© 2006
El Autor – Rozánov Nicolái Nicoláevich
Las traducciones de los títulos, de los artículos, de los libros, de las citaciones y declaraciones de los científicos – posiblemente no coinciden letra a letra con las traducciones oficiales, si tal existieran.
Introducción.
«Por otro lado, para la coherencia de nuestras teorías físicas sería importante entender si la ley de Newton, con la modificación introducida por Einstein, debe ser modificada aún más para concordar con el principio de incertidumbre. Esta última modificación todavía no se ha hecho…» ((42)página.141).
Al inicio de la introducción, el autor del presente estudio ofrece una síntesis de la conferencia de M.Gell-Mann titulada «Cuestiones para el futuro», impartida en el Wolfson College (Oxford) en 1980, cuya vigencia permanece hasta la actualidad ((1) pag. 265-289).
«En esta reseña de las ideas modernas y de las previsiones para el futuro, mi tema será la búsqueda de la unidad en nuestra descripción de la física de las partículas elementales. Todo en el Universo, incluso nosotros mismos, consiste en partículas elementales. Al mismo tiempo, las partículas de cada tipo se comportan de manera completamente idéntica en cualquier parte del Universo, ya que podemos juzgarlo por la luz que nos llega de las galaxias más alejadas»…
«Las leyes que gobiernan el comportamiento de las partículas elementales y de las fuerzas que actúan entre ellas representan principios fundamentales de la física del micromundo»…
«Todas las leyes fundamentales de la física yacen en la base no solo de la física, sino también de la astronomía, la química, la geología, la biología — de hecho, de todas las ciencias naturales»…
«En la teoría de las partículas elementales se consideran absolutamente justos tres principios:
a) La mecánica cuántica, esta disciplina llena de enigmas y paradojas, que no comprendemos por completo, pero sabemos aplicar.
La mecánica cuántica no es una teoría, sino más bien un “marco” en el que, como creemos, deben encajar todas las teorías correctas.
b) La teoría de la relatividad, en cuya validez no hay motivos para dudar.
c) El principio de causalidad, que afirma que la causa debe preceder al efecto.
«Se puede decir que el viejo problema de la “fuerza nuclear” está, en principio, resuelto. Tenemos en mente nuestra confianza en que la “unión” de neutrones y protones en los núcleos es una consecuencia indirecta de la interacción fundamental quark-gluón descrita por la QCD».
«Uno de los problemas de las teorías unificadas de Yang–Mills consiste en que la unificación efectiva del color y del sabor, cuyas intensidades de acoplamiento son esencialmente distintas, puede tener lugar únicamente a energías extraordinariamente alta»…
«Para que las intensidades de las interacciones débil y fuerte se aproximen, es necesario pasar por un intervalo de energías de aproximadamente 10¹⁵ GeV»…
«¿Tendremos el valor de suponer que nuestras ideas, desarrolladas y confirmadas hasta los 10 GeV, podemos extenderlas a energías 10¹⁴ veces mayores? ¡En ello cabe dudar seriamente!»…
«Es difícil imaginar que incluso el presupuesto de todos los países del mundo nos permita construir un acelerador capaz de comprobar el comportamiento de las partículas a energías de 10¹⁵ GeV. Ya nos consideramos afortunados de poder alcanzar los 10³ GeV»…
«Al formular una teoría unificada de Yang–Mills para el color y el sabor, puede admitirse la estabilidad del protón, aunque ello requiera considerables esfuerzos teóricos. En una teoría de este tipo resulta más natural suponer que el protón se desintegra. Sin embargo, basándonos en los datos experimentales más fiables, en nuestra intuición y, en última instancia, en el propio hecho de nuestra existencia, consideramos al protón prácticamente estable. Y si llegara a desintegrarse, lo haría con tal lentitud que no introduciría contradicción alguna en nuestra concepción del Mundo»…
«Tiene sentido emprender una investigación experimental sobre la posibilidad de la desintegración del protón y esclarecer si dicha desintegración ocurre realmente»…
«Existe además una razón muy seria para estudiar partículas con espín 2. Está vinculada con los intentos de unificar la mecánica cuántica con la teoría de la gravitación de Einstein, a la que él prefería llamar teoría general de la relatividad. Para tal unificación se requiere el gravitón, el cuanto de la gravitación»…
«Detectar experimentalmente el gravitón es difícil, puesto que para pequeñas porciones de materia la interacción gravitatoria resulta demasiado débil»…
«Por ello, el descubrimiento experimental del gravitón, al parecer, deberá posponerse para un futuro lejano»…
«Algunos teóricos se han dedicado a la búsqueda de esquemas de unificación que, además de las fuerzas de color y de sabor, pudieran incluir en una teoría unificada también la gravitación. En una teoría de este tipo deberían figurar no solo todos los cuantos y los quarks junto con los leptones, sino también las partículas sin espín, necesarias para la ruptura espontánea de la simetría. Si ciertas partículas resultan ser compuestas, la teoría deberá describir también sus constituyentes fundamentales. El objetivo de tales búsquedas es abarcar, en una auténtica teoría unificada, todos los objetos fundamentales, incluido el gravitón»…
«Para establecer la relación de parentesco entre las distintas partículas elementales se utiliza el concepto de “Supersimetría”: una simetría que vincula partículas con diferentes espines. La teoría más amplia y acabada de este tipo hallada hasta el presente se denomina Supergravedad N=8. Esta incluye los campos fundamentales correspondientes a:
-
1 gravitón con espín 2;
-
8 nuevos objetos con espín 3/2, denominados gravitinos;
-
28 cuantos con espín 1;
-
56 partículas y antipartículas con espín 1/2;
-
70 objetos con espín 0, posiblemente útiles para la ruptura de la simetría.
- El gravitino, con espín 3/2, constituye una adición sumamente deseable desde el punto de vista de la simplicidad de la teoría.»
«Al considerar únicamente los espines 2, 1, 1/2 y 0, nos encontramos con un defecto notable en el caso del espín 3/2. Sin embargo, al intentar interpretar los 28 cuantos con espín 1 de manera que este grupo incluya al gluón, X±, Z⁰ y el fotón, se descubre que la matemática impone aquí restricciones excesivamente severas. Al menos, la partícula X± queda excluida. Del mismo modo, al tratar de interpretar todas o casi todas las 56 partículas y antipartículas con espín 1/2 como leptones, antileptones, quarks y antiquarks, advertimos que no es posible asignar suficientes “sabores” para completar la lista observada»…
«Cabe mencionar que en la supergravedad la energía de la unificación efectiva de las fuerzas es aún mayor que en el esquema de unificación anterior»…
«En la teoría de la supergravedad debemos extrapolar nuestros conocimientos actuales desde energías del orden de 10 GeV hasta magnitudes del orden de 10¹⁹ GeV, o quizá incluso superiores»…
«Me parecen primordiales las siguientes cuestiones:
¿Cómo debe entenderse la ruptura espontánea de la simetría?
Si la ruptura espontánea de la simetría está efectivamente causada por partículas sin espín, ¿deben éstas ser objetos elementales dentro de la teoría?
En tal caso, ¿no será ello consecuencia de algo semejante a la Supersimetría?
Y si no lo son, ¿acaso no constituirán combinaciones de otras partículas incluidas en la teoría?
A mi juicio, resulta muy difícil creer que partículas sin espín “ad hoc” puedan ser acopladas de manera artificial a los numerosos parámetros arbitrarios requeridos para la adecuación con los datos experimentales.
«¿Por qué tenemos no solo quarks u y d, sino también c, s, b y, probablemente, t? ¿Por qué en los leptones, nuevamente, existen tres pares de sabores: el electrón y su neutrino, el muón y su neutrino, el leptón τ y su neutrino? ¿Continuará esta proliferación?»…
«¿Cómo explicar el extraño espectro de masas de quarks y leptones: familias ligeras, intermedias y pesadas? ¿Qué origina estas incomprensibles relaciones entre las masas? Pienso que, en lo esencial, tenemos muy pocas posibilidades de responder a cualquiera de estas cuestiones. Todavía más serios parecen los problemas de la unificación y la identificación de los constituyentes fundamentales.»
«¿Podremos comprender la relación entre los objetos elementales de la teoría unificada propuesta y las partículas que aparecen como elementales en la experiencia, a las energías alcanzadas hoy o en el futuro?»…
«No solo los objetos compuestos, derivados de la solución de las ecuaciones fundamentales, pueden aparentar ser elementales y dar lugar a equívocos… (por ejemplo, ¡el neutrón! — N. N. Rozanov)»…
«Sin embargo, todavía albergamos la esperanza de encontrar una única y elegante ecuación matemática con una estructura unificada, que explique los tres colores, el número adecuado de sabores y todas las demás características de la física de las partículas elementales. Se trataría de una ecuación para un supercampo gigantesco, con múltiples componentes que representen los diversos constituyentes elementales, unificados por la simetría fundamental de la Naturaleza.
Si nuestros esfuerzos tienen éxito, la simplicidad no se manifestará en la economía de partículas, sino en la economía de principios (Preferiblemente: en la economía de partículas y de principios (N.N.Rozánov)).
Para concluir, diré que no debemos siquiera pensar que podamos llegar al final en la descripción de las partículas elementales. Es mucho más fácil imaginar, que en lugar de una búsqueda infinita del descubrimiento de la realidad, nivel tras nivel, logremos resolver de manera definitiva el problema de las leyes físicas fundamentales. ¿Cómo podría suceder esto? Podemos describirlo de forma operativa, sin entrar en la filosofía. En principio, se vería de la siguiente manera:
– Tras nuevas confirmaciones experimentales de las teorías modernas, en el rango de energías accesibles, nosotros, los teóricos, proponemos una teoría unificada, compatible con todos los hechos conocidos y que prediga algunos nuevos.
– En un plazo razonable se realizan experimentos, con un coste asumible, que confirman esta teoría.
– Esto continúa durante un cierto tiempo y no se encuentra ninguna excepción (por supuesto, nunca ocurre así, ¡pero por qué no podría suceder?).
– Finalmente, se alcanza el límite de la paciencia humana y de los recursos que pueden dedicarse a la verificación de esta magnífica teoría. Y la humanidad la proclama como la teoría física fundamental y definitiva» ((1) pag. 265 – 289).
Pasemos ahora a los Principios matemáticos de la filosofía natural (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) de Isaac Newton(2).
«Hasta ahora he explicado los fenómenos celestes y las mareas de nuestros mares a partir de la fuerza de la gravedad, pero no he señalado la causa de la propia gravedad. Esta fuerza procede de alguna causa que penetra hasta el centro del Sol y de los planetas sin disminuir su eficacia, y que actúa no en proporción a la magnitud de la superficie de las partículas sobre las que ejerce su acción, sino en proporción a la cantidad de materia sólida; y su acción se extiende por todas partes a enormes distancias. La gravitación hacia el Sol se compone de la gravitación hacia las partículas individuales que lo constituyen y, al alejarse del Sol, decrece exactamente en proporción al cuadrado de las distancias.
Mas la causa de estas propiedades de la fuerza de la gravedad no pude derivarla de los fenómenos, ni forjo hipótesis ((2) pag. 661–662)»…
«Sería deseable deducir, a partir de los principios de la mecánica, los demás fenómenos de la naturaleza razonando de modo semejante, pues muchas razones me inducen a suponer que todos estos fenómenos dependen de ciertas fuerzas por las cuales las partículas de los cuerpos, debido a causas aún desconocidas, o tienden unas hacia otras y se agrupan en figuras regulares, o bien se repelen y se alejan unas de otras. Y dado que estas fuerzas permanecen desconocidas, hasta ahora han resultado infructuosos los intentos de los filósofos por explicar los fenómenos de la naturaleza»…
Del prefacio de Newton a la primera edición de los Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 8 de mayo de 1686.
En consecuencia, Newton afirma que la interacción gravitatoria de los cuerpos materiales es, en esencia, una interacción entre las partículas microscópicas de dichos cuerpos, y añade:
«Basta con que la gravitación exista realmente según las leyes que hemos expuesto, y que sea plenamente suficiente para explicar todos los movimientos de los cuerpos celestes y del mar.» ((2) pp. 661–662).
En el Libro III “Sobre el sistema del mundo” ((2) pag. 502), Newton declara las reglas:
Regla I. «No se deben admitir otras causas que aquellas que sean verdaderas y suficientes para explicar los fenómenos»… «La naturaleza es simple y no se complace en causas superfluas».
Regla II. «Por lo tanto, en la medida de lo posible, se deben atribuir las mismas causas a los mismos tipos de manifestaciones de la naturaleza».
Regla III. «Aquellas propiedades de los cuerpos que no pueden ser aumentadas ni disminuidas y que se muestran inherentes a todos los cuerpos sobre los cuales es posible realizar experimentos, deben ser consideradas como propiedades de todos los cuerpos en general».
Regla IV. «En la física experimental, las proposiciones derivadas de los fenómenos mediante la inducción, a pesar de la posibilidad de hipótesis contrarias, deben ser consideradas verdaderas, ya sea exactamente o aproximadamente, mientras no aparezcan fenómenos que las precisen aún más o que las muestren sujetas a excepciones. Así debe procederse, para que los razonamientos inductivos no sean invalidados por meras suposiciones.» ((2) pag. 502–504).
Al concluir la introducción, es necesario señalar cómo concebía Newton el éter:
«Ahora debería añadirse algo acerca de un cierto éter sumamente sutil, que penetra todos los cuerpos sólidos y se encuentra contenido en ellos, por cuya fuerza y acciones las partículas de los cuerpos, a distancias muy pequeñas, se atraen mutuamente y, al entrar en contacto, se cohesionan»…
«Pero esto no puede exponerse brevemente, y además no existe un número suficiente de experimentos con los cuales las leyes de acción de este éter puedan ser determinadas y demostradas con exactitud.» ((2) pag. 662).
En la actualidad, la teoría del vacío físico ha sido desarrollada y reflejada en los trabajos de: Shipov (3), «El modelo de polarización del vacío físico no homogéneo» de Dyatlov (4), «La teoría de la relatividad extendida» de Recami (5), «La teoría del vacío físico y algunos resultados prácticos» de Rykov (6), el trabajo de Oleinik (del Instituto Politécnico de Kiev) «Problemas de la comunicación supralumínica, señales supralumínicas en el campo electromagnético y su portador físico» (7), el trabajo de Akimov «El aspecto de la física y las tecnologías a comienzos del siglo XXI» (8), los trabajos de Filimonov «El neutrino como cuanto de radiación torsional» (9) y «Identificación del cuanto de radiación torsional» (10), el trabajo «Cosmología, interacciones fundamentales y la masa de la partícula portadora de la interacción» de Zhuk (11), donde se estima por cuatro métodos la masa de la partícula del éter ≈10⁻⁶⁹kg, «La distribución de los cuásares en el universo y los modelos cosmológicos» de Zhuk, Moroz y Varaksin (12), «Mundos y antimundos» de Alfvén (13), y una serie de otros trabajos que esclarecen los enigmas de la Naturaleza, a los cuales se refiere el autor del presente estudio.
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