Después de estudiar el macrocosmos y entender cómo funcionan las cosas en el universo infinitamente grande, ahora estudiamos el microcosmos para ver cómo funcionan las cosas en el átomo infinitamente pequeño como bloque constructor de toda la materia. El término "átomo" fue utilizado por primera vez por Demócrito, un filósofo griego que vivió 400 años antes que Cristo, como la entidad indivisible más pequeña de la que está compuesta toda la materia.
Viaje al centro de la materia
La materia o masa es la "materia prima" del universo, de las estrellas, planetas, montañas, atmósferas, todo está formado por materia. Esta materia puede existir en tres estados; sólido, líquido y gaseoso. Estos estados son intercambiables, es decir, todas las sustancias pueden cambiar de un estado a otro si se cumplen las condiciones necesarias: temperatura, presión, gravedad, etc. Sin embargo, de todos los materiales que conocemos, solo existe agua en la naturaleza en estos tres estados.
El átomo es sinónimo de indivisibilidad, ya que se considera el elemento más simple de la materia. Desde galaxias, estrellas, cometas y planetas, minerales y metales hasta plantas, animales y seres humanos, todo está hecho de la misma materia y esta materia se forma por átomos, que a su vez se forman por protones, neutrones y electrones.
Los protones y neutrones están unidos en un núcleo, rodeados por electrones que orbitan ese núcleo. Anteriormente se pensaba que la órbita de estos electrones en relación con el núcleo era con la de los planetas alrededor de una estrella, pero no es así; Los electrones son muy impredecibles y orbitan alrededor del núcleo en forma de nubes u ondas.
Diferentes temas tienen composiciones distintas; Hasta la fecha, se han descubierto 118 elementos simples. De todos, el elemento más sencillo es el hidrógeno, que está compuesto solo por un protón y un electrón; El helio, en cambio, está compuesto por dos protones, dos neutrones y dos electrones; El carbono está compuesto por seis protones, seis neutrones y seis electrones. Los materiales pesados como el hierro, el estaño y el uranio contienen muchos más protones, neutrones y electrones.
Tras el "Big Bang", y con el paso del tiempo, el espacio se abrió, la materia se expandió y la temperatura bajó, se formaron pequeñas partículas llamadas quarks y electrones; Los electrones permanecieron disociados mientras los quarks se asociaban para formar protones y neutrones.
A medida que el universo se expandía y enfriaba, los protones y neutrones se asociaban entre sí, formando núcleos. Más tarde, los electrones, hasta entonces libres, fueron atraídos por los núcleos, estando unidos a ellos, y así se formó el átomo. A partir de la asociación de átomos entre sí, se formaron moléculas, galaxias, estrellas y planetas.
Veamos una planta compuesta por tres componentes: hojas, raíz y tallo. Con la ayuda de un microscopio, vemos que el tronco está formado por células, y cada célula consta de tres partes: plasma, citoplasma y núcleo. Analizando el núcleo, encontramos en él el código genético de la misma célula, el ADN, que está formado por una larga cadena de moléculas. A su vez, estas moléculas se forman por átomos; Cada uno de estos átomos está compuesto por tres partículas: electrones que orbitan alrededor de un núcleo formado por protones y neutrones.
El electrón, que gira alrededor del núcleo dentro del átomo, tiene una masa muy pequeña en comparación con el neutrón y el protón que forman el núcleo. Por tanto, no tiene una estructura interna, es decir, no está subdividida. Sin embargo, los neutrones y protones dentro del núcleo no son elementos simples como se pensaba hasta hace poco: están compuestos por quarks que siempre aparecen en grupos de tres.
Los quarks se dividen en seis: arriba, -abajo, encantamiento cargado positivamente y -extraño, -arriba, cargado negativamente -inferior. Un protón está formado por dos quarks up y uno quark down; el neutrón tiene dos quarks down y uno up.
Hay seis tipos de quarks: up, charm y top, cada uno con carga positiva de +2/3, mientras que strange, down y bottom tienen una carga negativa de -1/3 cada uno. Un protón está formado por dos quarks up y uno down, y uno de neutrón, dos down y uno up. Hasta ahora, solo se han observado los quarks up y down de forma natural en la Tierra y se encuentran en átomos de materia normal; los otros cuatro solo se han observado en aceleradores de partículas.
Para poder estudiar estos componentes de la materia, necesitamos aceleradores de partículas que midan kilómetros de largo, donde estas partículas viajan a velocidades cercanas a la de la luz, y máquinas tan grandes como una casa que estudien su comportamiento.
Disección de un átomo
El concepto moderno del átomo fue formulado por John Dalton en el siglo XIX. Hoy sabemos que los átomos no son indivisibles, sino que están compuestos por otros elementos. Por tanto, un átomo se forma por un núcleo con carga eléctrica positiva, rodeado de electrones con carga negativa.
El núcleo está formado por partículas subatómicas llamadas protones, que son neutrones cargados positivamente y eléctricamente neutros. Finalmente, los protones y neutrones están formados por quarks; Existen seis tipos de quarks. Es fascinante el hecho de que, incluso después del descubrimiento de que protones y neutrones no eran simples elementos, como los electrones, la tridimensionalidad no se rompe, porque, como sabemos, el número de quarks que componen tanto el protón como el neutrón es 3. O simplemente podemos decir que un átomo está compuesto por tres tipos de partículas subatómicas de electrones: quarks up y quarks down.
Dado que el núcleo del átomo es 10.000 veces más pequeño que el átomo completo, y casi toda la masa del átomo está concentrada en su núcleo, significa que la mayor parte del átomo, es decir, el espacio entre el núcleo y los electrones, es espacio vacío.
La excepción del hidrógeno
Todos los átomos están formados por tres tipos de partículas subatómicas: protones cargados positivamente unidos por la fuerza nuclear fuerte a neutrones con carga neutra, en un núcleo orbitado por electrones con carga negativa. Los electrones permanecen en órbita alrededor del núcleo debido a la fuerza electromagnética que resulta de la atracción de partículas cargadas eléctricamente. La fuerza electromagnética es la segunda más fuerte del universo, siendo la primera la fuerza nuclear fuerte que atrae a los protones y neutrones dentro del núcleo.
Sin embargo, el hidrógeno no sigue esta regla porque es el elemento más simple conocido y se forma por un electrón y un protón; siendo la primera de carga negativa y la segunda de carga positiva, están unidas por la fuerza electromagnética. El hidrógeno es la materia prima más abundante, constituyendo el 75% de la materia del universo y más del 90% de todos los átomos del universo.
El hidrógeno número 1 en la tabla periódica más helio, número dos y litio número 3 fueron las primeras tres formas de materia formadas en el momento del Big Bang. El hidrógeno es un gas incoloro. Sin olor, no reacciona con el agua, sino que se quema en presencia de osígeno. Como es un átomo simple sin la forma nuclear fuerte que tienen otros átomos, se combina fácilmente con los demás elementos.
Como el hidrógeno no tiene neutrones, parece desafiar nuestra definición de la estructura del átomo como formada por tres partículas subatómicas: electrones, protones y neutrones. Sin embargo, dado que ni protones ni neutrones son elementos simples como se pensaba anteriormente, dado que cada uno está formado por tres quarks, si definimos el átomo por los elementos simples que lo componen, el hidrógeno se incluye en la definición. Por lo tanto, el átomo sigue formándose por tres tipos de partículas subatómicas: electrones, quarks up y quarks down.
Dimensiones del átomo y sus componentes
- Los protones son tan diminutos que 500.000 de ellos cabían en la cabeza de un alfiler; Pero son enormes si los comparamos con los electrones. Si los protones y neutrones tuvieran un centímetro de diámetro, el diámetro de un electrón sería menor que el de un cabello humano, siendo el diámetro total del átomo equivalente a 30 campos de fútbol.
- Por tanto, los electrones casi no contribuyen a la masa total de un átomo, pero son la parte más activa, ya que son responsables de los enlaces, es decir, de las combinaciones con átomos de otro tipo.
- Más del 99,9% del volumen de un átomo está vacío; Si el núcleo de un átomo tuviera el tamaño de un balón de baloncesto, los electrones estarían a varios kilómetros del núcleo.
- La inmensa fuerza que mantiene unidos a los protones y neutrones dentro del núcleo del átomo es 100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 de veces más poderosa que la gravedad.
- El electrón orbita alrededor del núcleo a una velocidad de 2.200 kilómetros por segundo, es decir, en 18 segundos formaría un círculo completo alrededor de la Tierra, que es menos del 1% de la velocidad de la luz.
La lógica de la mecánica cuántica ilógica
Érase una vez un filósofo que, en la plaza de Atenas, respondía con facilidad y sabiduría a las preguntas más curiosas y difíciles que le hacía el pueblo. Un día, un pastor descendió de las montañas y se mezcló con los oyentes con la intención de desenmascarar y avergonzar al sabio en público. Con un rápido movimiento de la mano, atrapó una mosca y, ofreciendo su mano cerrada en el puño al sabio, preguntó: "En esta mano cerrada tengo una mosca, ¿puedes decirme si está viva o muerta?"
El sabio, reflexionando sobre su respuesta, se dijo a sí mismo: "Si digo que está viva, aprieta el puño, la mata y me muestra muerta; si, al contrario, digo que está muerta, abre la mano y todos verán escapar la mosca." Tras reflexionar y ante la ansiosa expectativa de su audiencia, respondió: "La vida y muerte de la mosca que tienes en tu mano cerrada depende de ti; si la quieres viva, está viva, si quieres que muera, está muerta."
Este relato me recuerda a la paradoja del gato de Schrödinger, que está en un estado de solapamiento, en el que está vivo y muerto a la vez por la vez. Es cierto que el gato no puede estar vivo y muerto al mismo tiempo, ya que la lógica de la mecánica cuántica no se aplica a objetos grandes, pero ilustra muy bien lo que ocurre en el mundo de las partículas subatómicas, donde el determinismo y la certeza desaparecen, y lo que se observa queda a merced del observador.
La mecánica cuántica cambia nuestros rumbos, modifica nuestros paradigmas, ataca la lógica que ha gobernado la ciencia y nuestras vidas, mientras pulveriza fronteras que antes nos parecían insalvables y pone fin a los dualismos que se oponían a realidades que antes creíamos muy diferentes e incluso contrarias, como materia/energía, estática/móvil, visible/invisible, tangible/intangible, Predecible/impredecible, material/espiritual, ciencia/filosofía.
Materia/energía - El corazón de la materia es intangible como la energía; el corazón de la materia, el mundo de los átomos y partículas subatómicas, es, de hecho, energía.
Los átomos pueden ser materia, en la medida en que intentamos pesarlos y medirlos; Pero las partículas que las componen tienen cargas eléctricas y se mueven, es decir, exhiben las propiedades de la energía. Podemos concluir que son materia en su esencia, descriptibles, calificables y cuantificables, pero que son energía en su existencia, porque exhiben un poder voltaico, reaccionan, crean ondas.
La materia es energía en potencialidad, la energía es materia en potencialidad. La combustión convierte la materia en energía: esto es lo que ocurre en el centro del sol, donde los átomos de hidrógeno se fusionan, creando helio y energía.
Esto es lo que ocurre en nuestro cuerpo, en el que, mediante una combustión lenta, la comida se transforma en energía que mueve nuestro corazón y extremidades y nos calienta, dándonos una temperatura constante. Al no tener esta materia, la temperatura baja inmediatamente y poco a poco nos privamos de movimiento; El cuerpo se come para alimentarse, pierde peso y luego entra en coma y muere.
La fotosíntesis hace lo contrario con la energía solar: transforma la energía en materia porque, con el sol, las plantas y los árboles crecen en la cadena alimentaria de la vida vegetal que alimenta a la vida animal. La vida vegetal y animal alimenta al hombre, pero la fuente energética de todo esto es el sol, que transforma la energía en materia. Estamos hechos de sol.
La materia visible y sólida está compuesta por elementos invisibles, y cuanto más viajamos al centro de la materia, menos materia (masa) y más espacio vacío encontramos, de modo que la materia parece reducirse a pequeñas fibras vibrantes de energía. Las partículas subatómicas son, efectivamente, manifestaciones de la energía. Por eso lo que parecía tan visible y sólido ahora se ha reducido a ondas electromagnéticas. Por lo tanto, podemos concluir que nuestro cuerpo y todo lo que existe materialmente se reduce a energía vibratoria.
La materia en sí no existe porque es solo el almacén de energía, no es más que energía condensada y acumulada. Por ejemplo, las plantas, mediante la fotosíntesis, convierten la energía radiante del sol en energía química que se almacena en moléculas orgánicas, como si una planta fuera una batería, un almacén de energía.
Materia/espíritu - El materialismo no tiene razón para existir, porque la materia está formada por elementos invisibles, casi espirituales, y ciertamente no podemos entender la materia sin conocer su alma. El átomo es el alma de la materia, así que no solo los seres humanos tienen alma, la materia también la tiene. El alma de la materia es tan invisible como la nuestra.
Inerte/vivo - Ya no está claro que solo haya vida en la materia orgánica; Ya no hay tanta diferencia entre la materia orgánica y la materia inorgánica o inerte. Las partículas subatómicas nos revelan que la vida existe no solo a nivel de células, sino también a nivel subatómico de quarks. Por supuesto, es una forma de vida diferente.
Visible/invisible - Si la mecánica cuántica no te ha sorprendido profundamente, es porque aún no la has entendido. Todo lo que llamamos real está formado por cosas que realmente no pueden entenderse como reales." Niels Bohr
La frontera entre lo visible y lo invisible también está rota en la materia. La masa de un átomo es inferior al 1% de su tamaño, el resto está vacío, es decir, el espacio entre el núcleo y el electrón. Como se ha dicho antes, si el núcleo de un átomo tuviera el tamaño de un balón de baloncesto, los electrones estarían a varios kilómetros del núcleo.
Estática/móvil - La materia que forma objetos parece estática, parece inmóvil, pero en realidad es una ilusión: en realidad, todo se mueve. Como se ha mencionado antes, el electrón órbita alrededor del núcleo del átomo a una velocidad de 2.200 kilómetros por segundo. Por tanto, la materia no es estática como parece, sino dinámica.
En mecánica cuántica todo es ilusión: la materia visible está compuesta por elementos invisibles, aparentemente es estática, cuando en realidad está en movimiento, aparentemente es muy diferente de la energía, pero en realidad es una forma de energía.
La mecánica cuántica demuestra el poder de la fe
Entonces los discípulos se acercaron a Jesús y le preguntaron en privado: «¿Por qué no pudimos expulsar al diablo?» Les dijo: "Por vuestra poca fe. En verdad, os digo, si tenéis fe como una semilla de mostaza, diréis a esta montaña: "Moveos de aquí para allá", y ella se moverá; Y nada será imposible para ti. Mateo 17:19-20
En la mecánica determinista clásica, conociendo la posición inicial y el momento (masa y velocidad) de todas las partículas que pertenecen a un sistema, podemos calcular sus interacciones y predecir cómo se comportarán.
Esto no ocurre en la mecánica cuántica; El principio de Heisenberg deja claro que es imposible saber al mismo tiempo la posición exacta que ocupa un electrón en la electrosfera de un átomo y la velocidad a la que se mueve alrededor del núcleo; Cuanto más sabemos sobre su velocidad, menos sabemos sobre su posición y viceversa.
Según Niels Bohr, al medir una partícula subatómica, el acto de medición obliga a la partícula a ceder todos los posibles lugares donde podría estar y (principio de incertidumbre) selecciona la ubicación donde puede encontrarse; Es el acto de medir lo que obliga a la partícula a tomar esa decisión.
A diferencia de Einstein, Bohr aceptó que la naturaleza de la realidad era inherentemente confusa; Einstein prefería creer en la certeza de las cosas en sí mismas y en todos los tiempos, y no solo cuando se miden u observan. Bohr incluso dijo que "me gustaría que la luna permaneciera en su lugar incluso cuando no la estoy mirando". Cuando Einstein, ya bastante molesto, dijo que "Dios no jugaba a los dados", Bohr respondió impasible: "Deja de decirle a Dios lo que tiene que hacer."
"Considero que la conciencia es fundamental. Entiendo la materia como un producto derivado de la conciencia. No podemos estar detrás de la conciencia. Todo de lo que hablamos, todo lo que consideramos que existe, requiere conciencia." Max Planck (1858-1947) Premio Nobel, fundador de la teoría cuántica.
Basándonos en estas ideas, podemos concluir que nuestros pensamientos, nuestras creencias crean la realidad, la realidad que queremos ser creados. Como dice el proverbio, "La voluntad es poder". Es el poder de la mente sobre la materia.
Lo que esperamos que ocurra puede realmente suceder. Por eso ahora es popular en todos los ámbitos de la vida la afirmación de que debemos tener un pensamiento positivo y evitar declaraciones negativas, como "Nunca conseguiré un buen trabajo", "Nunca conseguiré a mi pareja ideal", "Nunca sanaré". Estos pensamientos o profecías negativas de alguna manera se cumplen. Como dice un refrán: "No escupas al cielo porque puede caerte en la cara".
Intentemos cambiar nuestros pensamientos por pensamientos positivos porque, de alguna manera mágica, estos pueden modificar el comportamiento de las partículas subatómicas que conforman nuestro ser y nuestros sueños pueden hacerse realidad.
El Dr. Masaru Emoto expuso el agua a diferentes palabras, positivas y negativas, como declaraciones de amor o amenazas de vida, bromas e insultos, fotografías, música, oración. Luego congeló esa agua, y el agua que había estado expuesta a cosas positivas formó cristales hermosos y simétricos; Al contrario, el agua expuesta a experiencias negativas se cristalizó de forma desordenada y fea.
Si en el mundo subatómico el observado obedece al observador, ¿no sería mejor crear medicamentos que actúen a este nivel y no a nivel celular y químico?
"El proceso del conocimiento humano se dirige hacia una realidad no mecánica. El universo empieza a parecer más un gran pensamiento que una gran máquina. La mente ya no parece ser una intrusa accidental en el reino de la materia. Al contrario, hemos empezado a sospechar que deberíamos exaltarla como creadora y gobernante de este reino." Sir James Jeans, físico
P. Jorge Amaro, IMC
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