¿Qué es el mundo? 1. Resumen 2. Introducción 3. ¿Cómo construimos esta imagen del mundo? 4. Nuestra imagen del mundo es una ilusión 5. La teoría de la relatividad 6. La teoría cuántica 7. Algunas especulaciones 8. Conclusión Resumen Se inicia el trabajo mostrando que la imagen del mundo que tenemos es falsa, pues es un conjunto de ilusiones, pero nos es útil para sobrevivir y progresar. Se ponen ejemplos de cosas falsos pero útiles para nosotros. La imagen del mundo que tenemos es en parte obra de nuestros sentidos y mente, y en parte obra de la realidad externa, sea esta la que sea. Mostrándose a continuación algunos aspectos de cómo la imagen natural del mundo se forma en nosotros. Finalmente se expone cual es la imagen natural del mundo que tenemos, porque es falsa y cómo ha evolucionado en el tiempo. Se exponen algunas características relevantes de las dos teorías que tratan de explicar la realidad de nuestro mundo, a saber la teoría de la relatividad y la teoría cuantía.Por último se exponen algunas especializaciones recientes. Sabemos pues lo que el mundo no es, es decir no es la imagen que de él tenemos, pero no sabemos lo que el mundo es en última instancia, y quizás nunca lo sepamos. Introducción La imagen del mundo que tenemos los seres humanos, desde la prehistoria, está formada básicamente a través del sentido de la vista, apoyado por los otros sentidos; esta imagen que todos tenemos podríamos llamarla natural, en el sentido de que es la que nos formamos sin ayuda alguna de instrumentos o conocimientos científicos. ¿Quiere decir lo anterior que todo es una ilusión, que nada es real? Pues creo que no. En algunas cosas podemos llegar a conocer la realidad subyacente a la ilusión, y en otras no, así por ejemplo, el hecho de que el Sol parezca salir del Este y ponerse por el Oeste, es sin duda una ilusión óptica, pero conocemos la realidad que subyace, y esta es que la Tierra gira sobre sí misma y alrededor del Sol. Con otras cosas, como por ejemplo, qué es la materia, no llegamos a conocer la realidad última. Esta imagen nos ha sido y es, muy útil, en el sentido de permitirnos sobrevivir y prosperar en un mundo que a veces puede sernos adverso, pero, como mas adelante mostraremos esta imagen no es real, es falsa, está formada por un conjunto de ilusiones. Puede resultar sorprendente para algunos que digamos que algo falso, como nuestra imagen del mundo, pueda ser sin embargo útil, pero a esto hay que decir que es muy corriente que situaciones, conceptos, instrumentos, etc. que sabemos que no son correctos, sean sin embargo utilizados por el hombre, porque le facilitan información adecuada a sus necesidades concretas. Por ejemplo, el hecho de que el Sol salga por el Este y se ponga por el Oeste, que es una ilusión óptica de nuestra vista, no nos impide utilizar esta ilusión para orientarnos en el tiempo (cuando es de día o de noche, en qué momento del día nos encontramos o incluso en qué estación del año estamos) y también orientarnos en el espacio, pues podemos determinar los cuatro puntos cardinales que nos permiten situarnos en el espacio geográfico. También hay instrumentos que crea el hombre, que sabe que son falsos, pero la información que facilitan tiene el suficiente grado de aproximación para ciertas actividades, así por ejemplo sabemos que la Tierra es redonda y por lo tanto los planos de dos dimensiones, como las proyecciones Mercator, son falsas, pero los datos que nos facilitan nos sirven, en muchas ocasiones y son muy fáciles de utilizar. La mecánica clásica, con las leyes de Newton, hoy sabemos que no se corresponden con la realidad, pero sin embargo a nivel macroscópico de nuestra vida diaria, es suficientemente exacta. La imagen que nos formamos del mundo los seres humanos, es adecuada para permitirnos, por ejemplo, sobrevivir a los predadores que existen en nuestro plano habitual de realidad (por ejemplo leones, serpientes, etc.). Pero no nos permite, en líneas generales, percibir y defendernos de forma consciente de otros predadores que actúan en planos de la realidad distintos, por ejemplo el caso de una peste producida por bacterias, ahí otros sistemas no conscientes del hombre, como por ejemplo el sistema inmune, es el que percibe el peligro e interviene. La imagen del mundo que tenemos los humanos, es probablemente muy distinta de la que posiblemente tiene, por ejemplo, una lombriz de tierra. También ocurre que esta imagen particular muestra, la encontramos hermosa, decimos que la Naturaleza es bella, ello es debido a que estamos bien adaptados a las condiciones de la Tierra, pero es concebible que para un hipotético alienígena para el cual el agua sea un elemento tóxico, la imagen que se formaría de la Tierra le parecería horrorosa, un auténtico infierno. Podemos pasar ya a exponer otra cuestión que es la siguiente, la imagen del mundo natural del hombre es una construcción, modelo o representación que este hace utilizando por una parte, sus sentidos y mente y por otra algo que llamamos realidad externa, sea esta la que sea. ¿Cómo construimos esta imagen del mundo? Como hemos dicho antes, en parte con nuestros sentidos y mente, pero como veremos a continuación, ambos tienen limitaciones (físicas o de otro tipo) y para tratar de superarlas creamos los llamados instrumentos, de los cuales unos son físicos (telescopio, microscopio, etc.) y otros mentales (matemáticas, teorías científicas, etc.) Las cosas que forman nuestro mundo, realmente no las conocemos directamente, se tratan pues de meras conjeturas, lo que realmente podemos conocer son los fotones que llegan a nuestros sentidos, provenientes, presumiblemente, de esas cosas. Pero ocurre que nuestros sentidos tienen limitaciones, en primer lugar no están construidos para recibir ciertos estímulos externos como, por ejemplo, variaciones en los campos magnéticos, que al parecer los pájaros y otros animales sí son capaces de captarlas, por otra parte respecto a los estímulos que, en principio, podemos percibirlos están los llamados umbrales de sensibilidad, así por ejemplo, nuestra vista solo capta (o acepta) fotones con unas determinadas frecuencias (entre el infrarrojo y el ultravioleta) que es una pequeña franja, un 5% aproximadamente de los fotones que existen, el resto, la gran mayoría de los fotones, no son aceptados por nuestros órganos receptores situados en las células de nuestra retina. Luego estos órganos receptores translucen o transforman el estímulo externo, el fotón que han recibido, en una sensación o estímulo interno que es el impulso eléctrico que, en el caso de la vista circula por nuestro nervio óptico y va al cerebro; este proceso es bastante complejo. Pero luego estos estímulos internos sufren una serie de modificaciones, a saber: en primer lugar pueden no ser aceptados conscientemente porque caen dentro de los llamados límites subliminales (en cambio sí pueden ser percibidos inconscientemente), o puede ocurrir también que por circunstancia psicológicas, nuestra mente puede no aceptar conscientemente determinadas informaciones. Ocurre también que nuestro sistema cognitivo califica de forma automática ciertas informaciones como poco relevantes y las acepta de una forma "amortiguada", por ejemplo, de la información visual de una calle por la que paseamos, percibimos de una forma somera aquella información periférica o que no consideramos relevante, en cambio con mucha mayor precisión y detalle lo que consideramos relevante. También modificamos algunas informaciones, exagerándolas o disminuyéndolas, para comprender más fácilmente una cosa, o formar una determinada categoría o concepto. Por último la memoria y en general nuestro sistema cognitivo añade de forma automática, sin que seamos consciente de ello, determinadas informaciones. Se produce pues una serie de procesamientos, que desconocemos en su mayoría, que llevan a una interpretación de los estímulos externos recibidos (es decir que le dan significado) y conducen a la formación de una determinada imagen en nuestra mente. Por otra parte hemos dicho que interviene la realidad externa, la cual verdaderamente no conocemos que es en última instancia, sólo hemos llegado a conocer y de forma parcial algunos niveles o planos de la realidad. Consideremos una cosa de este mundo, un concepto que llamamos árbol, por ejemplo. La imagen que nos formamos de él es un tronco marrón con un follaje verde. Pero si investigamos más, vemos que está compuesta de varias partes: hojas, ramas, tronco, raíces, etc. y cada una de estas partes por otras más pequeñas, hasta que llegamos a lo que parece ser su unidad básica: la célula. Nuestros sentidos naturales sólo nos permiten llegar hasta un cierto plano de la realidad, para ir más alta tenemos que recurrir a instrumentos, un microscopio por ejemplo. Observamos así que un árbol es un sistema de muchos elementos (células) que interactúan entre sí de forma compleja. Si continuamos descendiendo en el estudio de la realidad, vemos que una célula está compuesta de muchas partes: membranas, citosol, orgánulos, etc. y si estudiamos estas partes llegamos a otro pilar fundamental de la realidad: las moléculas. Siendo la célula un sistema de muchos elementos (moléculas) que interactúan entre sí de forma compleja. Podríamos seguir nuestro camino descendiente de análisis y llegar a los átomos, partículas subatómicas etc. hasta llegar a la unidad mínima, que no sabemos qué es (quark, cuerda, u otra cosa) que quedaría limitada por la constante de Plank. Lo mismo que hemos seguido un camino descendente, podríamos seguir uno ascendente y pasaríamos del árbol, al bosque, al ecosistema, al planeta Tierra, etc. hasta llegar al máximo, que sería el Universo en su conjunto. Para investigarlo requeriremos otros instrumentos, como por ejemplo los telescopios. Nuestra imagen del mundo es una ilusión ¿Cuál es la imagen natural del Mundo que tenemos? Pues reducida a sus aspectos esenciales se puede resumir en lo siguiente: la Tierra es plana, aunque puede existir desniveles locales como montañas, valles, etc. Está cubierta por una cúpula celestial, en la cual el Sol sale por el Este y se pone al Oeste, en el espacio así definido fluye el tiempo y en dicho espacio se encuentran todas las cosas, desde una roca o un árbol hasta nosotros mismos. Pues bien si analizamos cuidadosamente esta imagen vemos lo siguiente: La cúpula celestial no existe, es una ilusión óptica de la atmósfera que rodea a la Tierra. El Sol no sale por el Este y se pone por el Oeste, es otra ilusión óptica. Es la Tierra que al girar sobre sí misma produce este efecto. El conocimiento del hombre ha ido produciendo diversas imágenes de nuestro Universo, a saber desde la teoría geocéntrica en la que la Tierra es el centro del Universo, después la heliocéntrica que concibe al sistema solar, con el Sol en el centro de todo, y una serie deplanetas (entre las que se encuentra la Tierra) girando a su alrededor, luego se descubrió que nuestro Sol era una estrella entre millones de otras que formaban la galaxia Vía Láctea, y finalmente con la teoría general de la relatividad concebimos al Universo como una especie de hiperesfera de cuatro dimensiones en las que se encuentran infinidad de galaxias; estando además este Universo en expansión La Tierra tampoco es plana, sino aproximadamente esférica. Fue Aristóteles (prescindiendo de algunos precursores anteriores), el que hizo la atrevida afirmación de que la Tierra era redonda, pero tenía sus razones para sostener esta opinión. Esta concepción redonda de la Tierra se perdió durante muchos siglos, recuperándose en el Renacimiento y fue la que permitió a Colón realizar el trascendental descubrimiento de América. Por último veamos la imagen de las múltiples cosas que hay en el mundo. Todas ellas parecen tener las siguientes características: estar hechas por algo que llamamos materia; presentan una separabilidad e independencia entre las distintas cosas y por último tienen durabilidad en el tiempo. Pasemos a estudiar cada una de estas características. En primer lugar hay que reconocer que todo es impermanente, es decir que todo cambia, que las cosas tienen un principio y un final, nada material permanece indefinidamente. En segundo lugar las cosas son en realidad interdependientes entre sí, por ejemplo hay fuerzas físicas (Ej.: gravitación) que las unen. Por otra parte la mecánica cuántica establece la no localidad de nuestro mundo, es decir que existen fenómenos de entrelazamientos entre partículas que han interaccionado alguna vez. Veamos ahora como ha evolucionado el concepto de materia el cual en tiempos de Aristóteles se creía que era la substancia de la que todas las cosas estaban hechas. Así llegamos al siglo XVII donde se produce la revolución científica y consiguiente desarrollo del materialismo, el cual consideraba que la materia, cuyo prototipo podrá ser una roca, se caracterizaba por ser sólida, masiva, dura, impermeable y formada por partículas movibles. Con Newton y su mecánica clásica, se pasa gradualmente del concepto de materia al de masa, un concepto elusivo pero mesurable. Llegamos así al siglo XX donde se descubre que la materia está formada por átomos y partículas subatómicas que poseen masa, entre otras características. Es decir la materia pasa a ser en gran medida espacio vacío, con la masa concentrada en algunos puntos. Pero la auténtica revolución viene con la teoría de la relatividad que establece la equivalencia entre masa y energía, y la mecánica cuántica que modifica radicalmente nuestro concepto del mundo. Finalmente al terminar dicho siglo y principios del siglo XXI empieza a cobrar relevancia en la concepción del mundo lo que llamamos información. En definitiva vemos que el sólido, intuitivo y claro concepto clásico de materia, se ha ido desmaterializando poco a poco. Hemos visto en párrafos anteriores lo que el mundo no es, ahora cabe plantearse el tratar de conocer lo que es. La verdad es que no lo sabemos, y quizás nunca lleguemos a saberlo. En la física actual existen dos pilares fundamentales que tratan de explicar lo que el mundo es, que son la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica; teorías que son incompatibles entre sí, por lo que sin duda se precisará una poderosa síntesis de las mismas en el futuro. A continuación trataremos de exponer de forma resumida, algunas de las afirmaciones de dichas teorías, que en mi opinión, son relevantes para el tema objeto de este artículo. Por último se expondrá algunas especulaciones al respecto. La teoría de la relatividad Como todos sabemos Einstein formuló a principios del siglo XX su teoría de la relatividad restringida y después la generalizada. Esta teoría expuso una nueva visión de nuestro Universo ya que entre otras cosas considero que la realidad era el continuo espacio-tiempo; que la masa curvaba el espacio, obteniendo como consecuencia una visión de nuestro Universo que podía visualizarse como una especie de hiperesfera de cuatro dimensiones. Posteriormente se descubrió que este Universo estaba en expansión y recientemente se ha visto que esta expansión se esta acelerando. Otro descubrimiento fundamental de esta teoría es la equivalencia entre masa y energía según la célebre ecuación E=MC2. Se observó experimentalmente que la masa podía convertirse en energía, con la demostración que supuso la bomba atómica y que la energía podía convertirse en masa, así los fotones, que incidían en núcleos atómicos, en el llamado efecto fotoeléctrico, pueden originar el efecto de producción de pares de partículas, de tal forma que desaparezca el fotón (sin masa) y apareciera un electrón positivo y otro negativo (con masa) es decir la energía podía transformarse en materia, con lo que esta última podía considerarse formada por energía, concentrada y organizada. Esta organización, podemos considerar que consiste en determinada información que es añadida, por las Leyes de la Naturaleza actuantes en el núcleo atómico, a la energía recibida del fotón entrante; con lo que se creaba una partícula el electrón, que además de energía, tenía masa, carga eléctrica, etc., es decir energía con una determinada organización que se manifiesta en sus propiedades. Respecto al concepto de energía del que hablamos, diremos que existen múltiples formas de energía: cinética, potencial, eléctrica, química, etc., formas a la que últimamente se ha añadido la llamada "energía oscura" que no sabemos qué es y se supone que es la causa de la expansión acelerada del Universo. Aunque pongamos etiquetas a la energía y seamos capaces de medirla, creo que realmente no sabemos muy bien lo que es. La teoría cuántica En el primer tercio del siglo XX surgió la llamada teoría o mecánica cuántica, cuyos autores fueron Bohr, Heisenberg, Schrödinger, y otros. Esta consiste en una formulación matemática, que parece ser cierta científicamente, pues hasta ahora, todas sus predicaciones han resultados correctas. El problema surge a la hora de tratar de interpretar que es lo que están tratando de decirnos estas ecuaciones sobre la realidad de nuestro mundo. Existen actualmente multitud de interpretaciones, quizás haya diez principales y muchas otras secundarias, pero es preciso admitir como dijo Feynman "que nadie entiende la mecánica cuántica". Como describe el mundo la mecánica cuántica se puede resumir en tres negaciones: no real, no determinista y no local. ¿Qué quiere decir lo anterior? Pues a diferencia de la llamada mecánica clásica, de las Leyes de Newton o de lo que nos dice nuestro sentido común, el mundo microscópico de las partículas atómicas se caracteriza por ser: - No real: Una de las sorprendentes afirmaciones de la teoría cuántica que además goza de la aceptación de la mayoría de los físicos, es que un átomo es una función de onda de potencialidades, es decir de probabilidades objetivos (a diferencia del concepto clásico de probabilidad que es subjetivo) de que ocurran determinados eventos o sucesos. Esta función de onda se colapsa en un átomo real al producirse una observación. O sea que el mundo parece irreal, un conjunto de posibilidades, que sólo se hace real al ser observado. El tema del observador, también conocido como el problema de la medida, es complejo y lo trataremos más adelante. - No determinista: la mecánica clásica, así como la teoría de la relatividad, y nuestra intuición son deterministas, es decir suponen que a una causa le sigue un efecto determinado. En cambio la mecánica cuántica dice que una determinada causa esta relacionada con una distribución probabilista de múltiples posibles efectos. - No local: la localidad de los fenómenos físicos, implica la separabilidad de las cosas de nuestro mundo y consiste esencialmente en considerar que un fenómeno cualquiera puede afectar a una cosa, pero no afecta a otras cosas cercanas a esta, salvo que se trate de una intervención mediante fuerzas físicas fundamentales, es decir que el hecho de que por ejemplo yo empuje a una mesa, ello no tiene porque afectar a una silla cercana. Pues bien la teoría cuántica dice que cuando una partícula atómica interactúa con otra se produce lo que llamo un "entrelazamiento" es decir que un fenómeno que afecte a una partícula, afecta también de forma inmediata (no a la velocidad de la luz, sino instantáneamente) a la otra partícula con la que interactuó, aunque esta se encuentre en el otro extremo del Universo. Pasemos ahora a considerar un problema central en la anterior teoría, que es la observación. Existen, según creo, dos principales corrientes interpretativas de la observación: una de ellas es la llamada interpretación de Copenhagen que considera que, a efectos prácticos, cualquier encuentro de una partícula atómica con un cuerpo macroscópico constituye una observación. La otra corriente que es defendida por muchos autores como Von Neumann, afirma que, en puridad, una observación se origina solamente mediante un observador y que este tiene que ser un ser consciente, el cual efectúa libres elecciones intencionales añadiendo información a la función de onda y provocando su colapso en una partícula real. En definitiva se nos presenta una concepción del mundo, difícil de comprender, extraña y contraintuitiva, en el que un mundo externo a nosotros formado por sucesos probables, solo se hace real mediante la intervención del mundo interior o consciente del ser humano. Algunas especulaciones La mayoría de los físicos considera que el límite de su ciencia se encuentra en las llamadas Leyes de la Naturaleza. Consideran a dichas Leyes como un hecho que no requiere explicación, así Bertrand Russell afirmó "Yo diría que el Universo simplemente esta ahí, y eso es todo". Consideran pues que a partir de las Leyes de la Naturaleza se está "off limits" de la ciencia física y se entra en la filosofía. Pero ocurre que muchos científicos llevados por su curiosidad intelectual han tratado de investigar dichas Leyes e incluso ir más allá de ellas. En lo que se expone a continuación seguiremos en gran medida a Paul Davis en su trabajo "Universe from bit" incluido en el libro "Information and the nature of the reality". Señala que los científicos se han planteado algunas cuestiones sobre las llamadas Leyes de la Naturaleza, como límites de nuestro Universo o realidad fundamental. Citaremos algunas de estas cuestiones. El propio concepto de Leyes de la Naturaleza no está muy claro, pero suele considerarse como relaciones esenciales del Universo que son una expresión que muestra que en un grupo o clase de fenómenos, siempre que se producen ciertas condiciones se originan otros determinados fenómenos. Constituyen pues dichas Leyes una expresión informativa que nos dicen algo respecto a cómo funciona el mundo. Podrían considerarse como un conjunto de instrucciones para que se produzcan o no ciertos fenómenos naturales. Algunos científicos han considerado que una realidad subyacente a dichas Leyes son las matemáticas en que se formulan las mismas, pero esto es rechazado por Davies que busca una realidad más fundamental. Se plantean dichas Leyes como inmutables, eternas, omnipresentes, infinitamente precisas relaciones matemáticas, que transcienden a nuestro Universo y fueron establecidas desde fuera de él por alguien o algo. Veamos en primer lugar la concepción de que la realidad más profunda de dichas Leyes sean las matemáticas en que suelen formularse. Davies se opone a ello por dos razones, en primer lugar le parece arbitrario e injustificable el que del inmerso arsenal de las matemáticas, solo se utilicen algunos de los posibles instrumentos, así unas Leyes se expresan en ecuaciones diferentes, otras en determinantes, etc. Por otra parte considera que en un Universo finito, (en el tiempo, espacio, energía, información, etc.) y además discreto (Ej: quantos) no pueden existir realmente cosas infinitamente precisas ni nada parecido, así conceptos matemáticos como números reales, parámetros infinitamente precisas, funciones diferenciales, etc. no pueden existir en nuestro Universo, se trata simplemente de ficciones, sin duda útiles, pero ficciones al fin y al cabo. Por otra parte en relación con otras características de las Leyes de la Naturaleza que antes hemos citado, consideramos que es posible que dichas Leyes no sean iguales en todo tiempo y lugar, por ejemplo de ser correcta la teoría de la inflación, las Leyes habrían funcionado de forma distinta inmediatamente después del Big Bang. Tampoco creemos que dichas Leyes sean externas a nuestro Universo, por el contrario creemos que han emergido y son inherentes a nuestro Universo. Pudiendo concebirse otros Universos con Leyes distintas. Se nos plantean también problemas en relación a porqué las Leyes son como son, por ejemplo, porqué la gravitación actúa según el cuadrado de la distancia y no al cubo de la misma. A este respecto señalaremos que investigaciones que se han realizado con modelos matemáticos por ordenador que simulan el funcionamiento del Universo resultante, han constatado que pequeñas variaciones en las Leyes conducen a grandes variaciones en el Universo, que pasaría a ser radicalmente diferente, en el que, por ejemplo, no podría existir la vida, al menos tal y como nosotros la conocemos. Diremos ahora que se plantea el argumento de la última causa, es decir cada cosa en nuestro mundo se origina a partir de una causa anterior, y esta a su vez en otra, etc., ello lleva o bien a considerar una regresión infinita, que no es posible en un Universo limitado como el nuestro o bien a la existencia de una Última Causa, para entendernos, de Dios, que no es originado por nada y es la causa de todo lo demás. Davies considera que esto nos conduce a un pantano filosófico, por lo que en principio la rechaza. Sin embargo, yo personalmente, creo que es un argumento poderoso a favor a la existencia de un Dios creador. Por último diremos que para Davies y otros varios autores la realidad subyacente a las Leyes de la Naturaleza y al Universo entero, sería la información, que es el contenido básico de dichas Leyes y lo que conformará a todas las cosas del Universo. El problema está en que no sabemos muy bien qué es la información. Conclusión Sabemos lo que el mundo que percibimos no es, es decir, no es la imagen que nos formamos con nuestros sentidos y mente de la realidad exterior, pues dicha imagen no es más que una serie de ilusiones. Pero en cambio no sabemos lo que el mundo es en realidad, pues la investigación científica que nos ha facilitado ir conociendo distintos planos de la realidad subyacente a la percepción, digamos natural, de nuestros sentidos, no nos permite conocer todavía la realidad última y probablemente nunca nos lo permitirá.
Posted on: Thu, 19 Sep 2013 20:45:03 +0000
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