101 preguntas sobre ciencia y sus respuestas (Parte 4).

Bienvenidos a la 4ª parte de mi post , acá van a estar las preguntas 33 - 43. 33)¿De dónde vino el aire que respiramos? ------------------------------------------------[Soy una barra separadora]------------------------------------------------ 34)¿Qué es el efecto "invernadero"? ------------------------------------------------[Soy una barra separadora]------------------------------------------------ 35)¿Qué ocurre con las sondas planetarias después de pasar por un planeta? ¿A dónde van a parar? ------------------------------------------------[Soy una barra separadora]------------------------------------------------ 36)¿Cuál será el fin de la Tierra? ------------------------------------------------[Soy una barra separadora]------------------------------------------------ 37)¿Qué es un físico teórico y qué tipo de trabajo hace? ------------------------------------------------[Soy una barra separadora]------------------------------------------------ 38)El tiempo, ¿es una ilusión o existe realmente? ¿Cómo habría que describirlo? ------------------------------------------------[Soy una barra separadora]------------------------------------------------ 39)¿Cuál es la unidad de tiempo más pequeña posible? ------------------------------------------------[Soy una barra separadora]------------------------------------------------ 40)¿Qué es la cuarta dimensión? ------------------------------------------------[Soy una barra separadora]------------------------------------------------ 41)¿Qué quiere decir que el espacio está curvado? ------------------------------------------------[Soy una barra separadora]------------------------------------------------ 42)En muchas novelas de ciencia ficción se leen cosas sobre "campos de fuerza" e "hiper-espacio".¿Qué son?.¿Existen realmente? ------------------------------------------------[Soy una barra separadora]------------------------------------------------ 43)¿Qué es la antigravedad? ¿Cómo puede estudiarse? Respuestas. 33.- ¿De dónde vino el aire que respiramos? La opinión de los astrónomos es que los planetas nacieron de torbellinos de gas y polvo, constituidos en general por los diversos elementos presentes, en proporciones correspondientes a su abundancia cósmica. Un 90% de los átomos eran hidrógeno y otro 9% helio. El resto incluía todos los demás elementos, principalmente neón, oxígeno, carbono, nitrógeno, carbón, azufre, silicio, magnesio, hierro y aluminio. El globo sólido de la Tierra en sí nació de una mezcla rocosa de silicatos y sulfuros de magnesio, hierro y aluminio, cuyas moléculas se mantenían firmemente unidas por fuerzas químicas. El exceso de hierro fue hundiéndose lentamente a través de la roca y formó un núcleo metálico incandescente. Durante este proceso de aglomeración, la materia sólida de la Tierra atrapó una serie de materiales gaseosos y los retuvo en los vanos que quedaban entre las partículas sólidas o bien mediante uniones químicas débiles. Estos gases contendrían seguramente átomos de helio, neón y argón, que no se combinaron con nada; y átomos de hidrógeno, que o bien se combinaron entre sí por parejas para formar moléculas de hidrógeno (H2), o bien se combinaron con otros átomos: con oxígeno para formar agua (H2O), con nitrógeno para formar amoníaco (NH3) o con carbono para formar metano (CH4). A medida que el material de este planeta en ciernes se fue apelotonando, el efecto opresor de la presión y el aún más violento de la acción volcánica fueron expulsando los gases. Las moléculas de hidrógeno y los átomos de helio y neón, al ser demasiado ligeros para ser retenidos, escaparon rápidamente. La atmósfera de la Tierra quedó constituida por lo que quedaba: vapor de agua, amoníaco, metano y algo de argón. La mayor parte del vapor de agua, pero no todo, se condensó y formó un océano. Tal es, en la actualidad, la clase de atmósfera que poseen algunos planetas como Júpiter y Saturno, los cuales, sin embargo, son bastante grandes para retener hidrógeno, helio y neón. Por su parte, la atmósfera de los planetas interiores comenzó a evolucionar químicamente. Los rayos ultravioletas del cercano Sol rompieron las moléculas de vapor de agua en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno escapó, pero el oxígeno fue acumulándose y combinándose con amoníaco y metano. Con el primero formó nitrógeno y agua; con el segundo, anhídrido carbónico y agua. Poco a poco, la atmósfera de los planetas interiores pasó de ser una mezcla de amoníaco y metano a una mezcla de nitrógeno y anhídrido carbónico. Marte y Venus tienen hoy día atmósferas compuestas por nitrógeno y anhídrido carbónico, mientras que la Tierra debió de tener una parecida hace miles de millones de años, cuando empezó a surgir la vida. Esa atmósfera es además estable. Una vez formada, la ulterior acción de los rayos ultravioletas sobre el vapor de agua hace que se vaya acumulando oxígeno libre (moléculas formadas por dos átomos de oxígeno, O2). Una acción ultravioleta aún más intensa transforma ese oxígeno en ozono (con tres átomos de oxígeno por molécula, O3). El ozono absorbe la radiación ultravioleta y actúa de barrera. La radiación ultravioleta que logra atravesar la capa de ozono en la alta atmósfera y romper las moléculas de agua más abajo es muy escasa, con lo cual se detiene la evolución química de la atmósfera..., al menos hasta que aparezca algo nuevo. Pues bien, en la Tierra apareció de hecho algo nuevo. Fue el desarrollo de un grupo de formas de vida capaces de utilizar la luz visible para romper las moléculas de agua. Como la capa de ozono no intercepta la luz visible, ese proceso (la fotosíntesis) podía proseguir indefinidamente. A través de la fotosíntesis se consumía anhídrido carbónico y se liberaba oxígeno. Así, pues, hace 500 millones de años, la atmósfera empezó a convertirse en una mezcla de nitrógeno y oxígeno, que es la que existe hoy. 34.- ¿Qué es el efecto "invernadero"? Cuando decimos que un objeto es "transparente" porque podemos ver a través de él, no queremos necesariamente decir que lo puedan atravesar todos los tipos de luz. A través de un cristal rojo, por ejemplo, se puede ver, siendo, por tanto, transparente. Pero, en cambio, la luz azul no lo atraviesa. El vidrio ordinario es transparente para todos los colores de la luz, pero muy poco para la radiación ultravioleta y la infrarroja. Pensad ahora en una casa de cristal al aire libre y a pleno sol. La luz visible del Sol atraviesa sin más el vidrio y es absorbida por los objetos que se hallen dentro de la casa. Como resultado de ello, dichos objetos se calientan, igual que se calientan los que están fuera, expuestos a la luz directa del Sol. Los objetos calentados por la luz solar ceden de nuevo ese calor en forma de radiación. Pero como no están a la temperatura del Sol, no emiten luz visible, sino radiación infrarroja, que es mucho menos energética. Al cabo de un tiempo, ceden igual cantidad de energía en forma de infrarrojos que la que absorben en forma de luz solar, por lo cual su temperatura permanece constante (aunque, naturalmente, están más calientes que si no estuviesen expuestos a la acción directa del Sol). Los objetos al aire libre no tienen dificultad alguna para deshacerse de la radiación infrarroja, pero el caso es muy distinto para los objetos situados al sol dentro de la casa de cristal. Sólo una parte pequeña de la radiación infrarroja que emiten logra traspasar el cristal. El resto se refleja en las paredes y va acumulándose en el interior. La temperatura de los objetos interiores sube mucho más que la de los exteriores. Y la temperatura del interior de la casa va aumentando hasta que la radiación infrarroja que se filtra por el vidrio es suficiente para establecer el equilibrio. Esa es la razón por la que se pueden cultivar plantas dentro de un invernadero, pese a que la temperatura exterior bastaría para helarlas. El calor adicional que se acumula dentro del invernadero, gracias a que el vidrio es bastante transparente a la luz visible pero muy poco a los infrarrojos, es lo que se denomina "efecto invernadero". La atmósfera terrestre consiste casi por entero en oxígeno, nitrógeno y argón. Estos gases son bastante transparentes tanto para la luz visible como para la clase de radiación infrarroja que emite la superficie terrestre cuando está caliente. Pero la atmósfera contiene también un 0,03% de anhídrido carbónico, que es transparente para la luz visible pero no demasiado para los infrarrojos. El anhídrido carbónico de la atmósfera actúa como el vidrio del invernadero. Como la cantidad de anhídrido carbónico que hay en nuestra atmósfera es muy pequeña, el efecto es relativamente secundario. Aun así, la Tierra es un poco más caliente que en ausencia de anhídrido carbónico. Es más, si el contenido en anhídrido carbónico de la atmósfera fuese el doble, el efecto invernadero, ahora mayor, calentaría la Tierra un par de grados más, lo suficiente para provocar la descongelación gradual de los casquetes polares. Un ejemplo de efecto invernadero a lo grande lo tenemos en Venus, cuya densa atmósfera parece consistir casi toda ella en anhídrido carbónico. Dada su mayor proximidad al Sol, los astrónomos esperaban que Venus fuese más caliente que la Tierra. Pero, ignorantes de la composición exacta de su atmósfera, no habían contado con el calentamiento adicional del efecto invernadero. Su sorpresa fue grande cuando comprobaron que la temperatura superficial de Venus estaba muy por encima del punto de ebullición del agua, cientos de grados más de lo que se esperaban. 35.- ¿Qué ocurre con las sondas planetarias después de pasar por un planeta? ¿Adónde van a parar? La mayoría de los satélites lanzados por los Estados Unidos y la Unión Soviética entran en órbita alrededor de la Tierra. La órbita de un satélite puede cortar la superficie de la Tierra, de modo que vuelve a nuestro planeta al cabo de una sola vuelta. Los dos primeros vuelos "suborbitales" de las cápsulas Mercurio fueron de este tipo. Hay veces que la órbita del satélite describe un bucle tan grande alrededor de la Tierra, que llega incluso más allá de la Luna, como hizo el Lunik III para tomar fotografías de la "otra cara" de la Luna. Si se lanza un satélite con una velocidad mayor que 11 kilómetros por segundo, el campo gravitatorio terrestre no le podrá retener y el satélite entrará en una órbita independiente alrededor del Sol, cuyo campo gravitatorio, más intenso que el de la Tierra, le permite retener cuerpos de mayor velocidad. Una órbita alrededor del Sol puede cortar la superficie de algún cuerpo celeste, como fue el caso de los Rangers VII, VIII y IX, que se estrellaron contra la Luna (a propósito, claro está). Pero también puede ser que un satélite en órbita alrededor del Sol no corte la superficie de ningún cuerpo celeste, y entonces seguirá describiendo su elipse alrededor del Sol indefinidamente. Las diversas "sondas lunares" y "sondas planetarias" son de esta clase. Las trayectorias de las sondas colocadas en órbita alrededor del Sol pueden calcularse de modo que en su primera revolución se aproximen mucho a la Luna (Pioneer IV), a Venus (Mariner II) o a Marte (Mariner IV). En el transcurso de esta aproximación, la sonda envía información acerca del cuerpo estudiado y del espacio circundante. La sonda rebasará luego el cuerpo celeste y proseguirá su órbita alrededor del Sol. Si las sondas no se vieran afectadas por el campo gravitatorio del planeta por el que pasan, volverían finalmente al punto del espacio desde el que fueron lanzadas (aunque la Tierra habría proseguido entretanto su órbita y no estaría ahí ya). Lo cierto, sin embargo, es que la sonda planetaria se desplaza a una nueva órbita como consecuencia de la atracción del planeta por el que pasa. Es más: la órbita cambia un poco cada vez que pasa cerca de un cuerpo pesado, con lo cual es casi imposible predecir con exactitud la posición de una sonda al cabo de una o dos revoluciones alrededor del Sol. Las ecuaciones que representan sus movimientos son demasiado complicadas para que merezca la pena molestarse en resolverlas. Si las sondas pudiesen radiar continuamente señales, habría la posibilidad de seguirlas, cualquiera que fuese su órbita, sobre todo cerca de la Tierra. Pero es que, una vez que se agotan las baterías, el satélite se pierde. No puede emitir señales y además es demasiado pequeño para divisarlo. Todas las sondas acaban por perderse, y con ello ya se cuenta. No obstante, continúan describiendo órbitas alrededor del Sol y permanecen en las mismas regiones generales del espacio, sin emprender largos viajes a otros planetas. Como no recibimos ninguna información de ellas, no nos sirven de nada y lo mejor que se puede hacer es considerarlas como "basura interplanetaria". Girarán así para siempre en su órbita, a no ser que en alguna de sus revoluciones alrededor del Sol se estrellen contra la Tierra, la Luna, Marte o Venus. 36.- ¿Cuál será el fin de la Tierra? El primero en intentar hacer un estudio detallado de la historia pasada y previsiblemente futura de la Tierra sin recurrir a la intervención divina fue el geólogo escocés James Hutton. En 1785 publicó el primer libro de geología moderna, en el cual admitía que del estudio de la Tierra no veía signo alguno de un comienzo ni perspectivas de fin ninguno. Desde entonces hemos avanzado algo. Hoy día estamos bastante seguros que la Tierra adquirió su forma actual hace unos 4.700 millones de años. Fue por entonces cuando, a partir del polvo y gas de la nebulosa originaria que formó el sistema solar, nació la Tierra tal como la conocemos hoy día. Una vez formada, y dejada en paz como colección de metales y rocas cubierta por una delgada película de agua y aire, podría existir para siempre, al menos por lo que sabemos hoy. Pero ¿la dejarán en paz? El objeto más cercano, de tamaño suficiente y energía bastante para afectar seriamente a la Tierral es el Sol. Mientras el Sol mantenga su actual nivel de actividad (como lleva haciendo durante miles de millones de años), la Tierra seguirá esencialmente inmutable. Ahora bien, ¿puede el Sol mantener para siempre ese nivel? Y, caso que no, ¿qué cambio se producirá y cómo afectará esto a la Tierra? Hasta los años treinta parecía evidente que el Sol, como cualquier otro cuerpo caliente, tenía que acabar enfriándose. Vertía y vertía energía al espacio, por lo cual este inmenso torrente tendría que disminuir y reducirse poco a poco a un simple chorrito. El Sol se haría naranja, luego rojo, iría apagándose cada vez más y finalmente se apagaría. En estas condiciones, también la Tierra se iría enfriando lentamente. El agua se congelaría y las regiones polares serían cada vez más extensas. En último término, ni siquiera las regiones ecuatoriales tendrían suficiente calor para mantener la vida. El océano entero se congelaría en un bloque macizo de hielo e incluso el aire se licuaría primero y luego se congelaría. Durante billones de años, esta Tierra gélida (y los demás planetas) seguiría girando alrededor del difunto Sol. Pero aun en esas condiciones, la Tierra, como planeta, seguiría existiendo. Sin embargo, durante la década de los treinta, los científicos nucleares empezaron por primera vez a calcular las reacciones nucleares que tienen lugar en el interior del Sol y otras estrellas. Y hallaron que aunque el Sol tiene que acabar por enfriarse, habrá períodos de fuerte calentamiento antes de ese fin. Una vez consumida la mayor parte del combustible básico, que es el hidrógeno, empezarán a desarrollarse otras reacciones nucleares, que calentarán el Sol y harán que se expanda enormemente. Aunque emitirá una cantidad mayor de calor, cada porción de su ahora vastísima superficie tocará a una fracción mucho más pequeña de ese calor y será, por tanto, más fría. El Sol se convertirá en una gigante roja. En tales condiciones es probable que la Tierra se convierta en un ascua y luego se vaporice. En ese momento, la Tierra, como cuerpo planetario sólido, acabará sus días. Pero no os preocupéis demasiado. Echadle todavía unos ocho mil millones de años. 37.- ¿Qué es un físico teórico y qué tipo de trabajo hace? La ciencia de la física trata principalmente de la energía en sus diversas formas y de la interacción de la energía con la materia. Un físico está interesado en las leyes que gobiernan el movimiento porque cualquier trozo de materia en movimiento posee "energía cinética". Y también le interesan el calor, el sonido, la luz, la electricidad, el magnetismo y la radiactividad, porque todos ellos son formas de energía. Y en nuestro siglo se vio que incluso la masa es una forma de energía. Al físico también le interesa la manera en que una forma de energía se convierte en otra y las reglas que gobiernan esa conversión. Ni que decir tiene que los físicos se pueden especializar. El que se centra en la interacción de la energía con las partículas subatómicas es el "físico nuclear". (El núcleo es la estructura principal dentro del átomo.) Si lo que le interesa es la interacción de energía y materia en las estrellas, es un "astrofísico". Luego están los que estudian los aspectos energéticos de las reacciones químicas, que son los "químicos físicos", y los que se interesan principalmente por la manera en que los tejidos vivos manejan y producen energía, que son los "biofísicos" (la palabra griega "bios" significa "vida". Hay físicos que se dedican a hacer medidas cuidadosas bajo diversas condiciones controladas. Uno quizá quiera medir la cantidad exacta de calor producido por determinadas reacciones químicas. Otro, medir de qué manera se desintegra una partícula subatómica en otra serie de partículas más energía. Un tercero, medir de qué manera varían diminutos potenciales eléctricos en el cerebro bajo la influencia de ciertas drogas. En todos estos casos tenemos ante nosotros a un "físico experimental". Por otra parte, hay físicos a quienes les interesa especialmente estudiar las mediciones hechas por otros e intentar darles un sentido general. Quizá logre hallar una relación matemática que explique por qué todas esas medidas son como son. Y una vez hallada esa relación matemática podrá utilizarla para predecir los valores de otras mediciones aún no efectuadas. Si al efectuar éstas resulta que concuerdan con lo predicho, el físico en cuestión puede que haya dado con lo que a menudo se llama una "ley de la naturaleza". Los físicos que intentan descubrir de esta manera las leyes de la naturaleza se llaman "físicos teóricos". Hay físicos experimentales muy brillantes a quienes no les interesa demasiado teorizar. Un ejemplo es Albert A. Michelson, que inventó el interferómetro e hizo medidas muy exactas de la velocidad de la luz. Y también hay físicos teóricos verdaderamente geniales a quienes no les preocupa la experimentación. Albert Einstein, el fundador de la teoría de la relatividad, fue uno de ellos. Tanto los físicos experimentales como los teóricos son de gran valor para la ciencia, aun cuando los primeros se limiten a medir y los segundos a razonar matemáticamente. Pero no deja de ser fascinante encontrar alguno que sobresalga como experimentador y como teórico, ambas cosas a la vez. Enrico Fermi fue un ejemplo notable de estos físicos de "dos caras". (También era un excelente profesor, lo que quizás le hiciese un físico de "tres caras". 38.- El tiempo, ¿es una ilusión o existe realmente? ¿Cómo habría quedescribirlo? El tiempo, para empezar, es un asunto psicológico; es una sensación de duración. Uno come, y al cabo de un rato vuelve a tener hambre. Es de día, y al cabo de un rato se hace de noche. La cuestión de qué es esta sensación de duración, de qué es lo que hace que uno sea consciente que algo ocurre "al cabo de un rato", forma parte del problema del mecanismo de la mente en general, problema que aún no está resuelto. Tarde o temprano, todos nos damos cuenta que esa sensación de duración varía con las circunstancias. Una jornada de trabajo parece mucho más larga que un día con la persona amada; y una hora en una conferencia aburrida, mucho más larga que una hora con los naipes. Lo cual podría significar que lo que llamamos un "día" o una "hora" es más largo unas veces que otras. Pero cuidado con la trampa. Un período que a uno le parece corto quizá se le antoje largo a otro, y ni desmesuradamente corto ni largo a un tercero. Para que este sentido de la duración resulte útil a un grupo de gente es preciso encontrar un método para medir su longitud que sea universal y no personal. Si un grupo acuerda reunirse "dentro de seis semanas exactamente", sería absurdo dejar que cada cual se presentara en el lugar de la cita cuando, en algún rincón de su interior, sienta que han pasado, seis semanas. Mejor será que se pongan todos de acuerdo en contar cuarenta y dos períodos de luz-oscuridad y presentarse entonces, sin hacer caso de lo que diga el sentido de la duración. En el momento que elegimos un fenómeno físico objetivo como medio para sustituir el sentido innato de la duración por un sistema de contar, tenemos algo a lo que podemos llamar "tiempo". En ese sentido, no debemos intentar definir el tiempo como esto o aquello, sino sólo como un sistema de medida. Las primeras medidas del tiempo estaban basadas en fenómenos astronómicos periódicos: la repetición del mediodía (el Sol en la posición más alta) marcaba el día; la repetición de la Luna nueva marcaba el mes; la repetición del equinoccio vernal (el Sol de mediodía sobre el ecuador después de la estación fría) marcaba el año. Dividiendo el día en unidades iguales obtenemos las horas, los minutos y los segundos. Estas unidades menores de tiempo no podían medirse con exactitud sin utilizar un movimiento periódico más rápido que la repetición del mediodía. El uso de la oscilación regular de un péndulo o de un diapasón introdujo en el siglo XVII los modernos relojes. Fue entonces cuando la medida del tiempo empezó a adquirir una precisión aceptable. Hoy día se utilizan las vibraciones de los átomos para una precisión aún mayor. Pero ¿quién nos asegura que estos fenómenos periódicos son realmente "regulares"? ¿No serán tan poco de fiar como nuestro sentido de la duración? Puede que sí, pero es que hay varios métodos independientes de medir el tiempo y los podemos comparar entre sí. Si alguno o varios de ellos son completamente irregulares, dicha comparación lo pondrá de manifiesto. Y aunque todos ellos sean irregulares, es sumamente improbable que lo sean de la misma forma. Si, por el contrario, todos los métodos de medir el tiempo coinciden con gran aproximación, como de hecho ocurre, la única conclusión que cabe es que los distintos fenómenos periódicos que usamos son todos ellos esencialmente regulares. (Aunque no perfectamente regulares. La longitud del día, por ejemplo, varía ligeramente.) Las medidas físicas miden el "tiempo físico". Hay organismos, entre ellos. El hombre, que tienen métodos de engranarse en fenómenos periódicos (como despertarse y dormirse) aun sin referencia a cambios exteriores (como el día y la noche). Pero este "tiempo biológico" no es, ni con mucho tan regular como el tiempo físico. Y también está, claro es, el sentido de duración o "tiempo psicológico". Aun teniendo un reloj delante de las narices, una jornada de trabajo sigue pareciéndonos más larga que un día con la persona amada. 39.- ¿Cuál es la unidad de tiempo más pequeña posible? Poco después de 1800 se sugirió que la materia consistía en pequeñas unidades llamadas "átomos". Poco después de 1900 se aceptó que la energía constaba de pequeñas unidades llamadas "cuantos". Pues bien, ¿hay alguna otra magnitud común que venga en pequeñas unidades fijas? ¿El tiempo, por ejemplo? Hay dos maneras de encontrar una "unidad lo más pequeña posible". Está primero el método directo de dividir una cantidad conocida hasta que no se pueda seguir dividiendo: descomponer una masa conocida en cantidades cada vez más pequeñas hasta quedarnos con un solo átomo, o dividir energías conocidas hasta obtener un solo cuanto. El otro método, indirecto, consiste en observar algún fenómeno que no pueda explicarse a menos que supongamos la existencia de una unidad mínima. En el caso de la materia, la necesidad de una teoría atómica vino a través de una serie muy nutrida de observaciones químicas, entre las cuales figuraban la "ley de las proporciones definidas" y la "ley de las proporciones múltiples". En el caso de la energía, fue el estudio de la radiación del cuerpo negro y la existencia del efecto fotoeléctrico lo que determinó la necesidad de la teoría cuántica. En el caso del tiempo, el método indirecto falla... al menos hasta ahora. No se han observado fenómenos que hagan necesario suponer que existe una unidad de tiempo mínima. ¿Y por el método directo? ¿Podemos observar períodos de tiempo cada vez más cortos, hasta llegar a algo que sea lo más corto posible? Los físicos empezaron a manejar intervalos de tiempo ultracortos a raíz del descubrimiento de la radiactividad. Algunos tipos de átomos tenían una vida media muy breve. El polonio 212, por ejemplo, tiene una vida media inferior a una millonésima (10-6) de segundo. Se desintegra en el tiempo que tarda la Tierra en recorrer una pulgada en su giro alrededor del Sol a 29,8 kilómetros por segundo. Pero por mucho que los físicos estudiaron estos procesos con detalle, no había ningún signo, durante ese intervalo, que el tiempo fluyese a pequeños saltos y no uniformemente. Pero podemos ir un poco más lejos. Algunas partículas subatómicas se desintegran en intervalos de tiempo mucho más cortos. En la cámara de burbujas hay partículas que, viajando casi a la velocidad de la luz, logran formar, entre el momento de su nacimiento y el de su desintegración, una traza de unos tres centímetros, que corresponde a una vida de una diezmilmillonésima (10-10) de segundo. Más ahí tampoco acaba la cosa. Durante los años sesenta se descubrieron partículas de vida especialmente corta. Tan efímeras, que aun moviéndose casi a la velocidad de la luz no podían desplazarse lo bastante para dejar una traza medible. El tiempo que vivían había que medirlo por métodos indirectos y resultó que estas "resonancias" de vida ultracorta vivían sólo diezcuatrillonésimas (10-23) de segundo. Es casi imposible hacerse una idea de un tiempo tan fugaz. La vida de una resonancia es a una millonésima de segundo lo que una millonésima de segundo a tres mil años. O mirémoslo de otra manera, la luz se mueve en el vacío a unos 300.000 kilómetros por segundo, que es la velocidad más grande que se conoce. Pues bien, la distancia que recorre la luz entre el nacimiento y la muerte de una resonancia es de 10-13 centímetros. ¡Aproximadamente la anchura de un protón! Pero tampoco hay que pensar que la vida de una resonancia es la unidad de tiempo más pequeña que puede haber. No hay signos que exista un límite. 41.- ¿Qué es la cuarta dimensión? La palabra "dimensión" viene de un término latino que significa "medir completamente". Vayamos, pues, con algunas medidas. Supongamos que tienes una línea recta y que quieres marcar sobre ella un punto fijo X, de manera que cualquier otra persona pueda encontrarlo con sólo leer tu descripción. Para empezar, haces una señal en cualquier lugar de la línea y la llamas "cero". Mides luego y compruebas que X está exactamente a dos pulgadas de la marca del cero. Si está a uno de los lados, convienes en llamar a esa distancia + 2; si está al otro, - 2. El punto queda así localizado con un solo número, siempre que los demás acepten esas "convenciones": dónde está la marca del cero, y qué lado es más y cuál menos. Como para localizar un punto sobre una línea sólo se necesita un número, la línea, o cualquier trozo de ella es "unidimensional" ("un solo número para medir completamente". Pero supón que tienes una gran hoja de papel y que quieres localizar en ella un punto fijo X. Empiezas en la marca del cero y compruebas que está a cinco pulgadas... ¿pero en qué dirección? Lo que puedes hacer es descomponer la distancia en dos direcciones. Tres pulgadas al norte y cuatro al este. Sí llamamos al norte más y al sur menos y al este más y al oeste menos, podrás localizar el punto con dos números: +3, +4. O también puedes decir que está a cinco pulgadas del cero y a un ángulo de 36,87º de la línea este-oeste. De nuevo dos números: 5 y 36,87º. Hagas lo que hagas, siempre necesitarás dos números para localizar un punto fijo en un plano. Un plano, o cualquier trozo de él, es bidimensional. Supón ahora que lo que tienes es un espacio como el interior de una habitación. Un punto fijo X lo podrías localizar diciendo que está a cinco pulgadas, por ejemplo, al norte de la marca cero, dos pulgadas al éste de ella y 15 pulgadas por encima de ella. O también dando una distancia y dos ángulos. Hagas lo que hagas, siempre necesitarás tres números para localizar un punto fijo en el interior de una habitación (o en el interior del universo). La habitación, o el universo, son, por tanto, tridimensionales. Supongamos que hubiese un espacio de naturaleza tal, que se necesitaran cuatro números, o cinco, o dieciocho, para localizar un punto fijo en él. Sería un espacio cuatridimensional, o de cinco dimensiones, o de dieciocho dimensiones. Tales espacios no existen en el universo ordinario, pero los matemáticos sí pueden concebir estos "hiperespacios" y calcular qué propiedades tendrían las correspondientes figuras matemáticas. E incluso llegan a calcular las propiedades que se cumplirían para cualquier espacio dimensional: lo que se llama "geometría ndimensional". Pero, ¿y si lo que estamos manejando son puntos, no fijos, sino variables en el tiempo? Si queremos localizar la posición de un mosquito que está volando en una habitación, tendremos que dar los tres números que ya conocemos: norte-sur, este-oeste y arriba-abajo. Pero luego tendríamos que añadir un cuarto número que representara el tiempo, porque el mosquito habrá ocupado esa posición espacial sólo durante un instante, y ese instante hay que identificarlo. Lo mismo vale para todo cuanto hay en el universo. Tenemos el espacio, que es tridimensional, y hay que añadir el tiempo para obtener un "espacio-tiempo" cuatridimensional. Pero dándole un tratamiento diferente que a las tres "dimensiones espaciales". En ciertas ecuaciones clave en las que los símbolos de las tres dimensiones espaciales tienen signo positivo, el símbolo del tiempo lo lleva negativo. Por tanto, no debemos decir que el tiempo es la cuarta dimensión. Es sólo una cuarta dimensión, diferente de las otras tres. 41.- ¿Qué quiere decir que el espacio está curvado? Al leer, así, de pronto, que la teoría de la relatividad de Einstein habla del "espacio curvado", uno quizá tiene todo derecho a sentirse desconcertado. El espacio vacío ¿cómo puede, ser curvo? ¿Cómo se puede doblar el vacío? Para verlo, imaginemos que alguien observa, desde una nave espacial, un planeta cercano. El planeta está cubierto completamente por un profundo océano, de modo que es una esfera de superficie tan pulida como la de una bola de billar. Y supongamos también que por este océano planetario navega un velero a lo largo del ecuador, rumbo este. Imaginemos ahora algo más. El planeta es completamente invisible para el observador. Lo único que ve es el velero. Al estudiar su trayectoria comprueba con sorpresa que el barco sigue un camino circular. Al final, regresará al punto de partida, habiendo descrito entonces una circunferencia completa. Si el barco cambia de rumbo, ya no será una circunferencia perfecta. Pero por mucho que cambie de rumbo, por mucho que vire y retroceda, la trayectoria se acoplará perfectamente a la superficie de una esfera. De todo ello el observador deducirá que en el centro de la esfera hay una fuerza gravitatoria que mantiene al barco atado a una superficie esférica invisible. O también podría deducir que el barco está confinado a una sección particular del espacio y que esa sección está curvada en forma de esfera. O digámoslo así: la elección está entre una fuerza y una geometría espacial. Diréis que la situación es imaginaria, pero en realidad no lo es. La Tierra describe una elipse alrededor del Sol, como si navegara por una superficie curvada e invisible, y para explicar la elipse suponemos que entre el Sol y la Tierra hay una fuerza gravitatoria que mantiene a nuestro planeta en su órbita. Pero suponed que en lugar de ello consideramos una geometría espacial. Para definirla podríamos mirar, no el espacio en sí, que es invisible, sino la manera en que los objetos se mueven en él. Si el espacio fuese "plano", los objetos se moverían en líneas rectas; si fuese "curvo", en líneas curvas. Un objeto de masa y velocidad dadas, que se mueva muy alejado de cualquier otra masa, sigue de hecho una trayectoria casi recta. Al acercarse a otra masa, la trayectoria se hace cada vez más curva. La masa, al parecer, curva el espacio; cuanto mayor y más próxima, más acentuada será la curvatura. Quizá parezca mucho más conveniente y natural hablar de la gravitación corno una fuerza, que no como una geometría espacial... hasta que se considera la luz. La luz no tiene masa, y según las viejas teorías, no debería verse afectada por la fuerza gravitatoria. Pero si la luz viaja por el espacio curvado, también debería curvarse su trayectoria. Conociendo la velocidad de la luz se puede calcular la deflexión de su trayectoria al pasar cerca de la ingente masa del Sol. En 1919 se comprobó esta parte de la teoría de Einstein (anunciada tres años antes) durante un eclipse de Sol. Para ello se comparó la posición de las estrellas próximas al Sol con la posición registrada cuando el Sol no se hallaba en esa parte de los cielos. La teoría de Einstein quedó confirmada y desde entonces es más exacto hablar de la gravedad en función del espacio curvado, que no en función de una fuerza. Sin embargo, justo es decir que ciertas medidas, muy delicadas, de la forma del Sol, realizadas en 1967, pusieron en duda la teoría de la gravitación de Einstein. Para ver lo que pasará ahora y en el futuro habrá que esperar. 42.- En muchas novelas de ciencia ficción se leen cosas sobre "campos defuerza" e "hiper-espacio". ¿Qué son? ¿Existen realmente? Toda partícula subatómica da lugar a por lo menos una de cuatro clases distintas de influencias: la gravitatoria, la electromagnética, la nuclear débil y la nuclear fuerte. Cualquiera de ellas se extiende desde su fuente de origen en la forma de un "campo" que, en teoría, permea el universo entero. Los campos de un gran número de partículas juntas pueden sumar sus influencias y crear un campo resultante muy intenso. El campo gravitatorio es, con mucho, el más débil de los cuatro, pero el del Sol (cuerpo compuesto por un número enorme de partículas) es muy fuerte, precisamente por la razón anterior. Dos partículas colocadas dentro de un campo pueden moverse al encuentro una de otra o alejarse entre sí, según sea la naturaleza de las partículas y del campo; y además lo harán con una aceleración que depende de la distancia entre ambas. La interpretación que se suele dar a estas aceleraciones es que están producidas por "fuerzas", con lo cual se habla de "campos de fuerza". En este sentido, existen realmente. Ahora bien, los campos de fuerza que conocemos tienen siempre por origen la materia y no existen en ausencia de ella, mientras que en los relatos de ciencia-ficción es a veces muy útil imaginar la construcción de intensos campos de fuerza sin materia. El novelista puede así convertir una sección del vacío en una barrera contra partículas y radiación. ¡Igual que si fuese una lámina de acero de seis pies de espesor! Tendría todas las fuerzas interatómicas, pero ninguno de los átomos que las crean. Esos "campos de fuerza libres de materias" son un recurso muy útil de la ciencia-ficción, pero sin base alguna en la ciencia actual. El "hiper-espacio" es otro recurso útil de la ciencia-ficción: un artificio para burlar la barrera de la velocidad de la luz. Para ver cómo funciona, pensad en una hoja de papel plana y muy grande, en la que hay dos puntos a seis pies uno de otro. Imaginad ahora un lentísimo caracol que sólo pueda caminar un pie por hora. Está claro que tardará seis horas en pasar de un punto al otro. Pero suponed que cogemos ahora esa hoja de papel, que en esencia es bidimensional, y la doblamos por la tercera dimensión, poniendo casi en contacto los dos puntos. Si la distancia es ahora de sólo una décima de pulgada y si el caracol es capaz de cruzar de algún modo el espacio que queda entre los dos trozos de papel así doblados, podrá pasar de un punto a otro en medio minuto exactamente. Vayamos ahora con la analogía. Si tenemos dos estrellas que distan cincuenta años-luz entre sí, una nave espacial que vuele a la máxima velocidad (la de la luz) tardará cincuenta años en ir de una a otra (referidos a alguien que se encuentre en cualquiera de estos dos sistemas estelares). Todo esto crea numerosas complicaciones, pero los escritores de ciencia-ficción han descubierto un modo de simplificar los argumentos, y es pretender que la estructura del espacio (en esencia tridimensional) puede doblarse por una cuarta dimensión espacial, dejando así entre las dos estrellas un vano cuatridimensional muy pequeño. La nave cruza entonces ese estrecho y se presenta en la estrella en un santiamén. Los matemáticos acostumbran a hablar de los objetos de cuatro dimensiones como si se tratara de objetos análogos tridimensionales y añadiendo luego el prefijo "hiper", palabra griega que significa "por encima de", "más allá de". Un objeto cuya superficie dista lo mismo del centro en las cuatro dimensiones es una "hiper-esfera". Y de la misma manera podemos obtener el "hiper-tetraedro", el "hiper-cubo" y el "hiper-elipsoide". Con este convenio podemos llamar "hiper-espacio" a ese vano cuatridimensional entre las estrellas. Pero ¡viva el cielo!, que por muy útil que le sea al escritor de ciencia-ficción el hiper-espacio, nada hay en la ciencia actual que demuestre la existencia de tal cosa, salvo como abstracción matemática. 43.- ¿Qué es la antigravedad? ¿Cómo puede estudiarse? Hay dos tipos de campos, los electromagnéticos y los gravitatorios, cuya intensidad decrece con el cuadrado de la distancia. Esta disminución de intensidad es suficientemente lenta para permitir que un campo electromagnético o gravitatorio sea detectable a grandes distancias. La Tierra está firmemente sujeta por el campo gravitatorio solar, pese a que el Sol está a 150 millones de kilómetros. Sin embargo, el campo gravitatorio es, con mucho, el más débil de los dos. El campo electromagnético creado por un electrón es algo así como cuatro septillones más intenso que su campo gravitatorio. Claro está que sí parecen intensos los campos gravitatorios. Cada vez que nos caemos experimentamos dolorosamente la intensidad del campo gravitatorio terrestre. Pero es sólo porque la Tierra tiene un tamaño inmenso. Cada fragmento diminuto contribuye a ese campo, y al final la suma es ingente. Pero suponed que cogemos 100 millones de electrones (que, juntados en un punto, ni siquiera se verían al microscopio) y los dispersamos por un volumen del tamaño de la Tierra. El campo electromagnético resultante sería igual al campo gravitatorio de toda la Tierra. ¿Por qué no notamos más los campos electromagnéticos que los gravitatorios? Aquí es donde surge otra diferencia. Hay dos clases de carga eléctrica, llamadas positiva y negativa, de modo que un campo electromagnético puede resultar en una atracción (entre una carga positiva y otra negativa) o en una repulsión (entre dos positivas o entre dos negativas). De hecho, si la Tierra no contuviera otra cosa que esos 100 millones de electrones, éstos se repelerían y se dispersarían en todas direcciones. Las fuerzas de atracción y repulsión electromagnéticas sirven para mezclar a fondo las cargas positivas y negativas, de modo que el efecto de éstas se anula en definitiva. Aquí y allá es posible que surjan pequeñísimos excesos o defectos de electrones, y los campos electromagnéticos que nosotros estudiamos son precisamente los correspondientes a estos desplazamientos. El campo gravitatorio, por el contrario, parece ser que sólo produce fuerzas de atracción. Cualquier objeto que posea masa atrae a cualquier otro que también la posea, y a medida que se acumula la masa aumenta también la intensidad del campo gravitatorio, sin cancelación alguna. Si un objeto con masa repeliera a otro objeto (dotado también de masa) con la misma intensidad y de la misma manera que se atraen dichos objetos en las condiciones gravitatorias normales, lo que tendríamos sería "antigravedad" o "gravedad negativa". Jamás se ha detectado una repulsión gravitatoria de este tipo, pero quizá sea porque todos los objetos que podemos estudiar con detalle están constituidos por partículas ordinarias. Pero además de las partículas ordinarias están las "antipartículas", que son iguales que aquéllas, salvo que el campo electromagnético está invertido. Si una partícula dada tiene carga negativa, la correspondiente antipartícula la tiene positiva. Y puede ser que el campo gravitatorio de las antipartículas también esté invertido. Dos antipartículas se atraerían gravitatoriamente igual que dos partículas, pero una antipartícula y una partícula se repelerían. Lo malo es que los campos gravitatorios son tan débiles, que en partículas o antipartículas sueltas es imposible detectarlos, como no sea en masas grandes. Masas grandes de partículas sí tenemos, pero en cambio nadie ha reunido una masa apreciable de antipartículas. Ni tampoco ha sugerido nadie un modo alternativo, y práctico, de detectar los efectos antigravitatorios. Saludos y comenten. Mañana sigo con las demás partes ya que me tengo que levantar temprano .