Números para entrever lo infinito

Para ver el mundo en un grano de arena,
y el cielo en una flor silvestre,
abarca el infinito en la palma de tu mano
y la eternidad en una hora

Como la mayoría de nosotros tengo experiencias de mi infancia en las que recuerdo la casa de mis tíos, o la panadería de mi barrio, con un tamaño mucho más grande de lo que pude comprobar de mayor. Siempre me sorprendió ese fenómeno y he tenido curiosidad por saber por qué ocurría. Ahora sé que, sin duda, mi sentido de la escala estaba dañado como del que creó las idealizadas figuras de El Greco. Exageraba las dimensiones físicas, los detalles de mi pequeño hábitat tanto como el impacto emocional que me causaban.

Este es solo un ejemplo de cómo los humanos distorsionamos la realidad. La evolución nos ha dotado de una visión de la vida a escala humana. Solo prestamos atención a lo que ocurre a nuestro alrededor, nos interesamos por los objetos que podemos ver y contar con los dedos de una mano. Nuestro sentido del tiempo solo refleja nuestras experiencias diarias. No somos capaces de comprender el movimiento de más de 150 individuos que es el tamaño máximo que tenían nuestras primeras sociedades. No ha sido necesario más para sobrevivir como especie.

Nuestro sentido distorsionado y antropocéntrico de las escalas puede impedir nuestra comprensión de lo muy grande y de lo muy pequeño. Y muchas veces la mejor parte del conocimiento es justamente saber cómo son las cosas que no podemos ver y que por lo tanto no poder entender a simple vista

Para poner un poco de orden con las escalas que estén más allá de las nuestras, y para poder hablar de armonía celestial o dinámica cuántica fue necesario crear el elegante concepto científico-matemático llamado potencias de diez

Lo rápido

Imaginemos que puede ocurrir en un abrir y cerrar de ojos que es aproximadamente una fracción de un segundo. Pues, un colibrí es capaz de hacer un rápido aleteo, gracias al cual puede planear y cenar en pleno vuelo. En un milisegundo, 10^-3 segundos, es el tiempo que tarda un disparo de flash de una cámara de fotografiar. En un microsegundo 10^-6 segundos, los nervios pueden enviar al cerebro un mensaje de dolor en la pierna. Los ordenadores más rápidos pueden hacer operaciones en 10^-12 segundos.

Los quarks que obtienen los físicos en los enormes aceleradores de partículas duran un picosegundo hasta su desintegración, no es precisamente una larga vida, pero si intensa. Un quark tiene tiempo de completar un billón (10¹² ) de diminutas órbitas.

Un electrón tarda veinticuatro attosegundos en completar una única orbita alrededor del núcleo del átomo de hidrogeno, viaje que repite aproximadamente 40.000 billones de veces por segundo.

Pero el intervalo de tiempo más breve que se conoce hasta ahora es el chronon, o tiempo de Planck, que tiene una duración de unos 5 x 10^-44 segundos. Esta unidad corresponde al tiempo que tarda la luz en viajar por lo que se podría considerar el menor tramo de espacio posible, la longitud de Planck

Tiempo de Planck

Longitud de Planck

Lo lento

La Tierra tiene unos 4.500 millones de años, ya que fue entonces cuando se condenso, junto con el resto de planetas, a partir del disco volador aplanado de rocas y polvo que rodeaba el recién nacido Sol. Este tiempo le ha otorgado una extraordinaria flexibilidad y ha hecho de ella un lugar donde todo es posible. Los mares, los bosques, los polos magnéticos, los glaciares, la infinidad de árboles distintos, libélulas, ciempiés, halcones, nosotros….

Kip Hodges dice: “Yo veo el tiempo de diferente forma ahora, que tengo 46 años, que cuando tenía 20, y seguro que lo veré de otra forma cuando tenga 75. Pero en ningún caso me puedo imaginar en una situación en la que pueda entender lo que representan 500 o 650 millones de años, y ya no digamos 4.500 millones”

Nada mejor que el Calendario Cósmico popularizado por Carl Sagan para comprender el tiempo evolutivo. El calendario es una escala en la que el periodo de vida del Universo se extrapola a un calendario anual; donde el Big Bang (hace13.700 millones de años) tuvo lugar el 1 de enero y el momento actual es la medianoche del 31 de diciembre

Lo grande

Cuando se habla de tiempo se habla también de espacio, y los espacios por los que se ha movido todo el conjunto del universo durante esos casi 14.000 millones de años son muy, muy grandes. Nuestra Luna esta solo a 384.000 kilómetros, unas 10 veces la circunferencia de la Tierra y tardaríamos 21 años, a bordo de un avión a 815 km/h o 100 días en una nave espacial, en llegar hasta el Sol si encontráramos antes, la manera de no achicharrarnos.

Si hacemos la analogía de ver la Tierra con un grano de arena, entonces el Sol seria del tamaño de una naranja situada a 6 metros de distancia, mientras que Júpiter, el mayor planeta de nuestro sistema solar, sería escasamente un guijarro situado a 25 metros. Neptuno y Plutón, serian un grano más grueso y otro más fino respectivamente a unos 225 metros de la Tierra.

La separación media entre las estrellas en el interior una galaxia es unas 100.000 veces mayor que la distancia entre el Sol y nosotros. La Vía Láctea contiene unos 300.000 millones de estrellas y están dispersas a lo largo de 100.000 años luz de diámetro. Si seguimos con la analogía de que el Sol es una naranja situada a 6 metros de distancia de la Tierra-grano-de-arena, cruzar la galaxia constituiría un viaje de más de 40 millones de kilómetros.!!

Proporcionalmente la distancia media de galaxia a galaxia es de tan solo unas pocas veces mayor que el tamaño de las propias galaxias, mientras que la separación que hay entre las estrellas que contienen, es de cientos de miles de millones de veces superior que cualquier diámetro estelar. Curiosa proporción

Se estima que hay más de 100.000 millones de galaxias en el Universo, cada una de ellas equipada de unos 100.000 o 200.000 millones de estrellas, resulta un inventario de unos 10²² soles. Las distancias entre unas y otras son tan prohibitivas que, aunque en el Universo existiera vida inteligente, oír hablar a una civilización extraterrestre es totalmente improbable

Por último, deciros, que el límite del Universo conocido, es decir, el punto más distante desde el cual nos ha podido llegar la luz, es solo tres mil veces más lejano que nuestra galaxia más cercana 4

Lo pequeño

Los objetos que mantienen la vida y la cualifican como tal a nuestros ojos, son todos ellos invisibles. Son realmente diminutos, que no insignificantes, y no podemos observarlos sin un microscopio. Hablo de células, proteínas, moléculas de ADN, bacterias.

En una cabeza de alfiler, que mide unos 2 milímetros, que son 2 milésimas de metro, caben 20 cabellos humanos juntos. Un cabello tiene 100 micras de anchura. La mitad de un cabello, 50 micras, representa aproximadamente el límite del poder de resolución natural del ojo humano. También cabrían 28.000 leucocitos humanos, 3 millones de bacteria E .coli  o 10 millones de rinovirus que es causante del resfriado común.

Si abrimos una célula humana encontramos a las heroicas biomoléculas que hacen todo el trabajo para mantenernos vivos durante los 3.000 millones de segundos que dura de promedio nuestra vida. En su interior se encuentra el ADN, esa famosa molécula en forma de sacacorchos y que contiene todos nuestros genes y puede medir entre 100 y 1000 nanómetros de diámetro. En nuestra cabeza de alfiler podrían caber 5 millones de pequeños genomas humanos (5 millones de libros de la vida, 5 millones de posibles bebes)

Pero aquí no se termina lo pequeño. Estamos hechos de átomos, y los átomos son aún más diminutos. Existen más de un centenar, desde los ligeros como el hidrógeno hasta los superpesados como el moscavio. Sin embargo, todos tienen el mismo tamaño. Necesitamos 10 billones de átomos para cubrir nuestra cabeza del alfiler. Y lo más divertido es que en realidad son muy grandes ya que todo su espacio está ocupado por el vacío. La verdadera sustancia del átomo está en el núcleo donde está el 99.9% de la materia. ¡Impresionante!

El tamaño importa, y mucho. Cuando nos dejamos llevar por nuestro antropocentrismo nos estamos contemplando el ombligo totalmente ciegos al resto del universo. La importancia de las medidas, de las magnitudes, de las frecuencias, de la velocidad, en definitiva, de todo lo medible importa para conocer cómo funciona el mundo que nos rodea y para posicionarnos de una manera realista en él. Jugar con las escalas ayuda a relativizar nuestra condición de humanos.

Hay escalas de tiempo extremadamente pequeñas, como las que rigen en el mundo de las partículas subatómicas y es también fácil encontrar escalas extraordinariamente grandes, como las que corresponden al Universo, pero es muy poco habitual encontrar escalas como las horas, los días y los años. Nuestro peculiar concepto del tiempo está relacionado con la mecánica celeste de nuestro sistema solar y con el hecho de que estamos en una situación de equilibrio entre la escala de energía de la gravedad y el mundo de las fuerzas nucleares. 

Robert Jaffe, físico de partículas

Fuentes: - “El canon” de Natalie Angier

               -  Wikipedia

Con esta entrada participo como #polivulgador en @hypatiacafe con el tema #PVmedir 

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