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Todo está relacionado… De una u otra manera

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en La estructura del Espacio    ~    Comentarios Comments (7)

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Desde que la Ciencia moderna puede recordar, la conjetura de un universo continuo ha sido una verdad más que evidente e irrefutable. La materia, la energía y también el espacio-tiempo han sido así considerados y, sin embargo, llegaron nuevos descubrimientos que nos llevaron a saber, que todo, en el universo está cuantizado y, andamos a la búsqueda de saber, si también lo está el espaciotiempo.
Si nos trasladamos al ámbito de la mecánica cuántica, todo allí parece diferente y resulta estar cuantizado, la energía se emite en pequeños paquetes que se llaman cuantos y de ahí, el nombre de ésta teoría tan extraña que nos habla de lo que pasa en los pequeños ámbitos del universo.
Hay una combianción de c, G y h (las constantes universales que además dan los regímenes relativistas, gravitatorios y cuánticos) que tiene dimensiones de longitud. A esta longitud se la denomina longitud de Planck. Sin embargo, no es cierto que eso implique que el espaciotiempo sea discreto en esencia, lo que implica es que no podemos medir distancias por debajo de esta longitud. Por lo tanto, no es que el espaciotiempo sea discreto por la existencia de esta longitud de Planck.
Todos hemos repasado algunas veces, más o menos a fondo, la Teoría de la Relatividad General que nos dice que, las propiedades geométricas del espacio no son, ni están conformadas de una manera aleatoria, sino que, por el contrario, están sujetas y están condicionadas por la materia. Así, hablar de la estructura del Universo sin tener en cuenta esta premisa que nos lleva a considerar que, la geometría del universa viene dada por la materia que contiene, sería infundado y no ajustado a los conocimientos que actualmente tenemos. Hay que conocer el estado de la materia y las conformaciones -grandes y pequeñas estructuras que conforman en nuestro universo-, para saber de la geometría espacial.
Si la Gravedad es muy débil en una situación dada, las curvas del espacio-tiempo serán, también pequeñas en consonancia con dicha debilidad de la fuerza y, entonces, la RG deberá incluir a la RE como una aproximación de primer orden, como un caso especial en el cual la RG debe reducirse a la formulación matemática de un espacio-tiempo plano, es decir, deben reducirse a las tenasformaciones de Lorentz.
Cualquier sistema de geometría que no está basado en el postulado paralelo de Euclídes, que dice que una línea y sólo una línea se puede trazar a través de un punto fuera de una línea dada, paralela a esa línea. La geometría Euclidiana trata de la geometría de nuestro mundo diario. El postulado paralelo de Euclídes parece intuitivamente claro, pero nadie ha sido capaz de demostrarlo.Si sustituimos el postulado paralelo de Euclídes con el supuesto que existe más de una línea paralela a una línea dada a través de un punto dado, tenemos una geometría no Euclidiana llamada geometría hiperbólica. Si asumimos que no existen líneas paralelas, tenemos una geometría no Euclidiana llamada geometría elíptica.
Queremos saber como el Universo es, y, para ello, aunque tenemos la Relatividad General que nos dice que en presencia de grandes masas el Universo se curva y su geometría se ve sometida a dicha presencia, a pesar de ello, no dejamos de buscar y queremos saber si, eso que los cosmólogos llaman Omega Negro -la cantidad de materia que existe en el Universo- nos dice, de una vez por todas si estamos en un universo plano, abierto o cerrado.
Cabría imaginar que nuestro mundo se comporta en el espacio geométrico como una superficie que está irregularmente curvada pero que en ningún punto se aparta significativamente de un plano, lo mismo que ocurre, por ejemplo, con la superficie de un lago rizado por las débiles ondas que crean el suave viento. A un mundo de esta especie podríamos llamarlo con toda propiedad cuasi-euclidiano, y sería espacialmente infinito. Los cálculos indican, sin embargo que, la densidad media de materia tendría que ser nula y, no es ese, precisamente el caso de nuestro mundo en el que la materia, está por todas partes y, lo queramos o no, genera gravedad y genera curvatura que se dejan sentir, en nosotros mismos, en la Luna y en todos los cuerpos que nos circundan.
    Deformación de la malla espacio-tiempo
De la misma manera que en presencia de grandes masas y debido a la fuerza de Gravedad que generan, es afectada la malla espacio-temporal, de la misma manera digo, también se ha podido comprobar que, la luz, aparentemente sin masa, también es curvada cuando pasa cerca de un estrella.
Ya Hawking había hablado de la la incidencia que la gravedad podría tener en la propagación de la luz, Su primera explicación ni a él mismo dejo satisfecho y, finalmente, tuvo que adminitr que los rayos de luz que pasaban cerca de un cuerpo masivo, como una estrella, serían desviados por el campo gravitatoria que esta genera. Es decir, lo mismo que decía Einstein en su RG.
Como se está a la búsqueda de la Teoría Cuántica de la Gravedad, una de las preguntas más comunes es: ¿Desempeñan los campos gravitatorios un papel esencial en la estructura de las partículas elementales de la materia?
Realmente, consideradas de manera individuales, las partículas más o menos elementales e incluso los átomos, tienen una incidencia ínfima de la gravedad, ya que, las pequeñas masas que las conforman -infinitesimales- son tan insignificantes a a nivel individual que la Gravedad casi podría ser despreciada. De hecho, cuando llegamos a los ámbitos cuánticos, la Gravedad, hace mutis por el foro y, sólo se consideran parámetros electromagnéticos y de fuerzas nucleares fuerte y débil que sí, inciden, de lleno y con mucha potencia en esos pequeños objetos.
Está claro que ni la teoría Newtoniana ni tampoco la Relativista de la gravitación han llevado hasta ahora a ningún avance en la teoría de la constitución de la materia y, sin embargo, se piensa que, las formaciones elementales que van a constituir los átomos se mantienen unidas por fuerzas gravitatorias que, aún no hemos podido medir por no tener la tecnología necesaria para ello.
El avance proporciona evidencia para apoyar una idea polémica, llamada la generación de múltiples excitón (MEG), que es la teoría de que es posible que un electrón que ha absorbido la energía de la luz, llamado un excitón, puede transferir esa energía a más de un electrón, consiguiendo más electricidad con la misma cantidad de luz absorbida.
Los puntos cuánticos son átomos artificiales que los electrones se limitan a un espacio pequeño. Ellos tienen un comportamiento atómico como que da lugar a inusuales propiedades electrónicas a nanoescala. Estas propiedades únicas pueden ser particularmente valiosos en la adaptación de la forma en la luz interactúa con la materia.

            Gustav Mie

Ese ha sido uno de las grandes esfuerzos realizados por desarrollar una teoría que diera cuenta del equilibrio de la electricidad que constituye el electrón y, los trabajos de Mie, han sido apoyados por toda la comunidad de los físicos teóricos, él se basa principalmente en la introducción de un tensor- energía de términos suplementarios que dependen de las componentes del potencial electromagnético, además de los términos de energía de la teoría de Maxwell-Lorentz. Estos nuevos términos que en el espacio exterior no son importantes, son sin embargo efectivos en el interior de los electrones al mantener el equilibrio frente a la repulsión eléctrica.

A pesar de la belleza de la estructura formal de esta teoría, erigida por Mie, Hilbelt y Weyl, sus resultados físicos hasta ahora han sido insatisfactorios. Por una partew, la multiplicidad de posibilidades es desalentadora, y por otra parte dichos términos adicionales no han podido ser formulados de una manera tan simple que la solución pudiera ser satisfactoria,

Hasta ahora la Teoría de la Relatividad General no ha realizado ningún cambio en este esteado de la cuestión. Si por el momento no consideramos el término cosmológico

Gμν  =  ½δμν G = KT μν

Donde G denota el Tensor de curvatura de Riemann contraído, G es el escalar de curvatura formado por contracción repetida, y Tμν el Tensor de energía de “materia”. En fin, explicar toda la ecuación puede llegar a ser engorroso y es toda una larga historia que no siempre entretiene al personal. Así que, lo dejamos.

Muchos son los conceptos que tendríamos que explicar aquí para dilucidar todas estas cuestiones que, implicadas en estas teorías, nos llevan a la sinemática, la simultaneidad, transformaciones de coordenadas, relatividad de longitudes y tiempos, adición de velocidades, lo que nos dijo Maxwell y Lorentz. transformación de nergía en rayos luminosos, la gravedad y la propagación de la luz, la naturaleza física de los campos gravitatorios… y un sin fin de cuestiones que, hacen necesario un gran volumen y, también, un amplio dominio de conocimientos de los que carezco.

Lo cierto es que, la Teoría de la Gravedad, nos lleva a imaginar situaciones que podrían ser y, en alguna ocasión, se nos puede presentar como posibles caminos para solucionar cuestiones que, en el mundo físico que conocemos, nos parecen irresolubles pero… En física, amigos míos, lo imposible parece posble.

¡Encontrar la solución para burlar la velocidad de la luz, y, atravesanso portales mágicos, ir a otras galaxias! Es cierto que la mente está muy delante de los hechos pero… Cuando se piensa en algo, ahí queda la posibilidad de plasmarlo en una realidad.

Al menos por el momento, no podemos saber si nuestro Universo es único. Sin embargo, hemos pensado en la posiblidad de que pudiera ser uno de tantos. Como nunca nadie pudo estar en otro Universo, tenemos que imaginarlos y basados en la realidad del nuestro, ralizamos conjeturas y comparaciones con otros que podrìan ser. ¿Quién puede asegurar que nuestro Universo es único? Realmente nadie puede afirmar tal cosa e incluso, estando limitados a un mundo de cuatro dimendiones espacio-temporales, no contamos con las condiciones físicas necesarias para poder captar (si es que lo hay), ese otro universo paralelo o simbiótico que presentimos junto al nuestro y que sospechamos que está situado en ese “vacío” que no hemnos llegado a comprender. Sin embnargo, podríamos conjeturar que, ambos universos, se necesitan mutuamente, el uno sin el otro no podría existir y, de esa manera, estaríamos en un universo dual dentro de la paradoja de no poder conocernos mutuamente, al menos de momento, al carecer de los conocimientos necesarios para ello.

emilio silvera

 

  1. 1
    Pedro
    el 19 de mayo del 2024 a las 16:56

    Es curioso resulta que el principio de indeterminacion explícita que no podemos saber simultáneamente bien la velocidad bien la posición de una partícula, o mejor dicho otras magnitudes que estén igualmente relacionadas, bien sabes el valor de una de ellas a consta de ignorar el valor de la otra ( temperatura y color).

    Dicho principio de indeterminacion deja bien claro que llegar el primero y ser el más rápido son incompatibles.

    Conclusion:”Si dicho principio deja entrever que quienes son más rápidos son los más propensos a perder el norte, exactamente aquellos que llamamos campeones ¿Cual es su mérito? Sino ponernos en evidencia de como todos nos dejamos engañar “.

    Responder
    • 1.1
      emilio silvera
      el 25 de mayo del 2024 a las 15:04

      Así de extraña es la mecánica cuántica que nos pregonan, es y no es al mismo tiempo. Por alguna parte leí:

      “La mecánica cuántica, junto con la teoría de la relatividad, es la parte de la física que más extraña y misteriosa parece. Incluso, hay quien le confiere cualidades místicas o mágicas.”

      Schrödinger mostró que ambos enfoques eran equivalentes al reescribir su ecuación en términos de operadores matriciales,

      Responder
    • 1.2
      emilio silvera
      el 25 de mayo del 2024 a las 15:04

      Así de extraña es la mecánica cuántica que nos pregonan, es y no es al mismo tiempo. Por alguna parte leí:

      “La mecánica cuántica, junto con la teoría de la relatividad, es la parte de la física que más extraña y misteriosa parece. Incluso, hay quien le confiere cualidades místicas o mágicas.”

      Schrödinger mostró que ambos enfoques eran equivalentes al reescribir su ecuación en términos de operadores matriciales,

      Responder
  2. 2
    emilio silvera
    el 25 de mayo del 2024 a las 15:21

    … Allanando el camino para la unificación que, dicho sea de paso, aún no se ha conseguido, la cuántica y la R.G. (Max y Einstein), no se quieren hacer amigas.

    Paul Dirac y John von NewmannVon, matemáticos capacitados jugaron un papel crucial. Dirac propuso una unificación inicial que no fue completamente rigurosa. Von Newmann, insatisfecho, desarrollo una prueba rigurosa en su obra “Fundamentos matemáticos de la Mecánica Cuántica” en 1922 consolidando la unificación de la mecánica cuántica.

    Por último “Los misterios del mundo cuántico” (2016), de Burniat y Damour, combina el surrealismo gráfico con la física para explicar lo incomprensible.

    Así, amigo Pedro, parece que lleves razón.

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  3. 3
    emilio silvera
    el 25 de mayo del 2024 a las 15:29

    Parte de esta fascinación se debe a algunos comportamientos de los objetos que entran en su ámbito de aplicación y que se explican en artículos y libros divulgativos. Por ejemplo, el experimento mental del gato de Schrödinger, que no está ni vivo ni muerto hasta que no se mira dentro de la caja, o el efecto túnel, que equivale a que si una persona empujara una pared, tuviera una probabilidad apreciable de aparecer al otro lado.

    Sin embargo, la mecánica cuántica, atendiendo a su definición, no tiene nada de extraordinario. Una mecánica, según el diccionario de la Real Academia Española, es una parte de la física que estudia el equilibrio y el movimiento de los cuerpos sometidos a fuerzas. Según el mismo diccionario, cuántico es relativo al cuanto y este se define como una cantidad indivisible de energía. O sea, la mecánica cuántica es la rama de la física que estudia el movimiento de los cuerpos cuando la energía se intercambia como cuantos. Esto, en apariencia, no tiene nada de mágico. ¿Dónde aparece lo extraño?

    Veamos la fórmula de Schrödinger.

    La respuesta es que la cantidad de energía de un cuanto es minúscula comparada con la de un objeto cotidiano, macroscópico. Tan pequeña es esa energía que los objetos de talla corriente, aquellos que se comportan de acuerdo a la intuición humana, actúan como si la energía se intercambiara de manera continua, no cuanto a cuanto. Dicho de otro modo: los objetos macroscópicos se mueven de manera muy distinta a los muy pequeños, a los que tienen el tamaño de átomos, nucleones o electrones. La raíz del problema de comprensión que padece la mecánica cuántica es que el movimiento de los cuerpos muy pequeños es tan diferente del de los macroscópicos que a los seres humanos nos resulta incomprensible.

    La descripción, tanto científica como intuitiva, del movimiento de los objetos cotidianos se basa en un concepto vital: el de trayectoria. Se define por tal la curva en el espacio que recorre un cuerpo al moverse. A cada punto de una trayectoria se le puede asignar un instante temporal y una velocidad. Es una forma tan lógica de describir el movimiento que a nadie se le ocurre que pueda hacerse de otra forma.

    La mecánica cuántica, en cambio, es una mecánica sin trayectorias y esa es la causa fundamental de que resulte difícil de entender. Un electrón no se mueve en torno a un núcleo atómico siguiendo una circunferencia, una elipse u otro tipo de curva, ya que para definir una trayectoria hay que conocer, a la vez, la posición y velocidad exactas del electrón, algo que prohíbe uno de los pilares de la mecánica cuántica: el principio de indeterminación de Heisenberg. Si se fijara la posición de una partícula con total precisión, la velocidad quedaría del todo indeterminada. Si es la velocidad la que se conoce con toda precisión, la partícula queda completamente deslocalizada. Por muy sorprendente que sea, los experimentos demuestran la validez de este comportamiento.

    En objetos macroscópicos, este principio carece de sentido en apariencia. Sería como si al medir la velocidad de un automóvil con un radar de Tráfico, la posición del vehículo quedara indeterminada. Mientras más precisa fuera la medición del radar, más deslocalizado quedaría el vehículo y podría hallarse a varios kilómetros del punto de medición solo porque un radar ha determinado su velocidad. Sin embargo, a un electrón sí le suceden cosas análogas.

    En realidad, los raros son los objetos macroscópicos, que no parecen verse afectados por una ley fundamental del movimiento como es que la energía se transmite cuanto a cuanto. Lo extraño es que los objetos macroscópicos se muevan siguiendo trayectorias, no que los objetos muy pequeños no las sigan. Debido a su gran tamaño, los objetos cotidianos ocultan la auténtica naturaleza del movimiento.

    En realidad, la mecánica cuántica es un ejemplo más de que las teorías físicas tienen ámbitos de aplicación. La mecánica clásica y sus trayectorias son una descripción válida cuando las energías intercambiadas son gigantescas comparadas con el valor de un cuanto. Un automóvil se deslocaliza cuando se le mide la velocidad, pero la precisión con que un radar de tráfico mide su velocidad es tan poca que la deslocalización también será mínima, tan pequeña que podría ser de millonésimas de milímetro o menos, así que no se nota.

    Un ejemplo típico, que da una pista de cómo funciona esto, es la idea de que, para ver un objeto, hay que iluminarlo, esto es, enviarle luz para que esta se refleje y vuelva a los ojos o al detector. La luz se puede entender como un chorro de fotones, partículas que portan cuantos de energía. Cuando se ilumina un automóvil de dos toneladas, el vehículo no se ve alterado por los impactos. Si se quiere ver un electrón haciendo que un fotón impacte sobre él, la colisión enviará al electrón bien lejos de donde estaba. Medir una posición altera el movimiento de un cuerpo. Cuando es uno macroscópico, la alteración es inapreciable, pero eso se debe a que es un objeto gigantesco en comparación con el valor de un cuanto, no a que eso sea lo normal.

    El universo no es extraño. Lo que sucede es que la intuición humana es, solo, una forma aproximada de entender sus leyes.

    Responder
    • 3.1
      Pedro
      el 26 de mayo del 2024 a las 10:19

      Escala, si como bien indicas la escala es lo que marca la diferencia entre el movimiento de electrones y el movimiento de objetos macroscopicos, en un caso sin trayectorias posibles sino estados múltiples de superposición y en el otro caso trayectorias bien concentricas, elípticas muy bien delineados, etc.

      En todo caso, ¿Que es comun en ambos casos que describa su movimiento? sino tanto los electrones como los objetos macroscopicos su carácter ondulatorio.

      No es nada extraño que la trayectorias u órbitas que describe los objetos macroscopicos en realidad no son más que manifestaciones indirectas de su carácter ondulatorio, osea todo un conjunto de órbitas respecto a un punto se podrían describir como si fueren ondas, cierto muy distintas tanto a las ondas electromagnéticas como ondas mecánicas u acústicas, sísmicas etc en todo caso ondas, donde su longitud de onda no sería descrita por separación de sus distintas crestas sino separación de distintas órbitas en tal punto concreto. (por ejemplo separación de distintas orbitas respecto de otras en tal punto, por ejemplo separación entre distintas orbitas en tal punto más ejejado respecto del sol).
      Su frecuencia seria la suma de todo un conjunto de órbitas, período tiempo implicado en una sola órbita, su amplitud el diámetro de sus distintas órbitas, su elongación el radio de dichas orbitas.

      Como ejemplo, imaginemos un aro de cula hop, dicho aro gira continuamente, en tal punto lo tenemos casi sujeto, en otro punto allí del espacio que ocupa u recorre dicho aro dicho aro pasaría por distintas posiciones tantas veces en función del diámetro, estas distintas posiciones serían el equivalente a sus distintas crestas, por tanto su distintas longitudes de onda por cada giro.

      Como calculariamos su propagación v=f/long de onda.

      Conclusion:”El movimiento de cualquier objeto macroscopicos sus trayectorias no son más que proyecciones ondulatorias equivalentes a las cualquier electrón sin más, sin salvedades de ninguna clase”.

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  4. 4
    emilio silvera
    el 27 de mayo del 2024 a las 7:26

    Parece que así debe ser. En la teoría de Newton, el Sol mantiene a los planetas girando gracias a la atracción de la fuerza de gravedad. Los planetas se mueven alrededor del Sol siguiendo trayectorias en forma de elipse.

    Los planetas se mueven alrededor del Sol siguiendo trayectorias en forma de elipse. Cada planeta gira a una velocidad que depende de su distancia al Sol; mientras más lejos están del Sol, más despacio giran.

    También hay una relación con la masa del Sol; si fuera mayor, girarían más rápido; si fuera menor, más despacio. La Luna gira alrededor de la Tierra a cierta velocidad. Si, en vez de alrededor de la Tierra, lo hiciera alrededor del Sol y a la misma distancia, lo haría mucho más rápido, ya que el Sol tiene mucha más masa que la Tierra.

    Todos estos movimientos y variaciones se pueden visualizar con ingeniosos programas gráficos que se pueden obtener en Internet; un buen ejemplo está en:

    http://arachnoid.com/gravitation/

    En algunos de estos programas, es posible variar las distancias o las masas en sistemas de dos o tres cuerpos y comprobar las variaciones en la trayectoria o en la velocidad de giro.

    En física, una órbita es la trayectoria que describe un objeto físico alrededor de otro mientras está bajo la influencia de una fuerza central, como la fuerza gravitatoria.

    En física, una órbita es la trayectoria que describe un objeto físico alrededor de otro mientras está bajo la influencia de una fuerza central, como la fuerza gravitatoria.

    En física, una órbita es la trayectoria que describe un objeto físico alrededor de otro mientras está bajo la influencia de una fuerza central, como la fuerza gravitatoria.

    Los electrones alrededor del núcleo atómico es el mejor ejemplo, ya que, el núcleo, tiene el 99,8% de la masa del átomo.

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