tag:blogger.com,1999:blog-57688979647402343702024-03-14T10:41:04.850+01:00Materia y VidaEl motivo de que me haya decidido a escribir estos temas relacionados con la vida, en parte tomados de diversos libros, tiene su origen en el impacto que, hace tiempo, me causó la lectura de Cosmos (Sagan, C. 1980). Su lectura despertó en mi un profundo interés por el estudio de la Naturaleza. En los temas que desarrollaré también hablaré de la materia porque, curiosamente, los seres vivos somos una diversidad de moléculas magistralmente reagrupadas. En definitiva, materia sin vida.Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.comBlogger32125tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-74555689620383328892013-10-14T20:09:00.002+02:002013-10-14T20:09:57.509+02:00lo infimo<div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-49327766653368187192013-10-14T20:01:00.001+02:002013-10-14T20:08:34.014+02:00tema 6 lo infimo<div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-61009988154075965232012-05-13T15:30:00.001+02:002012-05-13T15:30:47.705+02:00<div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-85250946553910944422012-05-13T11:20:00.001+02:002012-05-13T11:22:02.389+02:00<div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-17127020194410147522012-05-13T11:17:00.002+02:002012-05-13T11:17:15.658+02:00<div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-83571319675146102922012-05-13T11:16:00.001+02:002012-05-13T11:16:44.400+02:00<div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-24868104737958366802010-10-16T16:25:00.025+02:002011-07-17T17:02:23.788+02:0022.- Fuerzas de Gravitación<div align="justify"><br /><br /><br /><br /><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">En griego, la palabra Física designa a la Naturaleza. La Física es la ciencia que estudia las propiedades objetivas del mundo material que nos rodea, por lo que su contenido es muy amplio y no se puede establecer netamente una línea divisoria entre la Física y otras ciencias naturales.<br /><br />En este tema, como un anexo a lo escrito con anterioridad, nos vamos a referir a algunos aspectos, a mi juicio interesantes, de la <em>ley de gravitación universal,</em> a la que se subordinan todos los cuerpos conocidos, tanto celestes como terrestres, independientemente de que sean químicamente simples o compuestos, vivos o inertes. Ley que por su trascendencia ya hemos mencionado en algunos de los escritos sobre <em>Materia y Vida</em>.<br /><br />Además, el desarrollo de estos temas nos servirán para ver lo necesario que es el dominio del cálculo matemático (y nos servirá de recordatorio) para alcanzar la resolución de los problemas propuestos, por lo que podemos afirmar que las matemáticas son la base para el estudio de todas las ciencias.<br /><br />Por otra parte, merece destacar que la mayoría de los descubrimientos físicos han servido de impulso para el desarrollo de otras ciencias y muy especialmente de la casi totalidad de los avances técnológicos.<br /><br />Comencemos, pues, con nuestro tema. En el universo, todos los cuerpos se atraen mutuamente. Según la ley de gravitación universal de Newton; <em>dos cuerpos</em> cu<em>alesquiera se atraen mutuamente con una fuerza directamente proporcional al</em> <em>producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia</em> <em>entre ellos</em>. Designando las masas de los cuerpos que se atraen por m<span style="font-size:78%;">1 </span>y m<span style="font-size:78%;">2</span>, y la distancia entre ellos por r, la fuerza de atracción será:<br /><br /><em>f = k(m<span style="font-size:78%;">1 </span>m<span style="font-size:78%;">2</span>) / r2</em><br /></span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">donde k es una constante determinada, denominada constante de gravitación, y cuyo valor en el sistema cegesimal es: </span><span style="font-size:130%;"><em>6’ 685 · 10 elevado a -8 cm3/g · seg2.<br /></em><br />De acuerdo con la ley de la gravitación universal se deduce que en la superficie de la Tierra (suponiendo que fuera una esfera correcta) todos los cuerpos deben caer con la misma aceleración, si no tuvieran roce con el aire. La aceleración adquirida por un cuerpo de masa m es<br /><br /><em>w = f/m</em> , de donde </span><span style="font-size:130%;"><em>f = mw<br /></em><br /><em>f</em> es la fuerza con que el cuerpo es atraído por la Tierra y <em>w</em> la aceleración.<br /><br />Según la ley de Newton, en el caso de una masa <em>m </em>que es atraída por la Tierra, se tiene:<br /><br /><em>f = k(m Mt) / Rt2<br /></em><br />donde <em>Mt </em>es la masa de la Tierra y <em>Rt</em> su radio, de donde<br /><br /><em>w = k (m Mt) / Rt2 (1/m) = k (Mt / Rt2)<br /><br /></em>La última fórmula nos dice que, como la masa de la Tierra y su radio son magnitudes constantes, la consecuencia es que todos los cuerpos de la superficie de la Tierra, con independencia de sus masas, caen con la misma aceleración, aceleración que se expresa con la letra <em>g<span style="font-size:78%;">0</span></em>, por tanto<br /><br /><em>g<span style="font-size:78%;">0</span> = k Mt / Rt2<br /></em>Ecuación 1<br /><br />La aceleración de la gravedad (<em>g<span style="font-size:78%;">0</span></em>) se define como la fuerza con que es atraída una pesa patrón de<em> 1kg</em> masa, en la latitud de 45º y al nivel del mar; este valor es de <em>9’81</em> <em>m/seg2.</em><br /><br />Con los datos de la ecuación 1, podremos averiguar la masa de la Tierra y su densidad.<br /><br />Sabiendo que:<br /><br /><em>g<span style="font-size:78%;">0</span> = 981 cm/seg2<br />k = 6’685 · 10 elevado a-8 cm3/g · seg2<br />Rt = 6370 · 10 elevado a 5 cm.</em><br /><br />y utilizando la fórmula 1, tenemos:<br /><br /><em>Mt = g<span style="font-size:78%;">0</span>Rt2/k</em><br /><br />Al resolver esta fórmula, obtenemos como valor de <em>Mt = 5’98 · 10 elevado a 27 g</em>.<br /><br />La densidad media de la esfera terrestre la hallamos de la ecuación<br /><br /><em>d = Mt/ (4/3 · π · Rt3)</em><br /><br />de donde calculamos que el valor de<em> d = 5’5 g/cm3.</em><br /><br />Otra consecuencia muy importante de la ley de gravitación universal es, como vamos a ver, la deducción de la velocidad de escape.<br /><br />Partiendo de la base de que todos conocemos los conceptos de fuerza, trabajo, energía potencial y energía cinética, nos vamos a adentrar en este estudio.<br /><br />En el campo gravitacional de la gravedad terrestre, el trabajo desarrollado por una partícula que se desplaza en él, no depende de la forma ni de la longitud de su trayectoria, sino solamente de la diferencia de alturas, con respecto a la Tierra, entre el punto inicial y final del movimiento, punto final que, la mayoría de las veces, es la superficie de nuestro planeta.<br /><br />En física se demuestra (aquí no lo vamos a hacer por la elementalidad de estas notas) que la energía potencial de gravitación para dos masas <em>m</em><span style="font-size:78%;"><em>1</em> </span>y <em>m<span style="font-size:78%;">2</span></em> separadas por una distancia<em> r</em> es:<br /><br /><em>Ep = -k (m<span style="font-size:78%;">1</span>m<span style="font-size:78%;">2</span>)/r<br /></em>Ecuación 2<br /><br />¿Por qué aparece el signo menos en la ecuación anterior?<br /><br />Al referirnos, en este caso, cuando la masa m2 se encuentra en el infinito, o sea, r = infinito, donde la energía potencial sería la máxima que se puede conseguir, pero por haberse convenido en considerar que la energía potencial en este punto sea igual a cero, resulta que las energías potenciales que fuese adquiriendo el cuerpo al acercarse a la Tierra, (masa <em>m<span style="font-size:78%;">1</span></em>) al ser atraído por ella, disminuirían, por lo que, por consiguiente, serían inferiores a cero, es decir, serían negativas. Por lo tanto, consecuencia de ello es que la ecuación anterior debe ser negativa.<br /><br />Debemos recordar, también, que en cualquier instante de la trayectoria r de un cuerpo que se desplaza en un campo gravitacional, la suma de las energías cinética y potencial, con sus signos respectivos, es igual a la de su energía total (<em>Ec + Ep =</em></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"> <span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>E)</em></span></span></div><br /><br /><div align="justify">Por otro lado, la energía cinética de este cuerpo cuando se halla a una distancia infinitamente grande, donde la energía potencial es cero, como henos dicho, y la velocidad es v<span style="font-size:78%;">0</span>, su energía cinética, por tanto, sería:<br /><br /><em>Ec<span style="font-size:78%;">0</span> = (m v<span style="font-size:78%;">0</span>2</em></span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><em>)/2 = E,</em> (por ser en este punto <em>Ep=0</em>)<br />Ecuación 3<br />de donde<em> v<span style="font-size:78%;">0 </span>= <strong><span style="font-size:180%;">V</span></strong>(2E/m<span style="font-size:78%;">2</span>)</em> .<br />Ecuación 4 </span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">(Por dificultades en el simbolismo,<em> v<span style="font-size:78%;">0</span>2</em> significa <em>v</em><span style="font-size:78%;"><em>0 </em><span style="font-size:130%;"><em></em>elevado</span><em><span style="font-size:100%;"> </span></em></span>al cuadrado y <em>v3</em>, <em>v</em> elevado a la tercera potencia. El</span><span style="font-size:100%;"><span style="font-size:130%;"> símbolo <strong><em>v</em></strong> significa la raiz cuadrada de la cantidad que le</span> <span style="font-size:130%;">sigue entre paréntesis o entre corchetes.)</span><br /><br /></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">La energía cinética del móvil <em>m<span style="font-size:78%;">2</span>,</em> en cualquier instante de su trayectoria al acercarse a la Tierra, y suponemos que es el instante <em>r,</em> el mismo instante que hemos supuesto para su energía potencial (ecuación 2), será:<br /><br /><em>E<span style="font-size:85%;">C</span> = (<span style="font-size:100%;">m<span style="font-size:78%;">2</span>v2</span>)/2 </em></span><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Ecuación 5<br /><br />De acuerdo con la igualdad <em>E<span style="font-size:85%;">C</span> + E<span style="font-size:85%;">P</span> = E</em> y las ecuaciones 2 y 5, tenemos:<br /><br /><em><span style="font-size:100%;"><span style="font-size:130%;">m</span><span style="font-size:78%;">2</span></span>v2/2 – k (m<span style="font-size:78%;">1</span>m<span style="font-size:78%;">2</span>)/r = E</em><br /><br />de donde, teniendo en cuenta la ecuación 4,<br /><br /><em>v = <strong><span style="font-size:180%;">V</span></strong>[2E/m<span style="font-size:78%;">2</span>) + k(2m<span style="font-size:78%;">1</span>)/r] = <strong><span style="font-size:180%;">V</span></strong>[ v<span style="font-size:78%;">0</span>2 + k(2m<span style="font-size:78%;">1</span>)/r]<br /></em><br />Si el cuerpo 2, hallándose a una distancia infinita del cuerpo 1, tuviese la velocidad <em>v<span style="font-size:78%;">0</span> = 0,</em> tendríamos que<br /><br /><em>v = <span style="font-size:180%;"><strong>V</strong>(</span> k 2m<span style="font-size:78%;">1</span>/r)<br /></em>Ecuación 6<br /><br />Veamos ahora el caso de un cuerpo sólido de masa m1 que cae desde el infinito a la tierra con una velocidad inicial<em> v<span style="font-size:78%;">0</span></em> = 0. Entonces, según la ecuación 6, al alcanzar la superficie de la Tierra, tendrá la velocidad<br /><br /><em>v = <strong><span style="font-size:180%;">V</span></strong>[k(2M<span style="font-size:100%;">t</span>)/R<span style="font-size:100%;">t</span>]</em></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">donde <em>M<span style="font-size:100%;">t</span></em> es la masa de la Tierra y <em>R<span style="font-size:100%;">t</span></em> su radio. Colocando aquí sus valores: <em>k =</em> <em>6’685·10 elevado a -8 cm3/g.seg2 ; </em></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">M<span style="font-size:100%;">t </span>= 5’98·10 elevado a 27g;</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> y R<span style="font-size:100%;">t </span>= 6’37·10 elevado a 8 cm, obtenemos:<br /><br /><em>v = <strong><span style="font-size:180%;">V</span></strong>[6’685·10 elevado a -8(2·5’98·10 elevado a 27/6’37·10 elevado a 8)] cm/seg =</em> <em>11’2·10 elevado a 5 cm/seg.<br /><br /></em>Así, tenemos que un cuerpo que cae sobre la superficie de la Tierra desde el infinito, debido a la atracción de la Tierra, alcanza la velocidad de <em>11’2 km/seg</em>. Y viceversa, para que un cuerpo lanzado desde la superficie de la Tierra, verticalmente hacia arriba, no caiga otra vez a la Tierra (despreciando la resistencia del aire), sino que se aleje al infinito, hay que comunicarle una velocidad de <em>11’2 km/seg</em>. Esta velocidad se denomina velocidad de escape o velocidad de liberación.<br /><br />Al igual que hemos calculado la masa de la Tierra, podemos determinar la del Sol. No obstante, antes tendremos que recordar algunos conceptos básicos del movimiento circular.<br /><br />Sabemos que la velocidad lineal de un cuerpo que gira alrededor de otro es<br /><br /><em>v = wR<br /></em>Ecuación 7<br /><br />donde <em>w </em>es la velocidad angular constante y <em>R </em>el radio de giro.<br /><br />Relacionando la velocidad con el periodo <em>T</em> de rotación del cuerpo, tenemos que<br /><br /><em>w = 2π /T<br /></em>Ecuación 8<br /><br />Sabemos que el número de revoluciones (frecuencia, <em>N</em>), es la inversa del periodo, luego<br /><br /><em>N = 1/T<br /></em>Ecuación 9<br /><br />de aquí, según ecuación 8 deducimos que la velocidad angular del sólido se representa así:<br /><em>w = 2π N<br /></em>Ecuación 10<br /><br />Recordemos que en el movimiento curvilíneo, la aceleración que podemos considerar total w se halla descompuesta en dos; la tangencial y la centrípeta o normal</span><a title="" style="mso-footnote-id: ftn1" href="http://www.blogger.com/post-create.g?blogID=5768897964740234370#_ftn1" name="_ftnref1"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span></a><span style="font-family:arial;font-size:130%;">.<br /><br />El valor de la aceleración centrípeta es:<br /><br /><em>w<span style="font-size:78%;">0</span> = v2/R</em><br />Ecuación 11<br /><br />Donde v es la velocidad del cuerpo en el punto dado, y R el radio de curvatura en ese punto. Diremos que, como es lógico<br /><br /><em>w = <strong><span style="font-size:180%;">V</span></strong>( w<span style="font-size:78%;">0</span>2 + w<span style="font-size:78%;">t</span></em></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><em>2 )<br /></em><br />donde <em>w</em> es la aceleración total y, <em>w<span style="font-size:78%;">n</span> y w<span style="font-size:78%;">t</span></em> son las aceleraciones centrípeta y tangencial, respectivamente.<br /><br />Sustituyendo en la ecuación 11 la velocidad v por el valor obtenido en la ecuación 7, tenemos:<br /><br /><em>w<span style="font-size:78%;">n</span> = w2R<br /></em>Ecuación 12<br /><br />Teniendo en cuenta la ecuaciones 9 y 10, la ecuación anterior la podemos expresar:<br /><br /><em>w<span style="font-size:78%;">n</span> = 4π2 R/T2</em><br />Ecuación 13<br /><br />Recordados los conocimiento básicos del movimiento circular, vamos a entrar de lleno en la determinación de la masa del Sol.<br /><br />La masa de un astro central a cuyo alrededor gira un satélite se puede determinar conociendo el radio de la órbita del satélite y su periodo de traslación.<br /><br />Estos valores, con respecto a la Tierra son fáciles de determinar; tenemos:<br /><br />Radio de la órbita<em> ( Rt ) = 149’5162·10 elevado a 13 cm.<br /><br /></em>Periodo de traslación <em>( Tt ) = 31’557·10 elevado a 6 seg.<br /></em><br />Otro valor que habrá que tener en cuenta: <em>k = 6’685·10 elevado a -8 cm3 / g · seg2<br /><br /></em>La resolución de la fórmula que nos llevará a determinar la masa del Sol, la iniciamos a continuación.<br /><br />Al principio de la página 1 decimos que la fuerza con que un cuerpo es atraído por laTierra es:</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><em>f = mw<br /></em>Ecuación 14<br /><br />En el caso que nos ocupa, la fuerza de atracción <em>f </em>es la que crea la aceleración centrípeta en el satélite Tierra y es<br /><br /><em>f = <span style="font-size:100%;">Mtw</span><span style="font-size:78%;">n</span><br /></em><br />y que la misma fuerza es la que mantiene unidos al Sol y la Tierra, esto es<br /><br /><em>f = k ( M<span style="font-size:100%;">s</span>M<span style="font-size:100%;">t</span>)/<span style="font-size:100%;">Rt2</span></em></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Por lo que igualando estas dos ecuaciones y teniendo en cuenta la ecuación 13 tenemos:<br /><br /><em>k(M<span style="font-size:100%;">s</span>M<span style="font-size:100%;">t</span>)/<span style="font-size:100%;">Rt</span></em></span><span style="font-family:arial;"><em><span style="font-size:100%;">2</span> = M<span style="font-size:100%;">t</span>(4π2 R<span style="font-size:100%;">t</span>)/<span style="font-size:100%;">Tt </span></em></span></span><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"><em><span style="font-size:100%;">2</span><br /><br /></em>y operando<br /><em>M<span style="font-size:78%;"><span style="font-size:100%;">s</span> </span>= (4π2 /k) · (R<span style="font-size:100%;">t</span></em></span><span style="font-family:arial;"><em>3/T<span style="font-size:100%;">t</span></em></span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><em>2)</em><br /><br />Resolviendo, con los datos expresados más arriba de la órbita de la Tierra y de su período de traslación, encontramos la masa del Sol<br /><br />M<span style="font-size:100%;">s</span> = 1’98 · 10 elevado a 33g.<br /><br />Por su relación con la gravitación universal, vamos a referirnos a las fuerzas de inercia, de la forma más simple posible, para llegar al cálculo de la velocidad orbital, que es la que debe alcanzar un satélite artificial para que gire alrededor de la Tierra sin caer sobre ella<br />Sin referirnos a la inercia en el caso del movimiento lineal, vamos a entrar de lleno en el movimiento circular. Espero que la explicación sea comprensible.<br /><br /><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh5LAFsE_upcGIwZMbqEZyTyDegkb_YUgHWCo0Vf1MN3Zsd38n0_mpjNmIQw2loZCfJarb9mFtq1bjCXkQykM73lQaMuo9Pfkgse7z9xJUfOegnxTzzr4ATuEsbd9AmssSYiB8fskthrWmA/s1600/OCR0002.jpg"></a><br /><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh5LAFsE_upcGIwZMbqEZyTyDegkb_YUgHWCo0Vf1MN3Zsd38n0_mpjNmIQw2loZCfJarb9mFtq1bjCXkQykM73lQaMuo9Pfkgse7z9xJUfOegnxTzzr4ATuEsbd9AmssSYiB8fskthrWmA/s1600/OCR0002.jpg"></a><br /><br /><br /><br /><br /><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh5LAFsE_upcGIwZMbqEZyTyDegkb_YUgHWCo0Vf1MN3Zsd38n0_mpjNmIQw2loZCfJarb9mFtq1bjCXkQykM73lQaMuo9Pfkgse7z9xJUfOegnxTzzr4ATuEsbd9AmssSYiB8fskthrWmA/s1600/OCR0002.jpg"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh5LAFsE_upcGIwZMbqEZyTyDegkb_YUgHWCo0Vf1MN3Zsd38n0_mpjNmIQw2loZCfJarb9mFtq1bjCXkQykM73lQaMuo9Pfkgse7z9xJUfOegnxTzzr4ATuEsbd9AmssSYiB8fskthrWmA/s400/OCR0002.jpg" border="0" /></a> </div><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" />Fig.1</span></div></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">El hombre sentado en una plataforma giratoria tira de una pesa con la fuerza f para hacerala girar.<br /><br />Imaginemos un hombre sentado en una plataforma giratoria con una piedra de masa m en las manos (fig. 1). Para que la piedra se desplace junto con la plataforma, es decir, describiendo una circunferencia de radio R, es necesario comunicar a la piedra una aceleración centrípeta <em>wn = w2R,</em> donde w es la velocidad angular de la plataforma. Para ello, el hombre debe tirar de manera continua de la piedra para aplicarla una fuerza centrípeta<em> f = mw2R,</em> para, así, obligarla a girar. Sin la fuerza centrípeta f, la piedra saldría disparada tangencialmente. A su vez, la piedra actúa sobre las manos del hombre con una fuerza f’ = -f; esta fuerza f’ está aplicada a las manos del hombre y dirigida hacia el exterior, de esta forma, la piedra, en la dirección del radio de la plataforma, está en equilibrio. A esta fuerza f’ se la denomina fuerza centrífuga de inercia.<br /><br />Con estos conceptos, vamos a calcular la velocidad orbital<br /><br />Supongamos la Tierra perfectamente esférica y tuviéramos un cuerpo de masa m girando sobre su superficie, según el ecuador, a la velocidad lineal v, y sin rozar la superficie terrestre.<br /><br />Tengamos en cuenta:<br /><br />1º.- Lo expuesto en el caso del ejemplo de la figura 1, donde, en este tipo de movimiento, la fuerza centrífuga tiene el mismo valor (f = mw2R) y sentido contrario que la fuerza centrípeta ( R = radio de la Tierra).<br /><br />2º.- Recordemos, además, que las fuerzas centrípeta y centrífuga son las dos fuerzas cuya existencia viene determinada por el principio de la igualdad de la acción y reacción, fuerzas opuestas y de igual valor cuando el cuerpo al que se aplican se halla en equilibrio con respecto a la dirección en que se aplican estas fuerzas. Por ejemplo, en el caso de hacer girar una piedra atada a una cuerda, la fuerza centrípeta está aplicada a la piedra y la centrífuga a la cuerda. En el caso de la Luna girando alrededor de la Tierra, la fuerza centrípeta está aplicada a la Luna y la centrífuga a la Tierra. Si queremos que la piedra y la Luna sigan con la misma velocidad hay que mantener el equilibrio entre estas dos fuerzas. En el caso de la piedra, la mano que sujeta la cuerda tiene que aplicar una fuerza de igual valor a la centrífuga, y en el caso de la Luna la fuerza que equilibra a la centrífuga es la de la gravedad.<br /><br />Con lo dicho hasta aquí, volvamos a nuestro caso del cuerpo de masa <em>m </em>que gira sobre la superficie de la Tierra. Teniendo en cuenta la ecuación 7, deducimos que<br /><br /><em>w = v/R</em><br /><br />aplicando este valor en la ecuación referida a la fuerza centrípeta; f = mw2R, resulta:</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><em>f = mv2/R</em></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Como para compensar la fuerza de la gravedad y, así, conseguir que el cuerpo no fuera atraído por la Tierra, la fuerza de la gravedad y la fuerza centrípeta f deberían ser iguales.<br /></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Sabemos que las fuerzas que actúan sobre el cuerpo de masa m son: :<br />fuerza de la gravedad =<em> mg<span style="font-size:78%;">0</span><br /></em>fuerza centrípeta, deducida últimamente <em>= mv2 /R<br /><br /></em>igualando estas dos fuerzas<br /><br /><em>mv2/R = mg</em></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><em><span style="font-size:78%;">0</span><br /></em><br />resulta<br /><br /><em>v = <span style="font-size:180%;"><strong>V</strong></span>(g<span style="font-size:78%;">0</span> R)<br /></em><br />Como<br /><em>g<span style="font-size:78%;">0</span> = 981 cm / seg2 y R = 6.370 km = 6’37 · 10 elevado a 8 cm, tenemos que</em>.<br /><br /><em>v =<span style="font-size:180%;"> <strong>V</strong></span>(981· 6’37·10 elevada a 8)</em> <em>cm/seg = 7’91·10 elevado a 5 cm/seg = 7’9 km/seg<br /></em><br />En el caso del movimiento de un satélite artificial que gira alrededor de la Tierra, según una órbita circular, a la altura de 2.000 km , como la aceleración de gravedad a esa altura es de <em>568 cm/seg2 y R = 8370 km (6370 + 2000)</em> la velocidad orbital del satélite sería<br /><br /><em><strong><span style="font-size:180%;">V</span></strong>(568 · 8’37 · 10 elevado a 8) cm/seg = 6’9 km/seg<br /><br /></em>Al principio de este escrito hemos determinado la masa y volumen de la Tierra así como la velocidad de escape. Con estos datos estamos en condiciones de determinar cual sería el valor de la masa de un agujero negro de volumen igual al de la Tierra.<br /><br />Como sabemos, un agujero negro es una región del espacio - tiempo motivada por un colapso gravitatorio de materia donde la atracción gravitatoria se ha hecho tan intensa que ni la luz puede escapar<br /><br />Según esto, podemos imaginar que la masa y su concentración de un agujero negro son tan enormes que la velocidad de escape en él superan incluso a la velocidad de la luz. Por tanto, nos será fácil resolver el problema propuesto, partiendo de la velocidad de la luz, resolución que, por su sencillez, dejamos que la realice el lector. Para ello debe partir de la ecuación 6 de la página 4, que nos da la velocidad de escape, poniendo en lugar de v la velocidad de la luz expresada en centímetros.<br /><br />El resultado nos dice que la masa del agujero negro de volumen igual al de la Tierra debería ser superior a 4’3×10 elevado a 36 gramos., lo que supone 10 elevado a 9; mil millones de veces superior a la masa de la Tierra. Este valor nos dice que un centímetro cúbico de masa del agujero negro pesaría 5.500 toneladas en la Tierra.<br /><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Si pretendiéramos tirar una piedra con una honda, la aceleración tangencial es la que hace que la piedra salga disparada, y la aceleración centrípeta es la que mantiene la piedra en la honda mientras la hacemos girar.</span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>BIBLIOGRAFÍA</strong></span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Frish, S. y Timoreva, A. (1967). <em>Curso de Física General</em> (3 tomos) Moscu: Editorial Mir (Anto</span>nio</span> <span style="font-family:arial;font-size:130%;">Molina García Trad.) Impreso en la URSS.</span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-24397225433453626972010-10-13T16:19:00.014+02:002012-01-29T09:39:22.135+01:00ADONDE VAMOS<div align="justify"><br /><br /><br /><br /><br /><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Con el último escrito REFLEXIONES FINALES, termino el conjunto de temas que he titulado MATERIA Y VIDA, y que podríamos resumir como un compendio <em>de donde</em> <em>venimos</em>. También podríamos preguntarnos <em>adonde vamos</em>: la muerte es el fin o hay vida después de la muerte.<br /><br />La mayoría de las civilizaciones, desde las más antiguas, han sentido esta misma inquietud, que propició la aparición de hombres que fueron poderosos forjadores de un espiritualismo evolutivo y trascendente. Todos ellos recibieron como un mandato divino para predicar y extender estos principios sobre la inmortalidad del alma y que dieron origen a las distintas religiones. Mencionaré alguno de los más significados.<br /><br /><br /><strong>1.- Rama<br /></strong>El primer gran iniciado surge en el pueblo ario hace cuatro o cinco mil años antes de nuestra era. En aquellos tiempos, en centro Europa, el hombre que habitaba los bosques ya no era el hombre de las cavernas; la civilización ya había comenzado. Entre los sacerdotes de este pueblo, los druidas, se encontraba un hombre joven llamado Ram, cuyo alma reconcentrada y espíritu profundo se rebelaban contra los sacrificios humanos de su pueblo.<br /><br />Ram o Rama tuvo un sueño que fue el origen de un culto nuevo, que al propagarse logró, después de grandes esfuerzos, que el pueblo druida abandonara dicho culto sanguinario e hizo que su nueva doctrina se extendiera por todo el oriente hasta las puertas del Himalaya.<br /><br />La religión védica admite la inmortalidad del alma y sus reencarnaciones sucesivas. Religión que desempeñará un papel principal en el brahmanismo</span><a title="" style="mso-footnote-id: ftn1" href="http://www.blogger.com/post-create.g?blogID=5768897964740234370#_ftn1" name="_ftnref1"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span></a><span style="font-family:arial;font-size:130%;">, el budismo, entre los egipcios y los órficos, en la filosofía de Pitágoras y Platón Los vedas, además, admiraban la maravillosa coordinación de los fenómenos de la Naturaleza.<br /><br /><strong>2.- Krishna<br /></strong>Krishna fue el verdadero creador de la religión nacional india. Además ese poderoso genio trajo al mundo una nueva idea, la del verbo divino o de la divinidad encarnada. Es como el primer Mesías. El primer hijo de Dios encarnado fue Krishna. Historia o leyenda, hacia el año 3000 ante de nuestra era nació, de una madre virgen, Krishna, engendrado por la divinidad.<br /><br />La vida de Krishna, como su muerte, son muy similares a la de Cristo. Ël mismo se sentía hijo de Dios, y en sus predicaciones enseñaba que el dueño del universo se había encarnado ya más de una vez entre los hombres y que volvería a encarnarse.<br /><br />Su religión cree en la reencarnación de las almas como la de Rama. Hay otros grandes iniciados que admiten la reencarnación, como hemos señalado al final del escrito sobre Rama, hasta que aparece Moisés..<br /><br /><em><br /></em><strong>3.-Moisés</strong><br />Moisés, iniciado egipcio y sacerdote de Osiris, fue el primer organizador del monoteísmo. Su nombre de nacimiento fue Hosarsiph y era hijo ¿adoptivo o natural? ¡jamás se supo! De la princesa real hermana de Ramsés II (1304 1232 A.C.).<br /><br />Desde joven sentía una profunda inclinación por los temas transcendentes. Su madre, a la que estaba muy unido, como princesa real soñaba para su hijo lo mejor: el trono de los faraones, lo que preocupaba a Ramsés. Un día, Hosarsiph, ya mayor, dijo a su madre que iba a penetrar en los misterios de Isis y Osiris. – Si tal haces, le dijo su madre, ya no te veré durante mucho tiempo. En nombre de Osiris, ¿Quién eres y que vas ha hacer? – le preguntó su madre.<br /><br />- ¿Lo se yo mismo? Sólo Osiris lo sabe. Pero dame tu bendición a fin de que Isis me proteja. – Hosarsiph se arrodilló y recibió la bendición de su madre. Ella, comprendiendo que el pensamiento de su hijo nunca le llegaría a conocer, se alejó musitando una plegaria. Hosarsiph pasó fácilmente por la iniciación de Isis y salió formado como sacerdote de Osiris.<br /><br />Ramsés, que aumentaba su desconfianza hacia Hosarsiph por si aspirase al trono, a expensas de su hijo poco formado, nombró a Hosarsiph escriba sagrado del templo de Osiris y así le alejaba del trono, al tener que viajar como inspector de los distintos nomos (provincias).<br /><br />En estos viajes comprobó como los hebreos, tributarios de Egipto, estaban sometidos a duros trabajos, Hosarsiph no pudo escapar a una secreta simpatía por esos intratables, cuyos ancianos, fieles a la tradición de Abraham, adoraban al Dios único. Ver el continuo trato infrahumano que recibían hizo brotar en él un deseo irresistible de sacar a ese pueblo de la esclavitud, la idea de esta misión pasó ante sus ojos: amasar con esas tribus movedizas un pueblo de combate que representara la ley del Dios supremo en medio de la idolatría de los cultos existentes.<br /><br />A partir de este momento, para señalar la nueva era que comenzaba en su vida, Hosarsiph tomó el nombre de Moisés, que significa el “salvado”. Moisés se casó con Séfora, la hija de Jetro y durante varios años vivió al lado del sabio en Madián. Moisés inició su gran obra a partir del comienzo del éxodo, después de la visión que tuvo en el monte Sinaí. La acción de Moisés fue la más colosal obra después del éxodo prehistórico de los arios, los antecesores de la gran familia indoeuropea.<br /><strong><br />4.- Jesús</strong> </span></div><br /><br /><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Es imposible terminar la descripción de los grandes iniciados más relevantes sin mencionar a Jesús. Jesús fue como el Maestro de los maestros, el más grande de los iniciados, y de todos conocida su obra, por lo que no me extenderé más en su vida. Sólo recordar que las religiones judaica, cristiana y mahometana no creen en la reencarnación de las almas, su doctrina sólo admite la existencia de un alma personal.<br /><br /><strong>5.- Reencarnación de las almas<br /></strong>Los principios esenciales de la doctrina de la reencarnación pueden formularse como sigue: El espíritu es la única realidad. La materia no es más que una expresión inferior, cambiante y efímera. La creación es eterna como la vida. El hombre es por su constitución espíritu y cuerpo. El alma evoluciona a través de su cadena de existencias. El alma es inmortal, su desarrollo tiene efecto sobre un plano alternativamente descendente y ascendente, merced a existencias alternativamente corporales y espirituales. La reencarnación es la ley de la evolución del alma. Cuando llega a la perfección, después de reencarnaciones corporales sucesivas, escapa de ellas y retorna al Espíritu puro, a Dios, en la plenitud de su conciencia. Así como el alma se eleva sobre la ley de la lucha por la vida cuando toma conciencia de su humanidad, de la misma manera se eleva sobre la ley de la reencarnación cuando toma conciencia de su divinidad.<br /><br />Decimos más arriba que el alma es inmortal, pero como alma que a través de reencarnaciones sucesivas llega a la perfección para retornar al Espíritu puro. Ese alma que ha pasado por varias reencarnaciones para llegar al Espíritu puro no es el alma individual de una persona, puesto que ha pasado por varias alternativas corporales para perfeccionarse. Mi alma personal será la que nos señalan las religiones hebrea, cristiana y mahometana, que caracteriza a cada ser. y su perfeccionamiento depende del comportamiento individual de cada uno, alma que es la componente espiritual del cuerpo, capaz de salvarse o condenarse según el comportamiento de la persona.<br /><strong><br />6.- ¿El alma existe?</strong><br />Aun reconociendo la obra de los grandes iniciados, es difícil, en un universo como el nuestro, donde todo lo creado a partir del big bang es materia, admitir la componente espiritual del hombre, su componente material sabemos como se crea, de la distribución de sus órganos y de la función de cada uno de ellos. Un conjunto armonioso que funciona a la perfección. De la componente espiritual ¿qué sabemos? ¿dónde se crea? ¿cuándo dónde y cómo se instala en el cuerpo? ¿qué función tiene? Preguntas que tienen difícil respuesta. Debo añadir que la Naturaleza ha creado una partícula, posiblemente la más esencial para la vida: el fotón. que, como sabemos, tiene consistencia inmaterial. Pártícula para la que, por su inmaterialidad, el tiempo no existe. Sin embargo, para que el fotón cumpla con la función que tiene encomendada en nuestro mundo material, debe comportarse como si tuviera una pseudo masa, manifestada en forma de energía.<br /><br />En el tema <em>La vida II</em> , nos referimos al cerebro. Allí hablamos de la dualidad mente - cerebro, donde hay opiniones muy diversas sobre si la mente tiene consistencia inmaterial o es un producto de la acción neuronal del cerebro. Al final de dicho tema manifiesto lo siguiente: “Pero volviendo al dualismo mente –cerebro, diré que me cuesta mucho creer lo que dice Eccles – que en cada actuación mente - cerebro es como si interviniera el yo consciente de un alma inmaterial –, y digo esto, porque al meditar sobre los procesos de demencia senil causados por enfermedades neurodegenerativas, se observa como esa mente i<em>nmaterial </em>parece resultar también afectada por ese síndrome, ¿<em>cómo ello es posible si es inmaterial</em>? ”. O como dice Damasio A. En su libro <em>El error de Descartes</em> (2001) “... me gustaría saber como el cerebro se mete en el asunto de producir la mente, pero no puedo, y, siento decirlo, nadie puede”. </span></div><br /><br /><br /><p align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Aquí se podría agregar lo que dice sobre ¿<em>que es el hombre?</em> Paul Davies al final de su libro <em>La mente de Dios (2006)</em> "El tema central explorado en este libro ha sido que, a través de la ciencia, los seres humanos somos capaces de captar, al menos, algunos de los secretos de la Naturaleza. hemos desvelado parte del código cósmico. Por qué esto ha sido posible, porque simplemente el <em>Homo sapiens</em> posee esa chispa de racionalidad que le da la clave del universo; es un profundo enigma. Nosotros que somos hijos del universo -polvo estelar animado- podemos reflejar, no obstante, la Naturaleza de ese mismo universo, hasta el punto incluso de vislumbrar las reglas que lo rigen. como hemos sido vinculados a esta dimensión cósmica es un misterio.Pero el vínculo no se puede negar".</span></p><br /><br /><br /><p align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">"¿Qué significa todo esto? ¿qué es el hombre para haber sido hecho partícipe de tal privilegio? No puedo creer que nuestra existencia en el universo sea un mero capricho del destino, un destello fortuito en el gran drama cósmico. nuestra implicación es demasiado íntima. la especie humana puede carecer de relevancia pero la existencia de la mente constituye un hecho de significación fundamental. Esto no puede ser un detalle trivial, ni un subproducto secundario de fuerzas ciegas, desprovisto de propósito. Es ciertamente un hecho significativo que estemos aquí". </span></p><br /><br /><p align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">A lo anterior habría que agregar algo que puede llevarnos a la justificación de que la mente es espiritual. En el escrito <em>Materia y Vida</em> hemos señalado la materialidad de todo lo creado en el universo a partir del <em>Big Bang</em> y, además, que en este universo material sólo existen cuatro fuerzas.</span></p><br /><br /><p align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Fuerza de gravedad. Fuerza electromagnética. Fuerza nuclear débil y Fuerza nuclear fuerte.</span></p><br /><br /><p align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Cada fuerza da lugar a una determinada interacción, y está demostrado que cada interacción es debida al intercambio de partículas intermediarias (partículas de fuerza). También hemos dicho, en el tema <em>La vida II</em> que según <em>Sir Neville Mott,</em> premio Nobel de Fïsica en 1977, la conciencia será siempre inexplicable por la ciencia y, agrega, ni la ciencia ni la Psicología podrán explicar nunca la conciencia humana, que está dentro del dualismo <em>mente-cerebro</em> y que se manifiesta con una consistencia inmaterial. Por otra parte, yo afirmo que esa cosistencia inmaterial se pone de manifiesto al comprobar como, en esa relación <em>mente-cerebro,</em> no interviene ninguna de las cuatro fuerzas matriales que henos analizado, únicas cuatro fuerzas materiales existentes en la Naturaleza. Que mejor prueba de que el hombre tiene en su estructura una componente espiritual, al comprobar que no interveniene ninguna fuerza material en las relaciones <em>mente -cerebro.</em></span></p><br /><br /><p align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"><em></em></span></p><br /><br /><br /><p align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>7.- Adonde vamos</strong><br />Hemos observado como los grandes iniciados fueron poderosos forjadores de espíritus, formidables despertadores de almas y saludables organizadores de sociedades. Viviendo únicamente para su idea y siempre dispuestos a morir por ella.<br /><br />¿Y qué está por producir el positivismo, el escepticismo y el relativismo de nuestros días? Una sociedad estéril, sin ideal, y sin luz que la guíe. Una juventud que dirigida por un adoctrinamiento educacional laicista, hace que gran parte de esta juventud se haya inclinado por eso que sus nuevos maestros llaman progresismo. Lo que ellos adornan con este vocablo no es más que la apología de los bajos instintos y el fango del vicio, recientemente culminado con la cultura del botellón.<br /><br />En la actualidad se precisan espíritus, que como el de los grandes iniciados, estén convencidos de un ideal que nos lleve a alcanzar un destino en lo universal, tanto en lo natural como en lo nacional.<br /><br />Con dirigentes como los actuales que tienen como fin primordial la desintegración de todo; la nación, la sociedad, la marginación de la religión cristiana acompañada del auge del islamismo, donde la democracia se ha sustituido por una partitocracia que genera una política continuada del pelotazo y del nepotismo (Favoritismo para con los parientes o protegidos), nada sublime se puede alcanzar. Todo es reflejo de una sociedad conformista con ausencia de grandes líderes.<br /><br /></span><a title="" style="mso-footnote-id: ftn1" href="http://www.blogger.com/post-create.g?blogID=5768897964740234370#_ftnref1" name="_ftn1"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span></a><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> El brahmanismo, religión derivada de la védica, se transformó hacia los siglos X – VIII A.C. en la religión india. Lentamente, el brahmanismo fue transformándose en el hinduismo.</span></p><br /><br /><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><br /><br /><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><strong><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">BIBLIOGRAFÍA</span></strong></div><br /><br /><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><strong><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></strong></div><br /><br /><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Schuré E (1987) <em>Los grandes iniciados (</em>Fernando Morente Trad.) Buenos Aires: Ediciones Lidiun.</span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-10628740165302100552010-09-07T19:48:00.020+02:002011-10-18T09:30:15.476+02:00REFLEXIONES FINALES<div align="justify"><br /><br />Nunca aceptaré que el universo está gobernado por el azar: Einstein </div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><strong>1<span style="font-family:arial;font-size:130%;">.- Reflexiones sobre la vida.</span></strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br />Cada vez que leo los escritos anteriores relacionados con la vida, me hacen meditar profundamente sobre su contenido, lo que me ha llevado a escribir estas <em>reflexiones finales.<br /><br /></em>Cuando un ingeniero, un arquitecto o cualquier otro artífice idea un proyecto, para su consecución utiliza materiales diversos que, previa preparación, y de acuerdo con su diseño, son ensamblados o modelados, por otros operarios, para realizar el proyecto planificado. Materiales que se encuentran a su alcance gracias a las acciones de la Naturaleza. Incluso el químico que prepara compuestos a partir de reacciones entre elementos distintos, tiene que utilizar aquello que la Naturaleza ha puesto a su disposición. Pero, además, incluso los propios artífices son obra de la Naturaleza. Para adquirir conciencia de que forma más distinta actúa la Naturaleza para desarrollar sus proyectos, relataremos como ella crea un ser humano: Realizado el acto de la singamia</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">, se inician una serie de acontecimientos fisiológicos, ordenados y armonizados entre si de modo magistral y perfectamente controlados, hasta completar el ciclo vital de un organismo (que pudo ser uno de nuestros artífices), y todo a partir de la información contenida en los gametos, información que no sólo contiene los planos del proyecto sino también la información de la mano de obra precisa para su ejecución. Es como si el proyecto se realizara a si mismo, y sin mano de obra apreciable. ¡<em>Es la Vida</em> ¡<br /><br />A diferencia de los humanos, la Naturaleza, antes de iniciar un proyecto, crea primero lo necesario para realizar su obra y para su mantenimiento. Por ejemplo, en el <em>principio</em>, no disponía de materiales, tuvo que crear los elementos básicos para después utilizarlos en <em>todas</em> sus realizaciones.<br /><br />Pero, lo curioso, es que estos elementos, que en principio crea, son media docena de partículas básicas, con las que forma toda la materia del Universo: ¡qué simplicidad! Partículas que, por otra parte, deben poseer unas cualidades muy específicas para que sus posteriores reacciones entre ellas puedan dar lugar a la diversidad de compuestos que permitan la realización de ese proyecto.<br /><br />Pero, además de esas partículas básicas, la Naturaleza instituyó unas leyes que rigen sus reacciones mutuas, leyes que la Naturaleza jamás infringe. Leyes, pienso, que son las justas y precisas para la consecución de los fines por ella previstos, lo que nos hace imaginar que todo en la Naturaleza se hace <em>para alcanzar un fin.<br /></em><br />¿Alguien, que no sea la Naturaleza, podría haber realizado la obra que ella ha logrado y en apariencia de la nada?, y, además, de una forma tan simple y altamente eficiente, y lo más sorprendente,<em> sin mano de obra apreciable</em>. Hay quien habla del azar y la necesidad en este comportamiento de la Naturaleza. Me pregunto si las decisiones de los ingenieros, arquitectos, físicos, etc, no tan complejas como las de la Naturaleza, serán meditadas o también producto del azar. El azar interviene en algunos aspectos relacionados con la vida pero en la selección sólo influye sobre aquello que el azar, casualmente, le pueda afectar. No hay duda que el azar puede haber jugado un papel importante en la evolución, pero sólo en el proceso evolutivo, <em>no en el creativo</em>. Lo mejor es verlo en un ejemplo: cuando un químico maneja <em>in vitro</em> una molécula muy compleja, él podrá decirnos, por ejemplo, que un minuto después de empezada una reacción habrán reaccionado la mitad de las moléculas, pero lo que no puede predecir es si una molécula determinada, suponiendo que pueda seguir su curso, estará entre las que han reaccionado, porque esto si es una cuestión de azar.<br /><br />A continuación cito algunas realizaciones de la Naturaleza y me pregunto: ¿habrán surgido por azar?<br /><br />1.- La elección de sólo 20 aminoácidos para formar las proteínas de entre los miles de ellos que existen en la Naturaleza.<br />2.- La creación de la fuerza de gravitación y de la electromagnetica con la diferencia de valores tan considerable que tienen; los apropiados para que pueda estar aquí escribiendo sobre estos temas<br />3.- El diseño del ingenioso y eficiente proceso químico conocido como el ciclo de Krebs, que completa la complicada acción de oxidación de la glucosa que tiene lugar con la respiración.<br /><br />Esta relación se podría hacer interminable, pero, si profundizamos más, parece poco probable que la selección de los cuatro nucleótidos del ADN y su ensamble junto con los demás componentes químicos para formar la secuencia precisa del genoma humano, o de cualquier otro ser, haya tenido lugar por azar. O que el ser humano haya podido evolucionar a partir de una bacteria por mutaciones aleatorias, y todo ello sin mencionar el complicado proceso de lectura del ADN para formar cada proteína específica de acuerdo con las necesidades de cada momento. ¿Estaba todo previsto desde el principio?<br /><br />Como ya he repetido en otras ocasiones, la pregunta que me hago siempre es la misma: ¿qué es la Naturaleza? Laplace dijo que la Naturaleza es la obra de la “Inteligencia absoluta”. Esa Inteligencia,<em> inmaterial</em> y solo conocible por su obra, a la que Laplace aplica la adjetivación de<em> absoluta</em>, o lo que es lo mismo; <em>con existencia</em> <em>independientemente</em> de toda condición, <em>sin proceder de otra cosa y sin limitaciones</em>, en mi opinión, es la adjetivación justa, por no tener comparación con ninguna otra, ya que si citamos alguna conocida como superior, por ejemplo, la inteligencia humana (<em>obra cumbre de la evolución),</em> como sabemos, es limitada y efímera, a pesar de sus muchas creaciones.<br /><br />Curiosamente, la mayoría de los científicos que tienen relación con temas del universo, al tratar de su origen y referirse a si fue o no creado por Dios, por su preparación científica, al no tener pruebas convincentes en uno ni en otro sentido, por lo regular lo dejan en interrogante. Interrogantes como: ¿Es necesario un Creador? Y si es así, ¿Que efecto tiene el Creador sobre el universo? ¿Y quién lo creó a Él?<br /><br />Mi humilde opinión sobre esto es que Dios, ese Dios de Laplace, no el dios que crea como el mago que saca un conejo de una chistera, por su condición espiritual, queda fuera del espacio-tiempo donde sólo evolucionan las entidades físicas. Dios ha existido, existe y existirá siempre, y, por esa condición espiritual, lo llena todo sin ocupar espacio alguno</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[2]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">. En el origen, lo que se conoce como el <em>big bang</em>, Dios, nunca sabremos por que, en un acto de libre voluntad, trajo a la existencia material el universo, hizo de lo meramente posible lo realmente existente, como dijo Hawking, y, con él, instituyó las leyes que este universo debe cumplir. Algo nuevo, y, para nosotros, no comprensible, que permitiría, con el tiempo, alcanzar la existencia de estructuras tan complicadas como los seres humanos; seres únicos, ¿creados a su imagen?, con capacidad de investigar las leyes fisicomatemáticas que gobiernan el universo e interrogarse acerca de la existencia del mismo Dios.<br /><br />¿Podemos pensar, aunque esto nos lleve al <em>principio antrópico,</em> que este último y especialísimo paso de la evolución de los mamíferos tenía que suceder para que el universo se iluminase con la luz de la conciencia, mientras que si esto no hubiese sucedido el universo habría sido una presentación sin espectadores, habría existido para nadie <em>contemplativo</em> y, por lo tanto, como si no existiera?<br /><br />¿Es esta la forma como el <em>Creador</em> se recrea en su obra; a través de nuestra percepción? ¿Es una prueba de que somos el fin último de la creación? ¿Es como Dios se nos da a conocer de forma irrefutable?; <em>por su obra</em>. Recordemos aquello de “por sus obras los conoceréis”.<br /><br />Y ahora, algo sobre el <em>destino.</em> Lawrence Krauss, al hablar en su libro <em>Historia de un</em> <em>átomo</em> sobre este tema, dice: “La Naturaleza no es buena ni mala. Tampoco se preocupa por la vida individual, ni siquiera por civilizaciones enteras. La vida es sencillamente cuestión de estar en el sitio adecuado en el momento adecuado e, igualmente, la muerte tiende a ser cuestión de estar en el lugar equivocado en el momento equivocado. Podemos preguntarnos si esto es resultado del azar o de la predestinación, pero no lo veo mucho sentido”. Y, yo, agrego; en el Universo que observo veo la grandeza de la Creación, incluso veo en su obra como un fin previsto, fin que se va alcanzando a través de la evolución. Si el fin fue <em>la aparición del</em> <em>hombre,</em> como es presumible, este ser, el hombre, dentro de la Naturaleza, no es una excepción, es un producto más del proceso evolutivo que no escapa a todos los avatares que la vida lleva consigo, como el resto de los seres vivos que existen y le precedieron, por lo que nunca he comprendido la pregunta que reiteradamente se hace la humanidad, sólo cuando se produce una catástrofe que afecta al ser humano: ¿<em>por qué Dios consiente...?</em><br /></div></span><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Como final de este tema, me voy a referir a lo que para mi es el <em>gran misterio,</em> y que ya he mencionado en otro momento.<br /><br />El universo surgió del big bang hace entre 15.000 a 20.000 millones de años. Pero ¿qué universo nació? Un universo que, como hemos visto, necesitó de tiempo (mucho tiempo) para sus realizaciones. Tuvieron que transcurrir más de 300.000 años, desde su origen, para que el universo, en vertiginosa expansión, se hiciera transparente a la luz. Tuvo que seguir expandiéndose hasta que su temperatura descendiera de los 3500 grados para que los electrones libres pudieran asociarse a los núcleos de hidrógeno y helio, para formar átomos de estos elementos, cuyas moléculas eran el único contenido material del universo en aquel momento, moléculas que, con el tiempo, fueron formando inmensas nebulosas. Estos fueron, el hidrógeno y el helio, los dos únicos elementos, creados en la cocina nuclear del big bang, que, en aquellos momentos, llenaban el universo en la proporción de un 70% y un 30%, respectivamente.<br /><br />Con estos dos únicos elementos materiales, hidrógeno y helio, y con el paso del tiempo (muchos miles de millones de años), de las nebulosas se fueron formando las incontables galaxias y estrellas que llenan el cosmos. Con posterioridad, en los núcleos incandescentes de esas estrellas es donde se fraguaron los elementos más pesados que los originales hidrógeno y helio.<br /><br />El universo, siguió expandiéndose con su proceso evolutivo conocido como evolución <em>geogenésica</em> (de la materia), hasta que transcurridos miles de millones de años (más de 9.000 millones), en un insignificante planeta, la Tierra (¿sólo en la Tierra?), formada de los restos de la explosión de una estrella gigante, una supernova, y situada en los extremos de una irrelevante galaxia (la Vía Láctea), se produjo un fenómeno muy especial por sus consecuencias posteriores; <em>¡surgió la vida!<br /></em><br />Para que la vida surgiera, La Naturaleza tuvo que actuar como si <em>transgrediera</em> una de las leyes fundamentales de la física. Me refiero a la tendencia natural de todo lo que existe en el universo a acercarse al estado caótico (aumento de la entropía) La vida, por el contrario, desde su aparición, parece ser una excepción en el cumplimiento de este principio. La vida parece ser el comportamiento ordenado y reglamentado de la materia. El organismo vivo evita la rápida degradación y, por ello, es por lo que se nos antoja enigmático su comportamiento. ¿Cómo evita la degradación? Con la entropía negativa (energía) que reciben a través de los alimentos los animales y a través de la fotosíntesis las plantas, que compensan, así, la entropía positiva producida por los organismos durante su vida</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[3]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">. Hasta que la vida apareció, la evolución en todo el universo era un proceso de evolución geogenésico, a partir de ese instante, en nuestro planeta se inicia, a la vez, un proceso de evolución biogenésico. Este nuevo comportamiento del proceso evolutivo ¿estaba previsto en el plan del Creador para que surgiera la humanidad?<br /><br />Esto, para mi, es el <em>gran misterio</em>: el proceso más singular que ha realizado la Naturaleza. Si los organismos vivos están constituidos por moléculas sin vida, ¿cómo estas moléculas pudieron aprender el truco de la vida; cual es, extraer energía del entorno y emplearla para hacer copias de si mismas? ¿Qué es lo que hace que un sistema físico se convierta en un ser vivo?<br /><br />Pero además, si analizamos con detenimiento el comportamiento de los seres vivos, también son una excepción respecto a la naturaleza inanimada. Un ser vivo no debe nada, o casi nada, a la acción de las fuerzas exteriores, y, en cambio, lo debe todo, desde la forma general al menor detalle, a interacciones morfogenéticas internas al mismo objeto. Esto le da una libertad casi total con respecto a los agentes o a las condiciones externas, capaces, seguramente, de trastornar ese desarrollo, pero incapaces de dirigirlo o de imponer al objeto viviente su íntima organización.<br /><br />Si la vida brotó de lo no viviente, ¿como con los avances de la ciencia no es posible hallar las condiciones experimentales bajo las que una simple cadena de ADN o ARN u otro polímero similar pudieran ser capturados, in fraganti, reproduciéndose a si mismos? El hecho es que después de más de cuarenta años de investigaciones llevadas a cabo por eminentes bioquímicos a la fecha de hoy, no se ha podido obtener este polímero autorreproductor, por lo que el núcleo mismo de la vida permanece aun envuelto en misterio Por otra parte, está el misterio de la emergencia, durante la evolución, de nuevas funcionalidades en los seres vivos, donde antes no existían: vista, oído, capacidad de volar, lenguaje... ¿De donde proviene esta novedad? ¿Podrían establecerse estas capacidades en seres sin conocer su existencia, sólo a través de la evolución y su posterior selección natural? ¿Cómo puede surgir la capacidad de oír, por ejemplo, en un ser que no sabe si existen sonidos</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[4]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">? ¿Por necesidad? Esta capacidad, como todas las demás, sólo tienen posibilidad de emerger en un ser si están incluidas en ese código, universal a todos los organismos, que conocemos como código genético (ADN), cuya información, para aplicarse, tiene que ser traducida de la secuencia de nucleótidos a la de aminoácidos. Pero este mecanismo de traducción es estrictamente irreversible, la información jamás puede ser transmitida en sentido inverso. ¿Cómo, pues, puede llegar la información para desarrollar el sentido del oído al ADN de un animal que carece de él? ¿Por una simple mutación aleatoria?<br /><br />Al llegar a este último tema, voy a transcribir algo que estimo que tiene relación con ello. Douglas R. Hofstadter, en su libro <em>Yo soy un extraño bucle,</em> en el apartado “El yo de un mosquito” dice: “¿Cuál es la naturaleza de la interioridad de un mosquito? ¿Qué sentido del “yo” posee? ¿Tiene un mosquito una imagen visual de su propio aspecto y de si tiene ojos y trompa, de estar hambriento, feliz o triste? . . . Lo siento, pero me parece un disparate todo esto. En cambio, si puedo imaginar fácilmente las señales que el ojo del mosquito envía a su cerebro, las que hacen que otras señales viajen hacia las alas y originen un acto reflejo para huir de la amenaza que tiene delante. ¿Tiene un mosquito una remota percepción de si mismo como ente móvil en medio de un vasto mundo?” A esto yo pregunto, relacionado con lo último sobre la percepción de sonidos. ¿Podría un mosquito sentir la necesidad de oír en el supuesto de que no dispusiera de esta capacidad, y, para adquirirla, ¿qué posibilidades hay para que en su ADN se desarrollen los genes con la información precisa?, Porque si el mosquito no puede sentir esta necesidad, ¿qué fuerzas evolutivas de la Naturaleza (¿sólo por azar?) podrían iniciar en esta especie animal una evolución genética dirigida a dotar a su ADN de los genes necesarios para posibilitar la emergencia, en generaciones posteriores, de un complicado sistema auditivo?<br /><br /><br /><br /></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>2.- Reflexiones sobre el aborto provocado.<br /></strong><br /><em>“¡Déjale que nazca; es el mejor regalo que puede recibir un ser”.</em> Con esta frase del Papa Juan Pablo II doy comienzo al tema. Antes quiero destacar algunos datos que considero interesantes. Los humanos somos la obra cumbre de la Evolución. Como dice Teilhard de Chardin en su libro El fenómeno humano, ”quiérase o no, la Evolución ha constituido una ascensión hacia la Conciencia La evolución hizo posible que, un día, emergiera el hombre, por encima de la <em>animalidad,</em> con el primer rayo del pensamiento que le ha permitido, juzgar, criticar y hasta negar la gran obra de la Evolución...” Lo que no dijo Teilhard es que el único animal que, por ley, permite el aborto, es aquel que la Evolución le posibilitó emerger de la animalidad. Este ser que promulgó los <em>Derechos Humanos</em>, entre los que destaca como esencial el derecho a la vida, también establece leyes que permiten la interrupción del proceso de gestación de un ser humano, con el pretexto de que la madre es dueña de su cuerpo y, por tanto, de la vida del feto que se está gestando en su vientre, como si el feto integrara el cuerpo de la madre. El cuerpo de la madre es el mismo que era antes de la gestación, durante el embarazo y después del alumbramiento, ese sería el cuerpo del que puede arrogarse ser dueña la madre, pero no el del ser que se está desarrollando en sus entrañas, que no integra ese cuerpo, el feto no es una víscera del cuerpo de la madre es una entidad con vida propia, aunque precise una dependencia del cuerpo de la madre, no genética, para poder completar su desarrollo embrionario, como pretendo explicar a continuación.<br /><br />Si observamos los animales superiores, encontramos entre ellos dos formas de reproducción diferentes; los ovíparos y los vivíparos. En el caso de los ovíparos, los que ponen huevos dentro de los cuales se desarrollan los embriones, no hay duda, el cuerpo del nuevo ser creado no tiene relación ninguna con el cuerpo de la madre.<br /><br />La distinción entre ovíparos y vivíparos no es fundamental, puesto que el animal vivíparo también proviene de un huevo, si bien, el embrión se desarrolla dentro del vientre materno, en el útero, donde tiene lugar el proceso de gestación (¿por qué este cambio tan drástico de la Naturaleza? Como todo en la Naturaleza tiene que tener su por qué). Durante este proceso de gestación, distinto en el tiempo para cada especie de mamífero, (<em>donde los humanos somos uno más del grupo</em>), el feto tiene <em>total separación del cuerpo de la madre</em>. Durante el citado periodo de gestación, necesario para que el feto alcance su desarrollo completo (<em>si su proceso vital no es</em> <em>interrumpido por un acto abortivo),</em> ni la sangre de la madre se mezcla con la del hijo. Sólo a través del cordón umbilical recibe el feto el riego sanguíneo, a través de la envoltura fetal conocida como placenta</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[5]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">, con el oxígeno y los alimentos disueltos en ese riego sanguíneo, y, del feto, se devuelve a la placenta bióxido de carbono que, a su vez, retorna, a través del cordón umbilical, al riego sanguíneo de la madre para ser expulsado al exterior. Como se ve, podemos decir que hay una separación entre el riego sanguíneo del feto y el de la madre, aunque09el feto necesite de la interacción con la madre (de la que hablaremos más adelante) para su desarrollo. ¿<em>Donde está, pues, la pertenencia del feto al cuerpo de la madre</em>? Después del nacimiento del feto, las envolturas fetales, como no forman parte del cuerpo de la madre, entre las que se encuentran la placenta, se expulsan al exterior, quedando el cuerpo de la madre con su contenido, <em>el mismo que tenía antes de la gestación.</em><br /><br />Es verdad que, como hemos indicado, hay cierta dependencia para el desarrollo del embrión respecto de la madre, pero esta no es genética, ningún gen de la madre es añadido a los que ya tiene el embrión en formación. Esta dependencia se pone de manifiesto por la necesidad que tiene el feto de algunos factores que deben ser suministrados por el tejido maternal para facilitar su desarrollo, por ejemplo, el embrión no puede desarrollarse sin la formación de la placenta, dado que ésta establece conexiones funcionales que son críticas para que el preembrión sobreviva y posteriormente se desarrolle. Lo que esta evidencia científica refleja es la entidad del carácter relacional por la que un ser naciente, y nos estamos refiriendo a las especies de animales superiores, nunca puede estar completamente aislado por si mismo (como también le sucede al huevo de los ovíparos si queremos que de él nazca un nuevo ser). Esta relación fisiológica que existe durante el desarrollo embrionario con la madre, tiene cierto paralelo con la relación que perdura durante el periodo de lactancia y, a través de la comunicación madre e hijo, en la niñez.<br /><br />Como ampliación y complemento a lo anterior, vamos a escribir algo relacionado con el proceso de fecundación. La fecundación se inicia con la unión del espermatozoide y el óvulo. Cuando un espermatozoide se adhiere a la membrana más externa del óvulo, que es una cubierta llamada zona pelúcida y que contiene receptores específicos capaces de aceptar espermatozoides o rechazar a los que no pertenecen a la misma especie, se produce lo que se conoce como reacción acrosómica, que consiste en que el espermatozoide descarga su contenido acrosonal sobre la membrana pelúcida para hacer posible su penetración en el ovocito</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[6]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">. Tan pronto como un espermatozoide penetra en el ovocito, se producen unas modificaciones estructurales en la membrana pelúcida que impiden la penetración de otros espermatozoides. Más tarde, se forman los pronúcleos masculino y femenino, en la periferia del ovocito, los que luego migran hacia el centro donde se unen (duplicación) para formar(el DNA) lo que se conoce como el blastocisto</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[7]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> con los cromosomas que aportan el espermatozoide y el óvulo.<br /><br />Este proceso de duplicación, que ha puesto así fin a la primera fase del proceso de la fecundación y que tan sólo se demoró 12 horas desde el primer contacto físico entre el óvulo y el espermatozoide, es bastante complejo y aun no es conocido en su totalidad. Como se desprende de la descripción anterior, la célula en estado de pronúcleos no contiene aun una identidad propia, es la suma de dos identidades parciales, la del espermatozoide que no ha cambiado desde que salió del testículo y la del óvulo. Ambos gametos, dotados de sus respectivas identidades genéticas, deben morir como tales para dar origen a un todo, nuevo y completo, que tiene la potencia de convertirse en un hombre o en una mujer.<br /><br />En el blastocisto, la totalidad de las células contienen exactamente la misma información genética, sin embargo, y mediado por el mero azar, las células que se ubican en el centro de la masa celular, y que no representan más de un 7 a un 10% del total, constituirán un futuro embrión, el 90% restante tendrá como única función el formar la placenta y otros órganos anexos. Durante las dos primeras semanas en que el embrión está en estado de blastocisto anidado en el útero, y mientras se termina de formar la placenta, recibe nutrientes de las secreciones uterinas. Parece entonces razonable establecer que si bien la “individualidad genética” se establece con la singamia</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[8]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">, la “individualidad ontológica</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[9]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">” no se establece hasta el día 15 del desarrollo del cigoto</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[10]</span><br /><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br />Diremos, pues, que una vez completada la fecundación entre dos células haploides para dar origen a una célula diploide (cigoto), se da origen a un nuevo individuo. Esta célula, altamente compleja y centralmente organizada, está dotada de su propia individualidad genética y ontológica, que permanecerá invariable a lo largo de todo su desarrollo. Todo lo que requiere este nuevo individuo para desarrollar su proceso vital es ir expresando la información que ya está contenida en su genoma; único e incambiable. Visto así, no parece haber dudas de que el individuo humano, en potencia, se inicia con el cigoto, una vez completada la fecundación, Sin embargo, esta opinión es refutada desde algunas perspectivas. Lo difícil, y principalmente desde el <em>punto de vista social,</em> es constatar desde que etapa del desarrollo celular se está frente a un individuo nuevo merecedor del respeto y de ser protegido como el total de las personas nacidas. Para un embrión (persona en potencia) no existen leyes aceptadas universalmente a este respecto, el aborto legal es una expresión de ello. Lo que rige son principios flexibles en que prima el respeto a las divergencias , la mayoría de ellas en perjuicio de la vida del indefenso embrión (¿cual sería el resultado de estas divergencias si el embrión pudiera ser consultado?).<br /><br />Por último voy a agregar, dejando aparte los científicos que afirman que el individuo humano se inicia con el cigoto, y los que eluden el problema por considerarlo cuestión metafísica, refiriéndome sólo a quienes apoyan y promueven el aborto. Estos últimos centran parte importante de sus argumentos en negar lo evidente; que un humano es un humano. Parece como si justificaran la muerte del embrión por no ser miembro de nuestra especie. La objeción científica de los especialistas que niegan la condición humana del cigoto es que antes del tercer mes de embarazo no hay ni existe humano alguno en el vientre de la madre. Que cosa más absurda, cuando sabemos que a las doce semanas de gestación el feto está plenamente formado. Pero lo verdaderamente inadmisible es que esta definición se la adjudique tácitamente el poder político, donde por una mayoría electoral, democráticamente legítima, cualquier indocumentado, y sólo en nombre del progresismo, (sin tener en cuente la ley natural) puede decidir cuando y como una vida adquiere la condición humana y, además, que se nos obligue a admitirlo, o como dice Pérez – Reverte, “cualquier analfabeto con cartera ministerial nos puede imponer su última ocurrencia o estupidez”. Agregaré, a este respecto, que en el texto alternativo al Juramento Hipocrático, conocido como Declaración de Ginebra, septiembre 1968, se incluía el siguiente párrafo en la promesa médica: “Velaré con el máximo respeto por la vida humana desde su comienzo, incluso bajo amenaza”. Transcurridos 58 años, en su última redacción en mayo 2006, después de haber sido enmendada en cuatro ocasiones por la Asociación Médica Mundial, dicho párrafo ha sido sustituido por este otro: “Velaré con el máximo respeto por la vida humana”. ¿Qué criterios habrán hecho posible este cambio? ¿Permitir el aborto provocado? Mi opinión, a este respecto, es que no concibo que se pueda quitar la vida a un ser humano y menos en los momentos que se halla mas indefenso, pero lo injustificable es que sea aprovechado con fines lucrativos.<br /><br />Como información y complemento voy a relatar las fases más destacadas de la vida intrauterina del feto, en lo que respecta al proceso de especialización de ese conglomerado de células que le integran y que se irá completando hasta su pleno desarrollo. El cuerpo humano está formado de varios cientos de tipos diferentes de células por su especialización; sanguíneas, musculares, nerviosas, etc. En todo momento de la vida de un ser humano, más de setenta billones de células están trabajando en nuestro cuerpo. Todas y cada una de las células tienen la misma información genética (ADN o <em>libro de la vida</em>), pero cada célula especializada lee únicamente, en ese libro de la vida, los datos que le Interesan en cada momento específico.<br /><br />Con esta escueta información vamos a referir esas fases más destacadas del desarrollo del feto. Partiremos de los citados blastocitos que, por sucesivas divisiones, darán lugar a lo que se conoce como <em>mórula</em> (por su forma paracida a una mora). Aproximadamente, en el cuarto día de gestación la mórula se instala en el útero, donde se inicia la verdadera gestación (división celular) y donde el feto permanecerá hasta su completo desarrollo (si no hay un proceso abortivo voluntario).<br /><br />Fases más destacadas de la vida intrauterina del feto:<br /><br />- A las dos semanas de vida del feto se inicia el desarrollo del sistema nervioso.<br /><br />- A las tres semanas empieza a diferenciarse el cerebro, aparecen esbozos de lo que serán las piernas y los brazos, y el corazón inicia sus latidos.<br /><br />- A las cuatro semanas ya empiezan a formarse los ojos.<br /><br />- A las seis semanas la cabeza tiene su forma casi definida, el cerebro está muy desarrollado, comienzan a formarse manos y pies y, muy pronto, aparecerán las huellas dactilares; las que tendrá toda su vida.<br />-<br />- A las ocho semanas el estómago comienza la segregación gástrica y<br />aparecen las uñas.<br /><br />- A las nueve semanas se perfecciona el funcionamiento del sistema nervioso<br /><br />- A las once semanas ya se chupa el dedo.<br /><br />- A partir de la duodécima semana la mayor parte de los órganos están<br />completamente formados.<br /><br />A partir de este punto el feto sigue su desarrollo hasta el momento del alumbramiento.<br /><br />Relacionado con este tema y por su importancia, reproduzco un artículo magistral del escritor español Miguel Delibes, recientemente fallecido, y que, como homenaje póstumo y por tercera vez, se publicó en la Tercera de A B C el día 14-3-2010.<br /><br />“En estos días en que tan frecuentes son las manifestaciones a favor del aborto libre, me ha llamado la atención un grito que, como una exigencia natural, coreaban las manifestantes: “Nosotras parimos, nosotras decidimos”. En principio, la reclamación parece incontestable y así lo sería si lo parido fuese algo inanimado, algo que el día de mañana no pudiese, a su vez, objetar dicha exigencia, esto es, parte interesada, hoy muda, de tan importante decisión. La defensa de la vida suele basarse en todas partes en razones éticas, generalmente de moral religiosa, y lo que se discute en principio es si el feto es o no es un ser portador de derechos y deberes desde el instante de la concepción. Yo creo que esto puede llevarnos a argumentaciones bizantinas a favor y en contra, pero una cosa está clara: el óvulo fecundado es algo vivo, un proyecto de ser, con un código genético propio que con toda probabilidad llegará a serlo del todo si los que ya disponemos de razón no truncamos artificialmente el proceso de viabilidad. De aquí se deduce que el aborto no es matar (parece muy fuerte eso de calificar al abortista de asesino), sino interrumpir vida; no es lo mismo suprimir a una persona hecha y derecha que impedir que un embrión consume su desarrollo por las razones que sea. Lo importante en este dilema es que el feto aún carece de voz, pero, como proyecto de persona que es, parece natural que alguien tome su defensa, puesto que es la parte débil del litigio”.<br /><br />“La socióloga americana Priscilla Conn, en interesante ensayo, consideraba el aborto como un conflicto entre dos valores: santidad y libertad, pero tal vez no sea este el punto de partida adecuado para plantear el problema. El término santidad parece incluir un componente religioso en la cuestión, pero desde el momento que no se legisla únicamente para creyentes, convendría buscar otros argumentos ajenos a la noción de pecado. En lo concerniente a la libertad, habrá que preguntarse en que momento hay que reconocer al feto tal derecho y resolver entonces en nombre de que libertad se le puede negar a un embrión la libertad de nacer. Las partidarias del aborto sin linitaciones piden en todo el mundo libertad para su cuerpo. Eso está muy bien y es de razón siempre que en su uso no haya perjuicio de tercero . Esa misma libertad es la que podría exigir el embrión si dispusiera de voz, aunque en un plano más modesto: la libertad de tener un cuerpo para poder disponer mañana de él con la misma libertad que hoy reclaman sus presuntas y reacias madres. Seguramente el derecho a tener un cuerpo debería ser el que encabezara el más elemental código de derechos humanos, en el que también se incluiría el derecho a disponer de él. pero, naturalmente, subordinándole al otro”.<br /><br />“Y el caso es que el abortismo ha venido a incluirse entre los postulados de la moderna “progresía”. En nuestro tiempo es casi inconcebible un progresista antiabortista. Para éstos, todo aquel que se opone al aborto libre es un retrógrado, posición que, como suele decirse, deja a mucha gente, socialmente avanzada, con el culo al aire. Antaño el progresismo respondía a un esquema muy simple: apoyar al débil, pacifismo y no violencia. Años después, el progresista añadió a este credo la defensa de la Naturaleza. Para el progresista, el débil era el obrero frente al patrono, el niño frente al adulto, el negro frente al blanco. Había que tomar partido por ellos. Para el progresista eran recusables la guerra, la energía nuclear, la pena de muerte, cualquier forma de violencia”.<br /><br />“En consecuencia, había que oponerse a la carrera de armamentos, a la bomba atómica y al patíbulo. El ideario progresista estaba claro y resultaba bastante sugestivo seguirlo. La vida era lo primero, lo que procedía era mejorar su calidad para los desheredados e indefensos. Había, pues, tarea por delante. Pero surgió el problema del aborto, del aborto en cadena, libre, y con él la polémica sobre si el feto era o no persona, y, ante él, el progresismo vaciló. El embrión era vida, sí, pero no persona, mientras que la presunta madre lo era ya y con capacidad de decisión. No se pensó que la vida del feto estaba más desprotegida que la del obrero o la del negro, quizá porque el embrión carecía de voz y voto y políticamente era irrelevante. Entonces se empezó a ceder en unos principios que parecían inmutables: la protección del débil y la no violencia. Contra el embrión, una vida desamparada e inerme, podría atentarse impunemente. Nada importaba su debilidad si su eliminación se efectuaba mediante una violencia indolora, científica y esterilizada. Los demás fetos callarían, no podían hacer manifestaciones callejeras, no podían protestar, eran aún más débiles que los más débiles cuyos derechos protegía el progresismo; nadie podría recurrir. Y ante un fenómeno semejante, algunos progresistas se dijeron: Esto va contra mi ideología. Si el progresismo no es defender la vida, la más pequeña y menesterosa, contra la agresión social, y precisamente en la era de los anticonceptivos, ¿qué pinto yo aquí? Porque para estos progresistas que aún defienden a los indefensos y rechazan cualquier forma de violencia, esto es, siguen acatando los viejos principios, la náusea se produce igualmente ante una explosión atómica, una cámara de gas o un quirófano esterilizado”.<br /><br /><br /><br /></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>3.- Reflexiones sobre la evolución.<br /></strong><br />Me he decidido a hacer esta reflexión sobre la Evolución, no sólo por ser un tema que siempre me ha interesado, sino, muy especialmente, por la incomprensión o rechazo que este tema he notado que suscita en algunos creyentes.<br /><br />Como introducción, diré que jamás he comprendido como responsables de algunas religiones cristianas, niegan, con rotundidad, la evolución y se aferran al creacionismo. Aunque la Evolución, digo yo, es creacionismo hecho de una forma racional y escalonada.<br /><br />Me voy a referir, intentando concretar lo posible, a los datos más sobresalientes que sobre este tema han escrito algunos científicos de renombre conocido.<br /><br />Del libro <em>El fenómeno humano</em> de Teilhard de Chadin (1881-1955), sacerdote jesuita (SJ), que viajó por todo el mundo en misiones científicas, como geólogo y paleontólogo, resumo lo siguiente:<br /><br />Hay motivo para descorazonarse ante el hecho de que tantas inteligencias, no mediocres, continúen hoy todavía cerradas a la idea de la Evolución. La Evolución, para muchos, todavía, no es más que una antigua hipótesis darwiniana, tan local y caduca como la concepción de la teoría egocéntrica que sostenía que la Tierra era el centro del sistema solar.<br /><br />La Evolución, ¿es una teoría, un sistema, una hipótesis? De ninguna manera, mucho más que esto: Es una condición general a la cual deben doblegarse, por su veracidad, todas las teorías, todas las hipótesis y todos los sistemas. La Evolución es una luz esclarecedora de todos los hechos acaecidos y a la cual deben amoldarse todos los rasgos y condiciones.<br /><br />Naturalmente, el hombre no podía llegar a percibir alrededor suyo la Evolución sin sentirse involucrado de alguna manera en ella, a muchos les molestaba imaginarse que no escapaban ellos mismos a la corriente universal que se acababa de descubrir (que horrible tener como ancestro</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[11]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> a un mono). Estamos acostumbrados a aislarnos de las cosas y de los acontecimientos que nos rodean. Somos como espectadores y no elementos o protagonistas de lo que está sucediendo.<br /><br />Schrödinger – premio Nóbel de física en 1.933 y un gran pensador – dice, en su libro <em>Mi concepción del mundo,</em> que todos los humanos, debido a la Evolución, estamos a la cabeza de las generaciones; nos desarrollamos. En nosotros, como en cualquier ser vivo, se verifica, cada día de nuestra vida, una pequeña porción de Evolución de nuestra especie, que todavía está en plena marcha. En efecto, cada día, la vida del individuo debe representar una porción de progreso de la Evolución de la especie, por insignificante que sea, sobre la imagen “eternamente” inacabada de nuestra especie. Porque su imponente Evolución completa se compone de millones de tales insignificantes golpes de cincel. Así, es como actuamos, sin darnos cuenta, para modificar, superar, destruir , a cada paso, la forma que hace un momento presentábamos; se trata de una auténtica y continua autosuperación en el proceso evolutivo. Esto no es un poético juego de palabras, si no una realidad, es la Evolución que, sin que lo notemos, no para.<br /><br />Teilhard continúa: No podemos imaginar la enormidad del espacio-tiempo, el espacio por su majestuosidad y el tiempo por haber hecho posible la Evolución; Evolución que, quiérase o no, es una ascensión hacia la consciencia que ha hecho posible que un día emergiera el hombre, por encima de la animalidad, con el primer rayo del pensamiento que le ha permitido ser capaz de juzgar, criticar y hasta negar la gran obra de la Evolución.<br /><br />Stuart Kauffman, profesor emérito de Bioquímica de la Universidad de Pensylvania, en su libro Investigaciones también se refiere a la Evolución. Kauffman, como es lógico, admite la Evolución, pero dice que no la entendemos. Lo curioso de la Evolución, asegura, es que todo el mundo, excepto los que la niegan, creen que la comprenden. A simple vista, parece tan simple... Los pinzones revolotean por las Galápagos, migrando ocasionalmente de isla en isla. Los picos, grandes o pequeños, son adaptados para distintos tipos de semillas. Los ejemplares con picos adecuados resultan seleccionados. Las mutaciones son la fuente de variación heredable en la población... En realidad, la teoría evolutiva de Darwin es una teoría de descendencia con modificaciones. No explica la génesis de las formas, sino como se transforman éstas una vez que han sido generadas. En sentido más fundamental: ¿de donde vino la vida? Darwin parte de una vida ya existente. De donde procede ésta es la base de toda cuestión posterior relativa al origen de las formas que la selección tamiza.<br /><br />Kauffman sigue analizando el proceso evolutivo y se refiere a la mosca Drosophila, estudiada en los laboratorios, donde la mayoría de los efectos mutantes producen efectos drásticos, se pregunta que pasaría si todas las mutaciones fueran letales... y al final saca la conclusión de que <em>la propia Evolución ha debido forjar, de alguna</em> <em>manera, la capacidad evolutiva de las criaturas</em>.</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[12]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> La Evolución, dice, ¡se alimenta a si misma! Pero no en la teoría de Darwin, ni tampoco en la nuestra.<br /><br />Como confirmación de esta idea examina el caso del sexo y dice: Durante milenios todas las especies eran asexuadas, reproduciéndose por su cuenta allá donde se las antojaba, requiriendo un único progenitor. Nosotros necesitamos dos: un cincuenta por ciento menos de eficacia. Quizá por ello la mayoría de los seres del micromundo sigan siendo asexuados.<br /><br />No hay duda que este tipo de reproducción, hacer una copia de si mismo por duplicación y posterior división, es una forma ideal de mantener la invarianza genética pero, indudablemente, restringe la Evolución, puesto que esta queda limitada a las posibles mutaciones, y que estas no sean letales. Consecuencia de ello fue que la Evolución resultó extraordinariamente lenta durante ese periodo considerable de tiempo, entre 2.000 y 1.500 millones de años, hasta que se inventó el sexo.<br /><br />La invención del sexo, <em>como todo en la Naturaleza.</em> No surge de forma espontánea, se inicia tímidamente, como una especie de tanteo, compartiendo la reproducción por división celular con el contacto sexual<br /><br />Un ejemplo lo tenemos hoy en las mixamebas. Estas amebas unicelulares se multiplican por esquizogénesis (reproducción por división celular), pero en ocasiones dos elementos se aparejan y, luego de acoplados, unen sus protoplasmas y, posteriormente, sus núcleos se confunden en uno. De esta unión surgirá una espora que, después, dará una nueva mixameba que seguirá su ciclo normal de vida.<br /><br />Esta forma incipiente de reproducción sexual se irá extendiendo y haciéndose más general, hasta que surgieron especies con células masculinas y femeninas, perfectamente diferenciadas, como ocurre en la actualidad.<br /><br />¿Por qué el sexo? La razón más aceptada, a la cual yo me adhiero, es que el apareamiento sexual permite la recombinación genética, recombinación que es un útil “procedimiento de búsqueda” evolutivo, ya que permite, por la combinación de los cromosomas masculino y femenino, obtener los cromosomas del descendiente (conjunto de los dos), por lo que esta recombinación, al aparear cromosomas diferentes, puede constituir un método que propicie la Evolución de forma mucho más rápida que si se espera a que una mutación caiga del cielo y que después resulte eficaz.<br /><br />Yo agrego: No hay duda que la reproducción sexual tuvo una decisiva importancia en el avance del proceso evolutivo. Pero, además, hay que unir a esto que las plantas verdes a través de la función clorofílica, con el oxígeno que emitían a la atmósfera, alteraron, irreversiblemente, su carácter original rico en hidrógeno, esto hizo que, hace unos seiscientos millones de años, se produjera una proliferación enorme de nuevas formas de vida, lo que dio origen a lo que se conoce con el nombre de la “Explosión del Cámbrico”, por lo que, consecuentemente, esto produjo también en el ritmo de la evolución un notable incremento.<br /><br />Como un apoyo más a la teoría de la evolución, y que refuerza su compatibilidad con la fe cristiana, nos vamos a referir al libro <em>¿Cómo habla Dios?</em> De Francis S. Collins, premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica en 2001, médico genetista y director del Instituto Nacional para la Investigación del Genoma Humano de Estados Unidos (y como un dato más, ateo converso al catolicismo). De su libro resumimos lo siguiente “Dios, quien no está limitado por el espacio ni por el tiempo, creó el universo y estableció leyes naturales que lo gobiernan... Si bien el mecanismo del origen de la vida en la Tierra sigue siendo desconocido, una vez que la vida surgió, el proceso de la evolución y la selección natural permitieron el desarrollo de la diversidad y la complejidad biológica sobre largos periodos de tiempo Los seres humanos son parte de este proceso, y comparten un ancestro común con los simios.”<br /><br />“El papa Juan Pablo II, en su mensaje a la Academia Pontificia de Ciencias en 1996, ofreció una defensa reflexiva y valiente de la evolución teísta.</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[13]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> El papa declaró que “nuevos hallazgos nos llevan a reconocer la evolución como algo más que una hipótesis”. Aceptó así la realidad biológica de la evolución, pero fue cuidadoso al equilibrar eso con una perspectiva espiritual, haciéndose eco de la postura de su predecesor Pío XII: “Si el origen del cuerpo humano proviene de materia viva que existía previamente, el alma espiritual es creada directamente por Dios “.<br /><br />Para constatar como los golpes de cincel, que nos dice Schödinger, impulsan la evolución, vamos a referir algún proceso evolutivo. Por ser uno de los más conocidos relataremos el del caballo.<br /><br />El caballo pertenece a la especie de mamíferos <em>perisodáctilos </em>(número impar de dedos), que, a su vez, se agrupan en la especie denominada équidos.<br /><br />El ancestro</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[14]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> original del caballo se remonta al periodo Eoceno (56 millones de años (Ma) á 40 Ma), parece que surgió en Norteamérica, donde han aparecido los primeros fósiles. Por estos restos fósiles, parece que era un animal muy pequeño, del tamaño de un zorro más o menos. El vestigio evolutivo siguiente surge en el periodo <em>Oligoceno </em>(40 Ma á 23 Ma) y era del tamaño de una oveja. El proceso continúa a base de cinceladas, y en el periodo <em>Mioceno</em> (23 Ma á 6 Ma) aparece un descendiente que ya pastaba hierba, antecesor del caballo moderno, del tamaño de un pony y ya con un sólo dedo (los anteriores tenían 3 dedos). De él desciende el Equus, similar al caballo moderno. Los científicos piensan que durante el periodo <em>Pleistoceno</em> (6 Ma á 12.000 mil años) los descendientes del Equus, caballos actuales, se extendieron desde Norteamérica a Eurasia</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[15]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">. Al final del Pleistoceno, los caballos americanos se extinguieron, la opinión más generalizada es que se debió al cambio climático.<br /><br />En la edad de piedra, por hallazgos en cuevas de Europa, se cree que el caballo era ya abundante, y que, incluso, era utilizado como alimento por los humanos. También existen vestigios de que en aquella época el caballo ya estaba domesticado (Y todo hecho a base de cinceladas evolutivas, como dice Schödinger)</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[16]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">.<br /><br />Por su relación con el tema que estamos tratando, resumo a continuación un escrito que llegó a mis manos de uno de los máximos expertos en evolución humana. Se trata de Tattersal, director del Museo de Historia Natural de Nueva York:<br /><em><br />“El Homo sapiens</em> es una entidad anatómica muy especializada y singular, y también una entidad cognitiva única. En la familia humana hay unas veinte especies, muchas inteligentes, pero creo que el Homo sapiens es la única de ellas con conocimiento simbólico</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[17]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> y leguaje” .<br /><br />“Ahora estamos solos en el mundo, pero hubo un momento, por ejemplo, hace millones de años, en el norte de Kenia, en que vivían hasta cuatro tipos de homínidos a la vez. Para tranquilizar a todos diré que, a pesar de que ha habido más de un homínido inteligente, creo que solo el Homo sapiens tiene una inteligencia simbólica, que es lo que hace que no tenga competencia”<br /><br />“Respecto al hombre de Neandertal, a pesar de que se vestía, hacía fuego y enterraba a sus muertos, pienso que era una especie completamente separada. Estos homínidos eran, sin duda, inteligentes, pero no de la manera en que lo somos nosotros”.<br /><br />“En Atapuerca, por los descubrimientos y estudios realizados, se llega a la conclusión que en aquella época, hace 350.000 años, los homínidos tenían una constitución para producir sonidos parecidos a los nuestros, pero no creo que hablasen. Es decir, no tenían lenguaje. Tenían, seguramente, una comunicación vocal sofisticada, pero no un lenguaje como el que nosotros tenemos”.<br /><br />“Creo que el <em>Homo antecesor</em> del Homo sapiens es distinto al de Atapuerca. Incluso pienso que el Homo de Atapuerca no está directamente relacionado con el Homo antecesor.”<br /><br />“Opino que en el rompecabezas de la evolución humana faltan aun la mayor parte de las piezas, por eso cuando hablamos de descendencia y ascendencia, estamos dando pasos imaginarios. Lo que me gustaría de verdad es descubrir el ancestro del Homo sapiens, <em>aunque es algo que creo que nunca podremos hacer.”</em><br /><br />“Si analizamos otras especies, en cualquiera de ellas, encontramos que todas tienen algún pariente cercano, pero el Homo sapiens no; <em>parece haber surgido de la nada.</em> Tenemos restos de homínidos que se relacionan con nosotros de manera genérica, pero no hay ninguna forma que sea claramente el antecesor del <em>Homo sapiens.”</em><br /><br />En el mismo sentido se manifiesta Juan Luis Arsuaga, catedrático de Paleontología y codirector de Atapuerca. A una pregunta de si Darwin dejó escrito en <em>El origen de las</em> <em>especies</em> que el hombre venga del mono, contesta: “¡Ni siquiera en <em>El origen del</em> <em>hombre,</em> cuidado! Lo que Darwin defiende es que hay una continuidad y parentesco entre el hombre y las demás especies vivientes. Él no cree que el ser humano proceda de ninguna otra especie viviente (y es así, claro, porque nadie desciende de su hermano o de su primo). Dice que condescendemos, todas las formas de vida actuales, de especies comunes que van siendo cada vez más remotas en el tiempo conforme nos alejamos en el grado de parentesco. La idea central de Darwin es el árbol de la vida, que incluye a todas las especies vivientes y fósiles que existen y han existido en la historia”. (A B C, 7 junio 2009).<br /><br /><br /><br /></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>4.- Reflexiones sobre la conciencia humana<br /></strong><br />La conciencia humana, mejor autoconciencia, es evidente que aparece con el hombre (auque parezca una redundancia), pero la aparición del hombre (homo sapiens sapiens) no hay duda que fue producto de la evolución cerebral de un antecesor. (antecesor que está por descubrir y, en opinión de algunos científicos, nunca podrá hacerse). Evolución cerebral causada por un aumento de la capacidad y de la selectividad neuronal que amplió su rendimiento sensorial, lo que hizo del hombre un ser autoconsciente, un ser reflexivo, un ser que <em>sabe que sabe.<br /></em><br />Los componentes del cerebro, las neuronas, son estructuras físicas, pero todo estado consciente es cualitativo; un pensamiento no se puede cuantificar es inmaterial. Si estos estados conscientes son cualitativos habrá que explicar como estructuras físicas pueden causar estados conscientes. Algunos científicos, apoyados en la insignificancia de los neurotransmisores que actúan en las sinapsis, han intentado explicarlo apoyándose en la teoría mecánico-cuántica del cerebro, ya que su explicación es imposible con la mecánica clásica.<br /><br />Lo cierto es que, hasta el momento, la autoconciencia humana sigue siendo un misterio al estar sin explicar esa dualidad mente-cerebro, que es como admitir que vivimos en dos mundos diferentes; un mundo mental y un mundo físico, o al menos, que el cerebro tiene dos propiedades diferentes las mentales y las físicas. En relación con esto último, Antonio Damasio, profesor de neurología, ya mencionado en el tema <em>La vida (II),</em> dice: “Naturalmente, me gustaría poder decir que sabemos, con seguridad, de la manera por la que el cerebro se mente en el asunto de producir la mente, pero no puedo y, siento decir, nadie puede”. Y otro neurólogo, Popper, K. R. (1982:150) afirma: “El surgimiento de la conciencia en el reino animal es quizá un misterio tan grande como el del mismo origen de la vida. No obstante, tenemos que asumir, <em>a pesar de la dificultad impenetrable,</em> que es un producto de la evolución; de la selección natural”.<br /><br /><br /><br /></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>5.-Reflexiones sobre el relativismo.<br /></strong><br />Por su interés, resumo una entrevista realizada por A B C, el 2/5/2005, a Marcello Pera, catedrático de Filosofía de la Ciencia de la Universidad de Pisa, y Presidente del Senado de Italia desde 2001.<br /><br />Marcello Pera, autor de muy diversos libros, publicó en 2005 “Senza radici”, un compendioso volumen en colaboración con el entonces cardenal Ratzingen, actual Papa Benedicto XVI, en el que se analizan algunos de los males más acuciantes que corroen a Europa.<br /><br />Hay que destacar, como dice Marcello Pera en dicho libro: Aunque no sea creyente postulo en este libro una religión civil que sepa transfundir sus valores desde el individuo a la sociedad, y agrega que tiene muy similares visiones e ideas con el Papa sobre los temas tratados en él, y muy especialmente respecto al relativismo, donde destacan la incapacidad de este pensamiento para proclamar la superioridad de nuestra cultura sobre otras.<br /><br />De su entrevista, como más principal, destaco lo siguiente:<br /><br />Antes de llegar a proclamar la superioridad de nuestra cultura, existe una cuestión previa: primero debemos establecer el valor intrínseco de nuestra cultura, que ha inventado ideas universales. El liberalismo, la separación entre la sociedad civil y el Estado, el Estado de Derecho, la democracia, las declaraciones – que recuerdo que denominamos “universales” – de derechos... Éstas y otras son criaturas típicas, originarias y propias de Occidente. Tenemos que ser conscientes del valor de estas ideas que hemos desarrollado a lo largo de los siglos. Europa ha perdido la capacidad para evaluar la importancia de estas aportaciones; y, si pierde la capacidad para valorarlas, no puede considerarlas en comparación con otras, o, bien, se decide por que todas las culturas son iguales, que tienen el mismo valor ético. Y esto es falso; no todas las culturas tienen el mismo valor ético. Los relativistas, ante las culturas que rechazan nuestras instituciones, probadamente beneficiosas para el desarrollo moral, político y económico de los pueblos, no aceptan que nuestra cultura sea mejor, ni siquiera preferible; en todo caso, pueden decir educadamente que se trata de culturas “diversas”. La democracia es mejor que la teocracia; una constitución , mejor que la sharia</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[18]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">; una decisión parlamentaria, mejor que una sura</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[19]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">; Una sentencia judicial, mejor que una fatwa</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[20]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">.<br /><br />Intelectuales como Chomsky o Saramago, que proceden de la izquierda, se han convertido en paladines del relativismo, mostrándose comprensivos con ciertas acciones terroristas. Estos intelectuales parten de la consideración de que Occidente es culpable de todo lo que ocurre en el mundo. Pero ¿por qué hemos de sentirnos culpables de lo que ocurre en un mundo que escapa a nuestro control? Nosotros hemos inventado el concepto de libertad, de democracia; hemos ahondado en la ciencia y la tecnología... valores universales que tienden a expandirse y que, si hay países en donde no se han desarrollado, es porque han preferido no aceptarlos.<br /><br />El relativismo imperante en Occidente, de consecuencias tan nefastas, llega a considerar la exportación de la democracia como la “imposición” de una forma de vida sobre otra forma de vida igualmente legítima, digna y respetable, y al proclamar que todas las culturas son igualmente dignas, considera esta exportación de la democracia como una operación violenta, por lo que justifica el terrorismo como una guerra reactiva y no agresiva. Y que, por tanto, bastará que seamos condescendientes con nuestros enemigos, con que cesemos en nuestra “agresión”, para conjurar su amenaza. Por suerte, el relativismo está decayendo; no sólo porque se hayan desvelado sus errores filosóficos, sino por sus nefastas consecuencias.<br /><br />Si no tenemos consciencia de los valores de la dignidad y de la importancia de nuestra propia cultura, entonces no sientes la necesidad de defenderla. Y cuando eres atacado por el fundamentalismo y el terrorismo, no tendrás argumentos para defenderte, es entonces cuando surge en el relativista la pregunta terrible: ¿”Por qué he de defender mi cultura si no es mejor que cualquier otra?”.<br /><br />Tenemos que estar convencidos de que al enunciar que nuestra cultura es superior a otras formas de cultura es una verdad, pues gracias a nuestra cultura, durante los últimos cinco siglos, hemos desarrollado la ciencia, el liberalismo, la democracia, la igualdad y la libertad. Estas ideas han probado ser mejores que otras por sus consecuencias: La gente vive en mejores condiciones en nuestro ámbito cultural, disfruta de derechos más amplios, etcétera. En este sentido, las consecuencias políticas, sociales, económicas de estas ideas que se han desarrollado en nuestra cultura son mejores que las consecuencias de otras ideas. Pero ¿cuál es la fuente o fuentes de las que emanan estas ideas? La mayoría, si no todas, proceden de la tradición cristiana, aunque Europa pretenda enterrar esta tradición, renegando de su origen cristiano. Así y todo, nunca podrán hacerlo, por mucho que se esfuercen. No si eres un creyente, porque estas ideas serán para ti mandamientos divinos. Si no eres un creyente, justificarás dichas ideas en diferentes términos, pero tendrás que reconocer que proceden de la tradición cristiana. El concepto de dignidad humana procede del mensaje del Dios que se hace hombre. Nuestra actitud de tolerancia y respeto al prójimo, no importa cual sea su raza o condición, es tributaria de esta revolución cristiana. Y, querámoslo o no, la separación entre Iglesia y Estado no puede entenderse sin aquella formulación que distingue entre lo que es de Dios y lo que es del César<br /><br />¿Por qué en la actualidad basta que te confieses cristiano para que se te considere como pasado de moda? Porque la cultura europea ha perdido la idea de sus orígenes, de lo que es su esencia. ¿Cuál es el concepto en el que se funda la democracia? La dignidad de la persona; de ahí emanan todos los logros democráticos: la igualdad, la libertad, la tolerancia...Pero ¿de donde procede ese concepto, sino de la tradición cristiana? Cuando se pierde la noción de los orígenes, surge un sentimiento de vergüenza de profesar la fe cristiana<br /><br />Como ya he dicho, postulo una religión civil que sepa trasfundir sus valores en esa larga cadena que va desde el individuo a la sociedad civil, pasando por la familia, los grupos y asociaciones, sin afectar los programas de Gobierno, partidos políticos y, por supuesto, sin tocar la separación entre Iglesia y Estado. Por la sencilla razón de que las ideas que admiro proceden de la tradición cristiana: dignidad de la persona, derechos humanos, igualdad... Aunque no sea creyente, acepto las consecuencias de estas ideas e intento justificarlas en términos históricos.<br /><br />Esta asunción de los valores cristianos, incluye la defensa de la idea cristiana de la familia. La idea de la familia que en estos días está siendo muy discutida en España, es una idea natural y biológica, una idea social y política, una idea cultural, sistematizada por el derecho romano, una idea a la que se añaden connotaciones religiosas. Se pueden soslayar los aspectos religiosos de la familia, pero es una inconsciencia soslayar los otros aspectos. La familia es un fenómeno natural; aunque no seas creyente, no puedes admitir la destrucción de un concepto tradicional de familia. El concepto de familia preexiste a una tradición cristiana.<br /><br />A la pregunta del entrevistador: “Como sin duda sabe, nuestro presidente, Rodríguez Zapatero, es uno de los campeones del relativismo” Marcelo Pera contestó: “Lo se, y estoy verdaderamente atónito ante su actitud, si consideramos la historia de España. Reconocer los derechos de los homosexuales es irreprochable, por el mero hecho de que son personas y poseen una inalienable dignidad. Pero el matrimonio es diferente, tiene otro objetivo: Cuando un hombre le dice a una mujer “te quiero” significa algo distinto que cuando dos hombres o dos mujeres se lo dicen entre si. Se pueden respetar los hábitos y preferencias, pero si me pregunta sobre límites morales, sí, considero que existen unos límites morales. Además, en este caso, esos límites no son solamente morales, <em>son naturales”.</em></span></div><br /><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><br /><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Reproducción sexual; unión de los gametos masculino y femenino.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[2]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Merece la pena recordar aquí lo que sobre el fotón decimos en el tema Espacio y tiempo: Los fotones son incorpóreos, no tienen masa. Por esta condición se mueven a la velocidad de la luz, no pueden detenerse, por tanto, para ellos no existe el tiempo. Así que un fotón que se desplaza de un punto A á un punto B, lo hace, desde su punto de vista, en un tiempo cero, lo que significa que, en cierto sentido, para el fotón, ¡los dos puntos no están separados!<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[3]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Es como si quisiéramos mantener un avión volando permanentemente. Habría que suministrarle energía (combustible) en pleno vuelo de forma continuada.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[4]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> .- Realmente, el sonido, como tal, no existe. Es la interpretación que el complejo sistema oído-cerebro hace de las presiones que las ondas de aire ejercen en el tímpano.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[5]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> .-Ni la placenta pertenece al cuerpo de la madre, ya que la placenta y otros órganos anexos al embrión se forman con la información genética que las dos células germinales, espermatozoide y óvulo, aportan en el acto de la singamia (unión de ambas células germinales).<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[6]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Ovocito.- óvulo inmaduro.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[7]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Blastocisto.- Producto de la concepción, que comienza al cuarto día de la fecundación y dura aproximadamente dos semanas.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[8]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Singamia .- Unión de los gametos masculino y femenino.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[9]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Ontología.- Parte de la Metafísica que trata del ser en general y de sus propiedades transcendentales.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[10]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Cigoto.- Célula resultante de la unión del gameto masculino con el femenino (singamia) en la reproducción.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[11]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Antepasado<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[12]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Es como aceptar que la génesis de las especies tiene implícita la tendencia de aprovechar al máximo las posibilidades de seleccionar la información y la energía idóneas para que los seres vivos en su proceso evolutivo faciliten la posibilidad de llegar con el tiempo al surgimiento de seres susceptibles de convertirse en humanos pensantes. Como dice Francisco J. Ayala en su libro Darwin y el Diseño Inteligente (pag. 85), “... la evolución no está gobernada por mutaciones fortuitas. Más bien hay un proceso natural (es decir una selección natural) que no es aleatoria, sino orientada y capaz de generar orden y “crear”. Los rasgos que los organismos adquieren en sus historias evolutivas no son fortuitos, sino que están determinados por su actividad funcional para los organismos, diseñados (el subrayado es mío), por así decirlo, para servir a sus necesidades vitales.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[13]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Teismo; doctrina que llevada por el argumento de la ley moral, cree en un Dios que no sólo haya puesto el universo en movimiento, sino que tenga un interés por los seres humanos. Los deistas, como Einstein, ven a Dios como el que comenzó todo el proceso, pero que después dejó de preocuparse por los desarrollos posteriores.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[14]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Antepasado remoto<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[15]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> El estrecho de Bering, entre Norteamérica y Asia tiene muy poca profundidad, ente 30 y 50 metros. Durante la glaciación de Würm, que duró desde hace 140.000 años hasta hace 10.000, se redujo tanto el nivel de las aguas que el estrecho de Bering se transformó en un istmo, y es por donde los caballos (incluso los humanos) podían pasar de Norteamérica a Asia. Al igual que sucedió en el Archipiélado Indonesio, donde gran parte de su islas quedaron unidas. Entre otras, Sumatra y Jaba, así como Australia y Nueva Guinea formando una gran masa de tierra denominada “Gran Australia”, lo que facilitó el paso de los homínidos entre islas.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[16]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Como nota a este tema sobre la evolución del caballo, diré que el asno no tiene relación alguna con el caballo. El asno doméstico actual se originó a partir del asno africano salvaje, que junto con el asiático tienen una historia evolutiva específica.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[17]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Simbólico; poder para expresarse por medio de símbolos; la escritura, por ejemplo.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[18]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Sharia: tratar todos los problemas jurídicos y sociales de acuerdo con el Corán.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[19]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Sura: ley del Corán.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[20]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Fatwa: norma de conducta obligada por los musulmanes.</span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-89091660879884048272010-07-19T11:19:00.006+02:002011-10-18T09:33:50.334+02:00ELECTRICIDAD PARA ANDAR POR CASA<div align="justify"><br /><br /><br /><br /><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Con este tema, y dentro de una visión generalizada, eminentemente práctica y sin excesivo rigor científico de los fenómenos eléctricos, pretendo que el lector que no tenga una idea clara sobre ellos pueda, después de una lectura meditada del escrito, adquirir o recordar los cocimientos básicos que le faciliten hacer frente a situaciones en las que esta energía pueda presentarle alguna dificultad en su quehacer diario.<br /><br />En el tema <em>Lo ínfimo</em>, ya nos hemos referido a lo que se entiende por corriente eléctrica desde el punto de vista físico. En éste vamos a intentar detallar algunos aspectos fundamentales de esta fuente de energía, especialmente en lo referido a sus propiedades, distribución y utilización.<br /><br />Si cogemos un recibo de la luz, observamos que entre los datos de la facturación figura, entre otros, “potencia contratada en kilovatios”. En principio no vamos a referirnos a este dato, porque antes tendremos que hacer mención a otros más básicos que nos facilitarán llegar a él.<br /><br />Aunque no figura en el recibo, sabemos que el voltaje con el que esta energía llega a nuestra vivienda es de 220 voltios, un valor fijo, igual para todas las viviendas, e invariable con el consumo. Entonces, si no consumimos voltios ¿qué es lo que consumimos y qué significado tienen los voltios?<br /><br />Los voltios son la diferencia de potencial eléctrico entre los dos hilos con la que esta energía llega a nuestra vivienda (los expertos podrían haber elegido otro valor), Esta diferencia de potencial es la que impulsa a los electrones para que circulen por los conductores cuando se cierra un circuito y se genere lo que conocemos como corriente eléctrica, que realmente es la que hace funcionar todos los dispositivos eléctricos de nuestro hogar (lo mismo que para que circule el agua cuando abrimos un grifo se precisa una diferencia de presión).<br /><br />Generalmente, la conexión eléctrica llega a través de dos hilos desde el distribuidor general del bloque de viviendas al cuadro de entrada en la vivienda, donde están los dispositivos de seguridad de nuestra distribución individual. Cuando conectamos uno de nuestros aparatos a la red, por medio de un enchufe o de un interruptor, éste se une a cada uno de los dos conductores que están adecuadamente distribuidos por toda la vivienda y la corriente eléctrica comienza a circular a través de él haciendo que funcione de acuerdo con sus características. Así como la corriente eléctrica circula con facilidad a través de los conductores, si tienen la sección adecuada, cuando lo hacen a través de cualquiera de los aparatos que tenemos instalados lo hacen con mayor o menor dificultad, ya que todos estos aparatos oponen una resistencia (R) al paso de la corriente porque si no se produciría un cortocircuito; un incremento excesivo de la corriente que provocaría el disparo de alguno de los dispositivos de seguridad que integran el cuadro protector, lo que interrumpiría instantáneamente el suministro de corriente. .<br /><br />Hasta ahora hemos hablado de la diferencia de potencial, cuya unidad de medida es el voltio (V) y que es la causa de que la corriente eléctrica pueda circular, y de que esta corriente, que tiene una intensidad mayor o menor dependiendo de la dificultad que encuentre (resistencia de cada aparato) para desplazarse, también tiene una unidad de medidas que se denomina amperio (A). La unidad de esa dificultad que la corriente eléctrica encuentra para circular y que de forma generalizada hemos denominado resistencia eléctrica (R) es el <em>ohmio</em>. Entre estas tres unidades existe una relación conocida como ley de Ohm, que se expresa mediante una fórmula que no vamos a utilizar pero que señalamos a continuación.<br /><br />La citada ley nos dice que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor, expresada en amperios, es igual al valor de la diferencia de potencial eléctrica a la que está conectado, expresada en voltios, dividido por el valor de la resistencia que ese conductor opone al paso de la corriente, expresada en ohmios:<br /><br />I = V/R<br /><br />En un símil, la intensidad de la corriente podemos asemejarla al caudal de agua que sale por un grifo al abrirlo.<br /><br />Como ya hemos señalado, la corriente es la causante de que los distintos aparatos funcionen, no la diferencia de potencial, aunque esta última sea la causa de que la primera pueda existir. El voltaje siempre es el mismo (220 V) pero la intensidad de corriente, los amperios, depende, como hemos dicho, de la dificultad que los aparatos oponen a su paso. ¿De donde sale, pues, el concepto de potencia (vatios)? Del producto de la cantidad constante (voltios) por la cantidad variable (amperios) que precisa (consume) el dispositivo conectado a la red (W = V por A). Este producto (potencia) se expresa, como hemos indicado, en vatios (W). Cada dispositivo precisa un determinado consumo de corriente (amperios) para su normal funcionamiento, y que como es lógico guarda relación con lo que conocemos como su potencia (vatios o kilovatios. Un kw = á 1000 vatios). Cada aparato lleva indicada su potencia.<br /><br />Si disponemos, por ejemplo, de una cocina eléctrica de tres fuegos y la potencia de cada fuego es de 500 W, 800 W y 1200 W, su potencia total sería de 2500 W . Cuando utilizamos la cocina no solemos usar simultáneamente los tres fuegos, pero si el que utilizamos más frecuentemente es el de 1200 W tendremos que tener en cuenta mientras la estemos utilizando con esta potencia que, si la potencia contratada es de 4’6 kw (4600 W), sólo dispondríamos de 4600 – 1200 = 3400 W para su posible utilización en los otros aparatos disponibles. Ésta es la razón por la que hay que tener un cuidado especial en la conexión simultánea de aparatos a la red para no superar los kilovatios contratados. Para una mayor tranquilidad diré que esta situación no suele presentarse porque algunos aparatos como el frigorífico se conecta automáticamente durante pequeños instantes y otros como la cocina, lavadora, lavavajillas, etc., con mucho acierto, no solemos conectarlos de forma simultánea. Si el consumo, por exceso de aparatos conectados, excediese en un determinado porcentaje al contratado, saltaría alguno de los dispositivos automáticos que protegen la instalación para señalarnos esta situación.<br /><br />Diré también que la sección de los hilos de la instalación interior, los que se distribuyen por toda la vivienda desde el cuadro con los dispositivos de protección, así como los dos conductores que unen este cuadro con el cuadro general del bloque de viviendas, donde también existen dispositivos de protección para cada vivienda, que suelen estar bajo el control de la empresa suministradora, deben tener la sección adecuada a la corriente que por ellos debe circular y que es función de la potencia consumida (menos sección para los hilos de alumbrado que para los que alimentan a la cocina eléctrica, por ejemplo). La razón de lo anterior es para evitar posibles calentamientos de los conductores, que en el caso más extremo de calentamiento podrían provocar un incendio.<br /><br />Para el cálculo de la sección de los hilos conductores existe un procedimiento que utilizaban los antiguos instaladores y que voy a mencionar por su sencillez. El procedimiento señala que, para una diferencia de potencial de 220V, cada caballo de vapor (HP) de potencia utilizada requiere de un milímetro cuadrado de sección de hilo conductor de cobre. Como un HP equivale a 736 vatios, la sección del hilo de la conexión general de entrada en una vivienda que tenga contratados 4’6 kilovatios de potencia sería: 4600 / 736 = 6’3 milímetros cuadrados de sección nominal. Los antiguos instaladores también sabían que a esta sección nominal había que agregar un 50% como coeficiente de seguridad, en previsión de posibles sobrecargas, por lo que la sección real debería ser de 9’5 milímetros cuadrados. El hilo que se instalaría, en este supuesto, sería de 10 milímetros cuadrados por ser el que, de los que existen en el mercado, más se aproxima al valor calculado.<br /><br />Con lo escrito hasta aquí podría dar por terminado este tema, pero aunque no tenga relación “con la casa” creo necesario, para completarle, escribir algo sobre la distribución de este tipo de energía desde el punto de su generación al de su utilización.<br /><br />Empezaré por decir que existen dos tipos de corriente eléctrica; las denominadas corriente continua y corriente alterna. Esta última, por sus características, que a continuación señalaré, es la que se utiliza a nivel industrial.<br /><br />La corriente continua es la generada por las dinamos, las pilas y los acumuladores eléctricos (que, recuerde, utilizamos en los coches). Esta corriente se caracteriza por circular siempre en un mismo sentido. En la práctica se ha convenido que circula del polo positivo (polo +) del generador al polo negativo (polo -) del mismo La corriente alterna, que es la generada por los alternadores</span><a title="" style="mso-footnote-id: ftn1" href="http://www.blogger.com/post-create.g?blogID=5768897964740234370#_ftn1" name="_ftnref1"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span></a><span style="font-family:arial;font-size:130%;">, circula alternativamente en ambos sentidos, con una frecuencia que se ha fijado en 50 ciclos por segundo.<br /><br />La principal ventaja de la corriente alterna, posible por sus alternancias, es que con unos dispositivos llamados transformadores (que no vamos a entrar en su funcionamiento y que sólo pueden utilizarse con la corriente alterna) podemos variar su tensión (voltios), aumentar o bajar sus valores a los que nos convengan para los usos que vayamos a hacer de ella. Si, como hemos visto anteriormente, para suministrar energía eléctrica a una vivienda a 220 voltios, con una potencia contratada de 4`6 kw, precisábamos un sección de hilo conductor de cobre, de 10 milímetros cuadrados entre el cuadro general y el de entrada a la vivienda, ¿qué sección precisaríamos para alimentar con la misma tensión (220 voltios) a una población que precisara 46.000 kw de potencia? El valor que se obtiene haría imposible la instalación de dicha red. Por ello, el transporte de esta energía desde los centros de producción se hace a alta tensión, para ello se utilizan transformadores a la salida de estos centros que elevan la tensión a un valor que nos permita utilizar una sección de conductores adecuada para hacer posible su transporte, y, en los centros de distribución urbana, con el mismo procedimiento, se reduce este valor al de consumo, en una o en varias etapas. Recordemos, que, para igualdad de potencia, a .mayor tensión (V) menos intensidad (I), y viceversa. Los amperios son los que determinan la sección de los conductores y los voltios su separación. Por esto último es por lo que los conductores de las líneas de alta tensión están tanto más separado cuanto mayor voltaje soportan. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /></span><a title="" style="mso-footnote-id: ftn1" href="http://www.blogger.com/post-create.g?blogID=5768897964740234370#_ftnref1" name="_ftn1"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span></a><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Una dinamo podemos considerarla como un alternador con modificaciones para que la corriente que genera sea continua.</span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-8296248893061016912010-06-29T11:28:00.011+02:002011-10-14T19:04:26.784+02:0018.- ¿POR QUÉ ES TAN VIEJO EL UNIVERSO?<div align="justify"><br /><br /><br /><br /><br /><br /><span style="font-family:arial;font-size:130%;">1.- ¿Por qué es tan viejo el universo?<br /><br />Para que surgiera la vida en la Tierra, hubo que esperar nueve mil quinientos millones de años desde el origen del universo. Martín Rees nos lo explica en su libro <em>Antes del principio</em>, (2001), libro que he tomado como base para escribir este tema.<br /><br />Para que tu y yo existamos se necesita un sistema solar con, al menos, un planeta capaz de albergar la vida. Pero ese sistema solar, que es el nuestro, para que pudiera crearse, tuvieron que concurrir una serie de circunstancias que, con el paso del tiempo, hicieran posible la creación de los elementos precisos para que en él pudiera surgir la vida, elementos que requieren un proceso de formación largo, de miles de millones de años, como veremos a continuación.<br /><br />Esto es más complejo de lo que parece, porque, no basta con decir, “hágase la luz”, ya que para que la luz surgiera en el universo fue preciso que transcurriera un tiempo, desde sus orígenes, entre 300.000 á 500.000 años para que el universo se fuera enfriando y, así, permitiera a la materia y a la radiación desacoplarse, esto es, hasta que los fotones, al quedar liberados de la radiación de fondo, pudieran desplazarse por todo el universo. <em>En ese momento se hizo la luz</em>. De igual manera, para que la vida surgiera en la Tierra no basta con decir “hágase la vida”, primero habrá que crear las condiciones y los elementos necesarios para su posible existencia. En la Tierra se dan de modo natural 92 elementos químicos, pero sólo 27 de ellos son componentes esenciales de la materia viva, y no todos resultan imprescindibles. Entre los fundamentales podemos citar; carbono, oxígeno. hidrógeno, nitrógeno, fósforo y pocos más.<br /><br />Vamos a analizar lo laborioso y costoso, especialmente en tiempo, que sería formar un sistema solar como el nuestro, Nuestro universo surgió del big bang hace unos 13.500 millones de años. De este evento apareció la intrincada estructura de estrellas y galaxias existentes a nuestro alrededor, y en, por lo menos, un planeta que gira alrededor de una de esas estrellas, la Tierra, con el tiempo, átomos de muy diversas partículas se unieron, de forma armoniosa, dando forma a criaturas lo bastante complejas como para poder meditar sobre su propia evolución.<br /><br />Ese planeta, la Tierra, se formó, junto con nuestro sistema sola, hace unos 5.000 millones de años, muchos millones de años después del origen del universo, aproximadamente 8500 millones de años después. La vida apareció en la Tierra relativamente pronto, el tiempo estimado es de hace entre 4.000 á 3.000 millones de años. La pregunta es: ¿Por qué no se formó antes nuestro sistema solar?<br /><br />Gracias a los trabajos de los astrónomos, podemos afirmar ahora que de no ser por las supernovas, que ya hemos mencionado en algunos de los escritos anteriores, nunca hubieran aparecido las complejidades para la existencia de vida terrestre, y con toda seguridad no estaríamos aquí.<br /><br />Hemos dicho que en la Tierra existen 92 átomos estables diferentes. Átomos que existen en la misma proporción que cuando se formó el sistema solar. <em>Ningún</em> <em>proceso natural puede crear o destruir átomos en la Tierra</em> (Los elementos radiactivos son una excepción porque se pueden transmutar de forma espontánea). Por lo tanto, ¿por qué su abundancia? ¿Dónde se formaron estos átomos?<br /><br />En los orígenes, de la gran bola de fuego (el <em>big bang</em>), sólo surgieron átomos poco pesados; mayormente hidrógeno y helio, en una proporción aproximada del 75% y 25%, respectivamente Estos átomos originales, creados en cantidades inmensas, fueron los que dieron lugar a los gases interestelares que, al condensarse, formaron las primeras estrellas. ¿Cómo surgieron los demás átomos?<br /><br />Como hemos dicho, las primeras estrellas se crearon al condensarse los gases interestelares formados por hidrógeno y helio y con posterioridad el gas y el polvo interestelar, compuestos principalmente, por hidrógeno (aquí debemos recordar que el universo en su totalidad y en casi todas partes está constituido por un 99% de hidrógeno y de helio) [</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> dieron origen a las estrellas posteriores. Nuestro Sol, como veremos, nació a partir de una nube de partículas materiales y de polvo interestelar, formado principalmente por hidrógeno y helio. Esta nube empezó a girar de forma imperceptible, pero a medida que se contraía por efecto de la gravedad su giro fue haciéndose más rápido. Por esta contracción, debida a la gravedad, su centro se calentó lo suficiente para que se iniciara la fusión de hidrógeno en helio. A su vez, la fuerza centrífuga del remolino de partículas circundantes al proto-Sol las enfriaba y parte del polvo y fragmentos rocosos, que formaban estas partículas circundantes, se fueron aglomerando para formar los planetas de nuestro sistema solar<br /><br />Pero si en la Tierra no se pudieron crear los átomos pesados necesarios para la vida, estas partículas circundantes al proto-Sol ya tenían que contenerlos. ¿Dónde se formaron?<br /><br />La temperatura actual en el centro del Sol es de unos 15 millones de grados. A pesar de ello, esta temperatura no es lo suficientemente elevada para producir transmutaciones que creen átomos más allá del helio. Es en los núcleos de otras estrellas mucho más masivas y brillantes que el Sol, (a veces con una masa 1.000 veces superior a la del Sol) y que, por ser mucho más masivas, evolucionan de una forma más complicada y dramática, y en menos tiempo que las estrellas de menor masa. En las de mayor masa, su hidrógeno central se consume (transformándose en helio), en unos cien millones de años (menos del 1% de la vida del Sol). En ellas, cuando la gravedad sigue comprimiendo estas estrellas y hace que su temperatura aumente más y más, hasta conseguir que los átomos de helio se fusionen para producir núcleos de átomos más pesados (carbono, con seis protones; oxígeno, con ocho protones y hierro, con 26 protones) y en las capas más internas, el calor, mucho más elevado, hace que se formen otros elementos aun más pesados de la tabla periódica. Al final, llega un momento, como explicamos en el tema <em>Lo inmenso</em>, que la presión interna alcanzada es tan grande que origina una explosión colosal que expulsa al exterior toda la materia de la estrella a una velocidad de más de 10.000 kilómetros por segundo; <em>se ha producido una supernova</em>, cuyos restos habrán creado una nebulosa parecida a la Nebulosa del Cangrejo, que contiene grandes cantidades de oxígeno y carbono, así como otros muchos elementos, que, con el tiempo, es muy probable que den origen a un nuevo sistema planetario.<br /><br />Diremos que la explosión de la supernova extrajo materia de todas las partes de la estrella, que lanzó hacia fuera a razón de miles de kilómetros por segundo. La estrella emitió tanta energía en unas pocas semanas como nuestro Sol en los últimos 4.000 años. Entre los elementos que expulsó la estrella, el oxígeno sería el más abundante, siguiendo el carbono, y, luego, el nitrógeno, neon, silicio, magnesio, azufre y hierro, entre otros muchos. La materia expulsada por la estrella puede viajar grades distancias antes de enfriarse. La burbuja de gas expulsada continuará su expansión hacia el exterior, a miles de kilómetros por segundo, durante cientos o miles de años. Los restos tardarán casi 100.000 años en disolverse completamente en el medio interestelar. A medida que esta materia expulsada se enfría, se irá condensando en los elementos emitidos por la estrella, que terminarán formando una nebulosa.<br /><br />Para que se forme un sistema planetario como el nuestro, en el que haya un planeta Tierra, con elementos más pesados que el helio, que faciliten la existencia de vida, es preciso, como hemos visto, que, con anterioridad, se hubieran creado no sólo estos elementos pesados, sino, además, las condiciones y trascurrido el tiempo necesario para hacer posible la formación de un sistema planetario. En el caso de nuestro sistema solar, tuvieron que transcurrir, desde el origen del universo, 9.500 millones de años para que la vida surgiera en la Tierra.<br /><br />Según los razonamientos anteriores, parece ser que estamos hechos de restos de estrellas anteriores a nosotros que desaparecieron en una explosión. Pero, a la vez, dependemos del calor de otra estrella, nuestro Sol.<br /><br />Ahora, para los que dominan las matemáticas, vamos a ahondar un poco más sobre estos conceptos, y vamos a calcular como puede llegar a formarse una estrella, razonamiento que se lo debemos al físico de Princeton Robert Dicke. (voy a intentarlo con los símbolos tipográficos de que dispongo).<br /><br />Al comparar la intensidad de la gravedad y la de las fuerzas eléctricas que gobiernan el microcosmos (ver escrito <em>Fuerzas y elementos constitutivos de la Naturaleza</em>) se observa que la razón entre las fuerzas de repulsión eléctrica, por ejemplo, entre los protones de un núcleo (o de los electrones entre si), y la atracción gravitatoria entre los átomos que constituyen un determinado cuerpo, es del orden de 10 elevado a 36 veces mayor la fuerza eléctrica que la fuerza gravitatoria. Esto implica que la fuerza de gravedad es irrelevante en las interacciones entre átomos o moléculas. No obstante, es muy importante considerar que toda materia ejerce una atracción gravitatoria sobre el resto de materia, no hay cancelación de cargas como sucede con las fuerzas eléctricas entre cargas de distinto signo.<br /><br />Supongamos que, para nuestro propósito, partimos de un solo átomo y vamos formando agregados, cada uno con diez veces más átomos que el anterior: 10 átomos, 100 átomos, 1000 átomos, etc. el agregado número 23, que contendría unos 10 elevado a 23 átomos, sería del tamaño de un terrón de azúcar; el agregado número 40 tendría el tamaño de una montaña. Para facilitar el cálculo, supongamos que estos agregados son esféricos. El efecto de la gravedad sobre cada átomo aumenta con el número (N) de átomos y disminuye en función de la distancia media entre ellos, o dicho de otra manera, <em>el efecto de la gravedad es proporcional al número de</em> <em>átomos (N) e inversamente proporcional al radio</em>. Con estos conceptos vamos a iniciar el cálculo.<br /><br />Notemos que si la densidad no varía, la masa (que viene dada por el número de átomos (N), es proporcional al volumen del agregado). Pero el volumen del agregado, que suponemos una esfera, es proporcional al radio (R) al cubo Si despejamos el valor de R de la fórmula del volumen de la esfera, resulta que R (la distancia media) es proporcional a la raíz cúbica del volumen del agregado y, por consiguiente, a la raíz cúbica de N. El resultado neto es que la magnitud de la gravedad es proporcional a “N/(N elevado a 1/3)” (nota al pie </span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[2]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">) o sea, proporcional a N e inversamente proporcional a la raíz cúbica de N. Pero si tenemos en cuenta que la cantidad entrecomillada es igual a N elevado a 2/3, (que es la cantidad con la que seguiremos operando) [si tienes dudas de que estas dos cantidades son iguales, para comprobarlo basta que podamos formar con ellas una proporción. Vamos a intentarlo: si la primera cantidad (la entrecomillada) la igualamos a la segunda y a ésta la dividimos por 1, esta última cantidad no habrá variado, pero así hemos formado una proporción. Si ahora despejamos N (numerador de la primera), resulta que N = N, luego la primera cantidad es igual a la segunda]. Lo que significa que para cada aumento en un factor mil de N, la gravedad se multiplica por 100 (porque si N = 1000; N elevado a 2/3 = a la raíz cúbica de (1000 elevado a 2) = 100). Esto quiere decir que, a pesar de la desventaja inicial de 36 órdenes de magnitud, las fuerzas eléctricas y gravitatorias se equilibran cuando se reúnen un número de átomos igual a N elevado a 54, porque si esta cantidad (N elevado a 54) la elevamos a 2/3 resulta N elevado a 36 (nota al pie </span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[3]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">), cantidad que equilibra a las fuerzas eléctricas, lo que viene a ser, aproximadamente, la masa de Júpiter </span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[4]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">. Cualquier cosa más masiva a este último valor, se convertiría en una estrella al superar la fuerza de la gravedad a las fuerzas eléctricas de repulsión entre átomos, y, así, la gravedad podrá comprimir a la materia hasta unas densidades y presiones lo bastante altas para que se desencadene la fusión nuclear en el centro de nuestro agregado. Las estrellas típicas como el Sol tienen del orden de 10 elevado a 57 átomos.<br /><br />Como hemos visto, Júpiter es un planeta tan masivo que en la formación del sistema solar se libró por muy poco de colapsar y convertirse en un segundo Sol. Al llegar aquí, merece la pena mencionar algunos fenómenos de nuestro sistema solar, singulares por su magnitud y fuera de la Tierra. En primer lugar citaremos la Gran Mancha Roja de Júpiter, que se desconoce su origen y es como una inmensa tormenta tropical, tres veces más grande que la Tierra, con más de dos mil años de antigüedad. El Monte Olimpo de Marte que deja pequeño a nuestro Everest. La Gran Sima de este mismo planeta en la que cabrían cinco grandes Cañones del Colorado. Y los grandes volcanes de Io, una de las lunas de Júpiter, que dejan pequeños a los de las islas Hawai.<br /><br />La evolución de seres vivos, como hemos destacado, requiere un tiempo suficiente para que se sucedan generaciones previas de estrellas que, a su vez, generen los distintos elementos químicos más pesados que el helio y el hidrógeno , para que, en la posterior formación de sistemas solares, permitan la evolución biológica en alguno de sus planetas. Todo esto, como hemos dicho, requiere miles de millones de años.<br /><br />La conclusión que sacamos de todo lo escrito sobre el cosmos, es que para que tu y yo estemos aquí, tuvo que originarse el big-bang, gracias a él, después de 300.000 a 500.000 años, se hizo la luz y surgió un universo repleto de un número inimaginables de fotones y neutrinos, y sólo los elementos hidrógeno y helio. Fue necesario que transcurrieran miles de millones de años para que, con estos dos elementos, helio e hidrógeno, se formaran millones de galaxias y miles de millones de estrellas y en algunas de ellas, las más pesadas, pudieran crearse elementos más pesados que el hidrógeno y el helio y, con posterioridad, al transformarse en supernovas y explotar, expulsaran al espacio interestelar abundancia de estos elementos más pesados que, con el paso del tiempo, darían origen a nuevos sistemas solares, hasta que, por lo menos, en uno de sus planeta, la Tierra, por sus condiciones específicas, pudo ser posible la vida<br />.<br />Para llegar hasta esta situación, como hemos visto, además del big-bang, tuvieron que transcurrir unos 9.500 millones de años. ¿Qué somos, pues, en la inmensidad del espacio-tiempo?<br /><br />Ahora, tu, lector, puede que te hagas la pregunta: ¿es posible la existencia de vida en otros mundos?. La respuesta es sencilla, ¡<em>Está en el contenido de este escrito</em>! Pero, ten en cuenta, que no bastan los múltiples procesos necesarios descritos para posibilitar la vida, porque, hasta el momento, el origen de la vida en nuestro planeta sigue siendo un misterio De hecho, no existe una teoría universalmente aceptada sobre su origen que explique las condiciones que posibilitaron la emergencia de la vida (y curiosamente por una sola vez) a partir de lo no viviente<br /><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> En la Tierra el hidrógeno primordial, sujeto muy débilmente por la deficiente atracción gravitatoria de nuestro planeta, ha escapado, en su mayor parte, al espacio. Júpiter, con su gravedad más intensa, ha conservado gran parte de su contenido original de este gas.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[2]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Como sabemos, un exponente fraccionario equivale a un radicando; así N elevado a 1/3 equivale a la raíz cúbica de N, y N elevado a 2/3 equivaldría a la raíz cúbica de N al cuadrado.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[3]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> N elevado a 54 , elevado a 2/3 = N elevado a 108/3 = N elevado a 36 (108/3 = 36).<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[4]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Si Júpiter, que es el mayor planeta del sistema solar, tuviera un poco más de masa, se convertiría en una estrella. Su masa actual es casi dos veces y media mayor que la de los demás planetas juntos. </span></div><br /><br /><br /><p><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></p><br /><br /><br /><p><span style="font-family:arial;font-size:130%;">BIBLIOGRAFÍA</span></p><br /><br /><br /><p><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Hawking, S. W. (1988). <em>Historia del tiempo,</em> (Ortuño, M. Trad, ). Barcelona : Ed. Crítica. (Trabajo original publicado en 1988).</span></p><br /><br /><br /><p><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Rees, M. (2001). <em>Antes del principio,</em> (Herrán, N. Trad.). (2ª ed.). Barcelona: Ed. Tusquets. (Trabajo original publicado en 1997). </span></p><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-2233662744146375822010-05-15T18:15:00.035+02:002011-10-17T18:56:05.352+02:0017.- CICLO DEL CARBONO (y II)<div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>1.- PROCESO FOTOSINTÉTICO</strong><br /><br /><strong>1.1.- Generalidades</strong><br /><br />La fotosíntesis es un proceso complejo de captación y transformación de energía, a través de él las plantas, aprovechando la energía solar, elaboran materia orgánica a partir del anhídrido carbónico del aire y del agua que absorben por las raíces. Antes de referirnos al proceso fotosintético, tendremos que referir algo acerca de la energía que se utiliza en él, a sus unidades y a sus efectos. La energía que se precisa para la realización de la fotosíntesis que, como sabemos proviene del Sol, es, relativamente, muy pequeña, ya que las reacciones que tienen lugar en ella, así como en todas las reacciones orgánicas, precisan muy poca energía. Gracias a ello es posible la vida.<br /></span></div><br /><br /><br /><br /><br /><p><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><strong>1.2.- Cuantos de energía</strong></span></p><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><br /><div align="justify">Como unidad de energía en estos procesos, se utiliza el electrón-voltio (ev.)</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Un electrón-voltio equivale a 1’6 por 10 elevado a menos 12 ergios.</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[2]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Para tener una idea de lo pequeño de esta magnitud, vamos a exponer algunos ejemplos que nos habituarán con esta dimensión<br /></span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">a) Para los enlaces químicos de los tipos que se producen en las moléculas de proteínas y de ácidos nucleicos, necesarios a todo ser vivo, la aportación de energía requerida es de una media de 0’1 ev..</span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><br /><br /><div align="justify">b) Arrancar un electrón de un átomo de hidrógeno requiere 13’6 ev., por eso, éste es un proceso químico violento si se compara con el anterior.</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">c) Cuando dos átomos de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno para formar una molécula de agua, hay una pérdida de energía</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[3]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> de 2’25 ev.. En cambio, si dos núcleos de hidrógeno se fusionan par formar un núcleo de helio, la pérdida de energía es entonces de 28.300.000 ev (</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[4]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">). Esta fusión de núcleos de hidrógeno para formar helio se genera en el Sol, y es la causa de la enorme energía en él producida.</span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><br /><br /><div align="justify">Un objeto caliente, el Sol, por ejemplo, emite radiación calórica y ésta brota no en forma de fluido continuo, sino en forma de fragmentos diminutos de energía de tamaño específico. Estas pequeñas partículas de energía se denominan “cuantos”<br />La teoría de los cuantos no sólo es aplicable al calor irradiado, sino a toda forma de energía, por tanto, también a la luz.</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">La imagen que se tenía de la radiación en términos de ondas electromagnéticas debe abandonarse y adoptar la concepción “cuántica”, según la cual la radiación consiste en partículas llamadas fotones. Una onda de luz ordinaria contiene un enorme número de fotones que se desplazan juntos, sin reaccionar entre ellos. El fotón es, pues, como una partícula de luz. Si midiéramos con mucha “precisión” la energía transportada por el tren de ondas, hallaríamos que es siempre algún múltiplo de una cantidad definida, que identificaríamos con la energía de uno solo de los fotones del tren de ondas. Las energías de los fotones son muy pequeñas, pero, no obstante, a pesar de producirse la interacción de radiación con los átomos a un fotón por vez, su acción, debido al elevado número de fotones que actúan, tiene un efecto que se aprecia a nivel de vida ordinaria, por ejemplo, las quemaduras de la piel cuando nos exponemos al sol en verano.</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">El comportamiento “cuántico” de los fotones hace que este comportamiento sea dual; como partículas y como ondas, por lo que no podemos olvidarnos de su frecuencia. Einstein dedujo que la energía de todo fotón es proporcional a la frecuencia de la onda que porta. Para ser más específicos, la energía de un fotón de una radiación con longitud de onda de un centímetro (microondas), es de unos 0’000124 ev., y a la frecuencia de la luz visible (0’00001 cm de longitud), la energía de los fotones es de 1 a 6 ev. (radiación roja menos energía y violeta mayor).</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">Por considerarlo de interés para alguno de los temas que vamos a desarrollar, voy a indicar algo sobre el espectro electromagnético de radiación. El espectro electromagnético está formado por el conjunto de todas las ondas conocidas que se extienden por el universo. </div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">Cada tipo de radiación se caracteriza por cierta gama de longitudes de onda, dadas aquí en centímetros. A cada gama de longitudes de ondas le corresponde una gama de energía de los correspondientes fotones, dada aquí en electronvoltios. Esta gama de energía depende de la temperatura del cuerpo que emite la radiación, temperatura que expresaremos en grados Kelvin (o grados naturales, la temperatura de 0ºK. –cero absoluto- equivale a –273ºC.).</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">En el punto 2 del escrito Los colores, se han relacionado las principales características del espectro de radiación electromagnéticas Si se observa la emisión de radiación correspondiente a la luz visible, la temperatura de emisión está comprendida entre 3.000 y 15.000ºK., es por ello por lo que la radiación que emite el Sol es en forma de luz visible, puesto que la temperatura de su superficie es de unos 5.800ºK. (¿Lo sabía la Naturaleza cuando adaptó la visión a estas frecuencias?).</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">Merece la pena comentar, aunque sea brevemente, la incidencia de la energía de la radiación solar (radiación visible) en la fotosíntesis. Planck, además del descubrimiento de los cuantos de energía, mostró como se puede determinar exactamente la energía de un “cuanto”.Para ello basta multiplicar lo que se llama “constante de Planck” por la frecuencia de la correspondiente radiación: e = hf, donde se ve que cuanto mayor es la frecuencia mayor es la energía de la radiación. Por eso, la luz violeta puede producir cambios químicos que no le está permitido a la luz roja, y, en este orden de cosas, la luz ultravioleta tiene un poder energético muchísimo mayor que la luz violeta. Un ejemplo de esto es el caso de una cámara oscura de las usadas en fotografía, que puede iluminarse con luz roja sin que se sensibilice el papel fotográfico. (Esto lo saben muy bien los fotógrafos).</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">Un cuanto de luz roja equivale a 1’85 ev. y un cuanto de luz violeta a 3’3 ev. En el proceso fotosintético, para fijar el átomo de carbono del anhídrido carbónico (CO<span style="font-size:78%;">2</span>) a una molécula de agua (H<span style="font-size:78%;">2</span>O) y formar, por decirlo de una manera sencilla, pero no verdadera, un sexto de molécula de glucosa (CH<span style="font-size:78%;">2</span>O), se precisan 15 ev (la fórmula de la glucosa es C<span style="font-size:78%;">6</span>H<span style="font-size:78%;">12</span>O<span style="font-size:78%;">6</span>), que se toman de la energía solar. (Gracias que se precisa tan poca energía, porque, si no, ¿de donde la tomarían las plantas?).</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">El compuesto clave de la fotosíntesis es la clorofila. La clorofila absorbe fuertemente luz roja y luz violeta, pero refleja la mayor parte de la luz de longitudes de onda intermedias. La mezcla de colores de la luz reflejada aparece con los distintos matices de verdes conocidos en las hojas, motivo, éste, por el que la vegetación presenta dicho color.</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">Sólo la luz absorbida puede provocar reacciones químicas, de lo cual se desprende que la luz roja o la violeta, o ambas simultáneamente pueden suministra la energía para la fotosíntesis. De hecho, la menos energética, la luz roja, puede hacerlo fácilmente.</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">Las plantas para formar una molécula de glucosa precisan 15ev. x 6 = 90 ev. (la energía que precisa un sexto de glucosa multiplicado por seis sextos). Puestos que los cuantos de luz roja son de 1’85 ev., se precisarían 48 cuantos de esa radiación, trabajando al 100% de eficacia, para formar una molécula de glucosa.</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">El Sol irradia su energía en todas direcciones y sólo una pequeñísima fracción viene a incidir en la Tierra. La Tierra tiene 12.700 Km. de diámetro y está a 147,7 millones de kilómetros del Sol. De esta forma, la Tierra intercepta sólo la mitad de una milmillonésima parte del total de la energía irradiada por el Sol. Pero, además, gran parte de la energía interceptada por la Tierra, es reflejada o absorbida por las nubes, agua, rocas, por lo que para la fotosíntesis sólo se aprovecha 1/15 de la total que se recibe.</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">Aquí podríamos hacernos dos preguntas:¿La vida existe porque hay energía solar? o ¿la energía solar surgió para que existiera la vida?<br /></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><strong>1.3.- Fotosíntesis</strong></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">Los primeros productos de la fotosíntesis son hidratos de carbono sencillos, como la glucosa. A partir de ellos, la planta elabora enseguida almidones y grasas, y, finalmente, añadiendo nitrógeno azufre y fósforo, sintetiza las más complejas proteínas.</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">De todos los triunfos de la investigación con trazadores (trabajos con isótopos radiactivos), quizás el mayor ha sido haber dilucidado la compleja serie de fases que conducen al desarrollo de las plantas verdes, de las que depende toda la vida en nuestro planeta.</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">Respiramos no sólo para obtener aire: <em>necesitamos el oxígeno que se encuentra en</em> <em>el aire</em>. El aire que penetra en nuestros pulmones contiene, aproximadamente, un 21% de oxígeno. El aire que exhalamos sólo contiene un 16% de oxígeno. El resto ha sido absorbido por nuestro organismo y utilizado por él. Este proceso se produce en todos los animales aerobios que pueblan la Tierra.</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">El oxígeno que consumimos, en los procesos metabólicos que tienen lugar en el organismo, lo cambiamos por otro gas denominado bióxido de carbono (CO<span style="font-size:78%;">2</span>) o anhídrido carbónico. Como resultado de toda la respiración y de otros procesos que se producen en la Tierra consumidores de oxígeno, se utilizan, con estos fines, aproximadamente, unas 10.000 toneladas de oxígeno por segundo. Si el oxígeno no se repusiera de alguna forma, dentro de unos pocos siglos, la cantidad de bióxido de carbono que se habría acumulado en la atmósfera asfixiaría toda forma de vida animal.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Sin embargo, la humanidad y todas las formas de vida animal que han existido en la Tierra han estado consumiendo oxígeno y produciendo bióxido de carbono y, a pesar de todo, hay tanto oxígeno en el aire como lo hubo siempre, y existe la misma pequeña cantidad de bióxido de carbono.Luego debe haber un proceso que mantenga la relación de niveles de estos dos gases en la atmósfera. </div><br /><br /><br /><div align="justify"></div><br /><br /><div align="justify">Para descubrir este proceso debemos considerar otro bastante parecido y que se relaciona con él: ¿Por qué no se agota nuestra comida?</div><br /><br /><br /><div align="justify">Cuando respiramos oxígeno, éste se combina con algunas sustancias de nuestros tejidos para producir la energía que necesitamos para vivir. En esta operación no sólo producimos bióxido de carbono que expulsamos al respirar, sino también otros varios productos de desecho y que también expulsamos al exterior.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Pero no basta con respirar, nuestro organismo necesita restablecer los tejidos con la misma rapidez con que los gastamos y para este fin hemos de comer. Para ello parece lógico incorporar a nuestro cuerpo los componentes de los tejidos de otros animales y convertirlos en tejidos propios.Si todos los animales tuviesen que reponer sus tejidos consumidos comiendo otros animales, la vida animal se extinguiría rápidamente. La respuesta a este problema es la vida vegetal, y el hecho afortunado de que la mayor parte de los animales son herbívoros, esto es, se alimentan de la hierba de los campos, de las hojas de los árboles, de semillas y frutos, o de las algas y células vegetales verdes microscópicas que en cantidades ingentes se hallan en las capas superficiales de los océanos.</div><br /><br /><br /><div align="justify">En cuanto a las plantas, elaboran hidratos de carbono, grasas y proteínas a partir de moléculas sencillas. Esta síntesis necesita una aportación de energía y las plantas la obtienen a partir de la fuente de energía más abundante y económica; la luz solar. Gracias a esta capacidad de los vegetales, los arsenales de alimentos del mundo, así como el depósito de oxígeno, permanecen perpetuamente llenos.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Realmente parece como si las plantas y los animales se complementasen para mantener un ciclo vital, y así es en efecto. El gran ciclo que hace que la vida continúe indefinidamente mientras haya energía solar, se conoce con el nombre de “el ciclo del carbono”.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Las plantas, por fotosíntesis, gracias a los aportes de bióxido de carbono, agua y energía solar, producen sus tejidos y generan oxígeno. Los animales, con el aporte de tejidos vegetales y oxígeno, consiguen energía química y elementos para restablecer sus tejidos, a la vez que exhalan bióxido de carbono.</div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><strong>1.4.- Alimentos</strong></div><br /><br /><br /><div align="justify">Toda la gran variedad de alimentos de que disponemos están compuestos de estas tres clase de sustancias:</div><br /><br /><br /><div align="justify">Hidratos de carbono.<br />Lípidos, o, más vulgarmente, grasa.<br />Proteínas.<br /><br />Todas ellas son utilizadas por el organismo. Su uso principal es para la producción de energía, en especial los hidratos de carbono y las grasas.</div><br /><br /><br /><div align="justify">En realidad, cada uno de los tres tipos de sustancias puede ser utilizado por el organismo como fuente de energía, pero no con igual prontitud. Por ejemplo, las proteínas son sustancias claves del tejido vivo, y aunque pueden utilizarse para la producción de energía, esto sólo ocurre en circunstancias desesperadas, por lo que no pueden considerarse como combustible del organismo, de la misma manera que los muebles no se consideran como leña para el hogar.</div><br /><br /><br /><div align="justify">La “leña”en el caso de los tejidos vivos, son los hidratos de carbono y las grasas. De estos dos, las grasas representan el almacén más concentrado de energía. La grasa es un buen almacén de energía, principalmente por su insolubilidad en el agua. Gracias a su insolubilidad, la grasa se retira, por decirlo así, del tumulto químico existente en los tejidos. Una gran parte de ella puede almacenarse aparte, bajo la piel principalmente, sin que se entremezcle con la complicada maquinaria química de cuerpo.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Sin embargo, la misma indisolubilidad de la grasa significa que su utilización requiere algún trabajo. Los hidratos de carbono, mucho más compatibles con el agua, pueden emplearse con más rapidez y con menos complicaciones. Los hidratos de carbono se presentan de tres formas principales: glucosa, almidón y celulosa.</div><br /><br /><br /><div align="justify">La glucosa es el hidrato de carbono más simple. Por ser soluble en el agua, puede ser absorbido directamente por el organismo y utilizado para producir energía. El almidón es una forma más compleja de hidrato de carbono, es insoluble en el agua, no obstante, todo animal tiene capacidad para desintegrar las moléculas de almidón en su aparato digestivo y transformarlas en glucosa. La celulosa constituye, con su estructura compleja, el soporte de las plantas, la madera es, en buena parte, celulosa. Ni las plantas ni los animales pueden emplear la celulosa directamente para producir energía, pero, a pesar de ello, el ganado, y todos los rumiantes, se alimentan de hierba y de otros vegetales ricos en celulosa. Las bacterias de su tubo digestivo desintegra la celulosa en productos más simples que posteriormente pueden emplearse para obtener energía.</div><br /><br /><br /><div align="justify">La glucosa no utilizada por el organismo se almacena en forma de glucógeno. El glucógeno no es un compuesto con la misma composición que el almidón, por ello, al glucógeno se le denomina, también, almidón animal. El glucógeno se almacena principalmente en el hígado y, en menor cantidad, en los músculos. El glucógeno es una importante fuente de energía almacenada, y tiene la ventaja de ser de utilización inmediata.</div><br /><br /><br /><div align="justify">La grasa se acumula en grandes reservas en el organismo, pero el caudal primero de energía, capaz de ser empleado instantáneamente, es glucógeno (también llamado glicógeno). Cuando se requiere energía, el glucógeno se convierte fácilmente en sus unidades de glucosa. Si no es suficiente la energía que suministra el glucógeno, el organismo moviliza la grasa para, previa transformación, ser utilizada como fuente de energía.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Vemos, pues, que la glucosa es el alimento inmediato del tejido animal, representa la sustancia alimenticia principal y la fuente de energía por antonomasia. Podemos señalar la ecuación de la respiración como sigue:<br /></div><br /><br /><div align="justify">Glucosa + oxígeno (respiración) = bióxido de carbono + agua + energía.<br /><br />Expresada con fórmulas químicas, poniendo en lugar de glucosa, para más fácil comprensión, 1/6 de glucosa,</div><br /><br /><br /><div align="justify">CH<span style="font-size:78%;">2</span>O + O<span style="font-size:78%;">2 </span>= CO<span style="font-size:78%;">2</span> + H<span style="font-size:78%;">2</span>O + energía.<br /></div><br /><br /><div align="justify">Y expresada con la fórmula real de la glucosa,<br /><br />C<span style="font-size:78%;">6</span>H<span style="font-size:78%;">12</span>O<span style="font-size:78%;">6</span> + 6O<span style="font-size:78%;">2</span> = 6CO<span style="font-size:78%;">2</span> + 6H<span style="font-size:78%;">2</span>O + energía.<br /><br /><br /><strong>1.5.- Proceso fotosintético</strong> </div><br /><br /><br /><div align="justify">La transferencia de la energía a la materia constituye la fotosíntesis. La descomposición de la materia, por oxidación, para recuperar la energía que posee, constituye la respiración. La fotosíntesis es propia de los vegetales, la respiración esencial a todo animal. Ambas se complementan.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Todo cuanto se diga de la complicación y sensibilidad del proceso fotosintético es poco ante la realidad. Esto que la Naturaleza logra, en apariencia, de forma tan sencilla, aun no ha sido posible lograrlo por los humanos en sus laboratorios. En los laboratorios químicos, hasta ahora, no ha sido posible producir almidón a partir de agua y del gas carbónico.</div><br /><br /><br /><div align="justify">La elucidación de las reacciones químicas implicadas en la fotosíntesis no fue lograda hasta 1961. Calvin recibió el premio Nóbel de Química por este descubrimiento.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Sin entrar en polémicas sobre los criterios equivocados que se tenían referente a la fotosíntesis antes de los años treinta, y de los descubrimientos sucesivos que llevaron a esclarecer este misterio, vamos a entrar de lleno en el proceso fotosintético.En este proceso, para formar una molécula de oxígeno hay que descomponer dos moléculas de agua, de cuya descomposición resultarán, además, cuatro átomos de hidrógeno. Es ésta una reacción “cuesta arriba” (Energéticamente hablando, cuesta arriba quiere decir que se necesita consumir energía).</div><br /><br /><br /><div align="justify">Para escindir moléculas de agua en sus dos componentes, oxígeno e hidrógeno, a nivel industrial se necesitaría una gran cantidad de energía. Por ejemplo, habría que calentar el agua hasta aproximadamente 2.000ºC., o hacer pasar a su través una corriente eléctrica de gran intensidad. Gracias a la acción catalizadora de la clorofila, la energía de la luz solar, de magnitud muy pequeña, es utilizada por las plantas para escindir la molécula de agua. Esta es la forma como la energía radiante de la luz solar se transforma en energía química, ya que las moléculas de hidrógeno y oxígeno contienen más energía que la molécula de agua de la que proceden.(¡Qué sabia Naturaleza!).</div><br /><br /><br /><div align="justify">Las plantas para descomponer dos moléculas de agua precisan unos ocho “cuantos” de luz solar, que equivalen a unos 15 ev.. De estas dos moléculas de agua escindidas se obtienen cuatro átomos de hidrógeno que, en virtud de la función clorofílica reaccionarán con una molécula de bióxido de carbono para formar, expresándolo de forma comprensible, pero de forma incorrecta, un sexto de molécula de glucosa, según la siguiente reacción,</div><br /><br /><br /><div align="justify">2H<span style="font-size:78%;">2</span>O + 8 cuantos de luz = 4H + O<span style="font-size:78%;">2</span> (Fórmula 1)<br /><br />El oxígeno se desprende a la atmósfera y los cuatro hidrógenos se combinan con el bióxido de carbono para dar un sexto de molécula de glucosa y agua (esta reacción se conoce como reducción del bióxido de carbono para formar azúcares). La reacción sería la siguiente:<br /><br />4H + CO<span style="font-size:78%;">2</span> = HCOH + H<span style="font-size:78%;">2</span>O (Fórmula 2)<br /><br />La molécula de agua resultante puede ser utilizada para descomponerse en una fase posterior, como la de la fórmula 1.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Se ha comprobado que la fuente directa del oxígeno que las plantas desprenden a la atmósfera procede del agua que absorben por las raíces. Oxígeno que sirve para restablecer el que los animales consumen en la respiración.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Realmente, esto que parece tan sencillo es bastante más complicado por las reacciones intermedias que tienen lugar en el proceso, y que, por lo simplificado de estas notas, vamos a procurar reproducir las menos posibles.</div><br /><br /><br /><div align="justify">La clave de la fotosíntesis está en la fijación de la molécula de bióxido de carbono de la atmósfera y su posterior desdoblamiento para utiliza el átomo de carbono en la formación de glucosa. </div><br /><br /><br /><div align="justify">El proceso fotosintético tardó mucho tiempo en aclararse. Antes de los años cuarenta se pensaba que la glucosa pudiera ser formada combinándose, en una primera fase, el átomo de carbono con el agua, y liberándose los dos átomos de oxígeno a la atmósfera, según la reacción,</div><br /><br /><br /><div align="justify">CO<span style="font-size:78%;">2</span> + H<span style="font-size:78%;">2</span>O = CH<span style="font-size:78%;">2</span>O + O<span style="font-size:78%;">2</span><br /><br />Y, luego el CH<span style="font-size:78%;">2</span>O (formaldehilo), por reacciones sucesivas se transformaría en glucosa. Seis moléculas de formaldehilo darían una de glucosa (C<span style="font-size:78%;">6</span>H<span style="font-size:78%;">12</span>O<span style="font-size:78%;">6</span>).</div><br /><br /><br /><div align="justify">Esta síntesis de la glucosa a partir del formaldehilo pudo ser realizada en el laboratorio de una forma muy tediosa. Pero se pensaba que las plantas poseían encimas que, actuando de catalizadores, acelerarían la reacción. En realidad, el formaldehilo es un compuesto tan venenoso que terminaría por aniquilar a la planta. No obstante, los químicos, para buscar una explicación, supusieron que el formaldehilo era transformado tan rápidamente en glucosa, que en ningún momento la planta tendría más de una cantidad muy pequeña de él. Esta teoría se mantuvo durante dos generaciones, simplemente porque no había otra mejor (la Naturaleza lo tenía ya solucionado desde el “principio”, de una manara lógica, sencilla y económica).</div><br /><br /><br /><div align="justify">Todo lo anterior se demostró que era falso al descubrir, entre los años 1938 y 1940, gracias a isótopos</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[5]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> radiactivos del oxígeno y del carbono, que, en realidad, el oxígeno que las plantas desprendían a la atmósfera no era el del bióxido de carbono, sino el del agua que la planta absorbe por las raíces.</span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><br /><div align="justify">Sentado esto, vamos a indicar las reacciones que tienen lugar en lo que se conoce como la “trampa” del bióxido de carbono.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Después de muchos estudios, en 1951, se identificó la sustancia que realmente constituía la “trampa”. Era una sustancia de la familia de la glucosa (un azúcar), y además existía en la planta. El nombre de esta sustancia es “ribulosa-1’5-difosfato”, conocida también por las siglas RDP, cuya fórmula desarrollada es:<br /><br /><br /><br /><br /><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEggHDTXB2UFzLCwvR07PoeGTMjnCBGw738p-g6dDeTbl1g2WUxuoju_day-xu04xrKnhFaDGUdhwGCtdWFleONaBwKyTsnzLCOBXMo4RERuJmPN9KnndWXMz58nF1qBXeokL4DzPz2B-xpj/s1600/picasa+30004.jpg"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEggHDTXB2UFzLCwvR07PoeGTMjnCBGw738p-g6dDeTbl1g2WUxuoju_day-xu04xrKnhFaDGUdhwGCtdWFleONaBwKyTsnzLCOBXMo4RERuJmPN9KnndWXMz58nF1qBXeokL4DzPz2B-xpj/s400/picasa+30004.jpg" border="0" /></a> </div><br /><br /><br /><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center"><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br /><br /><br /><br /><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center"></div>Veamos ahora como funciona la “trampa”. Empecemos con el RDP, con sus átomos de carbono numerados del 1 al 5, como en la fórmula “a” de la figura 1. Imaginemos ahora una molécula de bióxido de carbono (C<span style="font-size:78%;">x</span>O<span style="font-size:78%;">2</span>), cuyo átomo de carbono le marcamos con un asterisco. Este átomo de carbono se agrega al carbono 2 RDP, junto con sus dos átomo de oxígeno, pero al mismo tiempo, los dos átomos de hidrógeno asociados al carbono 3, se trasladan al carbono 2. Entonces, se forma el “compuesto por adición” que se muestra en la fórmula “b”.Este compuesto, al añadirle una molécula de agua (hidrólisis), se divide por el enlace de los carbones 2 y 3. De esa molécula de agua, un átomo de hidrógeno se une al carbono 2, y el grupo oxidrilo (OH) al carbono 3, como se indica en la fórmula “c”.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Las dos moléculas resultantes que se muestran en la fórmula “c” son la misma , aunque una escrita de derecha a izquierda y la otra de izquierda a derecha. Ambas son moléculas de ácido fosfoglicérico. También conocido como PGA.<br /><br /><br /><br /><br /><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEheJTdvnT0FQPlY0yZLz-vRhahFO53M6r9wgMPhfhUBjPQDXi1Dh8zi-SD4jIIwip2sdEuwHo_4b00x61CmrHZijXM7VhyphenhyphengYF4HpU89660kpw0TXtbDqywK7MUaMgUJ3P-j824Emzdnba9g/s1600/picasa+30006.jpg"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEheJTdvnT0FQPlY0yZLz-vRhahFO53M6r9wgMPhfhUBjPQDXi1Dh8zi-SD4jIIwip2sdEuwHo_4b00x61CmrHZijXM7VhyphenhyphengYF4HpU89660kpw0TXtbDqywK7MUaMgUJ3P-j824Emzdnba9g/s400/picasa+30006.jpg" border="0" /></a> </div><br /><br /><br /><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center"><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br /><br /><br />Podemos decir, en resumen, que una molécula de RPD más CO<span style="font-size:78%;">2</span> más H<span style="font-size:78%;">2</span>O nos dan dos moléculas de PGA.<br /><br />Recordemos que según la fórmula 2, cuatro átomos de hidrógeno se combinaban con el bióxido de carbono para formar un sexto de glucosa y una molécula de agua. El proceso es más o menos como sigue, mostrado de la forma más simple.<br /><br />A cada molécula de PGA se agregan dos átomos de hidrógeno para formar una molécula de agua, y el PGA se transforma en fosfato de triosa (TP) (según la fórmula 4) más agua.<br /><br /><br /><br /><br /><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi-jGbY_Cv34yFKUOAcaqABcr3Q8EyrD7oGhoebh63AIJojbw-5RvVTbnYSBpX9PSrJPDIXmy5NCR0sUg1sMTZdFNOmhFgbs8cyflBz9qY7iSGObY39n4Q_9T2K_jpVKTtRKrS0ARx-KPZd/s1600/picasa+30005.jpg"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi-jGbY_Cv34yFKUOAcaqABcr3Q8EyrD7oGhoebh63AIJojbw-5RvVTbnYSBpX9PSrJPDIXmy5NCR0sUg1sMTZdFNOmhFgbs8cyflBz9qY7iSGObY39n4Q_9T2K_jpVKTtRKrS0ARx-KPZd/s400/picasa+30005.jpg" border="0" /></a> </div><br /><br /><br /><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center"><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br />Como había dos moléculas de PGA, se han formado dos moléculas de TP. Una vez formadas estas dos moléculas de TP, se unen (después de un a serie de cambios que no vamos a citar) para formar una molécula de RDP y un sexto de glucosa. [Donde 2(C<span style="font-size:78%;">3</span>H<span style="font-size:78%;">5</span>O<span style="font-size:78%;">2</span>Ph) es TP y C<span style="font-size:78%;">5</span>H<span style="font-size:78%;">8</span>O<span style="font-size:78%;">3</span>Ph<span style="font-size:78%;">2</span> es RDP]</div><br /><br /><br /><div align="justify">2(C<span style="font-size:78%;">3</span>H<span style="font-size:78%;">5</span>O<span style="font-size:78%;">2</span>Ph) = C<span style="font-size:78%;">5</span>H<span style="font-size:78%;">8</span>O<span style="font-size:78%;">3</span>Ph<span style="font-size:78%;">2</span> + HCOH<br /><br />Para ello han sido preciso consumir 8 cuantos de energía solar.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Por tanto, de acuerdo con lo anterior, con 12 moléculas de TP se obtendrían 6 moléculas de RDP y una molécula de glucosa, además de seis moléculas de agua como veremos a continuación.<br /></div><br /><br /><div align="justify">Como se consumió una molécula de agua en la conversión de bióxido de carbono más RDP en dos moléculas de PGA y se restituyen dos al transformar las dos moléculas de PGA en dos de TP, en realidad , esto corresponde a la producción neta de una molécula de agua. Por tanto, en la formación de una molécula de glucosa, que se precisan 12 moléculas de TP, se restituyen 12/2 = 6 moléculas de agua.<br /><br />Este ciclo se conoce con el nombre de “Ciclo de Calvin”. Por su descubrimiento, como hemos dicho, se le concedió el premio Nobel de Química en 1961.<br /><br />Como se ha señalado, “la glucosa es la fuente de energía por antonomasia” de todos los organismos. Ahora vamos a relatar, de forma resumida, que ampliaremos en el tema respiración, como los organismos obtienen energía de la glucosa.<br /><br />Para obtener energía de la glucosa hay que oxidarla (quemarla) con el oxígeno que inhalamos en la respiración, oxígeno que está en estado molecular (dos átomos unidos para formar una molécula (O<span style="font-size:78%;">2</span>). Vamos a comprobar de que manera la Naturaleza ha diseñado un procedimiento delicado para quemar (oxidar) la glucosa sin que el organismo resulte dañado.<br /><br />Empecemos por decir que el oxígeno es una sustancia muy activa y, por lo general, las sustancias activas, por su propia naturaleza, provocan gran variedad de cambios químicos en todo lo que tocan. La estructura delicadamente equilibrada del tejido vivo no puede tolerar cambios imprevistos y, por eso, las sustancias activas son, en su mayor parte, tóxicos peligrosos.<br /><br />El hecho de que el oxígeno molecular pueda ser tolerado, se debe, por completo, a la manera que los tejidos han evolucionado hasta conseguir un sistema sumamente especializado para manejar el oxígeno. Para ello, tienen lugar unas reacciones químicas que se realizan enteramente en las mitocondrias, que son uno de los varios orgánulos del citoplasma de las células y que tienen por única misión manejar el oxígeno. Cualquier sistema que utilice oxígeno molecular en un organismo lo realizará a través de las mitocondrias y en ningún otro lugar.<br /><br />El oxígeno molecular, como hemos dicho, está formado por dos átomos de oxígeno, que es por lo que puede resultar tóxico, pues bien, las mitocondrias disponen de una encima particular, denominada “citocromooxidasa”, que posee la capacidad de dividir la molécula de oxígeno en sus dos átomos componentes. Ello permite que estos átomos se unan con hidrógeno para formar agua. Esta reacción tiene lugar tan deprisa como penetra la molécula de oxígeno en la célula y es llevada a la mitocondria, de esta forma, “la serpiente pierde el veneno” y, además, la reacción se utiliza para obtener energía.<br /><br />La combinación de dos átomos de hidrógeno (desprendidos en las reacciones que tienen lugar en la mitocondria) con uno de oxígeno para formar agua, no se realiza de forma inmediata. Los átomos de hidrógeno son pasados, de mano en mano, por una serie de sustancias relativamente complejas y que se van formando en las reacciones químicas que tienen lugar en lo que se conoce como el “ciclo de Krebs”, en las que interviene, naturalmente, la glucosa, que es donde va a ser oxidada. A cada transferencia del hidrógeno se produce una pérdida de energía (reacción “cuesta abajo”). Al final se consigue una pérdida total de 2’25 ev.<br /><br />Esta pérdida de energía, de 2’25 ev., es aprovechada para que tenga lugar una acción “cuesta arriba” que hace posible la producción de una molécula de ATP, que es donde el organismo acumula la energía necesaria para posteriores reacciones.<br /><br />El ciclo de Krebs quema el hidrógeno de la glucosa lentamente y en circunstancias de riguroso control, (todos sabemos lo que es un chorro de hidrógeno ardiendo en una atmósfera de oxígeno). Debemos agregar que por cada molécula de glucosa tratada por el ciclo de Krebs, se consiguen 38 molécula de ATP, que representan una provisión de energía de 11’4 ev., que equivalen al 38% de la energía libre proporcionada, idealmente, por la oxidación de la glucosa, ya que, como es sabido, en toda transformación tiene lugar una pérdida de energía.<br /><br />En relación con esta pérdida de energía que tiene lugar en toda transformación, diremos, grosso modo, que, por lo que respecta a la alimentación, se necesitan 4’5 kg. de alimento para elaborar 500 gr. de tejido orgánico, perdiéndose los 4 kg. restantes en calor y desechos materiales.<br /><br />Y ahora, conocido, aunque de manera superficial, el proceso fotosintético, y los temas con él relacionados, vamos a relatar unos datos que nos darán una idea de la enorme escala a la que las plantas verdes de la Tierra crean materia orgánica y liberan oxígeno.<br /><br />El bioquímico ruso-estadounidense Eugene I. Rabinovich, uno de los más importantes investigadores de la fotosíntesis, estima que cada año las plantas verdes combinan un total de 150 mil millones de toneladas de carbono (a partir del bióxido de carbono del aire o del disuelto en las aguas de los mares) con 25 mil millones de toneladas de hidrógeno (a partir del agua) y liberan 400 mil millones de toneladas de oxígeno. En esta gigantesca producción, las plantas de los bosques y campos de la tierra firme sólo contribuyen en un 10%, el restante 90% debemos agradecérselo a las plantas unicelulares y algas marinas de los océanos.<br /><br /><br /><strong>1.6.-Transpiración de las plantas</strong><br /><br />Hemos visto como a través de la función clorofílica las plantas sintetizan carbohidratos</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[6]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">, pero otra tarea importantísima que cumplen es emitir a la atmósfera gran parte del agua que absorben por las raíces, lo que se conoce como transpiración. La transpiración tiene lugar por unos diminutos poros que tienen en el envés de las hojas. Se estima que la transpiración media de los árboles está comprendida entre 10 y 200 litros por día, depende de la humedad, accesibilidad del agua, temperatura y viento. Por ello, las selvas son una fuente prodigiosa de vapor de agua a la atmósfera que después genera copiosas lluvias, como sucede en las inmensas selvas tropicales. Esta transpiración de las plantas, al igual que cuando sentimos frío al evaporarse el sudor cuando nos abanicamos, tiene una marcada influencia en la refrigeración de los ecosistemas, es por lo que las selvas son más frescas que los desiertos.<br /><br />Si tuviéramos que expresar el rendimiento de una planta en lo que respecta a la energía que incide sobre ella, este sería el siguiente: Refleja en torno al 15%. Emite un 18% en forma de calor. Fija un 1% en la producción de biomasa (fotosíntesis) y el 66% restante lo utiliza en la transpiración y el ascenso del agua de las raíces a las hojas. Podemos decir que un árbol en medio del campo es una estructura disipativa que captura energía de la luz solar y degrada la mayor parte de esa energía en calor transpirado. Es como una estructura disipativa gigantesca que mana agua en forma de calor a través de la transpiración. Merece destacarse el escaso 1% de la energía puesta en juego por la planta para el proceso fotosintético.<br /><br /><br /><strong>2.- RESPIRACIÓN</strong><br /><br /><strong>2.1.- Generalidades<br /></strong><br />De lo expuesto en apartados anteriores relacionados con la respiración, hemos visto que el aporte de energía en los tejidos vivos procede de parte de la energía libre puesta a disposición del cuerpo por la conversión de glucosa en bióxido de carbono y agua, energía que es atrapada y temporalmente guardada en forma de ATP. Sólo esta porción atrapada puede emplearse para impulsar los cambios químicos consumidores de energía, cambios que son esenciales para la vida e inseparables de ella. Para comprobarlo vamos a desarrollar el complejo metabolismo de la glucosa para conseguir energía, de la forma más simple posible.<br /><br />En el metabolismo de la glucosa podemos considerar dos ciclos y por este orden; en primer lugar, la ruptura parcial de la glucosa en lo que se denomina glicosis anaeróbica (sin aire), cuyo producto final es el ácido láctico y, en segundo lugar, la oxidación del ácido láctico que completa el ciclo de la oxidación de la glucosa para obtener, como producto final, bióxido de carbono, agua y energía.<br /><br /><br /><strong>2.2.- Glicosis anaeróbica</strong><br /><br />El primer paso de la glicosis es añadir un grupo fosfato a la glucosa, empleando, para ello, simplemente ATP.<br /><br />Para evitar, lo máximo posible, las complicaciones de las fórmulas químicas, expresaremos la glucosa sencillamente como (6C), y el ATP lo escribiremos ADP~Ph, en vez de ATP (recordemos que ADP es un fosfato de baja energía, con dos grupos fosfato y que al agregarle un tercer grupo fosfato se transforma en ATP). El primer paso de la cadena glicólitica puede escribir de la siguiente manera, en donde [(6C)- Ph] es un fosfato de glucosa:<br /><br />(6C) + ADP~Ph = (6C) - Ph + ADP (ecuación 1)<br /><br />Las características del fosfato de glucosa hace que se pueda añadir fácilmente a otro ATP y se forme difosfato de fructuosa, que puede escribirse cono Ph – (6C) – Ph.<br /><br />Entonces la ecuación total para estos dos primeros pasos sería:<br /><br />(Pasos 1 y 2) (6C) + 2ADP~Ph = Ph - (6C) - Ph + 2ADP (ecuación 2)<br /><br />Se han consumido dos moléculas de ATP para formar los dos fosfatos de baja energía en el difosfato de fructuosa.<br /><br />El paso siguiente es la división por la mitad del difosfato de fructuosa. En vez de un compuesto de 6 átomos de carbono con dos grupos fosfato, nos encontraremos con dos compuestos de 3 átomos de carbono, con un grupo fosfato cada uno de ellos:<br /><br />(Paso 4) Ph – (6C) - Ph = Ph – (3C) + (3C) – Ph (ecuación 3)<br /><br />La primitiva molécula de glucosa, más dos grupos fosfato, se ha convertido ahora en dos moléculas de “fosfato gliceraldehído” (Ph – (3C)). Expondremos su fórmula a continuación , porque nos será útil: </span></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></div><br /><br /><br /><br /><br /><p align="center"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhQp9d5xdwg8l_eaG-2M30d6aim34Kn9_h4NKY0QsezZh25SSFlw0goN0A6NyyAwAnjJzgGcmKDzZxdXHHsqyhaNtA_CcWmiZUu8KS28hIfugou0FisNCKZiBkTYkjZ36EcMSgty_XWh3nH/s1600/picasa+30007.jpg"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhQp9d5xdwg8l_eaG-2M30d6aim34Kn9_h4NKY0QsezZh25SSFlw0goN0A6NyyAwAnjJzgGcmKDzZxdXHHsqyhaNtA_CcWmiZUu8KS28hIfugou0FisNCKZiBkTYkjZ36EcMSgty_XWh3nH/s400/picasa+30007.jpg" border="0" /></a></p><br /><br /><br /><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center" align="justify"><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">El grupo fosfato del fosfato gliceraldehído es aun bajo en energía; aproximadamente 0’1 ev.<br /><br />A partir de aquí, la cadena glicolítica, será doble, porque en la ecuación 3 hemos obtenido dos moléculas de fosfato de gliceraldehído de la división de la molécula de difosfato de fructuosa, por lo que en cada paso sucesivo se formarán dos moléculas de cada compuesto nuevo.<br /><br />En los proceso de las ecuaciones 1, 2 y 3 , de las que no hemos expuesto la fórmula, por simplificar, siempre que se añadió un grupo fosfato, este grupo sustituyó a un grupo oxidrilo (o hidroxilo) (OH) del correspondiente compuesto.<br /><br />En el paso siguiente hay que añadir un grupo fosfato al átomo de carbono del extremo izquierdo de la fórmula A, o sea, el que tiene la estructura HC-. Pero a diferencia de las dos ocasiones anteriores en que se añadió un grupo fosfato y éste sustituyó a un grupo oxidrilo (OH), ahora se añade una molécula de agua (H<span style="font-size:78%;">2</span>O) y después se la sustraen los dos átomos de hidrógeno (2H). Esto significa que de la nueva molécula de agua queda unido sólo el átomo de oxígeno. El resultado podemos observarlo, de forma simple, si sólo tenemos en cuenta el carbono del extremo izquierdo de la fórmula del fosfato gliceraldehído, que es donde se une (Fórmula A1): </div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"></div><br /><br /><br /><br /><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center" align="justify"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiHJnBB_HnVZEaWS-qowyK1jFA0H1ogwYDJIk-T350R-3wRHq9xn_Z69-xulEOi1B2aGkMnkdatqb6cu7QkcQ3TkxfZuDoIq8Bxz79fFMWPlIhMI8p0X0YFJNyH9mGo_T06b_9I_LEmVy35/s1600/picasa+30008.jpg"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiHJnBB_HnVZEaWS-qowyK1jFA0H1ogwYDJIk-T350R-3wRHq9xn_Z69-xulEOi1B2aGkMnkdatqb6cu7QkcQ3TkxfZuDoIq8Bxz79fFMWPlIhMI8p0X0YFJNyH9mGo_T06b_9I_LEmVy35/s400/picasa+30008.jpg" border="0" /></a> </div><br /><br /><br /><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center" align="justify"><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">A continuación, el grupo hidroxilo resultante (de la izquierda) es sustituido por un grupo fosfato, de modo que la estructura se convierte en Ph – C -. El nuevo compuesto, de este cuarto paso, es el ácido difosfoglicérico, de alta energía, y puede escribirse: Ph ~ (3C) – Ph, o desarrollando su fórmula, como se muestra a continuación.<br /></div><br /><br /><br /><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center" align="justify"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj0zCKYY04x6r3hChHwMqTIcmEcZRkFopT72GDJR9zXoIcYV3AStk9BSZ457A79gC6ZDA9cjA-XL9VrPfNIQySQfrb-8QhONWrnb3rypxUeeycRZc3_BKR-Ws9koDzYM-ZhcvE-QWwHCX6e/s1600/picasa+30009.jpg"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj0zCKYY04x6r3hChHwMqTIcmEcZRkFopT72GDJR9zXoIcYV3AStk9BSZ457A79gC6ZDA9cjA-XL9VrPfNIQySQfrb-8QhONWrnb3rypxUeeycRZc3_BKR-Ws9koDzYM-ZhcvE-QWwHCX6e/s400/picasa+30009.jpg" border="0" /></a><br /><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">En este caso, el ácido difosfoglicérico, de alta energía, no pudo formarse a expensas de ATP porque el nuevo fosfato de alta energía formado requiere una aportación de energía de 0`5 ev., muchísimo más elevada que la de 0`3 ev. que puede suministrar el ATP, por lo que la energía necesaria para formar el fosfato de alta energía procede de la pérdida de dos átomos de hidrógeno (deshidrogenación), tal como se expresa en la fórmula A1. La pérdida de hidrógeno entraña siempre la pérdida de una cantidad particularmente elevada de energía libre que ha sido utilizada, en este caso, para la formación de los fosfatos de alta energía del ácido difosfoglicérico. (recordemos que en la glicólisis anaeróbica, que es la que estamos tratando en este momento, no se emplea oxígeno por lo que no se puede utilizar este elemento para obtener energía).<br /><br />Podemos expresar el cambio con la ecuación;<br /><br />Ph ~ (3C) - Ph (ecuación 4)<br /><br />Hemos dicho que el ácido difosfoglicérico es de alta energía, y lo expresábamos en la ecuación 4. Consecuencia de ello es que este ácido puede emplearse para formar ATP. Para ello, su grupo fosfato de alta energía es transferido a ADP para formar ATP según se indica en la ecuación siguiente:<br /><br />(Paso 5) Ph ~ (3C)-Ph+ADP=(3C )–Ph+ADP~Ph (ecuación 5)<br /><br />(Recordemos que ADP~Ph es la representación simbólica de ATP).<br /><br />Así se elimina un enlace de 0`5 ev. y se forma uno de 0`3 ev. (que todavía es de alta energía). Este es un proceso “cuesta abajo” que se produce fácilmente. El ATP formado queda a disposición del organismo y el grupo fosfato utilizado en su formación es sustituido por un grupo hidroxilo ordinario. El grupo fosfato de bajo nivel se permuta con el hidroxilo del segundo carbono, dando como resultado el ácido fosfoglicérico, que como el ácido gliceraldehído puede escribirse (3C) – Ph. La fórmula del ácido fosfoglicérico, formado en el quinto paso, es:<br /></div><br /><br /><br /><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center" align="justify"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhZAt3wDrm1fGI2aTgvHdPgFOPJ_3pjY9XgTZBV_vbvMKU7kbgwmdKpdhWRPJ0iAQOhy8rdO6yE8jQ-VbQZyzSSyoMl-v-Gg4DT339Rb9ZtFcBd8Bl_gVf6HfWQjuDrIipHWi6MncLjlmqH/s1600/picasa+30010.jpg"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhZAt3wDrm1fGI2aTgvHdPgFOPJ_3pjY9XgTZBV_vbvMKU7kbgwmdKpdhWRPJ0iAQOhy8rdO6yE8jQ-VbQZyzSSyoMl-v-Gg4DT339Rb9ZtFcBd8Bl_gVf6HfWQjuDrIipHWi6MncLjlmqH/s400/picasa+30010.jpg" border="0" /></a><br /><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">El fosfato del ácido fosfoglicérico, es de baja energía. Tan pronto como se forma, se le sustraen un átomo de hidrógeno y un grupo hidroxilo (H+OH). Dado que el hidrógeno y el hidroxilo, tomados juntos, puede considerarse que forman una molécula de agua, se dice que se ha originado una <em>deshidratación</em>. De esta manera, el ácido fosfoglicérico se convierte, en el sexto paso, en otro compuesto: el ácido fosfoenolpirúvico, de formula: </div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"></div><br /><br /><br /><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center" align="justify"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhQt0t-VSV5_Ayw9HBcQKYsRc0ZEQVpR5JF0-D8QXSIlAGI7SjNObrldbZ1b-JDKSygYkRxcoXMOqn_cBWeyZo_VXLf5_dnBfIPxqQJDYyXFGvT9E1fY67uHBC28ReG2AMlYGbqhAIHQXvK/s1600/picasa+30011.jpg"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhQt0t-VSV5_Ayw9HBcQKYsRc0ZEQVpR5JF0-D8QXSIlAGI7SjNObrldbZ1b-JDKSygYkRxcoXMOqn_cBWeyZo_VXLf5_dnBfIPxqQJDYyXFGvT9E1fY67uHBC28ReG2AMlYGbqhAIHQXvK/s400/picasa+30011.jpg" border="0" /></a> </div><br /><br /><br /><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center" align="justify"><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify">Comparando las formulas C y D, se verá de donde han sido desplazados el átomo de hidrógeno y el grupo hidroxilo. Al unirse el grupo fosfato a un átomo de carbono que está, a su vez, unido a otro átomo de carbono por un doble enlace, hace que el grupo fosfato del ácido fosfoenolpirúvico sea de alta energía. Podríamos representar este compuesto por la ecuación [3C] ~ Ph<br /><br />Este fosfato del ácido fosfoenolpirúvico tiene 0`5 ev de los que podrán disponerse. Su grupo fosfato puede ser sustituido por un grupo oxidrilo (OH) y transferido sin ninguna dificultad a ADP para formar ATP, según la ecuación:<br /><br />(Paso7) [3C] ~ Ph + ADP = [3C] + ADP ~ Ph (ecuación 6)<br /><br />Cuando el ácido fosfoenolpirúvico ha transferido su fosfato, queda un compuesto con tres átomos de carbono conocido como ácido pirúvico (séptimo paso), primer compuesto de la cadena glicolítica, después de la glucosa, que no tiene un grupo fosfato.<br /><br />El ácido pirúvico se diferencia del ácido láctico en que tiene dos átomos menos de hidrógeno en su molécula. Por tanto, el ácido pirúvico acepta los dos átomos de hidrógeno desprendidos por el fosfato gliceraldehídico en un paso anterior (fórmula A1) y se convierte en ácido láctico. Con esta última reacción termina la glicólisis anaeróbica.<br /><br />En ella, se han producido ocho cambios químicos. Se consumieron dos moléculas de ATP para formar los dos fosfatos de baja energía (Ph) del difosfato de fructuosa (p1y2) y se formaron 4 (pasos 5 y 7). Se consumieron 4 moléculas de ADP (pasos 5 y 7) y se formaron 2 (pasos 1 y 2). Por lo que el saldo neto es de 2 moléculas de ATP formadas y 2 de ADP consumidas. Por consiguiente, el cambio total en la glicosis anaeróbica puede expresarse con la siguiente ecuación, en donde 2C<span style="font-size:78%;">3</span>H<span style="font-size:78%;">6</span>O<span style="font-size:78%;">3</span> es "ácido láctico":<br /><br />C<span style="font-size:78%;">6</span>H<span style="font-size:78%;">12</span>O<span style="font-size:78%;">6</span> + 2Ph + 2ADP = 2C<span style="font-size:78%;">3</span>H<span style="font-size:78%;">6</span>O<span style="font-size:78%;">3</span> + 2ATP + 1’65 ev. (ecuación 8)<br /><br />Adviértase que, en esta reacción, sólo se generan dos moléculas de ATP y hay una pérdida de energía libre de 1’65 ev. que va del sistema al mundo exterior. Esto significa que la reacción es “cuesta abajo” y, por lo tanto, puede producirse espontáneamente.<br /><br />Hay que reconocer que el proceso estudiado se realiza de una manera muy ingeniosa, y merece citar que la ecuación 5 no se descubrió hasta 1939 por el bioquímico alemán Otto Heinsrich Wargurb, que ya había recibido el premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1.931 por sus trabajos en el campo del metabolismo de la glucosa (Si Platón dijo: “Dios es un geómetra”, yo agrego: y un físico-químico).<br /><br />En la figura siguiente, tomada del libro Fotosíntesis Asimov, I. (1968), se representa la cadena glicolítica.<br /></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><br /><br /></div><br /><br /><br /><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center" align="justify"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh1gDCuEBv3oCM_ybmTK6chZXM41rsRuij5dYC0y6-BZvyB6TfDcIAk8QdGpEA7BmvbzlU_Gi-1SVF9tJXgBYeDPb_mEmTrBip78nMWAXtunP82hJkgbVIHuZlxrcm8SBETPBHkOA8ipnXL/s1600/picasa+30012.jpg"><img style="WIDTH: 317px; HEIGHT: 493px" height="446" alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEh1gDCuEBv3oCM_ybmTK6chZXM41rsRuij5dYC0y6-BZvyB6TfDcIAk8QdGpEA7BmvbzlU_Gi-1SVF9tJXgBYeDPb_mEmTrBip78nMWAXtunP82hJkgbVIHuZlxrcm8SBETPBHkOA8ipnXL/s400/picasa+30012.jpg" width="297" border="0" /></a> </div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><br /><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><br /><strong>2.3.- Oxidación de la glucosa<br /></strong><br />El proceso glicolítico es un paso previo para completar la oxidación de la glucosa, por lo que tendremos que empezar con el ácido láctico que fue el último producto de la glicosis anaeróbica. Este último proceso de oxidación de la glucosa se conoce como <em>Ciclo de Krebs</em>. Los cambios químicos que tienen lugar en este ciclo (nueve en total, que se pueden ver en la figura que al final del escrito representa la cadena del referido Ciclo), por ser más complejos que los realizados en la glicosis, no los vamos a desarrollar.<br /><br />El primer paso es una inversión de la última fase de la glicosis . Es decir, se extraen dos átomos de hidrógeno (2H) del ácido láctico, convirtiéndolo en ácido pirúvico, (aunque hemos dicho “una inversión”, realmente es más que una inversión, los dos átomos de hidrógeno que se extraen serán aprovechados más adelante).<br /><br />Los ocho pasos siguientes se inician con el ácido pirúbico, que reacciona con una molécula de agua (H<span style="font-size:78%;">2</span>O) y a la vez pierde otros dos átomos de hidrógeno(2H) y una molécula de bióxido de carbono (CO<span style="font-size:78%;">2</span>) formándose lo que se conoce como “grupo acetil”. Como la molécula de bióxido de carbono se lleva un átomo de carbono, el grupo acetil formado contendrá sólo dos carbonos. Por otro lado, el grupo acetil no puede existir por si sólo, en cuanto se forma, se une a una sustancia muy complicada llamada “coenzima A” que lo impulsa a combinarse con un compuesto de cuatro carbonos llamado “ácido oxalacético”, y, juntos, forman un compuesto de seis átomos de carbono conocido como “ácido cítrico”.<br /><br />A continuación, se inicia el proceso conocido como “Ciclo de Krebs”. Después de varios cambios químicos, que, como hemos dicho, no vamos a detallar, seis cambios en total, se vuelve a regenerar el ácido oxalacético (y así, nos situamos al principio del ciclo de Krebs). La recién creada molécula de ácido oxalacético, se une a un nuevo grupo acetil para formar ácido cítrico e iniciar un nuevo ciclo de Krebs. Este proceso se repite mientras el organismo precise energía. Por cada ciclo de Krebs se oxida un grupo acetil. Los detalles de este ciclo fueron descubiertos a finales de los años treinta por el bioquímico germano Hans Adolf Krebs.</span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><br />Si nos fijamos en la ecuación 8, que representa el cambio experimentado por la molécula de glucosa en la glicosis anaeróbica, vemos que de una molécula de glucosa obtenemos dos de ácido láctico que es con las que se inicia el ciclo de Krebs. El destino final de las dos moléculas de ácido láctico y, como consecuencia el de la molécula de glucosa inicial, aparte de la energía conseguida, es de 6 moléculas de CO<span style="font-size:78%;">2</span>, que se expulsan al exterior y de 24 átomos de hidrógeno que se aprovechan por el organismo. La ecuación es la siguiente:<br /><br />2C<span style="font-size:78%;">3</span>H<span style="font-size:78%;">6</span>O<span style="font-size:78%;">3</span> + 6H<span style="font-size:78%;">2</span>O = 6CO<span style="font-size:78%;">2</span> + 24H (ecuación 9)<br /><br />Debemos tener en cuenta que las seis moléculas de agua agregadas en la ecuación 9 aportan un total de seis átomos de oxígeno necesarios para, con los seis de las dos moléculas de ácido láctico, formar el bióxido de carbono que aparece a la derecha de la ecuación 9, átomos de oxígeno que consideraremos después en la ecuación 10.<br /><br />¿Y qué ocurre con los 24 átomos de hidrógeno producidos en el ciclo de Krebs? Es lógico suponer que no se pierden; pasan de los compuestos orgánicos del ciclo de Krebs a átomos de oxígeno y forman agua.(24 átomos de hidrógeno se combinan con 12 átomos de oxígeno, o lo que es lo mismo, con seis moléculas de oxígeno: 6O<span style="font-size:78%;">2</span>, para formar 12 moléculas de agua). Pero si tenemos en cuenta que en el ciclo de Krebs se consumieron seis moléculas de agua, expresado en la ecuación 9, queda una formación “neta” de agua de seis moléculas, por lo que la ecuación 9 podemos redactarla con una nueva fórmula que tenga en cuenta las seis moléculas de oxígeno (6O<span style="font-size:78%;">2</span>) anteriormente mencionadas.<br /><br />2C<span style="font-size:78%;">3</span>H<span style="font-size:78%;">6</span>O<span style="font-size:78%;">3</span> + 6O<span style="font-size:78%;">2</span> = 6CO<span style="font-size:78%;">2</span> + 6H<span style="font-size:78%;">2</span>O (ecuación 10)<br /><br />Y es precisamente este proceso de transferencia de átomos de hidrógeno de los compuestos orgánicos al oxígeno, para formar agua, el que produce la energía.<br /><br />Estos átomos de hidrógeno desprendidos dentro de las mitocondrias (que como sabemos es donde el organismo trata al oxígeno) en el curso del ciclo de Krebs, se combinan con el oxígeno por la influencia de un fermento, cuya composición es en la actualidad desconocida, que se denomina <em>citocromooxidasa</em>. Estos procesos se conocen como <em>fosforilización oxidativa.</em><br /><br />El ciclo de Krebs quema (oxida) el hidrógeno (en las mitocondrias) lentamente y en circunstancias de riguroso control. La diferencia entre cuando se quema hidrógeno en el aire libre y cuando se quema en las mitocondrias, es que en el primer caso la energía se pierde totalmente en forma de calor (más un poco de luz), y en el segundo, la energía del hidrógeno es atrapada como energía química en forma de ATP.<br /><br />La combinación de dos moléculas de ácido láctico con oxígeno para formar bióxido de carbono y agua (tal como se expresa en la ecuación 10), entraña una perdida de energía de 27 ev., ya que como sabemos, la transferencia de un par de átomos de hidrógeno de un compuesto orgánico al oxígeno implica una pérdida de energía libre de 2’25 ev.. Si han intervenido 24 átomos de hidrógeno (ecuación 9), o sea, 12 pares, la pérdida total de energía libre será de 2’25 por 12, igual a 27 ev..<br /><br />¿Dónde se forma el ATP?: de la energía producida en la transferencia de los átomos de hidrógeno que se extraen en los distintos pasos del ciclo de Krebs (deshidrogenación) a átomos de oxígeno. Estos puntos de transferencia implican una pérdidas de energía libre lo bastante grande para la producción, “cuesta arriba”, de moléculas de ATP partiendo de ADP en lo que, como hemos dicho, se conoce como fosforilización oxidativa. En consecuencia, en los nueve paso que integran la oxidación de cada molécula de ácido láctico, se forman 18 moléculas de ATP, y como son dos moléculas de ácido láctico las que se oxidan, las moléculas de ATP formadas serán 2 x18 = 36. Pero como en el proceso glicolítco se formaron además 2 moléculas de ATP, el total de moléculas de ATP formadas son 36+2 = 38.<br /><br />Las 38 moléculas de ATP representan una provisión de energía igual a 38 x 0’3, o sean 11’4 ev., aunque hay que considerar que la oxidación total de una molécula de glucosa en bióxido de carbono y agua ha representado una pérdida de energía de 28’65 ev. (27 en el ciclo de krebs y 1’65 en el proceso glicolítico), por lo que el tejido vivo consigue ahorrar, aproximadamente, un 40 % (11’4/28’65) de la energía libre perdida por la oxidación de la glucosa. El restante 60 % de la energía se convierte en calor, muy útil para los seres de sangre caliente, aunque incluso en los seres de sangre caliente la mayor parte de este calor debe ser expulsado al medio ambiente (es como el rendimiento de una máquina, nunca se alcanza el 100%). Así mismo, en este proceso se forman 6 moléculas de bióxido de carbono que se expulsan al exterior con la respiración.<br /><br /><br /><strong>2.4.-Datos destacables</strong><br /><br />Antes de terminar el tema me voy a referir a unos datos sorprendentes que completan el proceso respiratorio y que merece la pena conocer. Hemos visto en los procesos anteriores, como la energía conseguida a partir de una molécula de glucosa la hemos almacenado en las 38 moléculas de ATP, sin cuyos procesos quedaríamos sin energía para seguir viviendo ¡Pero esto no termina aquí! El dato sorprendente está en que los humanos (por referirnos a un animal aerobio), para utilizar en su provecho este proceso energético, y hacer que la energía alcance a todas las células que integran su organismo, el ATP que debe movilizar un ser humano está en función de las calorías que consume su organismo, se pueden estimar, como un promedio, en 190 kilos de ATP los que moviliza cada día de su vida para impulsar sus actividades. Teniendo en cuenta que cualquiera de nosotros alberga menos de 50 gramos de ATP en nuestro cuerpo a cualquier instante, eso supone un reciclaje enorme, que equivale a que cada molécula de ATP debe volverse a cargar energéticamente, como mínimo, 4.000 veces al día (¡Es, o no, sorprendente!).<br /><br />Hemos dicho que el proceso de oxidación de los átomos de hidrógeno para formar agua y posteriormente ATP, se conoce como fosforolización oxidativa. Pues bien, los detalles de la fosforilización oxidativa, aun no han sido descubiertos. Pero el proceso se realiza, sean cuales fueran los detalles, la Naturaleza los conoce y sabe como aplicarlos, y es ésta la principal fuente de energía para los tejidos de casi todas las formas de vida animal (otra vez ¡qué sabia Naturaleza!).<br /><br />Por último, en el proceso respiratorio no debemos dejar sin recordar el papel esencial que la hemoglobina juega en él, al ser la molécula de la que se vale la sangre para transportar el oxígeno a la totalidad de los tejidos. Sin ella, la vida sería imposible, ya que la sangre, sin la cooperación de la hemoglobina, sólo podría disolver, una setenta parte de la cantidad de oxígeno que es capaz de transportar cuando en ella está presente la molécula de hemoglobina.<br /><br /><br /><br /><br /><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhm_IdP7Xm9mHXYxcJ978oFXlPC7rnytTszAxq5R0dvKjaKQp5o0XPJXcBg52Xrt-hhR0gZVzOlDxaDeQitzEMWZG6FmdRx99LBwyNIumHhl2AMVuVDazdHvvLulJIaGqCjVLubVe2GOw8W/s1600/picasa+30013.jpg"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhm_IdP7Xm9mHXYxcJ978oFXlPC7rnytTszAxq5R0dvKjaKQp5o0XPJXcBg52Xrt-hhR0gZVzOlDxaDeQitzEMWZG6FmdRx99LBwyNIumHhl2AMVuVDazdHvvLulJIaGqCjVLubVe2GOw8W/s400/picasa+30013.jpg" border="0" /></a> </div><br /><br /><br /><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center"><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br /><br />Para los interesados en ello, voy a explicar, de manera sucinta y sin fórmulas, el desarrollo del Ciclo de Krebs siguiendo el dibujo precedente, tomado del libro <em>Fotosíntesis</em>, de Isaac Asimov (1986), que se referiere a la cadena del citado Ciclo y que nos dará una idea esquemática de su proceso.<br /><br />Como ya hemos señalado, el Ciclo de Krebs comienza con el ácido láctico, producto final del proceso glicolítico, un compuesto de 3 átomos de carbono (3C) que en el primer paso del ciclo pierde 2 hidógenos y se trnsforma en ácido pirúvico (3C). A este compuesto se le agrega una molécula de agua, y se desprenden 2 átomos de hidrógeno y una molécula de CO2, por lo que el ácido pirúvico se transforma en un grupo acetil, un compuesto de 2 carbonos (por la pérdida del CO2) (paso 2).<br /><br />A partir de aquí comienza el verdadero Ciclo de Krebs. El grupo acetil se combina con un compuesto de 4 carbonos (ácido oxaloacético) y juntos forman un compuesto de 6 átomos de carbono conocido como ácido cítrico (paso 3).<br /><br />En el curso de varios cambios químicos, pasos 4 al 9, llegaremos, de nuevo, al ácido oxaloacético a través de los compuestos que se van formando en los pasos sigientes:<br /><br />Paso 4: ácido oxalsuccínico (6C) con pérdida de 2 hidrógenos (2H).<br /><br />Paso 5: ácido alfa-cetoglutárico (5C) con rérdida de una molécula de CO2.<br /><br />Paso 6: ácido succínico (4C) con pérdida de 2H y una molécula de CO2, y la agregación de una molécula de agua.<br /><br />Paso 7: ácido fumárico (4C) con pérdida de 2H.</div><br /><br /><br /><div align="justify">Paso 8: ácido málico (4C) se agrega una molécula de agua.<br /><br />Paso 9: vuelve a formarse ácido oxaloacético, con pérdida de 2H. La reciente formada molécula de ácido oxaloacético está en condiciones de unirse a un nuevo grupo acetil y repetir el Ciclo.<br /><br />Hemos podido observar que tanto en el proceso fotosintético como en el de la respiración tienen lugar una serie de procesos químicos, desarrollados de forma tan ingeniosa como eficiente, donde, una vez más, la Naturaleza nos manifiesta su capacidad creativa y, en este caso, como un dominio pleno de la química orgánica, porque, si no, ¿cómo podría haber logrado la realización de los procesos citados? Podría el “azar” tener capacidad creativa para diseñar unos procesos tan complicados, cuando los humanos no fueron capaces de descifrar, hasta 1939, por el bioqímico alemán Heinsrich Wargurb el desarrollo completo de la glicosis anaeróbica, y, en 1953, el Ciclo de Krebs por el bioquímico germano-británico Adolf Krebs No obstante, los detalles de la <em>fosforilización oxidativa</em> (oxidación de los átomos de hidrógeno, en las mitocondrias para formar ATP), el proceso más importante que se realiza en el Ciclo de Krebs, no han sido desubiertos todavía.<br /></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><br /><strong>2.5.- El ciclo del agua</strong><br /><br />Hemos visto en los dos temas que describen el ciclo del carbon la importancia que para su desarrollo, como para todo en la vida, tiene el agua, por lo que no quiero dejar de hablar de otro ciclo, aunque no tan complejo como el anterior,pero también importante para la vida, me refiero al ciclo de este líquido elemento, El agua está sometido en la Naturaleza a un ciclo constante. El calor del Sol le evapora de los mares, depósito principal de agua, vapor que se mantiene en la atmósfera por la fuerza gravitatoria. Las corriente de aire frío, hacen que de este vapor se formen las nuves y las nieblas. Cuando las gotas de agua que forman las nuves aumentan de tamaño, caen al suelo en forma de lluvia o de nieve en las zonas frías. El agua caida a la tierra formará glaciales o lagos, o se deslizará por la superficie formando ríos que devolverán, de nuevo, el agua al mar; cerrándose asi el ciclo.<br /><br /><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Electrón-voltio es la energía adquirida por un electrón sometido a la diferencia de potencial de 1 voltio.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[2]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Ergio es la unidad de trabajo en el sistema cegesimal. Equivale al trabajo realizado por la fuerza de 1 dina al desplazar su punto de aplicación 1 centímetro. DINA es la unidad de fuerza en el mismo sistema. Equivale a la fuerza necesaria para comunicar a la masa de 1 gramo la aceleración de un centímetro por segundo.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[3]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Unos procesos químicos consumen energía para producirse (cuesta arriba), y otros desprenden energía (cuesta abajo) cuando se generan.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[4]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Ver demostración en el apartado 3 del tema LO ÍNFIMO.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[5]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Ver escrito sobre Isótopos.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[6]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Carbohidratos: Más conocidos como hidratos de carbono. Son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son solubles en el agua. Forman parte de la alimentación humana, y, en una alimentación equilibrada, deben consumirse unos 300 gr,/día generalmente provinientes de cereales, frutas y verduras.</span></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><br /><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"><strong>BIBLIOGRAFÍA</strong></span></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Asimov, I. (1986). <em>La Fotosíntesis</em>, (Ferrer, J. Trad.). Barcelona: Ed. Plaza y Janés. (Trabajo original publicado en 1968).</span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Schneyder, F.D. y Sagan, D. (2008). <em>La Termodinámica de la vida</em> (Gracía Leal, A. Trad.). Barcelona: Ed. Tusquets (Trabajo original publicado en 2005).</span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Margulis, L. y Sagan, D. (2008). <em>Microcosmos</em> (Piqueras, M. Trad.) (3ª Ed.). Barcelona: Ed. Tusquets. (Trabajo original publicado en 1986).</span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-55743473075779241862010-03-13T19:18:00.034+01:002012-05-13T11:15:57.607+02:0016.- EL CICLO DEL CARBONO (I)<div align="justify">
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<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><strong>1.- MOLÉCULAS</strong><br /><br /><strong>1.1.- Introducción</strong><br /><br />De siempre he sentido un marcado interés por conocer, con detalle, el proceso fotosintético; interés que se transformó en admiración cuando leí el libro <em>Fotosíntesis</em>, de Asimov, I. (1986). A través de su lectura pude comprobar cómo la Naturaleza logra, de forma tan sencilla pero eficiente, lo que los humanos aún no han logrado en sus laboratorios. Ello me ha impulsado a escribir estos temas sobre el <em>Ciclo del</em> <em>carbono,</em> en los que ha servido de base lo esencial del citado libro de Isaac Asimov.<br /><br />Posiblemente, el proceso fotosintético sea una de las obras más maravillosas lograda por la Naturaleza, y para dar comienzo a su estudio haré una referencia al compendio que de este proceso hace Lawrence Krauss en su libro <em>Historia de un átomo</em> (2007). </span></div>
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<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"></span></div>
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<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<blockquote>
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><span style="font-family: arial; font-size: 78%;">“Cuando el oxígeno entra en la planta, como parte de una molécula de agua, absorbida por las raíces, esta molécula es bruscamente rota, gracias a la acción catalizadora de la clorofila, para ir en busca del valioso hidrógeno que la integra. Los dos hidrógenos, es decir, los dos protones y sus electrones acompañantes, son arrastrados lejos de las moléculas de agua como niños a quienes se separa de su madre. Son esclavizados temporalmente en campos de trabajo, en los que con la aportación del anhídrido carbónico de la atmósfera, formarán hidratos de carbono. Mientras, los electrones, impulsados por la energía absorbida de la luz solar, se mueven como en una cuerda de presos para atender las necesidades de energía del organismo vegetal. Bombean y aguijonean a sus parientes protónicos para, así, colaborar en la formación de moléculas de ATP. El oxígeno de la molécula de agua, separado de sus hidrógenos, será devuelto a la atmósfera para contribuir a la necesidad más imperiosa de los humanos y del resto de los animales aerobios; la respiración” </span></span></blockquote>
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /><br />Antes de entrar en el <em>ciclodel carbono</em> , recordaremos algunos conceptos básicos de la química que nos veremos obligados a desarrollar a lo largo de su descripción; escribiré algo sobre las <em>moléculas,</em> sobre lo que se conoce como <em>procesos</em> <em>bioenergéticos</em>, resumido del libro <em>Biología molecular</em>, de Smith C.U.M. (1975) y sobre algunos conceptos básicos del Ciclo del carbono, que nos aclararán algo en relación con los procesos vitales que tienen lugar en todos los seres vivos .<br /><br />Empecemos por hablar del electrón, básico en todos los procesos vitales. Lo que hace que los átomos de los distintos elementos aparezcan como son, con su química y sus reacciones, se debe a los electrones que rodean a los núcleos y en especial a los electrones de su capa externa, designada con el nombre de <em>capa de valencia.</em><br /><br />El electrón es la partícula de masa más ligera del universo. Su masa es prácticamente insignificante, podríamos quitarnos todos los electrones de nuestro cuerpo y no notaríamos diferencia al pesarnos. Sin embargo, a pesar de su insignificante masa es posible que los electrones sean las partículas más importantes de la Naturaleza, por lo menos para nosotros, porque determinan todos los aspectos observables de nuestra existencia.<br /><br /><br /><strong>1.2.- La molécula</strong><br /><br />La organización espacial de varios átomos para formar una unidad mayor recibe el nombre de molécula. La combinación de un átomo con otro u otros para formar una molécula, entraña intercambiar o compartir electrones de sus capas de valencia. Las propiedades de cada molécula son “<em>derivadas”,</em> y proceden, de una determinada organización espacial de los átomos que la integran. Una molécula, por decirlo de otro modo, es la unidad menor en que puede dividirse una sustancia. La mayoría de las moléculas son estables, por lo general es muy difícil romper una molécula en los átomos que la integran. Estos hechos implican claramente que los átomos en una molécula se hallan en estados de energía particularmente bajos, que son a los que tiende la Naturaleza en todos sus procesos, por lo que para poder fraccionar una molécula y extraer un átomo de los que la integran, es necesario suministrar energía. Recordemos ahora que un cuerpo que presenta dos estados alternativos de energía tiende siempre al estado en que la energía es menor (esta es una norma de la Naturaleza, que como todas sus normas, jamás incumple), también recordaremos, que los elementos químicos denominados gases nobles o gases inertes no entran en reacción con otros elementos porque su capa de valencia, al estar completa de electrones, se halla en un estado de energía particularmente bajo. Por lo regular, los átomos, en sus reacciones, para formar moléculas, tienden a que su capa de valencia se asemeje a la de los gases nobles (completa de electrones), que es la de más baja energía y, por lo tanto, estable.<br /><br />Como comienzo del tema, consideremos lo que sucede si ponemos en contacto un átomo de cloro y un átomo de sodio. Una mirada a la tabla periódica de elementos nos muestra que el sodio (Na) tiene un solo electrón en su capa de valencia mientras el cloro (Cl) tiene siete, le falta uno para completar esta capa ya que, como sabemos, es de ocho electrones. Es fácil ver que si el sodio pierde un electrón, su capa de valencia se parecerá a la del neón y si el cloro gana un electrón su capa de valencia se parecerá a la de otro gas noble: el argón. Lo que ha sucedido al unir los átomos de cloro y sodio es que el átomo de sodio ha cedido su único electrón de la capa de valencia al átomo de cloro, por tanto, el resultado de dicha donación debe ser la disminución de la energía asociada a las capas de valencia de cada uno de los átomos. Se deduce de lo observado en esta reacción que si el cloro y el sodio entran en contacto tiene lugar una interacción de los electrones de la capa de valencia de ambos átomos. Una consecuencia ulterior de esta donación de un electrón al átomo de cloro, es que al poseer este elemento un electrón de más, tendrá, por tanto, una carga eléctrica negativa adicional y viceversa, el sodio, al haber perdido un electrón, es como si adquiriera una carga positiva, por lo que existirá una atracción eléctrica entre ellos que los mantiene unidos y el resultado es un cristal de sal común (ClNa ). Este tipo de enlace se denomina <em>enlace electrovalente (o iónico).</em><br /><br />Imaginemos ahora el átomo de hidrógeno (H), con un solo electrón. Si ponemos en contacto dos átomos de hidrógeno (cuyos electrones difieran en la dirección de su spin para evitar el principio de exclusión de Pauli), sucederá que los electrones que en principio pertenecían a cada átomo de hidrógeno ahora serán compartidos por los dos átomos de hidrógeno. En esta situación, al compartir los dos átomos de hidrógeno sus capas de valencia, la estructura electrónica resultante se asemeja a la del gas noble Helio (que tiene dos electrones en su capa de valencia) por lo que resulta particularmente estable. Así se ha constituido una molécula de hidrógeno (H<span style="font-size: 78%;">2</span>). Este tipo de enlace, que puede tener lugar entre otros átomos, se llama <em>enlace covalente,</em> y es uno de los más fuertes. La valencia de un átomo depende de los electrones que admita o ceda en su capa de valencia (que son los que le faltan o sobran para completar su capa de valencia). Así, el sodio que cede un electrón y el cloro que también admite uno, tienen valencia uno. El hidrógeno tiene valencia uno por tener un solo electrón. Pero el oxígeno que tiene en su capa de valencia seis electrones admitiría dos, por lo que tiene valencia dos. El carbono que tiene cuatro electrones en su capa de valencia y admitiría o cedería, por tanto, cuatro; tiene valencia cuatro. Por citar algunos de los átomos más significativos..<br /><br /><br /><strong>1.3.- El agua</strong><br /><br />El enlace covalente también tiene lugar en la formación de la molécula de agua. El agua, como hemos dicho, es la más dúctil y variable de las substancias y tiene unas características muy especiales en razón a la constitución de su molécula, lo que la hace, por ejemplo, que se mantenga líquida a la temperatura ambiente, mientras otras moléculas similares, incluso más pesadas, son gaseosas en condiciones normales, características, las del agua, de la máxima importancia para la vida en nuestro planeta. La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H<span style="font-size: 78%;">2</span>O). Hemos dicho que el átomo de oxígeno posee seis electrones en su capa de valencia. Por tanto, si se puede conseguir que comparta un electrón con cada uno de los dos átomos de hidrógeno, su capa de valencia obtendrá la estabilidad de la estructura del neón, mientras, al mismo tiempo, los dos átomos de hidrógeno conseguirán, por compartir orbitales entre si, poseer una capa de valencia similar a la del helio. Evidentemente, las energías potenciales de las tres capas de valencia de los tres átomos se reducirán y darán origen a un enlace estable (enlace covalente).<br /><br />Convencionalmente, los enlaces covalentes se representan por segmentos de rectas que unen los átomos que intervienen en la constitución de la molécula. Así pues, la molécula de agua se simboliza así:<br /><br /><br />H – O – H<br /><br />En ella, cada hidrógeno que está unido a un segmento de recta, significa que tiene valencia uno, y el oxígeno que está unido a dos segmentos de recta, significa que tiene valencia dos. En la figura 3, los carbonos que están unidos a cuatro segmentos de recta, significa que tienen valencia cuatro.<br /><br />Hay otro tipo de enlace atómico conocido como los enlaces H (enlaces de hidrógeno), que no tienen la estabilidad ni consistencia de los enlaces covalentes y electrovalentes. Este tipo de enlaces de fuerzas de atracción débiles, son muy comunes en biología, precisamente, este tipo de enlace se presenta entre las <em>moléculas de agua</em> (hemos dicho moléculas de agua) y es el que confiere a esta sutancia (el agua) una de sus características más especial; su movilidad.<br /></span></div>
<br />
<div align="justify" style="margin: 0px auto 10px; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEigihC5yYQXxrD2nrKVgc2Tv1JoQTJtwX6kxXgEdI4KuWtJbKZsmMiyxGar8Xt24WKoN6zHJTML9XpUkZkoDQZqaB1yIQ5NQyxF9JqRcV_KutmNPWHXERVC6ubA57g0WXVkTME1TjAwuU9T/s1600-h/picasa+30006.jpg"><img alt="" border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEigihC5yYQXxrD2nrKVgc2Tv1JoQTJtwX6kxXgEdI4KuWtJbKZsmMiyxGar8Xt24WKoN6zHJTML9XpUkZkoDQZqaB1yIQ5NQyxF9JqRcV_KutmNPWHXERVC6ubA57g0WXVkTME1TjAwuU9T/s400/picasa+30006.jpg" /></a> </div>
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<div align="justify" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img align="middle" alt="Posted by Picasa" border="0" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" style="-moz-background-clip: initial; -moz-background-inline-policy: initial; -moz-background-origin: initial; background: 0% 50%; border-bottom: 0px; border-left: 0px; border-right: 0px; border-top: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; padding-right: 0px; padding-top: 0px;" /></a></div>
<br />
<div align="justify">
<br />
<span style="font-size: 100%;">Figura 1</span><br />
<br />
En el tema 2 Los <em>procesos bioenergéticos</em>, señalamos que el átomo de oxígeno es intensamente electronegativo. Por tanto, en la molécula de agua los electrones que pertenecían previamente a los hidrógenos son “arrastrados” hacia el átomo de oxígeno. Los núcleos de los átomos de hidrógeno quedan como “desnudos” de sus electrones, de esto resulta que la parte de la molécula de agua donde se sitúan los hidrógenos presenta una cierta polaridad positiva que facilita los enlaces de estos hidrógenos con la cara del oxígeno de otra molécula próxima de agua, por presentar una polaridad negativa. De este modo, las moléculas de agua tienden a agruparse en formaciones suavemente unidas o masas flotantes, según la figura 1, que les dan la condición de líquidos. Las moléculas que presentan esta característica se denominan <em>moléculas polares</em>.<br />
<br />
<br />
<strong>1.4.- El carbono</strong><br />
<br />
El carbono tiene cuatro electrones en su capa de valencia, y, por tanto, para formar una molécula estable necesita el aporte o la cesión de cuatro electrones, diremos pues, que el carbono es tetravalente. Uno de los compuestos de carbono más sencillo que se conoce es el metano, CH<span style="font-size: 78%;">4</span>, Fig. 2<br />
<br /></div>
<br />
<div align="justify" style="margin: 0px auto 10px; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjELE7Vuwo_bFqY1Wng69dQViYQ93Ue2TW66byAnl44lFhh7TYodllVXzv6Sgw9LwLqh2MyD-BT0esV88zf2qWo5eyLc1fIDCY5rmuP7UQOX_IMwsyceBi5YabWRiZQw1DQDxCtP5Kzlela/s1600-h/picasa+3.jpg"><img alt="" border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjELE7Vuwo_bFqY1Wng69dQViYQ93Ue2TW66byAnl44lFhh7TYodllVXzv6Sgw9LwLqh2MyD-BT0esV88zf2qWo5eyLc1fIDCY5rmuP7UQOX_IMwsyceBi5YabWRiZQw1DQDxCtP5Kzlela/s400/picasa+3.jpg" /></a> </div>
<br />
<div align="justify" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img align="middle" alt="Posted by Picasa" border="0" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" style="-moz-background-clip: initial; -moz-background-inline-policy: initial; -moz-background-origin: initial; background: 0% 50%; border-bottom: 0px; border-left: 0px; border-right: 0px; border-top: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; padding-right: 0px; padding-top: 0px;" /></a></div>
<br />
<div align="justify">
<br />
<br />
Una característica muy importante del átomo de carbono es su capacidad de combinarse con otros átomos, incluidos los de carbono. Ningún otro átomo posee este poder en tan alto grado y es, en gran parte, esta capacidad la que hace del átomo de carbono una unidad básica para la construcción de biomoléculas, por ello, la química del carbono se denomina también química orgánica. La razón es que al tener el átomo de carbono cuatro electrones en su capa de valencia, los átomos de carbono al ponerse en contacto, completarían sus capas de valencia y se formaría un enlace electrovalente. Así se pueden formar las largas cadenas de átomos de carbono, al combinarse entre si y con otros átomos, figura 3.<br />
<br /></div>
<br />
<div align="justify" style="margin: 0px auto 10px; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhRaYoK_hNxxGK9x2vBpYxxXNzVuPezlDGbZMtUokekDxF7imCcxsXR77sLybf6vgejUPMEJzHwKCmjNUbYwmh1aFEUOxzPJJcB8jYZTDE3sAEnsrnt7uqKowc5gQ11hkxwOkpiNQedXiMr/s1600-h/picasa+30001.jpg"><img alt="" border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhRaYoK_hNxxGK9x2vBpYxxXNzVuPezlDGbZMtUokekDxF7imCcxsXR77sLybf6vgejUPMEJzHwKCmjNUbYwmh1aFEUOxzPJJcB8jYZTDE3sAEnsrnt7uqKowc5gQ11hkxwOkpiNQedXiMr/s400/picasa+30001.jpg" /></a> </div>
<br />
<div align="justify" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img align="middle" alt="Posted by Picasa" border="0" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" style="-moz-background-clip: initial; -moz-background-inline-policy: initial; -moz-background-origin: initial; background: 0% 50%; border-bottom: 0px; border-left: 0px; border-right: 0px; border-top: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; padding-right: 0px; padding-top: 0px;" /></a></div>
<br />
<div align="justify">
<br />
<br />
<strong>1.5.- Iones</strong><br />
<br />
Por su importancia en las reacciones químicas e incluso en los fenómenos eléctricos, hablaremos algo de los iones, que hacen posible las soluciones. Como vemos en la figura 4, la naturaleza polar de las moléculas del agua las obliga a acumularse en torno a los iones como el cloro (Cl-) y el sodio (Na+) y, por tanto, los mantienen seperados entre sí. De este modo son posibles las <em>soluciones iónicas.</em><br />
<br /></div>
<br />
<div align="justify" style="margin: 0px auto 10px; text-align: center;">
<a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgugFoOT8zYFM8NXsP4M0ULdHiunemSBwliYXmZdtpp-BUsukBgtlV4nIO4RMIpAd6QHoLLBMaIBJPfWoVfSYSFs1I5FyAXcqyKHphmBncsUdgKa1O_baPG20nlTpO_PjbLVORlc3fPz2GH/s1600-h/picasa+30002.jpg"><img alt="" border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgugFoOT8zYFM8NXsP4M0ULdHiunemSBwliYXmZdtpp-BUsukBgtlV4nIO4RMIpAd6QHoLLBMaIBJPfWoVfSYSFs1I5FyAXcqyKHphmBncsUdgKa1O_baPG20nlTpO_PjbLVORlc3fPz2GH/s400/picasa+30002.jpg" /></a> </div>
<br />
<div align="justify" style="clear: both; text-align: center;">
<a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img align="middle" alt="Posted by Picasa" border="0" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" style="-moz-background-clip: initial; -moz-background-inline-policy: initial; -moz-background-origin: initial; background: 0% 50%; border-bottom: 0px; border-left: 0px; border-right: 0px; border-top: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; padding-right: 0px; padding-top: 0px;" /></a></div>
<br />
<div align="justify">
<span style="font-size: 100%;">Figura 4</span><br />
<br />
Un ion es un átomo con carga eléctrica. El estado normal de un átomo es el estado neutro, al compensarse las cargas positivas de los protones que integran el núcleo con las negativas de los electrones que orbitan a su alrededor. Pero puede darse la circunstancia, como ya hemos visto anteriormente, que un átomo pierda o adquiera uno o más electrónes. En estos casos, al desequilibrarse la carga del núcleo con la de los electrones, el átomo, si pierde un electrón, presentará una carga positiva en exceso y si gana un electrón la carga en exceso será negativa; el átomo se ha convertido en un ión.</div>
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<div align="justify">
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Como sabemos, el sodio tiene un electrón en su capa de valencia, mientras que el cloro tiene siete. Es fácil comprender que si el sodio pierde el electrón de su capa de valencia o el cloro gana uno en la suya, estos átomos ya no están en estado neutro, y aparecerán con una carga eléctrica, positiva el sodio y negativa el cloro; se han convertido en iones. Estos iones se expresan:</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Na+ Cl-</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">ion sodio ion cloro</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">El ácido sulfúrico, cuya fórmula es SO<span style="font-size: 78%;">4</span>H<span style="font-size: 78%;">2</span>, tiene un comportamiento parecido al cloruro sódico.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Antes de seguir, diremos que hay agrupaciones de átomos que funcionan igual que los iones monoatómicos, por lo que se denominan radicales. Es el caso del grupo SO4 del ácido sulfúrico. Los iones que se formarían al disolverse una molécula de ácido sulfúrico en agua, serían:</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">SO<span style="font-size: 78%;">4</span>= + 2H+</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">El radical SO<span style="font-size: 78%;">4</span>= se denomina ion sulfato. Hay otros radicales, entre los que podemos citar: OH- (ion hidroxilo), NO<span style="font-size: 78%;">3</span>- (ion nitrato), NH+ (ion amonio).</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><strong>1.6.- Soluciones</strong></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Dijimos al hablar del agua que el carácter polar de su molécula daba a este elemento unas características muy especiales, entre las que estaba el ser uno de los mejores disolventes, al facilitar la disociación de las moléculas de ácidos o sales que se ponen en su contacto.En el caso de la sal común o cloruro sódico (ClNa), al ponerse en contacto con el agua, sus moléculas se disocian en los iones correspondientes de cloro (Cl-) y sodio (Na+), a la vez que las moléculas polares del agua rodean a estos iones dejándolos, así, aislados unos de otros por lo que quedan como “flotando”; quedan disueltos en el agua. De este modo son posible las disoluciones iónicas. Ver figura 4, (tomada de libro <em>biología molecular</em> de C.U.M. Smith). Lo mismo sucedería, por ejemplo, con el ácido sulfúrico o con cualquier otro ácido o sal.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">El agua pura no conduce la electricidad, pero si en ella hay disuelto un ácido o una sal, por la disociación que sufren en el agua estos elementos al transformarse en sus iones correspondientes, el agua se hace conductora debido a la movilidad que adquieren estos iones por el efecto de la corriente eléctrica.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><strong>1.7.- Molécula de oxígeno</strong></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">La formación de la molécula de oxígeno (O<span style="font-size: 78%;">2</span>) se logra por medio de un enlace covalente entre los dos átomos, pero este enlace es un poco especial al igual que ocurre entre otros átomos , entre los que se encuentra el nitrógeno.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">El átomo de oxígeno tiene seis electrones en su capa de valencia, le faltan dos para completar los ocho de esta capa. Los electrones de las distintas capas de los átomos se agrupa en orbitales de dos electrones con spin distintos, por lo que los seis electrones de la capa de valencia del átomo de oxígeno deberían ocupar tres orbitales, pero no es así, los dos orbitales más internos están ocupados, ambos, por dos electrones, pero los otros dos electrones ocupan orbitales diferentes ( cada uno un orbital de los dos más exteriores ). La razón es porque así están en un estado de menor energía. Estos dos electrones no apareados son los que intervienen en el enlace covalente, por lo que en la molécula de oxígeno O<span style="font-size: 78%;">2</span> cada átomo tiene ocho electrones en su nivel exterior, al compartir entre los dos átomos los dos pares de electrones de los dos orbitales más externos.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">En la molécula de oxígeno, al realizarse la unión compartiendo <em>dos pares</em> de electrones, el enlace se denomina <em>covalente doble</em> y se representa:</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">O = O</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">En el nitrógeno son tres los electrones despareados que tiene en los tres orbitales más externos y dos pareados en el orbital interno, por lo que el enlace covalente de dos átomos de nitrógeno para formar una molécula (N<span style="font-size: 78%;">2</span>) sería un enlace <em>covalente</em> triple, representado:</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<div style="margin: 0px auto 10px; text-align: center;">
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi31vGIFYzIZGKFzLK_lC7lMBWXKaA8AFB_DxLsUsnUJXMycbHDlhenuaLzygzRmYPEKHdxwagMd1iRG7S3xImc5HvSM501Ywq3CDL0_TeHHA-BYj2RVYICcEiUKIIwiFHpoikbZX2645xL/s1600-h/picasa+30003.jpg"><img alt="" border="0" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi31vGIFYzIZGKFzLK_lC7lMBWXKaA8AFB_DxLsUsnUJXMycbHDlhenuaLzygzRmYPEKHdxwagMd1iRG7S3xImc5HvSM501Ywq3CDL0_TeHHA-BYj2RVYICcEiUKIIwiFHpoikbZX2645xL/s160/picasa+30003.jpg" /></a> </span></div>
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<div style="clear: both; text-align: center;">
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img align="middle" alt="Posted by Picasa" border="0" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" style="-moz-background-clip: initial; -moz-background-inline-policy: initial; -moz-background-origin: initial; background: 0% 50%; border-bottom: 0px; border-left: 0px; border-right: 0px; border-top: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; padding-right: 0px; padding-top: 0px;" /></a></span></div>
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">El nitrógeno tiene gran importancia por ser uno de los componentes fundamentales de la materia viva.El compuesto más elemental del nitrógeno es el amoniaco, un gas incoloro, de olor fuerte y sofocante. Se parece mucho al agua en sus propiedades químicas. Su fórmula es NH<span style="font-size: 78%;">3</span>. Otro compuesto interesante del nitrógeno es el ácido nítrico, cuya fórmula es NO<span style="font-size: 78%;">3</span>H.Estos dos compuestos se utilizan para proporcionar a las plantas nitrógeno en forma mineral, que luego ellas transformarán en nitrógeno orgánico.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Otro elemento indispensable para edificar la molécula viviente es el fósforo, de fórmula P. El fósforo es un elemento químicamente muy parecido al nitrógeno, se combina muy fácilmente con el oxígeno y puede formar dos óxidos: el trióxido, P<span style="font-size: 78%;">2</span>O<span style="font-size: 78%;">3 </span>y el pentóxido, P<span style="font-size: 78%;">2</span>O<span style="font-size: 78%;">5</span>, ambos se disuelven en el agua y forman los ácidos fosforoso, PO<span style="font-size: 78%;">3</span>H<span style="font-size: 85%;"><span style="font-size: 78%;">3</span> </span>y fosfórico, PO<span style="font-size: 78%;">4</span>H<span style="font-size: 78%;">3</span>, como veremos más adelante, este último, representa un elemento muy importante en el “ciclo del carbono”.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><strong>2.- LOS PROCESOS BIOENERGÉTICOS.</strong></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><strong>2.1.- Generalidades</strong></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Este tema se apoya en el libro <em>Biología molecular,</em> de Smith, C.U.M. (1975) Todos los procesos vitales, como todo en la Naturaleza, tienen su origen en lo “ínfimo”, por lo que tendremos que escribir algo sobre el comportamiento y características de los átomos esenciales para que tengan lugar estos procesos estos procesos.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Como en todas las acciones vitales, el elemento fundamental es el agua y, por lo tanto, sus integrantes (oxígeno e hidrógeno), así como el carbono, aunque debemos destacar que los principales participantes en estos procesos son los electrones de estos átomos.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Diremos, en principio, que algunos átomos de los que integran una molécula tienen un poder mucho mayor que otros para atraer electrones de sus átomos vecinos. Se dice que estos átomos son electronegativos</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Entre los átomos más electronegativos destaca el oxígeno, característica que marca su comportamiento en todas las reacciones que interviene. En el caso del agua (H<span style="font-size: 78%;">2</span>O), la constitución de su molécula supone un proceso de oxidación del hidrógeno por parte del oxígeno.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Como hemos señalado, el oxígeno es un átomo intensamente electronegativo, por lo que, en la molécula de agua, los dos electrones que pertenecían previamente al hidrógeno (uno a cada átomo) son arrastrados hacia el átomo de oxígeno, y los hidrógenos quedan como desnudos de su electrones, por eso la parte de la molécula de agua donde se sitúan los átomos de hidrógeno tiene una polaridad, en parte, positiva, por lo que puede formar enlaces, denominados de hidrógeno, con otras moléculas próximas de agua que presenten una cara con polaridad negativa donde se halla situado el átomo de oxígeno. Este proceso (robo de electrones por el oxígeno) se denomina <em>oxidación.</em></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Volvamos a las <em>moléculas aisladas</em> de oxígeno e hidrógeno. Tanto los dos átomos que constituyen la molécula de hidrógeno, como los dos que constituyen la de oxígeno, se mantienen unidos en un sistema estable que se conoce como <em>enlace</em> covalente. Para que los átomos de hidrógeno y oxígeno, de un gas formado por estas moléculas (gas oxhídrico), puedan reaccionar entre si (se combinen) para formar agua, deben antes romperse esos enlaces covalentes para que queden como átomos libres, para ello se requiere un aporte de energía. Esta energía la puede proporcionar una chispa eléctrica (o el encendido de una cerilla). La energía térmica suministrada por la chispa eléctrica separa los dos hidrógenos y los dos oxígenos de cada una de las moléculas en contacto con la chispa Los átomos así separados se unen entonces para formar un sistema de menor energía: el agua. En esta reacción se libera una gran cantidad de energía bajo forma de calor y luz (se produce lo que conocemos como una explosión, ya que se genera una reacción en cadena, y todas los átomos de hidrógeno y oxígeno que integraban el gas se unen de forma instantánea, en la proporción adecuada, para formar agua). Es lo que se conoce como una reacción exotérmica.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">¿De donde proviene toda esta energía? Hemos dicho que al unirse los átomos de hidrógeno y oxígeno formaban un sistema de menor energía: el agua. Pues la energía que provoca la explosión es la diferencia entre la energía de los átomos de hidrógeno y oxígeno cuando existían de forma independiente que, como hemos señalado, era mayor que cuando se unen para formar agua.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Sabemos que la energía asociada a un electrón es función de su posición en la estructura del átomo. En el átomo de hidrógeno típico el electrón ocupa el orbital de energía más bajo. Sin embargo, si un electrón de un átomo con varios orbitales es excitado, será elevado a otro orbital (cuanto mayor sea la energía recibida más elevado será el orbital al que es lanzado) Desde esta altura tendrá que caer a su nivel básico, emitiendo, como efectivamente lo hace, la energía que recibió en forma de radiación electromagnética. Esto lo tendremos en cuenta más adelante porque esta energía que desprende el electrón al caer a su nivel básico es la que recoge la vida para desarrollar sus funciones energéticas.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Siempre que llego a este punto, detengo la lectura y me paro a meditar sobre su trascendencia y la forma tan simple y artificiosa, utilizada por la Naturaleza, para aprovechar la energía solar: Partiendo de las características de la estructura atómica, una estructura a nivel tan elemental, se consigue transformar la energía radiante del Sol en otra forma de energía que, como decimos, pueda ser recogida por la vida para desarrollar sus funciones energéticas. Pero además, para alcanzar este fin, ha sido preciso diseñar la complejidad de procesos posteriores que deben tener lugar para que la vida pueda utilizar esta energía transformada en beneficio propio; como así es. ¡Y todo obra de la Naturaleza! Permitidme que repita ¡Que maravilla!</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Otro punto importante que debemos recordar es una de las características de los gases nobles. Los gases nobles tiene su capa externa (capa de valencia) completa de electrones, por lo que, como ya hemos indicado no pueden intervenir en reacciones químicas. La razón es que la capa de valencia de estos gases, por su estado, <em>posee una cantidad mínima</em> <em>de energía.</em> En otras palabras, son especialmente estables. De esto, se deduce que los átomos que intervienen en reacciones químicas, al imitar, como hemos dicho, la estructura de los gases nobles en su capa de valencia, puedan alcanzar estados de energía <em>particularmente bajos</em> (estables).</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Después de esta breve digresión, estamos en condiciones de analizar el porque se produce la explosión al unirse hidrógeno y oxígeno para formar agua. El oxígeno posee seis electrones en su capa de valencia, le faltan dos para completar esta capa y tener esta capa con la misma estructura que la del neon (un gas noble). Cuando se combina con los dos átomos de hidrógeno para formar agua, va a compartir cada uno de los electrones de los dos hidrógenos por lo que su capa de valencia obtendrá la estabilidad de la estructura del neon, mientras, y al mismo tiempo, los dos átomos de hidrógeno conseguirán poseer una capa de valencia similar al helio. Evidentemente, las energías potenciales de las capas de valencia de los tres átomos quedarán reducidas. Esta reducción de energía es la que hemos señalado más arriba como causante de la explosión.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><strong>2.2.- Los procesos bioenergéticos</strong></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Volvamos a nuestro tema fundamental. De todos es conocido que la vida depende de la energía radiante del Sol. El bombardeo constante de fotones solares sobre nuestro planeta es la principal fuente de toda la actividad vital, por lo que para poder aprovechar esta inacabable energía, se precisa que los organismos dispongan de procedimientos adecuados para atrapar fotones. La Naturaleza, como siempre, ha desarrollado los métodos precisos para ello.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Como veremos más adelante, el fundamento básico para el desarrollo de estos procesos es el que ya ha sido mencionado en el escrito Materia y vida.. Allí decíamos: “Cuando un fotón golpea a un electrón de un átomo constitutivo de una molécula, el electrón aumenta su energía y es arrancado de su orbital para situarse en otro superior en su giro alrededor del núcleo, para caer luego, por regla general, dentro de una cienmillonésima de segundo, a su estado básico inicial. En este descenso pierde la energía que había adquirido al ser golpeado por el fotón, energía que recoge la molécula para la realización de sus procesos vitales”.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Debemos mencionar, en especial para destacar la importancia de la fuente de energía solar, que la vida en la superficie de nuestro planeta no es un fenómeno a pequeña escala. La masa total de la materia viva en la biosfera es del orden de 1017 gramos (cien mil millones de toneladas) y que la cantidad de carbono utilizado para formar la materia de las plantas verdes desde el comienzo de la historia de la Tierra es alrededor de 1.026 gramos (cien trillones de toneladas), que se aproxima a una cincuentava parte del peso de todo el globo terrestre. A esta escala colosal en que se desarrolla la vida, hace tiempo que se habría agotado la gigantesca demanda de energía que se precisa si no fuera por el horno de fusión inagotable, para nuestra temporalidad, que es el Sol.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Para que la vida adquiriese una posición firme y permanente mientras exista el Sol, fue preciso que la Naturaleza “<em>inventara”</em> la molécula de clorofila. Así la vida tuvo libertad para salir de las profundidades marinas a la superficie y extenderse por todo el planeta.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">No vamos a entrar en la estructura de la clorofila, pero si diremos que existe cierta semejanza entre la clorofila y la hemoglobina de la sangre. Quizás, la diferencia más señalada entre ellas es que en la clorofila se ha sustituido el átomo de hierro que tiene la hemoglobina por el de magnesio.</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Diremos, también, que la absorción de energía solar por las plantas tiene lugar dentro del espectro visible (de ahí el color verde de las plantas que tienen clorofila). Esto no es una casualidad, ya que la mayor parte de la energía radiante de origen solar que alcanza la superficie de nuestro planeta se encuentra en dicha parte del espectro (repito, ¡esto no debe ser una casualidad!).</span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /></span><br />
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">Como hemos señalado anteriormente, los electrones que han salido de su orbital a otro más elevado y caen a su estado básico, en su caída generan energía. Esta energía se aprovecha para sintetizar enlaces químicos en los que quedará acumulada esta energía para poder ser utilizada posteriormente. La molécula más importante poseedora de esta particularidad de acumular energía, es el fosfato ATP, conocido como fosfato rico en energía. Así, pues, una de las funciones importantes que realiza la energía liberada por los electrones al caer de orbitales es la síntesis de ATP a partir de ADP <span style="font-family: arial; font-size: 130%;">[1]</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;">. Esta energía será utilizada por los organismos para realizar gran parte de las actividades que la requieren en sus procesos vitales.<br /><br />Señalaremos que el mecanismo en el proceso fotosintético, por el cual se sintetiza el ATP y que se asocia, como hemos dicho, a la caída orbital de electrones, se llama fosforilización fotosintética (al ATP se le denomina también fosfato rico en energía). Este proceso, relatado de forma muy sucinta, es el siguiente: Cuando una molécula de clorofila recibe un fotón solar, de energía conveniente, sobre uno de sus electrones, éste es elevado a un nivel excitable. En su caída al nivel básico que ocupaba en la molécula de clorofila, sufre una serie de procesos, en los que la energía que desprende es aprovechada para sintetizar el ATP, a partir del ADP, que es un fosfato de menos energía. En resumen, el electrón ha sido engranado en un mecanismo en el que produce enlaces de fosfatos de alta energía<br /><br />Estos enlaces de fosfatos ricos en energía, son como la moneda que utilizan los organismos vivos para adquirir la energía que necesitan, por lo fácilmente que pueden liberar la energía que en ellos se almacena. Debido a esta facilidad de los fosfatos para liberar la energía, la Naturaleza, sensatamente, como hacemos los humanos con nuestro dinero, la mayor parte de la energía la atesoran de otra forma menos frágil que la anterior, para así tenerla de reserva. Para ello, aprovechan la energía que acumulan los enlaces covalentes que unen las moléculas de los hidratos de carbono, y, entre ellos, muy especialmente, la glucosa.<br /><br />Se deduce que si el organismo vivo tiene que almacenar su energía en forma de los enlaces covalentes de las moléculas de hidratos de carbono, el carbono, el hidrógeno y el oxígeno que las forman deben ser asimilados, de algún modo, a partir del medio ambiente. ¿Cómo soluciona este problema la Naturaleza? Sin entrar en detalles, diremos que la solución es sorprendentemente sencilla: El bióxido de carbono del aire es reducido (desoxidado). Para efectuar esta reducción se utiliza el hidrógeno del agua, que es el elemento que más abunda en la Tierra. Estos procesos fotosintéticos que tienen lugar en las plantas verdes se desarrollan en el escrito <em>Ciclo del carbono II (apartado 1.3 Fotosíntesis),</em> donde se detalla el proceso de síntesis de la glucosa.<br /><br />Debemos recordar que dijimos que en la molécula de agua los dos electrones del hidrógeno, uno de cada átomo, se encuentran en un nivel inferior al que se encontraban en la molécula aislada de hidrógeno. Por el contrario, en la molécula de glucosa, de fórmula C<span style="font-size: 78%;">6</span>H<span style="font-size: 78%;">12</span>O<span style="font-size: 78%;">6</span>, los electrones de los hidrógenos que la forman están a un nivel considerablemente mayor que en la molécula de agua, por lo que pueden ser utilizados para obtener energía.<br /><br />Una vez que las moléculas de glucosa se encuentran dentro del animal, el organismo extrae energía de ellas tratando la glucosa a través del proceso respiratorio, para desalojar al electrón de su posición elevada en la molécula de glucosa y permitirle descender de nuevo, mediante un complicado proceso, a su estado básico en la molécula de agua que se forma en ese mismo proceso después de aprovechar la energía que libera el electrón en su descenso.<br /><br />Para terminar con este tema sobre los procesos bioenergéticos, diremos que la energía es transformada de una forma a otra en numerosos puntos del organismo. En los vegetales, como hemos visto, la energía de los fotones solares es transformada en la energía almacenada en los enlaces fosfato de alta energía (ATP). En los animales, los vegetales y los microorganismos, es la energía del <em>potencial</em> <em>redox</em> (oxidaciones y reducciones) la que se acumula en los mismos enlaces fosfato de alta energía, para posteriormente ser utilizada para la realización de todos sus procesos metabólicos.<br /><br />Entre otros casos de utilización de energía por los organismos está la transformación de la energía de los enlaces fosfato en energía mecánica en el interior de las microfibrillas que constituyen las fibras musculares, aunque a pesar de investigaciones proseguidas durante mucho tiempo aun no está lo suficientemente claro como actúa la energía de estos fosfatos en los mecanismos contráctiles de las microfibrillas (la Naturaleza lo tenía solucinado desde el principio). Otro caso es la utilización de la energía de los fotones incidentes para crear impulsos en los nervios ópticos. El proceso de fotorrecepción es algo más conocido, no obstante, se sabe que la fotorrecepción es un proceso extraordinariamente sensible, pero continúa siendo un misterio como se consigue esta gran sensibilidad.<br /><br /><br /><strong>2.3.- Potencial redox</strong><br /><br />Al principio del punto 2.1. se dice que la constitución de una molécula de agua supone un proceso de oxidación del hidrógeno por el oxígeno. Este proceso es causado por el <em>potencial redox.</em><br /><br />El potencial redox (oxidaciones y reducciones) es la cesión o toma de electrones entre los átomos que constituyen una molécula. El agente reductor es el átomo que cede electrones de su estructura y el agente oxidante es el que tiende a captar estos electrones. En las reacciones químicas el átomo que pierde electrones decimos que ha sido oxidado. Por norma, siempre que se oxida la materia se libera energía. La prueba más contundente está en la combustión. En lo que respecta al agua. como al hidrógeno le gusta ceder electrones, y el oxígeno, por el contrario, tiene apetencia por aceptarlos, cuando se forma una molécula de agua por la combinación de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, decimos que el hidrógeno ha sido oxidado por el oxígeno y como en todo proceso de oxidación se genera energia. En este proceso, la energía generada por la formación de cada moléculs de agua es de 2’25 ev.<br /><br /><br /><strong>3.- EL CICLO DEL CARBONO</strong><br /><strong>3.1.- Introducción al ciclo</strong><br />En los escritos anteriores sobre la vida, hemos señalado que la glucosa es el alimento inmediato del tejido orgánico humano y, en general, de todos los tejidos vivos, por lo que la glucosa es un componente clave desde el punto de vista de producción de energía en estos organismos.<br /><br />El Ciclo del Carbono se refiere a la formación de glucosa en las plantas verdes (fotosíntesis) y a su aprovechamiento por los organismos vivos para generar energía (respiración).<br /><br />El proceso fotosintético podríamos escribirle, sintetizado, de la forma siguiente:<br /><br />Energíasolar+agua + bióxido de carbono + (fotosíntesis) </span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;">[2]</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;"> = oxígeno + glucosa<br /><br />Y el proceso respiratorio:<br /><br />Glucosa + oxígeno+(respiración) </span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;">[3]</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;">= bióxidodecarbono + agua + energía<br /><br />Como podemos ver estos dos procesos se complementan; el bióxido de carbono que se consume en el proceso fotosintético es reemplazado por el proceso respiratorio, a la vez que el proceso fotosintético restituye a la atmósfera oxígeno para, así, compensar el que se consume en la respiración y poder mantener la proporción de estos dos gases en la atmósfera.<br /><br />Si en lugar del nombre de los componentes que intervienen en estos procesos colocamos sus fórmulas respectivas, tendríamos, para la respiración;<br /><br />C<span style="font-size: 78%;">6</span>H<span style="font-size: 78%;">12</span>O<span style="font-size: 78%;">6 </span>+ 6O<span style="font-size: 78%;">2</span> + (respiración) = 6CO<span style="font-size: 85%;"><span style="font-size: 78%;">2</span> </span>+ 6H<span style="font-size: 78%;">2</span>O + energía<br /><br />Para la fotosíntesis el proceso sería inverso.<br /><br />Energía + 6H<span style="font-size: 78%;">2</span>O + 6CO<span style="font-size: 78%;">2</span> + fotosíntesis = 6O<span style="font-size: 78%;">2</span> + C<span style="font-size: 78%;">6</span>H<span style="font-size: 78%;">12</span>O<span style="font-size: 78%;">6 </span><br /><br />En la realización de ambos procesos tienen lugar muy variadas y complejas reacciones químicas que vamos a detallar en el desarrollo de este escrito.<br /><br />En principio hablaremos de algunos conceptos básicos que debemos conocer para mejor comprender las reacciones que tienen lugar en estos procesos.<br /><br />Naturalmente, la cantidad de energía producida por una sustancia en combustión dependerá de la cantidad total de sustancia que se quema. En vez de emplear un gramo de sustancia como unidad patrón, los químicos utilizan un número fijo de moléculas, y para ello decidieron emplear como patrón el número de átomos de carbono contenidos en 12 gramos de carbono (sus razones tendrían). Este número es naturalmente enorme. Es igual a 6 por 10 elevado a 23 (un 6 seguido de 23 ceros). Este número de átomos (o de moléculas) de cualquier sustancia se denomina <em>mol</em>.<br /><br />El empleo del mol permite diferenciar la masas de las moléculas. Por ejemplo, un mol de agua tiene una masa de 18 g, y un mol de glucosa posee una masa de 180g. Esto significa que el mol de glucosa tiene una masa diez veces mayor que el mol de agua, porque la molécula individual de glucosa tiene una masa diez veces mayor que la molécula individual de agua </span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;">[4]</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;">. Por consiguiente, el empleo del mol permite diferenciar la masa de las moléculas.<br /><br />También diremos que la oxidación completa de un mol de glucosa produciría 686 kilocalorías. Esto resumido se puede expresar diciendo: El calor de combustión de la glucosa es de 686 kilocalorías por mol, o, en abreviatura, 686 kcal/mol. Esta es la situación que se produce cuando la glucosa se combina bien con el oxígeno (la reacción suele producirse con explosiva rapidez). Sin embargo, no se produce así en el organismo En los tejidos vivos, la glucosa no se mezcla nunca con oxígeno puro ni reacciona con rapidez explosiva. En vez de esto, se transforma, <em>lenta y</em> <em>gradualmente</em>, mediante un gran número de pasos, en bióxido de carbono y agua. (¡inteligente Naturaleza!).<br /><br />Como todos sabemos, la fórmula de la glucosa es C<span style="font-size: 78%;">6</span>H<span style="font-size: 78%;">12</span>O<span style="font-size: 78%;">6</span>, pero en algunos procesos actuaremos con un sexto de glucosa, (CH<span style="font-size: 78%;">2</span>O o lo que es lo mismo HCOH) ello nos hará más fácil la comprensión del fenómeno químico, pero realmente esto es falso, <em>¡no ocurre ni puede</em> <em>ocurrir!</em><br />Estos datos nos permiten entrar en el estudio del ciclo del carbono.<br /><br />Podemos, pues, escribir la ecuación de la respiración (para una molécula entera de glucosa) operando con un mol.<br /><br />C<span style="font-size: 78%;">6</span>H<span style="font-size: 78%;">12</span>O<span style="font-size: 78%;">6</span> + 6O<span style="font-size: 78%;">2</span> – 686 kcal/mol = 6CO<span style="font-size: 78%;">2</span> + 6H<span style="font-size: 78%;">2</span>O<br /><span style="font-size: 100%;">(Ecuación 1)</span><br />Esta ecuación escrita con un sexto de glucosa sería<br /><br /><br />HCOH + O<span style="font-size: 78%;">2</span> – 114 kcal/mol = CO<span style="font-size: 78%;">2</span> + H<span style="font-size: 78%;">2</span>O<br /><span style="font-size: 100%;">(Ecuación 2)</span><br /><br />(El signo menos de 686 en la ecuación 1 significa que en esta reacción quedan 686 kilocalorías de energía libre por mol que abandonan el sistema y pasan al mundo exterior)<br /><br />Para facilitar el cálculo conviene pasar de kilocalorías/mol a ev (electrón voltios). Para ello, consideraríamos, en principio, la energía desprendida por una sola molécula de glucosa. Si operemos con un sexto de glucosa, y como sabemos que el número de moléculas de un mol es 6 por 10 elevado a 23, tendremos:<br /><br />114 dividido entre 6 por 10 elevado á 23 = 2 por 10 elevado a menos 22 Kcal. (por aproximación) < Si damos por sabido que 1 Kcal equivale a 2’6 por 10 elevado á 22 ev, tendremos que las Kcal emitidas por un <em>sexto de molécula de glucosa</em>, (2 por 10 elevado a menos 22 ), equivalen a 2 por 10 elevado a menos 22 por 2’6 por 10 elevado á 22 = 5’2 ev (por aproximación podemos tomar el valor de 5ev).<br /><br />La fórmula 2 podemos escribirla, expresada para 1/6 de molécula de glucosa<br /><br />HCOH + O<span style="font-size: 85%;"><span style="font-size: 78%;">2</span> </span>– 5 ev = CO<span style="font-size: 85%;"><span style="font-size: 78%;">2</span> </span>+ H<span style="font-size: 78%;">2</span>O<br /><span style="font-size: 100%;">(Ecuación 3)</span><br />La ecuación 3 puede expresarse, con la misma validez, pasando el componente de energía libre a la derecha de la ecuación. En este caso (como en las ecuaciones algebraicas), el signo debe pasar de menos a más, y la ecuación se convierte en:<br /><br />HCOH + O<span style="font-size: 85%;"><span style="font-size: 78%;">2</span> </span>= CO<span style="font-size: 78%;">2</span> + H<span style="font-size: 78%;">2</span>O + 5 ev<br /><span style="font-size: 100%;">(Ecuación 4)</span><br />Si nos refiriéramos a una molécula de glucosa en lugar de a un sexto de molécula, la energía libre sería 5 ev por 6 = 30 ev<br /><br />En la ecuación 3 se representa que, cuando la glucosa y el oxígeno se combinan y se convierten en una mezcla de bióxido de carbono y agua, además, el universo exterior al sistema gana energía libre, que en el caso de los tejidos vivos será aprovechada en los distintos procesos que se requieran.<br /><br />La cantidad de energía libre que se precisa para la formación de los distintos enlaces químicos que tienen lugar en los procesos que vamos a analizar, varían de unos a otros, pero podemos aceptar como valor medio el de 0’1 ev.<br /><br /><br /><strong>3.2.- Intermediarios del Ciclo</strong><br />Hay un elemento que representa un importante papel en el ciclo del carbono. Este elemento es el “fósforo”. El compuesto más conocido entre los que contienen fósforo es el ácido fosfórico, H<span style="font-size: 78%;">3</span>PO<span style="font-size: 78%;">4</span>. Adviértase que contiene la combinación de fósforo y oxígeno “PO<span style="font-size: 78%;">4</span>”, denominada “grupo fosfato”, que se halla presente en todos los compuestos de fósforo relacionados con los tejidos vivos. Vamos a representar a este grupo fosfato como Ph, por lo que el ácido fosfórico será H<span style="font-size: 78%;">3</span>Ph.<br /><br />Uno, dos o los tres átomos de hidrógeno de la molécula de ácido fosfórico pueden ser sustituidos por otros átomos o grupos de átomos, y de ello resulta un “fosfato”. Si el sustituto contiene átomos de carbono, como es natural, el resultado es un “fosfato orgánico”.<br /><br />Hay ciertos fosfatos orgánicos en que el grupo fosfato está unido al resto de la molécula de una manera bastante inestable. Es como si el enlace precisase una mayor sujeción, por decirlo así, para que el grupo fosfato quedara sujeto. Naturalmente, la formación de semejante fosfato requiere una mayor inversión de energía libre, y, si ésta es desprendida, como es lógico, también será en mayor cantidad cuando se rompe el enlace. Estos fosfatos se conocen como “fo<em>sfatos de</em> <em>alta energía”.</em><br /><br />Los fosfatos de alta energía almacenan cantidades de energía que pueden alcanzar los 0’5 ev, y resultan ser los intermediarios clave en la utilización de energía por el organismo.<br /><br />Cuando cualquier proceso aporta energía libre, parte de ésta es empleada para formar fosfatos de alta energía, donde queda almacenada para su posterior utilización por el organismo en la formación de nuevos enlaces químicos, como síntesis de proteínas, así como en la formación de compuestos especiales requeridos para procesos tales como la conducción nerviosa, la contracción muscular, etc. Para que esto pueda producirse, el grupo fosfato de alta energía no se separa simplemente de su componente orgánico. Si lo hiciera así, la energía desprendida se perdería en forma de calor, por el contrario, el fosfato de alta energía entrega su grupo fosfato a otro compuesto, el cual se convierte, a su vez, en fosfato. El segundo compuesto requiere una aportación de energía para convertirse realmente en un fosfato, pero como el fosfato de alta energía , al soltar su grupo fosfato, produce más energía libre que la necesaria para la formación del segundo fosfato, el exceso lo toma el organismo para cubrir sus necesidades de energía. El fosfato de alta energía </span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;">[5]</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;"> es como si desapareciera, y en su lugar surge un fosfato de “baja energía”<br /><br />Naturalmente, los fosfatos de alta energía tienen que ser repuestos a medida que se consumen para que el organismo no los agote en un abrir y cerrar de ojos. En realidad, estos fosfatos de alta energía se producen, como veremos, gracias a la energía desprendida por otros procesos, que así. garantizan su existencia en el organismo.<br /><br />Hasta 1929 no fue descubierto el más conocido de todos los fosfatos de alta energía, denominado trifosfato de adenosina, universalmente conocido como ATP. Cuando este fosfato transfiere el grupo fosfato más externo, queda una adenosina con dos grupos fosfato, denominado difosfato de adenosina ADP, también conocido como fosfato de baja energía.<br /><br />Cuando el ATP pierde su fosfato de alta energía y se convierte en ADP, desprende aproximadamente 0’3 ev, cantidad más que suficiente para formar enlaces ordinarios que suelen requerir 0`1 ó 0’2 ev.<br /><br />Como es lógico, los fosfatos ATP y ADP, sólo se generan y utilizan en el proceso respiratorio de los organismos vivos, ya que la energía necesaria para el proceso fotosintético de las plantas verdes procede del Sol, que, como hemos dicho, supone una fuente inagotable de energía. (cuando esta forma de energía desaparezca, momento que llegará<em>, la vida desaparecerá de la Tierra</em>). </span></span></div>
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"><br /><div align="justify">
<span style="font-family: arial; font-size: 130%;"></span></div>
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<span style="font-family: arial; font-size: 130%;">[1]</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;"> El ATP y el ADP se denominan, respectivamente, adenosintrifosfato, adenosindifosfato (Rehusamos especificar las fórmulas por lo simplificado de estas notas).</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;">[2]</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;"> El proceso fotosintético (creación de glucosa) tiene lugar en los cloroplastos de las células de clorofila de las plantas verdes.</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;">[3]</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;"> El proceso respiratorio de oxidación de la glucosa tiene lugar en las mitocondrias, gránulos que existen en el citoplasma de todas las células capaces de respirar.</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;">[4]</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;"> Como dato, por si se quiere tener en cuenta, diremos que las masas atómicas redondeadas del hidrógeno, oxígeno y carbono son, respectivamente, 1, 16 y 12.</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;">[5]</span><span style="font-family: arial; font-size: 130%;"> El fosfato de alta energía se denomina ATP (adenosintrifosfato) y el de baja energía ADP (denosindifosfato)</span></div>
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<span style="font-family: Arial; font-size: 130%;"><strong>BIBLIOGRAFÍA</strong></span></div>
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<span style="font-family: Arial; font-size: 130%;">Asimov, I. (1986). <em>La fotosíntesis</em>, (Ferrer, J. Trad.). Barcelona: Ed. Plaza y Janés. (Trabajo original publicado en 1968).</span></div>
<br /><div align="justify">
<span style="font-family: Arial; font-size: 130%;">Krauss, L. (2007). <em>Historia de un átomo. Una odisea desde el Big Bang hasta la vida en la Tierra...y más allá,</em> (Páez, F. Trad.) (4ª ed.). Navarr: Ed. Laetolli. (Trabajo original publicado en 2001).</span></div>
<br /><div align="justify">
<span style="font-family: Arial; font-size: 130%;">Smith, C.U.M. (1975). <em>Biología molecular,</em> (Arnedo, E. Trad.) (2ª ed.). Madrid: Ed. Alianza Editorial. (Trabajo original publicado en 1968).</span></div>
<br /><div align="justify">
<strong><span style="font-family: Arial; font-size: 130%;"></span></strong></div>
</span><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-63183824781806254542010-02-06T09:55:00.012+01:002011-10-16T11:03:13.670+02:00Estructuras fractales<div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Vamos a referirnos a las estructuras fractales por la especial aplicación que de ellas hace la Naturaleza.<br /><br />Como dice James Gleick, en su libro <em>Caos</em>, podríamos definir el <em>fractal</em> como un objeto geométrico cuya estructura básica se repite en diferentes escalas. Este proceso repetitivo puede ser generado de una forma recursiva o iterativa capaz de producir estructuras autosimilares, independientes de su escala específica. Por su característica especial debido a su textura, muchas estructuras de la Naturaleza son del tipo fractal. La característica más importante de las estructuras fractales es que dentro de su textura, alguna de sus <em>dimensiones</em>, es mayor que su dimensión topológica</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">. Esta es la razón principal por la que esta estructura es utilizada por la Naturaleza de una forma muy reiterativa. <em>De nuevo, tenemos que reiterar: que sabia Naturaleza.<br /></em><br /><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhm4qk9RwTzTJY9q81PUyVERfT5bYMj-ERp8HFCvMnVrFTqSK4ThsYNMRZ02hbwnjVtnTkNHdN2ZYayblPTLmsW8kb1EfhG6VETxPTRwKAE1IqG6CbVKPI3rUkoevoqcPYq7WO_00zwk3Os/s1600-h/Picasa+30003.JPG"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhm4qk9RwTzTJY9q81PUyVERfT5bYMj-ERp8HFCvMnVrFTqSK4ThsYNMRZ02hbwnjVtnTkNHdN2ZYayblPTLmsW8kb1EfhG6VETxPTRwKAE1IqG6CbVKPI3rUkoevoqcPYq7WO_00zwk3Os/s400/Picasa+30003.JPG" border="0" /></a> </div><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center"><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br /><span style="font-size:78%;">EL COPO DE NIEVE DE KOCH. </span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><span style="font-size:78%;">«Un tosco, pero vigoroso modelo de línea cos­tera», al decir de Mandelbrot. Para construir una curva de Koch, empiécese con un triángulo cuyos lados tienen longitud 1. En el centro de cada uno, agréguese otro nuevo triángulo, que mida un tercio del original, etc. La lar­gura del límite es 3 x 4/3 x 4/3 x 4/3...: infinito. No obstante, su área es menor que la de un círculo trazado alrededor del triángulo primitivo. Por lo tanto, una línea infinitamente larga rodea un área finita.</span><br /><br />El físico y matemático Mandelbrot fue el descubridor de la geometría fractal . Él creó la palabra <em>fractal </em>(sustantivo y adjetivo). Un fractal es como una manera de tener lo infinito al alcance de la mano. Imaginemos un triángulo equilátero como el de la figura; cada uno de sus lados mide treinta centímetros. Imagínese también una transformación: un conjunto de reglas particulares, bien definidas y fáciles de aplicar en todas las ocasiones que se desee. En la tercera parte central de cada lado, aplíquese otro triángulo, también equilátero, pero de un tercio del tamaño del primitivo.<br /><br />Se obtiene, así, una estrella de David. En lugar de tres segmentos de treinta centímetros, ahora el contorno de la figura se compone de doce de diez centímetros. Su contorno es 30 cm. superior del primitivo, o lo que es lo mismo; el contorno actual es igual al contorno primitivo multiplicado por 4/3, como vimos en la figura.<br /><br />A renglón seguido, repítase la transformación en cada uno de los doce lados, en cuyo tercio central se colocará un triangulito. Y así sucesivamente hasta el infinito. El contorno presentará detalles más numerosos tras cada nueva división. Adquiere el aspecto de un ideal copo de nieve. Su contorno es lo que se conoce por una curva de Koch – por curva se entiende cualquier línea enlazada, sea recta, sea arqueada – llamada así en honor de Helge von Koch, de Suecia, que la describió originalmente en 1904.<br /><br />La reflexión muestra algunos rasgos interesantes de la curva de Koch. Ante todo, es continua, los nuevos triángulos de cada lado son siempre lo bastante pequeños para entremeterse en los otros. Cada mutación añade una pequeña área en el interior de la curva; pero el área total se mantiene finita, es decir, en realidad no mucho más grande que la del triángulo primitivo. Si se circunscribiese un círculo alrededor de éste, la figura de Koch nuca se extendería más allá de él.<br /><br />Con todo, la curva es en si infinitamente larga. Así como la primera transformación sustituye un segmento de treinta centímetros por cuatro de diez, así cada modificación multiplica la longitud total anterior por cuatro tercios. Este resultado paradójico, el de una longitud infinita en un espacio finito, desconcertó a muchos matemáticos del comienzo de siglo que lo estudiaron, por ser patológicamente distinto a todo lo que podía encontrarse en el cálculo matemático.<br /><br />No obstante, dadas las circunstancias, no llamó mucho la atención en aquella época; pero unos pocos matemáticos, también perversos, concibieron otras figuras que compartían algunas cualidades de la de Koch. Hubo las curvas de Peano. Hubo las alfombras y los tomadores de Sierpinski. Una alfombra de Sierpinski se confecciona con un cuadrado, que se divide con líneas en otros nueve iguales, de los cuales se elimina el central. Se repite la operación en los ocho restantes como se muestra en el dibujo superior de la página siguiente, y así se repite la operación de forma continuada.<br /><br />Otra figura es el cuerpo tridimensional de la figura inferior de la misma página, denominado esponja de Menger, enrejado de aspecto sólido, que si se repite sin llegar al infinito, resta peso sin perder fuerza estructural y a la vez, la superficie de sus caras interiores es muy superior a su dimensión topológica.<br /><br /></div><br /><div align="justify"><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi7h43wuNr-GhS3urCvSvwvHTucnAgivsGgHNxy1RwfdlyzYLJUpTdc973-1VaJRkwbDM-y4GcDYuUcHEffYL6JPIkXB43m5Ozj0B-4729LqCjcd8ThnXmIrYg1KHVjxBHermjkpyVotQDS/s1600-h/Picasa+30004.JPG"><img style="WIDTH: 430px; HEIGHT: 507px" height="495" alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi7h43wuNr-GhS3urCvSvwvHTucnAgivsGgHNxy1RwfdlyzYLJUpTdc973-1VaJRkwbDM-y4GcDYuUcHEffYL6JPIkXB43m5Ozj0B-4729LqCjcd8ThnXmIrYg1KHVjxBHermjkpyVotQDS/s400/Picasa+30004.JPG" width="488" border="0" /></a> </div><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center"><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></a></div><br /><span style="font-size:78%;">UNA CONSTRUCCIÓN EFECTUADA CON AGUJEROS. </span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><span style="font-size:78%;">Unos pocos matemáticos concibieron, a principio del siglo xx, objetos en apariencia mostruosos, uti­lizando la técnica de añadir o quitar sin límite muchas de sus partes. Una de tales figuras es la alfombra de Sierpinski. Se construye cortando en el centro una novena parte del cuadrado; después se hace lo mismo con los centros de los ocho cuadraditos que quedan, etc. Un parangón tridimensio­nal es la esponja de Menger, enrejado de aspecto sólido, con la superficie de sus caras interiores muy superior a su dimensión popológica.</span><br /><br />Las descripciones fractales encuentran aplicaciones inmediatas en la solución de diversidad de problemas. y muy especialmente en los biológicos. Concíbase un hombre cuyo tamaño se duplicase sin alterar ninguna de sus proporciones, lo más probable es que su cuerpo se aplastase debido a su propio peso si a su estructura ósea, especialmente, no se la restase peso sin perder consistencia. Debemos recordar que en los animales su estructura corpórea se halla íntimamente ligada a una escala particular de dimensiones.<br /><br />Un ejemplo lo tenemos en la torre Eiffel, en la que sus vigas, riostras y durmientes se ramifican en un enrejado de miembros siempre más delgados, en una magnífica red de finos detalles. Eiffel, desde luego, no podía llevar el esquema hasta el infinito, pero así consiguió restar peso sin perder fuerza estructural.<br /><br />Ya que nos hemos referido al cuerpo humano, imaginemos los vasos sanguíneos; desde la aorta a los capilares forman una especie de continuo. Se ramifican y dividen, y vuelven a ramificarse, hasta hacerse tan angostos, que las células de la sangre han de pasar por ellos en fila india, para, después, iniciar su retorno al corazón, pasando por los pulmones, por un camino ramificado a la inversa. La índole de su ramificación es <em>fractal</em>. Su estructura se asemeja a uno de los monstruosos objetos imaginarios que concibieron los matemáticos como Mandelbrot. Por obligación fisiológica, los vasos sanguíneos deben efectuar un poco de magia dimensional, tienen que comprimir una línea de longitud diríamos que casi infinita en un espacio exiguo, así el sistema circulatorio tiene que comprimir, como la curva de Koch; una enorme superficie ramificada en un volumen limitado. Desde el punto de vista del cuerpo, la sangre es costosa y debe llegar a todas partes, por lo que el espacio es muy valioso. La estructura fractal, en este caso, cumple su cometido con tal eficacia, que, en la mayor parte de los tejidos, ninguna célula dista más de otras tres o cuatro células de un vaso sanguíneo. Sin embargo, estos y la sangre ocupan escaso espacio, apenas más allá del cinco por ciento del cuerpo.<br /><br />Esta estructura exquisita de dos árboles entrelazados de venas y arterias, no es excepcional. El cuerpo humano está lleno de ellas. El tracto digestivo posee un tejido con ondulaciones dentro de ondulaciones. Los pulmones necesitan incluir la mayor superficie posible en el espacio más reducido, puesto que la capacidad de un animal para absorber oxígeno es proporcional a la superficie pulmonar. <em>Los pulmones humanos típicos comprimen un área más grande que una pista de tenis</em>. A ello se une otra complicación: el laberinto de los alvéolos y conductos aéreos ha de enlazar correctamente con los capilares arteriales y venosos.<br /><br />¿Cómo logró la Naturaleza desarrollar estructura tan complicada? Dice Mandelbrot: no hay duda que las estructuras ramificadas así como la enorme cifra de bronquios, bronquíolos y alvéolos, se describen como fractales. La enorme cifra individual de estos elementos o la peculiar estructura del árbol resultante en su proceso repetido de bifurcaciones y desarrollo, son acciones que convienen a los fines de la Naturaleza.<br /><br />Mandelbrot se trasladó de los alvéolos pulmonares y las ramificaciones vasculares a las estructuras del reino de las plantas; en la molécula de clorofila donde se apresan los rayos solares y en la forma de resistir el viento las ramas y hojas, todas ellas estructuras fractales, por lo que se llega a la conclusión de que la disposición fractal se usa a escala universal.</span></div><br /><div align="justify"></div><br /><p><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>BILIOGRAFÍA</strong></span></p><br /><p><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Gleik, j. (1998). Caos`(Gutiérrez, J.A. Trad.) (3ª ed.). Barcelona: Ed. Seix Barral. (Trabajo original publicado en 1987).</span></p><br /><p><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></p><br /><p><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Espacio topológico podríamos definirlo como el tipo de consistencia o textura que presenta un objeto.</span></p><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-42594105733426067632010-01-01T18:18:00.005+01:002011-10-16T10:58:22.438+02:00La deriva de los continentes<div align="justify"><br /><br /><br /><span style="font-size:130%;"><br /><br /></span><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">1.- Proceso histórico<br /><strong><em><br /></em></strong>El origen de la historia de la<em> deriva de los continentes</em> (desplazamientos de las placas que sustentan los continentes a lo largo de millone de años), podemos referirla a 1620 cuando el filósofo inglés Francisco Bacon (1561-1626) se fijó en la similitud que presentan las formas de la costa occidental de África y la oriental de Sudamérica, aunque no sugirió la posibilidad de que ambos continentes hubieran estado unidos con anterioridad. La primera propuesta de esta posible unión y su posterior separación fue hecha en 1858 por Antonio Snider (1802-1885), un geógrafo estadounidense que residía en París. El pionero del estudio de la deriva de los continentes fue el geólogo y meteorólogo alemán Alfred Wegener (1880-1930), quien en 1915 publicó el libro <em>El origen de los continentes y los océanos</em>.<br /><br /><br />2.- La deriva de los continentes<br /><br />Desde que tenemos uso de razón, con mayor o menor frecuencia, hemos oído hablar de los desastres producidos por los terremotos. No vamos a referirnos a ellos, pero si a algo que tiene relación con las principales causas que los producen.<br /><br />Es éste un tema que, por la importancia que ha tenido en la compleja evolución de la Tierra, merece la pena que digamos algo de él, aunque sea muy someramente.<br /><br />La estructura de la Tierra, aunque no es aun enteramente conocida, se supone que está formada por una serie de capas concéntricas, de densidad creciente a medida que nos aproximamos a su centro. La constitución física sería: un <em>núcleo interior</em>, de unos 1.200 km. de radio y que se cree que es sólido, sobre él está el <em>núcleo externo</em>, de consistencia fluida, de unos 2.300 km. de espesor, ambos formados principalmente por hierro y níquel. Sobre el núcleo externo se encuentra el <em>manto</em>, una capa de unos 2.900 km. de grosor, constituido por rocas donde dominan los silicatos. La parte superior del manto está constituida por la corteza continental y oceánica (<em>litosfera),</em> de unos 20 km. de espesor.<br /><br />La litosfera es la porción más fría y rígida de la Tierra, formada por lo que conocemos como placas tectónicas. El deslizamientos de estas placas sobre el manto es la principal causa de la formación de las cadenas montañosas, por la enorme presión que se ejercen entre ellas en su desplazamiento. Se cree que este deslizamiento es debido a corrientes de convección en el interior del manto, que son como el motor que las mueve y la causa de lo que conocemos como <em>la deriva de los</em> <em>continentes</em>.<br /><br />Las corrientes de convección se forman por fluidos del manto interior que se calientan en su base, se dilatan y hacen que el fluido caliente ascienda y alcance la superficie fría donde, al enfriarse, desciende y vuelve a calentarse, estableciendo así un movimiento circular y periódico. La velocidad de desplazamiento de las placas tectónicas es de unos 2’5 cm/año. Y su contacto por fricción entre sus bordes es la causa de la mayor parte de los terremotos.<br /><br />Para realizar el estudio de la deriva de los continentes, vamos a situarnos no en los orígenes, sino hace unos 530 millones de años, al principio del periodo Cámbrico. En el mundo cambriano, África, Sudamérica, Australia, Asia, India y parte de China formaban un bloque. En cambio, Norteamérica y el fragmento norte de Asia estaban aisladas. El sur de Europa y lo que hoy es Suramérica estaban unidas a África.<br /><br />El bloque primero se fue desplazando hacia el sur, y, de hecho, los restos glaciares de aquella época, demuestran que, hace unos 450 millones de años, el desierto del Sahara estaba muy al sur.<br /><br />Desde el Devónico, hace 385 millones de años (385 m.a.) los continentes comenzaron un movimiento de agrupamiento, que culminó, transcurridos 150 millones de años, formando lo que se conoce como una Pangea (unión de varios de los continentes actuales). De los choques entre continentes, en esta agrupación, se formaron, entre otros, los montes Urales y el Himalaya.<br /><br />En el Pérmico (225 m.a.), ya se había iniciado una separación de los continentes que integraban la Pangea, Al comienzo del Triásico (200 m.a.), Eurasia, unida a lo que hoy es América del Norte, ya se diferenciaban de África unida a lo que hoy es América del Sur. Oceanía ya había iniciado la separación del sur de África. A principios del Jurásico (135 m.a.), se inicia la separación de las dos Américas de Europa y de África, y al llegar el Cretáceo (70 m.a.), la separación de las dos Américas, como la de Oceanía ya estaba a la mitad de su recorrido. Hacia esa época, las dos Américas estaban aproximándose entre ellas, y, así, el proceso continuó hasta alcanzar la situación actual.<br /><br />Estas derivas de los continentes hicieron que los mares cambiaran de situación. Si a esto unimos las épocas de glaciación, también el nivel del agua de los mares, debido a su acumulación en los glaciales, descendió de nivel en varias ocasiones. Desde la fecha en que iniciamos este relato, se han sucedido 11 glaciaciones, algunas de ellas han sido especialmente dramáticas la conocida como de Würm fue una de las mas drásticas, tanto en intensidad como en tiempo, La duración media de una glaciación se estima en unos 12.000 años, la de Würm se inicia hace unos 140.000 años y dura hasta hace unos 10.000, aunque sus efectos duraron 2.000 años más. Esta glaciación ocasionó que el nivel del mar bajara a una cota situada unos 120 metros por debajo de la actual.<br /><br />El Mediterráneo fue uno de los mares que, posiblemente, fuera el más afectado por estas derivas continentales. Hace unos 20 millones de años, cuando la colisión de Arabia y Asia que creó los montes Zagros y encerró un resto del antiguo mar de Tethys (el Mediterráneo y parte del Índico) entre Iberia y Egipto, quedó formado el mar Mediterráneo. Mientras el extremo oeste de este mar (entre África y España) estuvo abierto, el mar Mediterráneo surge como un inmenso golfo del océano Atlántico.<br /><br />Hace unos 6 millones de años, África que avanzaba hacia el norte, toma contacto con Iberia en Gibraltar. Como consecuencia de esta colisión se crea el istmo del mismo nombre y el Mediterráneo se convierte en un mar cerrado. África que sigue presionando poco a poco sobre Iberia, terminará por levantar la cadena Bética.<br /><br />Las consecuencias del cierre del Mediterráneo fueron catastróficas. A ello contribuyó también el bajo nivel de los mares en aquella época, debido a la acumulación de hielo que aún quedaba en el casquete ártico, restos de la glaciación de Würm, que ocasionó también que el estrecho de Bering, de una profundidad entre 30 y 50 metros, quedara transformado en un istmo que uniría Norteamérica y Asia, permitiendo, así, el paso por tierra entre ambos continentes<br /><br />Al perder el Mediterráneo el aporte del agua del Atlántico, queda supeditado sólo al suministrado por los ríos que en él desembocaban, y que, según cálculos de expertos, suponía el 10% de la que se evaporaba. Esto motivó que el Mediterráneo, aproximadamente en un millón de años, se fuera desecando, lo que supuso un brutal descenso de su nivel de unos 1500 metros, y ocasionó que este mar se transformase, temporalmente, en un mar muerto, por el aumento de su salinidad y la desaparición de gran parte de su fauna.<br /><br />No se sabe con exactitud el tiempo que estuvo desecado, pero el agua del Atlántico volvió a rellenar el Mediterráneo, posiblemente cuando terminara el efecto de la glaciación.<br /><br />Por estudios realizados recientemente (en 1996), en contra de lo que se pensaba, el agua que rellenó el Mediterráneo no entró en éste por Gibraltar, donde no existen señales de la garganta que esta avalancha de agua hubiera excavado, sino por un estrecho pasillo entre Huelva y Alicante, antes de que se elevase por completo la cadena Bética, donde si se han encontrado pruebas. Un cálculo del caudal que excavó una profunda garganta descubierta, en la fecha citada en la costa levantina española, sugiere que el relleno del Mediterráneo se pudo completar en unos 50 años. Caudal de agua que, se cree, formó allí una gran catarata que empequeñeció a las del Niágara.<br /><br />El istmo de Gibraltar debió permanecer cerrado hasta fechas recientes. Estudios realizados por la Universidad de Colunbia en 1998, determinan que la salinidad del mar Mediterráneo disminuyó repentinamente hacia el año 5500 a.C., lo que se puede justificar por la ruptura del istmo, que debió persistir hasta aquel momento. La rotura del istmo supuso, además, una elevación de las aguas del Mediterráneo que se supone, en aquel momento, con un nivel de unos 80 metros por debajo del Atlántico.<br /><br />Esta rotura del istmo de Gibraltar, ocasiono, a su vez, al aumentar considerablemente el nivel de las aguas del Mediterráneo, que se formara el estrecho del Bósforo, donde también había un istmo, lo que ocasionó que lo que era un inmenso lago de agua dulce se transformara en lo que hoy es el mar Negro. Es opinión generalizada que durante la última glaciación, el mar Negro era un lago de agua dulce con un nivel considerablemente más bajo que el actual, de hecho, en la costa de la actual Turquía, a no mucha profundidad, se han encontrado restos de moluscos de agua dulce cuya datación les asigna una edad de unos 7000 años a, C., y existen pruebas de que su salinidad inicia el incremento hacia el año 5500 a. C., fecha en que se rompió el istmo de Gibraltar. Si según vestigios históricos, la ciudad de Jericó se fundó hacia el año 10.000 a.C., es de suponer que la elevación de las aguas del Mediterráneo afectaría a los humanos que en aquella época habitaban en sus proximidades.</span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"></span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"></span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">BIBLIOGRAFÍA</span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"></span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Anguita, F. (2002). <em>Biografía de la Tierra. Historia de un planeta singular. </em>Madrid: Ed. Aguilar.<br /><br /><br /></span>.<br /><br />.<br /><br />. . </span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-33932278099749293702009-12-02T12:10:00.013+01:002011-10-14T16:28:39.383+02:00Principio de mínima acción<div align="justify"><br /><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>1.- Generalidades</strong><br /><br />Podríamos comenzar este párrafo diciendo que en la Naturaleza, a nivel fundamental, todo es simplicidad y armonía. La Naturaleza tiene muy claro el principio de economía. Todos los fenómenos físicos se realizan de manera que la energía consumida sea la mínima; ¡en la Naturaleza no hay derroches de energía! Este proceder se conoce por el nombre de “<em>principio de mínima acción</em>”. También es conocido como “<em>Principio de Hamilton</em>”. Hamilton expuso su principio en 1835, y dice:” De todas las posibles evoluciones de un sistema, éste sigue la que hace la mínima acción” (presupuesto básico tanto para la mecánica clásica como para la mecánica relativista).<br /><br />En primer lugar, voy a referirme al estado de mínima energía de la órbita de giro del electrón en el átomo de hidrógeno, después relataremos algunos otros fenómenos que, seguro, son de todos conocidos. El referirme al átomo de hidrógeno es porque, al tener sólo un electrón en su corteza, nos resultará más fácil su estudio.<br /><br />Como ya sabemos, los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas bien determinadas, si se intenta fijar la posición del electrón en el átomo de hidrógeno, o en cualquier otro átomo, no nos será posible, ya que, por el principio de indeterminación de la mecánica cuántica, sabemos que no se puede predecir exactamente donde se halla el electrón. Ahora no vamos a señalar el porque, pero es así. El electrón está en alguna parte, pero tiene una amplitud (posibilidad) de estar en diferentes lugares. Donde no está es en el núcleo. Hay una distribución de posiciones de un determinado orden, digamos que de <em>a</em>. Esto quiere decir que la distancia del electrón al núcleo es habitualmente de <em>a</em>.<br /><br />Lo que también sabemos es que el electrón no está detenido, gira alrededor del núcleo. Entonces tiene una determinada energía cinética. De todos es conocido que la energía cinética de una partícula en movimiento es 1/2mv2, pero en este caso, por intervenir el principio de indeterminación y no saber la velocidad de desplazamiento del electrón, tendríamos que ir a la fórmula en la que intervienen la constante electrostática de Coulomb, la carga del electrón y el radio de su órbita de giro, pero, por la simplicidad del tema, no vamos a profundizar más en su búsqueda (ver punto 6 al final).<br /><br />Ahora bien, también hay una energía potencial, puesto que el electrón está siendo atraído por el núcleo. Energía que depende de <em>a</em>, y, como sabemos, energía que se reduce si a disminuye. Pero tenemos que admitir, porque es así, que cuanto menor es <em>a</em> tanto mayor es el momento del electrón, por ser los momentos inversamente proporcionales a la distancia <em>a</em>, y, mayor será la energía cinética en la que interviene el momento al cuadrado. Lo que tenemos que tener en cuenta es que la energía total del electrón en cualquier instante será la diferencia entre las dos energías que porta; la energía potencial y la cinética. Hemos indicado que no sabemos cuanto vale <em>a</em>, pero lo que si sabemos es que el átomo se las arreglará por si mismo, y hará cierto compromiso, de modo que la <em>energía total del electrón</em> (diferencia entre energía cinética y potencial), alcance un valor tan pequeño como sea posible, y que vamos a llamar <em>Ep</em>. Esta distancia al núcleo, a la que tiene lugar la mínima acción (<em>ap</em>) se denomina <em>radio de Bohr.</em><br /><br />Se tiene, de acuerdo con los cálculos que no realizaremos por la simplicidad de estas notas, que:<br /><br />Radio de Bohr = 0’528 angstron = 0’00000000528 cm.<br /><br />Con este valor de <em>ap </em>podemos hallar el de <em>Ep</em>, que es la energía del electrón para el estado fundamental del átomo de hidrógeno, y que, como hemos dicho, es la mínima posible. De acuerdo con los cálculos se obtiene:<br /><br />Ep = -13’5 ev.<br /><br />¿Qué significa una energía negativa? Significa que el electrón tiene menos energía cuando está ligado al átomo que cuando está libre. Significa que si queremos dejar libre al electrón de esta ligadura, si queremos arrancarle del átomo de hidrógeno, esto es , ionizar el átomo de hidrógeno, hay que aplicar al átomo una energía ligeramente superior a 13’5 ev.<br /><br />Ahora se puede comprender por qué no caemos a través del piso de nuestra vivienda. Cuando caminamos, nuestros pies con toda la masa de nuestro cuerpo empujan contra el piso que también tiene su masa de átomos. Para apretar los átomos del piso, sus electrones tendrían que confinarse en un espacio menor y la fuerza gravitatoria de nuestro cuerpo es incapaz de vencer la fuerza de repulsión de los electrones de cada átomo del piso (la fuerza de repulsión electromagnética de los electrones es ¡un 1 seguido de 36 ceros de veces superior a la gravitatoria de nuestro cuerpo!), ¡has visto alguna vez una diferencia tan enorme! Por ello, los átomos del piso no se pueden comprimir.<br /><br /><br /><strong>2.- Niveles de energía de los átomos</strong><br /><br />Voy a mencionar algo sobre los niveles de energía de los átomos. Se ha hablado del átomo en su condición de más baja energía posible, pero resulta que el electrón puede moverse y agitarse, de manera más rápida si se le comunica energía (calor, por ejemplo) Cuando el electrón está libre, cuando no está en un átomo ligado a un núcleo, puede moverse a cualquier velocidad, sin sobrepasar la de la luz. Pero las energías de ligamiento, cuando está en el átomo, no son arbitrarias. En el átomo, el electrón debe de tener uno u otro de un conjunto de valores permitidos. Esto es lo que se conoce como <em>niveles de energía</em>.<br /><br />Un electrón puede saltar, si se le comunica energía, de un nivel de energía a otro superior (de un orbital [1]</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> a otro más externo, en el caso de átomos con varios orbitales) [2]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">. Esto se denomina <em>estado excitado</em>. En el caso de un estado excitado, de átomos con varios orbitales de electrones, el electrón no puede permanecer para siempre en el orbital al que ha sido elevado, tarde o temprano (más bien temprano), caerá a un estado más bajo, a su órbita habitual, (el orbital mínimo al que puede caer es el que corresponde al <em>radio de Bohr</em>). Al caer el electrón de un orbital a otra de menor energía, el electrón pierde una cantidad de energía equivalente a la diferencia, en energía, entre los dos orbitales. Esta energía se irradia (<em>radiación)</em> en forma de luz, (emite fotones si está en un espacio libre). Si el electrón forma parte de una molécula que está compartiendo un proceso vital, el organismo la atrapa y la retiene para utilizarla cuando tenga necesidades de energía. Recordemos que a mayor frecuencia de la radiación mayor energía emitida.<br /><br /><br /><strong>3.- Un caso curioso de mínima acción</strong><br /><br />Feynman en su libro Física, tomo II</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">, (1971) para describir el principio de mínima acción, se refiere a una partícula que se mueve en un campo gravitatorio y dice: “Si lanzamos una piedra hacia arriba, ella sube y baja, realiza un recorrido desde el punto de origen hasta el final en un cierto tiempo y con una determinada trayectoria, que es una clase de curva (es una parábola si la representamos con relación al tiempo). Pero es una trayectoria única y definida para cada lanzamiento, y no puede ser otra, de forma que si pudiéramos calcular la energía cinética en cada instante de la trayectoria, la restamos la energía potencial y se integra sobre la trayectoria recorrida, el valor obtenido es el menor que se obtendría si la piedra siguiera otra trayectoria cualquiera. O dicho en otras palabras, la energía cinética media menos la energía potencial media, en cada punto de la trayectoria, es tan pequeña como sea posible, y "<em>esto se cumple siempre</em>”.<br /><br />Cuando un objeto se lanza hacia arriba en un campo gravitatorio, como el terrestre, primero se eleva rápidamente y luego va más lento, hasta que cae, esto se debe a que además de la energía cinética que adquiere el cuerpo al ser lanzado, también va adquiriendo una energía potencial a medida que se eleva, y debemos tener unos mínimos para la diferencia entre ambas energías. Tampoco podrá subir demasiado alto [3]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> porque entonces se precisaría más energía cinética y sólo se dispone de una determinada, la de lanzamiento. Como vemos, el compromiso es conseguir la menor diferencia media entre las dos energías (cinética y potencial).<br /></span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"><br /><strong>4.- Trayectoria de la luz</strong><br /><br />Estos principios de mínimos se cumplen siempre en todos los procesos físicos, pero por su generalidad, vamos a referirnos a uno muy conocido: la<em> trayectoria de la luz.</em><br /><br />La luz es sólo una pequeña parte del vasto espectro de la radiación electromagnética. Lo que se sabe de la luz, de tiempo inmemorial, es que cuando va de un lugar a otro lo hace en línea recta, si no hay nada que se oponga a su paso en el camino (por geometría sabemos que la distancia más corta entre dos puntos es la línea recta). Esto nos parece tan normal, que no se nos ocurre pensar que puedan existir razones para que sea así.<br /><br />También sabemos que cuando la luz golpea en un espejo rebota en él y toma una nueva dirección, de forma que el rayo que llega y el que sale forman un ángulo determinado. Este fenómeno se conoce con el nombre de reflexión.<br /><br />Por experiencia, también sabemos que si un rayo de luz atraviesa un cuerpo transparente, el agua, por ejemplo, el rayo en el agua sigue, también, una trayectoria recta, pero el rayo de luz sufre, al penetrar en el agua, una inclinación con respecto a su trayectoria en el aire. Este fenómeno se denomina refracción (como veremos, en un ejemplo que ponemos más abajo, esto es como utilizar la inteligencia).<br /><br />Lo curioso es que existe una relación determinada entre los ángulos que forman el rayo incidente y el reflejado o el refractado con respecto a la normal. ¿Cuál es esta relación entre uno y otro ángulo? Los antiguos no encontraron explicación a este fenómeno hasta que Fermat, en el año 1650, descubrió las leyes que rigen este comportamiento de la luz y lo denominó <em>principio del tiempo mínimo</em>. Su idea era esta: dentro de los caminos posibles que puede tomar un rayo de luz para ir de un punto a otro, siempre elige el que requiere el tiempo más corto. En el caso de la refracción, la causa real es que la velocidad de la luz, en cualquier medio transparente es menor que en el aire (aunque en el aire es ligeramente menor que en el vacío-un 0’999 inferior-, no obstante, las velocidades en el aire y en el vacío se consideran prácticamente iguales.<br /><br />Primeramente vamos a intentar explicar este fenómeno con un símil. Supongamos que un persona se ha caído de un bote al agua de un río y está pidiendo auxilio. Situémosla en el agua en un punto B, a una distancia X de la orilla, nosotros estamos en un punto A, en tierra, a una distancia Y de la orilla.<br /><br />La distancia de A á B, por estar el punto B desplazado a la izquierda nuestra, no será X más Y, si no mayor. Nosotros para salvar a la persona podemos correr y también nadar, pero podemos correr más rápido de lo que podemos nadar. ¿qué hacemos? ¿vamos en línea recta de A a B, o <em>utilizamos la inteligencia</em>? Sabemos que es ventajoso seguir una distancia un poco mayor por tierra para disminuir la distancia en el agua, porque nos movemos más lentamente en él, y, así, llegaremos en el menor tiempo y, por tanto, <em>consumiendo menos energía</em>.<br /><br />Siguiendo esta línea de razonamientos, diríamos que lo correcto es calcular muy cuidadosamente lo que se debe hacer. Esto es lo que hace la Naturaleza con el rayo de luz para mantener el <em>principio de mínima acción.</em> Ha calculado y ha llegado a la conclusión que para ir de un punto A á otro, B, si tiene que pasar de un medio a otro, por el que se desplaza a velocidad distinta, el rayo de luz tiene que desviarse, donde la velocidad es más lenta, para llegar en el menor tiempo posible, De este cálculo ha resultado, para los humanos, una ley que dice: El cociente entre los senos de los ángulos de incidencia y refracción es igual al cociente entre las velocidades en los dos medios, ¡Qué curioso! La Naturaleza ¿sabía desde el principio de trigonometría y velocidades? Será cierto, como dijo Platón, que “Dios es un geómetra”. Yo agrego: <em>La Naturaleza todo lo sabe y, por tanto, todo lo puede</em>.<br /><br />Sigamos. La luz se propaga en línea recta, todos lo sabemos. Claro, como que cualquier otro camino la llevaría un tiempo más largo para desplazarse. Pero lo curioso es que la luz no tiene marcado el camino a seguir, como el ferrocarril o un vehículo que circula por la carretera, es ella la que elige el de mínima acción. La luz determina cual es de tiempo más corto y elige ese camino. Pero ¿qué hace? ¿Huele ella los caminos vecinos y los compara entre si? En cierto modo es esto lo que hace. El camino elegido es aquel formado por un grupo de trayectorias, próximas entre si, entre las que apenas haya diferencias de fases. Por ello, cuando se pone delante de un foco de luz una pantalla opaca con un orificio muy pequeño, al no poder los fotones ensayar todas las trayectorias posibles para decidir el camino a seguir, la luz sigue varios caminos simultáneamente y se produce el fenómeno de difracción.<br /><br />Antes de terminar volvamos al espejo. La figura que vemos al mirarnos en él es un fenómeno que siempre me ha llamado la atención; se nos manifiesta como si estuviéramos detrás del espejo cuando esto es irreal. Sin embargo, no nos extraña, lo consideramos normal, no nos preguntamos ¿cómo es posible?<br /><br />Feinman, en su libro Física (1971), lo explica así: “Si nos situamos delante de un espejo nos vemos reflejados en él como si realmente estuviéremos detrás del espejo. Por supuesto, el ojo detecta sólo la luz física que entra en él. Por óptica geométrica sabemos que la luz que llega al ojo, en este caso, corresponde al rayo reflejado en el espejo, que forma un ángulo más o menos abierto con el rayo incidente, pero llega en la misma dirección que habría llegado al ojo, en trayectoria recta, si el objeto hubiera estado situado en el punto especular, que es donde imaginamos verlo”.<br /><br />Como aclaración, yo agrego lo siguiente: si utilizamos una cámara fotográfica, también capta una imagen como la que nosotros vemos, Esto es normal, porque tanto la imagen que capta la cámara como la que captamos nosotros son debidas a los rayos reflejados por el espejo. Pero nuestro <em>sistema ojo-cerebro y la cámara,</em> actúan, al no saber de dobleces de rayos en un espejo, como si la luz viniera en línea recta desde el objeto, y por eso vemos la imagen como si estuviera en el punto especular, esto es, detrás del espejo.<br /></div><br /><br /><div align="justify"><br /><strong>5.-Desintegración del neutrón</strong></div><strong></strong><br /><br /><div align="justify"><br />Otro caso curioso de mínimos es el del neutrón. El neutrón, que es una partícula neutra, integra, junto con el protón, los núcleos atómicos. El neutrón libre, fuera del núcleo, es una partícula inestable, se desintegra rápidamente en un protón, un electrón y un antineutrino. Tiene un promedio de vida de unos 920 segundos [4]</span><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">, pero dentro del núcleo resulta estable, ¿Por qué? La respuesta, en esencia, se apoya en una simple cuestión del edificio nuclear, debida a las interacciones fuertes y electromagnéticas que tienen lugar en dicho edifico y mantienen unidos a sus componentes. En última instancia, esta estabilidad es también una consecuencia del <em>principio de mínima acción.</em><br /></span><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Un núcleo atómico es un sistema, más o menos estable, construido por protones y neutrones unidos entre si por la interacción fuerte (ver el tema <em>Fuerzas y elementos</em> <em>constitutivos de la Naturaleza</em>). Conviene tener en cuenta que las fuerzas de repulsión eléctricas entre protones, por tener cada uno una carga positiva, aunque inferiores a las atractivas nucleares, constituyen un elemento de inestabilidad cuya importancia aumenta con el número de protones del núcleo, inestabilidad que es compensada, en parte, por los neutrones que, al no tener carga, solo son afectados por las fuerzas nucleares de atracción y, de esta forma, actúan como <em>pegamento</em> respecto a los protones al intercalarse entre ellos. Esta inestabilidad es causa de que todos los elementos cuyo núcleo atómico tiene un elevado número de protones (superior a 83), al aumentar la fuerza repulsiva entre los protones, por su elevado número, se crea un estado de inestabilidad mayor que favorece la desintegración del neutrón, por lo que estos elementos, salvo raras excepciones, son radioactivos (se desintegran).<br /><br />Pues bien, entre todas las configuraciones posibles que pueden adoptar los protones y neutrones en el núcleo existe una en que la energía del sistema es mínima y es la que adoptan los núcleos, y, así es como los conocemos, Este valor de mínima energía se llama <em>valor energético fundamental del núcleo.</em><br /><br />¿Por qué no se desintegra el neutrón en el interior de un núcleo de los elementos estables? Porque de desintegrarse se transformaría en un protón y en la configuración de mínima energía de ese núcleo no hay sitio para otro protón. Para hacerle sitio habría que consumir energía, y mantenerla, para aumentar el valor energético fundamental. Es como si los protones y neutrones en el estado de mínima energía formaran un bloque cerrado donde no tiene cabida ningún otro elemento. .<br /><br />Podría seguir con más casos de mínima acción, ya que en la Naturaleza todo se comporta sin faltar a este principio, pero creo que con los narrados es suficiente para darnos una idea de lo rigurosa y exigente que es la Naturaleza en el cumplimiento de todos los principios que rigen su comportamiento, porque, si no, la Naturaleza dejaría de ser lo que es. </span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1] Orbital.- Los electrones giran alrededor del núcleo en distintos orbitales. Cada orbital se completa con dos electrones. Con excepción del hidrógeno y el helio, que tienen 1 y 2 electrones respectivamente, y por tanto un orbital, a partir del litio, con 3 electrones, ya aparecen 2 orbitales, y van aumentando a medida que avanzamos en la tabla periódica de elementos. Cuando hablamos de órbitas nos referimos a una agrupación de orbitales. </span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[2] En el caso del átomo de hidrógeno, si recibe una energía superior a 13’5 ev., como no tiene más que una órbita, se escapa del átomo. El átomo al quedar sin el electrón deja de estar en estado neutro y aparece con una carga positiva, la del núcleo (resulta ionizado), al no quedar neutralizada por la negativa del electrón tránsfuga. </span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[3] Esto no se cumple si la velocidad adquirida por el objeto, en el instante de ser lanzado, es superior a la velocidad de escape (11’2 kilómetros por segundo) ya que entonces escaparía a la acción de la gravedad y saldría al espacio exterior como en el caso de los cohetes espaciales. </span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[4] Ver promedio de vida de las partículas radioactivas en el tema Isótopos. </span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"><br /></span><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">[5] K = 9 por 10 elevado a 9, por N por <em>m</em> elevado a 2, dividido entre C elevado a 2 . Donde N = fuerza en Newton; <em>m</em> = metros y C carga en culomb. El elvado valor de esta constante nos da una idea de la magnitud de las fuerzas eléctricas.</span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"></span></div><br /><br /><div align="justify"><strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;">BIBLIOGRAFÍA</span></strong></div><br /><br /><div align="justify"><strong><span style="font-size:130%;"></span></strong></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Feiman, R. (1971). <em>Física, </em>(3 volúmenes). (Ed. Bilingüe de Fondo Educativo Interamericano). (Trabajo original publicado en 1963).</span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-20937940423158281772009-11-01T09:37:00.003+01:002009-11-01T10:00:21.685+01:00Isótopos<div align="justify"><br /><br /><br /><br /><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>1.- isótopos</strong><br />Las propiedades químicas de los átomos están determinadas por el número de electrones de la <em>capa externa,</em> y no por la masa del núcleo.<br /><br />El núcleo, como sabemos, está formado por dos clases de partículas: protones y neutrones. Estas dos partículas se parecen en muchos aspectos, pero los protones llevan una carga de electricidad positiva, mientras que los neutrones son eléctricamente neutros.<br /><br />Todos los átomos de un elemento particular tienen el mismo número de protones en su núcleo. Sin embargo, no todos tienen necesariamente el mismo número de neutrones. Esto significa que algunos átomos, de un mismo elemento, podrían distinguirse de otros por el número diferente de neutrones. No obstante, todos ellos tienen el mismo número atómico (número de protones) y aunque difieren en el número de neutrones se sitúan en el mismo lugar en la tabla periódica de elementos, a pesar de tener diferentes masas (número másico es igual a la suma del número de protones y neutrones en el núcleo).<br /><br />Los protones y las neutrones tienen una masa casi igual. Por consiguiente, para establecer la masa de un núcleo atómico particular basta con contar el número de protones y neutrones que lo componen, ya que para mayor simplificación se suele admitir que la masa de los protones y de los neutrones es igual a 1 (En realidad es de 0’938 Gev para el protón y de 0`939 Gev para el neutrón).<br /><br />Por vía de ejemplo consideremos los átomos del elemento neón. Los átomos de neón tienen 10 protones en su núcleo. Sin embargo, estadísticamente hablando, se comprueba que de cada 1000 átomos de neón, 909 tienen 10 neutrones, 88 tienen 12netrones y tres tienen 11 neutrones<br /><br />Si consideramos, para mayor facilidad, los protones y neutrones como unidades de masa, la masa del átomo de neón de 10 protones y 10 neutrones en su núcleo será de 20. Las otras dos variedades tendrán masas de 22 y de 21, respectivamente. Podemos denominar estas variedades de neón como “neón-20”, “neón-21” y “neón-22”. Estas variedades atómicas que sólo se diferencian por su contenido en neutrones, se las denomina isótopos. Por tanto, el neón. tal como se encuentra en la naturaleza, está constituido por tres isótopos.<br /><br />Los diverso isótopos de un elemento tienen, virtualmente, propiedades químicas idénticas, y son muy difíciles de separarlos entre ellos por los métodos corrientes de los laboratorios.<br /><br />Una manera de distinguirlos es someter a tales átomos a un campo magnético durante el vuelo de aquellos. Los átomos de masa mayor, los que posean más neutrones en su núcleo, se combarían menos en su trayectoria, bajo el efecto del campo magnético, por pesar más. Este instrumento que distingue y mide de esta manera la masa de los isótopos de un elemento, se denomina <em>espectrógrafo de</em> <em>masas</em>.<br /><br />No sólo el neón, sino la mayor parte de los elementos tienen dos o más isótopos.<br /><br />Hay ciertos isótopos que pueden detectarse sin necesidad de recurrir al espectrógrafo de masas. Son los isótopos radioactivos, descubiertos por los esposos Curie.<br /><br />La historia de estos isótopos se remonta a 1896, cuando se descubrió el fenómeno de la radioactividad. Los científicos descubrieron que algunos átomos explotaban ocasionalmente, y, durante este proceso, diminutas partículas eran expulsadas del núcleo, con tal energía, que podían ser detectadas fácilmente.<br /><br />Más aún, cada clase de átomo explosivo producía su propio tipo de partículas con contenido energético característico, y surgían en cantidades también características.<br /><br />En un principio, el único átomo explosivo conocido era sumamente complejo, el uranio 238. Pero se observó que las partículas producidas por este elemento radioactivo servían de <em>balas,</em> extraordinariamente energéticas, que podían dispararse contra núcleos de átomos no radioactivos o estables y provocar cambios en la distribución de las partículas dentro de este núcleo, formándose, así, un átomo nuevo que no existía en la naturaleza y en algunos casos que, a su vez, fuera radioactivo. De esta forma se pueden formar isótopos radioactivos con bastante facilidad.<br /><br />La ventaja de los isótopos radioactivos, como hemos dicho, es que dejan un rastro que puede seguirse claramente, sin necesidad de utilizar el complicado y caro espectrógrafo de masas.<br /><br />Los aparatos detectores que captan las partículas energéticas producidas por la explosión de isótopos radioactivos son muy baratos, exactos y fáciles de emplear. Loa isótopos radioactivos pueden ser seguidos tan rápidamente, incluso en sus ínfimas huellas, que se pueden utilizar para el estudio de los compuestos iniciales y finales de complicadas reaccione químicas así como de los mecanismos intermedios. Los isótopos cada vez se utilizan más como elementos de rastreo. Citemos dos ejemplos.<br /><br />Como hemos visto al tratar el proceso fotosintético, las planta expuesta a la luz solar absorben anhídrido carbónico y desprenden oxígeno. En principio se pensaba que este oxígeno provenía del desdoblamiento de la molécula de CO2, pero ante la polémica de si procedía del anhídrido carbónico o del agua que las plantas absorben por las raíces, se expusieron a la prueba de isótopos células fotosintetizadoras alimentadas con agua enriquecida con oxígeno 18, un isótopo radioactivo del oxígeno, y se comprobó que el oxígeno desprendido por fotosíntesis contenía oxígeno 18 en la cantidad exacta que cabía esperar si se derivaba del agua absorbido por las raíces. Por tanto, quedó claro que el oxígeno que se desprende de las plantas por fotosíntesis lo aporta el agua de riego y no procede del anhídrido carbónico del aire.<br /><br />Del carbono se conocen cinco isótopos radioactivos, tres de ellos tienen una vida muy breve. Los C-10, C-15 y C-16, tienen una vida media de 19’1, 2’3 y 0`7 segundos, respectivamente. El cuarto, el C-11, tiene una vida media de 20’5 minutos, pero el quinto, el C14 (carbono 14), tiene una vida extraordinariamente larga; su vida media es de 5730 años (decir que un elemento radioactivo tiene una vida media de 5730 años, por ejemplo, como el C-14, es significar que cada <em>5730 años</em> el número de partículas emitidas por radiación se reduce a la mitad de las que se sabe que debe de emitir. Es lo que se llama también “periodo de desintegración”). Lo aclararemos con los dos ejemplos que se citan a continuación.<br /><br />El carbono 14 se forma en la atmósfera por la acción de los rayos cósmicos. El recién formado átomo de C-14 se une a una molécula de oxígeno (O2) y de la combinación resulta bióxido de carbono con un carbono radioactivo (C-14O2), que desciende a la tierra y es absorbido por el agua y las plantas. De ellas pasa a los animales. Mientras vive el animal, se mantiene casi constante su nivel de C-14, pero cuando el animal muere, el C-14 sigue desintegrándose, y como ya no se repone, esta desintegración se puede medir, es como un reloj que empieza entonces a funcionar. Por el número de desintegraciones que se registran por minuto se pueden conocer los años que hace que murió el animal. Este procedimiento, en el caso del C-14, solo es válido si el organismo muerto no sobrepasa los 40.000 años de antigüedad, como veremos a continuación.<br /><br />La lectura del reloj del C-14 requiere simplemente contar, mediante un instrumento similar a un contador Geiger, las partículas que se desintegran. Los científicos saben que de una materia orgánica que acaba de morir se desintegran 28 partículas por minuto y que de acuerdo con el periodo de desintegración del C-14, que como hemos dicho es de 5730 años (vida media), el número de desintegraciones serían:<br /><br />Si la muestra murió hace 5730 años, se desintegrarían (14) partículas por minuto. Si la muestra murió hace el doble números de años (11.460), solo se desintegrarán la mitad de 14 (7). Serán entre 3 y 4 cuando la antigüedad sea de 22.820 años, y, siguiendo el mismo ritmo, cuando transcurran 40.000 años las desintegraciones serán de 1 á 2.<br /><br />Usando isótopos que tienen una vida más larga, se pueden medir tiempos mayores. Por ejemplo, el uranio tiene un isótopo cuya vida media es de alrededor de mil millones de años. Cuando el uranio se desintegra se convierte en plomo. Una roca en la que debiera haber solo uranio, y hay uranio y plomo, si sabemos el uranio que desapareció y se transformó en plomo, podemos saber la edad de la roca. En determinadas medidas de este tipo, se han encontrado rocas de miles de millones de años de existencia. Por este método se ha comprobado la edad de la Tierra, que se sitúa en unos cinco mil quinientos millones de años.<br /><br />Como los meteoritos que caen sobre la Tierra tienen la misma edad, es lógico pensar que tienen el mismo origen. De estos estudios y de la posibilidad de formación de sistemas solares como el nuestro, se deduce que nuestra parte del universo tuvo su comienzo hace diez o veinte mil millones de años. No sabemos lo que ocurrió antes de esa fecha.<br /><br />Otra aplicación de los isótopos es en medicina. Según sus características, determinados isótopos tienen varias usos en este campo, entre las que podemos destacar las siguientes:<br /><br />Para fotografiar por medio de rayos gamma alguna zona del cuerpo humano. Al paciente se le inyecta un isótopo que emite radiación gamma y se recoge la radiación emitida de forma que se obtiene una fotografía de la zona deseada.<br /><br />Para destruir células cancerosas, dirigiendo rayos gamma al centro del tumor para así no dañar los tejidos no afectados.<br /><br />Para inyectar marcadores radioactivos que permitan conseguir determinadas informaciones en cardiología. </span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span> </div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">BIBLIOGRAFÍA</span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span> </div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Asimov, L. (1986). <em>La fotosíntesis</em>, (Ferrer, J. Trad.). Barcelona: Ed. Plaza y Janes. (Trabajo original publicado en 1968). </span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-8857804284431697612009-10-13T11:51:00.018+02:002010-09-01T16:39:18.588+02:00Los colores y los sentidos<div align="justify"><br /><br /><strong>1</strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>.- Los colores </strong></span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong><div align="justify"><br /></strong>El color, como tal, no existe. Los colores son una interpretación que el sistema ojo-cerebro hace de la gama de las frecuencias visibles (longitudes de ondas comprendidas entre 7 por 10 elevado a menos 5 y 4 por 10 elevado a menos 5 cm) del espectro de radiación electromagnético, y que el cerebro transforma en sensaciones que llamamos color. El color sólo existe para el perceptor, sin perceptor no hay color, incluso para dos perceptores, las sensaciones (colores) pueden ser distintas (caso del daltonismo)</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">.<br /><br />Como introducción a este tema, recordemos algunos datos. En el escrito Origen decimos, al hablar del “quinto fotograma”, que cuando la temperatura del universo cayó al punto en que todos los electrones libres pudieron unirse con los núcleos atómicos para formar átomos estables (para lo que tuvieron que transcurrir más de 300.000 años desde el origen del big bang ), el Universo se hizo transparente a la radiación; en ese momento se <em>hizo la luz</em> (sin luz no hay color).<br /><br />Decimos, también, en el “primer fotograma”, que el número de fotones, en el origen, era de mil millones por cada protón o neutrón (este dato nos muestra el elevado número de fotones - causantes de que podamos ver - existentes en relación con el de átomos).<br /><br />En el punto 2 de este tema, se relacionan las características de toda la gama de frecuencias que integran el espectro de radiación electromagnético, con indicación de la energía de los fotones para cada frecuencia. En dicha relación se observa que, a la frecuencia de la luz visible, la energía de los fotones es de 1 á 6 ev, la energía inferior corresponde a la luz roja y la mayor a la luz violeta, por lo que, para lo que nos interesa en este tema, podríamos asignar 1 ev de energía a la luz roja, 2 ev a la naranja, 3 ev a la amarilla, 4 ev a la verde, 5 ev a la azul y 6 ev a la violeta.<br /><br />La luz visible puede ser absorbida o reflejada por las distintas sustancias, pero, por el <em>carácter selectivo</em> de la absorción. cada sustancia absorbe la luz visible de una o varias longitudes de onda determinadas y refleja las frecuencias que no absorbe.<br /><br />Las longitudes de onda de la luz visible que una sustancia no absorbe, las reflejadas, al incidir en nuestra retina y ser transmitidas por el nervio óptico al cerebro, éste las interpreta como un color, por lo que nosotros lo vemos como si fuera el color de esa sustancia.<br /><br />Hemos dicho, que la gama de frecuencias visibles va del color rojo al violeta, esto lo observamos en los colores del arco iris, al transmitirse separadas las frecuencias visibles, en vez de hacerlo juntas como es lo normal, debido a un fenómeno de difracción con las gotas de agua.<br /><br />A la vista de los datos anteriores nos podemos hacer la siguiente pregunta: ¿por qué algunas sustancias absorben fuertemente la luz visible de longitudes de onda concretas y de otras no lo hacen? Aunque los acontecimientos precisos que tienen lugar en los primeros instantes después de la absorción de un fotón se hallan aun muy lejos de ser conocidos, podemos afirmar que la respuesta está relacionada con las energías de los átomos y la de la luz. Esto empezó a ser comprendido con el trabajo de Einstein y Bohr en las dos primeras décadas del siglo pasado.<br /><br />Einstein en 1.905 fue el primero en comprender que un rayo de luz consiste en un chorro de un enorme número de partículas denominadas fotones. Los fotones no tienen masa ni carga eléctrica, pero cada fotón tiene una energía definida, que es inversamente proporcional a la longitud de onda del rayo de luz, o lo que es lo mismo, directamente proporcional a su frecuencia, ya que la frecuencia es la inversa de la longitud de onda. Bohos r propuso en 1.913 que los átomos y las moléculas sólo pueden existir en ciertos<em> estados</em> definidos, con <em>configuraciones</em> estables que, a su vez, tienen una energía definida. Ya hemos dicho que los átomos en una molécula se hallan en un estado particularmente bajo de energía<br /><br />Normalmente, los átomos de una molécula (y por tanto la molécula) están en el estado de energía más baja posible. Sólo cuando el átomo es “excitado” emite una radiación característica. Cuando un electrón de un átomo es excitado por un fotón (absorción de un fotón), si el fotón tiene la energía adecuada, el electrón puede ser elevado desde su estado habitual o “básicos” (orbital básico) a un nivel más elevado (orbital más elevado). Al volver a caer a su nivel básico emite un quantum de radiación electromagnética de longitud de onda, con valor energético correspondiente a la de la energía recibida, y que puede coincidir con la de un color. Energía que debe tener el valor de la diferencia energética entre el orbital superior y el inferior en el que normalmente orbita el electrón.<br /><br />Un corolario de la capacidad del modelo atómico de Bohr para explicar los espectros de emisión en su capacidad de absorción nos diría: Si, al caer de un nivel a otro, el electrón causa la emisión de un quantum determinado, se deduce que un quantum de ésta, y sólo de esta longitud de onda particular puede ser el que eleve al electrón de su situación inferior a la más elevada. Esto explica por que no existen posiciones intermedias entre los niveles de los electrones y el porque la absorción de fotones tiene un carácter tan selectivo con respecto a sus frecuencias.<br /><br />En el caso que nos ocupa, donde los electrones son excitados por los fotones que absorben, las energías de estos fotones excitantes deben ser precisamente la diferencia entre la energía del estado normal del átomo o molécula y el estado de energía más alta. Los fotones con energías distintas no afectarían al electrón<br /><br />Citaremos tres ejemplos:<br /><br />Los compuestos típicos de cobre son de color azul verdoso porque existe un estado particular del átomo de cobre con una energía que es 2 ev más alta que la energía del estado normal del átomo, y así es por lo que resulta excepcionalmente fácil para el electrón saltar a dicho estado absorbiendo un fotón con energía de 2 ev . Este fotón corresponde, como hemos dicho más arriba, al color anaranjado, de modo que la absorción de estos fotones deja un resto de luz reflejada carente de esta radiación, por lo que se nos manifiesta como azul verdosa.<br /><br />En el caso de la clorofila los electrones que tiene capaces de esta elevación lo hacen especial a las frecuencias de las radiaciones de los colores rojo y violeta. Es por ello que las hojas de los árboles tienen color verde, porque al absorber los colores rojo y violeta dejan un resto de luz reflejada verdosa.<br /><br />El color azul del cielo tiene el mismo fundamento. Al incidir los rayos del sol sobre las partículas atmosféricas, en su mayoría partículas de agua, adsorben las radiaciones de menor frecuencia y dejan un resto reflejado que se corresponde con las de los tonos azules.<br /><br />Una hoja de papel blanca tiene este color porque refleja la totalidad de las frecuencias visibles El color negro, por el contrario, es el que absorbe la totalidad de las frecuencias visibles.<br /><br />Si no se cumplieran las condiciones citadas, ¿podría nuestro sistema visual percibir colores? Este es el fundamento por el que he dicho al principio que los colores no existen.<br /><br />Pero, después de lo expuesto, volvamos al párrafo primero. Decíamos allí, que los colores son el resultado de la interpretación que el sistema ojo-cerebro hace de la gama de las frecuencias visibles. Esta breve referencia, me suscita algunas reflexiones. ¿Por qué el cerebro limita a un margen tan estrecho la gama de frecuencias visibles, o es que el cerebro no tiene capacidad para traducir en colores otras frecuencias al margen de las de los colores del arco iris ¿Y el color ultravioleta, visible para algunos insectos? ¿Dónde está el color infrarrojo?<br /><br />Que sepamos, algunos insectos detectan incluso el color ultravioleta. El fotógrafo científico noruego Björn Roslett presentó una serie de fotografías de flores sacadas en luz natural y las mismas con una cámara que, además, detectara el ultravioleta, la diferencia era espectacular. Una flor de un color amarillo sólido con luz natural, se mostraba con luz ultravioleta en dos colores; el centro violeta y el contorno blanco. Una flor de un tipo de azafrán que con luz natural se presenta con un tono violeta en los extremos que progresivamente va cambiando al blanco hacia el centro, con luz ultravioleta se manifiesta con tres tonos amarillos, tendentes al verde en los extremos. ¿Cómo será nuestro moreno de playa en luz ultravioleta?<br /><br />Quizás sea oportuno hablar aquí, aunque sea brevemente, sobre los sonidos, por guardar cierta similitud con los colores. Al igual que los colores sin receptor no hay sonido, el sonido es la interpretación que hace nuestro sentido auditivo de la energía que recibe a través de las ondas sonoras, que son oscilaciones de presión del aire y que el oído humano convierte en ondas mecánicas, que son interpretadas por el cerebro como sonidos. Una diferencia esencial entre la luz y el sonido, es que las frecuencias del espectro visible pueden propagarse por el vacío y las sonoras no, lo que nos permite ver las estrellas pero no oír las estruendosas explosiones que deben producirse en la superficie del Sol.<br /><br />Al hablar de los colores voy a referirme, brevemente, a la belleza y armonía de las plantas y de su colorido (repetimos; ¡belleza y armonía que sólo existen para el preceptor!). La diversidad de colores de las hojas de las plantas y de sus flores, sin olvidar los deliciosos aromas de muchas de estas flores, contribuyen al encanto y belleza del paisaje Esta coloración se debe a la combinación de los diferentes pigmentos moleculares que contienen. Si además de sus colores consideramos lo armonioso de sus formas, nos hace pensar que entre los muchos propósitos por los que las plantas han sido creadas por la Naturaleza, uno de ellos, y en especial las plantas ornamentales (aunque también un cardo tiene su belleza), es con un fin decorativo que, curiosamente, sólo puede servir para recreo y deleite de los humanos, por ser los únicos seres que tienen capacidad para sentir esta sensación de bienestar y deleite con su percepción contemplativa. ¿Cómo y por qué cada planta ha seleccionado la pigmentación adecuada y característica de cada especie? Si ha sido por azar, me pregunto si es posible que el azar tenga tan alto nivel de sensibilidad selectiva para poder reagrupar los elementos cromosómicos que cada tipo de planta precisa para crear los pigmentos y demás componentes que estas formas de vida precisan para, según nuestra percepción, conseguir tan alto grado de armonía y belleza.<br /></span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><strong>2.-Características del espectro de radiaciones electromagnéticas</strong></span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong><div align="justify"><br /></strong>Por su interés para algunos conceptos que se van a mencionar, relacionaré las características más importantes del espectro de radiaciones electromagnéticas. Habrá que tener en cuenta que los cortes de las longitudes de onda entre cada una de los siete grupos de radiaciones en los que hemos dividido el espectro para su estudio, sólo son indicativos y no tan rigurosos como los señalados, ya que existe como un solapamiento entre ellos. En el espectro de radiación no existen colores ni sonidos, solo una gama de frecuencias que se desplazan por el universo sin solución de continuidad entre ellas.<br /><br />Para radiaciones de radio (hasta VHF).- La longitud de onda es de 10 á 10 elevado a 5 cm. La energía es de 10 elevado a menos 5 ev. La temperatura es de 3 por10 elevado a menos 2 grados K.<br /><br />Para las microondas .- La longitud de onda es de 10 elevado a menos 2 á 10 cm. La energía de 10 elevado a menos 5 á 10 elevado a menos 2 ev. La temperatura de 3 por10 elevado a menos 2 á 30 grados K.<br /><br />Para los rayos infrarrojos.- La longitud de onda es de 4 por 10 elevado a menos 5 á 10 elevado a menos 2 cm. La energía de 10 elevado a menos 2 á 1 ev. La temperatura de 30 á 3 por 10 elevado a 3 grados K.<br /><br />Para la luz visible.- La longitud de onda es de 7 por10 elevado a menos 5. á 4 por 10 elevado a menos 5. La energía de 1 á 6 ev. La temperatura de 3 por 10 elevado a 3 á 1’5 por 10 elevado a 4 grados K.<br /><br />Para la luz ultravioleta.- La longitud de onda es de 10 elevado a menos 7 á 7 por 10 elevado a menos 5 cm. La energía de 6 á 10 elevado a 3 ev. La temperatura de 1’5 por 10 elevado a 4 á 3 por 10 elevado a 6 grados K.<br /><br />Para los rayos X.- La longitud de onda es de 10 elevado a menos 9 á 10 elevado a menos 7 cm. La energía de 10 elevado a 3 á 10 elevado a 5 ev. La temperatura de 3 por 10 elevado a 6 á 3 por 10 elevado a 8 grados K.<br /><br />Para los rayos gamma.- La longitud de onda es menor de 10 elevado a menos 9 cm. La energía mayor de 10 elevado a 5 ev. La temperatura mayor de 3 por 10 elevado a 8 grados K.<br /><br />Como sabemos, la frecuencia de cualquier radiación es inversamente proporcional a su longitud de onda. La fórmula que las relaciona es: f = v/l, donde f = frecuencia en Hz, v = velocidad de la luz en cm, y l = longitud de onda en cm.<br /><br />Al escribir sobre los colores, por su relación con la vista, y del sonido con el oído, me ha sugerido la idea de complementar el tema con el estudio de los cinco sentidos, referido a sus características más generales.<br /><br />Empecemos por el sentido del tacto.<br /></div><div align="justify"><br /><strong>3.- El tacto</strong> </div><div align="justify"><br />El tacto, en mi opinión, es el más sencillo de los cinco sentidos, es un sentido que yo le denomino simple, en tanto que a los otros cuatro les denomino complejos, al no necesitar de un medio transmisor entre el objeto y el sistema receptor. El sistema táctil realiza la percepción de forma directa al palpar un objeto. Las terminaciones nerviosas del sistema neuronal, al ponerse en contacto con el objeto, transforman la sensación recibida en señales electroquímicas, señales que son transmitidas al cerebro, éste las interpreta y nos las manifiesta como las dimensiones topológicas</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[2]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> del objeto palpado así como sus cualidades físicas.<br /></span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><div align="justify"><br /><strong>4.- La vista</strong> </div><div align="justify"><br />Diré, en principio, que el ojo es un órgano muy delicado. El sentido de la vista posiblemente sea el más perfecto y evolucionado, por lo que voy a dedicarle más atención que al resto de los sentidos, y, también, porque lo que se diga del sentido de la vista en lo que respecta a la transmisión al cerebro de las señales recibidas por su órgano receptor, el ojo, se puede aplicar a cada uno de los otros sentidos. La vista dispone de un sistema receptor; el ojo, que capta la percepción visual en la retina. La retina, que la podríamos considerar como una prolongación del cerebro, está formada por un conjunto de células nerviosas sensibles a la luz, denominadas conos y bastoncitos, el número de bastoncitos es mayor que el de conos y más sensibles a la luz que los conos, por otra parte, los conos tienen pigmentos que hacen posible la visión en color. Hay alrededor de 120 millones de bastoncitos y unos 6 millones de conos en cada ojo humano. Los conos ocupan el centro de la retina que es la parte más sensible, donde se encuentra la fóvea, que es la zona de más agudeza visual La retina transforma la percepción visual en impulsos electroquímicos, y, a través del nervio óptico, se transmiten al cerebro, quién, a su vez, los traduce en una información capaz de ser interpretada por la mente como un reflejo fiel de la imagen que se halla delante del ojo.<br /><br />El sentido de la vista, por la situación de los ojos, permite la visión binocular, que consiste en la observación de un campo visual con los dos ojos al mismo tiempo. La visión de las dos imágenes formadas en ambas retinas, el cerebro las superpone y las interpreta como una sola imagen más completa y tridimensional que nos permite, entre otras ventajas, poder tomar los objetos con mayor precisión.<br /><br />Sin entrar en detalles de la estructura del ojo (ni de los ojos compuestos de los artrópodos), diré que el comportamiento del ojo es, en algo, parecido al de una cámara fotográfica, ambos tienen una lente con la misma misión, focalizar la imagen recibida; la cámara convencional en el papel sensible y el ojo en la retina. El punto de mayor sensibilidad de la retina, como hemos dicho, es una región pequeña, donde la lente focaliza la imagen, conocida como fóvea o mácula. El funcionamiento de la cámara y el del ojo difieren en que, en ésta, la señal queda grabada en el papel sensible, y, en el cerebro no queda, en ningún momento, constancia real de imagen. En este aspecto, el comportamiento de la vista es más parecido al de las cámaras digitales, ni en la cámara digital ni en el cerebro se forma imagen alguna, En ambos medios, la información se almacena codificada, con una diferencia, la codificación de la cámara es conocida, pero la del cerebro no la conocemos, ni posiblemente se conocerá. Así como en la cámara digital la imagen queda registrada en su memoria, en el cerebro la imagen sólo persiste el tiempo que nos estamos fijando en ella. No obstante, en el cerebro queda grabado como un recuerdo vago de las imágenes percibidas (memoria), con una intensidad de grabación que depende del interés puesto al percibirlas. Esto nos permite reconocer a la persona que habíamos visto con anterioridad si nos encontrarnos de nuevo con ella, o rememorar algo que habíamos visto aunque sea mucho el tiempo transcurrido.<br /><br />Al igual que una cámara fotográfica, la vista precisa de un medio entre el objeto y el sistema receptor capaz de transmitir la señal. Como para funcionar, tanto el sistema receptor visual como el de la cámara, precisan de la luz, parece lógico pensar que el medio transmisor han de ser los fotones, razón por la que las señales luminosas puedan <em>transmitirse en el vacío</em>. (si no fuera así, ¿como podríamos ver las estrellas?). Los fotones, por sus características; partículas sin masa y sin carga eléctrica alguna, se desplazan a la velocidad de la luz y sin interferirse entre ellos, lo que permite que la nitidez de la imagen que transmiten sea total y no haya límite de trasmisión en lo que respecta a la distancia. Estas características, y la visión binocular, son también las que facilitan que las imágenes que recibimos en la retinan aparezcan con su forma y dimensiones topológicas.<br /><br />Vamos a describir con algún detalle el comportamiento del cerebro, El cerebro del hombre tiene una estructura extraordinariamente compleja. Comprende más de un billón de neuronas densamente interconectadas entre ellas, cada neurona individual está vinculada con otras miles de neuronas con las que tiene multitud de conexiones neuronales para realizar el procesamiento de la información que les llega captada por el órgano recepto, en este caso, el ojo. Las señales recibidas en la retina, se transforman en impulsos o pulsos electroquímicos, de un voltaje de unos 70 milivoltios, que son transmitidos al cerebro por los axones o fibras nerviosas (un axón podemos considerarle como un cable de los circuitos electrónicos). Los axones integran las neuronas y son los que enlazan unas neuronas con otras o llevan información a estructuras corporales, como pueden ser los músculos o las glándulas. El enlace entre neuronas se hace en lo que se conoce como sinapsis. En el punto de la sinapsis no hay unión física entre neuronas, existe una separación diminuta, de una cienmilésima de milímetro, y, la descarga entre neuronas de estos pulsos electroquímicos se hace mediante el paso de una cantidad insignificante de una sustancia denominada neurotransmisores. La masa de un neurotransmisor es más que pequeñísima; es de ¡una trillonésima de gramo! (¡inconcebible!). El tratamiento que da el cerebro a los pulsos electroquímicos que llegan a él lo realizan las neuronas; entre excitaciones e inhibiciones, señales de ida y retorno entre multitud de neuronas y centros de control, sufren un procesamiento que los transforman en señales visibles para nuestra mente. Además de lo anterior, hay que resaltar que además de los nervios que podríamos llamar visuales, porque son los que lleva la visión a la corteza del cerebro, existen unas cuantas fibras nerviosa que van al cerebro medio y se utilizan, entre otros aspectos, para los ajustes del iris y si la imagen es borrosa corregir el enfoque del cristalino. Estos procesos tiene tal dificultad y complejidad que aun no han sido descifrados en su totalidad (diré, para ampliar la información, que al igual que en la cámara fotográfica, la representación codificada de la imagen llega al cerebro invertida) Esta complejidad para describir los procesos neuronales, es la que me hace terminar aquí este párrafo, sin más concreciones.<br /><br />No obstante voy a mencionar dos comportamientos destacables. Tanto en el cerebro como en las computadoras, la información se registra en forma de impulsos digitales, pero así como el código de las computadores es conocido, el neuronal no. Por otro lado, los impulsos electroquímicos neuronales fluyen a una velocidad muy inferior a los eléctricos de las computadoras, que lo hacen a la velocidad de la luz, según esto, podremos estar orgullosos de pensar bien pero no de pensar rápido. Esta circunstancia nos podría llevar a una situación paradójica que mencionaré más adelante, en el apartado Curiosidades relacionadas con la vista..<br /><br />Creo de interés detallar algunos de los defectos o traumatismos del ojo.<br /><br /><em>Miopía</em>.- Dificultad para ver de lejos.<br /><br /><em>Hipermetropía</em>.- Dificultad debida a que las imágenes, al proyectarse detrás de la retina, se ven algo borrosas, por lo que los que la padecen, para ver con más nitidez, entornan los ojos, así, sin saberlo, sobrecargan los músculos del cristalino y hacen que éste enfoque mejor.<br /><br /><em>Presbicia.-</em> Defecto que dificulta ver con nitidez los objetos cercanos, suele presentarse alrededor de los 50 años de edad.<br /><br /><em>Daltonismo.-</em> Dificultad para percibir determinados colores o confundir algunos entre si, en especial el rojo con el verde.<br /><br /><em>Oftalmia</em>.- Ojo muy sensible a los rayos ultravioletas. Una exposición muy prolongada a esta radiación produce una inflamación muy dolorosa. La única prevención es llevar gafas de sol capaces de detener este tipo de rayos.<br /><br /><em>Cataratas.-</em> Opacidad del cristalino, bastante frecuente en las personas de edad avanzada.<br /><br /><em>Conjuntivitis.-</em> Inflamación de la conjuntiva (membrana mucosa que cubre la cara posterior de los párpados y la de la parte anterior del globo del ojo), causada por infecciones de bacterias o virus.<br /><br /><em>Glaucoma.-</em> El glaucoma se define como una neurología degenerativa de las fibras del nervio óptico. Enfermedad grave si no se cura a tiempo.<br /><br />Como lo hemos mencionado más arriba, vamos a escribir algo sobre los ojos compuestos de los artrópodos. Diremos, en primer lugar, que los artrópodos constituyen una de las grandes divisiones del reino animal, con multitud de clases, que no vamos a detallar. En ellos, hay dos tipos de ojos; simples y compuestos. A estos últimos son a los que nos vamos a referir por su especifidad. Están compuestos por múltiples elementos visuales denominados ommatidios, dispuestos radialmente uno junto al otro, con una córnea semicircular común para todos, cada uno, por tanto, apunta en una dirección diferente (Una mosca dispone de unos l8.000 ommatidios, además de un centenar de otros sensores de luz. El funcionamiento del sistema es similar al nuestro, el nervio óptico transmite la totalidad de las percepciones recibidas por los ommatidios, como señales nerviosas, al cerebro que las interpreta y transforma en información visible para la mosca). Este sistema de visión tiene algunas ventajas sobre el nuestro: su espectro visual se extiende hasta el color ultravioleta, distingue la polarización de la luz y, una gran mayoría de artrópodos tienen una visión en color más rica que nosotros, debido a que, así como nuestro sistema visual dispone de tres pigmentos, que se corresponden con los tres colores primarios; rojo, verde y azul, para definir los colores, algunos crustáceos disponen de hasta trece pigmentos.<br /></div><div align="justify"><br /><strong>5.- El oído</strong> </div><div align="justify"><br />El sentido del oído, como los anteriores, está magistralmente diseñado para cumplir la misión que tiene encomendada. Quizás no sea tan complejo como el sistema visual, pero, como éste, necesita de un medio transmisor de las señales. En este caso, el medio transmisor es el aire, por lo que los sonidos no se transmiten en el vacío. A este respecto mi pregunta es ¿se producirán explosiones en la superficie solar? Deben ser escalofriantes, pero no podemos oír las monstruosas crepitaciones de las manchas solares por existir un vacío entre el Sol y la Tierra<br /><br />Es importante conocer que la propagación del sonido involucra un <em>transporte de</em> <em>energía</em>, <em>sin transporte de materia</em>, por lo que la energía de las vibraciones producidas por un medio vibrante generan, a su vez, ondas, que son oscilaciones de presión sobre las partículas de aire que, al incidir sobre el tímpano, por la energía que portan, le hacen vibrar, vibraciones que son transmitidas, por los componentes del oído medio, hasta el órgano fundamental del sistema receptor auditivo; <em>el Órgano</em> <em>de Corti</em>, ubicado en el oído interno y constituido por células ciliadas (unas13.000 células). Estas células ciliadas, al llegar a ellas las vibraciones actúan como si resonaran de acuerdo con la frecuencia de cada vibración, al igual que lo harían las cuerdas de un arpa, y convierten estas vibraciones en señales nerviosas que, a través del sistema neuronal, son transmitidas al cerebro, donde, éste, las procesa para que nuestra mente pueda interpretarlas como sonidos, y, lo que es más importante, nos llegan sin distorsión alguna.<br /><br />Funcionando en armonía con el oído, se halla el órgano que controla el equilibrio, situado como una prolongación del oído interno y anatómicamente como si constituyeran un solo órgano. He buscado temas referidos a él perono he encontrado nada respecto a su funcionamiento, únicamente hallé información sobre su anatomía. Agregaré, que por su complejidad le dominan <em>el laberinto</em> y por la importancia de su función, que no apreciamos hasta que sufrimos una alteración en uno o en ambos laberintos, debería considerarse como el sexto sentido.<br /></div><div align="justify"><br /><strong>6.- El olfato</strong> </div><div align="justify"><br />El olfato es el sentido encargado de la percepción de lo que conocemos como olores. Se puede considerar como un sentido eminentemente químico. Este sentido puede percibir entre más de 10.000 aromas diferentes.<br /><br />Las sustancias conocidas como odorantes son compuestos químicos volátiles, esto es, que pueden liberar a la atmósfera pequeñas moléculas que, al ser transportadas por el aire y absorbidas por la nariz, alcanzan los cilios de algunas de las más de 20 millones de células olfativas de nuestro sistema de olfacción. Estas células olfativas transforman las señales químicas que han detectado de los distintos aromas, en señales nerviosas que son transmitidas, como en el caso de los otros sistemas sensitivos, al cerebro para que, éste, las haga llegar a la mente como olores ¿La percepción que nos trasmite la mente tendrá alguna relación con lo que realmente portan las moléculas volátiles de las sustancias odorantes? Yo afirmaría que no (acordaos de los colores).<br /></div><div align="justify"><br /><strong>7.- El gusto</strong> </div><div align="justify"><br />El gusto es el sentido sensitivo que identifica lo que conocemos como sabor de las sustancias solubles en la saliva, por medio de algunas de sus cualidades químicas, por lo que a este sentido también podemos considerarle, como al olfativo, como un sentido químico.<br /><br />Su función la realiza por medio de las papilas gustativas repartidas en la lengua por zonas sensoriales. La zona que percibe el sabor dulce está situada en la punta de la lengua, la que percibe el sabor amargo en la parte posterior, en los dos laterales posteriores está situada la que percibe el sabor ácido y en los laterales delanteros se sitúa la que percibe el sabor salado. La transformación de las percepciones de las papilas gustativas en señales nerviosas y su traducción en el cerebro para que las percibamos como un sabor, se ejecuta de forma muy similar a como se hace en los otros sentidos.<br /><br />Diré, que algunos animales tienen más desarrollados que nosotros algunos sentidos, en especial el del oído y el del olfato, lo que les permite una mayor sensibilidad de percepción de estos sentidos.<br /></div><div align="justify"><br /><strong>8.- Curiosidades relacionadas con la vista</strong></div><div align="justify"><br />Hemos dicho más arriba que la velocidad de los impulsos neuronales es muy inferior a la de los ordenadores. Esta circunstancia nos puede llevar a la siguiente paradoja: Supongamos que estamos realizando un viaje interplanetario en una nave espacial. A medida que aumenta la velocidad de la nave, llegará un momento en que su velocidad superará la velocidad de los impulsos neuronales, en este instante, si estamos mirando hacia delante por el parabrisas de la nave, la sensación es muy extraña, las imágenes ya pasadas es como si fueran apareciendo dentro del campo de visión delantero al no disponer de tiempo suficiente nuestro sistema receptor de señales para fijarlas, es como si no viéramos lo que tenemos delante. Al seguir aumentando la velocidad y aproximarse a la de la luz, el mundo que percibimos es aun más extraño, toma un aspecto como si estuviera comprimido en una pequeña ventana circular constantemente delante de nosotros.<br /><br />Ahora vamos a hablar del pulpo. El ojo del pulpo es el más desarrollado de todos los vertebrados e invertebrados, aunque su estructura y función es muy similar. Al contrario que ellos tiene las células sensibles de los conos y bastoncitos que integran la retina orientados hacia la luz, que es como parece lógico que deban estar, así, las conexiones nerviosas y sanguíneas se realizaran por la parte posterior de la retina, pero en el resto de los animales superiores no es así, las células sensibles las tienen en la parte posterior de la retina, no en la orientada hacia la luz. Por esta razón, tanto las conexiones nerviosas como las sanguíneas tienen que salir a la parte anterior de la retina, por una especie de orificio, denominado <em>punto ciego</em>, para conectarse con la parte posterior de los conos y bastoncillos (no confundir la <em>mácula</em>, que es la región de la retina donde la visión es más nítida, con el punto ciego donde no hay visión). El pulpo, por consiguiente, no tiene punto ciego.<br /><br />Pero no sólo es esto, aún hay mas particularidades en el pulpo aunque no estén relacionadas con la vista, las vamos a mencionar por su trascendencia. El pulpo tiene tres corazones (¡no has dado un salto de la silla al conocerlo!) El principal lleva la sangre oxigenada a todo el cuerpo y los otros dos transportan la sangre a cada una de las dos branquias para que se oxigene. Pero además, la sangre en vez de utilizar hemoglobina para el transporte del oxígeno utiliza hemocianina, que emplea átomos de cobre, en lugar de hierro, para el transporte del oxígeno, por lo que el color de la sangre del pulpo es azul. La hemocianina es menos eficiente que la hemoglobina de los vertebrados. Además de estas diferencias, también hay que destacar que tiene una inteligencia inaudita y, además, si se le corta un tentáculo le vuelve a crecer. Todo esto hace que el pulpo no parezca un producto del proceso evolutivo normal, sino, más bien, la obra de un diseñador distinto al que diseñó al resto de los seres vivos.<br /><br />Por último y por tener cierta relación con el tema que estamos tratando, no quiero dejar pasar la ocasión de comentar algo que me llamó la atención cuando llegó a mi conocimiento. Se trata del sistema visual de la mosca. El ojo humano es capaz de distinguir aproximadamente 20 imágenes por segundo. Si se le muestran más de 20 se crea en nuestra mente la ilusión de una imagen en movimiento, como sucede en la proyección de una película. El sistema visual de la mosca puede percibir unas 120 imágenes por segundo, por lo que cuando tenemos una mosca parada sobre la mesa y nos proponemos darla un palmetazo, para la mosca es como si nuestra mano se desplazara como en una proyección a cámara lenta; por eso, la mosca escapa tan fácilmente.<br /><br />Y ahora que hablamos de la mosca, cuando en su vuelo la veo tropezar con el cristal de una ventana y hace infructuosos intentos para atravesarle, me pregunto: ¿cuál será la naturaleza de la impresión que recibe la mosca al encontrarse con un muro invisible e infranqueable?, si la mosca tiene una remota percepción de que está chocando con un muro infranqueable.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Daltonismo.- Defecto del sentido de la visión que consiste en no percibir determinados colores o confundir algunos entre si, en especial el rojo con el verde.<br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[2]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Topología.-La consistencia o textura que</span> <span style="font-family:arial;font-size:130%;">presenta un objeto.</span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">BIBLIOGRAFÍA</span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Weinberg S. (2004) <em>El sueño de una teoría final</em> (García Sanz J. J.). Barcelona : Crítica (Trabajo original publicado en 1992). </span><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><br /></div><div align="justify"></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-84580232923458092812009-09-17T11:04:00.032+02:002011-08-01T14:06:27.953+02:0010.- ESPACIO Y TIEMPO<div align="justify"><br /><br /><br /><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>1.- Espacio y tiempo </strong></span></span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Para hablar del espacio-tiempo tendremos que referirnos a algunos de los aspectos de la relatividad general de Einstein, en parte tomados del libro <em>El universo elegante</em> de Brian Greene.<br /><br />Si, por ejemplo, una persona lanza hacia nosotros una pelota de béisbol, digamos que a una velocidad de 6 metros por segundo, y nosotros simultáneamente echamos a correr para separarnos del lanzador, la experiencia nos dice que si podemos correr a, digamos 4 metros por segundo, entonces la pelota se acerca a nosotros a (6 – 4 = 2) metros por segundo. Y si la pelota lleva energía suficiente terminará por alcanzarnos. Pero si nuestra velocidad hubiera sido de 6 metros por segundo, la pelota no nos alcanzaría nunca.<br /><br />Ahora comparemos estas observaciones de la pelota de béisbol con la luz. Para que las observaciones sean más ajustadas, pensemos que un haz de luz está formado por diminutos “paquetes”o “haces” de partículas llamadas fotones (como realmente está formado), sin interferirse entre ellos por no tener carga eléctrica ni masa. Cuando hacemos relampaguear la luz de un flash o emitimos un rayo láser, estamos, en efecto, lanzando un raudal de fotones en la dirección hacia la que apuntemos con el aparato. ¿Cómo recibe el movimiento de los fotones alguien que, a su vez, se está moviendo?. Si usted está parado y se dispara el láser hacia usted (y usted dispone del equipo de medición adecuado) verá que la velocidad a la que se acercan los fotones del rayo láser es de aproximadamente 300.000 kilómetros por segundo. Pero, ¿qué sucede si usted huye, corriendo, como hizo cuando estaba jugando con la pelota de béisbol? Para que la situación sea más impresionante, supongamos que usted pudiera correr, por ejemplo, a 40.000 kilómetros por segundo. Siguiendo el razonamiento basado en la concepción del mundo tradicional (mundo de la física de Newton), dado que usted se mueve a una cierta velocidad, es de esperar que la velocidad de los fotones que se acercan resulte más lenta en su medición. Concretamente, habría que suponer que los fotones se acercan a (300.000 – 40.000 = 260.000) kilómetros por segundo.<br /><br />La evidencia, cada vez mayor, obtenida, es que no es esto lo que usted apreciaría. <em>Aunque usted</em> <em>esté alejándose, seguirá midiendo que los fotones se acercan a una velocidad de 300.000</em> <em>kilómetros por segundo, ni un kilómetro menos</em>. Aunque esto suene completamente extraño, a diferencia de lo que sucede cuando se corre escapando de una pelota de béisbol, la velocidad de aproximación de los fotones es siempre de 300.000 kilómetros por segundo. Lo mismo sucedería si corriésemos hacia los fotones que se nos acercan o si los persiguiéramos, su velocidad de aproximación o de retroceso es totalmente invariable; siempre sucede que se desplazan a 300.000 kilómetros por segundo, independientemente del movimiento relativo que tenga lugar entre la fuente de fotones y el observador: <em>la velocidad de la luz es siempre la misma.</em><br /><br />Si usted considera que esta propiedad de la luz es difícil de digerir, sepa que no es el único, Al final del siglo XIX, algunos físicos hicieron un gran esfuerzo por refutarla. No lo consiguieron. En cambio, Einstein aceptó el valor constante de la velocidad de la luz. Esta realidad anunciaba el declive de la física de Newton.<br /><br />Para poder comprender el mundo en los casos de desplazamientos a velocidades elevadas, hay que obedecer algunas leyes que son como los mandamientos de la Naturaleza. Einstein codificó estas reglas en la teoría especial de la relatividad. Según esta teoría, la luz (emitida o reflejada) por un objeto se desplaza a la misma velocidad tanto si el objeto se mueve como si está estacionado: <em>No sumarás tu velocidad a la velocidad de la luz.</em> Además, ningún objeto material puede desplazarse a velocidad superior a la de la luz: <em>No te desplazarás a la velocidad de la luz ni</em> <em>a velocidad superior</em>. Sin embargo, no hay nada en física que te impida desplazarte a una velocidad tan próxima a la de la luz como quieras. Parece ser que para que el mundo tenga la consistencia con que se nos presenta ha de haber una velocidad cósmica límite. Los impulsos eléctricos de las modernas computadoras van casi a la velocidad de la luz. Debemos hacer constar, nuevamente, que la Naturaleza se regula a si misma y se limita a organizar las cocas de modo que no sea posible transgredir sus leyes; algunas son como rigurosas prohibiciones.<br /><br />Del estudio minucioso de esta extraña característica de la velocidad de la luz que realizó Einstein con profundidad, sacó unas conclusiones realmente notables y que han tenido un efecto sobre el tiempo, al ser éste considerado como una dimensión; <em>la cuarta dimensión.</em><br /><br />Es difícil dar una definición abstracta del tiempo. Incluso podemos dar una definición pragmática y definir el tiempo como aquello que miden los relojes. Pero no es esto lo que ahora nos interesa, lo importante es comprender como afecta el movimiento al paso del tiempo, para lo que deberemos utilizar un medidor del tiempo; tendremos que hacer uso de un reloj. Son muchos los tipos de relojes que pueden utilizarse, pero por sus especiales características de sencillez y sensibilidad, nada mejor que hacer uso para estos experimentos del “reloj de luz” <em>(mil millones</em> </span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>de tic tac por segundo).<br /></em><br />Un reloj de luz esta formado, en esencia, por dos pequeños espejos montados paralelamente el uno frente al otro sobre un brazo que los soporta y separados adecuadamente. Entre los espejos hay un único fotón que salta del uno al otro al reflejarse en ellos. Se puede considerar que el “tic tac” de un reloj de luz se produce cada vez que el fotón, en su vertiginosa marcha, hace un recorrido de ida y vuelta.<br /><br />La experiencia que se saca de este experimento es una consecuencia de la velocidad constante de la luz que ya intuía Einsten. Si utilizamos simultáneamente dos relojes de luz, uno fijo y el otro móvil, el reloj en movimiento hace tic tac más lentamente que el que está inmóvil. Además, por el principio de relatividad, esto ha de ser cierto, no sólo para los relojes de luz, sino también para cualquier tipo de reloj. La conclusión es que el tiempo transcurre más lentamente para un individuo en movimiento que para un individuo que se encuentre en reposo. Esto es así, y, aunque esto no tenga influencia para el aumento de vida de los humanos, se ha confirmado experimentalmente con ciertas partículas del microcosmos, por citar alguna, con los muónes.<br /><br />Cuando se encuentran en reposo en el laboratorio, los muónes se desintegran, mediante un proceso muy semejante a la desintegración radiactiva, en un tiempo de alrededor de dos millonésimas de segundo, descomponiéndose en un electrón y un neutrino. Esta desintegración es un hecho experimental apoyado por una cantidad enorme de pruebas. Pero, si estos muónes no están en reposo en el laboratorio, sino que viajan a través de un aparato denominado acelerador e partículas, que los impulsa hasta que casi alcanzan la velocidad de la luz, el promedio de su esperanza de vida, medido por los científicos en el laboratorio, aumenta drásticamente. <em>Esto sucede realmente.</em> A una velocidad de 298.168 kilómetros por segundo (alrededor del 95 por ciento de la velocidad de la luz), el tiempo de vida de un muón se multiplica, aproximadamente, por diez. Si las personas pudieran moverse tan rápido como estos muónes, su esperanza de vida aumentaría en la misma proporción, por lo que, en vez de vivir setena años, viviríamos setecientos años.<br /><br />Einstein descubrió que el movimiento de un objeto no sólo puede ser compartido por las tres dimensiones espaciales, sino que también la dimensión <em>tiempo </em>puede compartir este movimiento. De hecho, en la mayoría de los casos<em>, la mayor parte</em> del movimiento de un objeto se realiza a través del tiempo, no del espacio. Veamos que significa esto.<br /><br />El movimiento a través del espacio es un concepto que aprendemos ya en los primeros años de nuestra vida. Pero de lo que no nos percatamos es que nosotros, nuestros amigos, nuestras pertenencias, etc., todo se mueve a través del tiempo. Cuando miramos un reloj, su lectura cambia continuamente, <em>moviéndose hacia delante en el tiempo</em> de forma constante . Nosotros y todo lo que nos rodea está <em>envejeciendo</em>, pasando inevitablemente de un momento a otro en el tiempo. Este envejecimiento es lo que se entiende como <em>movimiento a través del tiempo</em>. Einstein abogó porque se considerara el tiempo como una dimensión más del universo (la cuarta dimensión), muy similar, en cierto modo, a las tres dimensiones espaciales en las que nos encontramos inmersos. Aunque suene abstracto, el concepto del tiempo como una dimensión es realmente concreto. Cuando queremos citarnos con alguien, le decimos donde queremos verle <em>en</em> <em>el espacio</em>, por ejemplo, población calle y numero y piso. Pero, sin embargo, es igualmente importante que especifiquemos <em>cuando</em> esperamos encontrarnos. Este dato nos indica en que lugar <em>del tiempo</em> se producirá nuestro encuentro. Por lo tanto, los sucesos se especifican dando la información mediante <em>cuatro </em>datos. Tres relativos al espacio y uno sobre el tiempo. En este sentido, <em>el tiempo</em> es otra dimensión<br /><br />Dado que desde este punto de vista se afirma que el espacio y el tiempo son, sencillamente, distintos ejemplos de dimensiones, ¿podemos hablar de la velocidad de un objeto a través del tiempo de un modo similar al concepto de su velocidad a través del espacio? Si, <em>podemos</em>. Cuando un objeto se mueve a través del espacio en un movimiento relativo a nosotros que estamos parados, su reloj se atrasa si le comparamos con el nuestro (estos hechos están comprobados). Es decir, <em>la velocidad de su movimiento a través del tiempo se vuelve más lenta</em>. Aquí está el obstáculo: Einstein afirmó que cualquier objeto del universo está <em>siempre</em> viajando a través del tiempo, (en el <em>espacio-tiempo</em>) a una velocidad fija (la de la luz). Esta idea resulta extraña; estamos acostumbrados a pensar, por la experiencia, que los objetos viajan a velocidades considerablemente menores que la de la luz. La razón es que los efectos de la relatividad son desconocidos en la vida cotidiana. Pero, <em>todo lo anterior es verdad</em>. En este momento estamos hablando de la velocidad combinada de un objeto a través <em>del conjunto de las cuatro dimensiones</em> (espacio-tiempo), tres dimensiones espaciales y una en el tiempo, y, precisamente, en este sentido de generalización es donde la velocidad del objeto, en el tiempo, es igual a la velocidad de la luz. Para una comprensión más amplia de todo esto, diremos que cuando un móvil tiene una determinada velocidad en el espacio-tiempo, esta velocidad única se reparte entre las diferentes dimensiones, es decir, las del espacio y la del tiempo. Si un objeto está inmóvil (con relación a nosotros) y, en consecuencia, no se mueve en absoluto a través del espacio, todo el movimiento del objeto se utiliza para viajar a través de una sola dimensión, en este caso, la dimensión del tiempo. Además, todos los objetos que están inmóviles en relación con nosotros, y también entre ellos mismos, se están moviendo a través del tiempo, envejecen, a exactamente la misma velocidad; la de la luz. Sin embargo, si un objeto se mueve a través del espacio, esto significa que una parte del movimiento previo a través del tiempo ha de desviarse para cubrir el movimiento a través del espacio. Este reparto del movimiento implica que el objeto viajará a través del tiempo más lentamente que los objetos que están inmóviles, ya que utiliza parte de su movimiento para moverse a través del espacio. Es decir, al moverse a través del espacio su reloj funcionará más lentamente. Repito, <em>esto está comprobado.</em> Por tanto, la velocidad de un objeto a través del espacio es, meramente, un reflejo de la cantidad que se desvía de su velocidad a través del tiempo. (Matemáticamente esto se puede demostrar, pero tendríamos que trabajar con vectores en cuatro dimensiones).<br /><br />La velocidad máxima a través del espacio se produce si todo el movimiento de un objeto a través del tiempo se desvía para convertirlo en movimiento a través del espacio, esto se verifica cuando todo su movimiento previo, a la velocidad de la luz, a través del tiempo, se desvía para convertirlo en movimiento, a la velocidad de la luz, a través del espacio. Pero, una vez que se ha agotado todo su movimiento a través del tiempo, ésta es la velocidad <em>más rápida</em> a través del espacio que el objeto (cualquier objeto) puede alcanzar. Si un móvil se desplazara a la velocidad de la luz (lo cual es imposible) a través del espacio, no le quedaría velocidad para moverse a través del tiempo. Esta es la razón por lo que la luz no envejece. Los fotones que emergieron del <em>big bang</em> tienen actualmente la misma edad que tenían entonces<em>. A la velocidad de la luz no</em> <em>existe el paso del tiempo.</em><br /><br />Dos consecuencias podemos sacar de lo expuesto hasta aquí y derivadas de la famosa fórmula de Einstein; <em>e = mc2</em> . (Energía igual a masa por el cuadrado de la velocidad de la luz).<br /><br />1.- </span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>Ningún cuerpo masivo puede ser acelerado a la velocidad de la luz<br /></em><br />Imaginemos una nave espacial impulsada a velocidades cada vez mayores. Cuando se acerca a la velocidad de la luz, varias transformaciones se hacen evidentes en ella. La masa de la nave espacial aumenta. Su longitud, medida a lo largo de su dirección de marcha, se contrae. El paso del tiempo a bordo se hace más lento. La cantidad de energía necesaria para conseguir que la nave vaya más rápida aumenta considerablemente (por el incremento de masa). Para que la nave alcanzara la velocidad de la luz se necesitaría una energía infinita, lo que lo hace imposible A esta velocidad la masa de la nave se haría infinita), su longitud se contraería hasta cero y el tiempo a bordo llegaría a pararse. Todo esto es lo que hace imposible alcanzar la velocidad de la luz a cualquier cuerpo material.<br /><br />2.- <em>Los fotones se mueven a la velocidad de la luz</em><br /><br />Los fotones son incorpóreos, no tienen masa; <em>tendrían masa nula si pudieran llegar a detenerse</em>, <em>lo que no pueden hacer (esto le sucedería a cualquier otro ente incorpóreo).</em> ¡Hay en el universo millones de fotones por cada átomo material!<br /><br />Como hemos dicho, los fotones, por su condición incorpórea, se mueven a la velocidad de la luz, por tanto, no existe el tiempo para ellos. Así, para un fotón que viaja de un punto A á un punto B, lo hace, desde su punto de vista, en un tiempo cero, esto significa que para el fotón <em>¡los dos</em> <em>puntos no están separados!</em> El viaje en el tiempo, como el de los fotones, no está dentro de la capacidad de seres terrestres como nosotros, por nuestra condición material, que apenas nos permite escapar del débil campo gravitatorio de nuestro planeta. Pero, yo me pregunto, si el alma existe, por su condición inmaterial, cuando se desprenda del cuerpo ¿tendrá el comportamiento de los fotones?<br /><br />Después de leer lo escrito, que te parece todo ello: <em>¿curioso?</em>, <em>¿maravilloso?,</em> o ambos conceptos a la vez<em>.</em><br /></div></span></span><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>2.- La relatividad especial de Einstein</strong></span></span></div><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify">Para ahondar un poco más en estos temas relacionados con la relatividad especial de Einstein, vamos a penetrar en la física y deducir, de una forma muy simple , la fórmula de Einstein: <em>e =</em> </span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>mc2.<br /></em></span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Hemos dicho que una de las consecuencias del incremento de la velocidad de un móvil es que su masa aumenta considerablemente cuando su velocidad se aproxima a la de la luz. Vamos a expresarlo con fórmulas.<br /><br />Sean<em> mr </em></span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"> y <em>m</em> sus masa en reposo y a la velocidad <em>v</em>, respectivamente. La fórmula que nos da la masa <em>m</em> es:<br /><br /><em>m</em> = <em>mr</em>/ <span style="font-size:180%;">V</span>(1 – <em>v2/c2</em>) ver nota al pie </span><span style="font-family:arial;">[2]</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br />Fórmula 1<br /><br />Donde <em>c </em>es la velocidad de la luz. La fórmula nos dice que la masa de un móvil a la velocidad <em>v</em> es igual a su masa en reposo dividida por la raíz cuadrada del resultado de restar de 1 el cociente entre el cuadrado de la velocidad del móvil y el de la velocidad de la luz.<br /><br />Según esta fórmula, la variación de masa será muy pequeña mientras la velocidad <em>v</em> lo sea con respecto a la velocidad de la luz, pero se hace grande cuando la velocidad<em> v</em> se aproxime a la de la luz, ya que <em>v2/c2</em> se aproxima a 1 y, entonces, el denominador de la fórmula 1 se aproxima a cero, por lo que <em>m</em> se aproximaría a infinito.<br /><br />Experimentos en los laboratorios con electrones que modifican su masa cuando se desplazan a grandes velocidades en los aceleradores de partículas, ha confirmado con exactitud la fórmula1.<br /><br />Para deducir la famosa fórmula de Einstein, utilizaremos algunos artificios de cálculo. Empecemos por la fórmula 1; Designemos v2/c2 = <em>B2</em>, la fórmula 1 quedaría: </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><em>m</em> = <em>mr</em>/ <span style="font-size:180%;">V</span>(1 – <em>B2</em>) </span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Fórmula 2<br /><br />Según la dinámica de la teoría de la relatividad, la cantidad de movimiento de un cuerpo es: </span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><em></em></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><em>K</em> = <em>mv</em> = <em>mrv</em>/ <span style="font-size:180%;">V</span>(1 – <em>B2</em>) </span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Fórmula 3<br /></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Para velocidades pequeñas respecto a la de la luz, la magnitud<em> B</em> es pequeña, por lo que, desarrollando la fórmula 2 en una serie de potencias, se puede escribir, conservando aproximadamente su valor, así:<br /><br /><em>m</em> = <em>mr </em>(1 + 1/2<em>B2</em>) </span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Fórmula 2a<br /><br />Sabemos que la ecuación de la energía cinética (<em>Ec</em>) es:<br /><br /><em>Ec</em> = 1/2 <em>mrv2</em><br /><br />Si multiplicamos y dividimos la ecuación anterior de la energía cinética por <em>c2</em>, no se alterará, y tomará la forma siguiente, puesto que hemos supuesto, más arriba, que <em>v2/ c2 = B2</em> :<br /><br /><em>Ec</em>=1/2<em>c2mrB2 </em><br /><br />La fórmula anterior, para facilitarnos nuestro fin, podemos escribirla sin modificar su valor de la forma siguiente: Ec = <em>c2[mr (1 + 1/2B2) – mr]</em>.<br /><br />De donde, según la fórmula 2a<br /><br /><em>Ec = c2 (m – mr)</em><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Fórmula 4<br /><br />En la dinámica de la teoría de la relatividad se demuestra que esta fórmula 4, que hemos deducido como aproximada para valores de v menor que c, en realidad es exacta para velocidades cualesquiera, por mucho que se aproximen a la de la luz. Por lo que la fórmula 4 podemos escribirla:<br /><br /></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>m = mr + Ec/c2<br /></em>Fórmula 5<br /><br />La interpretación física de la fórmula 5, nos dice que la masa <em>m </em>de un cuerpo en movimiento es mayor que su masa<em> mr</em> en reposo en la cantidad <em>Ec/c2</em>. Esta consecuencia permite una interpretación muy importante. Podemos considerar que la masa del cuerpo en movimiento ha aumentado porque en él ha surgido energía cinética o que la aparición de la energía cinética <em>Ec </em>va acompañada de un aumento de la masa del cuerpo en la magnitud <em>Ec/c2.</em> La teoría de la relatividad generaliza esta deducción y afirma que la variación de cualquier energía en la magnitud E está relacionada con una variación de masa en la magnitud <em>E/c2</em>. (<em>m=E/c2).</em><br /><br />Esto nos lleva a unificar masa y energía en una sola entidad, por lo que si consideramos el problema inverso, de acuerdo con la fórmula anterior podremos decir que al variar la masa de un sistema en la magnitud<em> m</em>, surge una cantidad de energía igual a,<br /><br /><em>E = mc2<br /></em><br />Que es la famosa fórmula de Einstein </span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[3]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br />De acuerdo con esta fórmula, a cada ergio de energía le corresponde un incremento o destrucción de masa:<br /><br /><em>m = 1/(3 por 10 elevado a 10)2</em> gramos = <em>1´1 por 10 elevado a -21</em> gramos.<br />Fórmula 6<br /><br />Como vemos esta masa es extremadamente pequeña. Si suponemos una central termonuclear de potencia igual a 2.000.000 de kw, suficiente par alimentar a una población de 250.000 habitantes, potencia que equivale a unos <em>7’2 por 10 elevado a 19</em> ergios de energía en una hora, según la fórmula 6 le corresponde una masa consumida de <em>7’2 por 10 elevado a 19 por 1’1 por 10</em> <em>elevado a -21 = 8 por 10 elevado a -2</em> gramos. Es decir, <em>0`08 gramos</em>. De aquí, se ve que a la cantidad enorme de energía que técnicamente se puede conseguir, le corresponde un consumo de materia completamente despreciable.<br /><br /><br /></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>3.- Teoría especial de la relatividad </strong></span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Para aquellos que dominen el cálculo infinitesimal, vamos a deducir la fórmula de Einstein <em>e = mc2</em>, apoyándonos en la Teoría especial de la relatividad.<br /><br />Empecemos por recordar algunos principios básicos sobre la dinámica.<br /><br /><em>Masa de un cuerpo</em>. La masa de un cuerpo es una de las características más fundamentales de los cuerpos. Depende de sus dimensiones y de la naturaleza de la sustancia que los constituye.<br /><br /><em>Peso de un cuerpo.</em> El peso de un cuerpo depende de su masa y de la fuerza de la gravedad con la que es atraído. Por eso un determinado cuerpo que tiene su masa intrínseca, situado en Marte, pesa menos que en la Tierra, por ser la fuerza de la gravedad menor en Marte que en la Tierra.<br /><br /><em>Inercia de un cuerpo</em>. Por inercia de un cuerpo se entiende la dificultad de ponerle en movimiento y depende de su masa. Por eso usamos el término <em>masa </em>como unidad cuantitativa de la inercia.<br /><br />Si aplicamos una fuerza a un objeto éste se mueve más o menos rápido según sea menos o más pesado. La misma fuerza aplicada a un objeto en Marte lo movería más rápidamente que si el mismo objeto estuviera situado en la Tierra, por ser su peso distinto en uno y otro planeta. Pero la magnitud de la fuerza necesaria para vencer la inercia sería la misma por tener en ambos planetas la misma masa.<br /><br />La segunda ley de Newton dice que la velocidad que alcanza un móvil de masa <em>m </em>es proporcional a la fuerza aplicada, lo que nos dice que<em> la variación temporal de una cantidad denominada</em> <em>momento (mv), masa por velocidad, es proporcional a la fuerza aplicada,</em> por lo que podemos escribir </span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>f = mv.<br /></em><br />Esta segunda ley de Newton se puede escribir matemáticamente de esta manera:<br /><br />f = d/dt(mv)<br />Ecuación 1<br /><br />Esta ecuación, que expresa la segunda ley de Newton, fue establecida con la hipótesis tácita de que <em>m</em> es una constante, pero sabemos ahora que esto no es cierto y que, según Einstein, la masa de un cuerpo aumenta con su velocidad. En la fórmula corregida de Einstein, <em>m </em>tiene el valor<br /><br /></span></span><em><span style="font-family:arial;font-size:130%;">m = mr / <span style="font-size:180%;">V</span>(1 – v2/c2)<br /></span></em><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Ecuación 2<br /><br />donde la “masa en reposo” <em>mr</em> representa la masa de un cuerpo que no se mueve y c es la velocidad de la luz, que es alrededor de<em> 3 por 10 elevado a 10</em> cm seg-1.<br /><br />De la fórmula misma se puede ver fácilmente que este aumento de masa es muy pequeño en circunstancias normales, cuando la velocidad es muy pequeña. Incluso para velocidades tan grandes como las de un satélite que se mueve alrededor de la Tierra con 8 km/seg, es casi imposible de observar. No obstante, la exactitud de la fórmula ha sido confirmada ampliamente.<br /><br />Sin entrar en detalles de la transformación de Lorentz, estamos ahora en condiciones de investigar que forma toman las leyes de la mecánica en la Teoría especial de la relatividad. En la segunda ley de Newton, que establece que la fuerza es igual a la variación del momentum, es decir :<em> f = d(mv)/dt</em>, el momentum<em> (f = mv)</em> está dado todavía por <em>mv</em>, pero si usamos la nueva <em>m</em>, ésta será:<br /><br /><em>f = mrv / <span style="font-size:180%;">V</span>(1 – v2/c2)</em><br />Ecuación 3 (Esta es la modificación de Einstein a las leyes de Newton). </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Como ejemplo de este efecto, que se pone de manifiesto cuando la velocidad v se aproxima a la de la luz, mencionaremos que para deflectar electrones de alta velocidad (velocidad que se aproxima bastante a la de la luz) en un sincrotón, se necesita un campo magnético que es 2.000 veces más intenso que el valor que cabría esperar a base de las leyes de Newton. En otras palabras, la masa de los electrones en el sincrotón es 2.000 veces mayor que su masa normal, lo que pone de manifiesto que, para que esto se verifique, en la relación <em>v2/c2</em> el valor de <em>v</em>, velocidad de los electrones en este caso, se aproxima bastante a la de la luz.<br /><br />Busquemos ahora otras consecuencias del cambio relativista de la masa. Se puede obtener una fórmula aproximada para indicar el aumento de la masa. Desarrollemos<br /></span><em><br /><span style="font-family:arial;font-size:130%;">mr / V(1- v2/c2) = mr (1 - v2/c2 )-1/2</span></em><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br />en una serie de potencias, usando el teorema del binomio, obtendremos:<br /><br /><em>mr (1- v2/c2)-1/2 = mr(1 + 1/2v2/c2 + 3/8v4 /c4 + ... ).</em><br /><br />Vemos claramente de la fórmula que la serie converge rápidamente, y cuando <em>v </em>es pequeño los términos después de los dos primeros son despreciables. Así podemos escribir<br /><br /><em>m</em> aproximadamente igual á </span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>mr + 1/2mrv2(1/c2)<br /></em>Ecuación 4</span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">donde el segundo término del segundo miembro da el aumento de la masa debido a la velocidad. Pero dado que <em>1/2mrv2</em> representa la energía cinética en el sentido newtoniano, podemos decir también que<em> el aumento de masa es igual al aumento de la energía cinética dividido por c2</em> ó incremento <em>m </em>= incremento </span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>Ec/c2.<br /></em><br />La observación anterior condujo a Einstein a la sugerencia de que si el incremento de masa se debe al incremento de energía, toda la masa de un cuerpo se debe a su contenido energético, por lo que la masa de un cuerpo se puede expresar de una manera más simple que por medio de la ecuación 2, diciendo que </span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>la masa es igual al contenido energético dividido por c2.<br /></em><br />Si los dos miembros de la ecuación 4 se multiplica por <em>c2</em>, ésta no varía y el resultado es:<br /><br /><em>mc2 = mrc2 + 1/2mrv2</em><br />Ecuación 5 </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Aquí el primer miembro da la energía total de un cuerpo, y en el último término del segundo miembro reconocemos la energía cinética ordinaria. Einstein interpretó el término grande y constante <em>mrc2 </em>del segundo miembro, como una energía intrínseca, conocida como “energía de reposo”. La energía total del cuerpo <em>(mc2</em>) será igual a la energía en reposo más la energía acumulada.<br /><br />Estudiemos más las consecuencias que resultan al suponer con Einstein que la energía de un cuerpo es <em>siempre mc2.</em> Vamos a demostrar, como un resultado interesante, que la <em>ecuación 2</em> es verídica para la variación de la masa con la velocidad, que hasta ahora fue una mera suposición. Comencemos por considerar el cuerpo en reposo, cuando su energía es <em>mrc2.</em> Después apliquemos una fuerza al cuerpo, que le hace moverse, dándole energía cinética; entonces, dado que la energía ha aumentado, también la masa ha aumentado (esto está implícito en la suposición original) .Mientras la fuerza continúa aumentando, la energía también continúa aumentando según nuestro supuesto, y, por consiguiente, también la masa.<br /><br />Cuando en Física se estudia el tema de la energía de un cuerpo que se mueve ( por ejemplo en caída libre), se llega a la conclusión que el cambio de energía con el tiempo es igual a la fuerza multiplicada por la velocidad, o:<br /><br /></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>dE/dt = fv<br /></em>Ecuación 6 </span></span></div><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify">Además, tenemos la ecuación 1<em> (f=d(mv)/dt),</em> y la definición de energía <em>(E = mc2).</em> Sustituyendo en la ecuación 6<em> f</em> y <em>E </em>por sus valores obtenidos en las dos ecuaciones anteriores resulta:<br /><br /></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>d(mc2) / dt = d(mv)/dt×v<br /></em>Ecuación 7 </span></span></div><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><br /><div align="justify"></div><br /><div align="justify">Queremos despejar <em>m </em>de esta ecuación. Para hacer esto usamos primero el truco matemático de multiplicar ambos miembros por 2m, lo que cambia la ecuación a<br /><br /><em>c2(2m) dm/dt = (2mv) d(mv)/dt</em><br />Ecuación 8 </div><br /><br /><div align="justify">Tenemos que deshacernos de las derivadas, lo que puede lograrse integrando ambos miembros. La cantidad <em>(2m) dm/dt</em> se puede reconocer como la derivada de <em>m2 </em>con respecto al tiempo. De esta manera la ecuación 8 es lo mismo que<br /></span></span><em><br /><span style="font-family:arial;font-size:130%;">c2d(m2) / dt = d(m2v2) / dt<br /></span></em><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Ecuación 9<br /><br />Si las derivadas de dos ecuaciones son iguales, las cantidades mismas difieren a lo sumo en una constante, por ejemplo<em> C</em>. Esto nos permite escribir<br /><br /></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>m2c2 = m2v2 + C<br /></em>Ecuación 10<br /><br />Es necesario definir más explícitamente la constante <em>C.</em> Dado que la ecuación 10 debe ser válida para todas las velocidades, podemos elegir el caso especial cuando <em>v = 0</em>, y decir que en este caso la masa es <em>mr</em>. Sustituyendo estos valores en la ecuación 10 se obtiene<br /><br /></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>mr2c2 = 0+C<br /></em><br />Ahora podemos usar este valor de <em>C </em>en la ecuación 10, lo que da<br /><br /></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>m2c2 = m2v2 + mr2c2<br /></em>Ecuación 11<br /><br />Dividiendo por c2 y reordenando términos resulta<br /><br /></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>m2(1 - v2/c2) = mr2<br /></em><br />de lo cual obtenemos, extrayendo la raíz cuadrada de ambos términos y reordenando<br /><br /></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>m = mr / <span style="font-size:180%;">V</span>(1 - v2/c2) .<br /></em><br />Esta es la ecuación 1, y es exactamente lo necesario para la concordancia entre masa y energía en la ecuación 5.<br /><br />Esta teoría de <em>equivalencia entre masa y energía</em> ha sido verificada maravillosamente con experimentos en los cuales se aniquila la materia, convirtiéndola totalmente en energía. Podemos citar el caso de un electrón y un positrón , si llegan al reposo cada uno tiene una masa de reposo <em>mr.</em> Cuando se juntan se desintegran y emergen dos <em>rayos gamma</em>, cada uno con una energía mrc2. Este experimento proporciona una determinación directa de la energía asociada a la masa de cada partícula.<br /><br /><strong>4.- Algunas otras conclusiones de la cinemática</strong></span></span><strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> [4]</span></strong> <strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;">y de la dinámica </span></strong><strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[5]</span></strong><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong> relativista.</strong> </span></span></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">La velocidad de la luz, como sabemos, es invariante y, además, constituye la máxima velocidad posible para cualquier movimiento, lo que nos pone de manifiesto que no hay posibilidad de transmitir nada a velocidad mayor que la de la luz. Velocidad que denominamos con la letra c y que tiene un valor aproximado de 300.000 km/seg (3×1010 cm/seg).<br /><br />Esto, nos pone de manifiesto que los fenómenos que tienen lugar en otras galaxias se nos manifiestan con un retraso proporcional a su distancia. Por ejemplo, una de las estrellas más próximas a la Tierra es Alfa Centauro, está a una distancia tal que su luz tarda 4 años en llegar a nosotros, pues bien, una señal de radar que rebotase en dicha estrella tardaría 8 años en ir y volver.<br /><br />La demostración de que no hay forma de superar la velocidad de la luz, la tenemos en la <em>Transformación de Lorentz</em> que no vamos a desarrollar.<br /><br />Supongamos que tenemos un móvil que se mueve a una velocidad<em> v</em>, y otro quiere adelantarle con una velocidad <em>relativa </em></span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[6]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">, entre ellos, también igual a <em>v</em>. En mecánica clásica (en el caso de la vida ordinaria), la velocidad del segundo móvil sería<br /><br /></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>v + v = 2v<br /></em>Fórmula 1<br /><br />En un sistema relativista, para calcular la velocidad del segundo móvil, tendríamos que operar de acuerdo con la <em>Transformación de Lorentz. </em>Si v es la velocidad del primer móvil, y denominamos <em>u</em> a la velocidad relativa del móvil que quiere adelantar, la velocidad<em> v’</em> de este móvil, debería ser, según la Transformación de Lorentz<br /><br /></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>v’ = ( v + u) / 1+(vu /c2)<br /></em>Fórmula 2<br /><br />donde <em>c</em>, como sabemos, es la velocidad de la luz.<br /><br />En los casos de la vida ordinaria, como <em>v</em> y <em>u </em>tienen valores pequeños comparados con <em>c</em>, el resultado de la fórmula 2 sería muy similar al de la fórmula 1, pero en el caso de velocidades próximas a la luz, el resultado variaría, como veremos en dos ejemplos.<br /><br />Imaginemos una nave espacial que se mueve a la velocidad de <em>0`5 c,</em> y otra, con una velocidad relativa entre ellas de <em>0’5 c,</em> que quiere adelantarla. En mecánica clásica, la segunda nave debería alcanzar la velocidad de la luz (<em>0’5c + 0’5c</em>). Veremos que resultado nos da la composición relativista.<br /><br />Aplicando la fórmula 2, tenemos:<br /><br /><em>v’ = (0`5c + 0’5c)/1+(0’5c х 0’5c) / c2,</em> y, resolviendo, tendremos:<br /><br /><em>c / (1 + 0’25) = 0’8c</em><br /><br />O sea, que con sólo una velocidad de <em>0’8c </em>la nave adelanta como si llevara una velocidad de <em>0’5c</em> <em>+ 0’5c = c</em>. Comprobamos, pues, que el vehículo que adelanta no puede alcanzar la velocidad de la luz.<br /><br />Otro ejemplo lo tendríamos en la velocidad con que chocan, de frente, dos fotones , que como sabemos se mueven a la velocidad de la luz.<br /><br />Aplicando la fórmula 2, tenemos:<br /><br /></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>v’ = (c + c) / 1 + (cc / cc) = 2c / 2 = c<br /></em><br />Según la mecánica clásica hubieran chocado con una velocidad igual a la suma de sus velocidades; igual a <em>2c.</em> En el mundo relativista no se puede superar la velocidad de la luz en el choque. Esto, que está comprobado, nos demuestra que no hay forma, de acuerdo con la <em>Transformación de</em> <em>Lorentz</em>, de superar la velocidad de la luz. En este último caso, se alcanza la velocidad de la luz porque las partículas que intervienen, fotones, no tienen masa.<br /></span></span></div><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"><strong></strong></div><br /><br /><div align="justify"><strong>5.- El fotón</strong><br /><br />Vamos a referirnos al fotón por su condición especial de tener masa cero. Un fotón, a pesar de no tener masa, es como una partícula, en el sentido que porta energía y momento. La energía del fotón es como una cierta constante, que es igual al producto de dos cantidades; la constante de Planck <em>h </em></span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[7]</span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"> y su frecuencia (<em>E = hf).</em> Un fotón también lleva momento y el momento de un fotón (o de cualquier partícula) es <em>h</em> dividida por la longitud de onda <em>(p = h/l).</em> Pero como sabemos, existe un relación bien definida entre la frecuencia y la longitud de onda de un fotón: <em>f =</em> <em>c/l</em> , o dicho de otro modo la distancia que la luz recorre en un segundo ( <em>c </em>) es igual a su frecuencia ( <em>f</em> ) multiplicada por la longitud (<em> l</em> ) de cada una de las ondas. Si en la fórmula de la energía <em>(E = hf)</em> sustituimos los valores de <em>h</em> y<em> f</em> por los deducidos de las fórmulas del momento (<em>p</em> =<em> h/l)</em> y de la frecuencia (<em>f = c/l)</em> resulta que la energía de un fotón es igual al momento multiplicado por la velocidad de la luz <em>(E = pc).</em> Si tenemos en cuenta esta última fórmula, solo se cumplirá, de acuerdo con la expresión de la relatividad especial para el cálculo de la energía total de una partícula de masa (m) y momento (p), si <em>la masa del fotón en movimiento es cero.<br /></em><br />A esta conclusión se llega también partiendo de la teoría de la relatividad. Según esta teoría, para que un móvil alcance la velocidad de la luz se precisaría una energía infinita porque su masa se hace infinita a esa velocidad, por lo que la energía de las partículas que tienen una masa en reposo diferente de cero deberá aumentar hasta el infinito cuando su velocidad se aproxima a la de la luz. Como la energía de los fotones, que se mueven a la velocidad de la luz, es finita, la única posibilidad de ello es que dichos fotones tengan una masa en reposo igual a cero. Esta deducción no tiene nada de paradójico, puesto que no existe ningún sistema de referencia con respecto al cual pueda estar en reposo un fotón. Un fotón por tener masa cero ¡<em>nunca se detiene</em>! Siempre se mueve a la velocidad <em>c </em>(el fotón o se destruye al ser absorbido y cede su energía, o se crea a partir de una energía determinada). Un fotón, a pesar de tener masa cero tiene energía, pero <em>¡la</em> <em>posee yendo perpetuamente a la velocidad de la luz!</em></span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Por curiosidad, si, de acuerdo con los datos del primer párrafo, calculamos las energías de los fotones de la luz violeta del espectro visible (f = 1'5 por 10 elevado á 15 Hz) y la de los rayos X de una frecuencia igual a 3 por 10 elevado á 19 Hz, obtenemos, para la energía de los fotones de la luz violeta, <em>6'2 ev</em>, y para los de los rayos X, <em>12'4 por 10 elevado á 4 ev</em>. Observemos la enorme diferencia de energía que existe entre los fotones de estos dos tipos de radiación.<br /><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Por dificultades de impresión denominaré a la masa en reposo <em>mr</em>. </span></div><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[2]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> Los aímbolos <em>v2</em> ó <em>c4 </em>significan<em> v</em> al cuadrado ó <em>c </em>elevado a la cuarta potencia, y <strong><span style="font-size:180%;">V</span></strong> significa raíz cuadrada del paréntesis que sigue al símbolo. </span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[3]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> La clarividencia de Einstein no está en la resolución del proceso matemático que le llevó a la consecución de la fórmula <em>m = E/c2</em>, aunque, como es lógico, Einsten no realizó el cálculo con el proceso artificioso que nosotros hemos seguido. La clarividencia de Einstein está en la interpretación física de la fórmula 5, al considerar que el incremento de masa experimentado por el cuerpo equivale a la energía cinética que en él aparece, y en la magnitud <em>Ec/c2</em>. lo que le hizo suponer que esta energía fue la que se transformó en materia. </span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[4]</span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em> Cinemática</em>,- Parte de la mecánica que trata del movimiento en sus condiciones de espacio y tiempo. </span></span></div><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"></span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[5]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> <em>Dinámica.-</em> Parte de la mecánica que estudia el movimiento en relación con las fuerzas que lo producen. </span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[6]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> <em>Velocidad relativa.-</em> Velocidad relativa entre dos vehículos es el valor de la velocidad del vehículo adelantador observada por el conductor del vehículo adelantado en el momento de ser superado por el otro. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">[7<em>]</em></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em> h = 6’626 por 10-34 J s,</em> o también = <em>4’136 por 10-15 ev s.</em> </span></span></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></strong></div><br /><div align="justify"><strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;">BIBLIOGRAFÍA.</span></strong></div><br /><br /><p align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Feyman, R., Leighton, R. y Sands, M. (1971). <em>Física,</em> (3 tomos). Panamá: Ed.1ª Ed. Bilingüe, Fondo Educativo Interamericano. (Trabajo original publicado en 1963).<br /><br />Greene, B. (2003). <em>El universo elegante</em>, (García m. Trad.) (2ª ed.). Barcelona: Ed. Crítica. (Trabajo original publicado en 1999).</span></p><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Sagan, C. (1982).<em> Cosmos,</em> (Muntaner, M. Trad.) (6ª ed.). Barcelona: Ed. Planeta (Trabajo original publicado en 1980).</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Frish, S. y Timoreva, A.. (1967). <em>Curso de Física General</em>, (3 tomos) (Antonio Molina García Trad.). Moscú: Ed. MIR.</span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">_____</span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-83442380476458356552009-08-30T18:01:00.009+02:002010-03-13T15:23:20.998+01:009.- LA TEORÍA DE CUERDAS<div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Antes de entrar en el estudio de la Teoría de cuerdas, haremos un recordatorio sobre algunos conceptos básicos.<br /><br />Existen dos pilares fundamentales en los que se apoya la física moderna. Uno es la relatividad general de Albert Einstein, que proporciona un marco teórico para la comprensión del universo a una escala máxima: estrellas, galaxias, cúmulos de galaxias y aun más allá, hasta la inmensa expansión del propio universo. El otro pilar es la mecánica cuántica, que ofrece un marco teórico para la comprensión del universo a escalas mínimas: moléculas, átomos, y así hasta las partículas subatómicas, como los electrones y los quars. Sin embargo, estos mismos instrumentos teóricos conducen a otra conclusión inquietante. Tal como se formulan actualmente la relatividad general y la mecánica cuántica <em>no pueden ser ambas</em> <em>ciertas a la vez.</em> Esas dos teorías en las que se basan los enormes avances realizados por la física durante los últimos cien años, son mutuamente incompatibles.<br /><br />Si contemplamos el universo, en él tenemos casos extremos; por ejemplo, en las profundidades centrales de un agujero negro se aplasta una enorme masa hasta reducirse a un tamaño minúsculo, o en el momento del <em>big bang</em>, la totalidad del universo salió en erupción de un “punto microscópico” cuyo tamaño hace que un grano de arena parezca gigantesco. Estos contextos son diminutos y, sin embargo, tienen una masa increíblemente grande, por lo que necesitan basarse tanto en la mecánica cuántica como en la relatividad general. ¿Puede ser real que el universo <em>en su nivel más importante</em> esté dividido, requiriendo un conjunto de leyes cuando las cosas son grandes y otro conjunto diferente, e incompatible, cuando son pequeñas?<br /><br />Una intensa investigación llevada a cabo durante la última década por físicos y matemáticos de todo el mundo ha intentado revelar que este nuevo planteamiento de la teoría de cuerdas puede resolver la tensión existente entre la relatividad general y la mecánica cuántica.<br /><br />Hasta ahora, todo lo que vemos en la Tierra y en el cielo resulta estar hecho de combinaciones de electrones y quars. Ninguna evidencia experimental indica que alguna de estas dos partículas esté constituida por algo menor. No obstante, en la Naturaleza existen otras muchas partículas elementales, cuando parece que la gran mayoría de las cosas que se encuentran en el mundo que nos rodea sólo necesitan electrones y quars para formarse. ¿Por qué existen, pues, tantas partículas elementales? Esto causa, sin duda, una fuerte sensación de perplejidad. (leer el tema <em>Fuerzas y elementos constitutivos del universo</em>).<br /><br />Cuando tenemos en cuenta las fuerzas que actúan en la Naturaleza, las cosas se complican aun más. Durante los últimos cien años, los físicos han acumulado un número de pruebas cada vez mayor de que todas las interacciones entre objetos o materiales distintos, así como cualquiera de las interacciones que por millones y millones se observan a diario, se pueden reducir a combinaciones de cuatro fuerzas fundamentales: la fuerza de la gravedad, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte.<br /><br />Pero, ¿dónde está el porqué (la razón de ser) de que nuestro universo tenga este comportamiento y estas características? Esta no es una pregunta ligada a una actitud de filosofar. Pero lo cierto es que el universo sería un lugar sumamente diferente al que conocemos, si las propiedades de las partículas de materia y las de las fuerza que gobiernan sus interacciones sufrieran algún cambio, aunque éste fuera muy moderado. El universo es como es porque las partículas de la materia y dichas fuerzas tienen las propiedades que tienen. Pero, ¿es esto una explicación científica de <em>por qué</em> tienen estas propiedades?<br /><br />La teoría de cuerdas es una nueva teoría con la que se pretende contestar a estas preguntas. Según esta teoría, si pudiéramos examinar las partículas elementales con una precisión aun mayor –una precisión que estuviera en muchos grados de magnitud más allá de nuestra capacidad tecnológica actual– descubriríamos que ninguna es como un punto, sino que cada una de ellas está formada por un diminuto bucle unidimensional. Cada partícula contiene un filamento que vibra, oscila y baila, a una frecuencia determinada y que los físicos han denominado cuerda. Según esta nueva teoría, la materia está formada por átomos que, a su vez, están hechos de electrones y quars <em>u</em> y <em>d</em>, pero, a su vez, estas tres últimas partículas son, en realidad, diminutos bucles de cuerdas vibrantes. Estos diminutos bucles o filamentos unidireccionales, en constante vibración, dan origen, según las distintas frecuencias de resonancia a las que vibran, a las propiedades específicas de cada una de las “partículas” elementales, a su masa y a sus distintas cargas de fuerza. Esta nueva teoría, ha hecho que las cuerdas pasen a ser los constituyentes últimos de la Naturaleza.<br /><br />Hay pruebas de que la teoría de cuerdas establece un límite inferior para las escalas de distancias físicamente accesibles y, de un modo asombrosamente innovador, proclama que el universo no puede ser comprimido hasta un tamaño inferior a la longitud de Planck</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> en ninguna de sus dimensiones espaciales.<br /><br />La teoría de cuerdas supone una <em>teoría unificada</em> del universo, en la que se afirma que los constituyentes fundamentales del universo no son partículas de dimensión ínfima, sino diminutos filamentos unidimensionales llamados cuerdas. La teoría de cuerdas pretende unir armoniosamente <em>la mecánica cuántica y la relatividad general</em>, que de otra manera son incompatibles. La teoría de cuerdas aun no está lo suficientemente desarrollada y muchas de sus propiedades no son comprendidas aun.<br /><br />No obstante, esta teoría pretende ofrecer una nueva y profunda modificación de la actual descripción teórica de las propiedades ultramicroscópicas del universo. Su propósito es proporcionar una teoría auténticamente unificada, ya que propone que toda la materia y todas las fuerzas surgen a partir de un concepto básico; las cuerdas en estado vibratorio. Sin embargo, debemos añadir que esta teoría, a pesar de los muchos estudios y logros alcanzados, aun no está lo suficientemente desarrollada para ser universalmente aceptada.<br /><br />Hasta el momento, incluso sus más afamados defensores, como Brian Greene, autor del libro <em>El universo elegante</em> o Edward Witten, del Instituto para Estudios Avanzados en Princenton, afirman que explicarlo “todo”, en el sentido de comprender “todos” los aspectos de las fuerzas y de los constituyentes fundamentales del universo, es uno de los mayores desafíos que la ciencia ha afrontado hasta ahora y que, la teoría de cuerdas nos ofrece un marco que parece tener suficiente profundidad para asumir este desafío.<br /><br />Pero agregan; éste es un tema que todavía no podemos resolver, y que, posiblemente, haya límites para que esta cuestión no se pueda resolver nunca, y añaden; puede que tengamos que aceptar que ciertas características del universo son del modo que son por <em>casualidad, accidente</em> o <em>designio divino</em>.<br /><br />No obstante, vamos a ampliar algo estos conceptos, aunque sea de forma muy resumida, siguiendo el libro <em>Hiperespacio</em> de Michio Kaku(2007).<br /><br />Una vibración mantenida o amplificada muchas veces la denominamos una resonancia, en contraposición a las ondas que se emiten en un entorno que, al no tener el tamaño adecuado para mantenerse, son canceladas.<br /><br />La teoría de las supercuerdas nos dice que los componentes últimos de la materia no son los quars, sino las cuerdas. Cuerdas de dimensiones ínfimas que pueden vibrar autoconsistentemente. Cada modo de vibración representa una resonancia, que es causa de una partícula determinada. Si pudiéramos ampliar una partícula, de alguna forma particular, veríamos que no es en absoluto un punto, sino una cuerda en un estado de constante vibración determinada.<br /><br />Las cuerdas se mueven y ejecutan un conjunto complicado de movimientos. Las cuerdas en el espacio-tiempo pueden vibrar en un número infinito de frecuencias diferentes, pueden dividirse y recombinarse, de hecho, según esta teoría, la materia no es nada más que las armonías creadas por estas cuerdas vibrantes.<br /><br />Las cuerdas para ejecutar estos movimientos, deben satisfacer un conjunto de complicadas condiciones. Una de ellas es que las cuerdas tienen prohibido moverse en tres o cuatro dimensiones. La teoría de cuerdas sólo permite que éstas se muevan en diez o veintiséis dimensiones. ¡Qué extraño suena todo esto!<br /><br />La teoría de cuerdas también tiene muchos detractores, entre ellos, el más furibundo, al que cita Michio Kaku en su libro, es Sheldon L. Glashow, de la Universidad de Harvard, que compartió el premio Nobel de Física en 1979. Según Kaku, Glashow ha jurado mantener estas teorías fuera de Harvard (aunque sin éxito, según afirma el mismo Kaku).</span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br />Habrá que agregar, por último, que la física siempre ha necesitado la ayuda de las matemáticas. Pero por su complejidad, el estudio de la teoría de cuerdas ha necesitado ramas muy concretas de las matemáticas, y de matemáticas muy especiales, en razón de actuar, como hemos dicho en diez o veintiséis dimensiones, y también buscar apoyo en la teoría de campos, de la que fue pionero Faraday. Como hemos venido diciendo, la teoría de cuerdas es un tema muy complejo, se sale de lo conocido hasta ahora, por lo que, en el momento actual, aun le queda mucho por resolver. </span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></div><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><div align="justify"><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]La longitud de Planck es: <em>h =</em> 6'626 por 10 elevado a menos 34 julios/ segundo.<em> </em></span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Bibliografía</span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Greene, B. (2003). <em>El universo elegante</em>, (García M. Trad.)(2ª ed.). Barcelona: Ed. Crítica. (Trabajo original publicado en 1999).</span></div><div align="justify"></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Kaku, M. (2007). <em>Hiperespacio,</em> (García J. Trad.) Barcelona: ed. Crítica. (Trabajo original publicado en 1994).</span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-31935054436906332372009-07-21T19:35:00.009+02:002010-03-13T15:23:49.747+01:008.- LO CUÁNTICO<div align="justify"><br /><br /><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>1.- Introducción </strong></span></span></div><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong><div align="justify"><br /></strong>Vamos a referirnos, aunque sea muy brevemente, al comportamiento de la Naturaleza al nivel de las partículas elementales, lo que se conoce como mecánica cuántica.<br /><br />En el comienzo, en lo que se conoce como la época de planck, en los primeros 10 elevado a menos 43 segundos, todo tenía un comportamiento cuántico. Los físicos aun no tienen, ni tendrán, una explicación adecuada de cómo pasó el universo de una fluctuación cuántica a una estructura a gran escala como la de hoy. Se ha escrito que “el origen del universo es, y será siempre, un misterio”. Ciertamente, es muy difícil imaginar una teoría en la que el universo se origina a partir de la nada absoluta, aunque la ciencia, hoy, no tiene un concepto consensuado de lo que podría ser la nada. Por otra parte, está el problema de las constantes fundamental, que gobiernan la Naturaleza, que surgieron en el comienzo (¿quién las creó?). y que son de inexcusable cumplimiento, lo que nos hace pensar que haya un orden más profundo y oculto tras esa aparente oscuridad. Lo que parece cierto, es, como dice Hawking, que “para entender las condiciones iniciales del universo tenemos que dirigirnos a la mecánica cuántica, ya que un estado inicial cuántico determinó las condiciones que permitieron poder alcanzar el universo que hoy conocemos”.<br /></div><div align="justify"><br /><strong>2.- El misterio cuántico</strong></div><div align="justify"><br />Getrude Stein (escritora americana, (1874 – 1946) decía del arte moderno: “Un cuadro puede parecernos extraordinariamente extraño y al cabo de algún tiempo no solo no parecer extraño sino que es imposible encontrar que había de extraño en él”. En física cuántica no es así, cuanto más tiempo uno la mira, más extraña se hace. De aquí surge el término coloquial de “misterio cuántico”. Un ejemplo de su rareza: ¿cómo es posible que las partículas elementales puedan comportarse a la vez como partículas y como ondas, y, que, además, puedan saltar de un lugar a otro sin atravesar el espacio interpuesto? La mayoría de los fundamentos lógicos de la física clásica se violan en el dominio cuántico<br /><br />La mecánica cuántica es un marco conceptual, pero probado, que sirve para entender las propiedades microscópicas del universo. La mecánica cuántica revela que el universo, cuando se examina a escalas de distancias atómicas o subatómicas, tiene unas propiedades asombrosas. Tan asombrosas que Richard Feynman, uno de los más grandes expertos en mecánica cuántica, escribió: “... creo que puedo afirmar, sin riesgo a equivocarme, que nadie comprende la mecánica cuántica”. Aunque Feynman expresó esta opinión en 1965, hoy en día sigue siendo igualmente válida. Así como la relatividad de Einstein ha sido comprendida plenamente por los físicos competentes, son pocas las personas, si es que las hay, que comprendan la mecánica cuántica a nivel profundo. Pero a pesar de todo esta ambivalencia, la teoría cuántica es fabulosamente precisa en todas sus predicciones sobre el funcionamiento de los mundos atómicos y subatómicos.<br /><br />¿Significa esto que a nivel microscópico el universo funciona de una manera tan extraña que la mente humana es incapaz de comprender plenamente su comportamiento? Hasta hoy nadie lo sabe. Lo único que sabemos con certeza es que la mecánica cuántica nos muestra, de una manera absoluta e inequívoca, que ciertos conceptos básicos, esenciales para nuestro conocimiento en el entorno cotidiano, no tienen significado cuando nuestro centro de interés se limita al ámbito de lo microscópico.<br /></div><div align="justify"><br /><strong>3.- Ondas o partículas</strong></div><div align="justify"><strong></strong><br />De los experimentos de Thomas Young a principios del siglo XIX, con las pantallas con ranuras, de los que solo vamos a referir los resultados, se sacaron los siguiente y extraños comportamientos de las partículas elementales.<br /><br />Tanto si en los experimentos se utilizan fotones como electrones, las conclusiones a las que se llegan son que, tanto en un caso como en el otro, ambos se comportan como si tuvieran las propiedades de las partículas y de las ondas al mismo tiempo. Es como si el mundo microscópico nos exigiera que abandonemos la idea intuitiva de que una cosa es o bien una partícula o una onda, y aceptemos la posibilidad de que sean ambas cosas a la vez.<br /><br />Como hemos señalado, esta condición se da tanto en la prueba con fotones, donde parece más comprensible este fenómeno, como en la prueba con electrones, que le incorpora una característica similar a la de las ondas, conjuntamente con su definición más habitual como partícula. Esto es lo que hace que nos formulemos la pregunta: ¿Ondas de qué? La respuesta, que está respaldada por una cantidad enorme de datos experimentales, es la sugerencia del físico Born que afirmó que cada electrón o fotón lleva asociada un cierto tipo de onda, que denomina función de onda, y que, además, afecta a su determinación espacial, posición que habrá que determinarla desde el punto de vista de la <em>probabilidad</em>. Esto se refiere a que las ondas crean en la partícula un estado vibratorio que hacen que, en cada instante, el lugar donde se encuentra la partícula será aquel en que la magnitud de la onda es mayor. Opiniones científicas más recientes, para intentar dar una explicación más razonable a la dualidad onda – partícula, afirman, como expone en su libro, <em>Los conejos de Schrödinger</em>, Colin Bruce, que las partículas elementales que se desplazan van acompañadas de una onda piloto que guía el movimiento sutil de la partícula, y solo cuando choca contra algo asumen, de nuevo, sus características de objeto puntiforme. En lo que respecta a los fotones, por ejemplo, en el momento de ser creados por la emisión de energía, surge, con ellos, la onda piloto que les acompaña en su trayectoria. Cuando un fotón choca con un objeto y es absorbido, cede su energía en ese punto de contacto y la onda piloto desaparece; se pierde en el espacio infinito.<br /><br />Schrödinger determinó matemáticamente, de forma precisa, una fórmula para la interpretación probabilística. Con ella se pueden realizar predicciones, asombrosamente exactas, en lo que se llama funciones de ondas. Consecuencia de todo ello es que, de acuerdo con la mecánica cuántica, el universo evoluciona según un formulismo matemático rigurosamente exacto y preciso. Pero este formulismo solo determina la probabilidad de que se llegue a un resultado concreto, pero sin fijar exactamente el instante en que se produzca ese resultado.<br /><br />Según estos principios, otro experimento curioso realizado con las rendijas del dispositivo de Young, y conocido por el experimento de la doble rendija, es que cuando se hace pasar un electrón a través de la rendija de la derecha, el electrón no debería preocuparse de que haya también otra rendija a la izquierda, y viceversa. Pero, de alguna manera, lo hace. El espectro que se obtiene de este experimento, es que aunque se disparen los electrones de uno en uno, el electrón es sensible a ambas rendijas. La explicación que dan los físicos es que la onda de probabilidad, o en otro caso, la onda piloto que le guía en su trayectoria, ve ambas rendijas. La experiencia confirma que cada electrón que se abre paso hacia la pantalla fosforescente situada detrás de las ranuras, actúa como si atravesara realmente ambas rendijas a la vez.<br /><br />Esto es realmente muy extraño. Para concretar más lo relacionado con este experimento, diremos que cuando intentamos detectar un electrón, éste se comporta como una partícula. Pero si no le estamos observado, se comporta como una onda. Cuando miramos cual de los dos orificios atraviesa, lo hace por uno solo de ellos, como si el otro no existiera . Pero cuando no observamos el paso del electrón, de algún modo sabe de la existencia de los dos orificios, y actúa como si atravesara los dos a la vez.<br /><br />Los físicos cuánticos han encontrado la manera de poner esto en palabras (dar una explicación) con la función de ondas que ya hemos mencionado. Cuando observamos un electrón o lo medimos con un detector de partículas, la función de ondas se colapsa. En ese instante, la posición del electrón se conoce con la precisión que permiten las leyes fundamentales, y el electrón tiene un componente que podemos considerar como una partícula, al pasar sólo por una de las rendijas. Pero si no se le observa, al no colapsarse la función de ondas, actúa como si pasara por las dos rendijas a la vez, esto es, como si fuera un onda.<br /><br />Por otro lado, es interesante añadir que los electrones, en un sentido más profundo que cualquiera otra de las partículas de producción de masa del mundo corriente, son indistinguibles. Esto quiere decir que si disparásemos dos electrones a la vez en el experimento de Young, aunque los dos llegaran a la pantalla fosforescente a través de las ranuras, no existe manera de saber cual es cual. Esto sucede de manera igual con los electrones de un átomo, salvo por el spin; que podríamos distinguirlos. Feynman, a este respecto escribió lo siguiente: “La mecánica cuántica describe la Naturaleza como algo absurdo desde el punto de vista del sentido común. Pero concuerda plenamente con las pruebas experimentales. Por tanto, espero que ustedes puedan aceptar a la Naturaleza tal como es: <em>absurda</em>”.<br /><br />Hay otro aspecto, más interesante, que marca la diferencia entre el razonamiento cuántico y clásico. Se trata del <em>principio de incertidumbre</em>, que se basa en la particularidad de que a nivel cuántico, al hacer una medición sobre una partícula, un electrón, por ejemplo, a ese nivel infinitesimal, la medición afecta a las condiciones del electrón en el instante en que se hace la medición, velocidad o posición, por lo que <em>no es posible conocer al mismo tiempo ambas</em> <em>características con total precisión</em>. Además, cuanto mayor es la precisión con que se intenta conocer una de ellas, menor es la precisión con que conoceremos la otra. Aunque hemos hablado de electrones, estas leyes se cumplen con todos los componentes infinitesimales de la Naturaleza. Por consiguiente, según la mecánica cuántica, cada vez que las partículas subatómicas participan en interacciones, el resultado depende del azar, por lo que el principio de incertidumbre nunca se `podrá demostrar experimentalmente, a pesar de que su realidad está comprobada con resultados obtenidos con posterioridad a su conocimiento.<br /><br />De hecho, si pudiéramos capturar un electrón en una caja amplia y sólida, y luego aplastásemos los laterales de la caja con el fin de precisar la posición del electrón con mayor exactitud, el electrón se revelaría contra nuestros propósitos, y nos encontraríamos con que se pone más y más frenético, casi como si tuviera un ataque de claustrofobia. El electrón se volvería cada vez más loco y rebotaría contra las paredes de la caja con una velocidad más frenética e impredecible. Este tipo de claustrofobia cuántica es una característica general en el ámbito de lo microscópico.<br /><br />Lo que nos dice el principio de incertidumbre es que el universo , a nivel cuántico, es un lugar frenético cuando se intenta examinar a distancia cada vez más cortas y a escalas de tiempo cada vez más breves. Y que, aunque parezca imposible, a escalas microscópicas, el universo, todo él, es un ámbito frenético y caótico, donde si una fluctuación de energía es lo suficiente grande puede ocasionar, instantáneamente, por ejemplo, que se cree un electrón y su antipartícula, el positrón, ¡incluso si la región estaba inicialmente vacía!, para aniquilarse mutuamente al cabo de un instante, emitiendo la energía que habían tomado prestada para su creación. (Tengamos en cuenta que según la fórmula de Einstein e = m por c elevado al cuadrado, energía y masa son la misma cosa). Lo anterior, nos permite pensar que el big bang pudiera haber tenido su origen como consecuencia de un estado inicial cuántico de altísima energía, como parece que así fue.<br /><br />No obstante, se ha avanzado mucho en la comprensión de los fenómenos del mundo cuántico. Como hemos dicho, las partículas pueden tener un comportamiento ondulatorio o corpuscular. Estos comportamientos esquizofrénicos solo son explicables si la energía posee ciertas propiedades revolucionarias. En primer lugar, la energía está cuantizada; en los átomos no toma todos los valores posibles entre dos determinados, sino unos valores concretos cuya separación, entre dos concretos, está determinada por el valor de una constante de la Naturaleza, denominada constante o cuanto de acción de planck, representado por la letra h y cuyo valor es 6’5 por 10 elevado a -27 erg / seg</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">. En segundo lugar, todas las partículas poseen un aspecto ondulatorio. Se comportan como ondas, con una longitud de onda cuántica que es inversamente proporcional a su masa y su velocidad. Cuando dicha longitud de onda cuántica es mucho menor que el tamaño físico de la partícula, ésta se comportará como una simple partícula. Pero cuando la longitud de la onda cuántica se hace al menos tan grande como el tamaño de la partícula, entonces los aspectos cuánticos ondulatorios empezarán a ser importantes y dominarán el comportamiento de la partícula. Típicamente, lo que sucede es que a medida que aumenta la masa de los objetos sus longitudes de ondas cuánticas es como si se contrajeran para hacerse mucho menores que sus dimensiones físicas, y se comportan de una forma no – cuántica o clásica; como simples partículas.<br /><br />Gracias a estas propiedades que hemos enumerado más arriba se consigue la estabilidad del mundo. Si los átomos fueran como pequeños sistemas solares en los que un electrón (por referirnos al átomo de hidrógeno) pudiera orbitar alrededor de un único protón con cualquier energía posible, y, por tanto, sin hacerlo en un orbital fijo que, como consecuencia, se corresponde con una energía determinada, el resultado de este estado de cosas nos llevaría a que los átomos de hidrógeno serían diferentes al poder moverse sus electrones en cualquier orbital. El <em>cuanto</em> nos lleva a esto: El electrón solo puede ocupar, en cualquier átomo, orbitales concretos alrededor del núcleo, con energías determinadas. Los átomos sólo pueden existir en ciertos <em>estados</em> definidos, con<em> configuraciones</em> estables que, a su vez, tienen una energía definida (según propuso Bohr en 1913). Para que cambie la estructura del átomo, éste debe se golpeado por un numero adecuado de cuantos enteros de energía. No puede simplemente deslizarse a un nuevo estado de energía que esté arbitrariamente próximo al antiguo. La estabilidad y la uniformidad que soporta la vida en el mundo que nos rodea está en la cuantización, a nivel de las partículas elementales, de las energías atómicas en una escala de valores separados, en el mundo cuántico no existe una escala progresiva de valores.<br /><br />Por otro lado, una de las consecuencias más espectaculares del carácter ondulatorio de las partículas elementales es la que da origen al <em>Principio de Incertidumbre</em> de Heisenberg, ya que si la materia estuviera compuesta de partículas minúsculas, como perdigones, podríamos decir inequívocamente que una partícula está en una o en otra mitad de la caja que las contiene. En el caso de una onda, la respuesta a la pregunta ¿dónde está? no es tan evidente. La onda llena la caja entera.<br /><br />Con lo expuesto hasta aquí, y como ya hemos indicado en varias ocasiones, La mecánica cuántica tiene un comportamiento que se sale del que conocemos como habitual.<br /><br /><br /><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> La constante de Planck es la relación entre la energía de una partícula y su frecuencia de </span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">vibración : h=E/f.</span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;">BIBLIOGRAFÍA</span></strong></div><div align="justify"><strong><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></strong></div><div align="justify"><strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></strong></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Barrow, J. D. (2001). <em>El libro de la nada</em>. (García. J. Trad.). Barcelona: Ed. Crítica. (Trabajo original publicado en 2000).</span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Bruce, C. (2008). <em>Los conejos de Schrödinger</em>. (Sarret, J. Trad.). Barcelona: Ed. Biblioteca Buridán. (Trabajo original publicado en 2004).</span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Ferris, T. (1998). <em>Informe sobre el universo.</em> (García, J. Trad.). Barcelona: Ed.Crítica. (Trabajo original publicado en 1997).</span></div><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Feynman, R. (1971).<em> Física</em> (tres volúmenes). Ed. bilingüe por Fondo Educativo Interamericano. (Trabajo original publicado en 1963).</span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-50789664392100139172009-06-30T16:10:00.021+02:002011-07-28T11:52:58.181+02:007.- LO INMENSO<div align="justify"><br /><br /><span style="font-family:arial;font-size:130%;">En el tema anterior nos referimos a lo ínfimo, en éste nos vamos a referir a lo inmenso, que no podría existir sin lo ínfimo.<br /></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><br /></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>1.- El Cosmos </strong></span></span></div><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong><br /><br /><div align="justify"><br /></strong>El tamaño y la edad del Cosmos superan la comprensión normal del hombre. Nuestro diminuto hogar planetario, la Tierra, está perdido en algún punto entre la inmensidad y la eternidad. Sin embargo, nuestra especie es joven y promete mucho, como lo ha demostrado con sus descubrimientos más asombrosos.<br /><br />Las dimensiones del Cosmos son tan grandes que al recurrir a unidades familiares de distancia, como metros o kilómetros, no serviría de nada. En lugar de ellas medimos la distancia con la velocidad de la luz. En un segundo un rayo de luz recorre, como sabemos, unos 300.000 kilómetros, es decir, que daría diez veces la vuelta a la Tierra. Sabemos, también, que el Sol está a ocho minutos luz de la Tierra y que la luz en un año atraviesa casi diez billones de kilómetros en el espacio. Esta unidad de longitud, la distancia que la luz recorre en un año, se llama año luz. No mide tiempo sino distancias, distancias enormes.<br /><br />La Tierra ocupa un lugar en el espacio, pero no llega a ser ni un lugar normal, porque la mayor parte del Cosmos está vacía, El único lugar normal en el Cosmos es el vacío. El espacio intergaláctico es un lugar tan desolado que en comparación suya los planetas, las estrellas e incluso las galaxias, se nos antojan algo raro y, a la vez, precioso.<br /><br />No obstante lo anterior, lo que podríamos considerar más normal en el espacio son las galaxias. Una galaxia se compone de gas y de polvo y de estrellas, de miles y millones de estrellas. Alguna de estas estrellas puede ser un sol para alguien. Hay unos cientos de miles de millones de galaxias, cada una con un promedio de un centenar de miles de millones de estrellas. Es posible que en todas las galaxias haya tantos planetas como estrellas, lo que supondría un 1 seguido de 22 veros. Ante estas cifras tan sobrecogedoras, ¿cuál es la probabilidad de que una estrella ordinaria, un Sol, vaya acompañado por un planeta habitado? ¿Por qué tenemos que ser nosotros los únicos afortunados, medio escondidos en un rincón olvidado del Cosmos? Estamos a unos ocho mil millones de años luz del borde del universo conocido, y el Universo sigue expandiéndose a una velocidad increíblemente grande. Ocupamos un diminuto grano de roca y de metal situado en un extremo de una galaxia, la Vía Láctea, a treinta mil años luz del centro de la galaxia.<br /><br />Nuestra galaxia, la Vía Láctea, forma parte de lo que se conoce como el Grupo Local de galaxias, constituido por un conjunto de galaxias que tiene una envergadura de varios millones de años luz y se compone de una veintena de galaxias. La distancia entre galaxias suele ser de un millón de años luz por término medio<br /></div><br /><br /><div align="justify"><br /><strong>2.- Supernovas</strong></div><br /><br /><div align="justify"><br />Una supernova es una estrella que explota. El mundo que nos rodea contiene elementos muy diversos. Sin embargo, todos ellos tienen algo en común. La materia de la que estamos hechos es esencialmente vacía. Toda la materia se puede comprimir. La razón es que a nivel atómico hay más espacio vacío que materia. Menos de una milmillonésima parte del volumen atómico contiene materia (electrones rodeando un núcleo de protones y neutrones). Si eres aficionado al fútbol, imagínate un guisante en el punto central del campo. El guisante representaría el núcleo del átomo y la totalidad del campo el tamaño del átomo.<br /><br />Un átomo mide una centésima de millonésima de centímetro. Es inimaginablemente pequeño. Sin embargo, el núcleo de un átomo es 100.000 veces menor. Mientras las fuerzas electromagnéticas ligan débilmente los electrones en los átomos, el núcleo esta comprimido por intensas fuerzas que se extienden sólo a una millonésima de millonésima de milímetro. A estas distancias tan cortas las fuerzas nucleares dominan sobre todas las demás, a su lado, las tuerzas gravitatorias y electromagnéticas son una minucia.<br /><br />El tamaño de un átomo viene determinado por la ligera nube de electrones que revolotean en la zona más periférica. Como sabemos, estos electrones determinan el comportamiento químico y las propiedades físicas de la materia aquí en la Tierra. Los protones y neutrones aportan conjuntamente el 99’95 % de la masa de la materia.<br /><br />Así pues, estamos hechos de átomos y nuestra masa está concentrada en menos de una milmillonésima parte de su volumen. En otras palabras, la densidad de la materia nuclear es mil millones de veces mayor que la de la materia corriente en la Tierra.<br /><br />Podemos apretujar los átomos unos con otros, pero no comprimirlos individualmente, esta es la razón por la que no se hunde el piso de nuestra casa cuando caminamos sobre él. El tamaño de los átomos está fijado por la Naturaleza y depende de constantes invariables como la intensidad de las fuerzas electromagnéticas y la masa del electrón.<br /><br />A pesar de ello, la gravedad es la fuerza compresora última. Al añadir más y más material, la presión debida al peso se hace tan intensa que los átomos se fragmentan. Los electrones ya no pueden permanecer en sus órbitas y son desplazados. En vez de materia conteniendo átomos formados por núcleos y electrones que los orbitan, lo que tenemos son núcleos rodeados de un gas denso y homogéneo de electrones moviéndose desordenadamente por todas partes Este estado de la materia, el plasma, es el más común en el universo. Aquí en la Tierra y en los cuerpos cósmicos similares somos una excepción<br /><br />Este gas de electrones libres es lo que acabaríamos teniendo si fuéramos añadiendo masa a la Tierra. Los electrones atómicos no serían capaces de sostener sus estructuras ordenadas. La sólida Tierra se convertiría en un gas denso y homogéneo de electrones y núcleos sueltos; es lo que denominamos plasma.<br /><br />¿Que ocurriría si proseguimos añadiendo masa a la Tierra? El volumen atómico, una vez fragmentado, puede comprimirse cien mil millones de veces. La presión que la gravedad es capaz se ejercer es mil millones de veces superior a cualquier presión que pueda alcanzarse en un laboratorio terrestre.<br /><br />Nosotros no podemos hacerlo, pero la Naturaleza puede y lo hace. Así es como se forman las estrellas de neutrones y los agujeros negros.<br /><br />El final de una estrella tiene lugar cuando su combustible se acaba. Antes de llegar a este extremo la estrella se convierte en una gigante roja Esto tiene lugar cuando ha consumido todo el hidrógeno de su núcleo central, y las reacciones termonucleares se dispersan hacia la superficie. Lo que hace que la estrella se expanda rápidamente unas cien veces, y se convierta, como hemos dicho, en una brillante gigante roja. Durante su fase de gigante roja, que suele durar algunos miles de años, la estrella se expande y se contrae de forma periódica hasta que cesa toda combustión nuclear en el centro, entonces, su gran masa, al no poder ser contrarrestada por la presión interior, entra en colapso para formar una estrella de neutrones. La enorme presión que se genera en el interior de la estrella hace que los componentes atómicos se rompan, se separan los electrones de los núcleos, los núcleos se disgregan, así como sus componentes, protones y neutrones. Al seguir aumentando la presión, los electrones libres se aceleran, presionan a los protones, se combinan con ellos y los transforman en neutrones. Al final en el núcleo de la estrella sólo existen neutrones libres. La estrella ha quedado convertida en una enana blanca.<br /><br />La densidad de las enanas blancas es un millón de veces mayor que la del agua En este estado, en un determinado momento, el incremento de presión hace que la estrella explote. Se ha creado una supernova. Como consecuencia de esta explosión, la mayoría de la materia de la enana blanca es expulsada al exterior, generando una gran nebulosa y como residuo de esta explosión queda una diminuta estrella de neutrones o un agujero negro, dependiendo de la masa de la estrella original La materia de una estrella de neutrones pesa tanto, que si pudiéramos tomar de ella una cucharadita de te, esta pequeña cantidad pesaría más o menos como una montaña corriente. Si sujetáramos este pequeño trozo de esta materia y luego lo soltáramos podría pasar sin esfuerzo a través de la Tierra como hace una piedra que cae por el aire, se abriría por si solo un agujero a través de nuestro planeta y emergería por el otro lado de la Tierra.<br /><br />La energía emitida por la explosión de una supernova es enorme, es más de cien veces superior a la que el Sol ha emitido desde antes que la Tierra existiera, ¡y la supernova hace esto en unos pocos días! Como dato crucial, diremos que una supernova puede brillar más que una galaxia entera durante algunas semanas.<br /><br />Una supernova es como un big-bang en miniatura. En los momentos finales de una supernova, Al aumentar la presión en el centro de la estrella, se llegan a temperaturas de 5.000 millones de grados y presiones en su interior que pueden llegar hasta los 100 millones de toneladas por centímetro cúbico. La energía de la radiación es tan intensa que deshace todo lo hecho con anterioridad. Cuando la presión en el centro llega a 10.000 toneladas por centímetro cúbico, los electrones, aplastados con los núcleos, convierten a los protones en neutrones. Pero no termina aquí, en lo que sería una estrella de neutrones, la presión sigue aumentando, y se hace tan intensa que es difícil de detener, por lo que llega un momento en que todo se derrumba hacia el interior de la estrella, con lo que la presión adquiere un incremento tal que el núcleo de la estrella explota y sale disparado hacia fuera. Una densa hola de choque, que viaja a una velocidad de 10.000 kilómetros por segundo, arrastra a toda la materia de la estrella hacia el exterior; al tiempo que explota la estrella, iluminando el cielo, durante semanas, con un luz equivalente a la de millones de soles. Los restos de la estrella habrán formado una nebulosa parecida a la Nebulosa del Cangrejo, y que podrán dar origen a un nuevo sistema planetario.<br />Tenemos referencias de la explosión de algunas supernovas, tal vez, el suceso más espectacular conocido sea la supernova observada en 1.054. Esta explosión dio origen a la nebulosa del Cangrejo. La explosión ocurrió 4.000 años a.C. El estallido emitió una intensa radiación y proyectó al espacio la capa más externa de la estrella. La radiación contenía rayos X y rayos gamma letales, además de luz visible. Situado a 5.000 años luz, el planeta Tierra estaba aguardando, ignorante de lo ocurrido, la onda de luz que se le acercaba.<br /><br />A primera hora de la mañana del día 4 de julio de 1054, los astrónomos chinos observaron una nueva estrella brillante que salía por el este poco antes que el Sol. La llamaron “estrella invitada”. Durante los días que siguieron, su brillo fue aumentando hasta superar al de las demás estrellas del firmamento. Durante casi un mes brilló con tal intensidad que era visible tanto de día como de noche. Era la luz de una supernova. Después de viajar durante más de 5.000 años, los rayos se habían desparramado demasiado para causar ningún daño, pero aun así, la visión era aterradora. Fue palideciendo gradualmente y 18 meses más tarde ya no era visible a simple vista.<br /><br />Después de la supernova del Cangrejo en 1054, ocurrió otra de gran magnitud el 7 de agosto de 1181. Las dos siguientes tuvieron lugar en 1572 y 1604. La última ocurrió en 1987. esta última, de hecho, la violenta explosión ocurrió realmente hace unos 170.000 años en la Gran Nube de Magallanes, en ese momento un destello de luz más brillante que mil millones de soles y una ráfaga de neutrinos fueron proyectados por la explosión. Los neutrinos, viajando a unos 5/6 de la velocidad dela luz, alcanzaron la Tierra con posterioridad a la luz. Esta supernova brilló más que toda la Nube de Magallanes y es la mayor supernova observada desde la invención del telescopio óptico.<br /></div><br /><br /><div align="justify"><br /></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>3.- Otros fenómenos violentos en el Cosmos</strong></span></span></div><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong><br /><br /><div align="justify"><br /></strong>Los acontecimientos a nivel cósmico tienen la condición de catastróficos por los efectos que tendrían en nuestro mundo habitual.<br /><br />En las primeras horas de la mañana del 30 de junio de 1908, en Siberia Central, se observó una gigantesca bola de fuego moviéndose rápidamente a través del cielo. Cuando tocó el horizonte se produjo una enorme explosión que arrasó 2.000 kilómetros cuadrados de bosque e incendió, con una ráfaga de fuego, miles de árboles cercanos al lugar del impacto. La consiguiente onda de choque atmosférica dio dos veces la vuelta a la Tierra. En los dos días siguientes, el polvillo presente en la atmósfera era tan abundante que se podía leer el periódico de noche en Londres, a 10.000 kilómetros de distancia, por la luz que este polvillo dispersaba. Resumido del libro de Carl Sagan, Cosmos narraremos algunas de las crónicas que este acontecimiento trajo consigo:<br /><br />A primera hora de la mañana todo el mundo dormía en la tienda cuando ésta voló por los aires junto con sus ocupantes. Al caer de nuevo a tierra, parte de la familia quedó inconsciente. Cuando recobraron el conocimiento, vieron a su alrededor el bosque ardiendo y en gran parte devastado.<br /><br />Estaba sentado tomando el desayuno al lado de mi arado, cuando oí explosiones súbitas. Mi caballo cayó de rodillas. Una llamarada se elevó, por el lado norte, sobre el bosque... Vi entonces que los abetos del bosque se inclinaban por el viento y pensé en un huracán. Agarré el arado con las dos manos para que no volara, El viento era tan fuerte que arrancaba la tierra del suelo. Lo vi todo con bastante claridad, porque mi campo estaba situado en una ladera.<br /><br />Estaba lavando ropa en el bancal del río Kan. De pronto se oyó un ruido como el aleteo de un pájaro asustado... y apareció en el río como una especie de fuerte marea, al instante se oyó un estallido único, tan fuerte que una de las mujeres trabajadoras se cayó al agua...<br /><br />Este notable caso se conoce por el Acontecimiento de Tunguska. En el lugar del impacto no quedó resto de nada. Se han propuesto muchas ideas sobre la causa, algunas con más o menos seriedad. Ninguna de ellas está firmemente apoyada por la evidencia. El punto clave del Acontecimiento de Tunguska es que hubo una tremenda explosión, una gran onda de choque, un enorme incendio forestal, y que sin embargo no hay cráter de impacto en el lugar. Parece que la única explicación consecuente sea que un trozo de cometa golpeó la Tierra.<br /><br />Los cráteres de impacto no son exclusivos de la Luna. Los encontramos en todo el sistema solar. En Arizona, USA, tenemos un cráter causado por un meteorito Tiene un diámetro de 1’2 kilómetros y una profundidad de más de 100 metros. Se formó hace probablemente 15.000 a 40.000 años, cuando una enorme masa de hierro chocó contra la Tierra. La energía liberada fue equivalente a la de una explosión nuclear de cuatro megatones. Recientemente se ha descubierto en la parte egipcia del Sahara un cráter de 31 km. de diámetro, causado por el impacto de un meteorito cuando los dinosaurios dominaban la Tierra, en el apogeo del Mesozoico, y que es el mayor registrado en África.<br /></div><br /><br /><div align="justify"><br /><strong>4.- Choque de galaxias</strong></div><br /><br /><div align="justify"><br />La colisión de galaxias debe ser fascinante, pero a la vez aterrador. No me gustaría estar allí para contemplarlo.<br /><br />Dos de las galaxias del grupo local, la gran Vía Láctea y nuestra vecina Andrómeda, situadas una de otra a unos 2.000.000 años luz, no parecen portarse bien. Se acercan a razón de 150 kilómetros por segundo. No debemos preocuparnos por ello, ya que tardarían varios miles de años en colisionar, suponiendo que lo hagan.<br /><br />No obstante, en el momento actual, hay, al menos, dos casos conocidos de colisión de galaxias. La NGC 4058 y la NGC 4039, situadas a unos 50 millones de años luz, la otra es la Centauro A (NGC 5128). Esta última constituye quizás la colisión de una galaxia elíptica gigante y de una galaxia espiral cuyos brazos se están destrozando sobre la galaxia elíptica. La reacción crea una fuente intensa de ondas de radio, que surgen de dos grandes lóbulos, de rayos X y rayos gamma. Las rápidas fluctuaciones en la emisión de rayos X pueden deberse a que un agujero negro gigante, oculto en su centro, se está engullendo cúmulos enteros de estrellas. Centauro A está a 14 millones de años luz de distancia; sus lóbulos de emisión de radio tienen una longitud de 3 millones de años luz.<br /></div><br /><br /><div align="justify"><br /><strong>5.- Agujeros negros</strong></div><br /><br /><div align="justify"><br />Como introducción al tema de los agujeros negros diremos que las ecuaciones de la relatividad general demuestran que no sólo la masa si no también la energía resulta afectada por la gravedad. La experiencia demuestra que la masa del Sol desvía los rayos de luz que pasan cerca de él. La luz tiene energía. De hecho, cuando en una pequeña región del espacio se concentra una masa suficientemente grande, las fuerzas gravitatorias resultantes pueden ser tan intensas que impiden la salida de la luz; es el caso de un agujero negro.<br /><br />Al hablar de las supernovas dijimos que cuando se colapsa una estrella, el final era una estrella de neutrones o un agujero negro, dependiendo de la masa de la estrella que se colapsó; vamos a explicarlo. Cuando una estrella consume su combustible, llega un momento en que el calor, al disminuir, hace que disminuya, a su vez, la dilatación que éste motivaba en la estrella, y al no poder esta dilatación compensar la fuerza de la gravedad, la estrella inicia un colapso gravitatorio que, si la estrella tiene una masa suficientemente elevada, puede llegar a fusionar los protones y electrones de todos los átomos formando neutrones (el electrón al fusionarse con el protón anula la carga de éste). Así, la estrella se convertiría en una “estrella de neutrones”.<br /><br />Si la masa de la estrella es superior a 2’5 masas solares, la estrella de neutrones seguirá colapsándose aun más, fusionándose su neutrones entre si. De esta forma, el colapso seguirá hasta que se hayan fusionado todos los neutrones , en ese instante se habrá formado un agujero negro. Este estado es el de máxima densidad a la que puede llegar una estrella al colapsarse.<br /><br />Entre las particularidades de un agujero negro, diremos que su fuerza atractiva es tan intensa que ni siquiera la luz puede salir de él. La razón es que la velocidad de escape en su superficie es superior a la velocidad de la luz<br /><br />Puede haber agujeros negros de masas muy diferentes, la única condición es, como hemos dicho, que su gravedad superficial sea lo suficiente para alcanzar una velocidad de escape ligeramente superior a la de la luz. Para lograrlo existe un límite que se conoce como límite de Schwarzschild, que fue quien lo calculó por primera vez. Este límite dice que para convertirse en agujero negro una estrella, su radio multiplicado por su masa, expresada en masas solares, no debe ser superior a 3. Nuestro Sol, que se ha tomado como unidad para calcular las masas solares, tiene masa 1, por lo que si se contrajera hasta tener un radio de 3 kilómetros (3 x 1 = 3) se convertiría en un agujero negro (pero, no podrá; le falta la condición que hemos citado más arriba de tener una masa superior a 2’5 masas solares, y sólo tiene1).<br /><br />Los agujeros negros son como las “sombras” de estrellas masivas que se han contraído aislándose del resto del universo, puesto que ni la luz puede salir de ellos, sólo han dejado una influencia invisible de un foco de intensa atracción en el espacio que antes ocupaba la estrella originaria. El espacio y el tiempo en torno al agujero negro se comportan de una manera incomprensible para nosotros. Por ejemplo, en la superficie de un agujero negro el tiempo permanece “congelado”; desde allí, un observador, si pudiera estar, todo el devenir del universo exterior al agujero negro, para él, al no existir el tiempo, sería como una contradicción: un instante eterno.<br /><br /><br /><strong>6.- Los quasars</strong></div><strong></strong><br /><br /><div align="justify"><br />Las estrellas de neutrones suelen presentarse como pulsares, pues bien, los quasars son versiones monstruo de los pulsares, con un núcleo de masa enorme en rotación muy rápida asociado a un fuerte campo magnético. Se supone que los quasars se deben a colisiones múltiples de millones de estrellas densamente empaquetadas en el núcleo galáctico, explosiones que arrancan las capas exteriores y exponen a plena vista las temperaturas de mil millones de grados del interior de las estrellas de gran masa. Los quasars representan los fenómenos más violentos del Universo. La energía que se libera en los quasars es inmensa.<br /><br />En la actualidad los quasars son un profundo misterio. Sea cual fuere la causa de una explosión de quasar, algo parece claro: un acontecimiento tan violento ha de provocar estragos increíbles. En cada explosión de quasar pueden quedar totalmente destruidos millones de mundos. Realmente el estudio de las galaxias revela un orden y una belleza universales, pero al profundizar en su estudio, también nos muestra una violencia caótica a una escala insospechada.<br /><br />Por suerte para nosotros, estos objetos tan tumultuosos, los quasars, se encuentran a miles de millones de años luz de nosotros, en los confines del Universo conocido. Son los acontecimientos de mayor potencia en la historia del Universo desde el mismo big bang.<br /></div><br /><br /><div align="justify"><br /></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>7.- Otros fenómenos violentos en la Tierra</strong></span></span></div><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong><br /><br /><div align="justify"><br /></strong>Nos hemos referido, más arriba, a los quasars como los fenómenos más violentos del universo, pero a lo largo de la vida de la Tierra se han producido fenómenos en nuestro planeta que, situados en el contesto terrestre, aunque no puedan asemejarse en magnitud a los causados por quasars, si los podemos considerar como muy violentos.<br /><br />Si se analizan los últimos 3.000 millones de años, trajeron a la Tierra más vida que muerte, y ello porque la frecuencia de bombardeos de cometas y grandes meteoritos se redujo exponencialmente con el tiempo. Si suponemos que un meteorito de más de 300 kilómetros de diámetro cayera sobre la Tierra, su efecto, vaporizaría los océanos por completo y calentaría la corteza terrestre a más de 1.000 grados centígrados. Estos bombardeos esterilizantes que pudieron darse en el principio de la historia de la Tierra, no hay pruebas de que hayan ocurrido en los últimos 3.500 millones de años.<br /><br />No obstante, la tasa vaticinada de bombardeos a gran escala no es en la actualidad cero. En un periodo entre 100 y 300 millones de años, más o menos, y por término medio, podemos estar seguros de que un gran objeto se estrellará contra el planeta, haciendo estragos en casi todos los seres vivientes. Los datos estadísticos parecen indicar que cada 300.000 años, aproximadamente, un objeto de un kilómetro de diámetro colisiona con la Tierra; y que, por término medio, cada 30 millones de años, más o menos, colisiona un objeto de 10 kilómetros. Se cree que el responsable de la extinción de los dinosaurios hace 65 millones de años, y que hizo cambiar el curso de la evolución a nuestro favor, fue un objeto que tenía entre 10 y 20 kilómetros de diámetro. Un objeto así, produciría un cráter de unos 100 kilómetros de diámetro, cosa que puede parecer difícil de pasar desapercibido, incluso al cabo de 65 millones de años, a no ser que impactara en el mismísimo océano.<br /><br />Afortunadamente, los científicos que buscaban un cráter para confirmar esta hipótesis, encontraron uno, que por los análisis, confirmaba que era de aquella época, mitad en tierra y mitad en el mar. Un cráter inmenso, de 200 kilómetros de diámetro, en la costa de la península de Yucatán, en Méjico. Su efecto debió ser devastador, el polvo que levantó causó un prolongado oscurecimiento del planeta, la Tierra se habría enfriado y la fotosíntesis habría disminuido drásticamente. Sus efectos fueron sentidos tanto por las plantas como por los animales, mucho de ellos se extinguirían, los que resultaron más afectados fueron los enormes dinosaurios, que sucumbieron de forma definitiva.<br /><br />El examen de rocas efectuado por los geólogos, confirma que hubo un cambio brusco en la biosfera de la Tierra hace 65 millones de años Estas observaciones geológicas demuestran que en los estratos de las rocas sedimentarias se encuentran restos fósiles que confirman una extinción masiva, y pruebas físicas más drásticas de un cambio global, así como cuando se examinaron unos estratos arcillosos, de aquel periodo geológico, en los que se hallaron restos, más abundantes de lo normal, de iridio y otros minerales que sólo pueden formarse a temperatura y presión muy alta. Todo ello parece confirmar la hipótesis expuesta de la extinción de los dinosaurios.<br /><br />Durante los últimos 500 millones de años se ha dado cuatro extinciones en masa aún más devastadoras que la de los dinosaurios. Citaremos como la extinción más devastadora, la que se produjo hace 250 millones de años, al final del periodo Pérmico, que eliminó a más del 50 % de todas las especies oceánicas y de todas las familias de vertebrados terrestres. Casi todas las especies extinguidas perecieron en un millón de años. Las plantas pasaron esta crisis con menor número bajas. Aunque se barajan varias posibles causas de esta extinción masiva, no hay una explicación consensuada como origen único de esta “catástrofe”.<br /><br />Puesto que estamos hablando de fenómenos violentos, vamos a referirnos al suceso que más afectará a la humanidad del futuro, si para entonces existe humanidad. Me refiero a la muerte del Sol, que aunque seguirá su evolución actual durante miles de millones de años, en una fecha más o menos larga dejará de brillar.<br /><br />Como decimos en el tema El cosmos, apartado Notas curiosas sobre el cosmos, el Sol lleva luciendo, aproximadamente, 5.000 millones de años, y le queda combustible para otros 5.000 millones. ¡Pero su destino es dejar de brillar!<br /><br />Si analizamos la historia de la Tierra, en las primeras etapas, el Sol era menos brillante que ahora. Con posterioridad, durante los 4.500 millones siguientes, su brillo fue aumentando progresivamente hasta llegar a un 40% más, que es el brillo actual del Sol. Dentro de los próximos mil millones años el brillo del Sol seguirá aumentando de tal forma que al cabo de otros 4.000 millones de años su brillo habrá alcanzado dos veces el actual. En este intervalo, la temperatura del ambiente y la del agua de los océanos se irán elevando muy lentamente, hasta que llegue un momento en que la temperatura alcanzará un valor tal que hará que se inicie la evaporación del agua de los mares, evaporación que culminará al final de esos 4.000 millones años, Cuando esa evaporación alcance su momento más intenso, la temperatura de la Tierra se estabilizará en unos 1.000 grados.<br /><br />Aquí podríamos finalizar el tema, puesto que con esa temperatura se habría terminado la vida en el planeta Tierra, pero brevemente vamos a exponer cual será el futuro infernal del Sol y, como consecuencia, del planeta Tierra.<br /><br />Hemos dicho que al cabo de unos 1.000 más 4.000 millones de años el Sol habrá alcanzado dos veces su brillo actual. A partir de este momento, y durante los 1.000 millones de años siguientes comenzarán unos cambios bruscos en el Sol. Empezará a escasear en su interior el hidrógeno, lo que hará que se inicien en él una serie de acontecimientos precursores de su muerte, que no será instantánea. La proporción de hidrógeno al transformarse en helio durante tanto tiempo ha disminuido de manera considerable, por lo que prácticamente sólo disponemos de helio en el centro del Sol. Esto ha originado un descenso de la temperatura y por consiguiente una contracción de la masa solar. A medida que la contracción aumenta, se incrementa considerablemente la temperatura en el centro del Sol, lo que hace que se inicie la combustión del helio que se transformará en otros elementos más pesados como carbono, nitrógeno y oxígeno El hidrógeno restante sigue quemándose en la superficie. La transformación del helio en elementos más pesados hace que el incremento de la temperatura alcance un valor tan elevado y en tan poco tiempo (más de 20.000.000 de grados) que se generarán enormes cantidades de energía que, a su vez, forzarán a las capas exteriores a expandirse. Esta órbita expansiva se irá ampliando y terminará por envolver a Mercurio, a Venus y posiblemente llegará a envolver a la Tierra. Si esto sucediera, ¡imagínense todo el cielo de nuestro planeta ocupado por una bola de fuego mil veces más brillante que el Sol actual!. La temperatura de la Tierra sería tan elevada que todo en ella ardería. Aunque la Tierra podría haberse salvado de esta hecatombe, ya que, al mismo tiempo que se inicia la expansión del Sol nuestro planeta habría empezado a moverse hacia fuera, debido al menor tirón gravitatorio del Sol en su fase de expansión. Así, la Tierra se habría asentando en una órbita cercana a la actual de Marte. No obstante, lo más probable es que hubiera sido alcanzada por la expansión del Sol, ya que ésta sería más rápida que la velocidad de escape de la Tierra El Sol, posiblemente, se expandiría todavía más. Si alcanzó a la Tierra, que es lo más probable, ésta habría quedado totalmente abrasada. Cuando el Sol se calmase, en la Tierra no habría quedado ni un recuerdo de lo que fue, ¡todo estaría, sencillamente, barrido!<br /><br />El Sol que se había transformado en lo que se conoce como una gigante roja, por el color de su brillo, se irá enfriando progresivamente, perderá la mayor parte de su masa al eyectar su envoltura de gas que se transformará en una nebulosa y conservando su masa sólida, masa que se irá contrayendo paulatinamente. Pasados otros 3.000 a 5.000 millones de años se convertirá en lo que se define como enana blanca, una estrella sin apenas brillo y no mayor que nuestro actual planeta.</div><br /><br /><div align="justify"></div><br /><br /><div align="justify"></div><br /><br /><div align="justify"></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"></span></div><br /><br /><div align="justify"></span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>8.- La Luna</strong></span></div><span style="font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"><br /><span style="font-family:arial;">Como en este tema se han referido fenómenos violentos en La Tierra, no quiero terminarle sin citar el más violento; la formación de la Luna. Para la Tierra, la formación de la Luna fue como un parto doloroso, su origen más admitido es que fue causado por la colisión con un meteorito de un tamaño aproximado al de el planeta Marte.<br /><br />Por análisis de muestras de minerales lunares se ha llegado a la conclusión de que la edad de la Luna es de unos 4.500 millones de años. Si la edad de la Tierra se estima en unos 4.600 millones de años, el impacto se produjo en tiempos muy primigenios. El terrible impacto haría que un bloque gigantesco de materia de ambos cuerpos, la menos pesada, saltara al espacio para posteriormente, mediante un proceso de agregación similar al que formó los planetas, quedara en la órbita terrestre y terminara por originar la Luna.<br /><br />La atracción mutua de la Tierra y la Luna provocaría una aceleración del giro de ésta última, lo que originaría que la Luna se alejara progresivamente de la Tierra. Esto nos lleva a pensar que la órbita de la Luna, en tiempos remotos, estuvo más cerca de la Tierra. En la actualidad, este proceso de alejamiento es insignificante (3'8 mm. por año). Según algunos cálculos, la Luna pudo formarse sólo a unos 25.000 kilómetros de la Tierra (el radio de la Tierra es de unos 6000 km. y en la actualidad la Luna está a unos 384.000 km. de la Tierra).<br /><br />Imaginemos las grandes mareas que esta configuración original producirían, agravadas porque la Luna, debido a su proximidad a la Tierra, giraría a su alrededor a mayor velocidad que la actual. Su alejamiento debió de ser muy rápido, en unos cientos de millones de años ya estaría a la mitad de la distancia actual. A su vez, hay que tener en cuenta que la Tierra giraría también más deprisa. Por pruebas en restos fósiles de árboles y de corales se ha puesto de manifiesto que hace unos 380 millones de años las líneas de crecimiento de dichos fósiles son de 400 días anuales y hace 550 millones de años llegan a los 420 días.<br /><br />Por considerarlos de interés voy a destacar los siguientes datos: Las masas de la Tierra y de la Luna, respectivamente, son:<br /><br />5’98 por 10 elevado a 27 gramos y<br /><br />7’35 por 10 elevado a 25 gramos,<br /><br />por lo que la masa de la Tierra es 81 veces mayor que la de la Luna. </span></div><br /><br /><p><span style="font-family:arial;">Sus radios son: el de la Tierra 6380 km. y el de la Luna 1740 km.</p><br /><br /><div align="justify">Sus densidades son: La de la Tierra 5`5 gramos/centímetros cúbicos y la de la Luna 3’3 gramos/centímetros cúbicos, por lo que la dedensidad media de la Luna es sólo las tres quintas partes de la densidad de la Tierra, lo que prueba que el núcleo del planetoide que chocó con la Tierra, posiblemente hierro, debido a su mayor densidad, se hundió en el interior terrestre en el momento de la hecatombe. </div><br /><br /><div align="justify"><br />Con la ley de la gravitación unlversal y los valores de las masas y los radios de la Tierra yde la Luna, se puede facilmente calcular que el peso de un cuerpo en la superficie de la Luna es 6 veces menor que en la superficie de la Tierra (en la Luna se podría lanzar una pelota de golf a más de 250 metros).<br /></div><br /><br /><div align="justify"><strong>9.- Los cometas<br /></strong>Aunque los cometas no son fenómenos violentos no quiero terminar este tema sin decir algo de ellos. Debido a su pequeñez sólo podremos referirnos a los observados en nuestro Sistema Solar, y que se hayan acercado lo suficiente a la Tierra. Los cometas tienen un núcleo que varía de unos doscientos metros a unos cuantos kilómetros (el cometa Halley, tan conocido, tiene un núcleo que se aproxima a los cinco kilómetros de diámetro).<br /><br />Las órbitas de los cometas suelen tener, por lo regular, un largo recorrido que alcanza el espacio interestelar. Sus órbitas pueden ser elípticas, parabólicas o hiperbólicas, y en su recorrido por el interior de nuestro Sistema Solar pueden verse afectadas por la atracción de alguno de sus planetas, muy especialmente por el planeta Júpiter por ser el más masivo, que en algunas ocasiones ha proyectado fuera del Sistema Solar algún cometa por su efecto gravitatorio. También hay cometas cuyas órbitas tienen un recorrido corto que no alcaza al espacio interestelar.<br /><br />La opinión más unánime sobre los cometas es que son bolas gigantes de hielo ensuciado por partículas de materia. A medida que el cometa se aproxima al Sol se crea alrededor del núcleo una atmósfera formada de gas y polvo, denominada coma, que, en las cercanías del Sol, el Viento Solar[1] la azota y la impulsa hacia afuera originándose la cola. La cola está integrada por el polvo y el gas de la coma ionizado. Como es lógico, la cola de un cometa sólo aparece en las proximidades del Sol, en su perihelio; esta es la razón por lo que cuando se acerca al Sol aumenta su brillo y la longitud de la cola del cometa, brillo y cola que desaparecen al distanciarse del Sol en su recorrido. Al pasar por su perihelio y formarse la cola del cometa, éste pierde cierta cantidad de materia que se ha dispersado en el polvo de la cola y que el núcleo no podrá recuperar.<br /><br />Se supone que el origen de los cometas tiene lugar en la Nube de Oort. La Nube de Oort es una nube esférica de asteroides de distintos tamaños y composición que se encuentra en los límites del Sistema Solar, casi a un año luz del Sol, la masa de los asteroides que la componen se supone que es unas cinco veces la de la Tierra.<br /><br />Antes de terminar estas notas sobre los cometas creo interesante recordar al astrónomo inglés Edmond Halley (1656 1742) por su gran labor realizada en el estudio de los cometas. Entre muchos de sus trabajos, predijo que el cometa que apareció en los años 1531, 1607 y 1685 regresaría pasados alrededor de 75 años, como así fue, y calculó la órbita del cometa que lleva su nombre y anunció su regreso para finales de 1758. La última aparición del cometa Halley fue el 9 de febrero de 1986 y las próximas serán el 28 de julio de 2061 y 27 de marzo de 2132.<br /><br /><br />[1] Viento Solar.- Flujo de partículas producido por la expansión (evaporación) de la corona solar , está formado principalmente por núcleos de hidrógeno y helio así como de electrones, su velocidad es de unos 250 km/seg. </div></span></span><br /><br /><div align="justify"></div><br /><br /><div align="justify"></div><br /><br /><div align="justify"><br /><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>BIBLIOGRAFÍA</strong><br /><br />Sagan. C. (1982). <em>Cosmos,</em> (Muntaner, M. Trad.) (6ª ed.). Barcelona: Ed. Planeta (Trabajo original publicado en 1980).</span></span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Krauss, L<em>.</em> (2007).<em> Una odisea desde el big bang hasta la vida en la Tierra...y más allá,</em> (Páez, F. Trad.)<em> </em>(4ª ed.) Navarra: Ed.Laetoli. (Trabajo original publicado en 2001).</span></div><br /><br /><div align="justify"></div><br /><br /><div align="justify"></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;"></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Anguita,F. (2002). <em>Biografía de la Tierra.</em> <em>Historia de un planeta singular.</em> Madrid: Ed. Aguilar.</span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-5415203135718939552009-05-19T14:38:00.033+02:002011-07-01T20:17:54.053+02:006.-LO ÍNFIMO<div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"><em>En la Naturaleza, lo ínfimo es la base de lo inmenso. (Un terrón de azúcar tendría</em> <em>10 elevado a 22 átomos).</em></span></span></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"></span></span></div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">En estas notas voy a hablar de los quarks, que son, hasta el momento, los componentes más elementales de la materia. También hablaré de los electrones, componentes esenciales de la materia, así como de sus efectos al ser impulsados para que circulen a través de un hilo conductor y generen lo que se conoce como <em>corriente eléctrica.</em> </span></span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;">1.- Los quarks</span></strong></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">En los escritos anteriores me he referido a los protones y neutrones como partículas constitutivas de los núcleos atómicos, donde reside casi la totalidad de la masa del átomo. Pero, realmente, no se pueden considerar como elementales, ya que tanto el protón como el neutrón están, a su vez, formados por los denominados quarks. Los quarks se pueden considerar como la partícula más elemental que integra la materia.</span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">No voy a referirme cómo fue la génesis del <em>modelo quark</em> de la materia y sus fundamentos, pero la “realidad” es que el modelo quark explica muy ajustadamente las interacciones del mundo de las partículas portadoras de materia. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Para empezar, diré que los quarks aún no han sido observados como elementos aislados, están perpetuamente recluidos en el interior de protones y neutrones como en un santuario, sólo se conocen por sus efectos. La fuerza que une los quarks para formar los protones y neutrones es tan intensa, que no puede ser vencida por las energías que, por el momento, se puede aplicar en los laboratorios. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Aunque se conocen seis quarks distintos, en la constitución de los núcleos atómicos sólo participan dos quarks, los denominados<em> u</em> y <em>d.</em> (como todas las partículas constitutivas de la materia, los quarks también tienen sus antipartículas). </span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"></span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Los protones y neutrones, así como el resto de las partículas denominadas<em> bariones</em>, están constituidos por estos dos quars tomados de una combinación de tres. La estructura de otras partículas denominadas <em>mesones</em></span><span style="font-size:130%;">[1]</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">, están constituidas sólo por combinaciones de dos de estos quarks. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Antes de continuar con el tema de los quarks, voy a referirme a una característica muy especial de las partículas elementales que ayudará a comprender algunos de los fenómenos que irán apareciendo. Me refiero al <em>spin.</em> El spin es un impulso angular, intrínseco de las partículas elementales, que es debido a la rotación de la partícula alrededor de su propio eje. Diré, para simplificar, que el spin viene caracterizado por un número. Así, por ejemplo, electrones, protones y neutrones tienen spin 1/2 y los fotones tienen spin 1. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Las partículas con spin 1/2, el spin puede señalar o bien en una dirección determinada o bien en dirección contraria (esto se representa gráficamente con una flecha hacia arriba o hacia abajo). Aunque he señalado en las notas sobre <em>comportamiento cuántico</em> (aun no editado) que un electrón es indistinguible de otro, dos electrones con spin opuesto, en determinadas situaciones, se comportan como si fueran diferentes. Este detalle habrá que tenerle en cuenta cuando hable del <em>principio de exclusión de Pauli</em>, que facilitará la entrada en el comportamiento de los quarks. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Para mejor comprender el principio de exclusión de Pauli, voy a referirme a los átomos donde también se manifiesta este principio. Los tres primeros elementos de la tabla periódica son: hidrógeno, helio y litio. El hidrógeno consta de un núcleo con un sólo protón y de un electrón que se mueve en la órbita mas interna (la de menos energía).El helio tiene un núcleo compuesto de dos protones y dos neutrones y, por tanto, debe poseer dos electrones para neutralizar la carga positiva de cada protón, también situados en la órbita más interna. El litio tiene un núcleo compuesto de tres protones y cuatro neutrones y debe poseer, por tanto, tres electrones. Dos de los electrones ocupan la órbita inferior, como en el helio, mientras que el tercer electrón ocupa la órbita siguiente superior. Es como si los dos primeros electrones <em>llenaran</em> la órbita más interna, de manera que el tercero debe encontrar sitio en otra parte. La idea de que los electrones pueden llenar espacios orbitales es lo que se conoce como principio de exclusión de Pauli. Esta ley se expresa de manera muy simple: <em>dos partículas idénticas de spin 1/2 no pueden ocupar el</em> <em>mismo estado cuántico.</em> Aunque los dos electrones son idénticos en el caso del helio, para ocupar el mismo estado cuántico tienen que parecer distintos y en efecto lo son, ya que uno tiene spin hacia arriba y el otro hacia abajo. Es como si cada orbital del átomo fuera una especie de “parking” de electrones y cuando todos los espacios de un orbital son ocupados, el electrón siguiente debe ir a un orbital superior en el que haya espacios libres. Los orbitales de los electrones están limitados estrictamente, no existen valores intermedios en los que puedan moverse los electrones. Esto sucede en todas las capas de los distintos átomos (cada capa puede tener varios orbitales, pero en cada orbital sólo tienen cabida dos electrones). Por citar otro ejemplo, voy a referirme al átono de sodio. El átomo de sodio debe tener once electrones, dos en la capa más baja, ocho en la siguiente, que así queda llena, por lo que el siguiente electrón irá a la tercera capa, en la que, a su vez, sólo tienen cabida ocho electrones. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Para completar los conceptos anteriores, debo añadir que en el universo existen dos tipos de partículas; partículas con spin ½, que son las que forman la materia del universo, y las partículas con spin 0, 1 y 2, las cuales dan lugar a las fuerzas entre las partículas materiales. Las partículas de fuerza no obedecen a la ley de exclusión de Pauli, por lo tanto, no existe un límite al número de partículas que se pueden intercambiar en su actuación, por lo que pueden dar lugar a fuerzas muy intensas. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Con esta breve explicación del principio de exclusión de Pauli voy a referirme de nuevo a los quarks, que al ser objetos de spin 1/2, los físicos supusieron que también ellos deberían obedecer al principio de exclusión. </span></div><span style="font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Existe una partícula, la partícula denominada delta, que está integrada por tres quarks idénticos, tres quarks u, que están en el mismo estado, (los tres con el spin hacia arriba). Si los quarks deben obedecer al principio de exclusión de Pauli, esta partícula no podría existir. Hay sólo dos salidas para este dilema: o bien los quarks no cumplen con el principio de exclusión o bien los tres quarks constituyentes de la partícula delta no son idénticos. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Como la Naturaleza es muy exigente en el cumplimiento de las leyes que ella misma se ha impuesto, los físicos optaron por la segunda posibilidad y acertaron. Llegaron a la conclusión de que debería haber una razón que hiciera a los tres quarks de la partícula diferentes y decidieron trabajar con la idea de que si los quarks tuvieran colores distintos. El problema quedaría solucionado, algo parecido a lo que sucede con el spin, en el caso de los electrones y así no habría conflicto con el principio de Pauli, ya que aunque los tres quarks fuesen los mismos y se encontraran los tres con el spin orientado en el mismo sentido, no serían partículas idénticas si tuvieran colores distintos. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">La idea de color fue, por fin, aceptada, al comprobar que resolvía toda la situación conflictiva derivada del estudio de los quarks y así pasó a ser una nueva propiedad de estas partículas. Aunque el término “color” sea una solución perfecta, que nadie piense que existe realmente un duende con brochas y tres botes de pintura azul, rojo y verde, que vaya por ahí coloreando quarks. En física de partículas, el color es una propiedad de los quarks del mismo modo que lo son el spin o la carga. Lo cierto es que hay indicios experimentales de que el color es como si realmente fuera una propiedad intrínseca a los quarks y, tanto es así, que ha dado lugar a una técnica, aplicada al estudio de las partículas elementales, denominada<em> cromodinámica</em> <em>cuántica,</em> que tiene cierta similitud con la <em>electrodinámica cuántica</em>, que estudia los procesos electromagnéticos en los que el electrón es el objeto fundamental. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Volveré a recordar que el color es una característica que se ha asignado a los quars para facilitar su estudio. Existe una razón fundamental para que los quars no puedan tener ningún color, en el sentido estricto de la palabra. La razón es que al ser mucho más pequeños que las longitudes de onda de la luz visible, al igual que los átomos, nunca se podrá esperar “mirar” de manera normal las partes que forman un quar o un átomo. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Según el modelo de quarks, el protón está constituido por dos quarks u, con spin hacia arriba y un quark d, con spin hacia abajo, y el neutrón por un quark u, con spin hacia arriba y dos quarks d, uno con spin hacia arriba y el otro hacia abajo. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Al ser la carga del protón equivalente a una carga positiva, la carga resultante de los tres quarks que integran esta partícula debe ser, precisamente, 1 y positiva, por lo que la carga de los quarks deberá ser fraccionaria para conseguirlo, al igual que la carga del neutrón que es cero. La carga de los quarks se ha fijado como sigue: </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Tipo de quark y Carga <em>u</em> +2/3 <em>d</em> -1/3. La carga del protón sería: +2/3 +2/3 -1/3 = +1. Y la de neutrón sería: +2/3 -1/3 -1/3 = 0. Que se corresponden con sus respectivas cargas. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Al tratar en un próximo tema el <em>Principio de mínima acción </em>diré que el neutrón libre (fuera del núcleo) es una partícula inestable, cuyo promedio de vida es de unos 920 segundos y que terminaba desintegrándose en un protón, un electrón y un antineutrino, de esta forma quedaba transformado en un protón. Contrariamente al neutrón, el protón es completamente estable. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">No obstante, existen algunas partículas, que se las conoce como inestables o radiactivas, que son aquellas cuyos núcleos atómicos tienen un elevado número de protones (superior a 83). En ellas, al aumentar la fuerza de repulsión entre los protones, por ser su número elevado, se crea un estado de inestabilidad que permite al neutrón poder desintegrarse en el interior del núcleo, en lo que se conoce como desintegración beta. </span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">La desintegración de una partícula tiene lugar cuando uno de los quarks que la componen cambia de spin o de identidad (se transforma en otro quark). Si la desintegración es causada por un cambio de spin, la desintegración es rápida, pero cuando es causada por un cambio de identidad, cuesta más, por lo que suele ser más lenta. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">En el caso del neutrón, la desintegración tiene lugar por un cambio de identidad ya que uno de los quarks <em>u</em>, que integra su núcleo, se transforma en un quark <em>d</em>, con spin hacia arriba. Como consecuencia de esta reacción, como he indicado, se crean un protón, un electrón y un antineutrino. Estas dos últimas partícula se emiten al exterior, con lo que el neutrón ha quedado convertido en un protón. El electrón y el antineutrino que se emiten no es que existieran dentro del neutrón, han sido creados a expensas de la masa que ha perdido el neutrón en esta transformación (recuerden que el neutrón pesa 1’3 Mev más que el protón resultante). </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">En casos como este, el átomo queda con un protón de más, un neutrón de menos y, como consecuencia, una carga positiva de más. Pero, por lo general, un átomo de estas características captará pronto un electrón libre de su entorno, que se acoplará a su órbita, convirtiéndose, de nuevo, en eléctricamente neutro. Como las características de las partículas elementales vienen dadas por el número de protones de su núcleo, al aparecer un protón más en el átomo afectado por la desintegración, el resultado final será un átomo de una partícula distinta a la del átomo predecesor. <em>Se ha creado una partícula distinta a la de origen</em>. Podemos decir, que como consecuencia de la desintegración beta, se obtiene un elemento químico nuevo, que al tener un protón más en su núcleo, ocupará en el sistema periódico de elementos de Mendeléiev el puesto siguiente al del elemento precursor. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Hay que recordar que el neutrón es, por fortuna, aproximadamente 1’3 Mev más pesado que el protón (aunque hoy los físicos no se explican por qué el neutrón es más pesado que el protón), por lo que puede desintegrarse en un protón, un electrón y un anti-neutrino, como se ha visto. Si fuera a la inversa, si el protón resultase ser más pesado que el neutrón, sería el protón el que se desintegraría en un neutrón y un positrón; entonces, el átomo de hidrógeno, que tiene un solo protón en su núcleo, no sería posible, como consecuencia la vida no existiría, por eso digo que <em>por fortuna</em> es a la inversa. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Una diferencia importante entre los electrones y los quarks, que es como decir entre la electrodinámica cuántica y la cromodinámica cuántica, es que así como los electrones no están ligados entre ellos, los quarks que, como he dicho, se encuentran enclaustrados en el núcleo, están fuertemente ligados entre si. Esta ligazón hace que sean los causantes de la fuerza más intensa de la naturaleza: “la fuerza nuclear fuerte”. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Los causantes de la fuerza que liga a los quarks son los <em>gluones</em>. Los gluones, al igual que los fotones, son partículas sin masa. Los gluones también participan del atributo de color como los quarks (cada gluón puede tener tres colores distintos como los quarks). </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Como ya he señalado, los quarks se encuentran confinados en el interior de los núcleones, (protones y neutrones). La fuerza que une los quarks es relativamente intensa; tan intensa, que si se intentaran separar dos quarks a la distancia de un metro, la energía que habría que emplear sería la misma que para elevar una tonelada a la altura de un metro, por lo que nunca será posible separar quarks a distancias macroscópicas, es por ello por lo que los quaks no han sido, hasta ahora, observados como partículas libres. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Pero esta fuerza, además de tan intensa, es muy típica. A distancias muy cortas, entre 10 elevado a -13 cm y 10 elevado a -10 cm, las fuerzas entre los quarks se debilitan grandemente; pero a distancias mayores a las señaladas, se hacen intensísimas y aumentan si aumenta la separación de los quarks. Esta característica tan especial, podíamos decir que única, se conoce como <em>libertad asintótica.</em> Para comprender lo que se conoce como libertad asintótica, se podría comparar a los quarks a un grupo de esclavos que machan unidos por cadenas de una determinada longitud (dos metros, pongamos por caso). Si los esclavos deciden no alejarse jamás a más de dos metros el uno del otro, podrán moverse más o menos libremente, pero si alguno intenta alejarse más, sentirá el efecto de las cadenas. Si se sustituyen los esclavos por los quarks y las cadenas por las cintas gluónicas, que son las que se supone que unen a los quarks, se tendrá un sistema parecido. Pero con todo, existe una diferencia importante entre los esclavos y los quarks. Un buen herrero puede cortar cualquier cadena. Las cintas gluónicas que unen a los quarks no se dejan romper. De esta manera los quarks se convierten, para siempre, en esclavos de su carga de color (las fuerzas que unen los quarks son mucho más intensas que las fuerzas nucleares fuertes que unen los protones y neutrones, pero estas últimas son consecuencia de las primeras). </span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><strong>2.- La electricidad</strong></span></span></div><span style="font-size:130%;"><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Para hablar de la electricidad tendré que referirme, de nuevo, a los electrones, que son sus causantes. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">En este tema no voy a referirme a la electricidad dinámica, la que se conoce como corriente eléctrica. La corriente eléctrica es el efecto causado por los electrones al desplazarse a lo largo de un conductor a una velocidad próxima a la de la luz </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Podría empezar diciendo que un conductor es, para los electrones, como una tubería para el agua. Pero en el caso de los electrones parece, a primera vista, más difícil de comprender, puesto que el hilo conductor no es tubular como una cañería. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Empecezaré por los átomos. Los átomos son los componentes de la materia y, por tanto, de los conductores. Los átomos están formados por un núcleo central y una nube de electrones que se mueven alrededor del núcleo en orbitales “bien definidas”. Se puede suponer que las órbitas que forman círculos concéntricos alrededor del núcleo. Se sabe que el núcleo tiene tantas cargas positivas (protones) como electrones giran a su alrededor (cargas negativas). Las cargas quedan equilibradas y, por consiguiente, el átomo está en estado neutro. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Los orbitales se reagrupan por capas y en cada capa tiene sólo cabida un número fijo de electrones. Como es lógico, los electrones que, como se sabe, tienen carga negativa, son atraídos por las cargas positivas del núcleo pero, como es razonable, los electrones de las capas más externas son atraídos con menos intensidad que los de las capas internas pero, además, cuanto menor sea el número de electrones de la capa exterior, menor es el poder de atracción hacia ellos. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Curiosamente, los elementos más conductores tienen un solo electrón en el orbital más exterior, por lo que este electrón está muy débilmente retenido por el núcleo pero, como hemos señalado, cuanto mayor sea el número de electrones del átomo más débilmente están retenidos los electrones de la capa externa, puesto que mayor será el número de orbitales y, por tanto, su distancia al núcleo. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Los elementos más conductores son, por el orden que se citan; el oro, la plata y el cobre. Los tres tienen un sólo electrón en el orbital exterior y el número total de electrones de cada uno es; el oro 79, la plata 47 y el cobre 29 (el aluminio también tiene un electrón en el orbital exterior y un total de 13 electrones). </span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Para que circule el agua a través de una tubería hay que aplicar una fuerza en un extremo que impulse al agua para que salga por el otro extremo. Igualmente, si a los electrones externos de los átomos que constituyen un conductor, que son los más débilmente ligados al núcleo, se les aplica una fuerza adecuada, se cponseguirá que se desplacen de átomo en átomo a lo largo del conductor. Esto, que es un símil muy simple, es la base de la corriente eléctrica. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Imaginemos una bomba mecánica impulsora de agua. Al ponerla en funcionamiento en una instalación hidráulica, lo que hace es crear una presión en un extremo, el de salida del agua y una especie de vacío en el extremo opuesto, de esta forma se generará una corriente de agua. Igualmente, un generador eléctrico, que puede ser una pila, una dinamo o un alternador, hace lo mismo, crea una presión de electrones en un extremo y un vacío de electrones en el opuesto. Si estos extremos están unidos por un conductor, en el extremo del generador donde se genera la presión de electrones, los electrones del conductor reciben un empuje que se transmite de forma instantánea a todos los electrones de la capa externa de los átomos que integran el conductor. Como en el otro extremo del generador existe como un vacío de electrones, los electrones del conductor unido a él se precipitan en el generador, el cual, al seguir impulsándolos establece, así, una corriente eléctrica. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Para comprender algunos efectos de la electricidad, habrá que decir algo del magnetismo. Lo más simple, es decir que la electricidad y el magnetismo son la misma cosa. Todo el mundo sabe lo que es un imán. Un imán crea un campo magnético</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[2]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">. Al igual que un imán, una corriente eléctrica crea también su campo eléctrico, pero lo asombroso es que entre un campo magnético y un campo eléctrico se originan reacciones mutuas. A estas reacciones se las conoce con el nombre de reacciones electromagnéticas. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Pues bien, si por una bobina hecha de hilo conductor, cobre, por ejemplo, se hace circular una corriente continua, la generada por una pila, por ejemplo, la bobina crea un campo magnético en todo similar al que crea un imán y tanto más intenso cuanto mayor sea la corriente que atraviesa la bobina. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Pero, curiosamente, si a esa bobina, en lugar de unirla a una pila, se la une a una bombilla y hacemos que la bobina gire adecuadamente en un campo magnético, se observa que la bombilla se enciende, luego se ha generado electricidad en la bobina, la bobina se comporta como un generador de corriente eléctrica. Esto es el origen de las dinamos y los alternadores, así como de los motores eléctricos. Pero además, lo interesante es que el campo magnético en que gira la bobina puede ser creado por la misma corriente que ella genera, no se precisa de un imán. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">La técnica que regula las reacciones electromagnéticas se denomina electromagnetismo. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Como la electricidad es causada por el desplazamiento de los electrones, antes de terminar este tema voy a referirme a su velocidad de desplazamiento. A este respecto hay que diferenciar dos casos, su desplazamiento por el vacío, donde se desplazan libremente y el desplazamiento por un conductor, donde la dificultad va ser considerable y dependiente de la conductibilidad del conductor. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">La velocidad de los electrones depende de la diferencia de potencial aplicada (de los voltios). En el vacío, por ejemplo en un tubo de rayos catódicos, una diferencia de potencial aplicada de un voltio causaría una velocidad de los electrones de 5’93 por 10 elevado a 7 cm/seg (59.300.000 cm/sec.). A una diferencia de potencial de 100 voltios la velocidad sería de 5’93 por 10 elevado a 8 cm/seg. Para que la velocidad de los electrones se aproximara a la velocidad de la luz (velocidad que no pueden superar), la diferencia de potencial aplicada debería superar el millón de voltios. En el caso de la corriente eléctrica que se desplaza por un conductor el movimiento de los electrones es aleatorio y mas dificultoso al tener que desplazarse de átomo a átomo, dificultad que aumenta con lo que se conoce como resistencia eléctrica de cada tipo de conductor. A pesar de este movimiento lento de los electrones de átomo a átomo el efecto de la corriente eléctrica cuando se cierra un interruptor se nos parece instantáneo, porque es el campo eléctrico el que al desplazarse a la velocidad de la luz impulsa por igual, a esta velocidad, a la totalidad de los electrones que hay a lo largo del conductor. Pero al igual que cuando se abre un grifo el agua que sale por él no es el que en ese momento está en contacto con el émbolo de la bomba que lo impulsa, los electrones que inician su circulación en el interruptor al ser cerrado, tampoco son los que en ese instante estaban en el extremo del conductor unido al generador de corriente. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Pero como aquí voy a hablar de la electricidad especialmente para referirme a la importancia que lo <em>ínfimo</em> tiene en lo <em>inmenso</em>, voy a entrar en ello. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Cuando hablo de trabajo (energía) desarrollado en un segundo, estoy realmente hablando de<em> potencia</em>, pues bien, voy a referirme a ella. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Hay tener presente, para los cálculos que realizaré posteriormente, que la energía que adquiere un electrón, en un segundo (potencia), al ser desplazado por la diferencia de potencial de un voltio es de 1’6 por 10 elevado a -12 ergios. A esta magnitud se la conoce con el nombre de <em>electronvoltio (ev).</em> </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Además, se sabe que un vatio (unidad de potencia) es igual a 10 elevado a 7 ergios, luego para generar un vatio de potencia se precisaría el desplazamiento de 10 elevado a 7 dividido entre 1’6 por 10 elevado a -12, igual a 1 dividido entre 1’6 por 10 elevado a -19 electrones, igual a 6’25 por 10 elevado a 18 electrones (625 seguido de 16 ceros). </span></div><span style="font-size:130%;"><br /><br /><br /><div align="justify"></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>3.- Algunos datos de interés</strong></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Por su relación con lo ínfimo, voy a relacionar algunos datos interesantes de los constituyentes de la materia que es conveniente tener presentes. </span></span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"><strong>Radio</strong></span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Átomo típico: 3 por 10 elevado a -8 cm. Núcleo típico 3 por 10 elevado a -13 cm. Protón: 3 por 10 elevado a -14 cm. </span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>Volumen</strong> </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Átomo típico: 1’1 por 10 elevado a -22 centímetros cúbicos Núcleo típico: 1’1 por 10 elevado a -37 centímetros cúbicos Protón: 2’1 por 10 elevado a -39 centímetros cúbicos </span></span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>Masa de algunas partículas</strong></span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Protón: 1’67 por 10 elevado a -24 g. Electrón: 9’1 por 10 elevado a -28 g. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Si se observan los valores de las masas de estas partículas y, en general de todas, son tan ínfimos, que los físicos utilizan como valores para los cálculos su equivalente en energía, energía que expresan en <em>electro</em></span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>voltios</em>. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Para poder expresar la masa de las partículas en <em>ev,</em> tendré que recurrir a la fórmula de Einstein: Masa (M) igual a energía (E) dividida por el cuadrado de la velocidad (C) de la luz . </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Si en lugar de E pongo 1 ergio, y en lugar de C su valor en centímetros, sabré la masa, en gramos, que habría que transformar en energía para obtener un ergio. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">M igual a 1 dividido entre (3 por 10 elevado á 10) elevado á 2, igual á 1’1 por 10 elevado a -21 gramos. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Entonces, si 1 ergio equivale a 1’1 por 10 elevado a -21 gramos, los 1´67 por 10 elevado a -24 gramos que corresponden a la masa del protón, equivaldrán a: </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">1’67 por 10 elevado a -24 dividido entre 1’1 por 10 elevado a -21, igual a 1’51 por 10 elevado a -3 ergios. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Como un ev es igual a 1’61 por 10 elevado á -12 ergios, resulta que la masa del protón expresada en ev, será: </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">1´51 por 10 elevado a -3, dividido entre 1’6 por 10 elevado a -12), igual á 0’94 por 10 elevado á 9 ev; igual á 940 megaelectronvoltios (Mev). </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">De la misma forma, se podría determinar la masa en ev de cualquier partícula. </span><span style="font-size:130%;"><strong></strong></span></span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><strong>Valores de la masa de algunas partículas expresada en megaelectronvoltios: </strong></span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Protón 938 Mev. Neutrón 939’3 Mev. Electrón 0’51</span></span><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"> Mev. Quark <em>u</em> 300 Mev. Quark <em>d</em> 300 Mev. </span></span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"><strong>Relación e.ntre algunos volúmenes:</strong></span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">¿Qué relación existe entre el volumen de un protón y el volumen del núcleo? Volumen del protón dividido entre volumen del núcleo es igual á 2’1 por 10 elevado a -39 dividido entre 1’1 por 10 elevado a -37, igual á 1’9 por 10 elevado a -2; igual á 0’019; igual á 1’9 por ciento. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">¿Qué relación existe entre el volumen del núcleo y el volumen del átomo? Volumen del núcleo dividido entre volumen del átomo igual á 1’1 por 10 elevado a -37 dividido entre 1’1 por 10 elevado a -22, igual a 10 elevado a -15. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Dicho de otra forma y expresado en unidades lineales en lugar de volúmenes. Si el </span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">núcleo se ampliara hasta adquirir un diámetro de 30 centímetros (como una pelota de fútbol), ¿cuál sería entonces el tamaño del átomo? Como en volumen, el átomo es 10 elevado a 15 veces mayor que el núcleo, el diámetro del átomo será 10 elevado á 5 veces mayor que el diámetro del núcleo, por lo que el átomo ampliado tendrá un diámetro 30 por 10 elevado a 5 cm. Puesto que 100.000 centímetros equivalen a un kilómetro, su diámetro, expresado en kilómetros, será 30 por (10 elevado á 5 dividido entre 100.000) igual á 30 kilómetros. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">El espacio vacío entre el volumen del núcleo y el del átomo, está ocupado por los diminutos electrones, por lo que el volumen de un átomo es un enorme espacio vacío, como ya hemos mencionado en otras ocasiones. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Quizás nos resulta interesante recordar las unidades de trabajo (energía) y potencia para realizar algunos cálculos. En el sistema cegesimal (cgs) (derivado del nombre de las unidades fundamentales que en él se utilizan; centímetro, gramo, segundo), tenemos las siguientes unidades: </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"><strong></strong></span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"><strong>Tipo y Unidad: </strong>Fuerza: Dina. Trabajo: Ergio. Longitud: Centímetro. Tiempo: Segundo. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Otras unidades de trabajo y potencia que nos pueden interesar son: <strong>Trabajo</strong>: Julio ( J ) igual á 10 elevado á 7 ergios, igual á 6’25 por 10 elevado a 18 ev. Kilográmetro ( km ) igual á 9’81 julios. </span></span></div><br /><br /><p align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Ultimamente ha variado el sistema de medidas y con él algunas unidades, por lo que </span></span><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">al final del escrito señalo las correspondencias entre las unidades del sistema cegesimal (cgs) y el sistema internacional (SI) actualmente en uso.</p><br /><br /><div align="justify"><strong>Calor</strong> : Kilocaloría ( kcal ) igual á 2’6 por 10 elevado a 22 ev </div><br /><br /><div align="justify"><strong>Potencia:</strong> Vatio (W) igual a un julio por segundo, igual á 10 elevado á 7 ergios por segundo. <strong>Caballo de vapor</strong> (HP) igual á 736 vatios. </div><br /><br /><div align="justify">Al principio de este tema escribía que lo ínfimo es la base de lo inmenso, vamos a confirmarlo con tres ejemplos. </div><br /><br /><div align="justify">Una baldosa de 40 por 40 centímetros y dos de espesor, tiene un volumen de 40 por 40 por 2 igual á 3200 centímetros cúbicos, igual a 3’2 por 10 elevado á 3 centímetros cúbicos. </div><br /><br /><div align="justify">He dicho que el volumen de un átomo típico es de 1’1 por 10 elevado a -22 centímetros cúbicos, por tanto, en la baldosa mencionada cabrían 3’2 por 10 elevado á 3 dividido entre 1’1 por10 elevado a -22, igual á 3’2 dividido entre 1’1 por 10 elevado á 25; igual á 2’9 por 10 elevado á 25, que equivale a 29 seguido de 24 ceros (una cantidad incontable). Me he referido a los átomos que tendrían cabida en una baldosa, pero de igual manera podría calcular los que tendían cabida en un metro cúbico. Intenta calcular los que tendrían cabida en un volumen similar al de la Tierra. Su radio es de unos 6.000 kilómetros. </div><br /><br /><div align="justify">El segundo ejemplo podríamos referirlo a la electricidad. </div><br /><br /><div align="justify">Cuando me desplazo por la ciudad siempre utilizo el metro, pero jamás me preocupo de lo que le pone en movimiento. Doy por sabido que lo que le mueve es la corriente eléctrica. Pero realmente también es lo ínfimo lo que mueve al metro, supongamos que para arrancar los vagones de un tren se precisasen 2.000 caballos de potencia, que equivalen a 2.000 por 736 igual á 1.472.000 W. Como para conseguir la potencia de 1 W se precisa el desplazamiento de 6’25 por 10 elevado á 18 electrones, los que se precisarían para conseguir 1.472.000 W serían 6’25 por 10 elevado a 18 por 1.472.000 igual á 92 por 10 elevado á 23 electrones; 92 seguido de 23 ceros. </div><br /><br /><div align="justify">Con este ejemplo del metro suele pasar como con todas las manifestaciones de la Naturaleza. En todas ellas, lo inmenso es lo que se manifiesta a nuestros sentidos, pero lo inmenso no existiría si no fuera por lo ínfimo, ¿por qué no tenerlo también en cuenta? Por ejemplo, cuando se contempla una salida del Sol, sólo se vé en ella su belleza, pero jamás se nos ocurre pensar que lo que asoma por el horizonte es nuestra fuente de vida, por lo que tendríamos que estarle agradecidos por ello, a él, o a la causa que lo hace posible. Me atrevo a pensar si los egipcios es como le veían, como fuente de vida, y es por eso por lo que le adoraban como a un Dios.</span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Pero volvamos a nuestro tema sobre lo ínfimo. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">El tercer ejemplo vamos a referirlo al Sol. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Para conseguirse la brillantez del Sol, brillantez que es la causa tanto de la belleza de su orto como de su ocaso, así como de la fuente de vida que nos suministra, es preciso que, para producir la energía necesaria, se transformen en su interior 600 millones de toneladas de hidrógeno en helio por segundo. Y bajando a lo ínfimo, como un átomo de hidrógeno pesa aproximadamente 1’67 por 10 elevado a -24 gramos, y las 600 millones de toneladas equivalen a 6 por 10 elevado á 14 gramos, resulta que el número de átomos que se consumen por segundo en el Sol es de 6 por 10 elevado a 14 dividido entre 1’67 por 10 elevado a -24, igual á 3’6 por 10 elevado á 38, o lo que es lo mismo, 3’6 seguido de 38 ceros. Si estás interesado, calcula, con cifras, el número de átomos consumidos por segundo. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">¿De dónde procede la enorme cantidad de energía generada en el Sol? Esta energía procede de la transformación, por fusión, de esas 600 millones de toneladas de hidrógeno en helio. Veamos como tiene lugar.</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Para empezar diré que la masa de los componentes atómicos se determina tomando </span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">como patrón el peso del átomo de oxígeno = 16 unidades moleculares (16 UM). Con ello determinamos los siguientes datos. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Valor de la masa de un neutrón = 1'00894 UM.</span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Valor de la masa de un protón = 1'00758 UM.</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Su suma = 2’01652 UM.</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">En un átomo de helio, constituido por la fusión de dos átomos de hidrógeno, tendremos dos protones y dos neutrones, por lo que la masa del átomo de helio debería ser: </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">2’01652 por 2 = 4’03304 UM </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Sin embargo, la masa de un núcleo de helio, determinada mediante un espectrógrafo de masas, es de 4’00276 UM, por tanto, hay un defecto de masa de</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">4’03304 – 4’00276 = 0’03028 UM </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Esta diferencia de masa, que representa el 0’75% de la masa del átomo de helio es a todas luces pequeñísima. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Como la unidad de masa (UM) pesa 1’659 por 10 elevado a -24 gramos, la pérdida de masa del átomo de helio equivale a: </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">0‘03028 multiplicado por 1’659 por 10 elevado a -24 = 5’02 por 10 elevado a -26 gramos. </span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"></span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Esta pérdida de masa del átomo de helio, formado por la fusión de dos átomos de hidrógeno, como todo en la Naturaleza, no se pierde; es la que se transforma en energía. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Para poder expresar esta energía en ergios, recurriré a la fórmula de Einstein </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">E = MC elevado a 2</span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Los 5’02 por 10 elevado a -26 gramos de masa perdida por el átomo de helio equivaldrían, según dicha fórmula a: </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">5’02 por 10 elevado a -26 gramos por 9 por 10 elevado a 20 cm/seg = 45’28 por 10 elevado a -6 ergios. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Que equivaldrían, expresados en ev , y sabiendo que 1 ev = 1’6 por 10 elevado a -12 erg, a:</span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">45’28 por 10 elevado a -6 dividido entre 1’6 por 10 elevado a -12 =28’3 por 10 elevado á 6 ev </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">De acuerdo con lo anterior, un gramo de helio perdería, según una regla de tres, 45’28 por 10 elevado a -6 dividido entre 5´02 por 10 elevado a -26, igual á 9 por 10 elevado á 20 ergios. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Como se sabe que en el Sol se consumen 600 millones de toneladas de hidrógeno por segundo y como la pérdida de masa que se transforma en energía al crearse los átomos de helio representa aproximadamente el 0’75% de este valor, entonces la masa de hidrógeno consumida por segundo y transformada en energía es de unos 4’5 millones toneladas. Con esta energía se podrían hacer hervir, de forma instantánea, un trillón de toneladas de agua, cantidad que supera el volumen de agua de todos los mares de la Tierra. Te invito a que hagas el cálculo, sabiendo que 1 caloría equivale a 4’185 por 10 elevado a 7 ergios. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Como he hablado de los quars, voy a completar este escrito con unas de sus cualidades, que amplía lo dicho sobre la libertad asintótica. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Para una más fácil comprensión, recordaré que cualquier partícula elemental compuesta de quars, como los protones y neutrones, se denominan hadrones. A su vez, los hadrones se dividen en <em>barnes y mesones</em>. Los bariones están integrados por los quars <em>u</em> y <em>d </em>tomados en grupos de tres quars<em> </em>y los mesones por un quar <em>u</em> o <em>d</em> y su correspondiente antiquar. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">He dicho que los quars nunca se encuentran libres, siempre están recluidos en el interior de los hadrones. La razón es que la fuerza que une los quars es tan intensa y constante a distancias equivalentes al tamaño del protón o mayores, que, como he dicho, si se intentara separar dos quars a la distancia de un metro, la energía que habría que emplear sería la misma que para elevar una tonelada a la altura de un metro (cuanta fuerza para un objeto tan pequeño). Para comprender este misterio de confinamiento de los quars voy a exponer un ejemplo figurado. Supongamos que querisiera coger un quar de un protón para sacarlo de allí. Podría utilizar un “descuarkizador” (si existiera), pero en la práctica basta con un choque con un electrón energético. Conforme se tira del quar hay que invertir una creciente cantidad de energía. La cuerda de fuerza gluónica que vincula a nuestro quar con el resto de los del protón acaba por romperse. El resultado final es que la energía que he invertido hasta el momento de producirse la ruptura, produce un par quar-antiquar, y el quar original regresa al protón para restaurar su integridad. El quar-antiquar producidos se aniquilan para formar un mesón. El intento de aislar un quar ha sido un fracaso. Lo único que he conseguido es producir un mesón. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Es muy posible, que el hecho más extraordinariamente curioso relacionado con lo ínfimo, cuya explicación se escapa por completo a los técnicos de partículas, y que es hoy tan misterioso como cuando se descubrió en 1.937, es el hecho de que las cuatro partículas elementales se encuentren triplicadas, como formando tres “familias”, cuando la Naturaleza sólo utiliza las cuatro partículas de la primera familia, la familia electrónica, para constituir toda la materia del universo. </span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"></span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">He señalado que toda la materia del universo está formada por agregados de cuatro tipos de partículas elementales; electrones, neutrinos, quars u y quars d, además de las fuerzas que actúan entre ellas. </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">En primer lugar tenemos los cuatro constituyentes fundamentales de toda la materia que nos rodea; la Tierra, el Sol, los planetas y las estrellas, hasta las más alejadas galaxias, y que constituyen la familia de partícula elementales denominada familia electrónica (indicamos nombre, símbolo y carga eléctrica):</span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"><strong>Familia 1:</strong></span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Electrón, e, -1. Neutrino electrónico, ve, 0. Quar <em>d,</em> -1/3. Quar <em>u, </em>+2/3.</span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">A medida que con el tiempo fue aumentando la potencia de los aceleradores de partículas, fueron apareciendo las partículas de las otras dos familias, con propiedades idénticas excepto su masa que es muy superior (menos la masa de los neutrinos) (la masa de las partículas de la familia 3 es, a su vez, mucho más elevada que la de la familia 2).La familia 2 se denomina familia muónica y la familia 3 tauónica. Sus nombres y símbolos son los indicados a continuación :</span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"><strong></strong></span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"><strong>Familia 2:</strong></span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Muón u -1. Neutrino muónico, vu, 0. Quar <em>s,</em> -1/3. Quar c, +2/3.</span></div><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>Familia 3</strong>:</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Tau, t -1. Neutrino tauónico, vt 0. Quar <em>b,</em> -1/3. Quar<em> t,</em> +2/3.</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Todas estas partículas de las familias 2 y 3 se desintegran muy rápidamente, y por ser muy pesadas, excepto los neutrinos, sólo pueden crearse a las enormes energías de los modernos aceleradores de partículas o en rayos cósmicos excepcionalmente energéticos. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">La pregunta que surge a lo expuesto anteriormente, es ¿por qué el demiurgo</span><a title="" style="mso-footnote-id: ftn3" href="http://www.blogger.com/post-create.g?blogID=5768897964740234370#_ftn3" name="_ftnref3"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[3]</span></a><span style="font-family:arial;font-size:130%;"> decidió triplicar las partículas elementales si la Naturaleza, para crear el universo, sólo utiliza las de la familia electrónica? ¿para dar trabajo a los físicos de altas energías? </span></div><span style="font-size:130%;"><br /><br /><br /><div align="justify"><strong><span style="font-family:arial;">4.- Neutrinos</span></strong></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">El neutrino y su antipartícula, el antineutrino, son las partículas más esquivas y de comportamiento más extraño que se han descubierto hasta ahora en la Naturaleza. Como se ha visto, ambos existen en tres variedades diferentes: neutrino y antineutrino electrónico, muónico y tauónico. Pero es que, como ya he señalado, estas partículas son, con gran diferencia, las partículas que tienen masa más pequeña y, además, las únicas que tienen un solo tipo de interacción, la débil, por lo que ha sido difícil su detección e identificación. Participan, como se sabe, en la desintegración beta, de la que he mencionado la del neutrón, en la que se genera un protón y se emiten al espacio un electrón y un antineutrino, según el esquema</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">N = <em>p</em> + <em>e</em> + </span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"><em>v </em></span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">Los antineutrinos, al igual que los neutrinos, no tienen carga eléctrica, entonces, ¿qué es lo que los diferencia? Ambos tienen espín ½, pero tienen diferente helicidad</span><span style="font-size:130%;">[4]</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">. Los antineutrinos presentan una helicidad en el sentido de las agujas de un reloj, contraria a las de los neutrinos (esta particularidad hace que los neutrinos sean las únicas partículas que al desplazarse por el espacio lo hagan en el sentido levo). Debido, como hemos dicho, a que los neutrinos y antineutrinos son partículas neutras, no presentan la característica que, como señalamos al final del escrito Origen, diferencia a las partículas de materia y antimateria, por lo que es posible que los neutrinos y antineutrinos sean la misma partícula, diferenciados sólo en su helicidad.</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Por sus características, para poder detectar neutrinos es necesario que estos sean muy energéticos o contar con detectores enormemente masivos, por lo que su detección es muy difícil. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">El problema de la detección de neutrinos solares no se debe a la escasez de estos. El Sol emite unos 10 elevado a 38 neutrinos por segundo, de los que en la Tierra sólo se perciben unos diez billones (10 elevado a 13) por metro cuadrado y por segundo. Ciertamente una enorme cantidad, pero difícilmente pueden detectarse por tener muy poca energía, por lo que resultan inobservables. Curiosamente, a diferencia de otras radiaciones, no hay que protegerse de los neutrinos, porque, si no fuera así, sería espantoso, ya que nuestro cuerpo está permanentemente siendo atravesado por miles de ellos. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">A pesar de lo duro de los experimentos para la detección de neutrinos y después de grandes esfuerzos, sólo se han recogido unos pocos sucesos halagüeños en varios años de trabajos, lo que confirma lo difícil que es detectar estas partículas. ¡Los neutrinos pueden viajar, por término medio, más de mil millones de kilómetros a través de roca sin interactuar ni una sola vez con ella! </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Lo difícil de observar los neutrinos hace que la determinación de sus masa tenga que hacerse siempre de formas indirectas. No obstante, gracias a algunos experimentos realizados, se sabe que la masa del neutrino electrónico es inferior a 15 ev; esto es, con mucho el neutrino electrónico tiene una masa de treinta milésimas de la del electrón</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[5].</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">La masa de los otros dos neutrinos son algo mayores. El neutrino muónico tiene una masa menor que 0’17 Mev, y el neutrino tauónico menor que 24 Mev </span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;">Estos límites nos dan los valores máximos posibles para las masas de los neutrinos. Pero, ¿hay valores mínimos? Los últimos estudios han confirmado que estas partículas tienen masa muy pequeña, aunque ésta no se conoce con exactitud. </span></div></span><span style="font-size:130%;"><br /><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><strong>5.- Desintegración beta</strong> </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Antes de seguir con otros temas, quisiera comentar algo que se nos puede haber pasado desapercibido y, por su particularidad, merece tener en cuenta. Me refiero a la desintegración beta. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Decía en el apartado primero de este tema que la desintegración del neutrón, en el interior de un núcleo atómico de aquellas partículas conocidas como inestables o radioactivas, aquellas cuyos núcleos tienen un elevado número de protones (superior a 83), al aumentar la fuerza de repulsión entre los protones, por su elevado número, se crea un estado de inestabilidad que permite al neutrón desintegrarse en el interior del núcleo, en lo que se conoce como desintegración beta. La desintegración, decía, tiene lugar por un cambio de identidad de uno de los quarks u, que se transforma en un quark d. A pesar de que este cambio le cuesta algo más que el cambio de spin, parece que lo hace con la misma facilidad con que me cambio de camisa. Como consecuencia de ello, ha tenido lugar un acto trascendente; se ha creado una partícula distinta a la que conformaba el neutrón desintegrado. Esto es como decir: donde antes teníamos torio ahora tenemos protactinio. Y todo de forma tan simple. </span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;">Este cambio se denomina trasmutación. Éste fue el gran sueño de los alquimistas de la Edad Media, (que no fueron capaces de alcanzarlo). Hubo que esperar hasta que la ciencia moderna lograra este prodigio. La primera trasmutación de un elemento en otro la consiguió el físico inglés Rutherford en 1919, pero para lograrlo, tubo que bombardear, de una forma muy laboriosa, el núcleo de nitrógeno con partículas alfa, partículas de alta energía y así logró convertir el nitrógeno en un isótopo de oxígeno denominado O-7.</span></div><br /><br /><div align="justify"><strong>7.- Correspondencia entre las unidades del sistema cegesimal (cgs) y el internacional (SI). </strong>Últimamente ha variado el sistema de medidas, en la actualidad se aplica el sistema conocido como sistema internacional (SI), por lo que a continuación señalo las correspondencias entre algunas de las unidades de ambos sistemas.</div><br /><br /><br /><div align="justify"><strong>Unidad CGS SI </strong></div><br /><br /><div align="justify">Fuerza------------- Dina -----------Newton (N) </div><br /><div align="justify">Longitud---------- Centímetro ----Metro (m) </div><br /><div align="justify">Masa-------------- Gramo--------- Kilogramo (kg) </div><br /><div align="justify">Potencia---------- Watio---------- Watio (w) </div><br /><div align="justify">Tiempo----------- Segundo------- Segundo (s) </div><br /><div align="justify">Trabajo----------- Ergio---------- Julio (Nm) . </div><br /><br /><br /><br /><div align="justify"></div><br /><div align="justify">Seguidamente indico las relaciones entre algunas de estas unidades que facilitarán cualquier transformación entre ellas. </div><br /><br /><div align="justify">Un kilogramo fuerza (kgf) es igual a 9`8 Newton, y un Newton, su inversa, equivale a 0’102 kgf. </div><br /><br /><div align="justify">Un Newton equivale a 10 elevado a 5 dinas (100.000), y una dina su inversa, será igual a 10 elevado a menos 5 Newton (0’00001).</div><br /><br /><div align="justify">Un julio es igual a 10 elevado a 7 ergios (10.000.000), y un ergio equivale a 10 elevado a menos 7 julios (0’0000001). </div><br /><br /><p></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"> Las partículas denominadas hadrones, que son las que participan en las interacciones fuertes (interacciones nucleares), están integradas por el grupo de los bariones y de los mesones. </span><span style="font-size:130%;">[2]</span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"> Por campo magnético se entiende toda región del espacio en la que tienen lugar reacciones magnéticas, y por campo eléctrico toda región del espacio en la que tienen lugar reacciones eléctricas. </span><span style="font-size:130%;">[3]</span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"> Creador y ordenador del mundo. </span><span style="font-size:130%;">[4]</span><span style="font-size:130%;"> Movimiento helicoidal con el que se desplazan por el espacio. </span></span></p><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">[5]</span><span style="font-size:130%;"> La masa del electrón es de 510 ev.</span></span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">BIBLIOGRAFÍA</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Fritzsch, H. (1984). <em>Los kuars, la materia prima del universo</em>. (Grifols Gras, J., A. Trad.). Madrid : Alianza Editorial. (Trabajo original publicado en 1981).</span></div><br /><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Trefil J. S. (1988). <em>De los átomos a los kuars. </em>(Vila, J. Trad.). Barcelona: Salvat Editores (Trabajo original publicado en 1980).</span></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-4869826274027307862009-05-19T12:19:00.011+02:002010-07-11T15:57:53.954+02:005.-EL COSMOS<div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Por su interés, voy a reproducir un artículo publicado en Blanco y Negro (14-8-05), titulado En los límites de Universo, escrito por Horst Guntheroth, y que resume los conocimientos que del Cosmos se tenían a esa fecha.<br /></span></div><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><br /><span style="font-family:arial;"><strong>1.-La Vía Láctea</strong><br /><br />Nuestra galaxia es una acumulación de estrellas: unos 100.000 millones de enormes esferas incandescentes en cuyo interior se produce un fenómeno de fusión que transforma el hidrógeno en helio y, como resultado, libera grandes cantidades de energía. Estas centrales nucleares a escala cósmica aparecen agrupadas- en numerosos cúmulos estelares- formando una espiral gigantesca de unos 15.000 años luz de espesor por 100.000 de diámetro. Además de girar ininterrumpidamente sobre si misma, la Vía Láctea se desplaza por el universo a gran velocidad como si fuera un platillo volante. Nuestro sistema solar -que significa menos que un punto en la galaxia- se encuentra en un lugar imperceptible de uno de los brazos exteriores de la espiral, que completa una vuelta alrededor de su núcleo central cada 230 millones de años. Hasta hoy ha completa apenas 20. Los científicos han descubierto que en estos brazos están formándose constantemente nuevas estrellas. En el centro, en cambio, se almacenan astros viejos, y, según los expertos, en el mismo centro se ha localizado un agujero negro, una gran fuerza de atracción invisible que, como un caníbal, devora cuanto le rodea a determinada distancia. Ni la luz escapa a su impresionante poder.<br /></span></div></span><span style="font-size:130%;"><div align="justify"><br /><span style="font-family:arial;"><strong>2.-Teoría del big bang</strong><br /><br /></span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">En el principio, hace aproximadamente 13.500 millones de años, sólo hubo radiación y una materia, no identificada aún, que fue concentrándose más y más en un diminuto punto que, tras alcanzar inimaginables niveles de temperatura y densidad, acabó explotando. En un minuto, la onda expansiva, que aun sigue y pudiera ser infinita, alcanzó un diámetro de millones de kilómetros. Así surgieron, según la teoría del “big bang”, el espacio y el tiempo. Aunque cuestionada, esta hipótesis sobre el origen del universo es, con todo, la más aceptada entre los astrofísicos. Tras la explosión, se cree, se formaron las primeras partículas elementales: la materia prevaleció sobre la antimateria - se desconocen las causas - y se formaron los protones, neutrones y electrones; tres minutos después, lo hicieron los primeros núcleos atómicos sencillos. Hubo que esperar 300.000 años para que surgieran los componentes básicos del universo-hidrógeno y helio-, y casi un millón más para que las nubes de gas se concentraran en algunas regiones. Dentro de estas nubes nacieron luego las primeras estrellas y galaxias, y en una de ellas-9.000 millones de años después del “big bang”- se formó nuestro sistema solar y, en él, por fin, nuestro planeta<br /></span></div><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><br /><strong><span style="font-family:arial;">3.-El cosmos</span></strong></span></div><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><br /><span style="font-family:arial;"></span></span></div><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Una pequeña mota de polvo, llamada Tierra, viaja entre las maravillas del firmamento como si fuese una nave de crucero, por la inmensidad del espacio. Sus tripulantes, frágiles y pequeños, poseen una curiosidad insaciable y unos delirios de grandeza fuera de lugar en un cosmos tan gigantesco y enigmático. Persiguen lo imposible: saber al detalle cómo se formó el universo, de que está compuesto, donde acaba-si acaba-; qué papel juegan en él, siendo tan fugaces y diminutos que, a escala cósmica, representan poco más que un pestañeo.<br /><br />Para averiguarlo, apenas cuentan con herramientas: kilo y medio de masa encefálica por cabeza y un arsenal de instrumentos de observación que han ido creando a lo largo del tiempo. De forma sorprendente, han conseguido, no obstante, hacer maravillas con tan pocos recursos. Con ellos han logrado, incluso, comprender parte de lo que ocurre mucho más allá de las luces que brillan en el telón oscuro del cielo.<br /><br />El telescopio espacial <em>Hubble </em>-en órbita a 600 kilómetros de la Tierra- fotografió, hace unos años, más de 100 cúmulos estelares formados entre 400 y 800 millones de años después de la gran explosión que los astrofísicos consideran, probablemente, como los primeros objetos que iluminaron un cosmos, hasta ese momento, oscuro. “nunca habíamos retrocedido tanto hacia el pasado”. Asegura Rodger Thompson, de la Universidad de Arizona.<br /><br />Poco después, en el 2001, el equipo internacional de científicos del telescopio Isaac Newton, situado en La Palma, Canarias, observó otro espectáculo increíble: la nebulosa de Andrómeda ejercía tal atracción sobre su galaxia vecina NGC205 que le arrebataba un autentico reguero de astros desplazándose hacia la que consideramos nuestra galaxia hermana: Andrómeda está a “sólo” 2’5 millones de años luz de la Vía Láctea y es muy similar en apariencia, aunque no en tamaño, Andrómeda es dos veces más grande.<br /><br />No menos asombrados quedaron recientemente los investigadores norteamericanos del Centro Snithsonian de Astrofísica de Harvard. Estudiaban la constelación de Centauro cuando observaron la fase final en la vida de una estrella: poco más que residuos calcinados del antiguo combustible estelar. El carbono se había cristalizado en el interior del astro hasta formar un diamante de 400 kilómetros de diámetro. Nunca antes se había descubierto una enana tan grande; ahora, el antiguo sol recorre el espacio convertido en una gema gigantesca.<br /><br />Gracias a estos y a otros muchos conocimientos acumulados en los últimos años, los astrofísicos han podido hacerse una idea generalizada, aunque no del todo consensuada, del origen del universo; también acerca de su composición y de su destino. El cosmos que dibujan es un lugar grandioso y dramático, violento y aun enigmático, cuyos secretos la mente humana apenas alcanza a comprender.<br /><br />Los científicos saben que todas las estrellas son soles similares al nuestro: enormes bolas de gas incandescente, en cuyo interior el hidrógeno se transforma en helio, liberando grandes cantidades de energía. Algunos poseen sólo una fracción de la masa del Sol; otros la superan hasta en cientos de veces.<br /><br />Las distancias entre estos reactores nucleares son tan descomunales que se miden en años luz. Esta unidad de medida equivale a la distancia que la luz recorre en un año: 9’46 billones de kilómetros. La distancia entre el Sol y la estrella más cercana, Próxima Cetauri, es, por poner un caso, de 4’3 años luz; casi 40 billones de kilómetros. Sólo un pequeño salto si la comparamos con la distancia a otras estrellas.<br /><br />¿Cuántas hay? Imposible saberlo hasta hoy, y probablemente nunca. En una noche clara se pueden apreciar , a simple vista, hasta 6000, una cifra-dicen los expertos-que supone lo que una gota en el océano: sólo en la Vía Láctea existen unos 100.000 soles que, en su dinámica, trazan una espiral gigantesca de l5.000 años luz de grosor por 150.000 de diámetro. Bajo esta forma, nuestra galaxia viaja por el universo cono un platillo volante plano cuyos brazos giran en torno al centro. Nuestro sistema solar se encuentra en uno de los brazos exteriores y completa un giro cada 230 millones de años; desde su origen ha dado apenas 20 vueltas. Después, entre una estrella y otra, no hay prácticamente nada: vacío. La materia interestelar sólo consta de un par de átomos de hidrógeno y helio por centímetro cúbico.<br /><br />La Vía Láctea es, a su vez, una más entre las innumerables galaxias que concentran todas las estrellas del universo. Las galaxias más cercanas a la nuestra son la Gran Nube de Magallanes-a 150.000 años luz-y la Pequeña Nube de Magallanes, a unos 200.000. Están formadas por 15.000 y 5.000 millones de estrellas, respectivamente. La siguiente en proximidad es la nebulosa de Andrómeda.<br /><br />Vistas con el telescopio, las galaxias aparecen bajo formas de espiral, de Z o de estructuras elípticas o lenticulares. No se sabe cuantas flotan en el universo, pero ya se han descubierto tantas-miles de millones, y cada día se encuentran nuevas-, que los astrónomos han dejado de bautizarlas hace tiempo. Ahora, como en el catálogo de unos grandes almacenes, sólo les asignan números.<br /><br />La mayoría de las galaxias aparecen reunidas en grupos o cúmulos debido a la atracción gravitatoria. Otros muchos conglomerados están formados por cientos de galaxias y se agrupan formando lo que los astrónomos denominan “supercúmulos”. Estos, si pudieran ser vistos a gran distancia, formarían una estructura porosa, como la de una gigantesca esponja; grandes espacios vacíos de hasta 150 millones de años luz rodeados por filamentos que serían los supercúmulos.<br /><br />La estructura del universo no es rígida; por el contrario, está gobernada por una dinámica de escala descomunal. Los astrónomos han constatado que las galaxias, independientemente de las fuerzas gravitatorias locales, vuelan a gran velocidad, alejándose unas de otras, como un trueno tras una explosión. Los expertos sitúan la causa de este fenómeno en el mismo origen del universo. A menos de un minuto del big bang, el universo alcanzó un diámetro de muchos millones de kilómetros; más tarde, se formaron los primeros elementos: hidrógeno y helio. Se necesitaron, no obstante, muchos millones de años para que se formaran nubes de gases allí donde su concentración era mayor que en otros lugares. La fuerza de la gravedad fue aglutinando entonces la materia, la presión interior propició un aumento espectacular de las temperaturas y los átomos de hidrógeno acabaron, por fin, fusionándose para formar nuevos átomos, esta vez, de helio. Nació así la primera estrella.<br /><br />Todas las galaxias están tejidas por cúmulos estelares de distintas edades; los astrónomos han aprendido incluso a determinar las distintas fases de los astros, que con el paso del tiempo van cambiando sus características. Cuando, por ejemplo, una estrella de la masa de nuestro Sol ha transformado casi todo su hidrógeno en helio, el astro empieza a incrementar enormemente su tamaño. A estas ancianas estelares, los astrónomos las llaman “gigantes rojas”, las cuales, millones de años después, expulsan al espacio sus capas externas. Concluyen entonces sus reacciones nucleares, y queda apenas un núcleo brillante, relativamente pequeño, del tamaño de la Tierra. Estamos ya ante una “enana blanca”, de una densidad difícilmente imaginable: en su superficie, un dedal pesaría varias toneladas. A lo largo de otros millones de años, la estrella se va enfriando más hasta convertirse en una “enana negra”.<br /><br />Las estrellas mucho más grandes que el Sol acaban, en cambio, de otra manera: consumen su hidrógeno a mayor velocidad, y en sólo unos pocos millones de años, su interior se contrae, su temperatura aumenta, el helio se funde y se transforma en carbono, que se acumula en las capas exteriores del núcleo. Como sabemos, la presión interior sigue aumentando hasta que se produce la explosión, se ha creado una “supernova”, las capas exteriores son lanzadas al espacio con gran violencia. Durante la explosión, los átomos de carbono se transforman en otros elementos más pesados que, a la larga, se convertirán en material de nuevas estrellas y planetas: la Tierra y sus seres vivos estamos compuestos de una materia que un día perteneció a un gran astro. Somos, a nuestro modo, polvo de estrellas.<br /><br />Por último, los restos de estas supernovas se contraen hasta alcanzar una densidad tal que las partículas atómicas, al quedar tan próximas entre si, posibilitan que los electrones se unan con los protones para formar neutrones. Queda entonces un astro de una materia tan densa que una cucharada de ella pesaría, en la Tierra, miles de millones de toneladas. ¿Es, entonces, el fin de la supernova? No. Realmente las supernovas no mueren del todo al explotar: de la materia que arrojan al espacio surgirán nuevos astros.<br /><br />Según los astrofísicos, muchos de estos cadáveres estelares acaban transformándose en uno de los objetos más fascinantes del espacio: los “agujeros negros”. La enorme fuerza gravitatoria de estos cuerpos atrae todo lo que se encuentra cerca de ellos. Ni la luz escapa a su enorme poder de atracción. El universo está lleno de estos monstruos.<br /><br />Los agujeros negros suministran, a su vez, la energía de los objetos más brillantes del universo. Los quasares; núcleos activos de galaxias remotas que giran a gran velocidad y que a menudo poseen una luminosidad billones de veces superior a la del Sol. En su interior, se conjetura, esconden un agujero negro, un tragón cósmico capaz de absorber incluso estrellas enteras. Los científicos llevan localizados hasta hoy miles de quasares.<br /><br />“En el centro de casi todas las galaxias hay un agujero negro”, dice Reinhard Gencel, del Instituto Max Plack de Física Extraterrestre de Garching, en Munich. Él y su grupo de trabajo han comprobado la presencia de uno de estos caníbales en el corazón de la Vía Láctea, aunque se trata de uno relativamente pequeño. “Posee 2’5 millones de veces la masa del Sol y su apetito no es tan exagerado”, afirma. “En mil años se traga, como mucho, una cantidad de materia equivalente a la del Sol”.<br /><br />La dinámica que rige el comportamiento de los grandes conjuntos de los cuerpos celestes sigue siendo uno de los puntos flacos de la investigación astrofísica. Aún se ignora qué ocurre cuando chocan dos conjuntos de estrellas. La pregunta no es retórica: La nebulosa de Andrómeda se acerca cada vez más a la Vía Láctea y la colisión parece inevitable. “Estas dos enormes galaxias se encontrarán dentro de unos 5.000millones de años”, declara Martín Rees, profesor de Astronomía en la Universidad de Cambridge. Nadie cree, sin embargo, que el acontecimiento derive en una gran catástrofe cósmica. “quizá acabe formándose un cúmulo estelar un tanto amorfo”, dice Rees.<br /><br />Los astrofísicos han dudado también, durante mucho tiempo, sobre el destino del universo, pero los nuevos datos les han llevado a asegurar que el cosmos no terminará nunca y que su expansión es infinita y eterna. Esta expansión sigue acelerándose incluso ahora. A pesar de esto, los astrónomos creen que sólo durante cierto tiempo seguirán naciendo estrellas a partir de los restos de astros muertos. Según los cálculos más recientes, dentro de unos 100.000 millones de años, nacerán los últimos soles de cada galaxia y el universo se convertirá en un desierto de cadáveres estelares.<br /><br />Entre los muchos enigmas que aún quedan por desvelar, Los científicos están detrás de la posible existencia de una especie de pegamento cósmico que, con su gravitación, frene el movimiento expansivo de las galaxias y mantenga juntas las estrellas que las forman; la masa de los astros visibles no es suficiente para lograrlo. Investigan febrilmente por eso la composición de esa posible materia oscura, de cuya existencia hay apenas indicios. Se trataría, quizá, de partículas elementales exóticas, aún no descubiertas, que llenan buena parte del espacio interestelar. Además de esta materia oscura, los expertos sospechan también de la existencia de una energía oscura: una misteriosa fuerza que, desde el big bang, impulsa y acelera la expansión del universo. Hasta hoy, sin embargo, ningún científico tiene idea de que puede ser esta energía. “Es un hueso que se nos ha atravesado en la garganta”, reconoce Steven Weinberg, de la Universidad de Texas, en Austin, y ganador del Premio Nóbel de Física. Su colega Genzel profetiza. “La futura solución de este problema hará temblar el campo de la Física. Sabemos que es muy probable que tengamos que derribar buena parte del edificio teórico y levantarlo de nuevo”.<br /><br />A estos grandes desafíos científicos se unen los filosóficos. A muchos astrónomos no acaba de gustarles la teoría del big bang: si tras la explosión de hace 13.500 millones de años nacieron el tiempo y el espacio, ¿qué había antes de la explosión Los defensores de la hipótesis afirman que no tiene sentido pensar esto. Stephen Hawking ironiza incluso: “Pensar qué había antes es como imaginar un punto situado un kilómetro al norte del Polo Norte”.<br /><br />No conformes con respuestas como estas, 33 astrofísicos enviaron recientemente a la revista americana New Scientist una carta abierta en la que afirman que la teoría del big bang no se habría generalizado debido a unas observaciones convincentes, sino, ante todo, a que sus defensores habían sabido imponerse por otros medios, arrinconando a sus detractores. No hay, sin embargo, a la vista, una explicación mejor del origen del universo que la del big bang. Ni siquiera los críticos ofrecen otra alternativa.<br /><br />Por su relación con el cosmos, voy a ampliar este tema con los apartados que siguen.<br /></span></div><span style="font-size:130%;"><div align="justify"><br /><span style="font-family:arial;"><strong>4.-El big</strong> </span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>bang única alternativa al origen del universo</strong></span></div><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><strong><br /></strong><span style="font-family:arial;">Aunque existen razones fundadas para admitir que el universo es finito, esto es, que tuvo su origen en el bin bang, aun está presente la pregunta de si en ese instante además del universo se creó el mundo, o si ya existía un mundo con anterioridad al bin bang.<br /><br />Decimos que, en la actualidad, la teoría que da una explicación mejor del origen del Universo es la del big bang. Con este principio vamos a adentrarnos, un poco más, en este tema. Para ello, nada mejor que hacer un resumen de lo que a este respecto dice Stephen W. Hawking en su libro Historia del tiempo (1988):<br /><br />Fue el físico y matemático ruso Alexander Friedmann quien, desde un principio, aceptó la relatividad general al pie de la letra Friedmann hizo dos suposiciones muy simples sobre el universo: que el universo parece el mismo desde cualquier dirección desde la que se le observe, y que ello también sería cierto si se le observase desde cualquier otro lugar. A partir de estas dos ideas únicamente, Friedmann demostró que no se debería esperar que el universo fuera estático. Friedmann predijo lo que varios años después Edwin Huble encontró con los corrimientos hacia el rojo de las galaxias; su alejamiento a través del efecto Doppler, y, por lo tanto, la expansión del universo.<br /><br />Todos los trabajos realizados por Friedmann, comparten el hecho de que en algún tiempo pasado (entre diez y veinte mil millones de años) la distancia entre galaxias vecinas debe haber sido cero. En aquel instante, que llamamos big bang, la densidad del universo y la curvatura del espacio- tiempo habrían sido infinitas.<br /><br />Esta densidad y curvatura del espacio-tiempo infinitas es lo que hace que todo allí, en ese punto, colapse; hasta la teoría. Ese punto es lo que se llama una singularidad, donde incluso nuestras teorías científicas, formuladas bajo la suposición de que el espacio-tiempo, es uniforme y casi plano, dejan de ser aplicables.<br /><br />Ello significa que aunque hubiera acontecimientos anteriores al big bang no se podrían determinar, porque toda predicción fallaría, por lo que sólo podremos determinar lo que sucedió después del big bang. Así pues, todos los modelos científicos en lo que respecta al espacio tiempo, hay que decir que tienen su origen en el big bang.<br /><br />A mucha gente no le gusta la idea de que el espacio-tiempo tenga un principio, probablemente porque suena a intervención divina. Por ello, hubo un buen número de intentos para evitar la conclusión de que había habido un big bing. La respuesta contraria que consiguió un apoyo más amplio fue la llamada teoría del estado estacionario. La idea era que conforme las galaxias iban alejándose unas de otras, nuevas galaxias se formaban continuamente en las regiones intergalácticas, a partir de materia nueva que era creada de forma continua. El descubrimiento de la radiación de microondas por Penzias y Wilson en 1.965, indicó que el universo debe haber sido mucho más denso en el pasado, lo que hizo que la teoría del estado estacionario fuera abandonada.<br /><br />Hubo algún que otro intento de evitar la conclusión de que debe haber habido un big bang y, por lo tanto, un principio del espacio-tiempo, pero también fueron retiradas.<br /><br />Uno de ellos suponía que el universo en expansión actual no habría resultado de una singularidad como el big bang, sino de una fase previa de contracción. Cuando el universo se colapsó, las partículas que lo formaran podrían no haber colisionado todas entre si, sino que se habrían entrecruzado y separado después, produciendo la expansión actual del universo.<br /><br />Con posterioridad, la respuesta a la teoría de la relatividad general de que nuestro universo debería haber tenido un big bang, un principio del espacio-tiempo, llegó a través de una aproximación completamente diferente, pero relacionada con una singularidad. Fue argumentada por un físico y matemático británico, Roger Penrose, en 1965. Con el hecho de que la gravedad es siempre atractiva, demostró que una estrella que se colapsa bajo su propia gravedad está atrapada en una región cuya superficie se reduce con el tiempo a tamaño cero. Y, si la superficie de la región se reduce a cero, lo mismo debe suceder con su volumen. Toda la materia de la estrella estará comprimida en una región de volumen nulo, de tal forma que la densidad de materia y la curvatura del espacio-tiempo se harán infinitas. En otras palabras, se obtiene una singularidad contenida dentro de una región del espacio-tiempo llamado agujero negro.<br /><br />A primera vista, el resultado de Penrose sólo es aplicable a estrellas. No tiene nada que ver con la cuestión de si el universo entero tuvo, en el pasado, una singularidad del tipo del big bang. Pero cuando Hawking leyó la teoría de Penrose según la cual cualquier cuerpo que sufriera un colapso gravitatorio debería finalmente formar una singularidad, comprendió que si se invierte la dirección del tiempo en la teoría de Penrose, de forma que el colapso se convirtiera en una expansión, las condicione del teorema seguirían verificándose, por lo que podrían aplicarse al universo, con tal de que éste a gran escala fuera, en la actualidad, aproximadamente como un modelo de Friedmann, como así es aparentemente.<br /><br />El resultado final de esta meditación, fue un artículo conjunto de Penrose y Hawking, en 1970, que al final probó que debe haber habido una singularidad como la del big bang, con la única condición de que la relatividad general sea correcta y que el universo tenga tanta materia como observamos. A pesar de que hubo una fuerte oposición a este trabajo, en especial por parte de los rusos, debido a su creencia marxista en el determinismo científico, como no se puede discutir en contra de un teorema matemático, al final, este trabajo llegó a ser generalmente aceptado y, hoy en día, casi todo el mundo supone que el universo comenzó con una singularidad como la del big bang.<br /></span></div></span><span style="font-size:130%;"><div align="justify"><br /><strong><span style="font-family:arial;">5.- Big bang; Teoría inflacionaria</span></strong></div><div align="justify"><br /><span style="font-family:arial;">Dentro de las teorías sobre el big bang destaca la conocida como Teoría inflacionaria. En principio diré que, hasta el momento, el gran bang (la gran explosión) sigue siendo un misterio. Alan H. Guth, físico y cosmólogo Estadounidense, nacido en 1947, habló de esta teoría, por primera vez, en la Universidad de Harvard a sus treinta y dos años. La base de la explicación que da sobre el bin bang es que el universo estalló por gravedad repulsiva, que tiene una potente fuerza gravitatoria negativa. Según Guth, en su primera etapa, el universo contenía cierta cantidad de esa materia, con un poco bastaba.<br /><br />La repulsión gravitatoria interna sería la causa de que esa pequeña cantidad de materia se expandiera a gran velocidad. Si fuera materia normal, su densidad iría disminuyendo a medida que se iba expandiendo, pero la materia antigravitatoria se comporta de manera totalmente distinta, porque otra de sus características importantes es que su densidad no varía, de modo que al expandirse su masa total es proporcional al volumen que ocupa al no variar su densidad, con lo cual también crece su antigravedad. Con este tipo de expansión, que Guth llama inflación, un minúsculo trocito inicial puede adquirir enorme dimensión, tan enorme que puede exceder, con mucho, el tamaño del universo observable.<br /><br />No hay duda que, según la fórmula de Einstein E=mc2, el aumento considerable de masa del trocito inflacionario debió también multiplicarse por un factor colosal su energía</span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">. Como el periodo de inflación tiene un límite porque, según Guth, la materia antigravitatoria es inestable, en determinado momento termina por liberar toda la energía acumulada que produce una bola de fuego de partículas elementales que continúa expandiéndose, pero ya con materia normal y con fuerza de gravedad positiva. la velocidad de expansión irá decreciendo con el tiempo como en la actualidad. La descomposición de la materia antigravitatoria marca el fin de la inflación, que según esta teoría, desempeña el papel del big bang.<br /></span></div><span style="font-size:130%;"><div align="justify"><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>6.- Materia, radiación y temperatura</strong></span></div><span style="font-size:130%;"><strong><div align="justify"><br /></strong><span style="font-family:arial;">Como vimos en el tema Origen, en el primer instante con temperaturas elevadísimas, superiores a los tres mil billones de grados todo era radiación. A partir de esta enorme energía se creó toda la materia existente en el universo. La rapidísima expansión iniciada por el universo desde su origen hizo que la altísima temperatura inicial fuera descendiendo hasta la actual de unos 270 grados centígrados bajo cero.<br /><br />Como hemos dicho, la radiación consiste en fotones, pero a escala macroscópica se manifiesta en forma de ondas electromagnéticas que a mayor frecuencia de la onda mas energía tienen los fotones que la constituyen. Ondas de distintas frecuencias producen efectos físicos distintos. La luz visible corresponde a una estrecha gama de frecuencias (384 por 10 elevado a 12 hasta 769 por 10 elevado a 12 Hz.). Cuando la temperatura de la bola de fuego fue descendiendo gracias a la expansión vertiginosa del universo, la frecuencia de las ondas electromagnéticas, consecuentemente, fue siendo menor. En la actualidad, después de catorce mil millones de años, están por debajo del nivel de las microondas (menos de 10 elevado a 9 Hz.).<br /><br />¿Por qué en el instante inicial sólo había radiación? porque cada partícula de masa sólo puede crearse, como tal partícula, a una determinada temperatura conocida como temperatura umbral (los fotones no tienen temperatura umbral porque ellos constituyen la radiación). A temperaturas más elevadas que su temperatura umbral cada partícula se comporta como un constituyente de la radiación térmica, no como partícula libre. Es por esto por lo que a la temperatura de 3000 millones de grados nos situamos por debajo del umbral de temperatura de electrones y positrones, como decimos en el cuarto fotograma del tema Origen, y al independizarse de la radiación comienzan a actuar como partículas libres. A la inversa, si la temperatura de un cuerpo aumenta progresivamente partiendo de la temperatura ambiental, al llegar a los 3500 grados los electrones se separan del núcleo atómico (estado de plasma). Al alcanzar unos mil millones de grados los núcleos se fragmentan en sus componentes (protones y neutrones) y, finalmente, al superar el billón de grados los protones y neutrones se rompen en sus elementos constitutivos (quars) al haberse superado su temperatura umbral.<br /></span></div><div align="justify"><br /></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;"><strong>7.-Notas curiosas sobre el cosmos</strong></span></div><span style="font-size:130%;"><strong><div align="justify"><br /></strong><span style="font-family:arial;">La luz y el calor, fenómenos naturales que percibimos por los sentidos, son causados por los fotones. Los fotones son causantes de otros muchos fenómenos naturales Los fotones, ¿son partículas?. Lo que se sabe de los fotones es que no tienen masa en reposo</span></span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;">[2]</span><span style="font-size:130%;">. La velocidad de desplazamiento de los fotones es, aproximadamente, de 300.000 Km./seg. A esta velocidad, un fotón daría ocho vueltas a la Tierra en un segundo.</span></span></div><span style="font-size:130%;"><div align="justify"><br /><span style="font-family:arial;">La Tierra describe su órbita alrededor del Sol a una velocidad de 30 Km./seg.<br /><br />A su vez, el Sol describe una órbita alrededor del centro galáctico a 220 Km./seg.. A esta velocidad, el Sol tarda en dar una revolución completa alrededor del centro galáctico de, aproximadamente, 200 millones de años.<br /><br />Nuestra galaxia forma parte del Grupo local, y el Grupo local está integrado en el Supercúmulo de Virgo.<br /><br />El Supercúmulo de Virgo es parte de un conjunto de miles de galaxias que comparten un movimiento global, a una velocidad de más de 600 Km./seg. hacia una concentración de masa, aún no determinada, conocida como el Gran Atractor, situado a unos 200 millones de años luz.<br /><br />La Vía Láctea tiene un diámetro máximo de 100.000 años luz y un número aproximado de estrellas de 100.000 millones.<br /><br />El Sol es unas 1.300.000 veces mayor que la Tierra, por lo que si el volumen de la Tierra es de 1’087 billones de km3, el volumen del Sol será de 1.413.000 billones de km3.<br /><br />La masa del Sol es de unos 2 por 10 elevado a 33 g (10 seguido se 33 ceros) y su volumen 1’413 por10 elevado a 33 cm3 por lo que su densidad media es de 1’42 g/cm3. </span></div><p align="justify"><span style="font-family:arial;">Si la masa del Sol es 2 por 10 elevado a 33 g y la de un átomo de hidrógeno, principal componente del Sol, es 1'7 por 10 elevado a menos 24 g, el número de átomos del Sol será aproximadamente 10 elevado a 57, como se indica en el escrito <em>¿Por qué es tan viejo el universo?</em></span></p><p><span style="font-family:arial;"></p><div align="justify">La masa de la Tierra es de unos 5’98 por 10 elevado a 27 g (10 seguido de 27 ceros) y su volumen 1’087 por 10 elevado a 27 cm3 , por lo que su densidad media es de 5’5 g/cm3.<br /><br />Para que un cuerpo lanzado desde la superficie de la Tierra, verticalmente hacia arriba, no caiga otra vez a la Tierra (despreciando la resistencia del aire), sino que se aleje al infinito, hay que comunicarle una velocidad de 11’2 km/seg. Esta velocidad se denomina velocidad de escape.<br /><br />La luz que emite el Sol tarda en llegar a la Tierra unos 8 minutos debido a que está a una distancia de unos 145 millones de kilómetros.<br /><br />Desde el instante que el universo se hizo transparente a la radiación, las ondas de luz han viajado sin dispersarse por el espacio durante unos catorce mil millones de años, por lo que se ha extendido en una esfera gigantesca de más de catorce mil millones de años luz de radio.<br /><br />Para que la Tierra se convirtiera en un agujero negro, su masa tendría que apretujarse en una bola de 2cm. de diámetro, y el Sol en una bola de 6Km. de diámetro. Curiosamente, como la Tierra al apretujarse mantendría la misma masa y la conservaría hasta convertirse en agujero negro, la Luna no tiene por que enterarse de ello, ya que como la masa de la Tierra es siempre la misma, seguiría atrayendo a la Luna con la misma fuerza, por lo que la Luna seguiría dando vueltas alrededor de la minúscula bolita en que se convirtió la Tierra.<br /><br />El Sol lleva luciendo, aproximadamente, 5.000 millones de años, y le queda combustible para otros 5.000 millones. En el centro del Sol la temperatura es de unos 15.000.000 de grados C.<br /><br />El Sol, para producir su energía, transforma 600 millones de toneladas de hidrógeno en helio cada segundo, de las cuales sólo convierte en energía 4’5 millones de toneladas. La energía generada en el centro del Sol tarda un millón de años en alcanzar la superficie solar.<br /><br />La temperatura en el centro del Sol es de unos 15.000.000 de grados centígrados. La presión en su centro es de 340.000.000.000 de veces la presión del aire en la superficie de la Tierra.<br /><br />Si la Tierra hubiera sido un Sol (imposible), hubiera tenido combustible, al ritmo del Sol, sólo para 11 segundos.<br /><br />El Sol contiene el 99% de la masa de los planetas del sistema solar.<br /><br />El Sol está situado, aproximadamente, a 30.000 años luz del centro de la Vía Láctea, por lo que una señal luminosa generada en el centro de nuestra galaxia, tardaría 25.000 años en llegar a nosotros.<br /><br />La velocidad del electrón en su giro alrededor del núcleo es de unos 100.000.000. cm./seg..<br /><br />La galaxia Andrómeda se encuentra a 2 millones de años luz de la nuestra. La gravedad atrae mutuamente a Andrómeda y a nuestra galaxia a una velocidad, aproximada, de 100 Km./seg. Ambas galaxias chocarán dentro de unos 5.000 millones de años. ¡Será un espectáculo fabuloso!<br /><br />El aire es más pesado de lo que piensa mucha gente, ello es la razón por lo que la presión atmosférica puede ser tan destructiva cuando hay vientos muy fuertes. Por ejemplo, cada 22’4 litros de aire pesan alrededor de 28’8 gramos, por lo que en una sala de 4 por 6 por 2’5 metros, que tiene un volumen de unos 60 metros cúbicos, tiene una capacidad de 60.000 litros. Divídase este volumen por 22`4 y multiplíquese por 28`8 y el resultado nos dice que en la sala hay 77`14 kilogramos de aire, equivalentes al peso de un hombre de unos 1`80 metros de altura. Consecuencia: cuando caminamos por una habitación, empujamos a nuestro alrededor muchos kilos de aire sin apreciarlo, es por ello que donde más se acumula el polvo en un local (partículas en suspensión en el aire) es donde hay más circulación de personas.<br /><br /><br /></span></span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">[1]</span><span style="font-family:arial;"><span style="font-size:130%;"> No entraremos en detalles del por que este incremento de energía positiva se compensa con el incremento de energía gravitatoria negativa también en aumento, con lo cual la energía total permanece constante.<br /></span><span style="font-size:130%;">[2]</span></span><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"> Todas las partículas sin masa en reposo, por ley de la naturaleza, tienen que estar en permanente movimiento.<br /></div></span></span><p align="justify"><strong><span style="font-family:arial;font-size:130%;">BIBLIOGRAFÍA</span></strong></p><p align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Hawking, S. W. (1988). <em>Historia del tiempo</em>, (Ortuño, M. Trad.).Barcelona: Ed. Crítica. (Trabajo original publicado en 1970).</span></p><p align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Vilenkin, A. (2009). <em>Muchos mundos en uno.</em> (Amado Diéguez. Trad.). Barcelona: Alba Editorial S. L. V. (Trabajo original publicado en 2006)<em> </em><br /></span></p><div align="justify"></div><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-5768897964740234370.post-53844861507371465202009-04-18T09:04:00.031+02:002011-07-16T16:09:30.313+02:004.- FUERZAS Y ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LA NATURALEZA.<div align="justify"><br /><span style="font-size:130%;"><span style="font-family:arial;"><em>Todo en la Naturaleza es simplicidad y magistral eficiencia.</em><br /><br />Este tema le considero fundamental como introducción a los siguientes que pretendo desarrollar.</span></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-size:130%;"><br /><span style="font-family:arial;">Hay sólo cuatro fuerzas conocidas que actúan en la Naturaleza y que dan lugar a la totalidad de las interacciones entre la materia. Todo lo que sucede en el universo es debido a la actuación de una o varias de estas cuatro fuerzas. Se diferencian en que la actuación de cada una de ellas implica el intercambio de un tipo diferente de particula denominada <em>partícula intermediaria</em>. Todas las partículas intermediarias son<em> bosones</em> (partículas<em> </em>portadoras de fuerza), mientras que las partículas que originan la interacción son <em>fermiones</em> (partículas portadoras de materia). Estas fuerzas son:<br /><br /><br /></span><br /><blockquote><span style="font-family:arial;">Fuerza de la gravedad<br />Fuerza electromagnética<br />Fuerza nuclear débil<br />Fuerza nuclear fuerte<br /></span></blockquote><br /><br /><span style="font-family:arial;">De las cuatro fuerzas, la más intensa es la fuerza nuclear fuerte. Cada fuerza da lugar a una determinada interacción, por lo que habrá que considerar cuatro interacciones distintas. Estas interacciones se deben al intercambio de partículas intermediarias (partículas de fuerza), que son las verdaderas causantes de la interacción. La única interacción para la que no se ha detectado aún en el laboratorio partícula intermediaria es la gravitatoria, pero hay pocas dudas de su existencia. Esta partícula se denomina gravitón.<br /><br />A continuación voy a resumir lo que se sabe sobre las cuatro interacciones. Las interacciones reflejadas se dan en una escala en la que la interacción gravitacional se ha considerado como unidad, por ello se asigna a esta interacción la intensidad 1.<br /><br /><br /></span></div><br /><div style="MARGIN: 0px auto 10px; TEXT-ALIGN: center" align="justify"><a href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjfrX2LeVDpcBz7G0QZb_2oaxA2F4XZG6Ce-AdDCXX1RCaZ0sfGgx6-wK5IA0lkvT2SYaRi6ApF3oDo_qI_ZSIL6AbLg05b84qgaQ8w1CM7ADEM9VkPMjz7i0aphZSTHDyS-i5YCd5UTymK/s1600-h/Save0007.jpg"><span style="font-family:arial;"><img alt="" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjfrX2LeVDpcBz7G0QZb_2oaxA2F4XZG6Ce-AdDCXX1RCaZ0sfGgx6-wK5IA0lkvT2SYaRi6ApF3oDo_qI_ZSIL6AbLg05b84qgaQ8w1CM7ADEM9VkPMjz7i0aphZSTHDyS-i5YCd5UTymK/s400/Save0007.jpg" border="0" /></span></a><span style="font-family:arial;"> </span></div><br /><div style="CLEAR: both; TEXT-ALIGN: center" align="justify"><a href="http://picasa.google.com/blogger/" target="ext"><span style="font-family:arial;"><img style="BORDER-RIGHT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; BORDER-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; BACKGROUND: 0% 50%; PADDING-BOTTOM: 0px; BORDER-LEFT: 0px; PADDING-TOP: 0px; BORDER-BOTTOM: 0px; -moz-background-clip: initial; -moz-background-origin: initial; -moz-background-inline-policy: initial" alt="Posted by Picasa" src="http://photos1.blogger.com/pbp.gif" align="middle" border="0" /></span></a></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;"><br /></span></div></span><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Así, por ejemplo, si se observa la interacción nuclear fuerte, su intensidad es 10 elevado a 39 (¡un 1 seguido de 39 ceros!) veces mayor que la de gravedad y su alcance de 10 elevavado a menos 13 cm. (0'0000000000001 cm.).</span></div><br /><div align="justify"><br /><span style="font-family:arial;font-size:130%;">El alcance de estas interacciones está en función de la masa de las partículas intermediarias. Como el fotón y el gravitón no tienen masa, su acción tiene un alcance infinito. En cambio, las fuerzas débil y fuerte tienen alcance limitado; el bosón W tiene una masa muy elevada, aproximadamente 100 veces la masa del protón y el mesón pi tiene una masa de unas 300 veces la del electrón, por lo que la fuerza débil es la de menor alcance.<br /><br />Como puede observarse, la gravedad es, con mucho, la más débil de las cuatro fuerzas y la más difícil de conciliar con las otras tres al intentar buscar una teoría que las unifique. Como he dicho, la gravedad tiene un alcance ilimitado y siempre es atractiva. Gracias a ello, el Cosmos es como es, pero tiene tan poca intensidad que se necesita la masa de la Tierra para que una hoja de papel de menos de un gramo de peso permanezca fija sobre la mesa cuando escribimos en ella y, sin embargo, si se la toca con un bolígrafo de plástico, previamente frotado con un jersey de lana para electrizarle, se puede observar cómo la fuerza eléctrica vence a la de la gravedad y levanta la hoja de papel. La fuerza gravitatoria mantiene a la Tierra y los planetas en sus órbitas. Sin la fuerza gravitatoria el aire que respiramos se dispersaría rápidamente hacia el espacio provocándonos la asfixia.<br /><br />A diferencia de las otras tres fuerzas, las eléctricas son de atracción y repulsión, según su signo, por lo que, como sucede en el átomo, al compensarse las cargas positivas con las negativas está en estado neutro. Por esta misma circunstancia, gracias a que en casi todos los lugares de nuestro entorno las cargas eléctricas, positivas y negativas, están contrarrestadas, no dominan las fuerzas eléctricas. Todas estas características de las fuerzas elementales de la Naturaleza son la causa de que sea posible la existencia de nuestro planeta y de que exista vida en él.<br /><br />Como he dicho, la gravedad es muchísimo más débil que la fuerza electromagnética. Para hacerse una idea de esta diferencia diré que la fuerza electromagnética de repulsión entre dos electrones es aproximadamente un billón de billones de billones (un uno seguido de 36 ceros) de veces mayor que la fuerza gravitatoria. Esto tiene una enorme importancia y es fundamental para la formación de los cuerpos celestes, como trataré de explicar cuando trate de explicar en otro tema por qué es tan viejo el universo. Por otro lado, el que la fuerza de la gravedad tenga este valor tan pequeño hace que sus efectos sean despreciables cuando se estudian partículas o átomos. Pero el hecho de que sea de alcance infinito y siempre atractiva significa que sus efectos se suman y, así, para un número de partículas materiales suficientemente grande, las fuerzas gravitatorias pueden dominar sobre todas las demás. Por ello, como he señalado más arriba, la gravedad determina la evolución del universo. En el caso de objetos del tamaño de una estrella la fuerza de la gravedad puede dominar sobre todas las demás y hacer que la estrella colapse y pueda crearse una supernova o un agujero negro.<br /><br />Las fuerza débiles y fuertes son mucho más potentes que la gravedad, pero, por fortuna, al operar a distancias muy cortas, debido a estar mediadas por partículas de fuerza con masa, sólo actúan a nivel de las interacciones nucleares.<br /><br />La fuera nuclear fuerte es la que liga a los quars, y mantiene unidos a los nucleones (protones y neutrones que están compuestos de quars y que integran los núcleos). A estas partículas que resultan afectadas por la fuerza nuclear fuerte se las denomina <em>bariones</em>. Es importante saber que en el mundo cuántico de estas partículas, los bariones, tiene lugar un conjunto de vibraciones (resonancias), pero solo se permiten vibraciones discretas, lo que hace que a cada una de estas resonancias le corresponda un tipo diferente de partícula subatómica, por lo que el numero de estas partículas es tan elevado como el de resonancias.<br /><br />La fuerza nuclear débil gobierna las propiedades de los <em>leptones </em>(electrones, muones, mesones y sus neutrinos asociados). A diferencia de la fuerza nuclear fuerte en ésta no tienen presencia las resonancias que aparecían en aquella, por lo que el número de leptones es limitado.<br /><br />Estas son las cuatro únicas fuerzas que actúan en la Naturaleza, nos debe maravillar su elementalidad, así como la simplicidad de los componentes de la materia, puesto que la forma corriente de materia, la del Sol, la de las estrellas, la de las galaxias, la del polvo interestelar, la de los planetas y la de nosotros mismos, se puede describir su existencia como constituida por sólo cuatro partícula fundamentales: quars “u”, quars “d”, electrones y fotones. También se puede considerar como partícula fundamental el neutrino electrónico, que se desconoce cual es su cometido, excepto en los primeros segundos del big bang, por lo que su existencia es como la de un fantasma.<br /><br />También existen, como hemos dicho, otras muchas partículas conocidas como bariones que sólo pueden producirse en los laboratorios de física de altas energías o por los rayos cósmico. Todas ellas se desintegran, relativamente deprisa, en alguna de las cinco partículas citadas más arriba. Estas partículas no son integrantes de la materia.</span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:arial;font-size:130%;"></span></div><br /><div align="justify"><span style="font-family:Arial;font-size:130%;">Respecto a las interacciones fuertes, como ya hemos dicho, son las fuerzas que mantienen unidos a protones y neutrones en el núcleo atómico. No son familiares en la vida cotidiana porque su alcance es sumamente corto, aproximadamente diez billonésimas de cm. (10 elevado a menos 13 cm.). Esto hace que en las moléculas cuyos núcleos están a mayores distancias (10 elevado a menos 8 cm.), las interacciones </span><span style="font-family:arial;font-size:130%;">fuertes entre los diversos núcleos practicamente no tienen ningún efecto. Las fuerzas químicas que mantienen unidos a los átomos de las moléculas son millones de veces más débiles que la fuerzas que unen protones y neutrones en los núcleos. igualmente, los electrones de los átomos y las moléculas tampoco responden a la fuerza nuclear fuerte. Si los electrones de los átomos y las moléculas respondieran a la fuerza nuclear no habríamos salido de los primeros instantes del universo. </span></div><br /><p><span style="font-family:arial;font-size:130%;">Si para que el Universo existiera son precisas estas cuatro fuerzas y con el valor y alcance justos que tienen, fuerzas cuya existencia era necesaria desde el origen. ¿Quie<em>n las creó</em>? ¿Estarían, ya, en aquellos primeros instantes, actuando <em>el azar y</em> <em>la necesidad</em>? </span></p><div class="blogger-post-footer">Materia Vida Naturaleza Biología</div>Farrucohttp://www.blogger.com/profile/09995597939966633289noreply@blogger.com0