|
Santiago Morales Inostroza
Iniciar una charla sobre este tema, no es tarea fácil, más aún si se cuenta con un público heterogéneo, con fundamentos más humanistas que técnico-científicos; por esta razón los principios básicos de los que daré cuenta serán una visión sistémica de un modelo conceptual muy simple de algo que sin embargo por su publicitada complejidad cuesta imaginar que sea aplicable más allá de las ciencias puras.
La física tradicional nos habló siempre de fuerzas perfectamente definidas en un campo y tiempo finito, que actuando sobre un punto generaban una resultante vectorial, que geométricamente se podía representar como la diagonal del cuerpo determinado por las fuerzas componentes y si estas se presentaban en un sentido lineal se sumaban o restaban según fueran sus sentidos direccionales.
Sin embargo, la realidad nos deparaba una visión distinta que lentamente se fue acendrando en teorías que llegaron a conformar una cosmovisión cuántica, no sólo aplicable a la física, química u otra ciencia exacta, sino a un modus vivendi en el que toda acción, genera una reacción pero inserta en una conservación del concepto de paridad y simetría universal.
La existencia de las leyes de simetría se encuentran plenamente de acuerdo con nuestra experiencia cotidiana; las más simples de estas simetrías, como suelen ser la isotropía y la homogeneidad del espacio, son conceptos que se remontan a la más temprana historia del pensamiento humano.
La invariancia de las leyes físicas ante una transformación de coordenadas que se mueven a velocidad uniforme, conocida como invariancia de las transformaciones galileanas, es una simetría más complicada aunque reconocida desde hace tiempo y que constituye una de las piedras angulares de la mecánica newtoniana. Un ejemplo de las consecuencias de estos principios de simetría corresponde al teorema que establece que en un sólido isotrópico únicamente existen dos constantes elásticas.
Otro tipo de consecuencia de las leyes de simetría, es el relacionado con las leyes de conservación de la masa y energía. En la actualidad se considera como un conocimiento común el que, en general, un principio de simetría _ o, de modo equivalente, un principio de invariancia _ dan origen a una ley de conservación.
Por ejemplo, la invariancia de las leyes físicas ante la translación espacial, trae como consecuencia la conservación de la cantidad de movimiento; por otra parte, esta misma ante una rotación espacial trae aparejada la conservación de la cantidad de movimiento angular. Pero, mientras que la importancia de estas leyes de conservación vectorial clásica ha sido comprendida plenamente; en cambio, su estrecha relación con las leyes de simetría no parece haber sido reconocida con claridad, sino hasta principios del siglo XX.
SIMETRIA == INVARIANCIA Excepto para simetría discreta en la mecánica clásica
LEYES DE CONSERVACION Unicamente en la Mecánica Cuántica
OTRAS NUMEROS REGLAS
CONSECUENCIAS CUANTICOS DE SELECCIÓN
El advenimiento de la relatividad especial y de la relatividad general asignan a las leyes de la simetría una nueva importancia; su conexión con las leyes dinámicas de la física fue considerada como una relación mucho más integrada e interdependiente que en la mecánica clásica, en donde las leyes de simetría lógicamente sólo eran consecuencias de las leyes dinámicas que, por casualidad, poseían dicha simetría.
En la teoría de la relatividad, el dominio de las leyes de simetría se enriqueció también por la inclusión de ciertas invariancias que no son aparentes en la experiencia cotidiana. De este modo es como se logrado llegar a aprender a esperar que la naturaleza posea un orden y en consecuencia no es una utopía el aspirar a comprenderlo.
No obstante, sólo hasta el momento en que se desenvolvió la mecánica cuántica fue cuando el empleo de los principios de simetría empezaron a penetrar el lenguaje mismo de la física; los números cuánticos que indican los estados de un sistema son, frecuentemente, idénticos a los números que representan las simetrías del mismo sistema.
De aquí que resulte muy difícil destacar el papel que desempeñan los principios de la simetría en la mecánica cuántica, un ejemplo es la tabla de estructura general de la tabla periódica de los elementos, que por una parte es una consecuencia directa de la isotropía de las leyes de Coulomb; y, por otro lado es, que la existencia de antipartículas, positrón, antiprotón y antineutrón, es una anticipación teórica de la consecuencia de la simetría de las leyes físicas con respecto a las transformaciones de Lorentz.
En ambos casos la naturaleza parece aventajar a las representaciones matemáticas de las leyes de la simetría. La simetría física más simple es la que dice relación con la izquierda y la derecha, sin embargo este concepto de simetría en la vida cotidiana no es tal y se atribuye esta asimetría a un accidente del medio o a las condiciones iniciales de la vida orgánica. La ley de la simetría derecha-izquierda es una simetría discreta visible, no así la simetría rotacional que aparece como continua y ya no es tan fácil de comprender en su esencia.
Esta misma relación aparece en la mecánica clásica en cuanto las simetrías continuas conducen siempre a leyes de conservación, en cambio no sucede lo mismo con cualquier simetría discreta. La introducción de la mecánica cuántica hace desaparecer la diferencia entre las simetrías discretas y continuas permitiendo un acercamiento conceptual que se unifica en un todo determinístico pero que ahora es posible medir numéricamente.
En una transición a nivel atómico, en que habrá emisión de un fotón, la paridad del estado inicial es igual a la paridad total del estado final, es decir, es igual al producto de las paridades del estado atómico final y del fotón emitido, lo que se puede explicar porque en la transición atómica la paridad se conserva, es decir, permanece inalterable. Wigner logró dar el paso más crítico y profundo comprobando que la regla empírica de Laporte es una consecuencia de la invariancia ante la reflexión, sucediendo lo mismo en el caso de la simetría derecha-izquierda, o en el de las fuerzas electromagnéticas del átomo.
CLASES Y MAGNITUDES DE LAS INTERACCIONES
CLASE MAGNITUD
Fuerzas Nucleares 1
Fuerzas Electromagnéticas 10-2
Fuerzas Débiles (Interacciones de Desintegración) 10-13
Fuerzas gravitacionales 10-38
De la observación de la tabla anterior podemos inferir que las interacciones más poderosas son las nucleares, que incluyen las fuerzas que mantienen unido el núcleo y las interacciones entre núcleo, mesones pi y todas las otras partículas extrañas que existan.
Las interacciones de segunda clase corresponden a las fuerzas electromagnéticas, que describe la física general. Con el advenimiento de la mecánica cuántica, nuestra comprensión de las fuerzas electromagnéticas permitió dar, en principio, una descripción completa, precisa y detallada de casi todos los fenómenos físicos y químicos de nuestra experiencia diaria.
|
Las fuerzas de tercera clase fueron descubiertas en la radioactividad Beta de los núcleos, en especial con las desintegraciones pi-mu y mu-electrón.
Las fuerzas de cuarta clase, las interacciones gravitacionales, frente a las interacciones atómicas y nucleares son tan débiles que prácticamente resultan despreciables en términos numéricos, pero no pueden obviarse, porque son parte del sistema universal unificado y están interactuadas por otras fuerzas, posiblemente alguna aún no conocidas desde nuestra percepción tridimensional.
Por ello, es muy interesante tener presente, que existen anomalías y enigmas sin resolver, entre los que se destacan el enigma teta - tau correspondiente a la desintegración de los mesones teta y tau en 2 y 3 partículas pi , que en términos reales no son simétricos; presentando un claro caso de anomalía de masa y las degeneraciones de sus vidas medias, constituyendo un ejemplo donde la ley de simetría espacio temporal no se cumple, escapando a la ley de conservación, esto porque no existe la posibilidad cuántica de encontrar una ley de simetría aproximada, en relación con las simetrías vinculadas con el espacio y el tiempo.
Qué relación puede existir entre la percepción cuántica de la física y el conocimiento?
La conceptualización y necesidad de aceptar esta nueva realidad físico-matemática, ha sido motivo de la máxima preocupación en amplios sectores de la cultura, quienes multidisciplinariamente intentan cada día una mayor comprensión y reconciliación entre las ciencias y el desarrollo a escala humana.
La armonía propia de la naturaleza, se manifiesta en la teoría einsteiniana de la relatividad; que unifica y complementa la física clásica pero al mismo tiempo integra los parámetros esenciales de tiempo y espacio, extendiéndose a las fuerzas gravitacionales. Así se produce un enfrentamiento real entre la supuesta verdad sub-atómica de la materia y el comportamiento paradojal de la naturaleza.
Es esta aceptación de la existencia de lo paradojal como una parte de la realidad, lo que ha hecho meditar a físicos como Einstein o Heisembberg, que plantean: "La violenta reacción ante el reciente desarrollo de la física moderna sólo podrá entenderse cuando nos demos cuenta de que fue aquí donde los cimientos de la física comenzaron a vacilar; y este movimiento nos hizo sentir que todo el edificio de la ciencia iba a venirse abajo"
Heisemberg
"Todas mis tentativas por adaptar la base teórica de la física a este nuevo tipo de conocimiento han resultado vanas. Es como si la tierra se abriese debajo de uno, sin que haya por ninguna parte un cimiento firme sobre el cual pueda construir algo".
Einstein
Lo esencial de esta duda sistemática, es el nacimiento de una nueva visión orgánica, trascendentalmente holística y ecológica en sus fundamentos, que aceptando las repercusiones que derivan de la relatividad física, trata de mejorar la comprensión de la naturaleza, de la realidad cotidiana alejando toda idea preconcebida, constituyéndose en un modelo cósmico, en el que todo se interrelaciona.
La aceptación de la física cuántica, de la existencia de partículas que más que ello eran manifestaciones energéticas concentradas, por ejemplo los fotones, dilucidó la paradoja particulas - onda, aceptando la naturaleza dual de la materia, que puede presentarse en una u otra forma, y ello significa que nunca estarán ajenas al comportamiento del entorno, al comportamiento del universo que es afectado en términos cuánticos por nosotros mismos en cada unidad de tiempo y espacio, más allá de los límites físicos observables..
Esto que aparece inicialmente como una contradicción fundamental, lentamente se transforma en la base del comportamiento cuántico, en el que, si somos parte de un sistema, estamos influidos por una ley de reciprocidad tal que a una acción siempre tendrá como respuesta una reacción no sólo por parte de lo que nos limita en el espacio y tiempo cercano sino mucho más allá de nuestros límites perceptibles.
"... las partículas de materia aisladas son abstracciones; la única manera en que podemos definir y observar sus propiedades es a través de la interacción que establecen con otros sistemas".
Niels Bohr
"Ningún hombre es una isla"
Antiguo adagio griego
La física moderna nos entrega la percepción de la existencia básica del universo, demostrando la imposibilidad de dividirlo en partes aisladas independientes; el entorno universal es una sola compleja red de relaciones entre las diferentes partes de un conjunto unificado.
"... el mundo parece un complicado tejido de acontecimientos en el que toda suerte de conexiones se alternan, se superponen o se combinan y de ese modo determinan la textura del conjunto"
Heisemberg
"... las definiciones de los objetos no debieran ser por lo que el objeto constituye en sí, sino por la correlaciones de éste con todos lo que presenta el entorno, porque en la práctica está influenciado cuánticamente por todo"
Gregory Bateson
"La naturaleza es el cuerpo inorgánico del hombre_ esto es, la naturaleza es la medida en que no es en sí misma el cuerpo humano. Que el hombre viva de la naturaleza significa que la naturaleza es su cuerpo, con el que tiene que relacionarse continuamente para no morir. La relación de la vida física y espiritual del hombre con la naturaleza significa simplemente que la naturaleza está vinculada a sí misma, pues el hombre es parte de ella"
Karl Marx
Tras lo que nos legaran los intelectuales de tan diversas materias e ideologías, pareciera indudable que cualquier alcance sobre ello, en cualquier parte de nuestra "conocida" geografía siempre se llega a la misma conclusión, no existen fenómenos ni acciones aisladas, la percepción de hechos que suponen lo contrario de por sí es una inconsistencia existencial, que no admite la mínima duda, ni aún en los más oscurantistas sistemas en contra de la civilización y vida quienes en sus mínimas y reducidas "hyntellijenzias" pretenden poseer la verdad absoluta.
La visión integral de la vida no sólo sirve de base para las ciencias y el comportamiento sino para toda actividad social o económica; es más, esta nueva visión integral es indispensable para la comprensión real de lo que nos rodea y en lo, querámoslo o no, estamos inmersos.
|