En el mundo de los sueños y desde muy niño pensé en la siguiente paradoja: ¿Y si lo que nosotros llamamos "vivir" en realidad es algo que estamos soñando desde una realidad más real que la nuestra? ¿Hasta qué punto lo real es realmente real?
Existen varias conjeturas de carácter científico que implican que nuestra realidad es uno de los múltiples estados de nuestra conciencia, esta descripción de la realidad, que está basada en la conciencia mental es totalmente subjetiva. -Véase Refª [1]-
Nunca he pensado que todos veamos exactamente lo mismo, si yo observo algo a lo que llamo "azul" , alguien lo verá "azul" pero a saber en qué tonalidad, cuando en realidad es amarillo...y ninguno de los que lo perciben lo consideran amarillo. Es como si los colores que percibimos en realidad no forman parte de la sustancia que impregnan sino que es precisamente una ilusión al percibir el universo, de hecho, nuestra conciencia mental, construye el universo tal y como lo percibimos. Es como observar nuestro mundo en "falsos colores"
En una de las lecciones de física que me explicaron siendo un muchacho, me dijeron que la luz, el color, todo eso, es ... imaginación nuestra.
Un objeto amarillo iluminado por luz blanca se percibe de distinta forma si es iluminado con luz azul o roja, por ejemplo.
El resultado de observar un objeto en un determinado color, en realidad, no implica que ese objeto sea de dicho color.
Un objeto azul absorbe todos los fotones de cualquier color, excepto del color azul, que son los fotones reflejados por dicho objeto.
También podemos observar la aditividad de diversos colores, si un objeto refleja luz en rojo y amarillo, el resultado que observamos es naranja.
Físicamente, el color es inherente a un estado característico de la luz. La luz se caracteriza por tener naturaleza ondulatoria y corpuscular indistintamente, la longitud de onda es la distancia existente entre dos crestas o dos valles consecutivos de la onda, el valor inverso de la longitud de onda es la frecuencia (el número de ondas que pasan en un segundo -1 onda/segundo es conocido como hercio [Hz] -en honor a Hertz]. En función de la longitud de onda/frecuencia, la luz tiene un color u otro.
El fotón es el corpúsculo o partícula portadora de la luz-Vea Refª [2]-
La luz es una manifestación concreta de la interacción electromagnética.
En el entorno que es visible al ojo humano y cuyos estremos de color son el violeta y el rojo (al igual que en el arco iris).
El fotón violeta tiene una longitud de onda (valor medio) de 4.500 Å , mientras que el fotón rojo es de 6.500 angstroms.
-Vea Refª [3]-
En la ilustración, la longitud de onda viene descrita en nanometros, si le añadimos un cero a cada cifra, obtenemos la longitud de onda en angstroms. A partir de 700 nm ya no es visible, se trata de luz infrarroja, y a hasta los 400 nm es luz ultravioleta, también invisible al ojo humano.
El resto de los colores que percibimos se encuentran en ese rango de longitudes de onda, prácticamente entre los 4.500 y 6.500 Å
Por encima de los 7.000 Å, no podemos percibir esa luz, se trata de luz infrarroja y por debajo de los 4.000 Å, tampoco, esa luz es ultravioleta.
El fotón puede portar longitudes de onda/frencuencias más cortas o más largas en función de su naturaleza energética, a medida que el fotón es más energético éste tiene mayor frecuencia y menor longitud de onda.
Así en los rangos inferiores al violeta, hay tres zonas del campo electromagnético:
Rayos ultravioleta, fotón cuya longitud de onda en angstroms está comprendida entre los 150 y los 4.000, ya en el límite de la luz visible violeta.
Rayos X, fotón cuya longitud de onda en angstroms está comprendida entre los 1 y 10, vibración en un entorno de magnitud equiparable al tamaño molecular.
Rayos gamma, fotón cuya longitud de onda en angstroms es inferior a 1, vibración en un entorno de magnitud equiparable al tamaño atómico.
De hecho se les llama rayos, porque concentran una gran cantidad de energía.
Por otro lado, en los rangos superiores al rojo, la longitud de onda llega a medirse primero en nanometros, micrómetros, milímetros, centímetros hasta llegar a metros e incluso kilómetros.
Rayos infrarrojos (infrarrojo cercano), fotón cuya longitud de onda es superior a la luz roja visible, desde los 7.000 Å hasta 1 µm (micrómetro)
1.000.000 Å =1 µm
1.000.000 µm = 1 m
Cuando los rayos infrarrojos tienen longitud de onda superior al micrómetro, se denominan ondas infrarrojas, siendo infrarrojo medio hasta los 5 µm, y posteriormente conocido como infrarrojo lejano a medida que la longitud de onda alcanza los 50 µm y desde aquí son denominadas ondas submilimétricas, por estar su longitud debajo del mm.
1.000 µm = 1 mm
1.000 mm = 1 m
Microondas, fotón cuya longitud de onda está situada entre la zona infrarroja y la zona radio, desde 1 mm hasta menos de 30 cm.
10 mm = 1 cm
100 cm = 1 m
Ondas de radio, son aquellos fotones cuyas longitudes de onda son superiores a los 30 cm y alcanzan los miles de kilómetros.
-Vea Refª [4]-
Somos ciegos para casi todo, si observamos el rango en comparación con el resto del espectro electromagnético, vemos muy poco sobre la realidad en el universo (menos de un 2 %) y si construimos nuestra realidad basándonos prácticamente en lo que vemos... pero la naturaleza nos ha proporcionado un cerebro que es capaz de crear tecnología y ciencia para suplir lo que no somos.
Así, el universo está siendo observado en todos los rangos del espectro. Dado que desde la Tierra, nuestra atmósfera nos permite ver el universo a través del visible y a través de radio (a ambas se le llaman ventanas) únicamente y no en todos sus rangos de frecuencia.
A finales de los años 50 se enviaban globos sonda a la alta atmósfera con aparatos de medición y se comprobaba que desde el espacio exterior llegaban energías de otros lugares del espectro electromagnético.
Así con la llegada de la astronáutica y el lanzamiento de los primeros satélites artificiales, se ha podido investigar otros rangos del espectro, de hecho, existen observatorios astronómicos específicos para cada zona del espectro electromagnético ubicados en satélites artificiales girando en torno a nuestro planeta.
Dado que la Astronomía (propiamente es Astrofísica) centra su investigación en torno al fotón que nos llega desde el espacio exterior, en función del tipo de fotón que se investiga, nace una rama específica:
La Astronomía puede ser clasificada desde este punto de vista -sobre el modo en se obtienen los datos- en distintas especialidades.
Desde 1.609 (invención oficial del anteojo):
* Astronomía fundamental en lo visible
Desde 1.938 (constatación de la existencia de radiación cósmica en frecuencia radio) y puesta en marcha en 1.946 por Martin Ryle y su equipo de la universidad de Cambridge.
* Radioastronomía (ventana radio)
Desde 1.960 (comienzo de la carrera espacial y mediante el lanzamiento de sondas a la alta atmósfera, hoy en día, en satélites artificiales)
* Astronomía ultravioleta
* Astronomía infrarroja
Desde 1.962(se descubre la fuente Scorpius X-1 que determina la posición del centro de nuestra galaxia)
* Astronomía X
Desde 1.970 (se descubren emisiones de rayos gamma de forma casual a través de detectores específicos del sistema de satélites militares para alertar explosiones nucleares, programa Vela)
* Astronomía gamma
Estas fotografías tomadas del centro de nuestra galaxia, han sido realizadas desde observatorios astronómicos ubicados en satélites espaciales y en diferentes longitudes de onda. Desde el satélite Spitzer, se ha tomado la foto en infrarrojos, en la foto del centro y en luz visible, ha sido tomada desde el Hubble y por último, en rayos X, desde el Chandra. Cada una de las fotografías nos da información que podemos contrastar y complementar para el conocimiento de lo observado.
Como podéis contemplar, el objeto de nuestros conocimientos más profundos sobre la percepción humana y la realidad del universo, acaba de comenzar (vamos en algunos casos tiene una décadas de existencia)
Sin embargo, a todos los que nos dedicamos a disfrutar de la ciencia y que nos gusta bucear en la historia, nos fascina la idea que en la mayor parte de los grandes descubrimientos, el grado de casualidad es realmente desconcertante.
August Kekulé (1.829-1.896) gran sabio alemán, químico, dedicado al estudio del enlace del carbono, estableciendo la tetravalencia del mismo y precursor de conocimientos básicos para comprender la Química Orgánica, tras descubrir que la molécula de benceno está compuesta de seis átomos de carbono y otro tanto de hidrógeno (el benceno es un hidrocarburo) no concebía la estructura de esta molécula.
Siendo un hidrocarburo extraño puesto que no cumple ninguna de estas fórmulas de composición molecular : CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2
que son válidas para los alcanos, alquenos y alquinos respectivamente y que se caracterizan por el tipo de enlace carbono-carbono. El enlace C-C alcano es conocido como enlace simple, en el alqueno es doble y en el alquino es triple.
El benceno con 6 átomos de carbono y 6 átomos de hidrógeno tiene como fórmula: C6H6 , ninguno de los enlaces C-C conocidos puede aplicarse a esta molécula, lo que hizo del benceno, un caso singular, pues hacía que incluso careciese de sentido la tetravalencia del carbono, poniendo en peligro todo el edificio teórico conocido por entonces para conocer los cientos de moléculas de hidrocarburos existentes, analizadas y descubiertas, el núcleo de la química orgánica se venía completamente abajo si el benceno no era explicable.
Mientras Kekulé en 1.855 no paraba de darle vueltas al asunto, quedó adormilado mientras su carruaje transitaba por las calles de Londres y soñó con una serpiente mordiéndose la cola (un uroboro) y entendió que el benceno era una molécula cíclica, es decir el último carbono se unía al primero -la serpiente mordiéndose la cola- y continuó sus investigaciones desde ahí hasta definir un nuevo tipo de enlace en los hidrocarburos bencénicos o aromáticos, cuya fórmula base general es CnHn , posteriormente, Kekulé desmintió esta anécdota para no caer en el ridículo.
Kekulé para justificar la tetravalencia del carbono solo tuvo que suponer que el benceno disponía de enlaces dobles y sencillos de manera alternada a lo largo del anillo, explicación que satisfizo gran parte del siglo XX, hasta que se profundizó en el estudio de las teorías de enlace.
Hace unos meses, enfrascado en la lectura de distintos artículos en revistas, libros especializados, sobre la estructura "real" del átomo, mi mente me hizo un gran regalo...
Llevo toda mi vida estudiando Física Cuántica, porque el estudio del átomo me fascina. A medida que profundizo, todo se me hace cada vez mas cuesta arriba, las explicaciones, el artilugio matemático que se necesita conocer... todo es realmente difícil para obtener una información mínima y poder intentar describir qué es la realidad y qué es un átomo.
Comencé a asumir mi derrota, moriré sin saberlo. Eso pensaba antes de poder conciliar el sueño despues de varias horas de intenso estudio, porque esa misma noche, soñé y vi un átomo.
Ví una luz anaranjada y compactada, no tenía una forma esférica perfecta, se abultaba y cambiaba continuamente ese abultamiento, todo transcurría a cámara lenta...
Esa estructura membranosa dejaba entrever hasta seis picos abultados que a duras penas trataban de guardar una posición de equilibrio y simetría entre ellos.
Imagina un globo inflado y desde el interior (si se pudiera) un dedo lo deforma hacia afuera, pues así ví los seis bultos, sólo que tres eran más abutados y otros tres, lo eran menos. Era como si estuviese latiendo, iba expandiéndose unos a costa de los otros y cambiando su estado de pulsación. La disposición de equilibrio es que los bultos grandes estaban dispuestos formando los vértices de un tetraedro.
En el momento en que intenté razonar lo que estaba contemplando, el sueño se iba emborronando hasta desaparecer.
Me dí cuenta que estaba contemplando un átomo de Carbono en su estado fundamental, ya que los bultos corresponden a los orbitales p del segundo nivel.
Contemplar un átomo es contemplar su estructura electrónica, el átomo de Carbono está formado por seis electrones en su corteza y éstos se disponen de la siguiente manera:
El primer nivel de energía es un orbital de carácter esférico denominado s, en ese órbital pueden ubicarse dos electrones como máximo.
El segundo nivel de energía tiene dos capas, en la primera vuelve a repetirse un nuevo orbital s con otros dos electrones.
Y en la segunda y más externa, está el orbital p compuesto de seis lóbulos, formando parejas, cada pareja es una estructura de dos esferoides separados por un plano de simetría, dado que hay tres planos en el espacio: yz - xz - xy, a estos orbitales se les llama respectivamente px, py, pz. En cada orbital caben dos electrones, como máximo.
El carbono tiene la estructura electrónica siguiente: 1 s (2) - 2 s (2) p (2)
Volví a soñar, si aquello era un átomo de carbono, los dos electrones externos del orbital p no podían ser aquello que yo estaba viendo, ya que estaba contemplando la presencia de tres electrones jugueteando en los seis lóbulos que componen el órbital más externo.
No quería razonar, quería contemplar.
¿Porqué de color naranja? ¿Tienen color los átomos?
Déjalo, déjalo, que quiero seguir contemplando sin mas.
Y lo que en un principio creía que era una esfera abultada, era en realidad una estrella de seis puntas, que pulsaba a un ritmo frenético, que siempre tenía tres puntas mas altas que las otras tres y que siempre trataba de conservar su simetría.
El movimiento fue acelerándose hasta que pude contemplar una luz rojiza que emanaba desde su profundo interior, mi conciencia estaba dentro de un orbital y trataba de buscar electrones, pero no los podía ver.
Esa luz rojiza pulsaba frenéticamente como un gran faro en la lejanía, no era un electrón, tenía que ser el núcleo.
De los electrones, ni rastro.
De las membranas naranjas, ya estando dentro, no habían membranas ni se percibía movimiento alguno salvo el del púlsar rojo que tenía allá enfrente, era minúsculo, realmente minúsculo.
Hubo una barrera de energía que me impidió proseguir, era como una especie de cristal duro, tocaba con mi mente, pero no podía entrar dentro de ese lugar donde habitaba el púlsar rojo.
Traté de observar algo más detalladamente el púlsar, pero entendí que aquello no era posible vislumbrar más de lo que había, y pensando que ese púlsar contiene el 90 % de la materia del átomo ¿Qué es la materia entonces?
De pronto, pude contener la respiración un momento y el tiempo comenzó a reducir el paso, veía como fotos del púlsar, mientras éste seguía en su movimiento infinito, podía percibir una foto tras otra, como cuando se observa el sol y luego miramos hacia algo oscuro, la impresión verde que nos queda en la retina y tarda en desaparecer, a mi me sucedió algo similar, lo curioso, carezco de ojos en esta situación.
Cada estado era imprevisible, dominio del más puro caos.
La estructura nuclear no era esférica ni mucho menos, cada foto que pude contemplar era deforme, deforme, deforme...La estructura del núcleo es irregular.
Me resultaba repugnante, me estaba dando arcadas y ganas de vomitar, no sé, creo que el esfuerzo que estaba realizando mi mente me estaba creando un malestar físico inmenso.
Desperté de un golpe y tuve que ir al aseo, porque sentí necesidad y me sentí mal del vientre, bebí agua y traté de relajarme un poco. Después de todo, la experiencia ha valido la pena, en mi fuero interior, aquello que pude contemplar, era y es, un átomo.
Desde ese día estoy tratando de interpretar el objeto que soñé.
¿Y los electrones?
No ví ninguno, tan sólo los abultamientos, creo que los electrones no son pelotitas ni planetillas girando en torno a un núcleo similar a un sistema planetario, nada de lo que nuestra imaginación trata de hacernos comprender, creo que son membranas que se deforman, orientan, creando las distorsiones, de hecho, lo que se llaman orbitales no son objetos, sino una función matemática de un estado concreto de la ecuación de Schrödinger, luego yo no pude observar tales orbitales, observé las membranas esas que eran en realidad los electrones que poseía el átomo.
De aquí que el estado más habitual del electrón sea precisamente una onda, ya que la membrana está en continuo movimiento ondulatorio.
Además el átomo está latiendo como un corazón, por un lado, observo tres prominencias que cambian su estado a duras penas con respecto a las otras tres, y además no están fijas entre sí, sino que mantienen un equlibro casi estable.
Es por ello, que el átomo posee seis electrones, ya que hay dos grupos de electrones, 3 en un estado "prominente" y los otros 3 en un estado "no prominente" , esto me recuerda una característica cuántica de los electrones y es su spin.
Un electrón queda definido por cuatro números cuánticos en su posicionamiento en la corteza atómica, de tal forma que esta ubicación es exclusiva a un sólo electrón (principio de exclusión de Pauli)
El spín define dos estados en un electrón: + 1/2 y -1/2
El estado spín se basa en un fenómeno de carácter rotacional en el propio electrón que tiene un momento angular supraplanario o infraplanario, pero esta definición no es válida para interpretar el sueño.
Por ello, + 1/2 podría ser "prominente" y - 1/2 "no prominente"
El hecho de que todos los electrones estén formando una estructura compacta bajo una misma membrana, denota que se trata del orbital p de un átomo, y por ser la capa más externa, la capa de valencia está totalmente saturada, por lo que se trata de un átomo de Neón (Z=10).
Cuando observo el núcleo atómico, no puedo traspasar una barrera energética, conocida como Potencial de Yukawa, donde el campo electromagnético del átomo cobra sentido y mantiene separado núcleo por un lado y corteza electrónica por otro.
El núcleo atómico es irregular, contradiciendo nuestra concepción en la imaginería popular, que el núcleo atómico consta de un agregado de bolitas, concretamente, dos clases de bolitas: protones y neutrones.
El hecho de que cada "foto" que puedo obtener del núcleo me hace ver una estructura completamente lejana a la esfera ideal me ha hecho comprender la interacción de fuerzas existentes en el núcleo, de una parte la interacción débil, encargada de mantener la propia existencia de los fermiones (protones, neutrones) y por otra parte, la interacción fuerte que mantiene unidos a los nucleones.
Observo que el equilibrio nuclear es precario y es relativamente fácil causar un desequilibrio en el mismo mediante la actuación incluso a distancia de otras partículas sub-atómicas, considero que si impactase alguna sub-partícula sobre el potencial de Yukawa, transmitiendo una onda concreta al propio núcleo, éste se desgaja en uno o varias partes (mediante la emisión de nucleones al exterior -radiactividad-).
Respecto al tamaño relativo del núcleo respecto al volumen atómico, lo cierto es que el 95% de la "materia" del átomo ocupa un espacio irrisorio, equivalente a una caja de cerillas respecto a un gran edificio de 1.000 m2 de planta.
Ese enorme vacío del átomo es lo que a Rutherford le mantuvo fascinado durante toda su vida, era y es, realmente desconcertante.
Pero, personalmente, para mí, lo realmente desconcertante es que la propia materia exista.
De ahí que los teóricos consideren que exista una sub-partícula portadora de la fuerza débil, responsable de la existencia de la materia, a esta sub-partícula (aún no descubierta y que es necesario que lo sea para que el edificio teórico de la física de partículas no quede desplomado para siempre) se le denomina Bosón de Higgs o la "partícula de Dios" (este nombre es más comercial que el anterior), de ahí que estén movilizando a una legión de científicos en el CERN para utilizar los aceleradores y conseguir el tera-electrón-voltio [TeV] que se requiere para vislumbrar esta partícula.
Mientras tanto, nos conformaremos soñando.
REFERENCIAS PARA AMPLIAR CONOCIMIENTOS:
Le recomiendo la utilización de la wikipedia para conocer las definiciones y conceptos resaltados en color (rojo, azul) en este artículo y ampliar sus conocimientos, desarrollando de forma adecuada su formación intelectual. La mayoría de los artículos del canal español son traducciones de la wikipedia original en inglés a la que remito a los conocedores de este idioma, ya que los artículos son exhaustivos y generalmente más completos y detallados. Es por lo que recomiendo previamente su lectura en español y para ampliar conocimientos o buscar claridad en los conceptos, veáse el artículo en inglés, generalmente hay un enlace referenciado al final del artículo, que le conducirá directamente.
www.wikipedia.org
[1] Sobre la percepción del color, léase el interesante artículo de la Dra. Rosa Arévalo García (Neurobióloga)
http://www.a-diba.net/es/arevalo1.php
[2] Sobre la estructura física de la luz, este enlace le explica en palabras sencillas muchas cosas que en principio son difíciles de comprender.
http://www.unicrom.com/Tut_estruct_luz.asp
[3] Definición de angstrom a través de la WIKIPEDIA
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%85ngstr%C3%B6m
[4] El espectro electromagnético con más detalle, en la WIKIPEDIA
http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagnetico
1. Las dietas de bajo contenido graso, previenen las enfermedades cardiacas. Se ha descubierto la relación entre los alimentos de origen animal y las afecciones cardiovasculares.
