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 Asunto: ¿Qué es la materia?
NotaPublicado: Lun Oct 29, 2018 12:11 am 
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¿Qué es la materia?


Si alguien nos pregunta qué creemos que es la materia, es evidente que todos tenemos una idea mental más o menos inefable (casi instintiva) sobre cierta variedad de sustancias tangibles que dan soporte a todo el mundo que nos rodea. Puede que venga a nuestra imaginación esa imagen del átomo como una esfera central rodeada por otros cuerpecitos que lo orbitan y, los más informados, podrán reconocer esa sustancia central como el núcleo y los cuerpos que orbitan como electrones. Luego, nos dirán, estos átomos se unen unos a otros mediante potenciales para formar moléculas y éstas conforman luego grandes cuerpos macroscópicos mediante otra posterior unión.

Así pues, una primera respuesta podría ser que la materia es un conjunto de partículas subatómicas indivisibles que conforman átomos, moléculas, y que sustentan grosso modo todo el mundo que nos rodea. O, en otras palabras, que todo objeto material se reduce en último término a estos átomos compuestos por partículas moviéndose por entre un espacio vacío. Huelga decir que la base de esta idea se remonta nada menos que a los primeros pensadores de la filosofía Griega, destacando la propuesta del presocrático Demócrito.

El que esté un poco más formado en este tema podría incluso reconocer que son sólo 3 las partículas que forman todo lo que vemos a nuestro alrededor: en concreto protones y neutrones (conformando el núcleo) y electrones orbitando este núcleo cual Luna girando alrededor de la Tierra. Los más curiosos también sabrán que protones y neutrones a su vez se componen de otras partículas más pequeñas llamadas quarks y que por tanto todo objeto con que nos topemos en nuestro día a día lo conforman simplemente un aglomerado de quarks up y quarks down ("confinados en un núcleo central"), y electrones orbitando dicho núcleo.

El que tenga algún tipo de estudio superior en alguna rama científica (o el que sea extremadamente curioso) también reconocerá que esa "órbita" del electrón alrededor del núcleo es metafórica, y que la mecánica cuántica nos indica que más bien el electrón se encuentra en un estado difuso de estados superpuestos conformando una especie de niebla de probabilidad (algo así como si la Luna no girase realmente la Tierra, sino que estuviese al mismo tiempo en todas las posiciones energéticamente permitidas dado el potencial gravitatorio).

Sin embargo, y a pesar de todas las aproximaciones que llevamos hechas, resulta que la materia realmente no es nada de todo lo dicho arriba. La física moderna posterior a los años 30 del pasado siglo avanzó mucho más el asunto, pero no obstante la divulgación científica tradicional permanece varada en una explicación anterior a este periodo. Es decir, que lo que hemos comentado arriba (con excepción del concepto de quark) es simplemente lo que decía la física tras la revolución del primer par de décadas del siglo XX, y lo que suelen contar los libros y documentales que tratan el tema. Pero hoy día, y pese a que no sea un conocimiento bien extendido entre el público no especialista, se comprende que lo dicho antes es una (mala) aproximación que apenas sí se mantiene si no es como mera metáfora.

¿Entonces?

Pues entonces resulta que las partículas no son sustancias de naturaleza independiente, y resulta que no se mueven por entre el vacío...puesto que el concepto de verdadero vacío no existe como tal. Se dice en la jerga física que las partículas son en realidad excitaciones de un campo cuántico. Y es cierto que el hecho de utilizar estos "palabros" es precisamente lo que normalmente detiene a la divulgación científica de ir mucho más allá del concepto tradicional de átomo, pero vamos a intentar explicarlo a continuación de una manera sencilla y visual. No hay que tener miedo:

1) El concepto de campo simplemente hace referencia a las propiedades de cada posición del espacio. Un ejemplo de campo podría ser la temperatura de la cocina de tu casa. Cada posición de tu cocina tiene una temperatura distinta. En este caso la propiedad a determinar del campo es un único número (escalar) para cada posición: la temperatura. Se trata de un ejemplo de campo escalar (1 número es suficiente). Si hicieran falta más números para explicar un campo en cada posición espacial hablaríamos entonces de campo vectorial, un campo tensorial, etc. Y el hecho de que estos campos sean cuánticos simplemente significa que su dinámica (el modo en que se comporta) depende de las propiedades de la mecánica cuántica.

2) La física moderna nos cuenta que lo que en realidad existe (la sustancia básica) en el mundo no son partículas y vacío separándolas (i.e.; la vieja idea de Demócrito), sino campos como los arriba descritos. Estos campos esenciales son espacialmente infinitos e infinitesimales, llenando de este modo todo el espacio del Universo sin dejar hueco para un verdadero vacío. Cada campo es pues una especie de sustrato que se comporta como una colección infinitesimal de números que describen cada posición del espacio.

3) Existe como mínimo un campo cuántico por cada partícula conocida: así pues tenemos un campo para el electrón, el campo de Higgs, el campo del quark up, el campo del quark down, el campo del muón, etc.

4) Cada uno de estos campos se puede entender como si estuviesen compuestos por una infinidad de pequeños "muelles" unidos entre sí. De este modo podemos diferenciar dos tipos de "movimientos": el que hace cada muelle individual al vibrar (estirarse y contraerse a distinta velocidad), y el movimiento de traslación del conjunto de muelles conforme se alteran unos a otros mediante sus "impactos" (de manera similar a como una ola es el resultado ondulatorio de la agitación y vibración conjunta de cada molécula individual de agua).

5) Estos campos (los números que representan cada posición del espacio en realidad, como era el ejemplo de la temperatura de la cocina) presentan por lo tanto ondulaciones (cambios numéricos siguiendo funciones senoidales) que vibran a distinta intensidad, y que se trasladan por entre el espacio de manera similar a como el mar presenta olas de distintas alturas moviéndose a distinta velocidad por su superficie (aunque aquí como vemos lo que se mueve son valores numéricos siguiendo funciones matemáticas).

6) Pues bien: se entiende e interpreta desde la física (llevando quizás demasiado lejos a la metafórica) que la "altura" e intensidad de una onda dentro de un campo cuántico representa cuántas partículas del campo concreto existe en una posición concreta del espacio, mientras que la velocidad de traslación de dicha onda va a representar la energía (momento) que poseen estas partículas.

7) Y muy importante: una posición del espacio que no contenga ondulación alguna se dice que está en reposo (en su estado fundamental), pero que no está vacía. Es decir, que aunque NO existen partículas como tal puesto que no hay ondulaciones en el sentido del punto 6), sí que existe en cada posición infinitesimal del espacio esa sustancia (numérica) que conforma el propio campo y que aún en su estado fundamental presenta cierta vibración y potencial mínimo, remanente del principio de incertidumbre de la mecánica cuántica.

8 ) Las partículas de un cierto tipo son como vemos excitaciones ondulatorias del campo cuántico al que pertenecen, de manera que el sustrato y la sustancia del mundo no es la partícula en sí, sino esa especie de propiedad (numérica) ubicua que denominamos campo.

9) Finalmente comentar que los distintos campos interaccionan (se acoplan) entre sí dando como resultado lo que normalmente se conoce como fuerza. Es decir, que una fuerza no es ni más ni menos que el hecho de que una ondulación de cierto campo "tropezó" con una ondulación de otro campo distinto dando como resultado una perturbación que acaba modificando el estado de los campos implicados en el proceso.

10) El modo (probabilidad) en que los campos se acoplan entre sí (el resultado de las interacciones), además del modo en que las ondas de cada campo se mueven (su dinámica) vienen determinadas por las matemáticas de lo que se conoce como el modelo estándar de partículas. Estas matemáticas permiten determinar la fenomenología microscópica (calcular la manera en que los valores numéricos de los distintos campos van a variar) con una precisión de decenas de decimales.

Un ejemplo práctico.

Es posible que muchos hayan abandonado el artículo antes de llegar a este punto, pero para los valientes voy a terminar proponiendo un ejemplo práctico básico, metafórico y aproximado de lo que se mueve en realidad entre bambalinas en la base esencial de este mundo nuestro que todos pensamos conocer mejor de lo que en realidad es el caso.

Traslademonos por un segundo al LHC (Gran colisionador de hadrones del CERN). Allí en estos momentos es seguro que una partícula de quark acaba de chocar con otra partícula de quark dando como resultado la desaparición (aniquilación) de estas dos partículas que colisionan y la aparición (creación) de cientos de otras partículas en su lugar. Estas partículas generadas son de muchos tipos: electrones, positrones, fotones, muones, etc., y son medidas por los detectores del LHC. Hasta aquí la visión "tradicional". Veamos qué ocurre en realidad:

En realidad sabemos que lo ocurrido es que por entre el infinito campo cuántico del quarks, en la posición x (situada en el laboratorio del CERN) una ondulación excitada se movía, pongamos, hacia la derecha con una velocidad muy cercana a la de la luz c, mientras que en sentido opuesto otra ondulación del campo de quarks hacía lo mismo en la posición y. En cierto instante x se hizo casi igual a y, es decir; la posición de las ondulaciones excitadas fueron muy cercanas, y por tanto la probabilidad de interacción (acoplamiento) entre ciertos campos aumentó. Las matemáticas del modelo estándar permiten que de este estado inicial (dos "ondas" de quarks moviéndose con gran energía) se termine con una gran variedad de posibles estados finales (una infinidad de alternativas de hecho).

Cada estado final posible tras la colisión va a constituir una gigantesca combinación de estados cada uno de los cuales va a poseer cierto número de partículas moviéndose de diferentes maneras -velocidad-, y la única condición para que tal estado sea posible es que se cumplan las correspondientes leyes de conservación: energía, momento, carga, color, etc. Además, cada estado final posible va a poseer una cierta probabilidad resultado de la proporción entre las distintas constantes de acoplamiento.

En resumen: que tras el choque de las dos ondas del campo de quarks el Universo determinará un estado final concreto donde estas ondulaciones originales desaparecen, y en su lugar aparecen ondas excitadas en los campos de otras partículas distintas que se van a trasladar con una velocidad determinada siempre y cuando se cumplan las leyes de conservación: es decir, que por ejemplo los momentos (velocidades) de las ondas finales sumen lo mismo que el momento de las dos ondas iniciales, etc. La probabilidad para cada estado final por último va a estar determinada por una distribución que aparece como fruto de las propias matemáticas del modelo estándar. Así pues, aunque muchos estados finales serán los que cumplan las leyes de conservación, algunos serán más probables que otros debidos a ciertas constantes y parámetros de acoplamientos.

Estos parámetros del modelo estándar, por cierto, fueron colocados ad hoc; es decir, que fueron añadidos empíricamente a mano para que la distribución de probabilidad observada experimentalmente y la predicha teóricamente coincidieran (trampa, trampilla ;) ).

Último intento por simplificar.

Por si algún aventurero todavía continúa leyendo voy a intentar una vez más escenificar lo comentado, pero ya simbólicamente, casi como con una alegoría. A ver si logramos dejar, aunque sea a expensas de la exactitud, lo más claro posible lo que constituye eso que entendemos por mundo material:

El Universo completo está lleno de varios tipos de "mares" (campos), y cada "mar" representa un tipo especial de partícula. Cuando cierto mar no presenta excitación alguna en una posición o lugar x, se dice que está en su estado fundamental y que allí NO hay partículas (aunque sigue habiendo "algo" -el campo- y no se puede decir que en x exista un verdadero vacío). Estos mares pueden presentar como decimos ondulaciones y flujos que se mueven vibrando por entre su ser. La velocidad de traslación y el modo de vibración individual del "agua" ("muelles" siguiendo un movimiento ondulatorio armónico simple) determinarán el momento y el número de partículas en cierta posición x.

La excitación ondulatoria en estos mares se puede traspasar o ceder de un tipo de mar a otro, lo cual constituye el hecho de que una excitación preexistente en cierto mar en la posición x, se pueda convertir en una excitación en otro mar distinto en ese mismo punto x, dando como resultado el equivalente a la aniquilación espontánea de un tipo de partícula y la aparición de otra. Pero en realidad como vemos no se trata de que nada salga de la nada o desaparezca en ella, sino que simplemente las excitaciones ondulatorias se transmiten con cierta probabilidad de un tipo de mar a otro.

Estamos ya pues en condiciones de comprender que esas 3 partículas estables que vimos antes que componen todo lo que vemos en nuestro día a día (electrones, quarks up y quarks down), no son otra cosa más que vibraciones ondulantes dentro de sus mares constituyentes (campos cuánticos). La materia se reduce de este modo a ondas de probabilidad (sinusoidales) moviéndose (numéricamente) dentro de ciertos sustratos cuánticos primordiales que embeben de manera ubicua al Universo por completo desde su mismo origen.

La materia es número, es función, cambio algebraico, ondulación y probabilidad...y poco más.


https://www.meneame.net/story/que-es-la-materia

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"¿Es que puede encontrarse en la historia un solo ejemplo de un modo de producción nuevo que haya prendido de golpe, sin una larga serie de reveses, equivocaciones y recaídas?" Una gran iniciativa, Lenin (1919).


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 Asunto: Re: ¿Qué es la materia?
NotaPublicado: Lun Nov 05, 2018 6:36 pm 
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Registrado: Vie Abr 03, 2009 1:07 pm
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¿Qué es la materia (II)?


Vamos a continuar en esta entrada la divulgación que empezamos la semana pasada sobre el asunto de la materia. En concreto en este otro enlace: http://www.meneame.net/story/que-es-la-materia. Esto significa que para poder entender algo de esta entrada no hay más remedio que echar aunque sea un leve vistazo a la entrada anterior. Y ciertamente comprendo que esta petición es atrevida y hará que más de uno no continúe leyendo el presente artículo, pero me temo que no hay más remedio. Así pues, para aquellos curiosos y atrevidos, continuemos por donde lo dejamos la semana pasada.

Acordamos en el post anterior que el concepto de partícula, según la física más actual, se reduce al de una mera excitación ondulatoria (sinusoidal) que se propaga dentro de cierto campo cuántico. Y también realizamos una analogía simbólica que nos permitía entender estos "palabros" físicos mediante la metáfora de que en el mundo existe algo así como un "mar" de "mares" que cohabitan y existen de manera ubicua en cada rincón infinitesimal del espacio-tiempo.

Estos "mares" presentan lugares sin apenas flujos y alteraciones ondulatorias (vacío cuántico en estado fundamental), y otros lugares con grandes alteraciones ondulantes (partículas) que se propagan y acoplan (trasvasan) de un "mar" a otro con cierta probabilidad. Finalmente determinamos que existe como mínimo un "mar" distinto para cada partícula conocida. Pues bien, ahora trataremos de dar respuesta a una pregunta fundamental que se hizo uno de los comentaristas del anterior artículo:

¿De dónde proviene la energía primordial que dio origen a las primeras excitaciones (partículas) del Universo?

Buena pregunta. Y es que, si decimos que toda la radiación y materia actuales son ondulaciones ("olas") en ciertos "mares" cuánticos, es una pregunta muy legítima preguntarse sobre la procedencia del primer "golpe" que inició toda esta perturbación que continúa distorsionando los campos, excitando y trasladando lo que entendemos como partículas por entre el espacio. Y aunque a primera vista puede parecer una pregunta que escapa al ámbito científico; una cuestión metafísica...no es el caso. Al menos no por completo. La cosmología moderna tiene una teoría muy firme y en parte empírica que explica precisamente de donde proviene toda esa energía necesaria que alteró inicialmente los "mares" (campos cuánticos) que al principio (justo tras el Big Bang) estaban en "reposo" absoluto (en su estado fundamental o de vacío cuántico).

La respuesta grosso modo es que un proceso inflacionario fue el responsable, pero como es evidente que esta frase tal cual no significará gran cosa para el que no sea físico (o aficionado a la física), vamos a intentar explicar el proceso mediante analogías y simbolismos, y por supuesto sin utilizar matemáticas.

Al principio fue el verbo.

Espera, no te vayas, que no vamos a recitar la Biblia ;). Se trata de una simple metáfora: al inicio, transcurridas unas pocas millonésimas de millonésimas de segundo tras el Big Bang, todo era calma (cuántica). No existían partículas puesto que no había excitación alguna en ningún "mar de partículas" (campos cuánticos). En este sentido todo era un "frío" vacío fundamental: cientos de "mares" (recuerda, uno por partícula) se encontraban sin ondulaciones destacables más allá de las fluctuaciones cuánticas que de media se reducían a un valor esperado de cero (en su estado de mínimo potencial).

Y de haber sido la realidad sólo esto, en esta "paz" fenomenológica habría continuado el mundo por toda la eternidad...pero había algo más. Existía también un "rebelde" campo cuántico (un "mar") que se resistía a comportarse como el resto. Este extraño campo, al que se denomina campo del inflatón, era un "mar" escalar sin spin ni carga alguna (y determinado por tanto infinitesimalmente en cada punto del espacio x por un sólo número que representaba su energía). Mencionar como curiosidad que existe otro "mar" (campo cuántico) bien conocido de características muy similares: el famoso campo de Higgs, pero esto de momento es una casualidad que no tiene mayor relevancia para lo que trataremos a continuación.

Este campo del inflatón, como hemos dicho, era extraño y "rebelde", y lo era por una sorprendente cualidad: mientras que los otros cientos de "mares" es su estado natural fundamental se hallaban en "reposo" (con un potencial medio de valor igual a cero), el inflatón no respondía de este modo...presentaba un valor esperado para su energía potencial distinto de cero ¡incluso en su estado natural fundamental no excitado! Por cierto que al campo de Higgs le ocurre lo mismo, y por eso necesitamos gastar 50.000 millones de euros en crear el LHC, un acelerador de partículas capaz de concetrar toda la energía necesaria como para perturbar el campo de Higgs lo suficiente para generar un estado excitado en cierta posición x del mismo -una partícula de Higgs- que decae de todas formas tras unas pocas millonésimas de segundo de vibración en otras partículas -cediendo y distribuyendo su perturbación por entre otros "mares"-.

Pero volvamos al inflatón. Sabemos que el "mar" del inflatón tras el Big Bang, y a pesar de no poseer partículas en su ser (no había perturbaciones ondulatorias ni excitaciones presentes en ningún punto x de dicho campo) presentaba de todas formas una cierta energía potencial v que no se anulaba de media a cero como ocurría en el resto de campos en su estado de vacío primigenio.

Así pues, "al principio era el verbo" significa metafóricamente que al principio no había nada a parte de un extraordinario potencial residual dentro de uno de los cientos de campos preexistentes (el inflatón): no había en aquel momento en resumen nada...salvo el potencial para que algo ocurriera (a modo de curiosidad comentar que la palabra "verbo" proviene del latín verbum, una palabra que indicaba acción o potencial para la acción).

En resumen: al inicio había cientos de "mares" (un campo cuántico por partícula posible) vibrando con monotonía en su estado básico fundamental; un estado de vacío cuántico en el que no era posible distinguir un verdadero movimiento neto y donde el concepto de partícula y traslación no tenían siquiera sentido físico ni matemático. Todo era fenomenológicamente equivalente, y el potencial medio era nulo para todos estos "mares"...con excepción (que sepamos) de un subversivo y particular "mar" (el inflatón) el cual no poseía acción o perturbación como tal (movimiento neto o partículas), pero que a pesar de todo poseía una energía potencial media en reposo distinta de cero. Es decir: presentaba un potencial innato.

Ocurre la inflación cósmica.

Pero el "rebelde" campo del inflatón tenía un problema, su estado fundamental sin partículas pero con energía potencial no nula era un estado inestable por naturaleza. El mundo natural se mueve desde su origen siguiendo ciertos principios que se deben cumplir pese a quien le pese, y uno de tales principios es aquel que dice ("aquell que diu") que todo en el mundo tiende a su estado de mínima energía. Así pues el inflatón estaba desde el inicio en un estado natural que no podía durar por mucho tiempo tal cual...y así fue como comenzó la inflación cósmica.

Dijimos que el inflatón es un "mar" escalar definible mediante un único número que representa el valor esperado de su energía en cada punto o lugar x de su ser. Pues bien, al inicio cada punto infinitesimal de este campo tenía un valor v distinto de cero representado en la coordenada y en la gráfica de arriba. Al principio del todo, esa energía potencial media v estaba dispersa y mezclada por entre el inerte, frío e inmóvil "mar de mares" aún reinante. Pero el principio de incertidumbre de la mecánica cuántica rápidamente sacó mediante fluctuaciones a cada punto infinitesimal x del "mar" del inflatón de ese estado inestable, empujándolo lo suficiente como para que saliera de ese pequeño estado de (falso) vacío (simbolizado arriba por la flecha que dice False vacuum). Y una vez fuera, se puede ver en la gráfica como esa energía potencial no tuvo más remedio que empezar a "rodar" (en cada posición infinitesimal x) hacia abajo (hacia el verdadero vacío donde el valor esperado era el esperado de cero, el mismo que poseían de manera natural el resto de "mares" -campos-).

Así pues, el "rebelde" inflatón se vió forzado a imitar al resto de campos ("mares") y buscar el estado fundamental natural de mínima energía para su estado de vacío (aquel con un valor esperado medio de energía igual cero, lo cual hizo tender a v en cada posición x del inflatón, de poseer un potencial del orden de 10^56 GeV, a un potencial esperado de 0 GeV). ¡Imagina cuánta energía se liberó durante este proceso en general!

Repulsión gravitatoria.

Imagina por un segundo una olla a presión como las de casa. Piensa que hemos encendido el fuego durante una hora y que luego aislamos por completo la cacerola del resto del mundo. El gas caliente del interior empuja con fuerza las paredes del recipiente, pero si tomamos idealmente a este sistema como cerrado (i.e.; si no pudiera intercambiar ni energía ni materia con nada exterior al propio sistema) nos damos cuenta de que la única manera en que se puede disminuir la energía interna de la olla es aumentando el volumen del propio sistema. Esto es, que si no es posible que nueva energía o materia entre o salga de la olla, el único modo imaginable de disminuir la energía interna del cacharro es aumentando de algún modo el espacio ocupado por el propio gas (haciendo la olla más grande, en este caso).

Al Universo le ocurrió algo muy similar. Al principio, tras el Big Bang, la alta energía residual del inflatón estaba contenida en un espacio microscópico a una densidad inimaginable. Pero como vimos que ese estado era totalmente inestable, casi inmediatamente fluctuaciones cuánticas fueron "sacando" de manera aleatoria pero casi (casi) al mismo instante toda la extensión del inflatón de este falso vacío. La "bolita" de la gráfica anterior empezó por así decirlo a decaer en todo el campo rodando lentamente hacia el estado estable de energía potencial media nula (el verdadero vacío). Pero ojo, en la naturaleza existe un principio que obliga a que la energía se conserve, y sin embargo conforme el inflatón decaía a su estado de verdadero vacío se iba acumulando un excedente de energía (la diferencia en la altura de la coordenada y en la gráfica de arriba desde donde dice falso vacío a vacío real) que debía compensar mecánicamente de algún modo. Es decir, que conforme el "rebelde" inflatón se rendía y veía disminuir su energía potencial en todo su ser, la energía total del Universo se descuadraba con un exceso que se debía restituir de algún modo. ¿Y cómo hizo el mundo para mantener la energía total invariante y deshacerse del gigantesco excedente? Pues mediante la expansión del espacio.

Lo mismo que vimos antes que una olla a presión aislada puede disminuir (compensar) un exceso de energía interna mediante un aumento del volumen del continente, igualmente el Universo compensó el exceso de energía que le llegaba del decaimiento del inflatón con una expansión del volumen total del propio espacio. Esta expansión del volumen del mundo se puede entender como una especie de repulsión gravitatoria (o presión negativa), y fue una reacción natural espontánea del Universo cuando tuvo que deshacerse de una enorme cantidad de energía en muy (muy) poco tiempo.

El proceso de expansión espacial duró unas pocas millonésimas de segundo (lo que tardó en decaer todo el campo del inflatón al verdadero vacío), pero el exceso de energía fue tan grande, que el Universo se vio obligado a aumentar exponencialmente su volumen duplicando su tamaño en este corto periodo de tiempo no menos de 90 veces (es decir, una cota mínima para la expansión de ~2^90: algo así como un 1 seguido de más de 100 ceros metros cúbicos). ¡En menos de una billonésima de segundo el mundo microscópico se hizo astronómicamente grande!

El golpe final.

Pero todavía tenemos que explicar qué causó la aparición del resto de partículas que pueblan el Universo que hoy día vemos a nuestro alrededor. Y la analogía perfecta nos la da la misma gráfica que pusimos anteriormente. Simplemente, cuando la "bolita" llegaba para cada punto x finalmente a su estado fundamental de verdadero vacío recibía un súbito frenazo. Y es que, al llegar a su mínimo estable ya no podía descender más, y tras varias pequeñas oscilaciones arriba y abajo hacia la izquierda y la derecha la "bolita" terminaba en el punto estable. Pues bien, este proceso de súbito frenazo junto a las pequeñas oscilaciones previas al cese completo fueron las que causaron un acomplamiento del "mar" del inflatón con el resto de "mares" que hasta este momento habían permanecido inmóviles en su estado fundamental sin partículas.

De algún modo el inflatón golpeó y perturbó probabilísticamente tras el frenazo a otros campos cuánticos ("mares"), los cuales iniciaron una reacción en cadena donde comenzaron a aparecer excitaciones y ondulaciones (partículas) que iniciaron la dispersión e interactuación que todavía hoy vemos en el mundo.

Intento de simplificación.

Si todavía hay algún lector por ahí, vamos a intentar explicarlo todo de nuevo pero de manera todavía más simbólica y simplificada. Perderemos aún más precisión explicativa, pero quizás sirva para que el que no se enteró con lo dicho antes logre entenderlo ahora:

Al principio tras el Big Bang había cientos de "mares corrientes" (al menos uno por partícula conocida) que estaban en estado de reposo absoluto (en su estado fundamental de verdadero vacío sin partículas, ni vibraciones, excitaciones ni nada que podamos llamar "movimiento" más allá de las pequeñas fluctuaciones cuánticas que se anulaban entre sí para dar lugar a una esperanza matemática para el potencial igual a cero: nada). Pero como dijimos arriba, también había desde el inicio un "mar" muy especial que podemos simbolizar como un denso nubarrón lleno de agua "elevándose" en el "cielo" sobre el resto de "mares". Esta densa nube estaba llena de potencial (gravitatorio en el inexacto símil que estamos haciendo), por lo que la naturaleza no pudo permitirse mantener este estado por mucho tiempo (como no es posible que una nube de agua en la Tierra no acabe tarde o temprano por caer en forma de lluvia).

Así pues, muy pronto tras el Big Bang, la super-densa nube del inflatón se tuvo que extender espacialmente para tomar la forma de un gran nubarrón (para poder conformar gotas de agua independientes que pudiesen caer), y finalmente todas esas gotas abandonaron torrencialmente casi al mismo tiempo la enorme nube para ir a caer junto al resto de "mares" que esperaban abajo en completo reposo. Y como el potencial (la altura de la nube) era tremendamente alta, eso supuso que cada pequeña gota golpeó al llegar abajo en cierta posición x de cierto "mar en calma" con una fuerza descomunal (el equivalente a tirar una enorme piedra desde un avión sobre la superficie de un lago). Por lo tanto el origen de toda las vibraciones, excitaciones y perturbaciones (partículas) en los "mares" (campos cuánticos) que vemos en nuestro día a día, tienen su origen en esta tormentosa "lluvia" que tuvo lugar casi al principio de nuestra realidad. Todo el inflatón decayó gota a gota casi al mismo tiempo por entre todo el espacio golpeando en cada punto infinitesimal x del mismo generando así una enorme turbulencia ondulatoria en los "mares" de partículas. Unas "olas" y "flujos" que todavía continúan interactuando y "navegando" por el Universo; mudando de forma (tipo de campo) pero compartiendo un pasado origen común.

Estado actual del Universo.

Continuando con el símil. La densa nube de potencial superconcentrado se vio obligada a extenderse espacialmente hasta pasar de ocupar el tamaño de un átomo, a dispersarse formando un nubarrón de tamaño astronómico. Y una vez perdida toda esa densidad inicial las gotas del nubarrón pudieron caer torrencialmente chocando con los "mares" en reposo que esperaban abajo. Estos choques generaron perturbaciones (ondulaciones) en los "mares" de las partículas conocidas (electrón, muón, quark, fotón, etc.) con lo cual comenzó una dinámica de partículas que antes no existía. Esta dinámica, siguiendo los dictados matemáticos de la simetría (leyes de conservación), la relatividad especial y general, y el resto de postulados cuánticos del modelo estándar; acabó modelando el estado de todos los "mares" que se habían revuelto tras el chaparrón inicial, hasta que finalmente, con el tiempo, sólo 3 tipos de partículas estables (electrón, quark up y quark down) han sobrevivido para conformar la materia que nos rodea. Estas partículas, manifestaciones de ondulaciones que se trasladan en sus "mares" (campos), se unen y acoplan luego entre sí (gracias a otras partículas -vibraciones- que actúan a modo de intermediarias) conformando núcleos, átomos, moléculas y macromoléculas: es decir, conformando el mundo macroscópico que realmente vemos a nuestro alrededor.

Así pues ya sabemos de dónde proviene la energía primordial que dio origen a las primeras excitaciones (partículas) del Universo: toda la perturbación en los "mares" que conocemos fue originada por un proceso espontáneo que llevó a un primigenio e inestable campo cuántico lleno de potencial a decaer a su verdadero estado fundamental. Y fue el excedente de energía generado por el proceso inflacionario (de energía final igual a cero pero con una enorme energía inicial) lo que el mundo utilizó primero para "estirar" el espacio-tiempo hasta una tamaño cósmico, y para perturbar y excitar todos los "mares" (campos) que hasta ese momento no presentaban partículas ni movimiento alguno (nada, salvo una fría fluctuación cuántica). Finalmente las leyes naturales se encargaron de moldear y modelar con el tiempo toda esta perturbación ondulatoria hasta llegar, tras 13.800 millones, a generar un mundo macroscópico como el que tenemos frente a nuestros ojos.

Pero, ¿quién puso al inflatón ahí arriba?

Esa es la pregunta del millón. Si hemos dicho que toda la perturbación -cada partícula- es fruto de una disposición original "anómala" tras el Big Bang en un campo cuántico concreto (el inflatón) que poseía desde el inicio un potencial energético distinto de cero (el equivalente alegórico a esa nube que se alza sobre un mar en calma), la pregunta legítima que inmediatamente viene a nuestra cabeza es: ¿quién o cómo se colocó ese inflatón ahí arriba? Y la respuesta es clara y sencilla: nadie lo sabe con certeza.

Desde la ciencia hay varias hipótesis y especulaciones varias, pero siendo honestos, no existe hoy día un consenso o una teoría firme que pueda explicar el hecho de que el inflatón tuviese la extraña configuración que tenía tras el génesis de nuestro mundo. Esa enorme energía acumulada en forma de potencia (ese gigantesco potencial para provocar acción -verbum-) no tiene hoy por hoy explicación. Se le da como un hecho, y poco más.

Aquel que sea creyente de alguna religión se puede imaginar a su Dios favorito colocando con su gran Mano y su omnipotencia al mundo en ese estado concreto antes de echarlo a andar :P, o aquel que se deleite con la ciencia ficción -o que crea en la hipótesis de la Realidad simulada- puede imaginarse a un Programador trascendental configurando y programando toda nuestra realidad del modo preciso antes de pulsar el Enter (al estilo de la película Nivel 13). Aunque también existen propuestas más "serias"como la de la eterna inflación, la cual postula que nuestro mundo es uno de entre una infinidad: es decir, que existe un infinito sustrato primordial del que surgen infinitos Universos burbuja -multiverso-, como si de una olla de agua hirviendo se tratase.

Sea como sea, y se piense como se piense, la fundamental pregunta del filósofo Leibniz, que podemos reformular como ¿por qué existe un sustrato con tanto potencial energético en lugar de ser todo un "mar" cuántico en absoluto reposo?, carece de respuesta. No importa qué se proponga sobre el origen o causa de este potencial energético primigenio (con poder para generar el ser), siempre podremos dar un paso atrás y preguntarnos lógicamente por el origen del propio poderoso ente capaz de otorgar dicho potencial. En otras palabras: ¿de dónde sacaría un supuesto Dios su propio poder esencial -de donde surge su omnipotencia-?¿De dónde surgió ese Programador trascendental capaz de computar y simular nuestro mundo completo? O más extraordinario aún: si la respuesta final resulta que es la eterna inflación, ¿de dónde sale en este caso el -nada menos que- infinito potencial capaz de generar infinitos Universos -mediante infinitos procesos inflacionarios como el arriba descrito-?

Porque se mire como se mire la ciencia moderna nos dice claramente que el ser (nuestro Universo) requiere de un potencial previo (algo que todavía no es, pero que permite el devenir futuro del ser). Desgraciadamente intentar comprender el origen, esencia o causa de este potencial es algo que escapa (y posiblemente escapará siempre) del ámbito científico. Se puede tener pues fe en lo que cada cual quiera, pero la cuestión es que hay una pregunta metafísica que perseguirá a nuestra especie incluso si algún día llegamos a descubrir la deseada teoría física del todo, la cual unifique una explicación empírica para todo el fenómeno inmanente.

No es una cuestión nueva.

Nota: A partir de este punto voy a tratar el asunto desde un punto de vista bastante filosófico, así pues al que no le haga gracia esta disciplina puede dejar de leer en este mismo instante :). Lo dicho hasta ahora creo que ya aclara lo suficiente el asunto para el que no quiera profundizar más.

Antes de terminar el artículo me gustaría mencionar que pese a que hoy día esta cuestión sobre el origen del "ser" a partir del "no-ser" está eclipsada por una gran sostificación matemática de fondo, el hombre lleva dándole vueltas a este asunto (visto lo visto sin avanzar demasiado pese a todo) desde el tiempo de los antiguos presocráticos. Valga mencionar de pasada el caso de Parménides de Elea, un presocrático que vivió durante los años 540 a.C - 470 a.C. Este gran filósofo de hecho fue de los primeros en comprender la dificultad que acabamos de describir antes: de un verdadero "no-ser" (de una nada absoluta) no puede surgir el "ser". Y del mismo modo, el "ser" no puede devenir en un absoluto "no-ser". En este sentido, el gigantesco potencial energético del inflatón no pudo lógicamente aparecer desde un absoluto "no-ser". Y ciertamente, por otra parte ya hemos visto que en nuestro mundo inmanente el "no-ser" absoluto es imposible: siempre estará como mínimo ese remanente cuántico de los campos que constituyen eso que los físicos llaman "vacío cuántico" (pero que no es ni por asomo un verdadero vacío, una nada absoluta).

Así pues la ciencia niega de este modo el verdadero "no-ser" (la nada absoluta) y la sustituye desde el principio por un "ser" disfrazado de "no-ser" (algo que no parece nada pero que tiene un potencial esencial para el "ser"). Pero resulta que este potencial para "ser" ya es algo, y por lo tanto de ahí el problema: ¿cómo y de dónde surge este "potencial para ser"? He ahí de nuevo el problema del que no supimos escapar antes y que Parménides sintetizó en su famosa frase: "el ser no puede originarse del no-ser, el ser ni surge ni desaparece, es eterno e imperecedero". Y se opte por la solución que se opte: Dios, un multiverso que sufre de una eterna inflación en su ser, o una eternidad de ciclos (eones); acabaremos dando la razón a Parménides, el cual afirmaba que el verdadero "ser" esencial (sea lo que sea) siempre ha estado ahí y siempre estará dando soporte al devenir de nuestra realidad subjetiva...¡siendo el propio devenir una ilusión cognitiva de nuestra mente! El ser no puede dejar de ser, y por lo tanto debe ser eterno, inmutable, y continuo. Y no puede ser otra cosa porque eso supondría primero dejar de ser lo que era antes. Finalmente tampoco es congruente defender la multiplicidad puesto que eso implica que algo es (una cosa) y no-es (otra), lo que tampoco es lógicamente consistente.

Así pues todo el cambio percibido por nuestra sensibilidad (lo múltiple, los "mares", las ondas navegando por entre los campos cuánticos) serían lo aparente. Todas y cada una de las perturbaciones y excitaciones cuánticas no serían más que ilusiones transitorias: un falso devenir fruto de una conservación global que conlleva a que el valor efectivo del cambio en el ser (único e inmutable en esencia) reste cero (no habiendo así movimiento ni cambio efectivo). En este sentido no sería posible, pues, el "no ser", ni tampoco sería posible otro ser distinto del Verdadero y único ser, el eterno e inmutable.

Y si esta esencia única, eterna, e inmutable es algún tipo de Dios, un eterno sustrato natural del estilo de la "espuma" cuántica que conforma el multiverso, o quizás un ideal mundo matemático "platónico", es algo que quizás nunca conoceremos. Pero no obstante hay algo que posiblemente debemos admitir para ser lógicamente congruentes: sea esta esencia única e inmutable lo que sea, todo el cambio que percibimos a nuestro alrededor debe ser ilusorio, puesto que no es posible que esta esencia deje de ser o se convierta en otra cosa. Así pues las ondas cuánticas de probabilidad, los campos, las vibraciones, las partículas, la materia y toda la dinámica observada deben ser parte de una ilusión fruto del movimiento relativo del conjunto: ¡la interpretación de lo diverso y lo heterogéneo debe ser subjetiva! Una alucinación impuesta por el modo en que nuestro cerebro funciona.

En resumen: ¿quién puso el inflatón ahí arriba? ¡Nadie! El inflatón, junto con el resto de campos y sucesos son ilusorios. Y lo vemos representado de ese modo porque es la manera en que debe aparecer para que la falsa dinámica de lo aparente genere sujetos que interpreten tal y como nosotros lo hacemos. En el fondo se trata de una vuelta de tuerca más del consabido principio antrópico llevado quizás al extremo:

No es sólo, como indica la ciencia moderna, que posiblemente exista una infinidad de Universos dentro de un multiverso esencial dentro del cual a veces aparecen sujetos conscientes dadas las circunstancias (las leyes y constantes particulares de algunos mundos), sino que podría ser el caso de que lo que verdaderamente existiera fuese únicamente el propio multiverso (único, eterno e inmutable), apareciendo fortuitamente ciertas representaciones ilusorias en modo de Universo particular cuando las circunstancias permiten que surjan sujetos capaces de (mal)interpretar la unidad por multiplicidad, lo inmóvil por cambio, y lo homogéneo por heterogéneo.

Así pues a Leibniz le diríamos que no es posible el "no-ser" sin el contraste del "ser", y que no es posible que el verdadero ser deje de ser, que no haya alguna vez sido, o que se convierta en otra cosa. Lo que es, es; siempre lo ha sido y siempre lo será. Es unidad, es eternidad, es homogeneidad, y es inmovilidad. Y el problema de lo múltiple, del movimiento, del devenir y del cambio, la búsqueda por las causas primeras, etc., serían todos falsos -e ilegítimos- problemas. Un error de interpretación relativo y subjetivo. Algo que objetivamente no existe y que en la realidad física se nos muestra bajo las denominadas leyes de conservación: no es que las leyes físicas "deseen" mantener sus invarianzas, sino que dicha vehemencia por la conservación sería una representación directa que nos deberían hacer comprender que el cambio neto real es imposible. Las leyes de conservación serían pues indicios y pistas que nos tendrían que ayudar a aceptar que la esencia de la realidad es inmutable, que no se trata de que las cosas cambien de modo que ciertas cantidades se conserven, sino que en esencia NADA cambia, y la dinámica sólo es algo aparente y relativo a nuestra psique como sujetos.


https://www.meneame.net/m/ciencia/que-es-materia-ii

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"¿Es que puede encontrarse en la historia un solo ejemplo de un modo de producción nuevo que haya prendido de golpe, sin una larga serie de reveses, equivocaciones y recaídas?" Una gran iniciativa, Lenin (1919).


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Traducción al español por Huan Manwe