Capítulo 9

 II-FÍSICA FUNDAMENTAL (II) :La Cosmicidad del Universo (las leyes físicas del Universo ).

1.La esencia física : El Universo no es un Caos sino un Cosmos.  

a)Las leyes físicas (Orden).

-Potencialidad y Realidad de las leyes físicas.

Para dar carácter cósmico al Universo las relaciones entre los actores físicos tangibles , sus influencias mutuas y el escenario físico de fondo deben estar regulados por “leyes físicas” que sean constantes y uniformes en el espacio-tiempo , las mismas para todas las partículas físicas y sus interacciones. Es la definición de las reglas del juego que deben ser independientes incluso de la existencia de los propios entes tangibles de la materia y la radiación (las reglas de juego son tales, hayan o no hayan jugadores en el terreno). Las leyes físicas sin partículas en el espacio vacío (estado de Nada del Universo) son “potenciales”  y no se visualizan lógicamente porque nada las manifiestan ni nada las cumplen ni las deja de cumplir. Desde el nacimiento del Universo ,en el sentido de que aparecen las partículas físicas y sus interacciones, automáticamente se vislumbran tales leyes físicas pues se hacen reales con el comportamiento regulado (no caótico ni arbitrario) de las partículas físicas : Entonces, las leyes físicas se han hecho reales. Más aún, de tales comportamientos son informadas a distancia  (a través de las señales físicas pertinentes como la luz) ciertas partes del Universo dotadas de sensores (ojos humanos y sus aparatos tecnológicos) de manera que las partículas físicas y sus comportamientos se hacen observables .Más aún, estos seres dotados de cerebros tratan de comprender tales normas naturales concibiendo conceptos (conceptualización o definición de términos físicos como fuerzas, energías, etc) y midiéndolos             ( medición), realizando el intento de describir tales leyes naturales físicas a través de enunciados cualitativos y cuantitativos denominados “Teorías físicas”. Las leyes del Universo que eran potenciales se hicieron reales , luego observables y , finalmente, se van haciendo poco a poco comprensibles. La labor del científico es ir acercando lo que sabe o cree de la naturaleza a lo que la naturaleza es  y, vamos descubriendo el carácter de orden asombroso del Universo , es decir, este es un Cosmos (aunque la complejidad del mismo aparente cierto caos).

-Universalidad (isotropía y homogeneidad espacial ) y eternidad ( uniformidad temporal) de las leyes físicas : Unicidad.

El comportamiento físico de los entes físicos (materia y radiación) cuantificados en sus valores o magnitudes físicas (espacio-tiempo-velocidades, energías, etc, etc ) está  regulado por leyes físicas de manera que estas seleccionan de entre todos los estados futuros o posibilidades libres                     ” imaginables” que pueden adquirir en un inminente futuro en el tiempo y en la proximidad en un lugar del espacio, la  única posibilidad física que se hará real.  Otra manera de expresar este principio de Orden o Cosmicidad del Universo es: Todos los entes físicos ,que se encuentran en un estado espacial , en un momento temporal, bajo las cósmicas leyes físicas del Universo, evolucionará de forma unívoca hacia otro estado según las leyes físicas (este principio recibe también el nombre de principio de determinación clásica, un estado inicial dará lugar a un solo estado final). Una ley física tiene la siguiente estructura dentro del Orden Mental o Esencia Mental : Es la simple implicación lógica de que  “ Si tenemos un estado o configuración A del Universo o una parte, entonces, tendremos un estado o configuración B de dicha parte o Universo”.  Si A entonces B. Esta es la estructura de toda ley física. Las teorías físicas son intentos humanos de construir enunciados que se acerquen lo más posiblemente a las ocultas leyes físicas que gobiernan el Universo. Una Teoría está acabada absolutamente cuando coincide con el contenido de la ley física a la que quiere asemejarse. La labor del científico es, pues, trabajar para que sus humildes contenidos se acerquen a la perfecta descripción del Universo, del propio Universo. Siempre se está en camino.  Si una teoría física  no logra describir o predecir una situación B, partiendo de una situación A a través de la aplicación de la misma puede ser por tres causas : Primera, de carácter experimental al no obtener los datos correctos del estado inicial A(limitaciones experimentales en la medición y control de los valores iniciales) ;segundo, por la misma razón al medir los parámetros de B (al comprobar experimentalmente las medidas en el estado final, hay errores); tercero, porque la teoría que nos lleva de una a otra situación es imperfecta.      “Principio cósmico : De todas las posibilidades “imaginables” de comportamiento de la materia y la radiación, las leyes físicas imponen las que corresponden a la realidad física”. Además, las leyes físicas se cumplen en todo punto del espacio, independiente del lugar, por lo que son Universales ; también, se cumplen en todo momento en el tiempo, independiente del instante, por lo que son Eternas. Las leyes físicas están vigentes antes, durante y después de la Historia Natural del Universo. El universo en su estado original de Nada también está regido por las mismas leyes físicas pero al no existir actores tangibles extendidos por un espacio visible y cambiando en un tiempo, no pueden visualizarse o experimentarse tales normas naturales. Las leyes físicas se hacen visibles cuando el Universo ya está formado por entes tangibles (materia y radiación), cuando podemos medir longitudes, tiempos, masas, cargas, etc, etc, y comprobar las relaciones que existen entre todos los elementos físicos, averiguando de manera real  lo que era potencial :La cosmicidad del Universo ( y concretamente, cada una de sus leyes físicas). 

-Las leyes físicas deben sustentar a la realidad física : Realidad.

Las leyes físicas  gobiernan el comportamiento de la materia y de la radiación junto a sus interacciones mutuas dentro del marco del espacio-tiempo , de forma íntegra, es decir, en todos sus aspectos, en todos sus rincones , en todos sus momentos, y, consecuentemente, regulan la parte del Universo que llega a nuestros sentidos (y a nuestros aparatos de medida, en definitiva, a nuestra experiencia) o Realidad física inmediata. Por esta razón, cualquier intento por comprender tales leyes debe pasar por explicar los experimentos y observaciones que el investigador realice , y además, la Teoría científica que elabore para ello  debe ser coherente internamente y con tales experimentos para tener alguna opción fuerte para alcanzar la auténtica y oculta sistemática de leyes que conforma al universo. Las leyes naturales son tales que permiten que la Realidad física inmediata con la que vivimos sea tal como es y , por tanto, dos de sus características fundamentales son las siguientes (  y así mismo, también deben ser las teorías que debemos proponer y que tratan de imitarlas)):       

+Deben dar carácter de observable al Universo (observabilidad, primer principio antrópico).

La Realidad física que vivimos es tal que desde la materia allá donde se encuentre se envían señales de diverso tipo (sonora, corpuscular y , sobre todo, electromagnética como la luz) permitiendo que tengamos información de ella: Es el carácter de observable que tiene el Universo. Siempre no es así, pues muchos fenómenos permanecen ocultos a nuestros sentidos e incluso a nuestros aparatos quedando fuera de nuestra realidad observable. La ciencia que construimos incluye tanto el estudio de  los objetos detectables (por medio de la experimentación pues son descubrimientos directos) como de los no detectables (por medio de la comprensión, por creer en la coherencia de las propias teorías, son descubrimientos indirectos). Hasta lo que la ciencia sabe y sospecha, todo cuanto concebimos en nuestras teorías son entes detectables ( partículas materiales, partículas de radiación, incluso esos neutrinos resbaladizos y no sabemos si se nos escapan los gravitones, aunque existan pero no sean percibibles por la experiencia aunque sí por coherencia teórica).

+Deben dar carácter coherente y constructivo al Universo (inteligibilidad, segundo principio antrópico ) : Comprensible cualitativamente (conceptualización) y cuantitativamente (mensurabilidad).

Una base metafísica en la construcción del Universo es su Cosmicidad, el orden en su funcionamiento natural , esquema legislativo al cual ambicionamos llegar con nuestras valientes teorías científicas. Tales leyes naturales son coherentes entre sí formando un “único esquema de relaciones naturales “ (en este otro sentido también el Universo está integralmente unido en una Unidad) y en forma constructiva, desde fundamentos más profundos y esenciales a normativas más superficiales y cercanas a la experiencia cotidiana (leyes metafísicas, leyes fundamentales y leyes más concretas como las leyes empíricas ) , derivándose unas de otras según la generalidad o la especificidad de la situación real (Ejemplo sencillo: La gravedad. La ley metafísica es que todos los entes se interinfluyen, la ley fundamental es la ley de la gravitación universal y la ley más específica es que en la superficie de la Tierra se tiene la fuerza concreta del peso). La acepción  metafísica de que hay un orden inherente en el Universo configurado  por las leyes de la física nos induce a los buscadores de tales leyes a construir modelos mentales o teorías físicas que imiten tal orden integral  cuyo impacto en la mente es la “inteligibilidad del Universo”. Experimentamos la realidad física  y construimos teorías acordes con tales experimentos las cuales , al final, resultan comprensibles , tanto internamente en tales teorías como resulta comprensible el propio Universo. El viaje asintótico (cada vez más cerca, distancia  más estrecha) desde lo que pensamos hacia lo que vivimos tiene, al final ,un encuentro o revelación al descubrir las leyes físicas del Universo. Esta aproximación de nuestros esquemas mentales a la esencia profunda del funcionamiento del Universo se basa en un lenguaje literal de conceptos físicos (conceptualización) de carácter cualitativo junto a un lenguaje mucho más ambicioso, más exacto y cuantitativo , la medida de las propiedades físicas (mensurabilidad) y la expresión matemática de nuestras teorías físicas , que confiamos sean a la corta o a la larga, también de las propias leyes físicas. 

 b)Las leyes físicas y las relaciones entre los elementos físicos fundamentales.

-En el plano de la ubicuidad: La estructura y el cambio  o fenómeno físico (el gran cambio u origen del Universo).

La naturaleza del cambio o fenómeno físico deriva del hecho natural de que cualquier cosa que es ahora , lo fue en el pasado en otro estado o forma, de manera, que cuando algo se transforma algo ser conserva y algo cambia (las ciencias físicas han descubierto que en toda transformación, hay valores que se conservan y otros aspectos de los sistemas físicos que cambian). En una reacción química, los átomos se conservan pero la distribución de los mismos en el espacio cambian,   mientras avanza el tiempo. Estos cambios naturales mantienen intactos los elementos básicos pero cambian sus estructuras (cuantitativamente se conservan la masa, carga y energía ; cualitativamente, sus elementos tangibles se han dispersado por el espacio adquiriendo distintas configuraciones o estructuras espaciales).Pero , en todo caso, según estos fenómenos familiares, siempre hubo algo antes de lo que hay ahora. Podemos retroceder hacia atrás la película de la historia natural del Universo para, por extensión hacia el  oscuro y lejano pasado, encontrar el  “Primer estado del Universo”. Pero la mente inquisidora preguntará por penúltima vez, y “ese estado  ¿de qué proviene, o de dónde proviene ,   qué  causó esto?”.                                                                                                                                         En todo cambio del Universo o de parte del él, dentro del propio Universo, existe algo que permanece y algo que cambia, dando continuidad en unos aspectos y transformación en otros. Si el siguiente estado del Universo fuese radicalmente distinto al estado anterior, no sería el propio Universo que cambia o parte de  él que cambia, sino sería otro Universo absolutamente distinto e independiente o Universo paralelo ,rompiendo la continuidad y unicidad del Universo en el transcurso del tiempo. Para que el Universo sea una Unidad conexionada, debe serlo en el espacio (conexión total mínima gravitatoria u óptica ) y en el tiempo ( un estado sigue al siguiente, con el nexo de que algo permanece, pero con la evolución de que algo cambia amén de que los elementos causa y los elementos consecuencia deben estar próximos en el espacio-tiempo). El propio Universo o una parte de él no cambia a otro estado radicalmente distinto, sin relación alguna, sin ley de transformación ni continuidad. Un estado del Universo es una prolongación espacial o temporal del estado anterior con valores que derivan unos hacia el otro en una continuidad espacio-temporal, donde cuantitativamente las dimensiones básicas globales se conservan (masa-energía y carga eléctrica) pero los elementos más simples (las partículas o sistemas) se distribuyen de otra manera. Estado tras estado en la evolución temporal del Universo, estas transformaciones constituyen la Historia Natural del Universo. Además ,un estado anterior es la causa de un estado posterior en la línea temporal de causa-consecuencia.   Sin embargo, el paso del estado universal de la Nada al estado universal de Todo radiomaterial aún cumpliéndose todas las leyes físicas ( de conservación, dispersión, interacción, etc) y siendo la Nada un infinito espacio de puntos vacíos sin nada radiomaterial, sin espacio ni tiempo  ni interacciones,  que por ser el primer fenómeno físico emerge un universo radiomaterial incausado, simplemente porque la probabilidad de surgir el primer estado desde la nada ,desde la infinidad del no tiempo es 1, siendo el primer estado (para Lemaitre, una singularidad puntual, o bien en la teoría nueva, una superficie de bosones altamente inestable)causa del segundo estado y así sucesivamente. El surgimiento del primer estado físico del Universo Total a partir del Universo Nada no se debe a una causa sobre aquel sino a la probabilidad acumulable segura de tal surgimiento al cabo de un infinito tiempo sin entes tangibles de este Universo de Nada . ¿Qué probabilidad tiene un suceso potencial de hacerse real al cabo de infinitos intentos (este infinito se refiere a que antes del nacimiento del Universo podemos imaginar un infinito tiempo hacia atrás , donde podría haber surgido tal Universo)?                                                          

Un símil  sobre el surgimiento incausado del Universo es el siguiente: Imaginemos una fila de fichas de dominó unas próximas a otras. Si empujamos la primera, la causa del movimiento de esta es el agente externo que lo movió, la causa del movimiento de la segunda sería la primera ficha y así sucesivamente ; según este esquema, los fenómenos que ocurren en la fila de fichas debe tener una causa primera (algunos estaremos preguntándonos, pero el que empuja debe tener algún tipo de causa para hacerlo, y según esto, no hay causa primera salvo el dogmatismo de aceptar un hacedor que comienza y no es causado por nada ni nadie  anterior). Tal Universo como fila de fichas verticales dinámica  nunca hubiera nacido sin un hacedor o potencia primera ; sin empujar la primera, no existiría la fenomenología de las caídas de todas las restantes: Son Universos “potenciales estáticos”, a efectos prácticos, no hubiera nacido el Universo sin una chispa inicial. Pero olvidamos un detalle importante : ¿Y si en nuestra fila de fichas, la disposición fuese que todas las fichas estuviesen inicialmente verticales pero la primera comienza en la posición inclinada, simplemente como parte de la estructura inicial de este sistema de cosas? .En cuanto permitamos al tiempo avanzar, por sí mismo, comenzaría la dinámica, la fenomenología , el funcionamiento de este simbólico universo de fichas. En el Universo real, el nacimiento está implícito en él mismo, sin necesidad de nada anterior, pero esto ya pertenece a la “Teoría del origen esférico del Universo”, siendo esta esfera la primera presencia del Universo (un protouniverso ), que surgirá del Universo en su estado de Nada. Al fin y al cabo, el nacimiento del Universo no es más que un cambio radical del estado de Nada, al estado de Todo en forma de protoesfera , que evolucionará hasta el Universo actual de galaxias con sus estrellas y planetas.

-En el plano de la tangibilidad: Estructura y fenomenología de la materia y de la radiación.

La tangibilidad es el elemento fundamental de la esencia física (metafísica) que representa a los actores físicos que pueblan el Universo que son aquellos que conforman las estructuras materiales que encontramos tanto en reposo como en movimiento (y que la misma legislación relativista les prohíbe superar cierta velocidad límite “C”) y aquellos que constituyen las radiaciones que no encontramos en reposo (pero que la legislación relativista les permite viajar a esa velocidad límite). Son pues partículas físicas complementarias en su naturaleza y también complementarias en su función antrópica en el Universo poblado de seres que lo perciben : La materia es el objeto a observar o a percibir y la radiación (luz) es el mensajero  de la información de dicha materia (la primera existe por tener masa/energía, tiene presencia frente  al resto del Universo, la  segunda, permite la observabilidad de la misma). Las leyes físicas configurará a la materia y a la radiación , que como veremos, lo hará según un modelo cuántico, de partículas fundamentales, correspondiendo a la realidad que vivimos. También queda legislada la manera con que estos actores físicos van a extenderse por el espacio y cambiar en el tiempo como se anotó en las primeras líneas. Tanto la materia como la radiación quedan estructuradas según la Física cuántica mientras que el límite de velocidad impuesto queda recogido en la Física relativista. Las dos teorías físicas anteriores explican perfectamente la Realidad física que experimentamos : Una materia y una radiación granuladas microscópicamente, mientras que la radiación tiene una velocidad limitada pero siempre mayor que la de la materia (para que el mensaje siempre llegue antes que el cuerpo de donde parte ; si fuese al contrario, tendríamos un Universo ciego, llegaría antes la piedra que la imagen de la propia piedra, contrario a la realidad y al principio antrópico que la sustenta).

-En el plano de la interaccionabilidad :El Principio de causa-efecto (ley de la causa- implicación-consecuencia).

El Universo queda ordenado describiéndose la estructura del mismo en un momento del tiempo mientras que los cambios en tal estructura (desde un simple movimiento de una simple partícula hasta la evolución conjunta de todo el Universo o hasta la mismísima Historia natural del mismo) generan cambios en el estado total ordenándose en la dimensión temporal. El nuevo estado del Universo se configura en función del estado anterior y de las leyes físicas que gobiernan los cambios (leyes temporales) y el diseño de las estructuras (leyes espaciales),  como en las leyes que describen las interacciones. La causa del estado de una parte del Universo o del Universo en su conjunto es otro estado anterior  según el orden temporal y siempre que lo determinen las leyes físicas de causa-efecto y en último extremo, que la transmisión de energía de una parte a otra halla tenido lugar con la velocidad máxima de la velocidad de las ondas electromagnéticas C. La estructura de una ley física es de la forma :  Si A es el estado del Universo, entonces, se tendrá B como nuevo estado inmediato (cuyo tiempo de separación es como mínimo el tiempo de Planck o cuanto de  tiempo físico) y , además, la transmisión de energía como ente físico portador de influencia física, ha viajado (bien en modo de energía que porta la propia partícula de materia o la partícula de máxima velocidad o bosón) como máxima a tal velocidad límite natural. Si dos puntos del espacio se separan a una distancia de 300 000 kms, el cambio producido en el primer punto no puede hacer cambiar al segundo punto en menos de 1 segundo. Ninguna señal, ningún cambio en un punto del Universo puede transmitirse a una velocidad mayor que la velocidad de la luz. El esquema de los sucesos dependientes como causa-efecto lo concibió Einstein como el cono de sucesos donde los sucesos distanciados de tal manera que la velocidad de la señal necesaria para conectarlos como causa-efecto fuese menor o igual que C, eran sucesos conectados posiblemente como causa-efecto, pero los que suponían señales a velocidades superiores a C, eran sucesos desconectados causa-efectos, es decir, eran sucesos independientes. Esta limitación en el movimiento de las partículas materiales o radiativas así como en la propagación de la masa-energía condiciona la unicidad absoluta y la conexión absoluta del Universo : Todos los entes tangibles del Universo están conectados gravitatoriamente y a la larga ópticamente (si inicialmente, la luz de todos los astros no ha llegado a todos los rincones del Universo, dada la superioridad de la velocidad lumínica, en el futuro sí llegará ). Pero los cambios en la gravedad o en la luz no llegan instantáneamente a todos los rincones del Universo por lo que todo rincón del Universo se verá afectado por los cambios en el resto de su Universo con cierto retraso. La condición límite de que dos sucesos estuvieran conectados como causa y efecto, era que la velocidad de la señal energética que iba de uno al otro fuese precisamente, la señal electromagnética a C.    Otro aspecto de la relación causa-efecto de los fenómenos físicos es que cualquier parte del Universo está potencialmente influida por el resto del Universo aunque de forma más directa (inmediata) e intensa (por mayor influencia por cercanía) debido a su propio entorno, y de forma superpuesta ,las partes más cercanas. Lo más probable es que un suceso o fenómeno físico llegue a hacerse real debido a la acción conjunta y simultánea de todos los cuerpos restantes casi a la vez. Esto deja al denominado “efecto mariposa” en duda o lo anula, porque, si bien es verdad que cualquier hecho acaecido en un lugar, por muy ínfimo energéticamente que sea (el aleteo de una mariposa) influirá por superposición con una innumerable suma de otros hechos que rodean al fenómeno que se va a producir inminentemente (un huracán), pero no es causa ni directa ni definitiva. Un fenómeno o hecho natural  es la superposición de un inmenso conjunto de causas anteriores superpuestas (la aceleración de un cuerpo es el efecto de la suma superpuesta de todas las fuerzas que actúan, con intermediación del propio cuerpo ). Inversamente, una causa provoca una cadena de efectos en todos los puntos del espacio que rodean al lugar donde se aplica y además, efectos posteriores en cadena respecto al tiempo. El Universo es un enorme e intrincado conjunto de entes tangibles en íntima relación de influencia mutua que cambian espacial y temporalmente, transmutando sus propiedades físicas como la energía en todas sus formas  y en modos de transferencia. 

-Principios a priori o axiomas (bases matemático-lógicas y principios físicos fundamentales) y principios a posteriori ( principios antrópicos  y  leyes empíricas  cualitativas-cuantitativas).

El ser humano trata de descubrir las leyes que rigen los entes físicos mediante el descubrimiento de relaciones entre ellos que quedan descritos en teorías físicas. Dichas teorías son productos de la mente humana (en esto se parece a la Filosofía) y producto de sus relaciones reales con el ambiente natural que le rodea ,es decir, las experimentaciones (parte empírica que junto  a la parte reflexiva constituyen el método científico o modo de trabajo en Ciencias). Para construir el edificio de las teorías físicas y expresarlas cuantitativamente (relaciones matemáticas)  y/o  cualitativamente (expresiones literales) se deben partir de hechos muy bien conocidos como son las leyes empíricas y los hechos naturales bien constatados, además, de basarse en leyes sobre las cantidades numéricas, algebraicas o geométricas. Los conocimientos previos a la experimentación constituyen los “principios a priori” de carácter matemático –lógicos (relaciones geométricas,  operaciones algebraicas, propiedades numéricas, funciones, diferenciales como derivaciones e integrales, implicaciones lógicas, inducciones y deducciones, etc,etc) y los principios físicos fundamentales, a partir del cual se comienza a redactar la teoría física (principios dinámicos, principios relativistas, principios termodinámicos, etc).Los principios físicos se asientan en las bases experimentales firmemente constituidas. También existen otros principios sobre los cuales también deben descansar todo el edificio de la teoría física : Los principios antrópicos  o  a posteriori. El Universo  es esencialmente como es (en el fondo, por detrás de la apariencia, en su fundamento, en su esencia)  para que la  realidad física que nos rodea sea tal como la vivimos. Sin caer en egocentrismos, como hemos caído en el pasado algunas veces, el Universo está constituido de tal forma que permita la evolución de la materia y la energía y generar vida con seres inteligentes que lleguen a tal estado que su propia mente se pregunte a sí misma cómo es el Universo (esto no es un egocentrismo, es la realidad más importante que nos rodea, o nos invade; es el experimento natural más complejo y espontáneo que existe). No es que seamos privilegiados sino que simplemente la única parte del Universo autoconocido que se ha cuestionado la pregunta de quién piensa en el Universo es precisamente el ser humano en la Tierra, de entre millones de mundos silenciosos que no pueden alzar la voz en este sentido. Pero esto le ocurrirán a muchos otros seres en otros muchos mundos en nuestra Galaxia u otras pero en la inmensa mayor parte del Universo reina el silencio al respecto.

-Extremos intangibles : Inexistencia (ejemplo, puntos vacíos de masa cero) e irrealidad (valores infinitos , imaginarios o fuera de los límites físicos).

El concepto de tangibilidad se refiere al carácter de una parte de la Esencia física que podemos captar o “vivir” directamente : Los seres tangibles son la materia y la radiación los cuales constituyen la experiencia diaria y continua que tenemos del mundo , estando tales elementos físicos insertados en el espacio y en el tiempo (estos elementos son captables a través de aquellos, si no hay materia ni radiación, no hay percepción ni del espacio ni del tiempo, aunque es verdad que a la inversa también pasa lo mismo, todo está íntimamente integrado en la Esencia física del Universo). También se tiene que si los seres tangibles no se interaccionan, tampoco tendremos noción de los mismos ni de nada físico (todos serías fantasmas de todos). Por tanto, si no hay ni materia ni radiación que están dotados de masa/energía, no existiría nada, como antes del nacimiento del Universo. Hoy en día tenemos una reliquia de ese estado del Universo anterior al Universo tangible actual:  Entre átomos, entre cuerpos, entre astros, “existe” el vacío físico (no nos referimos al vacío interastral donde siempre hay restos atómicos sino , precisamente, a ese espacio intercorpuscular que permite el movimiento , los cambios y la fenomenología física) y más exactamente, el vacío del exterior del Universo expansivo aún no poblado ni por la materia ni por la radiación. Esta región infinita es la herencia del pasado que por ser de esa naturaleza (puntos vacíos sin energía ni masa) no experimenta cambios ni existe ni tiene presencia, no pertenece a la fenomenología del Universo. Por otra parte, los valores infinitos son físicamente irreales ya que la misma realidad observable es incoherente con estas posibilidades. Todo valor infinito supone la destrucción física del edificio del Universo : Campos infinitos que suponen fuerzas infinitas , energías infinitas o valores cinemáticas infinitos, o irradiaciones infinitas de luz, destruirían realmente toda nuestra realidad. Extremos tales como el campo de una partícula en su centro de posición cero, la suma de toda la gravedad del Universo o toda la irradiación lumínica del mismo en cada uno de los puntos del mismo no pueden ser infinitas ya que el comportamiento del Universo en tales situaciones sería incompatible conceptualmente y experiencialmente con nuestras observaciones. Para el caso de distancia cero o centro de la propia partícula física ya se tiene un modelo de partícula fundamental dado anteriormente o modelo esférico hueco (símil de la pompa de jabón) ; para caso del Universo infinito, precisamente no se acepta la infinitud del Universo , como se verá en la “paradoja de Olbers”. Para las velocidades, la relatividad nos muestra el límite superior y para la energía concentrada en una partícula, Planck nos muestra el límite máximo o energía de Planck. Los valores numéricos imaginarios tampoco aportan situaciones cuantitativamente aceptables. Otros valores fuera de la realidad física son las velocidades superiores o iguales a V=C , para las partículas materiales o simplemente distintas a “C” para las partículas bosónicas (estos no existen a otra velocidad, como ejemplo, no existen en reposo y antes que esta situación, el bosón con toda su masa/energía se ha transformado en energía mecánica de los pares de partículas cargadas que lo han absorbido). Otro valor irreal e  inobservado es cualquier distancia menor que la mínima de Planck Xpl, o el tiempo menor que el de Planck Tpl. Toda distancia menor que Xpl equivale a la propia Xpl  y análogamente con el tiempo de Planck Tpl , cuando no cabe un estado distinto entre este intervalo mínimo temporal. Otra consecuencia de la configuración cuántica de los entes físicos es la máxima energía acumulable en una sola partícula o masa/energía-bosón de Planck, Epl de manera que si otro bosón colisiona con este ya no se produce interferencia (no se puede sumar más, no cabe más )sino colisión como si fuese un fermión. Es la única partícula bosónica que a la vez es fermión.

-Relación entre los elementos de la esencia física (conectividad y coherencia).

Todos los elementos de la esencia física están interconectados entre sí conceptualmente  (en la esencia mental) y , además, realmente ( en la esencia física hecha realidad física directa), formando un conjunto totalmente interrelacionado adquiriendo el Universo la condición de Uno o de unicidad. Los entes tangibles de la materia y la radiación se intermutan unos en otros, tales elementos se reparten por el espacio y cambian por el tiempo, estando espacio y tiempo íntimamente relacionados (por la velocidad y con la velocidad límite C , por la energía, pues las energías se transmutan unas a otras, etc, etc), los entes tangibles están interinfluenciados entre sí gracias a la interaccionabilidad del Universo, esta interaccionabilidad está inserta en el espacio y en el tiempo, todo está cimentado en las 6 dimensiones del mundo físico, relacionados entre sí. Además, extendiéndose por el espacio, todos los entes tangibles de la materia y la radiación, están conectados gravitatoriamente (todo se influencia sobre todo) y electromagnéticamente , así como ópticamente ( al menos dentro de la esfera de observabilidad, y en el futuro, gracias a que la luz es más veloz que la materia, todo el Universo estará en conexión óptica con todo) .  En definitiva, el Universo es un todo único donde cada parte está interaccionando con el resto, todo está en presencia de todo (aunque no sea en modo instantáneo dada la limitación de las señales gravitatorias y electromagnéticas) amén de que tiene un origen común compartiendo una Historia natural universal común. Si existiera algo que está en desconexión con el Universo, esta situación  sería provisional, o bien, sería otro Universo denominado “paralelo”, pero este al no interaccionar con nuestro Universo, está fuera de toda fenomenología común,  fuera de nuestras teorías físicas, fuera de nuestros estudios y fuera de nuestra experiencia (solamente estaría en nuestra imaginación ). Además, los elementos espacio-tiempo , radiomaterial  y la interacción, están regulados bajo las mismas leyes físicas que se cumplen en todos los puntos del espacio, en todo momento del tiempo, entre todos los entes físicos bajo todas las interacciones. En el Universo, todo está unido esencialmente, unido espacialmente, unido en el tiempo, unido tangencial e interaccionalmente, finalmente, legislativamente.

2.La búsqueda de las leyes físicas : Las Ciencias físicas (las teorías físicas).

a)La superficie aparentemente caótica del  Universo (realidad física, complejidad) y el fondo cósmico (la esencia física, simplicidad ).                                                                             

De todo cuanto existe en el Universo  una fracción llega a nuestros sentidos naturales o artificiales presentándose de forma compleja y aparentemente caótica. La complejidad percibida del mundo físico es fruto de que este es una composición de elementos (composición de una gran diversidad de partículas , en muchos lugares del espacio formando estructuras y en muchos momentos del tiempo dando procesos físicos ; en todo lugar-momento deben cumplirse todas las leyes simples a la vez y de forma  compuesta y coherentemente) y de leyes físicas. La regularidad y la linealidad de los componentes simples se suman para dar lugar a la irregularidad y alinealidad de las composiciones. Los componentes fundamentales tanto de entes tangibles como de las leyes del comportamiento son simples (es la esencia física) que llegan a nuestros sentidos superponiéndose en una fenomenología compleja pero la mente debe analizar tal realidad para alcanzar las leyes básicas que la regula.

b)Desde la esencia física del Universo a la esencia mental del mismo: Existencia, presencia, observabilidad e inteligibilidad.

La Esencia física o naturaleza última del Universo físico nos muestra los fundamentos metafísicos conectados con los elementos físicos fundamentales como ya se vió. En el desarrollo de toda esta obra se ha visto que el Universo tiene “posibilidades potenciales”  (como los campos interactivos, por ejemplo, son espacios modificados por la presencia de partículas reales ) de las cuales algunas se materializan en “reales” (ejemplo, al pasar otra partícula se manifiesta la fuerza y la aceleración, ya reales). El hecho de que puntos del  espacio estén ocupados por partículas con masa/energía, hacen que tengan “existencia física “ en sí mismos (aunque todavía no se relacione con nadie, todavía). Cuando establezcan interacciones entonces adquirirán “presencia mutua y relativa”. Si , además, de tal interacción surgen mensajeros de lo que está ocurriendo (fotones de luz) para ser captados por otras partes del Universo (ejemplo, tu retina) , entonces, el Universo se ha hecho “observable”. Si el receptor de tal información ha alcanzado tal evolución cósmica que ha adquirido un cerebro suficientemente desarrollado puede incluso a llegar a “entender” la información que le ha llegado : El Universo se ha hecho “inteligible” a sí mismo. Tenemos que la esencia física universal ha conectado con la esencia mental del mismo.

c)La investigación del Universo físico.

-La Ciencia y el método científico.

Cuando el ser humano va dejando atrás la pura lucha por la supervivencia y , al constituir sociedades más o menos complejas apareciendo grupos de individuos más desocupados , comienza la etapa de la exploración más extensa para alimentar la curiosidad por todas las cosas, empieza la aventura intelectual por la conquista del conocimiento del mundo que nos rodea.El ser humano trata de crear una imagen mental de lo que vive, es un intento de acercar el Universo envolvente a la mente, es un forma intelectual de conquista del Universo. Dejando atrás la etapa mitológica, los griegos empezaron a desterrar la creencia de que el Universo estaba regido por seres conscientes de características humanas aunque magnificadas (las deidades)  y pensaron  que el Universo se regía por sí mismo en una mecánica aún oculta a la mente humana : Ahí empezó la Ciencia a trabajar. No obstante, a la pura especulación o razonamiento filosófico de los griegos se le añadió siglos más tarde, pasado el medioevo, el método experimental . El tanteo empírico del ser humano (sentidos y aparatos ) con la realidad circundante junto con la reflexión de lo experimentado amén de un ambicioso espíritu de perfeccionamiento o de acercamiento a la realidad y de sumisión absoluta a sus dictados,  dio lugar al desarrollo del sistema de conocimientos más veraz que la cultura humana ha producido : La Ciencia como cuerpo de conocimientos y el método científico como sistema de investigación.

-El lenguaje de la Ciencia (cualitativo o verbal y cuantitativo o matemático) : El concepto con su significado (semántica de lo físico) y la magnitud con su medida (mensurabilidad de lo físico).

La fenomenología del Universo llega hasta nuestros sentidos a través de las señales físicas (la más importante, la luz) y alcanza su comprensión en nuestras mentes a través de la reflexión en cuya actividad interna se combinan las imágenes físicas directas y las provenientes de la memoria junto con símbolos que constituyen las llaves de tales dominios semánticos : Son las palabras y los números. Los contenidos mentales que tratan de describir la mecánica del Universo no son más que una estructura de palabras (lenguaje verbal) y de cantidades numéricas(lenguaje matemático) .El concepto físico fruto de la genialidad del científico junto a las relaciones matemáticas del mismo constituyen la Teoría física, explicación cualitativa(significados de lo físico)  y cuantitativa (de las propiedades físicas medibles o mensurables, las magnitudes) de todas las experiencias realizadas  y base para la predicción de futuras experiencias por realizar.

3.Las teorías físicas y su relación con los elementos físicos fundamentales : Teorías de estructura , de causa-efecto, límites físicos y simetrías (principios de conservación y dualidades).     

               

3.1.Teorías sobre el espacio y el tiempo ( el movimiento)  : Cinemática determinista clásica , cinemática determinista relativista (límite físico)  , cinemática  indeterminista estadística  y cinemática indeterminista cuántica (ondulatoria probabilística). 

La teoría física que nos describe el fenómeno fundamental del movimiento (al fin y al cabo, todo fenómeno físico no es más que movimiento y sus cambios, en último extremo) como cambio de la posición en el marco del espacio y del tiempo (además de velocidades, aceleraciones y superaceleraciones) es la Mecánica cinemática. Su concepto clave es el “suceso” que consta de tres coordenadas espaciales y 1 coordenada temporal. Mientras las velocidades no sean muy altas comparables con la velocidad límite de la luz (aspecto no relativista) y mientras las partículas analizadas sean suficientemente grandes (aspecto corpuscular clásico no cuántico), tendremos una descripción “clásica” de la cinemática de los movimientos .Esta cinemática clásica es de carácter determinista pues pudiendo medir las condiciones iniciales de las partículas en observación (cosa que puede hacerse con partículas grandes, quizás desde las moléculas hasta niveles superiores, pues los fotones no alteran masas tan grandes), podemos predecir los valores en cualquier momento en el desarrollo de tales movimientos en base a las leyes que conocemos (ejemplo, los movimientos de los cuerpos que nos rodean o de los astros). Sin embargo, si las velocidades se aproximan a la de la luz, las partículas materiales tienen  un comportamiento asintótico de imposibilidad de alcanzarla por lo que , dada esta ley limitante relativista la formulación de toda la cinemática sufre un ajuste para que se cumpla este hecho fundamental (2º principio de la relatividad especial de Einstein). Con ello, tal velocidad se revela como absoluta para todos los sistemas de referencia, a cambio de que las medidas del tiempo (amén de todas las demás) se revelan relativas. Todo esto constituye la base de la cinemática relativista aunque todavía sigue siendo una cinemática determinista (conocidos, porque se pueden conocer en cuerpos grandes, los valores cinemáticos iniciales, con las leyes relativistas podemos conocer los valores en cualquier tiempo). Lo anterior puede ser plausible si se trata de partículas individuales o cuerpos extensos  en bloque o microscópicamente, pero si vamos a analizar la cinemática de un sistema muy numeroso de partículas donde cada una posee en un instante una posición, una velocidad y una aceleración, naturalmente, la medida simultánea y completa de todo ello es inviable. Solamente podemos realizar un tratamiento físico de modo global o estadístico aún pudiendo medir paciente y exactamente  los valores iniciales de cada partícula. Tenemos aquí que solamente podemos medir posiciones medias (centros de masas) velocidades medias (de dicho centro de masas) así como aceleraciones medias de dicho centro de masas. Podemos medir a“grosso modo” la energía cinética media del conjunto mediante la “temperatura” y solamente poder afirmar que todas las energías cinéticas de las partículas rondan alrededor de esta media en un cuerpo en equilibrio termodinámico. Tenemos aquí una “cinemática indeterminista” por razones de “cantidad numérica” que se denomina “Física Estadística” (cada partícula tiene unos valores indeterminados aunque próximos a los valores medios). Si esta física parametriza el sistema de partículas con magnitudes de conjunto (temperatura, volumen, presión, energía térmica, calor, etc), tendremos la Termología  y ,dentro de esta, relacionando calor y sus efectos dinámicos de conjunto( como la expansión gaseosa), tendremos a la Termodinámica. Por último, si estudiamos el movimiento de partículas muy pequeñas (partículas fundamentales o núcleos atómicos e incluso átomos y casi a las propias moléculas ,ya con demasiada masa) surge un grave problema de detección de los mismos o de observabilidad: Para detectar la posición o la velocidad de una partícula demasiado pequeña, las más pequeñas de la naturaleza, deben lanzarnos fotones o se los lanzamos a las mismas para que con la absorción/emisión o con la colisión, nos devuelvan los fotones y dejarse “detectar o ver”. El problema es que en este ejercicio las partículas pequeñas se verán afectadas de forma significativa mucho más que si los fotones me lo devuelve un camión para ser visto. Se produce con ello, una “distorsión en la información de las posiciones y velocidades de las partículas” : Y con ello una “indeterminación cuántica en tales medidas por razones de tamaño o de masa o de respuesta inercial al ser observados”. En el análisis de estos sistemas físicos (cuánticos) al no poder medir con precisión sus valores iniciales solamente podemos presumir de que tales valores se encuentren dentro de un rango de valores alrededor de un valor central (este valor central equivale a la cinemática clásica como la medida exacta  clásica) y con ciertas probabilidades de que los posea. Si andamos con probabilidades en las medidas iniciales, lógicamente también tenemos que andar con probabilidades en las medidas finales que queramos predecir y, por tanto , las leyes que llevan de las medidas iniciales a las finales deben ser también “leyes probabilísticas” cambiando profundamente la filosofía de la física. Deja de ser una física determinista para convertirse en una física indeterminista o probabilística. Las zonas del espacio donde podemos encontrar “con más probabilidad” a nuestras pequeñas partículas se denominan “ondas de probabilidad materiales”  (si las partículas están atrapadas en una órbita alrededor de un núcleo como los electrones, tenemos ondas de probabilidad materiales confinadas en la corteza o, familiarmente conocidas como “orbitales atómicos”). A esto se le denomina “Cinemática cuántica ondulatoria”. La partícula (aunque posea una trayectoria curva o recta en su movimiento, siguiendo las leyes clásicas o relativistas a altas velocidades) al ser observadas iluminándolas nos muestra que puede estar en una región del espacio más probablemente como si estuviera oscilando de un extremo al otro de esa región intentando ocuparlo todo a modo de onda. Un símil sería el siguiente: Soltamos la cuerda de una guitarra y esta cuerda clásicamente se encuentre en una posición en un momento determinado. Pero si observamos la cuerda parece que ocupa toda una región del espacio (esa es su onda donde es más probable encontrar la cuerda si congelásemos el tiempo).La ley probabilística que intenta describir estas regiones de probabilidad u ondas materiales en función de las fuerzas o energías intervinientes es la “ecuación de Schrödinger” de la mecánica cuántica. Esta ecuación cuántica ha logrado explicar todas las órbitas de la corteza atómicas y con ello el sentido del sistema periódico de los elementos.

3.2. Teorías sobre la estructura de la materia y la radiación ( propiedades , cuantización (límite físico) y principios de conservación).

La teoría atómica de la materia fue implantándose antes del siglo XX (y muchísimo antes en la época griega con Demócrito y Leucipo) con la teoría atómica de Dalton y la teoría cinético-corpuscular. Más tarde, se descubrieron las tres partículas subatómicas y con ello una descripción más fina de  dicha materia (en el siglo XX la teoría de los quarks propuso una composición más fina para explicar la gran diversidad de partículas inestables que aparecieron en los aceleradores de partículas y rayos cósmicos).En todo caso, poco a poco se admitió la naturaleza corpuscular de la materia y la construcción de la misma desde las partículas fundamentales. Hacia la construcción de los núcleos y átomos de los diversos elementos químicos se explicó el maravilloso Sistema periódico de los elementos. Hacia los componentes más básicos y elementales, se configuró el denominado Modelo Estándar de las partículas sentado las bases definitivas de la construcción tanto de la materia (fermiones) como de la radiación (bosones de interacción).En cuanto a la radiación, sus partículas (libres o fotones, confinadas o gluones con debilones o bosones intermedios y   libres gravitones ) con velocidad límite “C” poseían una amplia diversidad de energías quedando definida una escala de bosones denominada “Escala de Planck” (que incluye el clásico espectro electromagnético) con el último bosón límite e inalcanzable superinestable de máxima energía por punto físico o “Bosón de Planck”.Naturalmente, el otro límite que es nulo en energía es el correspondiente al punto vacío. La teoría que estudia la radiación electromagnética es la Optica física e incluso la geométrica mientras que los bosones confinados es estudiado por la Física nuclear o la Física cuántica nuclear en la Cromodinámica cuántica, la electrodinámica cuántica y la física cuántica débil. Dada la indetectabilidad de las supuestas ondas gravitatorias y sus gravitones, no existen unos estudios suficientemente extensos para haberse creado una ciencia al respecto. Las partículas físicas materiales se comportan como partículas y a la vez como ondas (por su indeterminación en sus medidas dada su extrema pequeñez en sus masas) ;además,  las ondas electromagnéticas portan su energía a través de partículas como son los fotones : Esta dualidad onda-partícula fue propuesta por De Broglie. Con esta propuesta empezó a nacer la Física cuántica ondulatoria. En el aspecto corpuscular de todas las partículas físicas, se cumplen los principios de conservación de la masa/energía, de la carga eléctrica, de la cantidad de movimiento y del momento cinético, tanto en su descripción clásica, relativista, estadística o cuántica. En el aspecto ondulatorio se cumplen los principios de indeterminación de Heisenberg donde se expresa que las indeterminaciones en la apreciación de la posición por la apreciación en la velocidad (cantidad de movimiento) tiene un límite mínimo (h/4pi), así como el producto de la indeterminación en la energía y en el tiempo tiene tal límite mínimo. Tales principios son consecuencias de la indeterminación en las medidas de X,P,E y T de las partículas más pequeñas del Universo de tal forma que cuanto más pequeñas sean (masa) más indeterminaciones arrojan y mayor comportamiento ondulatorio tienen ;   contrariamente, las partículas más grandes , de mayor masa, tienen indeterminaciones más pequeñas y tienen mayor comportamiento como partículas (su indeterminación es menor, el rango de posibles posiciones es menor, llegando al extremo de que con masas grandes, la posición está perfectamente definida en un punto corpuscular).

3.3.Teorías sobre las interacciones :   

-Las interacciones físicas según su naturaleza (estructura y propiedades).

La teoría física que estudia la interacción basaba en la masa o gravitación la estudia la Teoría de la gravitación universal basada clásicamente en la obra de Newton y remodelada en el siglo XX por Einstein en la Teoría de la relatividad general. Newton concibe la gravedad como una interacción a distancia e instantánea entre todos los cuerpos materiales que están dotados de masa. Einstein amplia la acción gravitatoria a la luz (porque también posee masa inercial, aunque una masa en movimiento y consecuentemente también es masa gravitatoria con potencial para atraer y ser atraído, principio de equivalencia ) y especifica que una variación de la gravedad por movimientos de las fuentes no puede propagarse instantáneamente sino a la velocidad única  “C”, de manera que con ello admite la existencia de “ondas gravitatorias” que se propagan a tal velocidad aunque de carácter indetectable por condición física o por su extremada debilidad energética. Otra concepción de la gravedad einsteniana dentro del la Teoría de la relatividad general es que las aceleraciones de los sistemas de referencia no inerciales quedan integradas en las aceleraciones gravitatorias como un único campo gravito-inercial unificado. Por otra parte, las interacciones derivadas de la carga eléctrica o interacciones electromagnéticas quedan estudiadas en la Teoría de los campos electromagnéticos con una parte dedicada a las fuentes eléctricas en reposo o Electrostática , otra dedicada a fuentes en movimiento o Electromagnetismo y una tercera parte dedicada a los campos electromagnéticos variables con el tiempo que se propagan a la velocidad “C” en forma de ondas electromagnéticas como la luz (que queda estudiada en la Optica física y geométrica).Las interacciones nucleares fuerte y débil se estudia en Física nuclear. Todas las interacciones quedan descritas en su aspecto de evolución continua (conservación de la energía mecánica) en las teorías anteriores. Sin embargo,  los fenómenos cuánticos donde la energía mecánica salta de valores por existir campos de potenciales escalonados (entre protones y electrones dentro de los núcleos atómicos, en la corteza atómica, en la superficie de frontera de los agujero negros ) quedan estudiados por la Física cuántica que completa a la relatividad general , al electromagnetismo y ala física nuclear en esos extremos de rotura espacio-temporal-energética, generando bosones de interacción que se llevan la variación de la energía mecánica evacuándola a la máxima velocidad.

-Los campos interactivos y las energías potenciales físicas ( estructura en el espacio  (continuidad-discontinuidad ) ,causas de la existencia de las fuerzas físicas y las energías físicas).

La descripción de la interacción entre las partículas posee dos partes complementarias : La partícula fuente puntual con su campo circundante donde potencialmente puede influir sobre otras partículas y la partícula afectada que ocupa posiciones en ese campo (la situación recíproca también es correcta). En esta situación, la partícula afectada experimenta ya en forma real una fuerza física (causada por dos lados, la existencia del campo de la primera y la existencia de la segunda partícula) cuyo efecto en el espacio-tiempo es la aceleración. Esta descripción es dinámica (con los elementos campo vectorial interactivo, fuerza vectorial y aceleración vectorial).Otra descripción desde el punto de vista energético escalar es : La partícula  fuente dota de  potencial interactivo al espacio circundante (propiedad potencial, no real, ni visible) y cuando sobre este circula otra partícula, esta adquiere energía potencial (real manifestándose en movimientos ) de manera que sus movimientos en estos lugares supone transformaciones de energías cinéticas en energías potenciales en los fenómenos físicos continuos. Si se tienen potenciales de desnivel brusco se producen saltos en la energía mecánica con la consecuente emisión/absorción de partículas de energía pura que son los bosones como los fotones (discontinuidad cuántica).

-Relación entre las causas (fuerzas , energías) y los efectos (los movimientos) : Principios de causa-efecto y principios de conservación.

Una vez establecidas las teorías físicas que nos describen el fenómeno básico del movimiento en su escenario espacio-tiempo ahora debemos establecer unas relaciones entre tales movimientos y las causas que los sustenta : En el aspecto interaccional de la esencia física tenemos que toda partícula física interacciona con el resto de su Universo externo según el campo interactivo total que exista en el lugar del espacio por donde camine (interacción de naturaleza gravitatoria, electromagnética y/o nuclear). En una descripción dinámica y vectorial, la causa del cambio de movimiento se centra en la “fuerza total” como suma de las fuerzas de interacción de todas las naturalezas y de todas las partículas restantes. Esta es la auténtica causa que provocará un efecto inmediato, que como sabemos es la aceleración. La ley que nos muestra la relación directa entre la causa Ft  y el efecto “a” es el 2º principio dinámica de Newton que se formula    Ft =M a   .Desde un punto de vista energético y escalar, la causa del cambio de movimiento se centra en el “trabajo físico total” como suma de los trabajos de interacción de todas las naturalezas y de todas las partículas restantes. Este trabajo es la auténtica causa que provocará un efecto inmediato, que como sabemos es la variación de la energía cinética (y con ello, la variación de velocidad en física clásica o de la velocidad-masa, en la física relativista). La ley que nos relaciona la causa  Wt con el efecto “Ec” es    Wt = Ecf – Eco  , “ley de la energía cinética”   .   La formulación de estas leyes básicas causa-efecto (dinámica o energética)   adquiere expresiones distintas si estamos en el ámbito clásico de bajas velocidades y masas pequeñas , o en el ámbito relativista de altas velocidades y gravedad intensa . En los casos extremos de que la fuerza total sea nula tendremos aceleración nula y velocidad constante en módulo y dirección, enunciado derivado denominado “primer principio dinámico”. Si el trabajo total de las fuerzas actuantes es nulo, la energía cinética y su velocidad permanecen constantes. Si Ft=0 …..entonces, V=cte ; si Wt=0…entonces, Ec=cte .

Si no existen rozamientos, la energía mecánica global macroscópica permanecerá constante (principio de conservación de la energía mecánica).   Si los  fenómenos que ocurren en el sistema físico son continuos (las energías cinéticas se transforman en potenciales íntegramente sea macroscópicamente como microscópicamente ) la energía mecánica macroscópica junto con la microscópica (térmica y química)se conserva (igual antes que después, donde las energías mecánicas macroscópicas pueden transformarse en microscópicas y viceversa): Principio de conservación de la energía mecánica-térmica. Pero si el fenómeno es discontinuo (emisión/absorción en la corteza atómica o en e interior del núcleo) se produce un salto en los valores de la energía mecánica del sistema de partículas emitiéndose o absorbiéndose partículas de energía o bosones. Aquí solamente se cumple la conservación de la energía en su ámbito más general : En todo sistema físico la energía total se conserva (principio general de conservación de la energía).Se podría generalizar  la ley anterior en una ley de conservación aún más general que esta. Englobando a los fenómenos de las colisiones entre partículas , las aniquilaciones/materializaciones conocidas ,  las desintegraciones de partículas altamente inestables y el aumento de la masa relativista de partículas aceleradas , se puede comprender que  la energía en forma mecánica se transforma en energía en forma de masa tanto de masa de movimiento como de masa interna en partículas nuevas. Tenemos ahora un “principio de conservación general de la dualidad masa-energía”. Toda masa contiene energía condensada en el punto físico de la partícula y toda energía representa un contenido másico , mientras que los fenómenos físicos evolucionan conservando dicha dualidad.                                                            Otros aspectos de la Mecánica nos llevan a otras formas de formularla : Si estudiamos como causa del movimiento el “impulso mecánico  I ”,produciendo variación de velocidad a través de la magnitud “cantidad de movimiento “p” “  la ley causa-efecto quedaría    I = pf – po    . Su correspondiente principio de conservación sería  que si   I=0  resulta que p= cte, y con ello, la velocidad es constante. 

-Las constantes físicas :  

 Las constantes físicas potenciales del espacio  y las constantes interactivas .Una constante física es una relación entre los valores medibles de un sistema físico que permanece constante . En el apartado anterior  vimos que algunas magnitudes permanecen constantes en las condiciones que imponga su propio principio de conservación o sin condiciones (la masa, la energía total, la masa-energía, la carga, la cantidad de movimiento, la energía mecánica, etc).En la construcción física del Universo, hay constantes fijas con el mismo valor en todo tipo de circunstancias : Son las constantes físicas universales. En todos los rincones del Universo y en todo momento de su historia, tales valores fijos son los mismos, son piedras angulares y regulares en la construcción del Universo. La primera constante universal que exponemos es una propiedad potencial del espacio-tiempo : Es el límite máximo de velocidad relativa entre partículas materiales que es “C” universal y constante e independiente de toda circunstancia física por lo que es una propiedad que no se asigna a nada tangible salvo al propio espacio (el espacio no experimenta tal propiedad por sí mismo pues los puntos vacíos no poseen movimiento sino que es una propiedad potencial que se hace real en el momento que existan partículas físicas en él). La segunda constante universal es una propiedad potencial másico-energética: La relación o cociente entre la energía total de una partícula o de un sistema de partículas con su masa equivalente es “C2” : E/M=C2  .Nos dice que cada kg de masa alberga “C2” julios de energía (positiva, negativa , efectiva total) en todo lugar del espacio y momento del tiempo, por lo que también se le asigna al espacio y a la dualidad masa-energía. La carga eléctrica de las partículas fundamentales ya son valores constantes universales en sí mismas con tres valores cuánticos fundamentales +Qo , -Qo y 0Qo como se sabe. Siguiendo con las propiedades fundamentales de los entes tangibles de la materia y la radiación, la masa aunque varía con la velocidad en el marco espacio- tiempo (masa relativista)   tiene un valor universal intrínseco o masa propia o de reposo en todo sistema de referencia, especificando que tal masa es una constante universal para el estado estable, con valores universales bien conocidos . Las partículas físicas solamente pueden poseer el siguiente espectro de masas cuánticas de reposo en su estado estable: Para partículas fermiónicas  neutras o neutrinos, la masa del neutrino electrónico, la masa del neutrino muónico y la masa del neutrino tauónico ; para partículas fermiónicas cargadas, la masa menor del electrón/positrón y la masa mayor del protón/antiprotón  , completándose con una masa de reposo nula para los bosones. Todas las demás masas/energías posibles en el Universo corresponden a partículas  individuales en movimiento o internamente inestables, o bien, masas añadidas por energías potenciales (positivas o negativas) debido a las interacciones entre partículas.       En cuanto a las interacciones físicas, existen constantes físicas que regulan cuantitativamente las relaciones entre “la intensidad de la fuerza interactiva” ,  “el valor de la propiedad interactiva (masa o carga)” y las “distancias-velocidades en el espacio-tiempo”:         Para la gravedad, la constante de gravitación universal limita tal relación a    G= F R2/MM´       ,  para la electrostática   Ke=FR2/QQ´    , para las fuerzas magnéticas      Km =  FR2 /(QV)(Q´V´) , con matices de orientación espacial. Para las fuerzas nucleares anotamos una constante espacial importante que es la “distancia de confinamiento nuclear Xcn” dentro de la cual actúan.  Otra constante física fundamental ,origen de la  excelente y finísima granulación o cuantificación de la materia y de la radiación, es la “constante cuántica de Planck” “h” , por la cual, debido a su excelente pequeñez, cualquier haz de fotones contiene una ingente cantidad de tales partículas .Además, tal constante deriva a muchas constantes físicas compuestas como el radio mínimo físicamente distinguible o constante Xpl (distancia mínima de Planck )y del tiempo mínimo registrable  Tpl (tiempo mínimo de Planck) y , finalmente, la máxima energía que un punto físico puede contener individualmente o “energía de Planck o bosón de Planck” allá en el extremo superior e inaccesible de su escala.

  -Las constantes cosmológicas universales: Específicas macroscópicas y microscópicas; constantes cosmológicas absolutas totales de todo universo físico.

Todo Universo físico debe poseer unos valores obligados para originarse a partir del estado de Nada como ya se comentó y se repasará en la “Teoría del origen esférico del Universo”.El nacimiento del Universo es un cambio de estado desde el estado de Nada (sin actores tangibles) al estado de Todo (ya con materia y radiación), cambio rotundo cualitativo pero cuantitativamente, debe seguir respectando las leyes físicas (que están por encima de qué estado tenga el Universo) de conservación de la energía, la carga, la cantidad de movimiento y del momento cinético. Si antes no habían actores físicos entonces no había masa-energía , no había carga eléctrica, sin cantidades de movimiento y momento cinético algunos :Todos los valores nulos. Y estos valores nulos siguen siendo los valores totales del Universo en el estado después del nacimiento y en todo momento posterior. Son las constantes nulas absolutas de todo Universo posible. Ahora bien, el nacimiento del Universo supone el siguiente desligamiento energético del vacío (una fluctuación cuántica universal gravito inercial):   Antes,  0 =E(+) + E(-) , después . La  parte positiva es energía inercial positiva materializada en una superficie esférica de bosones altamente energéticos creadores de partículas mientras que la parte negativa es energía gravitatoria que posee cada uno de los bosones debido al resto del Universo, en la misma cuantía. El “0” , naturalmente es la energía total del espacio de puntos vacíos antes del nacimiento del protouniverso o superficie esférica de bosones H creadores de materia. La energía E(+) es la suma de la energía de todos los bosones de este protouniverso esférico (más bien, superficie esférica).  Cada bosón tiene una energía total     “antes” (no existía)  0   =   Ei(+) – Eg    ,nacimiento y después, sí existe, pero aún existiendo , tiene energía total nula, parte de la masa propia de la partícula (positiva)y parte de la energía negativa que adquiere dentro de este Universo gravitatorio (fluctuación gravito, Eg ,  inercial  Ei , de una esfera de puntos espaciales). Anotamos las expresiones de tales energías (sea “m” , masa de ese bosón , que es masa inercial y gravitatoria a la vez, según Einstein)         0 = mC2  -  G M m/Ro      , donde M, masa del resto del Universo y Ro  el radio original del protouniverso inicial.  De aquí surge una obligada relación entre la masa del Universo y su radio inicial :  Ro=GM/C2  . Esta es una relación universal de todos los posibles universos para nacer desde la nada energética, tan universal como los valores nulos de sus masas/energías totales, cargas, etc. Por tanto, queda abierto un abanico de distintas posibilidades cuantitativas de universos posibles con tal de cumplir la relación anterior. Cada Universo tiene una “masa M” (con su correspondiente radio de inicio Ro), tiene una masa individual de bósón original  “m” (con la correspondiente cantidad total nºbosones =  M/m), tendrá una carga positiva-negativa ( Q – Q =0 aunque globalmente nula). Todo universo tiene unas constantes cósmicas específicas (M , m ,Q) , como se verá más adelante en Astrofísica. 

 - Cuantificación de las propiedades físicas fundamentales (valores límites inferiores): Tiempo de Planck, distancia de Planck , masas cuánticas estables  de fermiones , cuanto de carga eléctrica y cuanto de acción de Planck. Distancia de confinamiento interfermiónico  nuclear con carga eléctrica.    La percepción de la realidad que nos rodea es una percepción global o macroscópica que nos muestra una aparente continuidad en los valores de los tiempos, las   distancias, las masas, las cargas eléctricas y las energías de todo tipo. Cualquier  medida  de cualquier aspecto de los entes físicos (materia, radiación y sus propiedades) responde a la siguiente evaluación :                   Cantidad presente =Cantidad unitaria x nº de entes     como por ejemplo, la Carga presente = carga unitaria x nºcargas unitarias. La realidad física no puede ser cuantificada ni por el valor cero , ni por el valor infinito. El primero es sinónimo de inexistencia y el segundo es sinónimo de irrealidad. Por ello, la evaluación de que una cantidad es igual al producto de nada por infinito (indeterminación matemática) es absolutamente irreal. La única alternativa física real que nos queda es que cualquier cantidad mensurable  :     Cantidad =Valor de un cuanto x nº cuantos    .   Es decir, la naturaleza está construida de tal manera que cualquier magnitud está contabilizada en los cuerpos concretos que nos rodean como un múltiplo de una cantidad mínima denominada “cuanto mínimo de dicha magnitud”. En este apartado vamos a trabajar con los valores mínimos o “cuantos” del tiempo, la longitud, la masa, la carga y la energía . En primer lugar,  vamos a trabajar con el cuanto de espacio denominado “distancia de Planck” y se define , en principio, como la mínima distancia entre dos puntos que  se pueden distinguir físicamente. Equivale, naturalmente, al diámetro del punto físico que ocupa cualquier partícula elemental. Por definición, partícula elemental es aquella que ocupa un punto físico y su interior, visto desde el exterior, es uniforme físicamente no pudiendo obtener desde su interior ninguna información que discrimine dos estados distintos ni estructura distinguible interiormente. De otra manera, por analogía con los agujeros negros, no podemos obtener información del interior por lo que se nos presenta estructuralmente uniforme (sin estructura distinguible).     Figura nº 4      Se observa en tal figura, cómo se calcula la longitud y el tiempo mínimos de Planck, al tener en cuenta el radio frontera de sucesos para una partícula puntual ,las ecuaciones del fotón y la igualdad entre el diámetro del punto físico que ocupa y su longitud de onda ( que en tal caso, dicha longitud de onda es la mínima longitud de onda físicamente posible, precisamente, la mínima longitud física de Planck).    En cuanto a los cuantos de masa, debemos tener en cuenta que la masa y la energía son dos aspectos complementarios que se relacionan por el potencial inercial o cuadrado de la velocidad de la luz, es decir, E/m = C2 . La masa depende tanto del valor intrínseco en la partícula, como de su velocidad y  de la existencia de interacciones atractivas para formar sistemas materiales ( por ello, la masa de un sistema de partículas siempre es menor que la suma de las masas de sus componentes, al existir masa negativa por interacción con energías atractivas negativas). Aquí vamos a considerar solamente las masas internas de partículas individuales  y , además, las estables (porque sobre masas internas inestables hay un amplio espectro dando lugar a una colección de partículas de masas intermedias entre el electrón y el protón denominadas “mesones”, otras mayores que el protón denominadas “hiperones” ). Como leyes básicas de estructura microscópicas, las masas estables están cuantificadas en valores fijos dados por las conocidas masas en reposo o propias del  bosón de masa nula, del electrón-positrón de masa menor y del protón-antiprotón de masa mayor  (1836 veces mayor que el electrón). Para neutrinos, la masa menor es casi nula  (la  menor masa de una partícula material para el neutrino electrónico) , la masa menor (el neutrino muónico) y la masa mayor (neutrino tauónico). En todos los fermiones tanto neutrinos como cargados, su masa aumenta con la velocidad pero este ya es otro asunto. Para los bosones fotones  de masa en reposo nula, la masa en movimiento aumenta con la frecuencia asignada al fotón aunque su velocidad permanece universalmente constante para todo el espectro de fotones. Respecto a la carga eléctrica, el valor numérico de la misma es una constante única universal, aunque en signatura, puede adquirir los valores +Q ,  0 Q   y  -Q   , siendo Q la carga asignada al electrón/protón/positrón/antiprotón. Los neutrinos y los bosones tienen carga nula.    En cuanto a la energía, Planck propuso una cuantificación expresada en su tiempo a través de la magnitud Acción. La Acción de un sistema físico se define como el producto de la energía desprendida/absorbida multiplicada por el tiempo invertido en ese proceso.  A = E t  .   Propuso que en todo sistema físico (ejemplo, un átomo con un electrón que salta, absorbiendo/emitiendo E, en tiempo t) , la mínima acción posible es una constante universal  h  (denominada cuanto  de acción de Planck) .        Aminima =  E t = h , por lo que la acción total de un sistema es múltiplo natural de esta constante universal, es decir,   E t = n h  , en términos de frecuencia,  f =1/T , resultando los famosos postulados de la Teoría cuántica de Max Planck :  Un sistema físico que emita energía de radiación, lo hace en forma de partículas radiactivas o cuantos de radiación (fotones) que tienen cada uno una energía  Ef = h f   ,  y la energía total absorbida/desprendida es múltiplo de este cuanto, es decir, Et = n h f  . Las energías posibles de un fotón no están cuantificadas sino constituye un espectro continuo de valores pero sí que el sistema físico radia o recibe partículas cuantificadas. De todas formas, todos los fotones (bosones libres) del espectro electromagnético tienen en común dos parámetros :  Todos viajan a la misma velocidad c   y el cociente entre la energía que poseen y la frecuencia de la radiación a la que pertenece, siempre vale la constante de Planck “h”.                                                                                                                  

A nivel microscópico, en las cortezas atómicas,  los radios de órbita y sus energías correspondientes se cuantifican de manera que no es posible que un electrón en órbita alrededor del protón en el átomo de hidrógeno de Bohr , tenga cualquier radio y energía total de órbita sino unos valores cuantizados que se valoran en función de un número ordenante denominado “nº cuántico de órbita”, asunto que se trató en otro apartado sobre física de la corteza atómica. En el núcleo atómico, los protones oscilan unos respecto al otro en valores cuantizados por lo cual, al oscilar de un punto a otro, aparece y desaparece el bosón gluón correspondiente ; igualmente con respecto a electrones nucleares dentro del sistema protón-electrón o neutrón.

Respecto a la estructura más elemental de todas las entidades físicas y sus propiedades, es decir, las partículas físicas fundamentales , hemos visto que los puntos físicos ocupan una extensión mínima distinguible o distancia de Planck, por debajo de la cual ya no se distingue fenómeno alguno ni estructura interna alguna, por lo que no pertenece a nuestra Realidad física .Igualmente, el tiempo de Planck, relacionado directamente con esta distancia de Planck Tp = Xp/C , corresponde a la mínima distinción temporal entre dos cambios, es decir, el intervalo de tiempo cuando no se distingue cambio alguno, visto desde la Realidad física, equivale al tiempo absoluto que tarda un rayo de luz en atravesar la distancia de Planck, pero no es posible medirla o distinguirla de ninguna manera porque para ello deberíamos lanzar desde los extremos de la distancia de Planck dos fotones hacia nosotros y observar con algún reloj ideal, la diferencia de llegadas resultando ser de “cero” (análogo al experimento de Michelson-Morley con la velocidad de la luz) ,  por la indistinción física de la distancia de Planck, resultando para la Realidad física, que el tiempo de Planck es indetectable.              C=X(indetectable)/T(indetectable)   , por consideraciones teóricas se estima el valor de Xp deduciéndose el de Tp , en base al fenómeno más rápido de la naturaleza, la propagación de la luz “C. Otra distancia predeterminada en las interacciones y, concretamente, en las interacciones confinadas es la “distancia de confinamiento nuclear límite” Xcn, donde actúan las fuerzas nucleares fuerte y débil (alrededor del Fermi y menores distancias). Entre la distancia mínima físicamente de Planck y esta distancia de confinamiento nuclear, actúan las fuerzas nucleares para mantener los protones y/o electrones unidos ( y con ello, los núcleos atómicos)  y generar la inmensa diversidad de formas materiales tanto a nivel de diversos tipos de elementos con sus isótopos como a nivel atómico-molecular-reticular ya más allá de esta distancia física clave, a través de enlaces interatómicos, intermoleculares o intrarreticulares. Dada pues una partícula física, esta delimita su interior puntual ,vacío y sin campos, de un exterior infinito dotado de los campos interactivos en el exterior de dicha partícula (siempre gravitatorio y si tiene carga, electronuclear) para interaccionar con el resto del Universo , de forma que en la superficie frontera de la partícula de radio indistinguible Xplanck ,  actúa la fuerza de no campo (local y puntual a X=Xpl) de Pauli; entre esta distancia indistinguible de nuestra partícula física y la distancia de confinamiento nuclear actúan todas las demás interacciones y desde esta distancia (vecindad de protones y electrones) hasta el infinito solamente actúan las interacciones gravitatorias y electromagnéticas.

 -Valores límites superiores : La velocidad de la propagación de los bosones (luz) , la masa-energía máxima de los fotones de Planck  y  la máxima temperatura. Fermiones y bosones (Experimento de Lorentz y de Bertozzi). La velocidad universal de la luz y los tres principios antrópicos de la información física. 

En cuanto a la energía que puede trasladarse desde un par protón-electrón atómicos  , en cualquier interacción eléctrica como en las colisiones de cargas (entre protones, entre electrones, o sus antipartículas )  o en aniquilaciones - creaciones de pares de cargas eléctricas , su contenido cuántico no puede superar el máximo posible denominado “ energía de Planck” del fotón máximo que correspondería al fotón de longitud de onda mínimo o distancia física mínima distinguible de Planck. Como ya se obtuvo en el capítulo   la distancia de Planck era    Xp = Raiz (hG/(c3)   resultando un valor mínimo de 4,05 exp(-35)  metros. Un fotón con tal longitud de onda tendría una energía límite de Epl = h f = h c/Xp  ,es decir ,            Epl= hc/Raiz (hG/c3)  = Raiz ( h c5/G )   , que se estima en un valor de 4,92 exp19 julios(cada punto físico) , o bien, en gigaelectronvoltios (unidad utilizada en la escala de Planck de las energías ) sería  3,075 exp19 GeV/punto físico .   Este es el límite máximo natural de energía concentrada en un punto físico y que por tanto corresponde a una sola partícula. La masa representativa correspondiente, o masa de Planck, sería Mp=Epl / c2 = =Raiz(h c/G) estimándose en un valor de 5,464 exp(-8)   kg/partícula  , siendo la máxima masa que puede adquirir una sola partícula (energía individual, cuántica) ya sea un fermión con masa de reposo o de movimiento o un bosón con masa en movimiento a v=c. Naturalmente, a estos niveles prácticamente inalcanzables, las partículas se encontrarían en su condición de mayor inestabilidad natural cuando a niveles mucho menores de energía, los bosones se han materializado en grandes partículas supermásicas superinestables (mayores energías, menores tiempos de desintegración del orden de los attosegundos y en el inimaginable límite del tiempo de Planck inalcanzable ,  para la energía de Planck).La radiación que genera esta energía de Planck por fotón de radiación proviene de un foco que posee la siguiente temperatura : E= K T , siendo E la energía del fotón, K la constante de Boltzmann y  T la temperatura absoluta de dicho foco radiotérmico , por lo cual, para la máxima de Planck, Ep = Raiz ( c5 h/G) = k T ,  tenemos que el límite máximo aunque en la práctica inalcanzable de temperatura máxima es de   T = (1/k) Raiz(c5h/G)  , que se estima en un valor de   3,5 exp 32  ºK  . 

El valor límite más conocido en Física es la velocidad de las ondas electromagnéticas en el vacío “C”. La propiedad física de su constancia universal ,su independencia del sistema de referencia y ser el valor límite de la velocidad en el  espacio -tiempo, estuvo oculta hasta que Albert Einstein situó a dicha propiedad como un principio fundamental de la naturaleza, construyendo la Física Relativista einsteniana  en base al mismo. Aunque esta parte de la física la desarrollaremos en el punto sobre leyes físicas y  su relatividad, aquí se expondrán las bases experimentales que la Realidad física nos aporta para apoyarla. En primer lugar, los físicos norteamericanos Michelson y Morley intentaron determinar la “velocidad absoluta “ de la Tierra ,es decir, respecto  “al propio espacio” que estaba sustentado o relleno  por el “éter”(es como si un físico en un barquito trata de medir la velocidad del barco midiendo la velocidad de las olas respecto al agua). A finales del siglo XIX,sobre las ondas electromagnéticas descubiertas teóricamente por Maxwell y experimentalmente por Hertz, se creía  que tenían  comportamientos ondulatorios como las ondas mecánicas por lo que se construyó una física sobre ellas basadas en su naturaleza electromagnética, su naturaleza radiativa de expansión de la energía y su naturaleza ondulatoria con todos los fenómenos ondulatorios que también poseían las ondas mecánicas. Una propiedad fundamental de las ondas mecánicas era que la energía mecánica se propagaba “por un medio elástico” y a una velocidad determinada . Por similitud, a las ondas electromagnéticas que saltaban  de la materia a la materia, se le asignó como medio de propagación un misterioso éter con propiedades contradictorias ( debería ser inmensamente rígido para generar ondas tan superrápidas e inmensamente fluido  o casi inexistente para que permitiera el paso de los objetos sin oposición detectable).El experimento de Michelson-Morley consiste en :  Si lanzamos desde un foco en movimiento dos ondas , una hacia delante y otra perpendicularmente, las velocidades de propagación tienen distintas medidas desde el propio foco (una ola acuática se mueve a distinta velocidad respecto al barco en las direcciones del movimiento de este y perpendicular a este). Si recogemos tales ondas de nuevo podríamos detectar la diferencia de tiempo en su llegada y así, podríamos demostrar la relatividad de las velocidades de onda y medir la propia velocidad de movimiento del foco, desde el propio foco ( se puede expresar la relación entre la velocidad del foco , la velocidad de la onda respecto al sistema de referencia del medio de propagación y  respecto al  sistema de referencia del propio foco).  Sin embargo, saltó la sorpresa como pasa muchas veces en física al basarse en hipótesis erróneas, pues los dos rayos de luz ( el perpendicular y el tangencial al movimiento del foco ) llegaron al unísono con interferencia constructiva total, en fase, como 1+1=2 . Ambos rayos deberían tener velocidades distintas por ambos caminos y llegar en tiempos ligerísimamente distintos (dada la gran velocidad lumínica respecto a la velocidad terrestre )  pero llegar con un mínimo de tiempo de diferencia. Esto mostró que la velocidad de la luz que parte de un foco  (sea en reposo o en movimiento), su velocidad en todos los sistemas de referencia  y hacia todas direcciones es la misma. No es necesario sostener un medio o éter sino simplemente la luz a través de sus fotones se expande por el vacío desde el par de cargas que los emite hacia el par de cargas que los absorbe. Por otra parte, y dada  la ingente cantidad de focos luminosos que nos rodean con inmensa variedad de velocidades de acercamiento o alejamiento, nunca se han detectado rayos de luz lentos , o más rápidos e incluso en reposo  como resultado de la superposición de velocidades por las reglas clásicas relativistas (Galileo).Esto constituye el “dilema de Einstein “que se auto sugirió de muy joven (¿qué pasaría si yo viajara sobre la cresta de una onda de luz?). Nadie ha experimentado esto, no pertenece a la Realidad física o a lo experimentable. Todas las medidas de velocidades de la luz han sido siempre sorprendentemente uniformes y constantes : Todas viajan a la conocida velocidad “C”, independientemente de la velocidad de sus focos de salida. Por esto, hay que construir una Física que unifique los movimientos límites de los fotones con su velocidad universal con los movimientos mecánicos de partículas materiales más lentas (unificación de la Optica y la Mecánica).  La Física Relativista unifica Mecánica Clásica con Mecánica de altas velocidades y energías , Mecánica de fermiones con Mecánica de bosones.  ¿Qué papel juega esta velocidad dentro de la Física de las partículas radiativas y materiales?.  Veamos los experimentos realizados por Bertozzi y los realizados sobre el espectro de ondas electromagnéticas.*Figura 14. En el experimento de Bertozzi tenemos un generador de cargas que produce electrones libres que son conducidos por un tubo acelerador de partículas cargadas como dichos electrones y los lleva al tubo de movimiento. En este tubo, la velocidad del electrón que entra por  A y sale por  B  se mantiene constante y es medida por la longitud L y por el tiempo de movimiento en vuelo captado por el cronómetro. Cuando llega al final, el calorímetro logra medir la energía cinética del electrón   ( mide globalmente la energía térmica del pulso de electrones o grupo de electrones enviados, dividida por el nº electrones, que puede medirse ) .La gráfica “energía cinética del electrón Ec “ y velocidad del mismo “V2” (al cuadrado) , es la mostrada. En principio, para bajas velocidades la gráfica clásica que responde a la fórmula clásica de la energía cinética Ec=1/2 M V2 (recta) , coincide muy bien con dicha gráfica pero para altas energías aplicadas, se aleja bastante, por lo que la física clásica empieza a fallar. Einstein, con su Física relativista, logró explicar perfectamente esta gráfica del experimento de Bertozzi con su expresión relativista de la energía cinética como está anotado en la mencionada figura. Muestra que, al igual que la expresión clásica, en reposo, para V=0, la energía cinética es cero. Pero, a medida que las energías aplicadas son brutalmente altas, la velocidad empieza a estancarse asintóticamente en la velocidad límite universal de la luz V=C  , no alcanzándola nunca pues para ello habríamos que aplicarles la prohibitiva cifra en Física de  Ec= infinito. Las partículas que van absorbiendo energía en un acelerador de partículas o en los escenarios naturales (rayos cósmicos que colisionan con  nuestra atmósfera y son originados en los cuásares), que limitan su velocidad, ¿qué transformación de fondo se está produciendo? . Como el mismo Einstein  anotó, la energía cinética  alcanzada se expresa   Ec = (M – Mo) c2 .Al aumentar Ec, las partículas van aumentando progresivamente su masa , su masa de movimiento   M(V)= M0/Raiz(1-V2/C2) , es el fenómeno natural donde la propiedad conjunta masa-energía  (llamémosle masergia) , se transmuta una en la otra en las partículas mientras estas se despliegan en el espacio-tiempo en el fenómeno del movimiento. Una partícula material dotada de masa y carga, es sometida  a interacciones electronucleares e incluso gravitatorias, de manera que sus energías potenciales de interacción correspondientes se transforman en energía cinética, conservándose la energía mecánica, pero  a su vez, en estos procesos, esa variación de energía cinética es sinónimo de variación en la masa de la partícula :La masergia va trasmutando su lado de energía en su lado de masa  y  también puede pasar lo contrario, en fenómenos donde disminuye la energía cinética. Estos procesos ocurren así, mientras los saltos energéticos no sean tan intensos, instantáneos y puntuales (cuánticos) donde los mismos ocurrirían de otra forma: Saltos de energía mecánica que se traducen en emisiones de cuantos de radiación o fotones (el primero con la conservación de la masa-energía es un fenómeno continuo aquí ya relativista; en el otro, el salto de contenido energético que se emite en forma de fotones es un fenómeno a saltos, cuántico). Aquí tenemos la física relativista y la física cuántica como dos fenomenologías complementarias : Una de altas velocidades pero cambios no bruscos  o continuos y otras en cambios bruscos o cuánticos. Tan solamente añadir que el experimento de Bertozzi obtiene los mismos resultados para cualquier tipo de partículas cargadas (que son las que se pueden lanzar por los aceleradores) y las no cargadas por gravitación, pero este experimento no puede hacerse dada la debilidad de los campos gravitatorios que nos rodea aunque los resultados anteriores se pueden extrapolar a este caso (en escenarios naturales como las cercanías a los agujero negros sí  se producen estos efectos relativistas continuos con el mismo resultado cinemático que el experimento de Bertozzi y , complementariamente, en saltos bruscos de potenciales gravitatorios, se producen gravitones.

Vayamos ahora a los experimentos con partículas radiativas o bosones libres o fotones. En un célula fotoeléctrica un metal recibe fotones para invertir su energía (pues estos son absorbidos y desaparecen como tales) en arrancarlos del metal (por una energía  Eu umbral propio de metal ) y darle energía cinética a los electrones Ece .Midiendo la energía cinética de los electrones (amperímetro A) y la Eu energía umbral del metal, podemos medir la energía de los fotones incidentes  además de su frecuencia ( por otros medios). Averiguamos la relación  Energía cinética del fotón (Ec)  y la frecuencia del mismo resultando una constante universal o “constante cuántica de acción de Planck” : Se trata de la ley del efecto fotoeléctrico de Einstein,  Ef = Eu + Ec , es decir, la energía del fotón incidente es igual a la energía de arranque o umbral propio del metal iluminado más la energía cinética del electrón arrancado por el fotón incidente. Por Planck, la energía del fotón es Ef = h f , y la energía  umbral es Eu = h fu , siendo fu , la frecuencia umbral o mínima para que se produzca el efecto fotoeléctrico. El electrón que salta tiene de energía cinética Ec con expresión clásica Ec =/1/2) m V2 , o, más correctamente, con expresión relativista Ec=(M-Mo)C2 . Por otra parte, trabajando con muchos tipos de radiaciones ( de radio, microondas,  infrarrojo a, visible, rayos X , rayos gamma ) que poseen energías cinética asombrosamente distintas y de muchos órdenes de magnitud, sin embargo, todas se propagan a la misma velocidad (como se puede medir en un segundo experimento donde lanzamos fotones y medimos longitud y tiempos de vuelo para luego calcular su velocidad V = L / T = C= cte). Una vez más, la constante  “C” nos muestra su carácter universal para todas las partículas físicas : Para las partículas materiales esta velocidad es su barrera cinemática máxima y para las partículas de radiación, es su única velocidad común para todas ,independiente de su contenido energético (o su frecuencia). Se vio en otro apartado  que existe un límite superior  energía-masa, que es la “energía de Planck”, de manera que el “espectro total de energías (por partícula individual) va desde la partícula de vacío (energía cero), a las partículas materiales (estables, no estables, cargadas, neutras, en reposo o en movimiento ) y partículas de radiación ( desde las posibles gravitones de mínimas energías, a los fotones en todo su espectro, los  demás bosones y bosones creadores de partículas, hasta el último bosón de Planck).  Los argumentos anteriores que nos muestran la condición universal de la velocidad lumínica se basan en los experimentos anteriores (Lorentz , Bertozzi y espectro EM). Einstein se basó en el hecho experimental cotidiano de que jamás se ha encontrado un pulso de luz más lento que la propia materia y así no  podemos subirnos a él ; la luz es una forma de energía  que traslada los saltos de energía en los sistemas materiales de un lugar a otro en procesos no continuos. Su misión en el cuadro del Universo es ser emitido, trasladarse a una velocidad limitada pero la máxima y luego ser absorbido. El fotón es  una partícula inestable por naturaleza sea cual fuere su energía  pero mientras está en vuelo es estable por sí misma. Los bosones confinados son altísimamente inestables y existen a modo de pulsos que se encienden y apagan regularmente en los espacios confinados en las interacciones fuerte y débil. Luego, el bosón creador de partículas es así  mismo altísimamente inestable existiendo más bien espacialmente más que temporalmente (en un tiempo mínimo de Planck  y por eso estos bosones son indetectables, porque no llegan a moverse en el espacio-tiempo , son bosones del espacio en el centro de masas donde se concentra energía en el punto físico para generar partícula/antipartícula o al revés , aniquilarse).  Einstein se apoyó en las ecuaciones de Maxwell donde la velocidad de las ondas EM tenían una velocidad constante pero Maxwell lo interpretó como velocidad constante de propagación respecto al éter y  Einstein lo interpretó  respecto al sistema de referencia donde se mida, es decir, esa velocidad es la misma para todos los sistemas de referencia no siendo necesario ningún Sist. referencia universal constituido por ningún éter. La cuestión en este punto es que si es la máxima velocidad límite, lo deberá ser para todos, y de ahí su universalidad, a cambio de que tendremos que replantearnos la absolutez de las medidas físicas, dando paso a la Física relativista einsteniana. Por otra parte, tenemos un principio antrópico que en realidad no es más que una aceptación de la Realidad física o experimental  con respecto a la parte del Universo que se dedica a estudiarse a sí misma: El ser humano dotado de inteligencia suficiente para estudiar al propio Universo. Aquí, si queremos tener información adecuada de la realidad que nos rodea, la materia debe enviarnos señales (información)  sustentadas físicamente en un ente físico concreto con velocidad y energía limitadas  que  no sean infinitas en su valor (nos cegaría) ni infinita en su viaje desde la misma materia hasta nuestros receptores ópticos ( llegaría todo a la vez superponiéndose en una información autodestruida por infinita interferencia) . Tampoco debe ser una señal que viaje más lentamente que la propia materia, aunque esta se monte en un sistema de referencia de cualquier velocidad, sumándose velocidades y dando velocidades enormes que supere a la de la luz. Siempre, la señal luminosa con información debe llegar a nosotros antes que la propia materia en cualquiera de las circunstancias. Aquí tenemos pues la fundamental clasificación de los entes físicos tangibles :La Materia y la Radiación. La primera constituye la  estructura del Universo y la segunda nos informa de tal estructura. Así pues, la señal de radiación u óptica, va a tener una enorme velocidad pero limitada y ,además, la mayor de todas y para todos : Este es el fundamento del segundo principio de relatividad de Einstein por el cual nuestro querido científico apostó como principio físico fundamental y acertó de pleno. Si la materia viajase a la misma velocidad o superior a la de la luz, pronto tendríamos partes del Universo desconectados ópticamente del resto y el Universo ya no sería una Unidad sino un multiverso. Un Universo puede ser tan inmenso en dimensiones originales o actuales que pueden existir partes desconectadas ópticamente unas de otras distinguiéndose el Universo observable y el no observable respecto a un punto del mismo, pero todo es cuestión de tiempo para que la información de una parte del Universo llegue a todos los rincones de este: Esto lo garantiza la suprema velocidad lumínica y el ser del mismo valor para todos. Otro ejemplo son los bosones confinados entre protones y electrones pues estos bosones deben ser más ràpidos o desintegrarse/emergerse más rápidamente que las propias partículas para “atraparlas interactivamente” y que no se escapen. Si las cargas eléctricas fueran más rápidas que los propios  fotones estos jamás emergerían de los átomos y no existiría la iluminación /reflexión en la materia no pudiendo tomar información de la misma. Las propiedades de la velocidad lumínica no son distorsiones de la naturaleza ,contrariamente, es la base de la misma naturaleza para que pueda ser observada (la observabilidad del Universo es algo más profundo que una ley física, es un principio metafísico, aunque también antrópico para que tal Universo sea autoobservado por los seres vivos y los seres que lo estudian ). Algo análogo ocurre con la propagación de la gravedad, para que todo el Universo sea una Unidad material, gravitatoria y óptica. Otro aspecto que nos permite recibir imágenes posibles desde la materia es la siguiente: Los focos de luz ,es decir, la propia materia, emiten fotones en todas direcciones de tal manera que un ojo captura una pequeña fracción de los mismos y captaría muchos menos fotones cuanto más lejos estemos del foco (nº fotones captados inversamente proporcional al cuadrado de la distancia como dicta la ley de la intensidad-espacio). Esto nos permite ver con mayor nitidez e intensidad  los objetos cercanos y con menor nitidez e intensidad los lejanos , de manera que la Realidad física puede ser recibida con mesura. Una simple consideración geométrica  (la de repartir los fotones por toda la superficie esférica circundante), hace posible ver bien lo cercano y también lo lejano pero sin sumarse intensísimamente, y no lograr ni ver ni lo cercano ni lo lejano. 

4.Unificación y complementariedad  en las teorías físicas.                   

                       

Las leyes físicas constituyen un cuadro de relaciones entre los elementos físicos que modelan el comportamiento de los mismos y tales relaciones siempre han sido como son (intentamos averiguar este misterio pero sospecho que nos acercamos cada vez más). El ser humano investigador propone teorías para explicar su experiencia del mundo físico partiendo de contenidos parcialmente correctos y parcialmente erróneos, perfeccionando tales argumentos a medida que se desarrolla la ciencia, la tecnología de los aparatos de medida o de los montajes experimentales y avanza tales teorías describiendo cada vez más fielmente la fenomenología del Universo. Como se anotó, es un acercamiento asintótico entre las teorías físicas (incompletas, humanas) y las ocultas leyes físicas (perfectas, eternas, universales, cósmicas), cada vez más cerca pero siempre queda camino por andar. En el camino, las teorías nacen independientes unas de otras parcelando los estudios en “distintas ciencias físicas” (electricidad, magnetismo, termología, mecánica, etc). Por otra parte, dentro de una parcela se avanza debido a nuevos conocimientos (se pasa de la mecánica clásica a la relativista, se pasa de los fenómenos eléctricos estáticos a las corrientes eléctricas, etc). Como la legislación cósmica del Universo es un único cuadro de relaciones exquisitamente organizadas y conectadas así como estructurada (cosmicidad de la esencia física del Universo) el ser humano poco a poco va descubriendo que todos sus argumentos y todas sus teorías están abocadas a la “unificación de las mismas”  (electricidad y magnetismo, estas y la óptica, la mecánica con la mecánica estadística y la termología, aquellas y las ondas electromagnéticas, todas con la cuántica, etc, etc). Confiamos siempre que cualquier región del esquema de la física se logrará explicar de forma conjunta, de forma unificada. En ello estuvo Einstein con respecto a la gravitación y al electromagnetismo, en ello estuvieron los físicos cuánticos en unificar ondas y corpúsculos, otros en unificar las interacciones nucleares con el electromagnetismo, en construir un cuadro único y coherente de partículas básicas que construyan el Universo o Modelo Estándar ,etc, etc). Aun no consiguiendo la unificación de partes del edificio de la física se consigue averiguar cierta “complementariedad en las propiedades y en las teorías” : Unas teorías logra dominar cierta fenomenología en una región determinada y otras teorías en  otra región complementaria. Tal es el caso de la dualidad onda-corpúsculo que a falta de una unificación se admitió un doble comportamiento complementario. Otro caso es la física relativista con la física cuántica, una relevante a altas velocidades pero en movimientos continuos y la otra en fenómenos no continuos.