Trinoceronte

Porque 140 caracteres a veces no son suficientes

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Definiciones no Ortodoxas

Definir una cosa no es sencillo, pero hacerlo de forma poco ortodoxa puede resultar casi imposible ¿o no? He intentado crear nuevas definiciones para cosas muy conocidas.  El resultado es muy interesante (y personalmente muy educativo)  Al intentar encontrar unas pocas palabras que resuman la naturaleza de las cosas que conocemos, evitando usar las que normalmente se utilizan para definirlas, se descubren aspectos de esas cosa que no creíamos fundamentales.

“#DefiniciónNoOrtodoxa Música: pintura en el tiempo”
Enero 23 de 2014
http://bit.ly/trino-definicion-musica

Así se ve el sonograma del canto producido por un pájaro, cuando se lo representa en el espacio de las frecuencias y en el tiempo.  Su canto es una "pintura en el tiempo"

Así se ve el sonograma del canto producido por un pájaro, cuando se lo representa en el espacio de las frecuencias y en el tiempo. Su canto es una “pintura en el tiempo”

A veces la manera como nombramos las cosas o la forma en la que las definimos refleja lo bien que entendemos su naturaleza más profunda.  Lo que no cabe en un nombre o en una palabra se puede poner en una definición breve para convertir lo nombrado en un objeto o fenómeno completamente fascinante.   Casi todo lo que nos rodea (cosas, fenómenos y conceptos) tienen asociadas palabras: mueble, vida, luz, palabra, etc.  Esas palabras tienen además definiciones, la mayoría de las cuales (normalmente las más aburridas) las encontramos en los diccionarios que raramente usamos.  Otras (las más interesantes) están en libros académicos que presentan investigaciones profundas sobre la naturaleza de esas cosas y en las que después de un dedicado esfuerzo se logra definirlas en unas pocas palabras: “la luz es una onda electromagnética”.

¿Pero que tal si en lugar de definir las cosas del mundo por lo que dice el diccionario o lo que presentan los textos académicos, intentamos dibujarlas con palabras o conceptos que pocas veces usamos en relación a ellas?  Les presento en esta entrada algunas definiciones que he “inventado” para cosas comunes y otras no tanto bajo el precepto de que sean tan diferentes como pueda de las que encontraría en un diccionario.

Algunos pueden pensar que el ejercicio es bastante futil, pero les puedo decir que por lo menos en lo que a mi experiencia respecta, tan solo intentarlo es bastante educativo y hasta puede convertirse en una manera de descubrir cosas nuevas.  En algunos casos inclusive, una nueva definición puede ser una verdadera joya con la que uno se identifique mejor que con la definición tradicional o la académica.  Así por ejemplo, y en lo que a mí respecta, en lo sucesivo la Música será “Pintura en el Tiempo”.

Estrella: una maquina para convertir Hidrogeno en Hierro. La mayoría fallan antes de lograrlo.

Normalmente se define una estrella como una gran “esfera” de plasma en el interior de la cuál ocurren reacciones de fusión nuclear.  Pero esta definición aplica solo para una instantánea de la vida de estos objetos.  Hoy sabemos que las estrellas a lo largo de su vida funcionan como las fabricas nucleares en las que se forjan elementos pesados a partir del Hidrógeno y el Helio primordial.  Estos elementos pasarán a formar mas tarde las cosas más interesantes del Universo, planetas y eventualmente vida.  ¿Por qué no definir entonces las estrellas desde esta perspectiva, la perspectiva de maquinas para la síntesis de elementos químicos? Los procesos de fusión nuclear en una estrella tienden a crear, en una sucesión de reacciones a temperaturas cada vez mayores, elementos más pesados.  Esto hasta que se topan con los elementos de la familia del Hierro, Níquel, Cobalto, Molibdeno.  Según las reglas de la física nuclear, agregar un protón más a cualquiera de esos núcleos, en lugar de liberar energía para que la estrella brille, consume el sagrado calor que la estrellas ha producido para sostenerse contra su aplastante gravedad.  Con ello la producción en serie de elementos pesados llega a su fin una vez alcanzado el Hierro (a veces en un evento catastrófico conocido como supernova)  Todo lo que una estrella hace en su vida es entonces convertir Hidrógeno en Hierro.  Pero no todas las estrellas llegan hasta allí. Las más pequeñas, nuestro Sol incluído, mucho antes de alcanzar el estado en el que puedan producir Hierro y Níquel, se convierten en compactas bolas de Helio y Carbono, sostenidas no por el calor sino por una exótica presión (llamada presión de degeneración) producto de las leyes de la mecánica cuántica.  En estos casos y por mucho que la gravedad intente, las temperaturas en el centro “degenerado” de la estrella nunca superan los umbrales para que ocurra las reacciones de fusión nuclear de estos elementos.  Como resultado estas estrellas livianas terminan la cadena de producción de Hierro antes siquiera de crear elementos más livianos como el Oxígeno, el Magnesio o el Silicio.  Las estrellas livianas son entonces fabricas de Hierro que fracasan en su intento.  Solo 1 de cada 100 estrellas logra el objetivo para el que fueron creadas.  Las demás se convierten en ruinas compactas que decoran las Galaxias como un recordatorio del triunfo de las leyes de la mecánica cuántica sobre la gravedad.

Vida: unas vacaciones lejos de equilibrio térmico

Definir la vida ha sido un reto científico, sino semántico de increíble proporciones.  De todas las definiciones que se han enunciado a lo largo del historia las que más me gustan son las que se basan en principios físicos elementales.  Dicho sea de paso, yo soy de los que considera que la vida surge a partir de principios de organización muy elementales y que por lo tanto solo con la física podemos revelar la naturaleza íntima de este fenómeno. ¿Como podríamos entonces definir la vida de una manera no ortodoxa pensando justamente en esos principios?  Una de las características fundamentales de la vida es que ocurre a través de procesos que están lejos del equilibrio. La materia y la energía que está implicada en los procesos vivos no estaría allí si dejáramos que leyes que la leyes fundamentales de la termodinámica actuaran de forma espontánea.  Así por ejemplo, si dejamos que las sustancias químicas orgánicas en un estanque interactuaran espontáneamente entre ellas y con fuentes y sumideros de energía, sería muy difícil que formaran una hebra de ADN como lo hacen todos los días nuestros cuerpos cuando se dividen las células de la piel.  De igual manera si ponemos un cuerpo caliente en un entorno frío como el aire de la antártida el objeto tenderá a a adquirir la misma temperatura del ambiente.  Pero si el objeto es un pingüino, las cosas resultan muy diferentes; a lo largo de días y meses del invierno polar el pingüino mantendrá una temperatura interna tibia muy a pesar del agresivo medioambiente.  Así pues lo vivo es una excepción a las leyes que dictan que en los procesos espontáneos la naturaleza que tienda a mantenerse en equilibrio.  Así pues la materia que forma la vida es tan solo una afortunada porción del universo que está de vacaciones lejos del equilibrio termodinamico.

Universo: residuos desordenados de la inflación

Es difícil que hoy, más de 13,700 millones de años después del “Big-Bang” y al ver el planeta en el que vivimos, la Galaxia que nos toco por  noria y el rincón que habitamos en la telaraña cosmológica, podamos reconocer que toda la materia, el espacio y el tiempo que existen son solo el residuo “desordenado” de una breve etapa de evolución del Universo conocida actualmente como inflación.  Los miles de millones de años luz y los aún más numerosos segundos que constituyen el escenario vivo en el que se desarrolla el Universo, fueron creados por una poderosa fuerza repulsiva (la misma gravedad pero en una faceta que desconocíamos) movida por una “sustancia exótica” (apodada actualmente “campo inflatónico”) que llenaba todo el cosmos y que de forma paradójica aumentaba a medida que se creaba más espacio.   En un tiempo increíblemente breve, 1 billon de veces menor que el tiempo que le toma a un rayo de luz atravesar un núcleo atómico, se creo tanto espacio nuevo que la energía inflatónica se diluyo debajó de un umbral en el que su desintegración se hizo inevitable ¿El resultado? Toda la materia y la energía de la que estamos hechos ustedes y yo, las estrellas allá afuera, las galaxias remotas e incluso la misteriosa materia oscura, el pegante de la creación.  Somos descendientes directos de inflatones. Remanentes desordenados de un Universo un poco más ordenado en el que incluso se cree existían solo una o dos de las cuatro fuerzas fundamentales que hoy reconocemos.  ¿Pero cómo sabemos todo esto si ni un solo inflatón sobrevivió?  El Universo a muy gran escala tiene un increíble parecido (en términos de densidad y distribución de energía) con las regiones más pequeñas de espacio que la física puede concebir.  Ver a través de los telescopios más poderosos es lo más parecido que existe a mirar a través de un microscopio capaz de mostrarnos el espacio vacío dentro de los átomos.  Es cómo si lo que viéramos allá afuera no fuera más que una versión magnificada del mundo microscópico.  El inflatón y su increíble poder de “zoom” es hasta ahora la única manera de explicar esta asombrosa paradoja de escala.

Cometa: bólido en la atmósfera del Sol

Difícilmente lo notamos pero la Tierra y todo lo que esta unido gravitacionalmente al Sol se encuentra volando en el interior de su ingente y diluída atmósfera.  Apenas un recordatorio de su existencia se asoma por encima de las montañas de la Luna en los eclipses de Sol, manifestándose en la forma de un halo asimétrico que llamamos corona.  Pero es difícil creer que ese adorno luminoso con forma caprichos y no más grande que 2 o 3 soles en realidad sea solo el comienzo de un río de plasma que se extiende hasta llegar a casi 1 días luz de distancia del Sol.  ¿Pero sí estamos adentro de la atmósfera del Sol, cómo es que no lo notamos? ¡Por supuesto que lo notamos! Es solo que no lo llamamos por su nombre.  Lo notamos cuando las agencias de televisión anuncian que sus programas han sido suspendidos por causa de una tormenta geomagnética que no es otra cosa que el resultado del embate de una ola de atmósfera solar contra el campo magnético de la Tierra.  Lo notamos cuando vemos esas fantásticas cortinas de luz que se descuelgan en las altas latitudes cuando partículas de la atmósfera solar se precipitan hacia la atmósfera de la Tierra.  Pero quizas la manifestación más fantástica de la atmósfera solar es la que vemos cuando pedazos de hielo, los núcleos cometarios, se precipitan desde las gélidos extramuros del sistema solar hasta las cálidas “playas” de la atmósfera solar.  Allí la luz del Sol evapora los hielos y estos encuentran las partículas de la atmósfera del Sol.  El movimiento de ambos (del cometa que se acerca al Sol y de la atmósfera solar que se expande continuamente) produce un fantástico despliegue visual que conocemos como un cometa.  Así pues de la misma manera que la atmósfera de la Tierra calienta y erosiona fragmentos de roca que entran a gran velocidad hasta crear el fenómeno que conocemos como meteoros o bólidos, los cometas se desintegran al contacto con el calor y la atmósfera del Sol.

Estrella de Neutrones: una estrella sin el espacio vacío de adentro de los átomos

Desde siempre se ha dicho que el Universo esta prácticamente vacío.  Lo dicen porque los átomos, que forman la materia concreta de la que esta hecho nuestro mundo inmediato (que es también de las partes más concretas de todo el Universo), son casi todo espacio vacío.  Los electrones que revolotean cuál abejas cerca al núcleo atómico (una abejas cuánticas dicho sea de paso), lo hacen en un inmenso espacio vacío (cuando se lo compara con su propio tamaño o el del núcleo que los atrae) apenas comparable, a la escala de las abejas, con el tamaño de una inmensa catedral.  ¿Qué pasaría si pudiéramos “aspirar” todo el vacío entre los núcleos atómicos y los electrones que los rodean? Si pudiéramos poner casi en contacto un núcleo con otro, el volumen ocupado por la materia convencional se reduciría a casi nada.  Así por ejemplo, de deshacerme de todo el vacío en mi cuerpo, yo cabría completico en un terrón de azúcar; pero eso no es nada, en el terrón quedaría suficiente espacio para acomodar también a ¡todo el resto de la humanidad!  Por suerte no existe un aspirador de vacío.  ¿O sí?  En realidad las estrellas muy masivas son capaces con su propio peso de extraer por presión todo el vacío del interior de la materia en su centro.  Al hacerlo crean un objeto absolutamente fascinante: una estrella de neutrones.  Es tal el poder que tiene esta fuerza “destripadora” que la estrella de neutrones tiene la misma masa que 2 soles completos pero acomodada en el espacio de una ciudad grande.  Así pues las estrellas de neutrones son estrellas a las que se les ha sacado el espacio vacío.

Astrónomo observacional: torturador de fotones

Conozco Astrónomos capaces de construir una teoría cosmológica nueva usando la evidencia transportada por solo un puñado de fotones no mas grande que la cantidad de peces en un estanque.  Laz luz es la mensajera del Universo pero el espacio es muy grande y la luz tiende a diluirse fácilmente.   Hay galaxias en el borde del Universo de las cuales nos llegan tan solo un par de fotones cada semana.  Hacen falta los telescopios más grandes del mundo o telescopios en el espacio para que a lo largo de más de un mes se pueda siquiera crear una imagen tenúe de estos objetos.  Lo mismo pasa cuando hablamos de la luz infrarroja emitida por algunos de los asteroides más pequeños que vuelan entre los planetas amenazando la Tierra.  Estudiar estas cantidades miserables de luz y extraer de allí alguna información, es como si le leyeran a uno una obra literaria soltándole una palabra cada dos o tres días, y le preguntarán con solo un puñado de palabras quién es el autor o en qué va a terminar la historia.  El trabajo de los astrónomos profesionales, en especial aquellos que se especializan en realizar y analizar las observaciones, es un verdadero trabajo de detectives.  Pero para extraer información con tan poco testigos hace falta ser un verdadero experto en tortura de fotones.

Espacio-Tiempo: Espacio-Espacio cuántico a escala macroscópica

Nuestro Universo esconde un secreto que ha sido escondido por los físicos por más de un siglo.  Una nube oscura en el horizonte de la física de la que poco se habla y que podría esconder un secreto fascinante.  Contrario a lo que nuestras expectativas sobre la organización y simetría del universo, el espacio en el que se desarrolla todos los eventos en el cosmos es “imperfecto”, asimétrico.  A principios del siglo XX, Einstein se montó con su imaginación en un rayo de luz y vio cosas tan extrañas que termino por entender que contrario a lo que percibimos, vivimos en un mundo no de 3 sino de 4 dimensiones.  ¿Por qué hemos vivido engañados pensando que las cosas solo pueden moverse en 3 direcciones distintas y no en 4?  La respuesta es simple: la cuarta dimensión es diferente de las otras 3.  Mientras que en las hoy denominadas dimensiones espaciales, el movimiento puede realizarse en cualquier sentido (arriba-abajo, derecha-izquierda, adelante-atrás) sin violar ninguna ley, en la cuarta y más misteriosa de las dimensiones, el movimiento solo puede producirse en un sentido: hacia adelante en el tiempo.  Esta diferencia es la que hace que nuestra percepción describa el tiempo como el “espacio” en el que se encuentran nuestros recuerdos.  Son recuerdos porque no podemos tan solo con el movimiento recuperarlos.  ¿Pero siempre ha sido así o esta es una característica relativamente reciente en la historia del cosmos?  Al parecer muy, al principio, cuando el Universo tenía apenas unas briznas de espacio-tiempo la distinción entre cada una de las 4 dimensiones no era aparente.  Equivalentemente a escalas increíblemente pequeñas en el Universo actual el espacio y el tiempo podrían confundirse en un continuo simétrico de 4 dimensiones.  No habría allí, pasado, ni presente, ni futuro, sino una eterna actualidad cuántica en la que el movimiento es posible en las cuatro direcciones sin distinción.  Cuando muchas pequeñas porciones de este “espacio-espacio” de 4 dimensiones interactúan entre sí y con la energía y por un mecanismo que desconocemos, una de ellas se iría haciendo diferente de las demás hasta alcanzar el estado de total asimetría que vemos en el mundo macroscópico.

La lista podría continuar.  Los dejo a ustedes para que lo hagan.

Fuerzas Fosilizadas

El nombre de las fuerzas o interacciones fundamentales esta vencido: en los últimas décadas hemos descubierto tantas cosas sobre ellas que deberíamos empezar a considerar seriamente llamarlas con nombres más acertados ¿será posible?

“Una propuesta de nuevos nombres para la “fuerzas” fundamentales: fuerza gluónica, fuerza d’Faraday, fuerza mutagénica y fuerza geométrica” 
Enero 10 de 2014
http://bit.ly/trino-fuerzas

Fuerzas Fundamentales

Las interacciones fundamentales y sus denominaciones populares

A veces los nombres que asignamos a las cosas de la naturaleza pueden convertirse en maldiciones que echamos sobre ellas y sobre el “entendimiento” que generaciones futuras tendrán de las mismas.

Los nombres de algunos objetos o fenómenos fueron asignados cuando todavía eran un misterio o cuando se usaban reglas arcaicas de nomenclatura; estos nombres se hacen extremadamente populares y después, cuando su naturaleza esta revelada y el nombre utilizado es engañoso o falaz toca intentar echar reversa.  En algunos casos la reversa funciona.

Hay que recordar, por ejemplo, que las lunas más grandes de Júpiter fueron los “planetas Mediceos” por un tiempo (para después recibir el nombre justo de “satélites galileanos”) y algunos elementos químicos recibieron nombres exóticos cuando no se sabía que eran elemento comunes e incluso que ya tenían nombre.

Con otros el daño es permanente: así por ejemplo seguimos hablando de “átomos” (que en griego clásico significa “indivisible”) cuando hoy sabemos que los átomos son sistemas compuestos y perfectamente divisibles (basta hacer una sopa para dividir los átomos de Cloro en la Sal).  Por suerte ya casi nadie sabe Griego Clásico (aunque no sé a que le suena a un griegoparlante la palabra átomo, además, obviamente de su acepción científica) y no encuentra extraño o poco informativo este arcaico nombre.  Otro ejemplo, “electricidad”, que en griego vendría a significar “ambaricidad” o fenómeno del “ámbar” (una forma de sabia que se solidifica al salir de algunos árboles) y con la que se cree se identificaron y produjeron los primeros fenómenos eléctricos.  Hoy sabemos que la electricidad no es exclusiva del ámbar y que puede ser producida incluso con un imán; pero, otra vez, nadie habla griego antiguo como para confundirse.

Un caso moderno de nombres en la ciencia que hace rato alcanzaron la “fecha de vencimiento”, es el de las Fuerzas, o mejor, Interacciones Fundamentales (utilizaré el término fuerza e interacción de manera intercambiable aquí; una discusión de la diferencia entre ambos términos esta fuera del alcance de esta entrada ¡por favor no sea purista!)  Nos referimos aquí obviamente a las cuatro formas diferentes en las que las partículas y otras formas de energía en el Universo interactúan entre sí.

El caso de los nombres comunes de las Interacciones Fundamentales, en contraposición con el de “átomo” o “electricidad”, es más complicado.  Sus denominaciones populares e incluso los nombres técnicos, vienen de palabras en lenguas relativamente modernas y fácilmente comprensibles por personas que hablen cualquier idioma (sin temor a equivocarme aseguraría que han sido traducidas a la totalidad de las grandes lenguas existentes)  El problema, y este es mi punto en esta entrada, es que esos nombres ya “clásicos” de “Gravedad”, “Fuerza Débil”,  “Fuerza Fuerte” e “Interacción electromagnética”, pueden ser, a la luz de los descubrimientos de las últimas décadas en física, sutilmente engañosos y a veces totalmente falaces (*hace cara de querer convencer a los lectores aunque reconoce que esta exagerando un poco).  Veamos por qué.

¿Cuál es la interacción más sutil del Universo? ¿la más débil o prácticamente imperceptible en el maremagnum de las otras interacciones? “Debe ser la ‘Fuerza Débil’, por algo se llamará así” diría el principiante.  Utilizar la “intensidad” de las interacciones para nombrarlas no fue nunca, en mi buen saber y entender, una buena idea.    La intensidad de las fuerzas con las que interactúan partículas y otras formas de energía, dependen de muchos factores, incluyendo la distancia el espacio en el que se dan esas interacciones o la cantidad de aquello que hace que interactúen (masa o carga eléctrica por ejemplo).  Pero los físicos tenemos una manera peculiar de hablar de la intensidad de las interacciones: no nos referimos a la intensidad de la interacción en una situación particular sino aquella que se produce cuando tenemos una unidad de masa por ejemplo y la distancia es de una unidad también.  A esta intensidad, que tendría un valor igual en todo el Universo, se la llama la “constante de acople” de la interacción.  La interacción débil es poderosamente intensa a distancias increíblemente pequeñas y podría serlo más que la misma “fuerza fuerte” a distancias mayores.  Pero cuando se las compara en igualdad de condiciones (lo que es casi siempre muy difícil porque son muy diferentes), la “fuerza fuerte” gana (duh!).  Volviendo al punto inicial.  Después de esta prolongada aclaración, debe explicarse que la fuerza con la “constante de acople” más débil del Universo en realidad es la “Gravedad”.  ¿Sorprendido? Vaya dígale a todo el mundo que el agujero negro central de la Vía Láctea utiliza la fuerza más débil del Universo para destruir estrellas y planetas enteros en un par de días ¡dudo que alguien le copie!

La intensidad relativa no es, según este argumento, una buena manera de nombrar las interacciones.

¿Qué les parece entonces utilizar un nombre relacionado con los sistemas en la naturaleza en las que ellas actúan? Así se nombraron en primer lugar la “Fuerza de Gravedad” (actúa sobre los cuerpos graves en la Tierra) y las “Fuerza Nuclear Fuerte” y “Nuclear Débil” que actúan supuestamente en los núcleos atómicos.  Otra vez, una falacia.

La gravedad, desde Newton, ya no tiene que ver con los cuerpos “graves” de la física aristotélica (en contraposición con el aire o el humo) o con caer y ser pesado.  Es claro que con la teoría de la Gravitación Universal del mismo Newton, el término “gravedad” adopto una acepción muchísimo más general.  Por “gravitar”, ahora se entiende, mantenerse cerca a otro cuerpo por efecto de la tendencia a estar juntas de las cosas que tienen masa o energía (o sea todas en el Universo).  Un nombre antiguo que ahora tiene una acepción moderna.  El problema es que la cosmología contemporánea parecería estar enseñándonos que la “gravedad” tiene otros aspectos que no conocíamos y que hacen del concepto de “gravitar” una idea relativamente arcaica.  Y no estamos hablando de algo que se haya descubierto hace 2 o 3 años sino de un fenómeno predicho hace 3 décadas.  Me refiero a la inflación.

Naturalmente todos sabemos hoy que la teoría de Newton de la gravedad es realmente una forma matemáticamente correcta aunque conceptualmente incompleta de entender el fenómeno gravitacional.  Una teoría más completa de la “gravedad” (e increíblemente precisa y mas universal) esta contenida en la denominada “Teoría de la Relatividad” formulada por Einstein entre 1905 y 1916.  En esta teoría la tendencia de las cosas ha reunirse es producto de la relación íntima que hay entre la masa y la energía y la “forma” del espacio-tiempo “dentro” del cual se mueve.  En la mayoría de las situaciones las cosas parecen atraerse porque el espacio-tiempo en el que se mueven (que les dicta como hacerlo, siempre y cuando no hayan otras fuerzas implicadas) esta distorsionado en la dirección hacia otros cuerpos con mayor masa o energía.  La gravedad no es una tendencia misteriosa que tiene la masa y la energía a estar junta sino el resultado de la interacción mutua entre la masa y la energía y el espacio-tiempo, que también es parte integrante fundamental del Universo.

El léctor más atento y conservador podría decir que aún en la teoría de Einstein la tendencia a reunirse, sea cuál sea la causa, sigue siendo el síntoma fundamental de la gravedad. Por ello el nombre de “gravedad” no sería entonces engañoso.  El problema es que la relación entre el espacio-tiempo y la energía, especialmente ciertos tipos de energía, puede ser más compleja.  Se sabe ya, por argumentos teóricos, que es completamente posible que existan formas de energía en el Universo que en lugar de “arrugar” el espacio-tiempo hacia ellas lo hagan en la dirección opuesta.  En ese caso el resultado visible de la interacción gravitacional entre estas formas de energía no sería el de una gravitación o atracción, sino el de una repulsión. Bueno, pero estas formas de energía son sólo teóricas; no vamos a cambiar el nombre de la gravedad porque unos teóricos digan que “podría” existir algo muy raro.  El problema es que hasta ahora la única manera para explicar cómo el Universo surgió del caos informe de un supuesto principio (un estado inicial altamente denso, caliente y tal vez muy desordenad0) para convertirse en lo que vemos ahora, que es bastante “liso”, ordenado y simétrico, es admitiendo que durante una breve etapa pudo haber estado dominado por estas formas de energía.  Si Newton hubiera nacido en estos instantes del Universo, la última palabra en la que habría pensado para describir la interacción que puso en movimiento la expansión, sería “atracción” o “gravedad”.  Tal vez la habría llamado la “fuerza de repulsividad”.

Mas grave aún: en años recientes (para ser exactos en los últimos 15 años) ha esta flotando en la cosmología moderna evidencia que demostraría una de dos cosas.  O bien todavía convivimos con una forma de energía capaz de torcer el espacio-tiempo “hacia afuera”, producir repulsión y acelerar en el proceso la expansión del Universo.  Por supuesto me refiero a la hoy denominada “energía oscura”.  Otra interpretación sería que hoy, después de tener instrumentos suficientemente poderosos para observar el Universo a una escala sin precedentes, estamos descubriendo que la (mal llamada) gravedad, sería, aún para la energía convencional, un poquito repulsiva siempre y cuando actúe en distancias enormes.  La cantidad que cuantificaría este aspecto hasta ahora no detectado, pero intuido por el mismo Einstein, se conoce como la constante cosmológica.

De nuevo, decir Gravedad en pleno siglo XXI es, para mí, inaceptable.

Vamos ahora al núcleo atómico.  Una o dos fuerzas (dependiendo del autor) llevan su nombre: la “Fuerza Nuclear Fuerte” y la “Fuerza (Nuclear) Débil”.  En una era de aceleradores de partículas, rayos cósmicos, neutrinos solares, explosiones de rayos gama, hipernovas y cosmología observacional, llamar a estas fuerzas “nucleares” es una injusticia lamentable.

Para empezar la fuerza nuclear fuerte no es una fuerza fundamental.  Considerarla así sería como creer que la fricción es una quinta fuerza (en realidad la fricción es una manifestación de la fuerza electromagnética, que tiene también un mal nombre como veremos enseguida).  Si bien una descripción matemática sofisticada de la fuerza que sienten los protones y los neutrones en los núcleos atómicos es casi idéntica de la descripción matemática de otras fuerzas fundamentales, hoy (50 años después del surgimiento del modelo de los quarks) se sabe que la fuerza que siente un protón de un neutrón es debida a una compleja red de fenómenos relacionados con los quarks y gluones de los que están hechos.

El “gluon” o “pegamentón” si quieren, es una partícula elemental que viaja a la velocidad de la luz y que revolotea incesantemente entre los quarks dentro de protones y neutrones, manteniéndolos juntos (en procesos que todavía escapan una descripción exacta)  Pero los quarks y los gluones no son exclusivos de los protones y los neutrones.  Hay otras partículas hechas de quarks e incluso algunos lugares del Universo (tan grandes como una ciudad) donde podrían existir, sin que un solo protón, un neutrón y mucho menos una familia de ellos (núcleos atómicos) asomen las narices.  En los años 60s, esas partículas de la “fuerza fuerte” eran solo efímeras apariciones en el centro de colisiones muy energéticas.  Pero hoy y gracias a la Astrofísica y la Cosmología, sabemos que estas exóticas formas de materia están en todo el Universo.  Así por ejemplo: la alta atmósfera de la Tierra ebulle esporádicamente en “piones” (partículas compuestas de 2 quarks y muchos gluónes) creados por el choque de protónes y núcleos atómicos que fueron escupidos hace miles o millones de años en explosiones de estrellas.  Estos piones chocan y se desintegran en la atmósfera produciendo otras partículas.  De fondo en estos procesos esta la “fuerza nuclear fuerte”, pero no hay núcleos siempre implicados.

El interior de las estrellas de neutrones podría estar dominado por partículas muy distintas a las que forman núcleos atómicos.  Es más, incluso en las regiones más superficiales de estas anormalidades astrofísicas, la distancia entre los pocos protones que hay y los abundantes neutrones sería tan pequeña que no podríamos identificar en ella núcleos atómicos.  Es decir, una estrella de neutrones esta dominada por la “fuerza nuclear fuerte” sin que un solo “núcleo” intervenga.

Nos han dicho también que la “fuerza nuclear débil” es la responsable de la desintegración radioactiva (por eso se le agrega a veces “nuclear”).  Pero también es la fuerza responsable de que los neutrinos, que son producidos en el centro del Sol y que nacen con una personalidad determinada (hay 3 tipos distintos de neutrinos) lleguen a la Tierra con una personalidad completamente diferente.  Esa misma interacción (que ya vimos antes no es la más débil en realidad) parecería ser la responsable de que las supernovas exploten.  De nuevo los neutrinos están en el centro de atención (son las partículas más populares del Universo que solo sienten la interacción débil y la gravitacional).  Una Supernova produce por efecto de la interacción débil entre electrones y protones (nada de núcleos atómicos) e incluso entre electrones y electrones mismos, tantos neutrinos que mucho antes de volverse un bombillo luz que ilumina media galaxia, se vuelve un faro poderoso de estas partículas fantasmales.  1 de cada mil neutrinos, en su salida del centro de la estrella, interactúa a través de la mal llamada “fuerza nuclear débil” con los protones, núcleos y electrones de las entrañas estelares, de tal suerte que el núcleo estelar se calienta tanto que explota.  Nada de desintegraciones radiactivas, pura “fuerza débil” propulsando uno de los eventos más energéticos del Universo.

Si no es débil y tampoco es nuclear, exclusivamente, ¿qué es entonces lo que hace a esta interacción diferente de las otras? 2 cosas: (1) es la interacción de más corto alcance que existe y (2) 2 de cada 3 veces (por decirlo de alguna manera) que dos partículas se “sienten” a través de esta interacción, sus “personalidades” cambian: un electrón se puede convertir en un neutrino o un quark se puede convertir en otro quark.  Es esta última propiedad la que se manifiesta en el caso específico de los núcleos atómicos en la forma de algunas desintegraciones radiactivas (la desintegración alfa del Americio en los detectores de humo no es producto en realidad de la “fuerza nuclear débil” sino de otro fenómeno llamado efecto túnel).  Pero en otros casos esta “fuerza transmutadora”  solo tiene efectos sutiles.  Así por ejemplo los neutrinos del tipo electrónico que salen del Sol al interactuar con protones y neutrones del interior solar cambian su personalidad y se convierten en potenciales neutrinos del tipo muónico o tauónico.  Ningún núcleo radioactivo esta implicado en este proceso.

Nos queda solo una interacción.  Tampoco se salvo de esta revisión.  Es la archi famosa “interacción electromagnética”.  Para alguien que no hable griego antiguo el nombre es perfecto.  La interacción electromagnética es aquella que aparece cuando está de por medio electricidad o magnetismo (o los dos juntos como se sabe hoy).  ¿Cuál entonces puede ser la “mancha” en el nombre de esta interacción? El problema es que desde hace ya más de 100 años sabemos, y otra vez de la mano de Einstein, que lo que parecen dos fenómenos distintos aunque intimamente emparentados, la electricidad y el magnetismo, son en realidad uno solo.  Pero no en el sentido que le damos normalmente a esa unicidad (y el que le dio Maxwell), ese de que la electricidad produce magnetismo y viceversa; sino en el sentido de que ambos en realidad son el mismo fenómeno: un campo eléctrico es también uno magnético pero visto desde otra “perspectiva” en el espacio-tiempo.

Decimos eléctrico y magnético porque vemos un mundo en el que el espacio esta divorciado del tiempo (lo que es una ilusión de nuestros sentidos).  Las cosas están allí y allá y por otro lado envejecen (lo dicen nuestras intuiciones básicas).  Las cosas, sin embargo, son más interesantes (atentamente Einstein): los fenómenos están aquí-ahora y allí-mañana.  No se puede divorciar el lugar del tiempo.  Cuando uno separa las dos cosas se producen fenómenos curiosos como los que predice la relatividad: la duración de una película se alarga si alguien la ve en un tren de alta velocidad o en un avión a gran altura.  En realidad, la duración-longitud de la película, considerada como fenómeno en el espacio-tiempo, siempre es la misma, pero tendemos a ver las dos cosas por separado.

Pues bien lo eléctrico y lo magnético también son “indivisibles”.  Lo eléctrico es como la parte temporal de algo más profundo y fundamental, lo magnético es la parte espacial de ese mismo algo.  Pero ¿qué es ese algo que existe en 4 dimensiones y que nuestros limitados sentidos dividen en eléctrico y magnético? Desde hace tiempo los físicos le tienen nombre: lo llaman el “campo de Faraday” (para aquellos colegas que no están familiarizados con esta notación me estoy refiriendo aquí al muy popular tensor electromagnético)

En síntesis: con la certeza de no hacer casi ninguna mella en nuestras tradiciones de la literatura científica, pero con el propósito de dejar al menos una incomodidad sembrada en todos ustedes y tal vez, incluso, de ofrecer ideas para la didáctica o la divulgación de la física y de describir de forma más rica las interacciones fundamentales, les propongo los siguientes nombres que se ajustan mejor a lo que sabemos en pleno siglo XXI sobre estas piezas centrales del Universo:

Nombre arcaico – Nombre propuesto:
Interacción o Fuerza Gravitacional – Interacción o Fuerza Espacio-Temporal
Interacción o Fuerza Electromagnética – Interacción o Fuerza de Faraday
Interacción o Fuerza Débil – Interacción o Fuerza Transmutadora
Interacción o Fuerza Fuerte – Interacción o Fuerza Gluónica

De todos modos, si mi embeleco tuviera algún eco, tal vez en poco tiempo debamos empezar a pensar en un nombre verdaderamente fundamental para las que podrían ser manifestaciones de una sola interacción.  O tal vez no.

Actualización.  Acaba de salir una interesante serie de reflexiones de grandes pensadores acerca de las ideas en la ciencia que están necesitando ya “cristiana sepultura”.  Las reflexiones han sido recopiladas en el sitio Edge, http://bit.ly/ideas-cientificas-que-deberian-tener-cristiana-sepultura, e incluyen ideas que van desde “las Razas”, “el Colapso de la Función de Onda”, “El infinito”, “El cerebro derecho e izquierdo” o la “Uniformidad y unicidad del Universo” ¡Fantástica lectura!  Sin ser invitado me atrevería a decir que esta entrada de blog que escribí un par de días antes de conocer esta iniciativa, es mi propia contribución a esta lista.  Los nombres de las Fuerzas Fundamentales merecen una “cristiana sepultura” en un suelo lo suficientemente fértil del que puedan salir nombres nuevos.  Y qué lugar más fértil que el mismo Internet…

¿Qué nombres propondrían ustedes? Dejo abajo una sencilla encuesta para que con la creatividad ilimitada disponible en la red escojamos los mejores nombres para las Interacciones Fundamentales obedeciendo justamente los detalles ahora conocidos sobre esas fuerzas y que me he esmerado en esbozar aquí ¡Anímense a cambiar la historia!

(Si no puede ver el formulario vaya a este enlace: http://bit.ly/nuevos-nombres-fuerzas)

Actualización, Enero 16 de 2014.  Francis Villatoro, a.k.a. @emulenews, me hace notar muy acertadamente que en realidad deberíamos hoy hablar de 5 fuerzas fundamentales y no solo de 4.  La “Quinta Fuerza” es aquella que une a todas las partículas con masa con el campo de Higgs ¡Vaya omisión la mía!  Si bien no es común considerar este “acoplamiento” como una interacción más, creo que el llamado de Francis es perfectamente válido.  Aprovechemos este momento entonces para darle a la “Fuerza de Higgs” su lugar en el podio.  Ahora bien, ¿cómo la vamos a llamar?  Francis propone (implícitamente en su trino) que las llamemos “Interacciones de Yukawa” (porque cada campo con masa tendría una interacción con el Higgs de intensidad diferente, justamente identificable con su masa)  Yo acabo implícitamente de proponer “Fuerza de Higgs” pero todos sabemos las discusiones presentes y pasadas sobre usar el nombre de tan solo uno de los 6 físicos que a mediados de los 60 propusieron la existencia de estas interacciones.  Les propongo entonces esta nueva denominación:

Nombre arcaico – Nombre propuesto:
(Inexistente) – Interacción o Fuerza de Masa

He agregado al formulario arriba un campo adicional para que envíen sus propuestas.

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