lunes, 1 de octubre de 2007

No hay nada de nada

¿Qué cooomo? Tantos días esperando para leer este blog y ahora no les voy a hablar de nada. Pues sí. Vamos a hablar y a filosofar un poco sobre la nada. En la física y la filosofía el hablar de un espacio vacío sin nada de nada ocupándolo es un tema muy interesante, pues la nada es mucho más fascinante y lógicamente extraña de lo que parece a simple vista. En la física moderna el vacío se rehúsa a estar vacío, y está lleno de cosas que no son nada pero parecen hacer mucho.

El Big Bang lo creó todo de la nada, pero le rompe la cabeza a cualquiera el tratar de imaginarse que había "antes" de la gran explosión pues verdaderamente no había nada, ni siquiera un espacio vacío en el cual la explosión pudiese ocurrir, ni un tiempo para hacer sentido de la palabra "antes". ¿Antes de qué, si no había tiempo para medir antes o después? ¿Dónde ocurrió si no había espacio en el cual no hubiera nada? Según la teoría de la Relatividad General no había nada de nada al ocurrir el Big Bang, ni siquiera espacio vacío (que es lo que usualmente asociamos con la palabra "nada"). Además, según el principio de incertidumbre de Heisenberg en la Mecánica Cuántica es imposible no tener nada, pues tener un espacio vacío sin nada es un concepto totalmente exacto y certero, y eso no es posible. Es una ley de la naturaleza que debe haber alguna incertidumbre siempre, por lo que aún en la nada debe haber algo para que no esté vacía la nada, pues de acuerdo al principio de incertidumbre nada puede ser nada.

¿Huh? Supongo que no están entendiendo nada. No se preocupen, los físicos tampoco entendemos nada sobre la nada. Pero eso no nos impide hablar de ella o usarla exitosamente en nuestras teorías. Vamos a hacer un poco de historia sobre la nada a ver si entendemos algo sobre esa elusiva cosa que es la nada.

El primer vago que empezó a romperse la cabeza con la nada parece haber sido el filósofo griego Parménides. En unas famosas reflexiones que pusieron a muchos a rascarse la cabeza por siglos, Parménides dice que las cosas o existen o no existen. Y si no existen pues no son nada, y no vale la pena ni hablar de ellas. Pero cuando ocurre cualquier cambio en la naturaleza pues algo se convierte en otra cosa, y ya no es lo que era antes. Por lo tanto pasó de lo que era antes a lo que ahora es. Pero no era eso antes. Y al cambiar pues lo que era antes ya no es. Pero el "no ser" no puede ser. Pues el no ser no es nada, y la nada al no ser nada no existe. Por lo tanto, Parménides concluyó muy lógicamente que todo siempre existe y debe ser siempre igual sin cambios pues el cambiar introduce el concepto de la nada, que parece ser algo ilógico e inexistente. ¿Pero porqué vemos tantos cambios a nuestro alrededor si para entender los cambios hay que hablar de la nada? Parménides parece concluir que todo cuanto vemos es una ilusión, pues la lógica nos dice que el cambio introduciría la nada en la realidad, y eso no se debe permitir por nada.

Tremendo problema que se buscó por nada. Otro filósofo loco llamado Zeno de Elea argumentó que el movimiento también era imposible pues al espacio vacío se le pueden asignar números para medir las distancias entre unas cosas y otras. Pero los números son infinitamente divisibles. Entre cualesquiera dos números, no importa cuan precisos sean ni cuan cerca estén uno del otro, hay siempre un número infinito de otros números. Entre 0 y 1 hay un número infinito de números reales racionales e irracionales. Entre 0 y 0.1 hay otro número infinito de números. Igual entre 0 y 0.01. Y así sucesivamente. No siga por este razonamiento, o le dará un dolor de cabeza infinitamente grande. Y eso son solo los números reales. No me haga hablar de los números imaginarios.

Decía entonces Zeno que si echáramos una carrera entre Aquiles (el más rápido de los mortales) y una tortuga que estuviese a 1 metro de distancia de Aquiles tendríamos entonces un gran problema. ¿Por qué? Porque para recorrer esa distancia habría primero que recorrer ½ metro. Pero para recorrer eso habría que recorrer la mitad de eso ( ¼ ). Pero antes la mitad de eso, y así sucesivamente por un número infinito de mitades. Pero es imposible pasar por un número infinito de lugares en un tiempo finito, por lo tanto Aquiles nunca podrá alcanzar la tortuga. Pero vemos las cosas rápidas pasarle por el lado a las más lentas a cada rato, ¿no? Pero esto es ilógico, así que el movimiento parece ser otra ilusión. (A Zeno y Parménides les hubiese encantado la trilogía de "The Matrix" si hubiesen inventado el cine en su época.)

Aristóteles trató de invalidar estos argumentos sobre las propiedades ilógicas de la nada postulando mecanismos para los cambios y movimientos que los hicieran lógicamente permisibles. Según Aristóteles cada cosa que cambia tiene la potencialidad de ese cambio en sí misma. Todos llevamos los cambios y los movimientos por dentro, y cambiamos debido a la causalidad. Otras cosas nos obligan a cambiar. No hay que hablar nada de la nada. Y para Aristóteles el universo estaba lleno de cosas siempre. No había espacios vacíos sin nada. Decía que "la naturaleza aborrece el vacío". Si se crease un espacio vacío sin nada, algo correría a llenarlo inmediatamente. Por lo tanto nunca habría nada donde no hubiera nada. Nada que hablar de la nada. Problema resuelto. Al menos eso nos asegura Aristóteles. Pero este argumento sobre la imposibilidad de la nada como que no nos convence para nada.

Pero como dije en el primer párrafo (del cual no entendimos nada) la física moderna del Siglo 20 parece haberle dado la razón a nuestro amigo Aristóteles, al menos en su concepción sobre la imposibilidad de la nada sin nada. La nada no puede estar vacía. Aunque no haya nada debe haber algo. Aunque es matemáticamente permisible hablar de espacios sin nada (que a su vez pueden tener dimensiones adicionales de las que nada se ve), la física cuántica nos dice que como se pueden crear partículas de la nada pues aún el espacio vacío sin nada con la más baja energía no puede no tener nada. La nada no es nada sino que siempre es algo. El vacío en la física no está vacío. Se le llama vacío por pura deferencia histórica al estado de un sistema con la menor energía posible. Pero esta energía de la nada nunca puede ser cero. Hay energía del vacío. O sea, que la nada tiene energía que sale de la nada. Y para que no crea usted que esto es una mera discusión filosófica que no tiene nada que ver con la realidad, pues se han hecho experimentos que miden la nada. Así como lo oye, las fuerzas que un estado vacío sin nada puede ejercer sobre cosas materiales son medibles y calculables. Se le conoce como el "efecto Casimir" a las fuerzas que un vacío cuántico puede ejercer sobre dos placas metálicas entre las cuales no hay nada, y que provienen de las partículas virtuales que siempre se están creando y destruyendo de la nada. Además en Relatividad General se puede tener huecos negros hechos de nada, pues el espacio vacío sin nada tiene gravedad que se autogenera a sí misma. Así que llegamos a la aparente paradoja de que en la física la nada se lo puede tragar todo.

Creo que ya los enredé bastante si llegaron leyendo hasta aquí de este artículo que al final nada concluye sobre la nada. Nada, que creo que lo mejor es que ya no diga más nada.


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1 comentario:

Juan Ignacio Casaubon dijo...

ON THE PHYSICAL NATURE OF VACUUM
Casaubon J. I.
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Belgrano y CONICET


Abstract


Vacuum is not nothingness. I suggest that refined macroscopic experiments be implemented to attempt measuring some physical character of vacuum.





Vacuum is a space in which there is a low pressure of gas, i. e. relatively few atoms or molecules. A perfect vacuum would contain no atoms or molecules, but this is unobtainable as all the materials that surround such a space have a finite vapor pressure (1).



The vacuum state is the ground state in a relativistic quantum field theory. A vacuum state does not mean a state of nothing. Because one is dealing with quantum mechanics, the vacuum state has a zero-point energy, which gives rise to vacuum fluctuations. The existence of vacuum fluctuations has observable consequences in quantum electrodynamics (1)



Vacuum is not nothingness (2). This is true for several reasons:



1)Vacuum can transport electromagnetic waves whereas in nothingness nothing is to be transported.

2)While in vacuum one can put objects in nothingness nothing can be put.



Hence vacuum is something physical.



We know it is not ¡°ether¡±, nor: i) fixed (according to the Michelson-Morley experiment); neither: ii) pulled by earth because this would go against the aberration of light which comes from stars.

Vacuum is not pure space because space is a mere ideal mathematical construction. I suggest that refined macroscopic experiments be implemented to attempt measuring some physical character of vacuum. Only two macroscopic naive experiments occur to me at this stage: i) to check if between two hollow spheres of the same mass there is a minor deviation of gravitation due, for instance, to vacuum-vacuum interaction ii) the same for a double Torricelli
References


1) Oxford dictionary of Physics. Edited by Alan Isaacs. Oxford Univ. Press. Oxford. 1996.

2) Sacchi M E, El espacio enigmático. Ed. Basileia. Buenos Aires. 1998.
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Cuando digo que el espacio es infinitamente divisible lo es EN POTENCIA no en acto.

Cuando digo puedo contar hasta infinito o que los números naturales son infinitos sólo digo que mi mente puede encontrar uno mayor and so on