martes, octubre 02, 2007

Una de Spielberg

Se apagan las luces de la sala, el espectador se relaja en su butaca, esgrime el pochoclo y se prepara para lo que, sospecha, será una gran película. El murmullo deja lugar a un expectante silencio y en medio de la pantalla se lee el título de la superproducción:
UNIVERSE
T
HE MOVIE
Las letras se desvanecen para dar lugar a una escena suburbana. Una plaza, niños corriendo detrás de una pelota. Los atacantes están acercándose peligrosamente al arco, puede verse la preocupación en el gordito que ataja. Zurdazo. La pelota inicia su parábola amenazante en cámara lenta, mientras el gordito intenta un salto desesperado. Los dedos del héroe rozan la gloria y allí, en el momento clave, la escena se detiene. Y comienza a rebobinarse cruelmente.

La pelota se aleja de las manos del arquero, llega a los pies del goleador quien huye marcha atrás al sentir el contacto. Sus compañeros lo imitan en paradójica estampida. La cámara se aleja y el potrero se ve desde arriba, mientras un autobús lo rodea en reversa. Ahora más lejos, la ciudad observa como el Sol se arrepiente y retorna al cielo desde el oeste. Más lejos aún, y se ve una Tierra que gira sobre su eje en contra de las agujas del reloj, mientras recapitula el año en torno al Sol. Y se empequeñece.

El espectador se mueve inquieto ante esta película tan extraña que empieza por el final y parece avanzar hacia su comienzo. La cámara se sigue alejando de la escena y luego de unos minutos la Tierra se pierde completamente de vista. Sólo se ve el sol retrocediendo lentamente en su órbita alrededor del centro de la Galaxia, y las estrellas vecinas que imitan esa danza. Y ahora, todavía más lejos, se ve la Galaxia girando como un molino sin Quijote, al que se aproximan las galaxias vecinas que entran en escena por los bordes de la pantalla. La marcha contra reloj continúa, la galaxia empieza a perder su forma, convirtiéndose en una nube confusa de gas. Y el primer subtítulo de la película anuncia: “Nacimiento de la Galaxia a partir de una nube de Hidrógeno, Helio y trazas de Litio”.

La nube sigue perdiendo su forma, difuminándose a medida que se mezcla con las nubes vecinas, que se acercan amenazantes desde todas las direcciones. Unos minutos más, y el gas llena completamente toda la escena. Ya no hay galaxias, sino una sola nube homogénea que llena todo el universo. El subtítulo anuncia: “Aquí comenzó la Formación de Estructuras, a partir de pequeñas inhomogeneidades en un mar uniforme de gas”. El espectador se pregunta intrigado si es así como habrá empezado todo. Pero no parece ser esa la idea del director, porque el retroceso continúa.

El gas, que continúa llenando completamente la pantalla, se comprime. Y a medida que eso pasa, se calienta y los átomos que lo componen colisionan cada vez más violentamente. Hasta que el calor es tan insoportable que el gas comienza a arder. De nuevo el subtítulo explica “Aquí se produjo la Recombinación, antes de la cual el universo no era transparente, sino brillante”. Efectivamente la pantalla esta ahora de un rojo uniforme que se va tornando azul a medida que se calienta, y no se ve más que a unos pocos milímetros de profundidad. Y el rebobinado continúa.

El Universo está ahora lleno de núcleos atómicos y electrones, que ya no pueden mantenerse unidos debido a la violencia de las colisiones. Y ese gas se sigue comprimiendo. En un dado momento la furia térmica comienza a romper los núcleos, y la pantalla nos anuncia “Inicio de la Nucleosíntesis, que dió origen al Hidrógeno, Helio y Litio, antes de este momento no había núcleos sino sólo sus componentes”. Es decir que lo que se ve ahora no es un gas caliente sino una sopa uniforme de protones, neutrones y electrones.

El espectador ataja con la boca un pochoclo mientras se pregunta que sucederá a continuación. La pantalla dice “CUIDADO: de aquí en adelante, lo hechos que se relatarán son puramente especulativos y muy poco entendidos, cualquier semejanza con la realidad será bienvenida”. Y el retroceso sigue implacable.

La sopa de partículas elementales se sigue calentando y comprimiendo. Las partículas se rompen al chocar y sus componentes son cada vez más extraños. Los subtítulos pasan fugaces "Bariogénesis...", "Ruptura electrodébil....", y otros trabalenguas. En un dado momento todas las partículas se han roto y la pantalla esta llena de un material que el espectador no reconoce. El subtítulo intenta aclarar “Estamos viendo la estapa de Inflación: el universo está lleno de partículas extrañas llamadas inflatones”. El espectador piensa que algo raro harán estos inflatones, porque a medida que el tiempo retrocede, lo que antes era una uniformidad casi absoluta ahora comienza a mostrar detalles. Más densa y caliente por aquí, mas fría y diluida por allá. De nuevo los subtítulos “Vemos las inhomogeneidades primordiales, que luego desaparecieron a causa de la Inflación”.

Más compresión y más calor. Los intragntes inflatones colisionan brutalmente. Tanto que empiezan a destrozar el espacio en el que se mueven, como si arrancaran pedazos en su camino. Un cartel grave anuncia “Hemos llegado a la Escala de Plank, los conocimientos actuales no permiten imaginar lo que pasó antes”. La velocidad de la película disminuye hasta que se finalmente se detiene. El espectador contiene el aliento. Los subtítulos continúan “Esta etapa es también conocida como Big Bang, se la suele confundir con el comienzo del universo, pero es solo el principio de lo que podemos entender. Nuestra ignorancia acerca de lo que pasó mas atrás es absoluta”. La pantalla está llena de lo que demonios fuere la estructura cuántica del espacio tiempo.

La imagen comienza a moverse nuevamente, pero ahora la película avanza hacia delante, el tiempo fluye en su dirección habitual. El poder de los inflatones empuja la sopa hacia fuera, infla el universo, y barre con cualquier detalle visible, dando origen a la homogeneidad primordial. El espectador mastica reflexivamente el último pochoclo del paquete -Así que nada de “todo el universo comenzando en un punto de tamaño cero”. Nada de “el instante inicial”. Sólo ignorancia de lo que hubo antes.- Distraído, ve pasar ante sí toda la historia del universo. Se despabila al escuchar el zurdazo y mira sobresaltado la pantalla para ver el glorioso vuelo del gordito que salva un tiro clavado en el ángulo, con una atajada histórica. La pantalla se oscurece y un cartel anuncia:

THE END.


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8 comentarios:

  1. ¿Cómo que "nada de todo el universo comenzando en un punto de tamaño cero"? ¿Cómo que "Nada de el instante inicial”? ¿Cómo que "Esta etapa es también conocida como Big Bang, se la suele confundir con el comienzo del universo, pero es solo el principio de lo que podemos entender. Nuestra ignorancia acerca de lo que pasó mas atrás es absoluta"?

    Y uno tragando revistas de "divulgación científica" que aseguran todo con una precisión casi matemática; y leyendo todo el secundario que las cosas son así de claras; y peleando contra el dogmatismo ateo de los que te dicen que está clarísimo que es así y no hay lugar a otras hipótesis!!
    Pucha! ¿Quién es el hereje que se atreve a dudar de tantos años de tan sana educación sin lugar a la duda?

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  2. Ja! lo de hereje me viene al pelo, mire. Aca está el articulo divulgativo que publicó New Scientist sobre un trabajo del que fui co-autor, fíjese el título (aca esta la version completa).

    Los físicos son básicamente chicos que nunca crecieron, y siguen rompiendo los juguetes para ver que tienen adentro que los hace funcionar. Rompimos la materia a martillazos y encontramos atomos, rompimos los atomos y encontramos electrones, protones y neutrones. Rompimos éstos y encontramos quarks. Y no mucho mas.

    Sabemos que podemos seguir rompiendo (sic) muy probablemente varias veces mas. Pero también sabemos que el proceso tiene un límite, que es aquél en el que el pedazo de materia que rompamos tiene el tamaño más pequeño posible. Esa es la escala de Plank. Y no sabemos que pasa despues, con el siguiente martillazo.

    El universo, visto hacia atras en el tiempo, repite el mismo proceso. Rompe la materia en sus componentes cada vez más elementales. Pero resulta cuando llega a la escala de Plank ¿que pasa? ¿se rompe el espacio? ¿que quiere decir que se rompa el espacio? Eso es lo que se llama Big Bang, esa etapa desconocida.

    Es una pena que la mala divulgacion haya propagado la idea de que "el universo comenzo en un punto" y cosas asi. Lo cierto es que conocemos la historia del universo desde que este estaba muy comprimido. Pero no desde antes.

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  3. ¿El quark es el resultado de un proceso físico o es una exigencia de la matemática elegida?

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  4. Los nucleones (es decir neutrones y protones) están formados por quarks. Eso es tan cierto como que mi mesa esta formada por atomos: en ambos casos la evidencia es mas o menos indirecta, pero indiscutible.

    El unico problema con los quarks es que les gusta estar juntos. Es decir, si exploro dentro de mi mesa (tirándole electrones y viendo como se desvian, por ejemplo) veo que los atomos estan ahi. Aunque también puedo elegir separalos de la mesa y estudiarlos aisladamente.

    En el caso de los quarks, en cambio, si exploramos dentro del proton, claramente los quarks estan ahi. Pero si intentamos separarlos, resulta casi imposble: estan "confinados" ahi adentro.

    El confinamiento de quarks es un hecho experimental bien establecido, probarlo matemáticamente es como minimo difícil y en gran medida un problema abierto. Esto es asi aún si responde a una razon física sencilla: la fuerza entre dos atomos (como la fuerza entre electrones y protones) es mas débil cuanto mas los alejo, por eso puedo separarlos. En cambio, sorprendentemente, la fuerza entre dos quarks crece cuando los alejo, y por eso se confinan.

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  5. ¿La postulación de la existencia de los quarks no resuelve ciertas anomalías en los resultados matemáticos? Es decir, si los quarks no existieran los resultados de la matemática aplicada al análisis de las paticulas subatómicas no serían anómalos?

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  6. Supongo que te referís a lo siguiente: los quarks pertenecen a varios tipos diferentes, que se pueden acomodar en tres "familias" de pares

    (up, down)
    (charm, strange)
    (top, bottom)


    A medida que bajas por esa lista, los quarks son mas pesados (el top y el bootom son los mas pesados, siguen el charm y el strange, y finalmente los mas livianos son el up y el down). Las particulas pesadas son muy difiiles de observar, se necesita mucha energía para hacerlo. Por lo tanto, los miembros mas pesados de esa lista fueron los últimos en ser detectados en experimentos (el quark up fue detectado en el 67, el charm recien en el 76, y para el top hubo que esperar hasta el 2006 para tener los primeros reportes de deteccion).

    Sin embargo, desde la deteccion del up y el down en los 60´s, se supo que tenía que haber tres familias. Eso es asi por razones matemáticas: es la unica manera de compatibilizar las interacciones nucleares fuertes con la relatividad especial y el principio de localidad (que dice que las particulas sólo interactuan cuando se tocan, no hay accion a distancia). Esa propiedad matemática es usualmente llamada "cancelación de anomalías". Esa misma propiedad nos permite afirmar que no habrá más tipos de quarks que esos seis.

    Es decir: la cancelación de anomalías no fue la razon para la postulación de los quarks. Pero una vez que supimos que había quarks, la cancelación de anomalías nos dijo en cuantos tipos diferentes los podíamos encontrar. Y luego el experimento lo comprobó.

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  7. ¿No te parece que toda esta cuestión está demasiado influenciada por la matemática elegida y mucho menos por los procesos físicos reales?

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  8. No, para nada. Lo que sucede es que este nivel, los procesos físicos están tan alejados de la intuición, que la única manera de abordarlos es a travéz de la matemática. De hecho la matemática, como sucede en el caso de la cancelación de anomalías, nos da información acerca de qué es lo siguiente que deberíamos ver en los experimentos. Mientras esa información va siendo correcta, el modelo se desarrolla. Cuando la información contradice un experimento, se llega a una ruptura del tipo que te referías hace algunos post. Pero la ruptura que se manifiesta superficialmente como la inadecuación de un modelo matemático, se resuelve sólo con una completa reformulacion de nuestra vision del mundo.

    Por otro lado, la matemática no es nada diferente del pensamiento formal, no pone ninguna limitacion extra a la imaginación, como parecen creer muchas personas. Al contrario, le permite alcanzar estratos donde sin ella no habría jamás llegado.

    ¿Te preguntaste alguna vez por qué hay tantos buenos articulos divulgativos sobre la relatividad especial y tan pocos sobre la relatividad general y la mecánica cuántica? La respuesta es muy sencilla: a esas ideas no se puede llegar sin apoyarse en la matemática necesaria. Se puede ser intuitivo, y usar la imaginación, pero se necesita un background que la intuición no da. Einstein pudo explicar la relatividad especial hablando de trenes y relojes, pero el mismo no pudo hacerlo con la relatividad general. La mecánica cuántica está tan lejos de nuestra experiencia cotidiana que explicaciones como la del gato de Schrodinger no hacen mas que confundir.

    Mirá, aun a riesgo de exajerar te diría que es al reves, que la matemática está muy influída por nuestra visión física del mundo. Por ejemplo, de los siete problemas del milenio (www.claymath.org/millennium/), sólo dos fueron originados por las matemáticas, los demás tienen una raiz profundamente física (en particular, uno de ellos -la Teoría de Yang y Mills- surgió al intentar explicar el comportamiento de los quarks).

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