¿Se ha terminado el ciclo solar 23?

Estamos asistiendo a uno de los fracasos mas sonoros de las predicciones de los físicos solares. En la siguiente imagen se puede apreciar el aspecto del sol a día de hoy:



Hace mas de un año todos los periódicos y revistas se hacían eco del comienzo del ciclo solar 24. Los ciclos solares comienzan con una subida brusca de la actividad solar, en la siguiente imagen recogida de la web http://www.uruguayinforme.com, se aprecia diversas previsiones:



Según todas ellas hoy el sol debería estar casi lleno de manchas, según algunas completamente lleno.

¿Por qué se han equivocado tanto?. La NASA ya en 2006 observó que el cinturón solar que normalmente se mueve a 1 m/sg. se había frenado hasta 0,75 m/sg. en su parte norte y hasta 0,35 en el hemisferio sur. Según algunas teoría este fenómeno presagiaba una menor actividad solar. La inactividad solar actual parece confirmar esas teorías. Por otro lado se observa que a lo largo de la historia ha habido diversos periodos con una actividad solar reducida, mínimo de Spörer (1420 – 1570), mínimo de Maunder (1645 – 1715) y el mas reciente, mínimo de Dalton (1795 – 1823). Es fácil observar la existencia de un ciclo de aproximadamente 200 años. Aquí se puede leer una buena descripción de esos ciclos: Cambio climático y astrofísica.
Todos estos ciclos han coincidido con un enfriamiento global de la temperatura. ¿Ha podido ser los prejuicios cognitivos los que impedían tener en cuenta la posibilidad de que el calentamiento global se transformara en un enfriamiento global debido al ciclo solar de 200 años?.

Densidad crítica y Universos inflacionarios

Durante diez dias del mes de enero de 1999 astrofísicos italianos y estadounidenses efectuaron un experimento que llamaron Boomerang. El experimento consistió en el lanzamiento de un globo con instrumentos que realizó el mapa mas detallado y preciso del fondo de radiación de microondas (CMB) obtenido hasta el momento. Su conclusión: el universo no posee curvatura positiva o negativa, es plano.

Según la teoría de Einstein de la gravitación (Teoría General de la Relatividad) el universo podría ser de tres formas distintas, abierto, cerrado o plano; siendo esta última la mas improbable.

Esta cualidad del universo, la planitud, ha dado multitud de quebraderos de cabeza a los físicos. ¿Porqué plano?. Han surgido hipótesis para explicar este hecho como la hipótesis del universo inflacionario. Otras observaciones de la materia visible han hecho necesaria efectuar hipótesis adicionales, materia oscura, energía oscura; para explicar la poca materia visible responsable de la planitud del universo; es decir, la TGR hace necesaria mas cantidad de materia para que el universo sea plano.

Sin embargo existe una teoría simple que explica esa planitud del universo sin necesidad de efectuar hipótesis adicionales.La siguiente expresión es equivalente a la expresión del campo gravitatorio de Newton de una masa M sobre una partícula m:



En ella ρ( r ) es la densidad media del volumen donde se distribuye la masa M, r es la distancia entre m y el centro de masas de M, Rh es el radio de Hubble y ρ( R_h ) es la densidad del universo. Si sustituimos esta densidad por la expresión de la densidad crítica (3 c² /8 π R_h² G), donde G es la constante de gravitación, verificamos dicha equivalencia supuesta una distribución esférica como causante del campo gravitatorio.

Lo sorprendente es que podemos hacer cualquier hipótesis sobre el valor de la densidad crítica y del radio de Hubble que siempre obtendremos la misma expresión de la gravitación de Newton, naturalmente el valor de G será distinto. Esta constante, G, es otro de los misterios que encierra la física, ¿porqué G tiene ese valor y no otro?. La respuesta es simple, G no es una constante, G es simplemente un valor que informa de la expresión R_h² ρ( Rh ).

Finalmente otra sorpresa, esa expresión indicada arriba surge de manera trivial de un razonamiento mecanocuántico sobre la estructura del universo. Mas información en este knol:

Gravitación Cuántica

Cambio climático y prejuicios cognitivos.

En investigación científica es fundamental la calidad de los datos. Esa calidad se obtiene repitiendo exhaustivamente los experimentos y mediciones que los aportan. La objetividad y la rectitud intelectual permite confiar en esos datos. Cualquier hipótesis sobre un fenómeno debe ser coherente con esos datos, cualquiera de ellas puede ser desestimada por su no adecuación a los datos recogidos.

Una hipótesis sobre un fenómeno consiste básicamente en un modelo matemático que permite predecir los datos que se obtendrán en futuros experimentos sobre el fenómeno en cuestión. Ese modelo matemático es alimentado por diversos datos obtenidos por diversas mediciones previas o por las condiciones impuestas al experimento.

Existe un fenómeno que últimamente está teniendo gran repercusión mediática, el clima. El clima cambia permanentemente a lo largo de la historia, es un hecho que se deduce de la multitud de medidas paleontológicas realizadas por diversos métodos. El cambio climático, en consecuencia, no es un acontecimiento reciente sino algo inherente al clima. El método científico debe aportar hipótesis que permitan describir el clima pasado y fundamentalmente predecir el clima futuro. Una hipótesis correcta daría una predicción muy aproximada del clima futuro.

Actualmente existe una hipótesis climática con gran polémica, la hipótesis del cambio climático antropogénico. Esta hipótesis postula que el reciente aumento de las temperaturas globales es directamente causado por las actividades humanas, concretamente por el aumento de la concentración de gas CO2 debido a la quema de combustibles fósiles. Esta hipótesis postula que ese CO2 forzará, debido al efecto invernadero, un aumento de las temperaturas en el próximo siglo de 1º o 2º en las temperaturas globales y que ese aumento de las temperatura generará un aumento de vapor de agua en la atmósfera que, debido a su fuerte efecto invernadero, podrá hacer subir las temperaturas hasta en 4 o 5 grados más.

Una hipótesis correcta debe evitar los prejuicios cognitivos. Estos no son mas que inducciones o construcciones mentales que han sido sesgada en uno u otro sentido por el cerebro. Aunque estos prejuicios dan variabilidad a la elaboración de hipótesis, “en ciencia es reprensible el acto de evitar comprobar el prejuicio desde una postura científica, el situarse en una postura cerrada y fija y aislarse dando por ciertos los datos imaginados” (Wikipedia).

La hipótesis del cambio climático antropogénico no es una hipótesis confirmada, está aún en fase de confirmación. El hecho de que desde el año 1980 hasta 2000 haya habido un aumento de las temperaturas no avala dicha hipótesis. En el siglo XIX hubo periodos de aumentos de temperatura similares sin que hubiera paralelamente aumentos de CO2 en la atmósfera. Sin embargo la evolución del clima en el año 2008 permite poner a prueba los prejuicios cognitivos en los que pueden estar cayendo los que apoyan esta hipótesis. En este año 2008 las temperaturas globales han disminuido. Después de cerca de una década de temperaturas estacionarias, en el año 2008 han disminuido. Sin embargo se pueden leer declaraciones como esta:

“Los datos meteorológicos de 2008 corroboran una vez más la tendencia al calentamiento del planeta, que este año ha hecho descender la extensión de hielo en el Ártico a su segundo nivel más bajo de la historia, informó hoy la Organización Meteorológica Mundial (OMM). En la presentación del informe anual de la OMM, su secretario general, Michel Jarraud, dijo que "la tendencia al calentamiento se mantiene", tras indicar que 2008 fue el décimo año más caliente desde 1850, cuando la ciencia empezó a registrar las variaciones de temperatura. Los diversos fenómenos meteorológicos extremos como sequías, huracanes o inundaciones representan asimismo una muestra del cambio climático.”

Evidentemente están sesgando y distorsionando los datos reales. 2008 ha ido precisamente en la dirección contraria de la que indican. 2008 ha sido el año mas frio de la década.

Como muestra, en el siguiente gráfico se indican las temperaturas mensuales según Goddard Institute for Space Studies (GISS) y National Space Science and Technology Center (VORTEX). También aparecen las dos tendencias polinómicas grado 5 de ambas series:




Mas sospechoso se muestra la diferencias entre ambas medidas. Dado que ambas miden el mismo dato, el gráfico siguiente muestra una tendencia preocupante en la diferencia de valor entre ambas lecturas de datos:



A tener en cuenta que los datos que Goddard Institute for Space Studies proporciona son los "oficiales" para el IPCC y todos los partidarios de la hipótesis del cambio climático de origen antrópico.

Gravitación Cuántica

Uno de los escollos que mas tiempo lleva la ciencia sin resolver es el referente al tratamiento cuántico del fenómeno gravitatorio. Los físicos animados por el extraordinario éxito de la aplicación del concepto campo cuántico al fenómeno electromagnético, trataron de hacer lo mismo con la gravitación hace mas de 70 años. Desde entonces solo se han cosechado fracasos.

La causa fundamental para esto es que las partículas portadoras, las encargadas de transportar la fuerza entre los cuerpos, también intervienen activamente en el campo. Los gravitones virtuales, partículas portadoras del campo gravitatorio, tienen energía y en consecuencia crean su propio campo gravitatorio que se añade al de los cuerpos que lo generan, aumentando su intensidad de forma descontrolada. Los modelos de campo cuántico gravitatorio ofrecen resultados absurdos no acordes con la realidad. En el caso del campo cuántico electromagnético, los fotones virtuales, que son las partículas portadoras en este caso, no tienen carga eléctrica y en consecuencia el tratamiento cuántico del campo electromagnético no se encontró con estos problemas.

Los físicos muchas veces confunden sus modelos con la realidad. Es posible que el modelo campo cuántico ofrezca unos resultados muy acordes con la realidad del fenómeno electromagnético, pero probablemente la realidad no se reduce al modelo campo cuántico; la realidad puede que no sea un aglomerado de campos cuánticos. El fenómeno gravitatorio puede ser explicado y tratado con el formalismo de la mecánica cuántica de algún otro modo, sin necesidad de echar mano del artificio matemático "campo cuántico". En realidad hay un camino extraordinariamente simple pero que la ciencia rehuye.

Cuando a un astrofísico se le pregunta por qué considera al universo como un sistema aislado, suele responder que "por que de esa forma es mas simple su estudio". Una respuesta parecida a la del borracho que buscaba la llave en la acera opuesta a la que la había perdido: "por que aquí hay mas luz". Algunos se dan cuenta del absurdo y añaden, si no estuviera aislado se consideraría como universo al conjunto del universo conocido mas el exterior. Sin embargo esta respuesta da por hecho que conocemos lo que no conocemos; si conocemos solo nuestro universo y no el exterior, será imposible considerar un universo de mayor ámbito al conocido. Es decir, esa respuesta se reduce a "Si no sabemos si es aislado, lo consideramos aislado", similar a la del borracho pero con apariencia de lógica. Hago toda estas aclaraciones debido a que el fenómeno gravitatorio tendría un fácil tratamiento cuántico considerando al universo como un sistema no aislado. Pero esta hipótesis es rehuida sistemáticamente por la ciencia, ¿un ámbito exterior al universo y distinto de él?, esto suena a Dios y en consecuencia inaceptable, una vez mas la huida de Dios. No es necesario ponerle nombre a ese nuevo ámbito, solo considerar ciertas propiedades, una de ellas es que interacciona con nuestro universo, existe un cierto intercambio de energía entre el exterior y el universo.

Por otra parte existe una discrepancia fundamental entre otra gran teoría física, la Teoría General de la Relatividad, y la Mecánica Cuántica. Se trata del tiempo; los conceptos tiempo de ambas teoría son incompatibles. En la TGR el tiempo tiene una categoría similar a la del espacio, de hecho considera al tiempo y al espacio como aspectos de una misma realidad. En cambio en la mecánica cuántica el tiempo es un simple parámetro de la función de onda del vector espacio, mientras la posición puede ser descrita como un "observable" directamente deducido de la función de onda, el tiempo que observamos no tiene una clara descripción con el formalismo cuántico.

En un párrafo anterior indicaba que el universo podría ser considerado como un sistema no aislado, en consecuencia podríamos hablar de su frontera con el exterior y de su volumen. Tratemos ahora de conciliar los conceptos tiempos de la TGR y de la MC. Consideremos que el tiempo debe ser un observable directamente deducible de la función de onda, para ello sería necesario considerar un vector tiempo tridimensional y una nueva función de onda que lo incluya. El artificio puede consistir en crear una nueva función de onda suma de otras tres, similares a la actualmente admitida, cada una con un parámetro temporal distinto. Una de estas tres funciones de onda coincidiría con la actualmente tratada en MC. Las otras dos nos permitirá tratar cuánticamente no solo la gravitación sino también el nacimiento y evolución del universo. El tratamiento matemático, bastante simple, se puede consultar en el sitio:

Modelo cosmológico del universo viviente

A partir de simples razonamientos estadísticos se llega a la siguiente expresión del potencial gravitatorio:



En ella se puede observar que la famosa constante de gravitación G desaparece. En realidad, esta constante toma, con esta expresión, sentido físico; es una constante que informa del tamaño y masa del universo completo. Esta expresión ofrece el valor del potencial gravitatorio en una superficie cerrada equipotencial de radio r, en el interior de la cual existe una distribución de energía con densidad ρ(r). En el denominador aparece el radio de Hubble (R_h) y la densidad media del universo. Si tenemos en cuenta que la densidad media del universo suele expresarse como ρ(R_h) = 3 c² / 8 π G R², se puede comprobar que la fórmula anterior equivale a la expresión clásica de la gravitación de Newton para una distribución esférica.

Paradoja de Fermi

Se denomina así a la sorprendente ausencia de señales de civilizaciones extraterrestres cuando debería haber multitud de ellas a tenor de los cálculos probabilísticos que se han efectuado. Fermi en una cena rodeado de amigos respondió a la pregunta de si los seres humanos somos la única civilización avanzada del universo. Su respuesta es que si hubieran otras ya deberían estar aquí. Ha habido multitud de propuestas para explicar esta contradicción, en Wikipedia se puede obtener mucha información al respecto. Sin embargo hay una solución que no se expone debido a un prejuicio muy arraigado en nuestra civilización tecnológica.

Observemos la historia de la Humanidad desde sus comienzos, podemos decir que han nacido, desarrollado y desaparecido multitud de civilizaciones. Algunas duraron milenios como la egipcia. Otras, durante cientos de años no fueron capaces de descubrir la rueda. Incluso hoy día existen civilizaciones en el corazón de África o América que aún usan el arco y la flecha. La regla es que una civilización crece hasta conseguir un cierto nivel de adaptación al entorno donde se desarrolla y después queda estancada hasta que finalmente desparece o es absorbida por otra. El desarrollo tecnológico de nuestra civilización es una anomalía. ¿Porqué las hipotéticas civilizaciones extraterrestres iban a tener la necesidad de desarrollar una tecnología similar a la nuestra?.

La solución a la paradoja de Fermi es obvia. Sí existen multitud de civilizaciones extraterrestres pero ninguna ha desarrollado un nivel tecnológico similar al nuestro que permitiera su detección.

La pregunta que surge ahora es ¿Porqué nuestra civilización es tecnológica?.

Relativismo

La teoría de la Relatividad de Einstein ha sido probablemente la teoría física que más ha influido en el ámbito de la filosofía, la moral y la política en la sociedad moderna. La refutación definitiva de los conceptos espacio y tiempo absolutos ha dado lugar en el imaginario popular, debido a lo básico de dichos concepto, a la idea de que “Todo es relativo”. Esta idea simple ha sido tomada tanto por multitud de filósofos como por pensadores y políticos dando lugar al movimiento intelectual que se ha dado en llamar “Relativismo”. Este movimiento conduce a la eliminación del calificativo “absoluto” aplicado a cualquier concepto, en particular al concepto “Verdad”. Para el relativismo la verdad es relativa a cada individuo, cada uno de ellos tiene su verdad; en consecuencia no existe una verdad objetiva ni necesidad de esforzarse en encontrarla, basta aceptar la propia verdad o en último caso inventársela. Sería cómico si no fuera tan trágico y dramático el daño que ha hecho este movimiento intelectual a la Humanidad el constatar que es precisamente la teoría de la Relatividad la que lo refuta de forma absoluta.

El núcleo de la teoría de la Relatividad no es la eliminación de los conceptos espacio y tiempo absolutos. El núcleo de la teoría de la Relatividad es el afirmación de que todos los sistemas de referencia inerciales son equivalentes, no existen sistemas de referencias inerciales privilegiados. En consecuencia todos los observadores anclados en sistemas de referencia inerciales contemplan absolutamente las mismas leyes físicas, contemplan absolutamente la misma realidad, si un observador describe las leyes de la naturaleza de forma contradictoria al resto o la Teoría de la Relatividad es falsa o miente. En consecuencia, Einstein dedujo que para que, concretamente, las leyes del electromagnetismo fueran las mismas para todos los sistemas de referencia, la velocidad de la luz debería ser la misma para todos ellos independientemente de su estado de movimiento, que es lo que normalmente se denomina Teoría de la Relatividad, la constancia de la velocidad de la luz. Los conceptos espacio y tiempo dejan de ser absolutos e independientes del observador pasando a ser relativos a él y su estado de movimiento. Posteriormente Einstein con su Teoría General de la Relatividad generalizó este resultado a todos los sistemas de referencia, inerciales y no inerciales. Einstein descubrió que la realidad, el universo, las leyes de la naturaleza son las mismas en cualquier parte del universo, todos los observadores serán capaces de descubrir los mismos sucesos y deducir las mismas leyes de la naturaleza. La Realidad es absoluta e independiente de los observadores. El concepto realidad trasladado a la Sociedad o Humanidad podría traducirse por Verdad. La Verdad es independiente de los individuos, es la misma para todos ellos y puede ser descubierta. El Relativismo está refutado por la propia Teoría de la Relatividad.

Universo cuántico

Existe una zona oscura en la historia de la mecánica cuántica. Existe consenso en el mundo científico en considerar a esta ciencia como la mas básica, la mas cercana a la descripción mas íntima de la naturaleza de las cosas. Cualquier fenómeno cotidiano está explicado en última instancia por la característica cuántica de la naturaleza. Sin embargo la ciencia no ha querido dar el paso de explicar el universo entero en base a su naturaleza cuántica. He escrito bien “no ha querido” en lugar de “no ha podido” deliberadamente. Veamos la causa.

Experimento de la rendija.

Este experimento ya clásico muestra uno de los comportamientos mas extravagante de la naturaleza. Consiste básicamente en preparar un dispositivo disparador de electrones dirigido hacia una pantalla detectora en la que se irán marcando los impacto. La figura final será similar a un gran círculo mas denso en el centro. Si se interpone entre el cañón y la pantalla un obstáculo en el que se han efectuado dos rendijas paralelas separadas una distancia apropiada se esperaría que en la pantalla apareciera dos grupos de impactos separados, correspondientes a los electrones que atravesaron una u otra rendija. Sin embargo lo que se observa es una serie de mas de dos grupos de impactos paralelos siendo mas tenues los mas exteriores. Este resultado evidencia el comportamiento ondulatorio del electrón, las manchas que aparecen en la pantalla corresponden a los máximos producidos por la interferencia de la onda de los electrones.

Pero hay algo mas interesante en este experimento, el resultado depende de forma radical del proceso de observación. Los electrones son lanzados con intervalos de tiempo bastante amplios de forma que el espectro de interferencia no se produce por la interacción entre distintos electrones sino por el mismo electrón. No sabemos por qué rendija pasa cada electrón. Si modificamos el experimento forzando a pasar un grupo de electrones por una rendija y otro por otra, tapando una u otra de forma alternativa volvemos a obtener el resultado clásico, dos grupos de manchas correspondientes a cada rendija. Incluso si dejamos libre de forma aleatoria una u otra volvemos al resultado clásico. Es decir si sabemos por cual de la rendija pasa cada electrón, es decir, el proceso de observación se produce en la rendija, el resultado es uno, si no sabemos por cual rendija pasa cada electrón, es decir, la observación se realiza en la pantalla, el resultado es otro. En resumen, el proceso de observación es determinante de la forma del suceso observado.

Gato de Schrödinger

Otro resultado sorprendente derivado de la característica cuántica de la naturaleza es el experimento del gato de Schrödinger. Este experimento fue imaginado inicialmente en 1935 por Erwin Schrödinger pero fue verificado experimentalmente a finales de siglo. Pone de manifiesto la necesidad de la observación para que se produzca el hecho real. Todas las partículas tienen su función de onda y en consecuencia un espectro discreto o continuo de estados cuánticos, la observación hace que “colapse la función de onda” y adquiera uno de esos estados. Pero el sistema partícula-observador también tiene su función de onda y su espectro de estados cuánticos. El experimento del gato de Schrödinger consiste en lo siguiente (tomado literalmente de Wikipedia):

“Schrödinger nos propone que supongamos un sistema formado por una caja cerrada y opaca que contiene un gato, una botella de gas venenoso, una partícula radiactiva con un 50% de probabilidades de desintegrarse y un dispositivo tal que, si la partícula se desintegra, se rompe la botella y el gato muere. Al depender todo el sistema del estado final de un único átomo que actúa según la mecánica cuántica, tanto la partícula como la vida del gato forman parte de un sistema sometido a las leyes de la mecánica cuántica. El gato como masa mantiene su existencia, acorde a la ley de la preservación de la matería, pero la existencia del gato (vida) se convierte en una suposición ligada al comportamiento de la partícula radiactiva.
Siguiendo la interpretación de Copenhague, mientras no abramos la caja, el gato está en un estado tal que está vivo y muerto a la vez. En el momento en que abramos la caja, la sola acción de observar al gato modifica su estado, haciendo que pase a estar solamente vivo, o solamente muerto. Esto se debe a una propiedad física llamada superposición cuántica que explica que el comportamiento de las partículas a nivel subatómico no puede ser determinado por una regla estricta que defina su vector. La física cuántica postula que es posible calcular la trayectoria o la posición de una partícula, pero no los dos factores de manera simultanea; por consiguiente la capacidad de determinar la vida del gato se vuelve aleatoria.”

Es importante indicar que este experimento se ha realizado de forma real con seis fotones por Chao-Yang Lu y sus colegas de la University of Science and Technology de China.

El dilema de los físicos, y por ello su negativa a aplicar la teoría cuántica al universo, aparece al considerar al universo como un sistema cuántico con su correspondiente función de onda, es necesario un observador exterior a él para que su función de onda colapse y le dote de realidad. La huida de Dios de la que hablé en el tema “Diseño Inteligente” está detrás de esta zona oscura de la mecánica cuántica.

En el párrafo inicial indiqué que los físicos no han querido en lugar de que no han podido. La excusa es que la teoría cuántica de la gravitación es difícil de encontrar. En un próximo post indicaré cómo esto no es completamente cierto.