El espacio entre las estrellas y entre las galaxias, y el que existe entre el núcleo de un átomo y sus electrones está vacío aparentemente.

“¿qué es el vacío? ¿Es un espacio en el que no hay absolutamente nada?“

Pero, ¿qué es el vacío? ¿Es un espacio en el que no hay absolutamente nada?

Mientras se recupera de su fractura de tibia y peroné, Punset charla mediante videoconferencia con Frank Close, profesor de física de la Universidad de Oxford, para saber qué es la nada y el vacío.

Además, en su sección, Elsa Punset nos explica cómo nos arreglamos para intentar comprender el universo que nos rodea con nuestros sentidos limitados y se pregunta qué podemos hacer para que el cerebro sea un poco más ágil y astuto.

Cuanto más pensaba en estos enigmas,
más cerca me sentía de la iluminación o de la locura.
Frank Close

Eduard Punset:
Profesor Close, esta noche vamos a hablar sobre un tema fascinante. Vamos a hablar sobre la nada. Y cuando digo «la nada», me refiero a «la nada». Pero antes de ello, quiero agradecerte que me dejes tener esta charla mediante videoconferencia contigo.

Frank Close:
¡Las gracias debemos dárselas a las maravillas de la tecnología moderna!

Eduard Punset:
Desde la Antigua Grecia, se creía que el vacío no podía existir. Incluso Aristóteles, hace muchos siglos, dijo: «la naturaleza aborrece el vacío».

Sin embargo, en el siglo XVII descubrimos que con unas bombas de vacío podíamos quitar todo el aire de un recipiente y dejarlo vacío.

Entonces, comenzamos a creer que el vacío sí podía existir.

Bueno, el hecho es que, unos pocos siglos después, los científicos le disteis la razón a Aristóteles otra vez y ahora afirmáis que el vacío no existe.

Frank Close:
Si con vacío te refieres a eliminar por completo todo el aire, es verdad que se puede hacer que no quede aire. ¡Pero seguirán sucediendo muchas cosas!

Fuera de la atmósfera de la tierra, en el espacio, pueden verse las estrellas; el espacio está repleto de luz estelar.

También se percibe la fuerza de la gravedad; el espacio está lleno del campo gravitatorio. No tengo ni idea de qué es exactamente, pero está lleno de cosas.

No hay más que empezar a pensar en el espacio vacío para que todo se complique muchísimo. Cuanto más piensas en ello, más raro parece.

Eduard Punset:
¿Existe el espacio con independencia a los objetos? O sea, si pudiéramos eliminar todas las estrellas y las rocas y la luz ¿el espacio permanecería? ¿O la eliminación de la materia acabaría también con el espacio?

Frank Close:
¡Menuda pregunta más profunda! Precisamente es la pregunta que, de niño, hizo que me interesara por todo este asunto de la nada.

Solía preguntarme qué pasaría si pudieran eliminarse todas las estrellas, todos los planetas, la Tierra, tú y yo… no habría nada, pero tampoco quedaría nadie para saber que no había nada.

Cuanto más lo pensaba, más extraño me parecía: si no había nadie para saber que no había nada, ¿podía considerarse realmente nada?

Y decidí que, si seguía pensando tanto en eso, acabaría loco, o… bueno, decidí que me dedicaría a la física para intentar responder a esa pregunta. ¡Hoy en día seguimos sin saberlo!

La gran pregunta filosófica consiste en saber si el espacio existe solamente porque hay cosas que lo definen, cual matriz que muestra dónde está el espacio… es decir, si el espacio que contiene las cosas existe por derecho propio o si lo necesitamos para contener la nada… es una pregunta muy profunda, que trasciende con creces cualquier respuesta fácil de la ciencia, aunque los filósofos obtienen una gran satisfacción preocupándose por estos temas.

¡He aquí el problema con la nada! Cuanto más intentas acercarte a ella, más se aleja. Resulta dificilísimo descifrar el concepto.

Eduard Punset:
¿Y si en lugar de todo el universo, eliminásemos todo solamente de un espacio definido, de una región delimitada de espacio? ¿Lo que quedaría sería la nada primordial?

Frank Close:
En la actualidad diríamos que sí. Desde el descubrimiento de la teoría cuántica, sabemos que en cuanto intentamos analizar con precisión algo (o la nada) se vuelve más complejo y que, por raro que suene, ahora mismo y en todo momento, entre bambalinas, surgen y desaparecen, burbujeantes, pequeñas partículas de materia (lo que nos forma a ti y a mí) y de antimateria, su extraño opuesto.

Son efímeras, efervescentes… no las notamos, ¡pero ahí están, aunque no las veamos! De hecho, la teoría sostiene (y los experimentos así lo confirman) que siempre están presentes. La imagen moderna del vacío sería un mar burbujeante de partículas y antipartículas que surgen de la nada y desaparecen.

Pero ahí hay algo, aunque lo llamemos nada.

Eduard Punset:
Hace unos años, un físico estadounidense amigo me dijo: «Eduardo, no lo dudes, caminamos sobre una nube de electrones.»

Y cuando intentamos imaginarlo, nos cuesta pensar que haya solidez en la materia.

Mi pregunta es: este campo tan poderoso dentro de los átomos, entre los electrones y el núcleo, ¿qué demonios es?

Frank Close:
No caben dudas de que el átomo está vacío en lo que concierne a partículas.

En el centro del átomo se halla el núcleo atómico, que es muy compacto; luego, bastante lejos, encontramos partículas llamadas electrones que giran a su alrededor.

Pero entre ambas cosas lo que hay es… nada. Sin embargo, ¿qué es lo que hace que los electrones giren alrededor del núcleo? Pues la atracción, la fuerza eléctrica que atrae a las cargas opuestas.

El núcleo tiene una carga eléctrica positiva, mientras que los electrones tienen una carga negativa. Lo negativo y lo positivo se atraen.

Las fuerzas eléctricas mantienen unidos a los átomos. Vamos, que aunque el interior del átomo esté vacío desde el punto de vista de las partículas, está muy lleno de fuerzas electromagnéticas.

Cuando choco las manos entre sí, las fuerzas eléctricas de los átomos impiden que una mano atraviese la otra.

Así pues, aunque los átomos estén muy vacíos si pensamos en partículas, están muy llenos de fuerza. La materia no está realmente vacía, sino repleta de fuerzas.

Eduard Punset:
Ya sabemos que si pudiésemos eliminar todo de un espacio definido, en lugar de nada, habría algo. Y una de las cosas que podemos encontrar en el vacío es el famoso campo de Higgs. ¿Qué demonios es el campo de Higgs del que todos hablan?

Frank Close:
La imagen moderna sobre lo que es el vacío, lo que es la nada, afirma que está lleno de algo extraño llamado «campo de Higgs».

Es una idea que lleva medio siglo circulando, pero ahora vuelve a estar totalmente en boga, porque en julio del 2012 los experimentos en el CERN demostraron por fin que realmente parece describir cómo funciona la naturaleza.

Según lo que sabemos ahora, el vacío, como todo, tiende al estado de mínima energía. Pues bien, milagrosamente, resulta que si el vacío estuviera verdaderamente vacío tendría más energía que si estuviera lleno de este misterioso campo de Higgs.

Me resulta tan difícil saber qué es un campo de Higgs como entender qué es un campo gravitatorio; en cambio, sí sé lo que hace el campo gravitatorio: ¡me empuja hacia el suelo!

También sé lo que hace el campo de Higgs: confiere masa a las partículas con las que interactúa, como los electrones. Qué es y cómo actúa sigue siendo un gran misterio; lo investigarán los experimentos en el CERN durante los próximos años.

Pero por ahora sabemos que está ahí, sea lo que sea. Y desde luego parece que el vacío, en su estado de mínima energía, contenga algo, algo que llamamos campo de Higgs.

Eduard Punset:
Hablando sobre el campo de Higgs, me recuerda un concepto que los físicos han sostenido durante siglos.

Me refiero al concepto del éter, una especie de sustancia tan tenue que atravesaba la materia y que abarcaba todo el universo.

Einstein fue quien demostró que no existía. El campo de Higgs ¿no es de alguna manera el retorno del famoso éter?

Frank Close:
Sí, muy buena pregunta, Eduard.

Frank Close:
Es normal preguntarse si hablar del campo de Higgs (presente en todo el espacio según la concepción moderna) no es más que volver a la idea del éter.

Einstein descartó el éter hace cien años, pero… ¿no lo habremos reinventado? Pues, en cierto modo, sí. Pero es una forma muy profunda del éter, y tal vez deberíamos empezar por comprender realmente qué es lo que descartó Einstein.

En el siglo XIX, la imagen generalizada era que el espacio estaba llena de una sustancia que definía, en un sentido absoluto, el estado de reposo, y que nos movíamos a través de dicha sustancia.

Einstein nos enseñó que el estado de reposo absoluto no existe: todo se mueve de un modo relativo respecto a todo lo demás. Y se descartó el éter en ese sentido: no existe ninguna sustancia que defina el estado absoluto de reposo.

¡Pero sí que tenemos algo ahí! Creemos que ese algo es el campo de Higgs. Es un éter muy profundo, que acata todas las reglas de la Teoría de la Relatividad.

En cierto sentido, ni siquiera nos percatamos de que está ahí, salvo por una de sus consecuencias, cuyo efecto resulta profundamente importante: cuando las partículas fundamentales lo atraviesan, sienten su presencia, lo cual se manifiesta del siguiente modo: el electrón adquiere lo que denominamos masa.

Que el electrón tenga masa es lo que acaba provocando que los átomos tengan estructura y tamaño.

Por ende, el hecho de que existan estructuras en el universo constituye la prueba de la presencia de masa que, a su vez, constituye la prueba de la presencia de esta especie de éter subyacente que resulta tan extraño y que ahora denominamos campo de Higgs.

Eduard Punset:
Todos conocemos las cuatro fuerzas o interacciones fundamentales: la gravedad, el electromagnetismo, la nuclear débil y la nuclear fuerte.

Pero parece que, si no fuera por los efectos del vacío, la intensidad de todas las fuerzas sería igual.

No sería como ahora, con una gravedad muy débil y un electromagnetismo muy fuerte. Si esto es cierto, el vacío es lo que decide no solo la fuerza de las interacciones fundamentales sino cómo es la estructura de la realidad.

Frank Close:
Sí… la física cuántica demuestra que el vacío no está vacío. Aunque no te hubiera hablado del campo de Higgs, la teoría cuántica demostró hace ya cien años que el vacío no está vacío y que, cuanto más atentamente se examina, más se manifiestan lo que denominamos fluctuaciones virtuales: partículas y antipartículas que surgen y rápidamente desaparecen.

Aunque parezca ciencia ficción, los experimentos corroboran que esto es así.

La idea, en teoría (según confirman los experimentos) es que, si pudiéramos entrar en estas diminutas nubes cuánticas (y para ello sería preciso realizar experimentos mediante energías tan enormes que resultan difíciles de imaginar, pero que en principio son concebibles), entonces sería posible observar la verdadera naturaleza de las fuerzas sin el vacío cuántico que las distorsione.

Y, en esas circunstancias, creemos que descubriríamos que, en realidad, las fuerzas tienen la misma intensidad intrínseca. Hasta ahora, las hemos percibido a través de la nube de vacío virtual que enmascara la realidad y hace que parezcan, aquí y ahora, tan distintas entre sí.

http://www.rtve.es/television/20121107/hablamos-cuando-hablamos-nada-vacio/573656.shtml