domingo, 15 de diciembre del 2019 Fecha
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cluster-galaxias

               A cualquier región del Universo que podamos enfilar nuestros telescopios… Siempre veremos las mismas cosas

Está claro que pensar siquiera en que en nuestro Universo, dependiendo de la región en la que nos encontremos, habrá distintas leyes físicas, sería pensar en un universo chapuza. Lo sensato es pensar  y creer que en cualquier parte del universo rigen las mismas leyes físicas, hasta que no se encuentre pruebas reales a favor de lo contrario,  los científicos suponen con prudencia que, sean cuales fueran las causas responsables de las pautas que llamamos “Leyes de la Naturaleza”, es mucho más inteligente adoptar la creencia de la igualdad física en cualquier parte del Cosmos por muy remota que se encuentre aquella región; los elementos primordiales que lo formaron fueron siempre los mismos y las fuerzas que intervinieron para formarlo también.

       La materia y las fuerzas que conforman nuestro Universo

Las fuerzas fundamentale son

 

Tipo de Fuerza

Alcance en m

Fuerza relativa

Función

Nuclear fuerte

<3×10-15

1041

Une Protones y Neutrones en el núcleo atómico por medio de Gluones.
Nuclear débil

< 10-15

1028

Es responsable de la energía radiactiva   producida de manera natural.  Portadoras W y Z-
Electromagnetismo

Infinito

1039

Une los átomos para formar moléculas; propaga la luz y las ondas de radio y otras formas de energías eléctricas y magnéticas por medio de los fotones.
Gravitación

Infinito

1

Mantiene unidos los planetas del Sistema Solar, las estrellas en las galaxias y, nuestros pies pegados a la superficie de la Tierra. La transporta el gravitón.

Fue Einstein el que anunció lo que se llamó principio de covariancia: que las leyes de la naturaleza deberían expresarse en una forma que pareciera la misma para todos los observadores, independientemente de dónde estuvieran situados y de cómo se estuvieran moviendo. En caso contrario… ¿En qué clase de Universo estaríamos?

Lo cierto es que Einstein fue muy afortunado y pudo lanzar al mundo su teoría de la relatividad especial, gracias a muchos apoyos que encontró en Mach, en Lorentz, en Maxwell… En lo que se refiere a la relatividad general, estuvo dando vueltas y vueltas buscando la manera de expresar las ecuaciones de esa teoría pero, no daba con la manera de expresar sus pensamientos.

Sin embargo, fue un hombre con suerte, ya que,  durante la última parte del siglo XIX en Alemania e Italia, matemáticos puros habían estado inmersos en el estudio profundo y detallado de todas las geometrías posibles sobre superficies curvas. Habían desarrollado un lenguaje matemático que automáticamente tenía la propiedad de que toda ecuación poseía una forma que se conservaba cuando las coordenadas que la describían se cambiaban de cualquier manera. Este lenguaje se denominaba cálculo tensorial. Tales cambios de coordenadas equivalen a preguntar qué tipo de ecuación vería alguien que se moviera de una manera diferente.

Einstein se quedó literalmente paralizado al leer la Conferencia de Riemann. Allí, delante de sus propios ojos tenía lo que Riemann denominaba Tensor métrico. Einstein se dio cuenta de que era exactamente lo que necesitaba para expresar de manera precisa y exacta sus ideas. Así  llegó a ser  posible la teoría de la relatividad general.

matriz             Gracias al Tensor de Rieman, Einstein pudo formular:  T_{ik} = \frac{c^4}{8\pi G} \left [R_{ik} - \left(\frac{g_{ik} R}{2}\right) + \Lambda g_{ik} \right ]

Recordando aquellos años de búsqueda e incertidumbre, Einstein escribió:

“Los años de búsqueda en la oscuridad de una verdad que uno siente pero no puede expresar el deseo intenso y la alternancia de confianza y desazón hasta que uno encuentra el camino a la claridad y comprensión sólo son familiares a aquél que los ha experimentado.

Einstein, con esa aparentemente sencilla ecuación que arriba podemos ver, le dijo al mundo mucho más, de lo que él mismo, en un principio pensaba. En ese momento, se podría decir, sin temor a equivocarnos que comenzó la historia de la cosmología moderna. Comprendidmos mejor el universo, supimos ver y comprender la implosión de las estrellas obligadas por la gravedad al salir de la secuencia principal, aprecieron los agujeros negros… y, en fin, pudimos acceder a “otro universo”.

Es curioso como la teoría de la relatividad general nos ha llevado a comprender mejor el universo y, sobre todo, a esa fuerza solitaria, la Gravedad. Esa fuerza de la naturaleza que ahora está sola, no se puede juntar con las otras fuerzas que -como tantas veces hemos comentado aquí-, tienen sus dominios en la mecánica cuántica, mientras que la gravitación residen en la inmensidad del cosmos; las unas ejercen su dominio en los confines microscópicos del átomo, mientras que la otra sólo aparece de manera significativa en presencia de grandes masas galácticas, estelas y de objetos que, como los agujerods negros y los mundos, emiten la fuerza curvando el espacio a su alrededor y distorsionando el tiempo si su densidad llega a ser extrema.

Cuando miramos al cielo nocturno -en la imagen de arriba lo hacemos desde Tenerife-  y nos sentimos reducidos, empequeñecidos por la inmensidad de las luces celestes que puntúan en el cielo, estamos mirando realmente una minúscula porción de las estrellas localizadas en el brazo de Orión. El resto de los 200 mil millones de estrellas de la Vía Láctea están tan lejanas que apenas pueden ser vistas como una cinta lechosa que cruza el cielo nocturno.

Cuando recordamos que la galaxia Andrómeda se está acercando a la Vía Láctea a unos 300 km/s, y sabiendo lo que ahora sabemos, no podemos dejar de preguntarnos ¿dónde estará la Humanidad dentro de cinco mil millones de años? Si tenemos la suerte de haber podido llegar tan lejos -que es dudoso-, seguramente,  nuestra inmensa  imaginación habrá desarrollado conocimientos y tecnologías suficientes para poder escapar de tan dramático suceso. Estaremos tan ricamente instalados en otras galaxias, en otros mundos. De alguna manera… ¿No es el Universo nuestra casa?

emilio silvera

Enigmas de la Naturaleza

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Constantes universales    ~    Comentarios Comments (0)

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Hemos podido llegar a descubrir que, en la Naturaleza existen parámetros que hacen posible que las cosas no cambien, y, los cambios que se producen son, en realidad, para que todo siga igual. Es decir, son ciclos que se repiten para transformar lo viejo en nuevo y que todo continúe ganado en complejidad.

Cuando hemos hablado de las constantes de la Naturaleza y de las unidades de Planck, hemos podidoo ver que Max Planck apelaba a la existencia de constantes universales de la naturaleza como prueba de una realidad física al margen y completamente diferentes de las mentes humanas. Al respecto decía:

“Estos…números, las denominadas constantes universales son en cierto sentido los ladrillos inmutables del edificio de la física teórica. Deberíamos preguntar: ¿Cuál es el significado real de estas constantes?”

Una de las paradojas de nuestro estudio del Universo circundante es que a medida que las descripciones de su funcionamiento se hacen más precisas y acertadas, también se alejan cada vez más de toda la experiencia humana, dado que nosotros estamos habituados a un entorno local en “tierra firme” donde los ciclos se repiten y son siempre los mismos, mientras que, en el espacio exterior, en el Universo dinámico y cambiante, ocurren cosas que… ¡Nos producen admiración y asombro! ¿Cómo la Naturaleza puede realizar tan complejas maravillas?

Pero vamos a lo que nos trae aquí. Lo que nosotros creemos que sucedió al comienzo, no es necesariamente el principio. Antes de ese “Principio”, sucedieron algunas cosas que nosotros no hemos podido o sabido percibir. No tenemos medios de acceder a ellas. Ni utilizando las matemárticas hemos podido saber que es lo que pasó, en aquellas primeras fracciones de segundo, más allá del Tiempo de Planck. De lo que sí hemos podido saber, es que hay cosas que no cambian nunca. Todo sigue un ritmo que transcurre al compás del paso del tiempo inexorable. Sin embargo, las leyes que todo lo rigen desde que el universo “surgió”, siguen inmutables: Las fuerzas nucleares débil y fuerte, el electromagnetismo y la Gravedad que, junto a las constantes universales, como la velocidad de la luz, masa del protón o la carga del electrón, hace que nuestro universo sea tal como lo conocemos y no de otra manera.
      Filósofos natuales les llamaban
Hace tiempo, los sucesos que constituían historias eran las irregularidades de la experiencia, creíamos que las cosas eran de una menera y resultaban ser de otra a medida que avanzaban nuestros conocimientos. Ahora hemos podido llegar a saber que lo que no cambia son las Constantes de la Naturaleza pero, como graficamente se deja constancia abajo en las escenas que ilustran el paso del tiempo, tampoco cambia el Amor de una madre por un hijo, la salida y la puesta del Sol, nuestra curiosidad, y otras muchas cosas que conviven con nosotros en lo cotidiano.
    También ésto es, una constante de la Naturaleza
Lo cierto es que el Tiempo que afecta a la vida de los seres vivos y de las cosas compuestas de materia -nada permanece y todo cambia-, están situadas en un plano distinto al que ocupan esas otras “cosas” que llamamos ¡constantes universales! y que son, las responsables de que nuestro mundo, nuestro universo sea como es. Son aquellos parámetros que no cambian a lo largo del universo: La carga del electrón, la masa del protón, la velocidad de la luz en el vacío, la constante de Planck, la constante gravitacional y también la magnética, o, la constante de estructura fina. Se piensa que son todas ellas ejemplos de constantes fundamentales de la Naturaleza.
Poco a poco, los científicos llegaron a apreciar el misterio de la regularidad y lo predecible del mundo. Pese a la concatenación de movimientos caóticos e impredecibles de átomos y moléculas, nuestra experiencia cotidiana es la de un mundo que posee una profunda consistencia y continuidad. Nuestra búsqueda de la fuente de dicha consistencia atendía primero a las leyes de la Naturaleza que son las que gobiernan como cambian las cosas. Sin embargo, y al mismo tiempo, hemos llegado a identificar una colección de números misteriosos arraigados en la regularidad de la apariencia. Son las Constantes de la Naturaleza que, como las que antes hemos relacionado dan al Universo un carácter distintivo y lo singulariza de otros que podríamos imaginar. Todo esto, unifica de una vez nuestro máximo conocimiento y también, nuestra infinita ignorancia.
                                                         Las fuerzas fundamentales de la Naturaleza
“La creciente distancia entre la imaginación del mundo físico y el mundo de los sentidos no significa otra cosa que una aproximación progresiva al mundo real.”
El mundo que nosotros percibimos es “nuestro mundo”, el verdero es diferente y como nos dice Planck en la oración entrecomillada, cada vez estamos más cerca de la realidad, a la que, aunque no nos pueden llevar nuestros sentidos, si nos llevarán la intuición, la imaginación y el intelecto.

Está claro que la existencia de unas constantes de la Naturaleza nos dice que sí, que existe una realidad física completamente diferente a las realidades que la Mente humana pueda imaginar. La existencia de esas constantes inmutables dejan en mal lugar a los filósofos positivistas que nos presentan la ciencia como una construcción enteramente humana: puntos precisos organizados de una forma conveniente por una teoría que con el tiempo será reemplazada por otra mejor, más precisa. Claro que, tales pensamientosm quedan fuera de lugar cuando sabemos por haberlo descubierto que, las constantes de la naturaleza han surgido sin que nosotros las hallamos invitado y, ellas se muestran como entidades naturales que no han sido escogidas por conveniencia humana. Es la Naturaleza la que las puso ahí para conformar la clase de mundo que conocemos.

El Universo que conocemos está regido por esas leyes y esas constantes que lo definen. Por ejemplo, muchas veces hemos hablado aquí de ese número, el 137 que viene a significar la constante de estructura fina, es decir: α = 2πe2 / hc = 1/137. En tan reducida expresión… ¡Hay tanto encerrado!

Para ellos, las constantes del Universo serán las mismas que nuestros físicos han podido encontrar estudiando el Universo. Y, en relación a la constante de estructura fina, alfa, significada por 137 tenemos que decir que,  lo más notable de este número es su dimensionalidad. La velocidad de la luz, c, es bien conocida y su valor es de 299.792.458 m/segundo; la constante de Planck racionalizada, ћ, es h/2π = 1’054589×10 julios segundo; la altura de mi hijo, la distancia de mi casa a la oficina, todo viene con sus dimensiones.  Pero resulta que cuando uno combina las magnitudes que componen alfa (α) ¡se borran todas las unidades!  El 137 está solo: se escribe desnudo a donde va.  Esto quiere decir que los científicos del undécimo planeta de una estrella situada en un sistema planetario en la galaxia Andrómeda,  aunque utilicen quién sabe qué unidades y signos para la carga del electrón y la velocidad de la luz y qué versión utilicen para la constante de Planck, ¡también les saldrá el 137!  Es un número puro. No lo inventaron los hombres. Está en la naturaleza, es una de sus constantes naturales, sin dimensiones.

Son muchos, los enigmas del Universo y los secretos de la Naturaleza que quedan por descubrir. Sin embargo, poco a poco…

La física se ha devanado los sesos con el 137 durante décadas. Werner Heisember, proclamó una vez que todas las fuentes de perplejidad que existen en la mecánica cuántica se secarían si alguien explicara de una vez el 137.

¿Por qué alfa es igual a 1 partido por 137? Bueno, esa pregunta nadie la ha sabido contestar. Sin embargo, otras que en su momento, parecían tan difíciles como ella, sí pusimos llegar a contestarlas: El día y la noche, las mareas, de qué están hechas las estrellas y por qué brillan, qué es el magnetismo y la electricidad, cómo se conforman los átomos que forman la materia conocida…

Esperemos que algún día aparezca alguien que, con la intuición, el talento y el ingenio de Newton o Einstein, nos pueda por fin aclarar el misterioso número y las verdades que encierra. Menos perturbador sería que la relación de todos estos importantes conceptos (e-, h y c) hubieran resultado ser 1 ó 3 o un múltiplo de  π … pero ¿137?

Claro que, no siempre podemos explicar todo lo que ocurre en la Naturaleza.
emilio silvera

¡¡Hacia Marte!! Estamos a tiro de piedra

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Marte    ~    Comentarios Comments (6)

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Curiosity Rover Lifts Off for Mars Curiosity Rover despega hacia Marte
A United Launch Alliance Atlas V rocket carrying NASA's Mars Science Laboratory (MSL) and Curiosity rover lifts off from Launch Complex 41 at Cape Canaveral Air Force Station in Cape Canaveral, Fla.,

 

 

¡Si Galileo levantara la cabeza! ¿Qué sentiría al contemplar una imagen como esta y, sobre todo, saber el objetivo marcado por esta misión?

Rock outcrop called LinkComparación de descubrimiento en Marte con erosión de tierra por el paso de agua en la Tierra.

En una de las últimas imágenes que nos ha enviado este ingenio espacial, podemos contemplar los vestigios del agua que por antiguos ríos corría rumorosa y cantarina que, como aquí en la Tierra, dejó sus huellas que ahora Curisosity nos envía.

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El mundo que creemos conocer

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (6)

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Un hombre solo está en mala compañia

Hubo que descubir la historia antes de poder explorarla. Los mensajes del pasado se transmitían primero a través de las habilidades de la memoria, luego de la escritura y, finalmente, de modo explosivo, en los libros. El insospechado tesoro de reliquias que guardaba la tierra se remontaba a la prehistoria. El pasado se convirtió en algo más que en un almacen de mitos o un catálogo de lo familiar. Nuevos mundos terrestres y marinos, riquezas de continentes remotos, modos de vida de pueblos lejanos, abrieron perspectivas de progreso y novedad. La Sociedad, la Vida diaria del hombre en comunidad, se convirtió en un nuevo y cambiante escenario de descubrimientos.

Erasmo decía: “…construir una biblioteca que no tenga más límites que los del propio mundo.”

                            Cuando en el Neolítico se descubrió la rueda y el arado, ¿qué salto hacia el futuro no daría la Humanidad?

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