establecer que todo el extraño comportamiento de los fenómenos de la
mecánica cuántica, que rompen con todas las leyes continuas y deterministas de
la mecánica clásica y de la relatividad, se debe a que la energía se actualiza
y se materializa a partir de una escala que, aunque muy pequeña, es muy
determinada en su dimensión de alrededor de 1 cm x 10-22, y que
es precisamente la dimensión cuántica. Si Einstein no aceptó el indeterminismo
de la mecánica cuántica, tampoco él y los seguidores de su teoría general han
aceptado que la continuidad del universo sólo comienza a partir de una escala
determinada de dimensión cuántica.
La física contemporánea se encuentra
enredada al considerar al espacio-tiempo como separado de la realidad de las
estructuras y las fuerzas fundamentales. Por el contrario, sugiero que la
geometría comienza a surgir en la escala de las partículas fundamentales y no a
partir de una dimensión de magnitud cero. Así, pues, no existe en la realidad
el punto definido como una magnitud sin dimensión, y las líneas reales tienen
una sección mínima igual a la dimensión cuántica. Lo demás es abstracción
mental. El continuo espacio-tiempo no tiene existencia en dimensiones menores
que el tamaño de las partículas fundamentales, las que tienen la dimensión
cuántica. Así, pues, no hay espacio-tiempo infinitesimal ni preexistente. El
espacio-tiempo no es, en consecuencia, continuo, sino que es cuántico.
De este modo, la presente teoría, que la
llamaré del espacio-tiempo cuántico, llega a explicar la dualidad
onda-partícula, el problema del gato de Schrödinger, el teorema de Bell acerca
de la respuesta instantánea a cambios de polaridad entre dos partículas
fundamentales cargadas eléctricamente con signos opuestos, aunque ambas estén
separadas espacialmente, el fenómeno de la dualidad de lugares para una misma
partícula enfriada y tantos otros fenómenos observados en esta pequeña escala
cuántica.
Resulta que el estado de superposición, en
el que una partícula puede existir o no, es precisamente el límite crítico
entre la energía y su condensación en partícula fundamental. Se ha observado
experimentalmente que en dicho límite los electrones pueden ocupar simultáneamente
varios niveles de energía y de órbitas correspondientes. También que un fotón,
después de pasar por un divisor de rayo, aparece atravesando dos caminos al
mismo tiempo. De manera que bajo el límite impuesto por la constante universal
de Planck se da la superposición y se puede esperar que ocurran cosas que
rompen con los postulados más sólidos de la física clásica. Lo que estos
experimentos señalan es que por debajo del mencionado límite, cuando la energía
está en transformación para estructurar una partícula fundamental, se violan
las leyes de la naturaleza que operan por sobre dicho límite.
Sistema
de referencias
En este punto de la exposición entramos en
el problema de la existencia o no de un sistema de referencia absoluto para las
relaciones espacio-temporales entre los sucesos. Ya la teoría especial de la
relatividad demostró la imposibilidad de dicho tipo de sistema cuando
estableció que todos los sistemas inerciales son equivalentes. En las
interacciones de los cuerpos y corpúsculos la contracción de los cuerpos y la
dilatación de las longitudes son recíprocas. Pero si esta equivalencia es
válida en la escala de las interacciones particulares, la negación de un
sistema de referencia absoluto para la escala del universo como un todo no
puede sustentarse.
En el caso de la teoría general de la
relatividad, donde la gravitación es sustituida por sistemas de referencia
particulares de carácter acelerado y donde la masa modifica la estructura
geométrica del espacio y el ritmo del transcurrir del tiempo, la misma demanda
la unidad de los campos de fuerza para que las interacciones puedan ser
ejercidas en el mismo referente espacio-temporal. Pero esta necesidad no está
sino subrayando el carácter absoluto para dicho referente. De este modo, la
teoría general está concibiendo en forma tácita el espacio-tiempo como una
existencia preexistente a la presencia de cuerpos masivos. Esto quiere decir
que el concepto de que la presencia de centros masivos altera la estructura y
el ritmo del espacio-tiempo supone su propia preexistencia. En consecuencia, el
espacio-tiempo se identifica con un tácito sistema de referencia absoluto. Lo
anterior se explica porque en la época cuando Einstein formuló su teoría
general, el universo parecía ser bastante estático. Además, si nos remitimos a
su teoría especial, donde todos los sistemas inerciales son equivalentes, basta
la existencia previa de campos de fuerza autónomos para determinar las
relaciones espacio-temporales de las interacciones.
En la teoría del espacio-tiempo cuántico el
espacio-tiempo es naturalmente posterior a la existencia de la materia. Sin
embargo, para que todos los cuerpos puedan existir en un allí y ahora propio,
centro de causas y efectos, y relacionados entre sí, se requiere de un sistema de
referencia absoluto de escala universal que garantice la inviolabilidad de
ocupación espacio-temporal de los distintos cuerpos y también su funcionalidad.
Lo absoluto de este sistema de referencia está constituido por dos elementos:
1. el big bang como origen del universo; 2, el tiempo presente de cada cuerpo o
corpúsculo particular. Estos dos elementos serán analizados en el próximo
capítulo. Un sistema como el enunciado permite que todo cuerpo ocupe un lugar
distintivo del espacio y actualice en el presente las causas y los efectos. De
este modo, el espacio separa una causa de un efecto y el tiempo corresponde a
la duración que tiene la causa para actualizarse en un efecto.
Estructura-fuerza
En la estructuración de las cosas, aparece
la estructura y la fuerza como las dos caras de la misma cosa y que surgen
respectivamente a partir de la organización de la materia y de la actualización
de la energía. La estructura desarrolla el espacio y la fuerza el tiempo. El
universo no es el espacio-tiempo donde juega la fuerza y la estructura, sino
que el juego mismo es el espacio-tiempo desarrollado por la fuerza y la
estructura. Por su gran funcionalidad las partículas fundamentales están ávidas
para interactuar, para ser causas y efectos. Cuando dos de ellas interactúan
dentro del campo que generan, producen un espacio o una distancia para
relacionarse. La fuerza desarrollada para el intercambio energético toma un
tiempo para viajar (al menos a la velocidad de la luz) desde la causa al
efecto. La relación producida por estas dos partículas constituye una
estructura y éstas pasan a ser sus unidades discretas. Una estructura está
compuesta al menos por dos unidades discretas y adquiere una nueva
funcionalidad, la que le permite interactuar al menos con otra estructura de su
misma escala y constituir una nueva estructura de una escala superior, de la
cual las estructuras de la escala inferior, ahora sus subestructuras, pasan a
ser sus unidades discretas, y así progresivamente a través de sucesivas escalas
de magnitud.
La interacción fuerza-estructura produce la
relación causal. La relación entre la estructura causa y la estructura efecto
tiene como nexo la fuerza. El resultado de la relación causal es la
estructuración de la materia. Esta relación se da entre dos límites. El
superior es la velocidad de la luz y el inferior es el número de Planck, que es
la dimensión del cuanto de energía. La mecánica cuántica nos dice que el
espacio-tiempo tiene una dimensión mínima y la energía se transmite en unidades
discretas mínimas. Luego, la conclusión que se impone es que por debajo de la
dimensión de la escala cuántica no existe el espacio-tiempo. Por debajo de
dicha escala suceden los fenómenos cuánticos de la incertidumbre, de la
indeterminación, de la no continuidad, que son propios de la transformación de
la energía en estructuras y fuerzas fundamentales. Esta conclusión debiera
compatibilizar las teorías de la mecánica cuántica y de la relatividad.
De lo visto, el universo resulta ser una
realidad mucho más intrincada de lo que suponía la física clásica. Allí actúan
fuerzas que no solamente provienen de puntos espaciales con dimensión y que
generan espacios, que llamamos partículas fundamentales, y que en combinación
con otras conforman cuerpos que afectan directamente otros cuerpos en espacios
materiales creados por las influencias de infinidades de masas y cargas
eléctricas, al tener las estructuras extensión en sus propios campos
espaciales, sino que las fuerzas surgen también por la conversión de las masas
y cargas eléctricas mismas en energía y viceversa. Resulta ser así que la
materia condensada y la energía son dos aspectos distintos y complementarios de
la materia y específicamente de todos los seres del universo.
A partir de las características de las
partículas fundamentales y las fuerzas fundamentales que las acompañan, que
explican su funcionalidad fundamental, sería teóricamente posible deducir las
estructuras de escalas mayores, como quarks, hadrones, núcleos atómicos,
átomos, moléculas y así sucesivamente. Pero, en la medida que la escala
aumenta, las estructuras se hacen más complejas y las funciones se vuelven más
heterogéneas, hasta llegar a la multiplicidad de posibilidades abiertas a
estructuras tan complejas como multifuncionales, como somos, por ejemplo, los
seres humanos.
Notas:
Este ensayo, ubicado en http://unihum1b.blogspot.com/, corresponde al Capítulo 2, “Materia
fundamental”, del Libro I, La materia y
la energía (ref. http://unihum1.blogspot.com/)
Perfil del autor: www.blogger.com/profile/09033509316224019472
