{"id":1858,"date":"2017-07-12T07:00:17","date_gmt":"2017-07-12T05:00:17","guid":{"rendered":"http:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/?p=1858"},"modified":"2017-07-11T11:17:49","modified_gmt":"2017-07-11T09:17:49","slug":"la-actividad-fisica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/?p=1858","title":{"rendered":"La actividad f\u00edsica de la materia y su fondo \u00faltimo"},"content":{"rendered":"

(Por Manuel B\u00e9jar<\/u>) La ciencia conoce la actividad f\u00edsica de la materia. Comienza pues por intentar el conocimiento de la naturaleza del primer estado de nuestro universo, que todos conocemos hoy como el big bang<\/em>. La ciencia hoy no concibe el universo como un vac\u00edo en el que flotan ciertas part\u00edculas relacionadas entre s\u00ed, formando objetos m\u00e1s o menos complejos, hasta llegar a los cuerpos celestes. La ciencia hoy se proyecta sobre un fondo hol\u00edstico desconocido del que surgi\u00f3 el universo en el big bang<\/em> y en el que ser\u00e1 reabsorbido al final del tiempo del mundo. El descubrimiento del bos\u00f3n de Higgs en los aceleradores de altas energ\u00edas ha dejado abierta la puerta al misterio de la dimensi\u00f3n hol\u00edstica del campo de Higgs que permear\u00eda por completo como fondo sutil el universo f\u00edsico que observamos y cuya actividad material describimos en la ciencia. los modelos f\u00edsicos de la materia, bien construidos a partir de las experimentaciones cient\u00edficas s\u00ed deben influir en los debates metaf\u00edsicos. Recordamos que el inter\u00e9s de un estudio metaf\u00edsico es iluminar la raz\u00f3n de ser de nuestro universo f\u00edsico tal como se muestra emp\u00edricamente. Por este motivo, no es de recibo una metaf\u00edsica ajena a los descubrimientos que la ciencia va consolidando con la ayuda de la tecnolog\u00eda.<\/strong><\/p>\n

Parece imborrable de la mente la c\u00e9lebre cantilena de la materia que aprendimos en la escuela. La materia ni se crea ni se destruye, se transforma. Esto supone que los procesos f\u00edsicos no permiten la creaci\u00f3n ni la destrucci\u00f3n de materia. Simplemente, en ciencia se constata una actividad f\u00edsica de la materia que causa sus trasformaciones observables. Como sabemos esta incesante actividad se origin\u00f3 tiempo atr\u00e1s en el big bang<\/em>. De acuerdo con este modelo cosmol\u00f3gico actual se liber\u00f3 la materia-energ\u00eda que dinamiza nuestro universo.<\/p>\n

Irresistiblemente el pensamiento nos evoca a la posibilidad de una realidad ulterior al comienzo del universo. \u00bfQu\u00e9 hab\u00eda antes del primer instante? La ciencia no puede darnos una respuesta clara, porque la ciencia experimental es conocimiento de la actividad f\u00edsica de la materia. Y esta actividad f\u00edsica precisa de energ\u00eda y tiempo. Esto es, el universo de materia y su dinamismo f\u00edsico no podr\u00edan existir sin la energ\u00eda liberada al comienzo. Entonces la pregunta por el antes de esta actividad desborda los l\u00edmites de la ciencia. Es m\u00e1s, ni siquiera el mismo estado singular del big bang<\/em> est\u00e1 bien definido cient\u00edficamente. Si en ciencia no hay creaci\u00f3n de la materia, es imposible cient\u00edficamente dar una raz\u00f3n suficiente del origen del universo y su actividad f\u00edsica.<\/p>\n

\u00bfQu\u00e9 hay m\u00e1s all\u00e1 del universo f\u00edsico?<\/em><\/strong><\/h2>\n

Sin embargo, la pregunta por el m\u00e1s all\u00e1 del tiempo de nuestro universo f\u00edsico es leg\u00edtima. \u00bfPor qu\u00e9 hay algo en lugar de nada? Nos preguntamos por una hipot\u00e9tica materia indestructible que a\u00fan no despliega su actividad f\u00edsica. La respuesta no la hallamos en la ciencia porque lo experimentable de la materia es precisamente su interactividad f\u00edsica. Queda planteada as\u00ed una cuesti\u00f3n que desborda la metodolog\u00eda cient\u00edfica y se proyecta hacia lo metaf\u00edsico. \u00bfQu\u00e9 es la materia? \u00bfPor qu\u00e9 inicia una actividad f\u00edsica? \u00bfC\u00f3mo es su proceder sin tiempo? Estas son algunas preguntas metaf\u00edsicas de la materia, complejas, que nos hacen ver que la ciencia no ofrece una explicaci\u00f3n completa de la naturaleza de la materia. \u00bfQu\u00e9 estudia entonces la ciencia de la materia?<\/p>\n

La ciencia estudia la actividad f\u00edsica de la materia a partir de cuatro interacciones fundamentales: gravitatoria, electromagn\u00e9tica y dos tipos de interacciones nucleares. Cada interacci\u00f3n exige un intercambio de energ\u00eda en la materia durante cierto tiempo. Esta actividad de la energ\u00eda en el tiempo dinamiza la materia y la hace susceptible de ser observada y medida experimentalmente. Por tanto, todo el conocimiento cient\u00edfico de la materia se fundamenta en alguna de estas interacciones fundamentales. As\u00ed, el mundo f\u00edsico macrosc\u00f3pico se explica mediante las dos interacciones de largo alcance. La gravitatoria es la interacci\u00f3n dominante en el universo a gran escala y la interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica es fundamental para entender la consistencia de los objetos ordinarios. La actividad de la materia a escala at\u00f3mica se explica mediante las dos interacciones nucleares de muy corto alcance.<\/p>\n

Sin tiempo o sin cambios de energ\u00eda no hay actividad f\u00edsica y la materia no desvela su dimensi\u00f3n emp\u00edrica. Por este motivo no es cient\u00edficamente posible hablar de qu\u00e9 hubo antes del tiempo. La ciencia no habla de creaci\u00f3n \u2013lo impiden sus principios\u2013, no explica por qu\u00e9 surgen el tiempo y las interacciones f\u00edsicas en el big bang<\/em>, ni puede decidir si el universo es autosuficiente o precisa de un fundamento metaf\u00edsico.<\/p>\n

Ahora bien, los modelos f\u00edsicos de la materia, bien construidos a partir de las experimentaciones cient\u00edficas s\u00ed deben influir en los debates metaf\u00edsicos. Recordamos que el inter\u00e9s de un estudio metaf\u00edsico es iluminar la raz\u00f3n de ser de nuestro universo f\u00edsico tal como se muestra emp\u00edricamente. Por este motivo, no es de recibo una metaf\u00edsica ajena a los descubrimientos que la ciencia va consolidando con la ayuda de la tecnolog\u00eda. De este modo defendemos que las construcciones metaf\u00edsicas deben ser perfiladas por el conocimiento cient\u00edfico e, incluso, refutadas definitivamente si sus premisas son incompatibles con los resultados cient\u00edficos.<\/p>\n

La ciencia actual no llega al final, a una part\u00edcula absoluta<\/em><\/strong><\/h2>\n

A un humanista de hoy, interesado por las cuestiones cl\u00e1sicas de fondo sobre el ser y el modo de existencia humana en un soporte material, no puede pasarle inadvertido los important\u00edsimos logros que la f\u00edsica de part\u00edculas ha conquistado en los \u00faltimos cincuenta a\u00f1os. En la actualidad se sabe c\u00f3mo fue la materia al comienzo del universo porque ha sido posible recrear en el laboratorio las condiciones f\u00edsicas de un pasado remoto pr\u00f3ximo al big bang<\/em>. Tal proeza es el gran logro de la f\u00edsica de muy altas energ\u00edas. Nos referimos a la f\u00edsica de part\u00edculas elementales. El constructo te\u00f3rico m\u00e1s complejo de la humanidad \u2013la denominada teor\u00eda cu\u00e1ntica de campos\u2013, junto a la ingenier\u00eda m\u00e1s sofisticada jam\u00e1s construida \u2013el acelerador de part\u00edculas LHC\u2013 nos ofrecen hoy uno de los modelos cient\u00edficos m\u00e1s precisos \u2013el modelo est\u00e1ndar de part\u00edculas elementales. Sin duda la imagen actualizada acerca de la naturaleza f\u00edsica de la matera es bien distinta del marco cl\u00e1sico de corte newtoniano y al mismo tiempo goza de mayor \u00edmpetu para proyectarse sobre el fondo metaf\u00edsico de la realidad.<\/p>\n

Durante muchos a\u00f1os se crey\u00f3 que llegar al fondo de las cosas permitir\u00eda alcanzar un conjunto de realidades corpusculares que sirvieran de fundamento s\u00f3lido de la materia. El ideal del reduccionismo fue pretender un an\u00e1lisis extremo del mundo material hasta topar con sus elementos b\u00e1sicos individuales. En el presente sabemos que no hay un fundamento material absoluto del que puede surgir toda la gran diversidad de estructuras materiales. El car\u00e1cter elemental atribuido a ciertas part\u00edculas es relativo al nivel energ\u00e9tico que caracteriza el an\u00e1lisis. No hay una part\u00edcula cuya existencia se considere en sentido absoluto. Dependiendo de la energ\u00eda dispuesta se pueden considerar como elemental unas estructuras u otras. Entonces, manteniendo a\u00fan cierto \u00e1nimo reduccionista, elevemos la potencia de nuestra mejor tecnolog\u00eda para experimentar con la materia a la m\u00e1xima energ\u00eda disponible. Esto se consigue en los aceleradores de part\u00edculas y el resultado es sorprendente: no hay un reducto \u00faltimo de la materia f\u00edsica que pueda ser considerado como absoluto. Lo que se encuentra es un complejo de part\u00edculas que se sintetizan y aniquilan sin cesar. La f\u00edsica no alcanza el absoluto pero nos ofrece una imagen de la s\u00edntesis de part\u00edculas y campos f\u00edsicos que no debemos ignorar a la hora de abordar las cuestiones metaf\u00edsicas.<\/p>\n

Aceleradores de part\u00edculas<\/em><\/strong><\/h2>\n

Hemos explicado que lo elemental est\u00e1 subordinado al nivel de an\u00e1lisis. A lo largo de la historia se discuti\u00f3 en filosof\u00eda si la materia es un continuo o un conjunto de estructuras discretas. Hasta finales del siglo XIX los f\u00edsicos entend\u00edan que la materia estaba constituida por unidades indivisibles denominadas \u00e1tomos. La f\u00edsica del siglo XX ha iluminado el fondo de la realidad material y ha descubierto que los \u00e1tomos, adem\u00e1s de tener estructura, est\u00e1n pr\u00e1cticamente vac\u00edos. Ir al fondo de las cosas requiere de sistemas capaces de excitar la materia a energ\u00edas mayores. As\u00ed, tanta m\u00e1s energ\u00eda se necesita cuanto mayor es el inter\u00e9s por profundizar a escalas menores de la materia. Con otras palabras, si se quiere ir a lo m\u00ednimo hay que generar estados de energ\u00eda cada vez m\u00e1s alta.<\/p>\n

Los aceleradores de part\u00edculas permiten recrear \u00e1mbitos de materia a muy alta energ\u00eda. Cuando las part\u00edculas se aceleran en el tiempo adquieren energ\u00edas cada vez m\u00e1s elevadas. Una vez que alcanzan velocidades pr\u00f3ximas a la m\u00e1xima permitida en el universo se las somete a violentas colisiones entre ellas para disgregarlas lo suficiente hasta que desvelan su estructura interna. Parece sencillo pero la sofisticaci\u00f3n tecnol\u00f3gica necesaria para que los aceleradores modernos funcionen con precisi\u00f3n es extraordinaria. Su \u00e9xito es tal que se consigue acelerar part\u00edculas elementales hasta casi la velocidad de la luz, durante distancias equivalentes a rodear nuestro sistema planetario y hacer que colisionen en un centro previsto del tama\u00f1o de un n\u00facleo at\u00f3mico. Verdaderamente es algo fuera de lo com\u00fan.<\/p>\n

Significativamente conviene destacar entre los distintos aceleradores de part\u00edculas al LHC de Ginebra. Se trata de un gran laboratorio subterr\u00e1neo con forma de anillo de dimensiones equivalentes a una autov\u00eda de circunvalaci\u00f3n de Madrid. En su interior se aceleran protones en dos haces y se hacen colisionar cuando alcanzan energ\u00edas del orden de los 10TeV. Este es el nivel energ\u00e9tico m\u00e1ximo actual de la tecnolog\u00eda y es suficiente para que la materia desvele la existencia de corp\u00fasculos de antimateria, ex\u00f3ticas part\u00edculas como el bos\u00f3n de Higgs y las dem\u00e1s part\u00edculas del modelo est\u00e1ndar.<\/p>\n

El modelo est\u00e1ndar de la f\u00edsica de part\u00edculas <\/em><\/strong><\/h2>\n

\u00a0<\/strong>En 2013 Peter Higgs fue galardonado con el Nobel de f\u00edsica por sus contribuciones te\u00f3ricas a la predicci\u00f3n de una part\u00edcula detectada por primera vez en el LHC d\u00e9cadas despu\u00e9s de su trabajo. Sin duda una bonita recompensa al final de su carrera. Se trata de una part\u00edcula propuesta te\u00f3ricamente para contribuir a la explicaci\u00f3n de la masa de las dem\u00e1s part\u00edculas, pero que no pudo ser detectada experimentalmente hasta 2012 cuando el acelerador de Ginebra oper\u00f3 a la suficiente energ\u00eda para que pudiera sintetizarse.<\/p>\n

\"\"<\/a>
Peter Higgs<\/figcaption><\/figure>\n

Cuando una teor\u00eda no solo es capaz de dar cuenta de los fen\u00f3menos sino que adem\u00e1s hace predicciones que posteriormente se confirman experimentalmente, permite crear modelos te\u00f3ricos de la realidad con mucha mayor fiabilidad. Un ejemplo paradigm\u00e1tico es la f\u00edsica de part\u00edculas. En el modelo est\u00e1ndar se explica el inmenso zoo de part\u00edculas a partir de tres familias de electrones, neutrinos y quarks. Los electrones son imprescindibles para entender la estructura at\u00f3mica, las telecomunicaciones y los intercambios energ\u00e9tico en su ser vivo. Los neutrinos son part\u00edculas liger\u00edsimas con una lev\u00edsima capacidad de interacci\u00f3n. Se piensa que a pesar de \u00ednfima masa pudieran contribuir a la masa total del universo por su gran poblaci\u00f3n. Lo que es seguro es su papel esencial en las transformaciones de la materia. Por \u00faltimo, los quarks son las part\u00edculas que hacen posible la concentraci\u00f3n de casi toda la masa del \u00e1tomo en su n\u00facleo. Curiosamente no es posible detectar directamente un solo quark, pues siempre gustan de ir en parejas o tr\u00edos. Recientemente, el LHC ha detectado un pentaquark.<\/p>\n

El modelo est\u00e1ndar tambi\u00e9n incluye a las part\u00edculas que producen las interacciones f\u00edsicas. Nos referimos al fot\u00f3n \u2013part\u00edcula de luz sin masa\u2013 para la interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica, y los gluones y bosones d\u00e9biles para las interacciones nucleares. Aunque con ciertas dudas todav\u00eda se espera que exista un portador de la interacci\u00f3n gravitatoria, el hipot\u00e9tico gravit\u00f3n.<\/p>\n

La s\u00edntesis de las part\u00edculas <\/em><\/strong><\/h2>\n

Todas las part\u00edculas tienen en com\u00fan que pueden ser transformadas en energ\u00eda y volver a ser sintetizadas a partir de pura energ\u00eda. Masa y energ\u00eda son dos caras de la materia. La equivalencia entre masa y energ\u00eda sugiere la existencia de un din\u00e1mico fondo campal de energ\u00eda donde a muy altas energ\u00edas se sintetizan y aniquilan part\u00edculas tumultuosamente. Desde esta perspectiva hol\u00edstica entendemos que la s\u00edntesis de part\u00edculas se entiende como una concentraci\u00f3n de este fondo energ\u00e9tico. Y su aniquilaci\u00f3n ser\u00eda su diluci\u00f3n en el fondo.<\/p>\n

La imagen moderna de la materia no se refiere ya a un conjunto de part\u00edculas corpusculares separadas unas de otras por el vac\u00edo. M\u00e1s bien, se ve a las part\u00edculas como estructuras que emergen de un fondo material. De este modo toda la materia formar\u00eda parte intr\u00ednseca de una misma y \u00fanica realidad material. Y no habr\u00eda lugar para el vac\u00edo en el sentido de la nada de los fil\u00f3sofos. Sino que este fondo dar\u00eda lugar a una realidad material llamada vac\u00edo cu\u00e1ntico<\/em>, que es materia en incesante actividad f\u00edsica donde se forman continuamente part\u00edculas y campos f\u00edsicos.<\/p>\n

Una prueba experimental de esta realidad material de fondo es la presencia de part\u00edculas de antimateria en los aceleradores de part\u00edculas. Es necesario duplicar el n\u00famero de part\u00edculas expuestas en el modelo est\u00e1ndar, pues existe una compa\u00f1era de antimateria para cada tipo de electr\u00f3n, neutrino, quark o bos\u00f3n mediador. Si el lector m\u00e1s esc\u00e9ptico considera este final inveros\u00edmil deber\u00eda acercarse a un hospital y comprobar in situ <\/em>que diariamente se emplean t\u00e9cnicas m\u00e9dicas de imagen por tomograf\u00eda de emisi\u00f3n de positrones. El positr\u00f3n es la part\u00edcula de antimateria del electr\u00f3n.<\/p>\n

El premio Nobel de f\u00edsica Gerard \u2018t Hooft nos ofrece una exposici\u00f3n m\u00e1s detallada de la f\u00edsica de part\u00edculas. Al final de su obra[1]<\/a> reconoce que \u201cquiz\u00e1s nadie pueda nunca tener una visi\u00f3n completa de todo el camino hasta las estructuras m\u00e1s peque\u00f1as del universo\u201d.<\/em> Por tanto, a\u00fan es necesaria una metaf\u00edsica de la materia.<\/p>\n

Conclusi\u00f3n<\/em><\/strong><\/h2>\n

La ciencia, seg\u00fan lo dicho, conoce la actividad f\u00edsica de la materia. Comienza pues por intentar el conocimiento de la naturaleza del primer estado de nuestro universo, que todos conocemos hoy como el big bang<\/em>. La ciencia actual no concibe el universo como un vac\u00edo en el que flotan ciertas part\u00edculas relacionadas entre s\u00ed, formando objetos m\u00e1s o menos complejos, hasta llegar a los cuerpos celestes. La ciencia hoy se proyecta sobre un fondo hol\u00edstico desconocido del que surgi\u00f3 el universo en el big bang<\/em> y en el que ser\u00e1 reabsorbido al final del tiempo del mundo. El descubrimiento del bos\u00f3n de Higgs en los aceleradores de altas energ\u00edas ha dejado abierta la puerta al misterio de la dimensi\u00f3n hol\u00edstica del campo de Higgs que permear\u00eda por completo como fondo sutil el universo f\u00edsico que observamos y cuya actividad material describimos en la ciencia. Una de las decisivas cuestiones abiertas, que podr\u00edan quiz\u00e1 aclararse prosiguiendo las experiencias dise\u00f1adas en los grandes aceleradores, ser\u00eda precisamente la de conocer algo m\u00e1s la naturaleza de ese \u00e1mbito hol\u00edstico que todo lo abarca como fondo original y terminal. Estas y otras muchas cuestiones deber\u00edan ser consideradas por una metaf\u00edsica que no viva a espaldas de la imagen de la verdad \u00faltima del universo que podr\u00eda vislumbrarse en los resultados de la ciencia.<\/p>\n

[1]<\/a> Cfr. G. \u2018t HOOFT, Part\u00edculas elementales. En busca de las estructuras m\u00e1s peque\u00f1as del universo. (Cr\u00edtica, Barcelona, 2001).<\/p>\n

 <\/p>\n

Art\u00edculo elaborado por <\/strong><\/em>Manuel B\u00e9jar<\/strong>, Licenciado en Ciencias F\u00edsicas y doctor en Filosof\u00eda, colaborador de FronterasCTR y miembro de la C\u00e1tedra Francisco Jos\u00e9 Ayala de Ciencia, Tecnolog\u00eda y Religi\u00f3n.<\/strong><\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

(Por Manuel B\u00e9jar) La ciencia conoce la actividad f\u00edsica de la materia. Comienza pues por intentar el conocimiento de la naturaleza del primer estado de nuestro universo, que todos conocemos hoy como el big bang. La ciencia hoy no concibe el universo como un vac\u00edo en el que flotan ciertas part\u00edculas relacionadas entre s\u00ed, formando … Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":263,"featured_media":1867,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"generate_page_header":"","footnotes":""},"categories":[145],"tags":[136,196],"class_list":["post-1858","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-cultura-tecnologica-etica-y-teologia","tag-fisica","tag-mecanica-cuantica"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1858","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/263"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=1858"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1858\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1873,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1858\/revisions\/1873"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/1867"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=1858"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=1858"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.comillas.edu\/FronterasCTR\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=1858"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}