El Vórtice Energético
o vórtice de Kelvin*
1ª parte
Albert Einstein fue uno de los
científicos más relevantes del siglo XX al demostrar que la materia era
equivalente a la energía, pero esa equivalencia entre la materia y la energía
es de todas formas un misterio. Es el gran enigma del siglo que dejamos atrás.
La física moderna no ceja en su afán de entender con precisión que es la
materia y la razón por la que parece ser intercambiable por energía. ¿Cómo
puede ser la materia, en apariencia tan estática, una forma de energía, que es
intrínsicamente dinámica?
Tan solo unos pocos años después del descubrimiento de Einstein, se inició la
defensiva en contra del propio átomo. Los físicos desecharon la idea
tradicional de que el átomo era una partícula indivisible, y la más pequeña,
dentro de la materia. La concepción del átomo como una bola de billar se hizo
añicos, y resultó que el pequeño elemento se componía a su vez de partículas
subatómicas, aún más pequeñas. Hoy en día se sabe que el átomo, en lugar
de una masa sólida e indestructible, es en buena forma un espacio vacío. En
rigor consta de pequeños electrones (detectados por Sir J.J. Thomson),
orbitando alrededor de un núcleo central hecho de otras partículas. Resulta
tentador imaginar que estas partículas elementales son, en sí mismas,
elementos sólidos parecidos a pequeñas bolas de billar. Pero la física
moderna ha demostrado, con relativa claridad, que son destruibles y que pueden
transformarse por completo en energía.
La noción tradicional de que la materia se compone de partículas
indestructibles es evidentemente falsa. Pero la pregunta es, ¿qué son las partículas
elementales? ¿Y como pueden ser una forma de energía? En lo que fue el siglo
XX, los físicos han intentado resolver esos interrogantes.
El vórtice de Kelvin nos brinda la respuesta. El vórtice es la clave para
entender la estructura precisa de las partículas, y de cómo se halla contenida
la energía dentro de ellas. Para Lord Kelvin y sus contemporáneos, el átomo
era la partícula elemental: la partícula más pequeña de materia. Era
evidente pues, que habría que aplicar su modelo del vórtice del átomo.
Con todo, hoy en día se presume que las partículas subatómicas son la porción
más pequeña de energía. Si Kelvin viviera hoy, buscaría explicar las partículas
y no los átomos.
En 1884 Kelvin dicto en los EEUU una serie de conferencias acerca de la teoría
de las ondas luminosas. Por aquella época se creía que la luz consistía en
ondas diseminadas por el éter: sustancia invisible que hipotéticamente llenaba
todo el espacio. Kelvin creía en el éter. Es lógico, pues que considerara a
los átomos como una serie de vórtices en mitad del éter.
Mas tarde, sin embargo, los físicos llegaron a concebir la luz de modo bien
distinto, y el océano subyacente del éter quedo por completo descartado.
Llegaron a aceptar que las ondas de energía podían existir sin un material
adyacente en el cual desplazarse. Las olas podían existir sin el océano... al
igual que la sonrisa del gato de Cheshire quedaba flotando en el aire, incluso
después que el felino se hubiera esfumado.
Hoy en día, una teoría del vórtice no requiere del éter, desde luego,
cualquier mención al éter seria equivalente al suicidio desde el punto de
vista científico. Toda concepción de las partículas como vórtices en mitad
del éter seria considerada absurda. Pero, si puede haber una onda de energía a
secas, ¿por qué no un vórtice?
Kelvin andaba muy cerca. Después de todo, fue uno de los padres fundadores de
la termodinámica, la ciencia de la energía. ¡Si tan solo hubiera hablado de
energía y no de éter! Su teoría tendría, en este caso, absoluto sentido en
nuestros días. Y su fundamento seria mas o menos:
La partícula elemental es un vórtice de energía.
Es una idea muy simple, pero de un poder incalculable. Si la partícula
elemental fuera un vórtice de energía, nuestra comprensión del mundo cambiaría
por completo.
De partida, el vórtice resuelve el enigma fundamental de la física moderna.
Nos muestra por primera vez, como es que la energía está “encerrada” en la
materia. Einstein describió la materia como energía congelada. El vórtice nos
brinda una imagen mucho más clara: el movimiento es el fundamento mismo de la
materia... y no hay nada en ella “congelado”.
Ahora podemos verdaderamente apreciar lo que Einstein quería significar cuando
hablaba de que la masa es equivalente a la energía.
Resulta irónico que, cuando Einstein predecía la equivalencia de la masa y la
energía, la idea del vórtice dejó de estar en boga. El gran logro del vórtice
consiste en la representación de la materia como energía. Volvió inteligible
la concepción de Einstein, al describir la forma que la energía adopta dentro
de la materia.
La energía es inmaterial. No hay un océano de energía parecido al de éter.
No es alguna sustancia o un fluido que flota alrededor de nosotros. La energía
es dinámica, es acción, es cambio. Podemos representarla como puro movimiento.
Del mismo modo que el movimiento no pude existir sin una dirección determinada,
la energía no existe sin una forma definida, No es que la energía forme un vórtice
o una onda, el vórtice es la energía. Las dos formas básicas de energía en
nuestro mundo son la materia y la luz. Se supone, con frecuencia, que la luz es
energía en forma de onda, Aquí sugerimos que la materia es un vórtice. Igual
que las ondas luminosas pueden existir sin un éter en el cual oscilar, la
materia no es un vórtice dentro de algo: es pura energía sin soporte material.
En la naturaleza, la mayoría de los vórtices son de forma cónica. Los
tornados y remolinos son conos giratorios. Tales fenómenos naturales
ejemplifican bien la naturaleza dinámica de la partícula en vórtice, pero
fracasan por completo a la hora de mostrarnos su forma. Es mejor concebir las
partículas elementales como esferas en lugar de conos.
Tampoco los anillos de humo de Kelvin nos brindan una imagen precisa del vórtice
de energía. Los anillos de humo tienen lados. Para formar una partícula
elemental, el vórtice de energía ha de ser esférico y simétrico.
Para configurar una partícula elemental, requerimos de un vórtice esférico,
uno que sea por completo simétrico. La partícula en vórtice no puede ser como
un cono ni un anillo, ha de ser como una bola: una bola de energía. Pero, ¿cómo
pudo surgir una bola de energía? ¿cómo pudo formarse un vórtice esférico a
partir del movimiento? Representemos el movimiento como una línea. Si una línea
en particular se enrosca sobre si misma en espiral puede formar un vértice esférico:
una bola de energía en torbellino.
Podemos representar el vórtice de energía como la pelota de lana. En ella, la
lana orbita en una espiral tridimensional alrededor de un único punto. En el vórtice
esférico, habría un movimiento giratorio en espiral alrededor de un
punto central. Una pelota de lana es normalmente estática. Tan solo al momento
de formar la pelota, o de desenrollar la lana, se forma una representación
precisa del vórtice de energía.
A partir de ello, apreciamos que bien puede haber dos tipos absolutamente
opuestos de vórtices entre los que forman las partículas subatómicas. Uno
seria giratorio hacia el centro, el otro hacia fuera. Con un movimiento continuo
del vórtice, como un remolino de agua, la partícula quedaría del mismo tamaño.
El vórtice de energía es una imagen simple, aunque poderosa. Nos muestra como
es que algo tan dinámico como la energía subyace a algo tan estático como la
materia. El movimiento giratorio crea estabilidad. Igual que los vividos anillos
de humo de Kelvin parecían objetos flexibles, los vórtice de energía pueden
aparecer como partículas estables y sólidas.
Este modelo en particular nos sirve para entender como es que la materia puede
convertirse en energía. ¿Que ocurría si desenrollamos la madeja de lana? Que
el hilo desenrollado no cabría en la habitación, debido a su longitud. De la
misma manera, si pudiéramos desenrollar un vórtice de energía, la cantidad de
energía liberada seria enorme. Igual que una madeja de lana es una forma muy
compacta de ese material, una partícula de vórtice es una forma muy
concentrada de energía.
El vórtice nos permite explicar de manera muy simple muchas de las propiedades
que se atribuyen a la materia.
Una faceta desconcertante de la materia consiste en las fuerzas misteriosas que
parecen aflorar de ella, con las que todos estamos familiarizados. Considérese
por ejemplo, el magnetismo. Todos sabemos que las limaduras de metal se adhieren
a un imán. La carga eléctrica es otra fuerza esencial de la naturaleza. Varios
trocitos de papel suelen adherirse a un objeto plástico cargado de
electricidad, como una peineta.
Son fuerza muy reales, y potentes, pero la ciencia no ha conseguido jamás
explicarlas cabalmente. Si las partículas de materia son fragmentos
inertes de un material determinado ¿cómo es que se influyen recíprocamente?
El vórtice nos brinda una explicación refinada de tales fuerzas. Los vórtices
de energía son intrínsicamente dinámicos. En caso de superponerse entre sí,
es evidente que habrán de interactuar. De este modo, el vórtice se sitúa en
la base de la materia y nos muestra el por qué de las propiedades que se le
atribuyen.
El vórtice no cuestiona los hallazgos de la física clásica y la moderna. Mas
bien establece nuevos fundamentos para ellos. Nos ayuda a entender la naturaleza
íntima de la materia y las fuerzas misteriosas que suelen ir asociadas a ella.
La ciencia ha explorado en el ámbito de la física y la química, las leyes que
rigen la interacción de los átomos y las moléculas. La idea de que la partícula
elemental es un vórtice de energía no modifica estos hechos de carácter
macroscópico. En lugar de ello, el nuevo modelo del vórtice podría servirnos
para reforzar y unificar las leyes de la naturaleza descubiertas hasta aquí, al
apuntar a la realidad subyacente de las que afloran.
La gran mayoría de la gente se desalienta ante la física, porque resulta difícil
entenderla. Sin embargo, con esta renovada comprensión que aporta el vórtice,
la complejidad del tema desaparece. El vórtice convierte a la física en una
disciplina clara y accesible, proveyéndonos de una comprensión del universo físico
al alcance de cualquiera.
A pesar de su simplicidad consubstancial, el vórtice puede comenzar a resolver
los enigmas de la física. Al concebir las partículas subatómicas como vórtice
de energía, puede contribuir a resolver las paradojas que se asocian con ellas.
Hace que sus propiedades y su comportamiento resulten bastante más fáciles de
entender. Y estamos ahora en posición de explicar ciertos rasgos del
universo sensible que la ciencia ha considerado desde siempre impenetrables.
El tema de la carga eléctrica, por ejemplo, fue considerado previamente una
propiedad irreductible de la materia. De igual modo, se ha dado por sentada, y
se considera inexplicable, la existencia de tan solo dos tipos de carga eléctrica.
El vórtice permite explicar, a la vez, estos dos aspectos de la materia. Como
hemos visto, el vórtice esférico puede formarse de dos maneras absolutamente
opuestas: en una, el movimiento giratorio es hacia dentro; la otra, hacia fuera.
Estas dos formas se corresponden con la carga eléctrica positiva o negativa.
Además, el vórtice nos aclara la razón por la que hay solo dos tipos de carga
eléctrica en el universo, y no una, o cuatro.
Hay muchos enigmas de la física que el vórtice puede resolver. Es posible,
incluso, explicar ciertos conceptos tan básicos como el de la masa: la masa es
una medida de la cantidad de energía contenida en un espiral. Como veremos mas
adelante, el vórtice da cuenta, a su vez, de la naturaleza del espacio y el
tiempo.
*Sir Williams Thomson, nació
en Belfast en 1824, siendo una especie de niño prodigio, ingresó a la
Universidad de Glasgow a la edad de 11 años. Luego derivó a Cambridge, donde
adquirió nombradía por sus originales concepciones. Tras retornar a Glasgow,
fue nombrado catedrático cuando tenia 24 años.
Fue pionero en la empresa conducente al tendido exitoso del primer cable
transoceánico. Este logro particular le granjeó el fervor público, en virtud
de lo cual en 1866 fue designado caballero. En 1890 fue elegido Presidente de la
Real Sociedad, la entidad científica más prestigiosa de cuantas había en el
país. En 1902 fue ascendido al rango de noble y se convirtió en Lord Kelvin.
En 1902, en reconocimiento a sus destacados logros en el ámbito científico, se
convirtió en Miembro fundador de la Orden al Mérito. Este honor, uno de los más
exclusivos de cuantos otorga la corona británica, esta restringido al propio
soberano y a 24 hombre y mujeres de gran eminencia. A su muerte el 17 de
diciembre de 1907, Lord kelvin fue enterrado en la abadía de Westminter,
junto a Isaac Newton. Este joven físico hizo algunos aportes fundamentales en
muchas áreas relevantes en el quehacer científico y la tecnología. Hoy en días
es quizá más conocido como uno de los padres de la termodinámica, desarrolló
el trabajo realizado por James Prescott Joule sobre la interrelación del calor
y la energía mecánica, y en 1852 ambos colaboraron para investigar el fenómeno
al que se conoció como efecto Joule-Thomson.
Fue quien definió el cero absoluto y elaboró la escala de grados Kelvin,
para medir la temperatura, bautizada en su honor. Con ayuda de otros científicos,
formuló la ley de conservación de la energía y dio los primeros pasos en la
teoría cinética de los gases.
Desarrollo a su vez una extensa labor en el campo de la electricidad y el
magnetismo, su trabajo tuvo aplicación en la telegrafía.
Estudió la teoría matemática de la electrostática, llevó a cabo mejoras
en la fabricación de cables e inventó el galvanómetro de imán móvil y el
sifón registrador; Ideando varios y muy ingeniosos instrumentos que aun se
utilizan, incluido el galvanómetro en espejo, el dinamómetro y la brújula de
navegación protegida magnéticamente.
Junto con el fisiólogo y físico alemán Hermann Ludwig von Helmholtz, hizo
una estimación de la edad del Sol y calculó la energía irradiada desde su
superficie. Entre otros de los aparatos que inventó o mejoró se encuentran un
dispositivo para predecir mareas, un analizador armónico y un aparato para
grabar sonidos en aguas más o menos profundas.
En el año 1875 fue un hito en la popularización del vórtice. La última
edición de la enciclopedia Británica dedicó 2 paginas enteras al “vórtice
de kelvin”. El articulo, titulado “El Átomo”, hacia una revisión
exhaustiva de la historia de las ideas acerca del átomo, incluyendo la imagen
previa de un “cuerpo pequeño y duro imaginado por Lucrecio y legitimado por
Newton”. Concluía que la teoría del vórtice era muy superior a sus
predecesoras, señalando que:
... el anillo de vórtice de Helmholtz, que Thomson concibe como la
verdadera forma del átomo, cumple con varias condiciones en mayor grado que
cualquier otra concepción del átomo anunciada hasta aquí.
El autor de este articulo no era otro que James Clerk Maxwell
(1931-1879) otro gigante de la física del siglo XIX. Maxwell era un ardiente
defensor del vórtice como también lo era su homónimo, Sir J.J. Thomson
(1856-1940) quien con su labor en física experimental, hizo de Cavendish el
mayor laboratorio de física experimental del mundo.
Muchas de sus obras científicas se recopilaron en su Ponencias sobre
electricidad y magnetismo (1872), Ponencias matemáticas y físicas (1882, 1883,
1890) y Cursos y conferencias (1889-1894).