EL “VACÍO” ES MATERIA Aproximación a La Física
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El "vacÍo" es materia 1 El "vacÍo" es materia EL “VACÍO” ES MATERIA Aproximación a la física 2 El "vacÍo" es materia EL “VACÍO” ES MATERIA Aproximación a la física Obra coordinada por: Manuel Menchén Antequera Agradecimientos a: Ángel de la Cruz Bermejo Casiano Hernández Hernández Liliana Pineda Manuel Lidón Medina Ramón Lidón Medina Pedro Gómez Romero Raquel Bello-Morales Arroyo Portada: Manuel Menchén Ozaíta Autor: Club de Amigos de la Unesco de Madrid Editor: Club de Amigos de la Unesco de Madrid Plaza de Tirso de Molina 8. 1º 28012 Madrid (España) Primera edición: Marzo, 2010 Segunda edición: Junio, 2012 Tercera edición, revisada y ampliada: Junio, 2013 www.nodo50.org/caum Depósito Legal: ISBN: 978-84-614-1068-2 Edición de distribución gratuita. 3 El "vacÍo" es materia Este cuaderno de aproximación a la Física fue elaborado con las notas, apuntes, fragmentos de textos, lecturas y comentarios e incluso noticias y datos documentales que nutrieron los debates semanales del Taller realizado en el CAUM durante casi dos años. Finalmente, surgió la idea de publicarlo coincidiendo con la celebración del Año Internacional de la Astronomía, permitiendo a sus redactores dar libremente al cuaderno el carácter que ahora tiene. Una edición ulterior permitiría recoger cuantas críticas y correcciones merezca a objeto de superarlo, e incluso modificarlo, ahora sobre todo cuando más patente se hace la apremiante necesidad de contribuir a elaborar de la mano de la Ciencia y la Cultura un Gran Proyecto Social profundamente movilizador. “Encontraremos el camino, guiándonos por las estrellas”. A. S. Pushkin. “Si descubrimos una teoría completa, con el tiempo habrá de ser, en sus líneas maestras, comprensible para todos y no únicamente para unos pocos científicos… Entonces todos, filósofos, científicos y gente corriente, seremos capaces de tomar parte en la discusión…”. Stephen Hawking. 4 El "vacÍo" es materia 5 El "vacÍo" es materia El “VACÍO” ES MATERIA Aproximación a la física “Los conceptos físicos son creaciones libres del intelecto determinadas por el mundo exterior. En nuestro empeño por concebir la realidad… el hombre de ciencia creerá cierta- mente que, al aumentar su conocimiento, su imagen de la realidad se hará más simple y explicará mayor número de impresiones sensoriales. Puede creer en la existencia de un límite ideal del saber, al que se aproxima el entendimiento humano, y llamar a este límite verdad objetiva”. Albert Einstein. Sobre los conceptos, materia, espaciotiempo, movimiento y universo. El concepto, la palabra materia es una categoría filosófica que utilizamos convencionalmente para designar la realidad objetiva. “Materia -escribió Carlos Marx- es la sustancia única, la única razón del ser y del conocimiento, la esencia más general del mundo, como única base universal de todo lo existente”. Al definir la materia y sus atributos -movimiento, espacio y tiempo-, Vladimiro Ilitch Lenin subrayó que “la propiedad característica de la materia es la de ser una realidad-objetiva que existe independiente de nuestra conciencia, y es dada al hombre en sus sensaciones”. Nuestras sensaciones reflejan esa realidad, que es decir, todo cuanto existe y con independencia de que sea observado o no, objetos, fenómenos, procesos, seres, pensamiento inclusive, cualesquiera que sean sus formas. “El mundo Material y perceptible por los sentidos -escribió Federico Engels- es el único mundo real”... Materia es pues, de una manera general, todo lo que nos rodea, lo que se llama el mundo exterior, que es, como todo lo concerniente al ser humano, su psiquis misma y la sociedad, cognoscible por muy complejas y excepcionales que parezcan a priori sus diversas formas”. Esta definición de la materia no abarca sólo los objetos y fenómenos conocidos por la ciencia moderna, sino también los que sean conocidos en el futuro, entre los que terminará encontrándose el llamado espacio vacío (éter). Conviene señalar al respecto algo con lo que estamos de acuerdo: la forma en que el materialismo dialéctico insiste sobre el carácter aproximado, relativo, de toda tesis científica acerca de la estructura de la materia y de sus propiedades, en particular cuando insiste sobre la ausencia de líneas absolutas de demarcación en la naturaleza. Podemos resumir diciendo que la materia, la naturaleza, el ser, lo físico, es lo primario; el espíritu, la conciencia, la sensación, lo psíquico, es lo secundario. Digamos, pues, finalmente, que la unidad del mundo consiste en su materialidad. 6 El "vacÍo" es materia “La verdadera física será la que un día acierte a incluir en su todo la noción sobre el mundo del hombre total, del hombre en la unidad de su organización corporal e intelectual”. Teilhard de Chardin. En cada época histórica las representaciones sobre la estructura y propiedades de la materia señalan los límites hasta los que ha llegado el conocimiento y la pugna también, entre una y otra concepción del mundo y sus intereses de clase. Esto ha sido así y todavía sigue siendo. Lo mismo la identificación del concepto materia como categoría filosófica, que la reducción metafísica de la materia, fueron utilizadas en uno y otro momento para atacar al materialismo dialéctico que pretende exponer las cosas a la luz del conocimiento. Por las mismas o parecidas razones, el derrumbamiento de las viejas ideas sobre la estructura de la materia, sería absurdamente interpretado como el descubrimiento de nuevos estados de la sustancia supuestamente incognoscibles, lo que sería traducido como prueba “irrefutable” para negar el materialismo, y, de paso, utilizarlo como argumento para afirmar la “desaparición” de la materia... Lenin se encargó de aclarar la inadmisibilidad de pretender identificar la categoría filosófica de “materia” con las ideas limitadas, acerca de la estructura y las propiedades de la materia. Formuló el concepto materia, a partir de la diversidad cualitativa de ésta, de la inagotabilidad de su estructura y propiedades, en fin, de la diversidad ilimitada de la materia y de la imposibilidad de reducir esta diversidad a un aspecto determinado cualquiera de aquélla... Y acertó. En la actualidad, además de los átomos elementales y sus partículas integrantes: electrón, protón, neutrón, se han detectado miles de partículas elementales y sus antipartículas, lo que permite admitir la existencia de miríadas de formas, entre ellas las llamadas quarks, las supuestas cuerdas, etc., etc. La ciencia ha ido descubriendo y explicando nuevos aspectos de la materia, unos normales, como la masa (*) y otros especiales, como los campos (**), sin olvidar lo que desde la antigüedad griega llamamos éter, vacío espacial (***). (*) Masa: La masa de una partícula queda determinada por los campos electro- magnéticos (movimiento, ondas, vibración) que están entrelazados en ella. Albert Einstein concluyó que la masa y la energía son dos aspectos distintos de una misma realidad. Su teoría de la relatividad modificó desde entonces el concepto de masa, que sería algo así como energía condensada: E = m.c2... George F. Fitzgerald y Hendrik A. Lorentz observaron la dependencia recíproca entre la velocidad y la masa, cómo crece la masa cuando aumenta la velocidad. Si sobre dos masas actúan dos fuerzas idénticas y la velocidad final de una resulta triple, concluimos que la primera tiene una masa tres veces mayor... El concepto de masa expresa, tanto la medida de la resistencia de los cuerpos al cambio de movimiento, como la capacidad de atracción gravitatoria de los cuerpos. Newton definió la masa como la medida de la cantidad de materia, y distinguió entre masa y peso; masa es una propiedad de los cuerpos, el peso depende de la aceleración de la gravedad. La masa determina las propiedades inerciales y gravitatorias de un cuerpo. Pero conviene tener muy claro que es falso identificar la masa con la materia: la masa es una de las manifestaciones físicas de la 7 El "vacÍo" es materia materia, expresa en la famosa ecuación E = m.c2. Otro aspecto sería la equivalencia entre masa inercial y masa gravitatoria, identidad que constituye una clave nueva y fundamental para la comprensión más profunda de la naturaleza. (**) Campo físico, electromagnético: es una de las formas de manifestarse la materia; región del espacio (limitada o ilimitada) donde cierta fuerza eléctrica o magnética muy intensa interactúa con el entorno: campo de gravitación, campo electromagnético, campo ondulatorio, campo nuclear, campo de partícula, campo cuántico, campo etéreo, etc. Faraday concibió los campos como estados de tensión mecánica en un medio (elásticamente extendido) que llenaba el espacio. Para H. A. Lorentz los campos eran estados físicos del espacio. Maxwell hizo del campo electromagnético la explicación moderna fundamental de sus ecuaciones. (***) Vacío espacial, éter: “ausencia aparente de materia, y; dimensiones espacio-temporales indefinidas”. Se define como el estado de mínima energía de un sistema. El vacío era reconocido por Leucipo, Demócrito y Epicuro como real, junto al átomo. Aristóteles rechazó el vacío porque no permitía el contacto entre las cosas. El éter era para él una sustancia divina, que llenaba y constituía la perfección e inmutabilidad de todos los cuerpos celestes supra lunares. Giordano Bruno reconoció la existencia de un “vastísimo seno etéreo”. Motivo de una polémica inacabable, Maxwell no contó con el éter en sus ecuaciones, pese a conservarlo, como antes dijimos, como medio del campo electromagnético. Einstein lo consideró en un principio “superfluo”. Sin embargo, en 1920 escribió lo siguiente: “…el espacio está dotado con propiedades físicas; en este sentido, por consiguiente, existe algún éter. De acuerdo con la teoría de la relatividad general el espacio sin éter es impensable”. Hoy, estamos muy cerca de poder explicarlo como lo que es: una realidad material, origen y destino postrero de toda la materia ordinaria del macro y micro mundo, comprendida, cuando aparece, la vida orgánica cualquiera que sea su complejidad. Espaciotiempo: espacio y tiempo son categorías universales empleadas para describir las formas básicas de existencia de la materia. Conviene recordar que la “división” del universo en “espacio” y “tiempo”” sólo data de apenas hace unos cuantos siglos..