Las 4 Fuerzas Que Rigen El Universo — Jordi Pereyra / The 4 Forces That Rule The Universe by Jordi Pereyra (spanish book edition)

He leído este libro y el anterior del mismo autor (El Universo en una taza de café) y sólo puedo decir que son muy buenos: información actualizada, explicada maravillosamente y divertidos. No recuerdo haber leído con tanto entusiasmo un libro de divulgación científica.
Este libro trata sobre las 4 fuerzas que rigen en universo, dividiéndose en 4 capítulos: la gravedad, el electromagnetismo, las fuerzas nucleares y hacia una teoría del todo.
El plantemiento es similar a su blog y al libro anterior, también con la mítica “voz cursiva” que le da un toque personal.
Lo recomiendo si os gustan estos temas, siempre abordados de forma simple, pero a la vez, rigurosa.

Todos esos fenómenos que ocurren a nuestro alrededor cada día y que cambian poco a poco el mundo en el que vivimos tienen una causa. Ya sé que es algo muy obvio pero, desde que los seres humanos empezamos a razonar, nuestra visión del universo ha estado condicionada por esta idea de que «las cosas no ocurren porque sí». Y no estoy hablando del concepto del destino, ni nada por el estilo, sino sobre por qué los fenómenos naturales se producen de la manera en la que lo hacen.
Es por eso que llevamos miles de años intentando averiguar cuáles son esas causas, no sólo por el placer de entender mejor el mundo en el que vivimos, sino también por necesidad.
Se creía que estos elementos fundamentales se podían transformar unos en otros y que se combinaban para dar lugar a todas las sustancias que nos rodean. Aunque hoy en día sabemos que la idea no tiene mucho sentido, no parecía tan descabellada para alguien que vivía en épocas pasadas y veía cómo el agua desaparecía en el aire cuando se evaporaba o se convertía en un bloque sólido si se enfriaba lo suficiente. De hecho, el humo que desprende la madera al arder o el metal convirtiéndose en líquido al calentarlo eran fenómenos que debían reforzar esta creencia.
Pero había quien no se conformaba con estas respuestas e intentó ir un poco más allá.
El estudio detallado de la naturaleza nos ha permitido descubrir que, en realidad, todos los fenómenos que ocurren a nuestro alrededor tienen su origen en sólo cuatro fuerzas fundamentales. De hecho, cualquier incógnita que se nos ocurra tiene su respuesta en alguna (o una combinación) de estas cuatro fuerzas: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil.

La gravedad es la fuerza fundamental con la que estamos más familiarizados. No sólo la experimentamos en nuestras propias carnes cada segundo de nuestras vidas a partir del momento en que nacemos, sino que llevamos notando sus efectos desde que surgió la vida en la Tierra, hace unos 3.700 millones de años.
Durante todo ese tiempo, los continentes se han movido en la superficie del planeta, nuevos océanos se han formado en los espacios que quedaban entre ellos o han desaparecido allá donde se unían, la composición de la atmósfera ha cambiado y el clima ha sufrido transformaciones que han remodelado la biosfera por completo. En un mundo que está en continuo cambio, el campo gravitatorio de la Tierra es lo único que ha permanecido constante desde el momento en el que se formó nuestro planeta.
Hoy en día tenemos una idea bastante precisa sobre cómo funciona la gravedad, pero explicar por qué las cosas caen al suelo no era una tarea tan sencilla en la Antigüedad.
La observación de Aristóteles derivaba de la teoría griega de los cuatro elementos, que sugería que toda sustancia está compuesta por una mezcla específica de fuego, aire, tierra y agua. Esta línea de pensamiento suponía que el agua y la tierra eran los elementos que se veían atraídos hacia el centro del universo con mayor intensidad o que tenían un mayor «potencial interno», mientras el aire y el fuego tendían a alejarse de él, así que la proporción en la que se unieran los elementos determinaría si la sustancia a la que dieran lugar se acercaría hacia el centro del universo o se alejaría en mayor o menor medida. Aunque tuviera mérito para la época, esta explicación era completamente incorrecta: lo que estaban describiendo los griegos no era más que la propiedad de la densidad.
Otras civilizaciones le dieron vueltas al asunto de por qué las cosas caen, algunas con más acierto que otras. Por ejemplo, el astrónomo indio Brahmagupta (598-670 d. C.) creía en una Tierra esférica donde «toda la gente camina erguida y todas las cosas pesadas caen hacia la tierra por ley natural, ya que la naturaleza de la tierra es atraer y aguantar las cosas, igual que la naturaleza del agua es fluir, la del fuego es arder y la del viento es mover. Si una cosa quiere ir a mayor profundidad que la tierra, deja que lo intente. La tierra es la única cosa baja y las semillas siempre vuelven a ella, independientemente de la dirección en la que las lances, y nunca se elevan hacia arriba».

La duración de un día (24 h) equivale al tiempo que tarda un punto cualquiera de la superficie terrestre en completar un giro completo (360°) alrededor del eje de rotación del planeta. Por tanto, medir el tiempo también sirve para saber qué ángulo ha girado la Tierra durante un período concreto. A su vez, hay que tener en cuenta que el perímetro del planeta es diferente en función de la latitud a la que nos encontremos, siendo máximo en el ecuador (40.000 km) y reduciéndose con la latitud a medida que nos acercamos a los polos.
Establecer un sistema para calcular la longitud con precisión era tan importante que en 1567 Felipe II ya había prometido una recompensa a quien lograra encontrar un método fiable para encontrar la longitud en el mar. A esta iniciativa se sumó en 1598 Felipe III, quien ofreció una recompensa de 6.000 ducados, además de una pensión de 2.000 ducados anuales más 1.000 para gastos. Teniendo en cuenta que en la actualidad el precio del oro ronda los 40 euros por gramo y que cada ducado contenía 3,54 gramos de oro, hoy en día estos premios equivaldrían a alrededor de 850.000, 280.000 y 140.000 euros.

Volviendo a Einstein, la prueba más reciente de la naturaleza de la gravedad como una perturbación en el tejido espacio-temporal es el descubrimiento de las llamadas ondas gravitacionales, cuya existencia estaba implícita en las ecuaciones de la relatividad general. Para detectar estas ondas que se propagan a través del propio espacio-tiempo se tuvo que idear el LIGO, un experimento que tenía lugar en una estructura que contaba con dos «brazos» perpendiculares de 4 kilómetros de longitud. A través de cada brazo pasaba un rayo láser que rebotaba contra un espejo al final de cada uno y volvía de nuevo hacia el centro de la estructura. El paso de las ondas gravitacionales (producidas por la fusión de dos agujeros negros) a través de la instalación acortó momentáneamente la distancia entre los dos brazos, un cambio que se podía medir gracias a los rayos láser, confirmando que, en efecto, Einstein volvía a tener razón.
La confirmación experimental de las ideas de Einstein no sólo revolucionó el mundo de la física, sino que también nos hizo plantearnos nuestra propia visión de la realidad. Cada vez estaba más claro que nuestros sentidos no nos bastan para investigar los misterios más profundos que esconde el universo porque no nos dan una imagen completa de lo que ocurre a nuestro alrededor.
La existencia de la gravedad es muy obvia porque la experimentamos en nuestras propias carnes cada momento de nuestras vidas, así que no es de extrañar que fuera la primera de las fuerzas fundamentales que los seres humanos empezamos a estudiar. Pero el resto de fuerzas que rigen el universo se manifiestan de maneras mucho más sutiles de modo que, para descifrar los secretos más profundos del mundo que nos rodea, los seres humanos nos hemos visto obligados a construir instrumentos capaces de detectar la información que la evolución ha considerado que no era imprescindible para asegurar nuestra supervivencia.

En el siglo XVI, un médico inglés llamado William Gilbert, que era muy aficionado a los imanes, señaló que, al contrario que las piedras magnéticas, un objeto electrificado como el ámbar no tiene polos. También observó que, a diferencia de estas rocas, que influencian a un trozo de hierro incluso aunque haya obstáculos de por medio, la atracción que ejerce un objeto electrificado sobre otro se puede detener interponiendo una simple hoja de papel. Concluyó además que la teoría de los efluvios de Lucrecio no tenía ningún sentido porque producir un vacío en el aire es un proceso que lleva tiempo, por poco que sea, pero la atracción magnética se produce de manera instantánea.
En 1745, un alemán llamado Ewald Georg Von Kleist sugirió que, si la electricidad era algún tipo de fluido, se debería poder almacenar de alguna manera. Sabiendo que el vidrio no conduce la electricidad, llenó un tarro de cristal con alcohol y atravesó un clavo de metal en el corcho. El aparato se «cargaba» de electricidad poniendo la esfera que generaba la electricidad estática en contacto con el clavo a través de una barra de metal… Y utilizando seres humanos para completar el circuito.
Thomson observó que los rayos catódicos reaccionaban ante la presencia de un campo magnético de manera que, cuando acercaba el polo negativo de un imán al tubo, el rayo se curvaba en la dirección opuesta al imán. El polo positivo, en cambio, atraía al rayo en su dirección. Basándose en esto, Thomson concluyó que estos rayos tenían carga negativa.
Thomson también dedujo que ese fenómeno brillante debía de tener masa cuando metió unas aspas montadas sobre un eje en el tubo de vacío y se dio cuenta de que empezaban a girar cuando el chorro luminoso impactaba contra ellas, lo que significaba que les estaba transfiriendo momento.
Por último, observó que todos los rayos catódicos que producía presentaban exactamente las mismas propiedades, incluso aunque cambiara el material de los electrodos o el tipo de gas que se introdujera en el tubo antes de crear en él el mejor vacío posible. Por tanto, fuera lo que fuese que componía ese rayo, debía formar parte de la estructura de todos los metales y los gases.
Con estos datos, Thomson concluyó que los rayos catódicos estaban formados por diminutas partículas con carga negativa que salían disparadas de un extremo al otro del tubo desde los electrodos o el gas residual que contenía. Además, en 1897 calculó que estos trozos de materia tenían una masa mil veces menor que la de las «partículas» del elemento más ligero conocido, el hidrógeno, lo que sólo podía significar que incluso estos átomos, tan fundamentales en apariencia, estaban compuestos por una partícula con carga negativa aún más pequeña.
La mecánica cuántica es otro ejemplo de que, a nivel fundamental, la realidad se puede llegar a comportar de un modo tan diferente a lo que nos tiene acostumbrados que resulta muy difícil aceptar lo que sugieren los experimentos. Pero, aunque la primera reacción de nuestros cerebros sea rechazar el modelo cuántico del átomo, este modelo nos permite predecir el comportamiento de la materia con una precisión extrema. Y eso significa que esta interpretación de la estructura de los átomos debe ser correcta o, al menos, más válida que otros modelos más intuitivos… Por extraña que nos pueda parecer.
Como hemos visto, las fuerzas electromagnéticas provocadas por el movimiento de los electrones explica la mayor parte de los fenómenos que experimentamos durante nuestra vida, desde la naturaleza de la luz hasta la atracción que siente el hierro por los imanes. De hecho, cada uno de nuestros sentidos ha evolucionado para detectar aspectos diferentes de estas fuerzas: la vista nos sirve para detectar la radiación electromagnética visible, el gusto y el olor nos permiten detectar algunas propiedades químicas de una sustancia, el oído nos proporciona información sobre el movimiento de las moléculas del aire y el tacto responde ante la resistencia electromagnética que ofrece la superficie de la sustancia que estemos tocando.

En 1811, el científico italiano Amedeo Avogadro dedujo que dos volúmenes iguales de gas que se encuentran a la misma presión y temperatura deben contener el mismo número de átomos, incluso si se trata de gases de distintos elementos. Ese número no se descubriría hasta principios del siglo XX, pero conociendo este dato se podía comparar directamente la masa de los átomos de diferentes gases pesando recipientes idénticos en los que estuvieran contenidos en las mismas condiciones. De esta manera se descubrió que los átomos de hidrógeno son los más ligeros de todos, así que se empezó a medir la masa del resto de los elementos en función de éstos.
Por otro lado, se podía deducir la masa de los elementos que se encuentran en estado sólido en condiciones normales haciendo que reaccionaran químicamente con algún gas y formaran un compuesto nuevo. Comparando cuánto había cambiado la masa del compuesto resultante respecto a la del gas en estado puro, calcular la masa de los átomos del elemento sólido era una tarea fácil. Gracias a estos métodos rudimentarios que permitían comparar la masa de los átomos del hidrógeno con los de cualquier otro elemento, Mendeléiev pudo organizar los elementos según su masa.
Tras el descubrimiento de la radiación, la gente tardó un tiempo en darse cuenta de los peligros que podía entrañar. Nuestros cuerpos son capaces de notar los efectos de las otras fuerzas fundamentales: notamos la aceleración de la gravedad cuando caemos, la descarga de los electrones cuando una corriente eléctrica pasa a través de nosotros o incluso el efecto de un ácido al reaccionar con nuestra piel… Pero podemos pasar por delante de un elemento altamente radiactivo sin notar que las partículas que emite están chocando contra nosotros.
La radiación nuclear daña nuestros cuerpos de manera parecida a la que lo hace, por ejemplo, la radiación ultravioleta del sol: las partículas que impactan contra nosotros son capaces de romper los enlaces moleculares, dañándolos y poniendo en peligro la integridad de las células. El impacto negativo de la radicación puede afectarnos de dos maneras diferentes.
Si recibimos una dosis relativamente baja de radiación, algo que depende tanto del número de partículas que chocan contra nosotros como de la energía de cada uno de los impactos, entonces el mayor peligro es que alguna de las partículas destruya parte del ADN de una célula y ésta se empiece a replicar sin control, convirtiéndose en un tumor. En este caso, el daño se produce a largo plazo. En cambio, si nos exponemos a una dosis de radiación muy alta, el intenso bombardeo de partículas sobre nuestros cuerpos puede destruir tantas células que nuestros órganos empiecen a fallar, provocando la muerte en unos días o semanas.
El caso más sonado fue el del Radithor, un producto que tuvo una gran repercusión mediática en 1930 porque provocó la muerte del atleta y aristócrata estadounidense Eben Byers.
Byers empezó a tomarlo aconsejado por su médico después de que sufriera una lesión en un brazo. Este brebaje, que prometía acelerar la recuperación de las enfermedades, era en realidad un frasco lleno de agua con alrededor de dos microgramos de radio (Ra) diluido en su interior Durante dos años, Byers estuvo bebiendo tres botellas de Radithor diarias. No hay duda de que no fue la mejor decisión de su vida.
El Radithor contenía los isótopos 226Ra y 228Ra, que se descomponen emitiendo una partícula alfa y una partícula beta respectivamente. Las partículas alfa son la forma de radiación nuclear que tiene el potencial de hacernos más daño porque se ven absorbidas por la materia con mucha facilidad.
Los plátanos, la comida más radiactiva que os podéis llevar a la boca. Como sabréis, los plátanos tienen un alto contenido en potasio (K) y, como he comentado, el 0,012 % de todo el potasio que ocurre de manera natural se encuentra en la forma de 40K, un isótopo inestable que se descompone emitiendo una partícula beta o capturando uno de sus propios electrones, un proceso que emite rayos gamma.
Pero no os preocupéis porque, al no emitir partículas alfa, la radiación emitida por el 40K no es especialmente perjudicial para nuestro cuerpo. Además, su período de semidesintegración es muy largo (unos 1.200 millones de años), así que aunque 4.000 átomos de potasio se estén desintegrando en tu interior cada segundo, tendrías que comer trescientos plátanos, uno detrás de otro, para que te bombardearan con la misma cantidad de radiación que una radiografía… Lo que tampoco os tiene que preocupar porque la dosis recibida durante una radiografía también es muy baja.
En realidad, gran parte de la radiactividad que reciben nuestros cuerpos cada año proviene del uranio de manera indirecta.
Tales de Mileto creía que toda la materia provenía del agua, que tenía el poder de transmutarse en el resto de los elementos clásicos. Y había quien creía que las cosas no tenían un origen, que siempre habían estado allí. Pero, curiosamente, parece que nadie se esperaba que toda la materia que nos rodea proviniera del interior de esos pequeños puntos brillantes e inmutables que pasan cada noche por encima de nuestras cabezas.
Hasta donde sabemos, las fuerzas nucleares eran las últimas fuerzas fundamentales que nos faltaban por identificar, pero eso no significa que hayamos resuelto todos los misterios que esconden. ¿Existe alguna relación entre estos cuatro comportamientos tan distintos de la materia? ¿Podría ser que estas cuatro fuerzas fueran diferentes manifestaciones de un principio fundamental que está enterrado en una capa aún más profunda de la realidad? Y, de ser así, ¿seríamos capaces de desarrollar un nuevo modelo que explicara todos estos fenómenos a partir de un mismo elemento en común, una Teoría del Todo?.

A mediados del siglo XX los científicos habían empezado a darse cuenta de que existen varios tipos de partículas más simples que los protones o los neutrones y que eran realmente fundamentales, como los quarks, que explicaban diferentes aspectos de las interacciones que se producen entre la materia a nivel subatómico. Para catalogar estos descubrimientos, científicos de todo el mundo crearon el Modelo Estándar de Partículas, la formulación que recoge todas esas partículas fundamentales y describe cómo interaccionan entre ellas para producir todos los fenómenos que ocurren a nuestro alrededor.
Los quarks, los seis tipos de quarks se unen mediante la fuerza de color para dar lugar a partículas más grandes, los llamados hadrones… Que es el nombre que reciben las partículas que están compuestas por varios quarks y que, por tanto, no son partículas fundamentales.
Hay dos tipos de hadrones. Los bariones, como los protones y los neutrones, están compuestos por tres quarks, mientras que los mesones sólo contienen dos quarks en su interior. Entre los mesones se pueden encontrar los piones, los kaones y aproximadamente otras doscientas partículas inestables que se producen durante la desintegración de otras partículas más grandes y que no forman parte del núcleo de los átomos.
El Modelo Estándar también cuenta con otro grupo de partículas fundamentales, los leptones, entre las que se entra el electrón. A medida que la tecnología ha avanzado, los científicos han podido reconocer nuevas partículas fundamentales con propiedades similares a nuestros queridos electrones que también forman parte este grupo.
Entre 1968 y 1973, los científicos que estaban trabajando en el marco teórico de esta teoría notaron que sus fórmulas estaban describiendo en realidad las interacciones entre unos objetos unidimensionales mucho más pequeños que las partículas fundamentales a los que llamaron cuerdas, así que concluyeron que esta interpretación parecía ofrecer una descripción de la realidad a un nivel aún más fundamental del que se había considerado hasta la fecha.
Con el tiempo, la idea evolucionó hasta convertirse en la teoría de cuerdas que conocemos hoy en día, en la que se postula que los bloques fundamentales que componen la realidad no son las distintas partículas fundamentales conocidas, sino unos objetos aún más pequeños, las cuerdas, filamentos energéticos unidimensionales que, en función de la frecuencia con la que vibren, adoptan las propiedades de una partícula u otra. Y, por supuesto, según esta interpretación, todo lo que ocurre a nuestro alrededor sería el resultado de la interacción entre estas cuerdas vibrantes.
Esta teoría predice que el tamaño de las cuerdas en las que está basada es del orden de la longitud de Planck (10-35 metros) o, lo que es lo mismo, 22 órdenes de magnitud menor que los protones o los neutrones que, como sabéis, ya son endiabladamente pequeños de por sí. La tecnología actual no puede detectar objetos que tienen una longitud menor a 10-16 metros, así que necesitaríamos mejorar un trillón de veces su resolución para corroborar si la materia está realmente compuesta o no por cuerdas en su nivel más fundamental.
Otra de las propiedades de la teoría de cuerdas es que sólo tiene validez en un universo donde existen 11 dimensiones espaciales algo que, como habréis comprobado, no parece ser el caso a primera vista. Los científicos que estudian esta teoría afirman que este concepto no es incompatible con nuestra percepción del universo y que estas dimensiones adicionales podrían estar limitadas a escalas microscópicas pero, de nuevo, no hay manera de verificar esta suposición con la tecnología actual.
En definitiva, los críticos de la teoría de cuerdas sostienen que, aunque su planteamiento matemático es muy elegante, en sus cincuenta años de historia no ha ofrecido ninguna predicción que se pueda poner a prueba experimentalmente para confirmar su validez por encima de la de otros modelos. Por ejemplo, como hemos visto, Einstein demostró que su teoría describía mejor el universo que la física newtoniana porque predijo que, si estaba en lo cierto, un rayo de luz debería curvarse en presencia de un campo gravitatorio. Entonces se observó cómo se comportaba la luz de las estrellas cercanas al Sol durante un eclipse y se pudo comprobar que, en efecto, las ideas de Einstein explicaban mejor la naturaleza de la gravedad que las de Newton.
Es posible que la alternativa más realista a la teoría de cuerdas como candidata a Teoría del Todo sea la llamada gravedad cuántica de bucles.
La teoría de cuerdas y la gravedad cuántica de bucles aún no se encuentran en su forma final, así que no hay manera de decir si alguna de ellas conseguirá unificar todas las fuerzas fundamentales en un futuro o si, por cualquier motivo, la Teoría del Todo aparecerá a partir de una mezcla de las dos.
Aunque, por supuesto, también está la posibilidad de que no exista ninguna Teoría del Todo y que la gravedad y el resto de fuerzas fundamentales simplemente se rijan por principios totalmente distintos.

I have read this book and the previous one by the same author (The Universe in a cup of coffee) and I can only say that they are very good: updated information, beautifully explained and fun. I do not remember having read so enthusiastically a book of popular science.
This book is about the 4 forces that govern the universe, divided into 4 chapters: gravity, electromagnetism, nuclear forces and a theory of everything.
The approach is similar to his blog and the previous book, also with the mythical “cursive voice” that gives a personal touch.
I recommend it if you like these topics, always approached in a simple way, but at the same time, rigorous.

All those phenomena that happen around us every day and that change little by little the world in which we live have a cause. I already know that it is something very obvious, but since human beings began to reason, our vision of the universe has been conditioned by this idea that “things do not happen just because.” And I’m not talking about the concept of destiny, or anything like that, but about why natural phenomena occur in the way they do.
That is why we have spent thousands of years trying to find out what those causes are, not only for the pleasure of better understanding the world in which we live, but also by necessity.
It was believed that these fundamental elements could be transformed one into another and that they combined to give rise to all the substances that surround us. Although today we know that the idea does not make much sense, it did not seem so outlandish to someone who lived in times past and saw the water disappear into the air when it evaporated or became a solid block if it cooled sufficiently. In fact, the smoke that the wood emits when it burns or the metal becoming liquid when heated is a phenomenon that should reinforce this belief.
But there were those who did not settle for these answers and tried to go a little further.
The detailed study of nature has allowed us to discover that, in reality, all the phenomena that occur around us have their origin in only four fundamental forces. In fact, any unknown that comes to mind has its answer in some (or a combination) of these four forces: gravity, electromagnetism, the strong nuclear force and the weak nuclear force.

Gravity is the fundamental force with which we are most familiar. Not only do we experience it in our own flesh every second of our lives from the moment we are born, but we have been noticing its effects since the birth of life on Earth, some 3.7 billion years ago.
During all that time, the continents have moved on the surface of the planet, new oceans have formed in the spaces that were left between them or have disappeared where they joined, the composition of the atmosphere has changed and the climate has undergone transformations that They have completely remodeled the biosphere. In a world that is constantly changing, the gravitational field of the Earth is the only thing that has remained constant since the moment in which our planet was formed.
Today we have a pretty accurate idea about how gravity works, but explaining why things fall to the ground was not such a simple task in antiquity.
The observation of Aristotle derived from the Greek theory of the four elements, which suggested that every substance is composed of a specific mixture of fire, air, earth and water. This line of thinking assumed that water and earth were the elements that were attracted to the center of the universe with greater intensity or that they had a greater “internal potential”, while air and fire tended to move away from it, so the proportion in which the elements were united would determine if the substance to which they gave rise would approach the center of the universe or move away to a greater or lesser extent. Although it had merit for the time, this explanation was completely incorrect: what the Greeks were describing was no more than the property of density.
Other civilizations turned to the issue of why things fall, some with more success than others. For example, the Indian astronomer Brahmagupta (598-670 AD) believed in a spherical Earth where “all people walk upright and all heavy things fall to earth by natural law, since the nature of the earth is to attract and to endure things, just as the nature of water is to flow, that of fire is to burn and that of the wind is to move. If a thing wants to go deeper than the earth, let it try. The earth is the only low thing and the seeds always return to it, regardless of the direction in which the sets are made, and never rise upwards”.

The duration of a day (24 h) is equivalent to the time it takes for any point of the Earth’s surface to complete a complete turn (360 °) around the axis of rotation of the planet. Therefore, measuring time also serves to know what angle the Earth has rotated during a specific period. In turn, we must bear in mind that the perimeter of the planet is different depending on the latitude to which we are, being maximum at the equator (40,000 km) and reducing with the latitude as we approach the poles.
Establishing a system to calculate length accurately was so important that in 1567 Philip II had already promised a reward to anyone who could find a reliable method to find the longitude at sea. To this initiative was added in 1598 Philip III, who offered a reward of 6,000 ducats, plus a pension of 2,000 annual ducats plus 1,000 for expenses. Taking into account that at present the price of gold is around 40 euros per gram and that each ducat contained 3.54 grams of gold, today these awards would be equivalent to around 850,000, 280,000 and 140,000 euros.

Returning to Einstein, the most recent evidence of the nature of gravity as a disturbance in space-time tissue is the discovery of so-called gravitational waves, whose existence was implicit in the equations of general relativity. To detect these waves propagating through spacetime itself, the LIGO had to be devised, an experiment that took place in a structure that had two perpendicular “arms” of 4 kilometers in length. Through each arm passed a laser beam that bounced against a mirror at the end of each and returned back to the center of the structure. The passage of gravitational waves (produced by the fusion of two black holes) through the installation momentarily shortened the distance between the two arms, a change that could be measured thanks to the laser beams, confirming that, in effect, Einstein was returning to be right
The experimental confirmation of Einstein’s ideas not only revolutionized the world of physics, but also made us think about our own vision of reality. It was increasingly clear that our senses are not enough to investigate the deepest mysteries that the universe hides because they do not give us a complete picture of what is happening around us.
The existence of gravity is very obvious because we experience it in our own flesh every moment of our lives, so it is not surprising that it was the first of the fundamental forces that human beings began to study. But the rest of the forces that govern the universe are manifested in much more subtle ways so that, to decipher the deepest secrets of the world around us, human beings have been forced to build instruments capable of detecting the information that evolution has considered that it was not essential to ensure our survival.

In the sixteenth century, an English physician named William Gilbert, who was very fond of magnets, pointed out that, unlike magnetic stones, an electrified object such as amber has no poles. He also observed that, unlike these rocks, which influence a piece of iron even though there are obstacles in between, the attraction exerted by an electrified object on another can be stopped by interposing a simple sheet of paper. He further concluded that Lucretius’ theory of effluvia made no sense because producing a vacuum in the air is a time-consuming process, however small, but magnetic attraction occurs instantaneously.
In 1745, a German named Ewald Georg Von Kleist suggested that, if electricity was some kind of fluid, it should be able to be stored in some way. Knowing that the glass does not conduct electricity, he filled a glass jar with alcohol and pierced a metal nail into the cork. The device was “charged” with electricity by placing the sphere that generated the static electricity in contact with the nail through a metal bar … And using human beings to complete the circuit.
Thomson observed that the cathode rays reacted to the presence of a magnetic field so that, when the negative pole of a magnet approached the tube, the beam curved in the opposite direction of the magnet. The positive pole, on the other hand, attracted lightning in its direction. Based on this, Thomson concluded that these rays had a negative charge.
Thomson also deduced that this glowing phenomenon must have mass when he put a few blades mounted on an axle in the vacuum tube and realized that they began to spin when the luminous jet hit them, which meant that he was transferring momentum to them.
Finally, he observed that all the cathode rays he produced had exactly the same properties, even if he changed the material of the electrodes or the type of gas that was introduced into the tube before creating in it the best possible vacuum. Therefore, whatever it was that composed that ray, should be part of the structure of all metals and gases.
With these data, Thomson concluded that the cathode rays were made up of tiny, negatively charged particles that shot out from one end of the tube to the other from the electrodes or the waste gas it contained. In addition, in 1897 he calculated that these pieces of matter had a mass a thousand times smaller than that of the “particles” of the lightest known element, hydrogen, which could only mean that even these atoms, so fundamental in appearance, were composed of a particle with even smaller negative charge.
Quantum mechanics is another example of how, at the fundamental level, reality can behave in a way that is so different from what we are used to, that it is very difficult to accept what the experiments suggest. But, although the first reaction of our brains is to reject the quantum model of the atom, this model allows us to predict the behavior of matter with extreme precision. And that means that this interpretation of the structure of the atoms must be correct or, at least, more valid than other more intuitive models … As strange as it may seem.
As we have seen, the electromagnetic forces caused by the movement of electrons explains most of the phenomena that we experience during our life, from the nature of light to the attraction felt by iron by magnets. In fact, each of our senses has evolved to detect different aspects of these forces: sight helps us detect visible electromagnetic radiation, taste and smell allow us to detect some chemical properties of a substance, the ear provides us with information about the movement of the molecules of the air and touch responds to the electromagnetic resistance offered by the surface of the substance that we are touching.

In 1811, the Italian scientist Amedeo Avogadro deduced that two equal volumes of gas that are at the same pressure and temperature must contain the same number of atoms, even if they are gases of different elements. This number would not be discovered until the beginning of the 20th century, but knowing this data, one could directly compare the mass of the atoms of different gases weighing identical containers in which they were contained in the same conditions. In this way it was discovered that the hydrogen atoms are the lightest of all, so they began to measure the mass of the rest of the elements as a function of them.
On the other hand, it was possible to deduce the mass of the elements that are in solid state under normal conditions causing them to react chemically with some gas and form a new compound. By comparing how much the mass of the resulting compound had changed with respect to that of pure gas, calculating the mass of the atoms of the solid element was an easy task. Thanks to these rudimentary methods that allowed comparing the mass of hydrogen atoms with those of any other element, Mendeleev was able to organize the elements according to their mass.
After the discovery of the radiation, people took a while to realize the dangers that could entail. Our bodies are able to notice the effects of the other fundamental forces: we notice the acceleration of gravity when we fall, the discharge of electrons when an electric current passes through us or even the effect of an acid reacting with our skin … But we can pass in front of a highly radioactive element without noticing that the particles it emits are crashing against us.
Nuclear radiation damages our bodies in a similar way to that done by, for example, the ultraviolet radiation of the sun: the particles that impact against us are capable of breaking molecular bonds, damaging them and endangering the integrity of cells. The negative impact of radiation can affect us in two different ways.
If we receive a relatively low dose of radiation, something that depends both on the number of particles colliding with us and the energy of each of the impacts, then the greatest danger is that some of the particles destroy part of the DNA of a cell and it begins to replicate uncontrollably, becoming a tumor. In this case, the damage occurs in the long term. However, if we expose ourselves to a very high radiation dose, the intense bombardment of particles on our bodies can destroy so many cells that our organs begin to fail, causing death in a few days or weeks.
The most famous case was the Radithor, a product that had a great media impact in 1930 because it caused the death of American athlete and aristocrat Eben Byers.
Byers began taking it advised by his doctor after suffering an injury to an arm. This brew, which promised to accelerate the recovery of diseases, was actually a bottle full of water with about two micrograms of radium (Ra) diluted inside. For two years, Byers was drinking three bottles of Radithor daily. There is no doubt that it was not the best decision of his life.
The Radithor contained the isotopes 226Ra and 228Ra, which decompose by emitting an alpha particle and a beta particle respectively. Alpha particles are the form of nuclear radiation that has the potential to do us more damage because they are absorbed by matter very easily.
The bananas, the most radioactive food that you can take to your mouth. As you know, bananas have a high content of potassium (K) and, as I said, 0.012% of all the potassium that occurs naturally is in the form of 40K, an unstable isotope that breaks down emitting a beta particle or capturing one of its own electrons, a process that emits gamma rays.
But do not worry because, by not emitting alpha particles, the radiation emitted by the 40K is not especially harmful to our body. In addition, its half-life is very long (about 1,200 million years), so although 4,000 potassium atoms are disintegrating inside you every second, you would have to eat three hundred bananas, one after the other, to be bombarded with the the same amount of radiation as an x-ray … Which also does not have to worry you because the dose received during an x-ray is also very low.
In fact, much of the radioactivity our bodies receive each year comes from uranium indirectly.
Thales of Miletus believed that all matter came from water, which had the power to transmute itself into the rest of the classical elements. And there were those who believed that things did not have an origin, that they had always been there. But, curiously, it seems that no one expected that all the matter that surrounds us came from inside those small bright and immutable points that pass each night above our heads.
As far as we know, nuclear forces were the last fundamental forces that we still needed to identify, but that does not mean that we have solved all the mysteries that they hide. Is there any relationship between these four behaviors so different from the subject? Could it be that these four forces were different manifestations of a fundamental principle that is buried in an even deeper layer of reality? And, if so, would we be able to develop a new model that would explain all these phenomena from the same common element, a Theory of Everything?.

In the mid-twentieth century, scientists had begun to realize that there are several types of particles that are simpler than protons or neutrons and that were really fundamental, such as quarks, which explained different aspects of the interactions that occur between matter. at the subatomic level. To catalog these discoveries, scientists from around the world created the Standard Particle Model, the formulation that collects all those fundamental particles and describes how they interact with each other to produce all the phenomena that occur around us.
The quarks, the six types of quarks are united by force of color to give rise to larger particles, the so-called hadrons … Which is the name given to the particles that are composed of several quarks and that, therefore, are not particles fundamental
There are two types of hadrons. Baryons, like protons and neutrons, are composed of three quarks, while mesons contain only two quarks inside. Among the mesons one can find the pions, the kaones and approximately two hundred other unstable particles that are produced during the disintegration of other larger particles and that are not part of the nucleus of the atoms.
The Standard Model also has another group of fundamental particles, the leptons, between which the electron is entered. As technology has advanced, scientists have been able to recognize new fundamental particles with properties similar to our beloved electrons that are also part of this group.
Between 1968 and 1973, scientists who were working on the theoretical framework of this theory noticed that their formulas were actually describing the interactions between one-dimensional objects much smaller than the fundamental particles they called strings, so they concluded that this interpretation it seemed to offer a description of reality at a level even more fundamental than had been considered to date.
Over time, the idea evolved into the string theory we know today, in which it is postulated that the fundamental blocks that make up reality are not the different known fundamental particles, but even smaller objects, the strings , one-dimensional energetic filaments that, depending on the frequency with which they vibrate, adopt the properties of one particle or another. And, of course, according to this interpretation, everything that happens around us would be the result of the interaction between these vibrating strings.
This theory predicts that the size of the cords on which it is based is of the order of the Planck length (10-35 meters) or, which is the same, 22 orders of magnitude less than the protons or neutrons that, as you know, they are already devilishly small in themselves. The current technology can not detect objects that are less than 10-16 meters long, so we would need to improve its resolution a trillion times to corroborate if the matter is really composed or not by strings at its most fundamental level.
Another property of string theory is that it is valid only in a universe where there are 11 spatial dimensions, something that, as you will have seen, does not seem to be the case at first glance. Scientists who study this theory claim that this concept is not incompatible with our perception of the universe and that these additional dimensions could be limited to microscopic scales but, again, there is no way to verify this assumption with current technology.
In short, critics of string theory argue that, although its mathematical approach is very elegant, in its fifty years of history has not offered any prediction that can be tested experimentally to confirm its validity over other models . For example, as we have seen, Einstein demonstrated that his theory better described the universe than Newtonian physics because he predicted that, if he were right, a ray of light should bend in the presence of a gravitational field. It was then observed how the light of the stars near the Sun behaved during an eclipse and it could be proven that, in effect, Einstein’s ideas better explained the nature of gravity than Newton’s.
It is possible that the most realistic alternative to string theory as a candidate for Theory of Everything is the so-called loop quantum gravity.
String theory and loop quantum gravity are not yet in their final form, so there is no way to tell whether any of them will unify all the fundamental forces in the future or, for whatever reason, the Theory of Everything will appear from a mixture of the two.
Although, of course, there is also the possibility that there is no Theory of Everything and that gravity and the rest of fundamental forces are simply governed by totally different principles.

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