jueves, 25 de abril del 2019 Fecha
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¡Conocer la Naturaleza! Nunca resultó fácil

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (3)

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Sus dimensiones y masa le permiten ¡lo imposible! nosotros. La tensión superficial es una consecuencia de que todas las moléculas y los átomos se atraen unos a otros con una que nosotros llamamos fuerza de Van der Vaalls. fuerza tiene un alcance muy corto. para ser más precisos, diremos que la intensidad de esta fuerza a una distancia r es proporcional a 1/r7. Esto significa  que si se reduce la distancia entre dos átomos a la mitad, la fuerza de Van der Vaalls con la que se atraen uno a otro se hace 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 128 veces más intensa. los átomos y las moléculas se acercan mucho unos a otros quedan unidos muy fuertemente a través de esta fuerza.

La mecánica cuántica domina en el micromundo de los átomos y de las partículas “elementales”. Nos enseña que en la naturaleza cualquier masa, por sólida o puntual que pueda parecer, tiene un aspecto ondulatorio. Esta onda no es una onda de agua. Se parece más a una ola de histeria que se expande: es una onda de . Nos indica la probabilidad de detectar una partícula. La longitud de onda de una partícula, la longitud cuántica, se hace menor cuanto mayor es la masa de esa partícula.

Por el , la relatividad general era siempre necesaria cuando se trataba con situaciones donde algo viaja a la velocidad de la luz, o está muy cerca o donde la gravedad es muy intensa. Se utiliza para describir la expansión del universo o el comportamiento en situaciones extremas, como la de agujeros negros.

Sin embargo, la gravedad es muy débil comparada con las fuerzas que unen átomos y moléculas y demasiado débil para tener cualquier efecto sobre la estructura del átomo o de partículas subatómicas, se trata con masas tan insignificantes que la incidencia gravitatoria es despreciable. Todo lo contrario que ocurre en presencia de masas considerables como planetas, estrellas y galaxias, donde la presencia de la gravitación curva el y distorsiona el tiempo.

Como resultado de estas propiedades antagónicas, la teoría cuántica y la teoría relativista gobiernan reinos diferentes, muy dispares, en el universo de lo muy pequeño o en el universo de lo muy grande. Nadie ha encontrado la manera de unir, sin fisuras, estas dos teorías en una sola y nueva de Gravedad-Cuántica.

¿Cuáles son los límites de la teoría cuántica y de la teoría de la relatividad de Einstein? Afortunadamente, hay una respuesta y las unidades de Planck nos dicen cuales son. En realidad, es la propia Naturaleza la que marca esos límites que Stoney-Planck, supieron plasmar en ecuaciones que los marcan.

Supongamos que tomamos toda la masa del universo visible y determinamos su longitud de cuántica. Podemos preguntarnos en qué esta longitud de onda cuántica del universo visible superará su tamaño.  La respuesta es: cuando el universo sea más pequeño en tamaño que la longitud de Planck, es decir, 10-33 de centímetros, más joven que el tiempo de Planck,  10-43 segundos y supere la temperatura de Planck de 1032 grados.  Las unidades de Planck marcan la frontera de de nuestras teorías actuales. comprender en que se parece el mundo a una escala menor que la longitud de Planck tenemos que comprender plenamente cómo se entrelaza la incertidumbre cuántica con la gravedad. Para entender lo que podría haber sucedido del suceso que estamos tentados a llamar el principio del universo, o el comienzo del tiempo, tenemos que penetrar la barrera de Planck. Las constantes de la naturaleza marcan las fronteras de nuestro conocimiento existente y nos dejan al descubierto los límites de nuestras teorías.

En los intentos más recientes de crear una teoría nueva para describir la naturaleza cuántica de la gravedad ha emergido un significado para las unidades naturales de Planck. Parece que el concepto al que llamamos “” tiene un profundo significado en el universo. Estamos habituados a vivir en lo que llamamos “la edad de la información”.  La información ser empaquetada en formas electrónicas, enviadas rápidamente y recibidas con más facilidad que nunca antes. Nuestra evolución en el proceso rápido y barato de la información se suele en una forma que nos permite comprobar la predicción de Gordon Moore, el fundador de Intel, llamada ley de Moore, en la que, en 1.965, advirtió que el área de un transistor se dividía por dos aproximadamente cada 12 meses. En 1.975 revisó su tiempo de reducción a la mitad hasta situarlo en 24 meses. Esta es “la ley de Moore” cada 24 meses se obtiene una circuiteria de ordenador aproximadamente el doble, que corre a velocidad doble, por el mismo , ya que, el coste integrado del circuito viene a ser el mismo, constante.

La velocidad de la luz en el vacío es por definición una constante universal de valor 299.792.458 m/s (suele aproximarse a 3·108 m/s), o lo que es lo mismo 9,46·1015 m/año; la segunda cifra es la usada definir al intervalo llamado año luz. La se transmitirá a esa velocidad máximo, nuestro Universo, no permite mayor rapidéz, al menos, por los métodos convencionales.

Los límites últimos que podemos esperar para el almacenamiento y los ritmos de procesamiento de la información están impuestos por las constantes de la naturaleza. En 1.981, el físico israelí, Jacob Bekenstein, hizo una predicción inusual que estaba inspirada en su estudio de los agujeros negros.  Calculó que hay una cantidad máxima de información que almacenarse dentro de cualquier volumen. Esto no debería sorprendernos.

 

Existen límites a los que aún no han podido llegar nuestras teorías, y, el Límite de Planck es el que marca las fronteras de las teorías actuales que, nunca han podido llegar tan lejos como lo que nos dice simple ecuación:

\ell_P =\sqrt\frac{\hbar G}{c^3} \approx 1.616 199 (97) \times 10^{-35} \mbox{ metros} (Longitud de Planck que al cuadrado sería de 10-66 cm2)

Lo que debería hacerlo es que el valor máximo está precisamente determinado por el área de la superficie que rodea al volumen, y no por el propio volumen. El máximo de bits de información que puede almacenarse en un volumen viene dado precisamente por el cómputo de su área superficial en unidades de Planck. Supongamos que la región es esférica. Entonces su área superficial es precisamente proporcional al cuadrado de su radio, mientras que el área de Planck es proporcional a la longitud de Planck al cuadrado, 10-66 cm2.  Esto es muchísimo mayor que cualquier capacidad de almacenamiento de producida hasta . Asimismo, hay un límite último sobre el ritmo de procesamiento de información que viene impuesto por las constantes de la naturaleza.

                                      Stoney                                                                        Planck

No debemos descartar la posibilidad de que seamos capaces de utilizar las unidades de Planck-Stoney para clasificar todo el abanico de estructuras que vemos en el universo, el mundo de las partículas elementales hasta las más grandes estructuras astronómicas.  Este fenómeno se puede representar en un que recree la escala logarítmica de tamaño desde el átomo a las galaxias.

Todas las estructuras del universo porque son el equilibrio de fuerzas dispares y competidoras que se detienen o compensan las unas a las otras; la atracción y la repulsión. Ese es el equilibrio de las estrellas donde la repulsión termonuclear tiende a expandirla y la atracción (contracción) de su propia masa tiende a comprimirla; así, el resultado es la estabilidad de la estrella. En el caso del planeta Tierra, hay un equilibrio la fuerza atractiva de la gravedad y la repulsión atómica que aparece cuando los átomos se comprimen demasiado juntos. Todos estos equilibrios pueden expresarse aproximadamente en términos de dos números puros creados a partir de las constantes e, h, c, G y mprotón

Ilustración de la variación de la . UNSW.

“Tras medir alfa en unas 300 galaxias lejanas, vimos un patrón constante: este , que nos dice la fuerza del electromagnetismo, no es igual en otras partes que en la Tierra, y parecer variar de forma continua a lo largo de un eje”. Algunos se empeñan en variar la constante de estructura fina y, si eso llegara a producirse… las consecuencias serían funestas para nosotros. Otros nos dicen que esa constante, no ha variado a lo largo de los miles de millones de del Universo y, así debe ser, o, si varió, lo hizo en una escala ínfima.

α = 2πe2 / hc ≈ 1/137

αG = (Gmp2)2 / hc ≈ 10-38

Si varian algunas de las dos en sólo una diezmillonésima, muchas de las cosas que conforman el Universo serían imposible y, la consecuencia sería, la ausencia de vida.  La identificación de constantes adimensionales de la naturaleza a (alfa) y aG, junto con los números que desempeñan el mismo papel definitorio las fuerzas débil y fuerte de la naturaleza, nos anima a pensar por un momento en mundos diferentes del nuestro. Estos otros mundos pueden estar definidos por leyes de la naturaleza iguales a las que gobiernan el universo tal como lo conocemos, pero estarán caracterizados por diferentes valores de constantes adimensionales. Estos cambios numéricos alterarán toda la fábrica de los mundos imaginarios. Los átomos pueden tener propiedades diferentes. La gravedad puede tener un papel en el mundo a pequeña escala.  La naturaleza cuántica de la realidad puede intervenir en lugares insospechados.

Lo único que en la definición del mundo son los valores de las constantes adimensionales de la naturaleza (así lo creían Einstein y Planck).  Si se duplica el valor de todas las masas no se llegar a saber, porque todos los números puros definidos por las razones de cualquier par de masas son invariables.

“Todos los físicos del mundo, deberían tener un letrero en el lugar más visible de sus casas, que al mirarlo, les recordara lo que no saben. En el cartel sólo pondría esto: 137. Ciento treinta y siete es el inverso de algo que lleva el de constante de estructura fina”

Lederman

 

guarda relación con la posibilidad de que un electrón emita un fotón o lo absorba. La constante de estructura fina responde también al de “alfa” y sale de dividir el cuadrado de la carga del electrón, por el de la velocidad de la luz y la constante de Planck. Tanta palabrería y numerología no significan otra cosa sino que ese numero, 137, encierra los misterios del electromagnetismo (el electrón, e-), la relatividad (la velocidad de la luz, c), y la teoría cuántica (la constante de Planck, h).

Todo eso está relacionado: leyes fundamentales, constantes, materia y espacio tiempo… ¡nosotros!

emilio silvera

¿La Realidad? ¿Dónde estará?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en La realidad humana ¿es realidad?    ~    Comentarios Comments (0)

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No una sino mil veces podemos haber podido hablar del “milagro griego”. La hipótesis es la siguiente: La Ciencia nació en la antigua Grecia alrededor del año 600 a. C. y floreció durante unos pocos cientos de años, aproximadamente 146 a. C., cuando los griegos cedieron su primacía a los romanos y la ciencia se frenó en seco, permaneció en letargo hasta que resucitó en Europa durante el Renacimiento alrededor de 1500. Y, no pocos creen a pie juntillas que eso fue así y que, las personas que habitaron la India, Egipto, Mesopotamia, el África Subsahariana, China, el Continente americano y algún otro lugar con anterioridad al año 600 a. C. no dirigieron el desarrollo de la Ciencia. Cuando descubrieron el fuego, se quedaron esperando tranquilamente a que Tales de Mileto, Pitágoras, Demócrito y Aristóteles inventaran la Ciencia en el Egeo.

Claro que, tal pensamiento es una auténtica barbaridad, pensar eso es un sin sentido. ¿Cómo durante más de mil quinientos años, el final del período griego hasta la época de Copérnico, no se produjo avance alguna en la Ciencia? Esto quiere decir que ninguna persona, en ninguna parte, demostró la capacidad o el interés necesario para proseguir insistiendo en las obras de Arquímedes, Euclides o Apolonio.

 

     Lo cierto es que da mucha pena comprobar como el paso del tiempo hace desaparecer aquellas culturas

 

 

Las primeras observaciones sobre fenómenos eléctricos se realizaron ya en la antigua Grecia, cuando el filósofo Tales de Mileto (640-546 a.C.) comprobó que, al frotar barras de ambar contra pieles curtidas, se producía en ellas características de atracción que antes no poseían. Es el mismo experimento que se puede hacer frotando una barra de plástico con un paño; acercándola luego a pequeños pedazos de papel, los atrae hacia sí, como es característico en los cuerpos electrizados.

Sin embargo, fue el filósofo griego Theophrastus (374-287 a.C.) el primero, que en un tratado escrito tres siglos después, estableció que otras sustancias tienen mismo poder, dejando así constancia del primer estudio científico sobre la electricidad. Comprobando que no todos los materiales pueden adquirir tal propiedad o adquirirla en igual medida. Se atraen, por ejemplo, una barra de vidrio y otra de ebonita. Se repelen, sin embargo, dos barras de vidrio o dos de ebonita.

Gradas y restos del edificio de la escena del teatro de Mileto. Mileto (en cario: Anactoria; en hitita: Milawata o Millawanda; en griego antiguo Μίλητος Mílêtos; en turco: Milet) fue una antigua ciudad griega de la costa occidental de Anatolia (en la actual provincia de Aydın de Turquía), cerca de la desembocadura del río Meandro en la antigua Caria. El emplazamiento estuvo habitado desde la Edad del Bronce.

Aquellos  ”científicos” se reunieron en Mileto. Tales, Anaximandro y Anaxímenes hicieron observaciones astronómicas con el gnomon, diseñaron cartas naúticas, plantearon hipótesis más o menos relacionadas con los hechos observados referidas a la estructura de la Tierra, la naturaleza de los planetas y las estrellas, las leyes seguidas por los astros en sus movimientos. En Mileto, la ciencia, entendida interpretación racional de las observaciones, aparece que dio los primeros pasos

Claro que, las cosas nunca suelen ser tan sencillas. La hipótesis según la cual la ciencia surgió por generación espontánea en suelo griego y desaparecido después hasta el Renacimiento parece ridícula cuando se expresa de sucinta, sin más explicaciones. Es una idea que se formuló por primera vez en Alemania hace unos 150 años y que, poco a poco, ha ido calando, sutilmente en nuestras consciencias a través de la educación que, la única concesión que se hace a las culturas no europeas es la que se refiere al Islam. Esta teoría dice que los árabes conservaron viva la cultura griega, incluida la ciencia, durante toda la Edad Media. Ejercieron de escribas, traductores y guardianes, sin pensar, aparentemente, en crear su propia ciencia.

Averroes

Al Sur de la puerta de Almodóvar de Córdoba, se levanta la estátua de Averroes. Jurista, médico, filósofo. El gran Averroes fue la máxima autoridad judicial de la época,(siglo XII). Fue acusado por los fundamentalistas de poner la razón humana por encima de la ley divina. La mirada del viejo filósofo se pierde las callejas mientras escucha el murmullo del agua del estanque junto al que reposa.

Nada de eso es cierto. De hecho, los eruditos islámicos admiraron y preservaron las matemáticas y la ciencia griega y actuaron como el hilo conductor de la ciencia de muchas culturas no occidentales, además de construir un edifcio propio impresionante en el campo de las ciencias. Lo cierto es que, la ciencia occidental es lo que es porque se construyó acertadamente sobre las mejores ideas de los distintos pueblos, los mejores e incluso, los mejores aparatos procedentes de otras culturas. Por ejmplo, los babilonios desarrollaron el teorema de Pitágoras (la suma de los cuadrados de los dos lados perpendiculares de un triángulo rectángulo es igual al cuadrado de la hipotenusa) al menos mil quinientos años antes de que Pitágoras naciera.

En el año 200 d. C., el matemático chino Liu Hui calculó para el π un valor (3,1416) que se mantuvo como la  estimación más precisa de dicho número durante unos mil años. Nuestras cifras del 0 al 9, se inventaron en la antigua India, siendo las cifras de Gwalior del año 500 d. C. casi indistinguibles de las cifras occidentales modernas. Álgebra es una palabra árabe que significa “obligación”, como cuando se obliga a que la incógnita x tome un valor numérico.

 Antigua Arabia

Arabia es una región de Oriente Medio del desierto comprendido entre el mar Rojo y el océano Índico. el punto de vista histórico, esta región era conocida también como la cuna de una de las principales religiones del mundo, el Islam. Nacida en el siglo VII, esta religión había establecido importantes cambios en la configuración de mandato, los derechos económicos y principios culturales del mundo árabe. Sin embargo, pocos saben de su cultura y de la importante contribución que hicieron a la Ciencia (Astronomía, Medicina, Matemáticas…)

China, Babilonia y también el Islam. El Califa árabe al-Mamun hizo construir la ciudad de la Sabiduría y un Observatorio para que los astrónomos pudieron abservar las variantes de los parámetros astronómicos (obtenidos de los griegos) y las estrellas del cielo. Aportaron así la mayor contribución y uno de los valores más exactos de de la precesión de los equinoccios, la inclinación de la eclíptica y otros de este tipo. En el año 829 sus cuadrantes y sextantes eran mayores que los que construyó Tycho Brahe en Europa más de siete siglos después.

Como antes decía, en el siglo IX, el gran mecenas de la ciencia el califa abasí al-Mamun, reunió a varios astrónomos en Bagdad crear la casa de la Sabiduría (Bait al-Hikmah). Allí los astrónomos llevaron a cabo observaciones del Sol y de la Luna, con el fin de determina la latitud y la longitud locales para fijar la gibla. Recopilaron algunos de los mejores resultados de un zij titulado “Lo Comprobado” (al-Mumtahan).

Al-Biruni desarrolló técnicas para medir la Tierra y las distancias sobre ella utilizando la triangulación. Descubrió que el radio de la Tierra era 6.339,6 Kilómetros, un valor que no se obtuvo en Occidente hasta el siglo XVI. Uno de sus zijs contiene una tabla que da las coordenadas de seiscientos lugares, casi todos conocidos por él directamente.

En el año 499, Aryabhata escribió un pequeño volumen, Aryabhatuya, de 123 versos métricos, que se ocupaban de astronomía y (una tercera parte) de ganitapada o matemáticas.  En la segunda mitad de esta obra, en la que habla del tiempo y la trigonometría esférica, Aryabhata utiliza una frase, en la que se refiere a los números empleados en el cálculo, “ lugar es diez veces el lugar precedente”.  El  valor posicional había sido un componente esencial de la numeración babilónica, pero los babilonios no empleaban un sistema decimal.

http://apod.nasa.gov/apod/image/1108/NGC7331_crawford900c.jpg

La fuerza de gravedad mantiene unidas las estrellas, estas a las galaxias, las galaxias sí, y, los mundos a las estrellas que orbitan, mientras nosotros, nos sentidos atraidos por la gravedad que genera el mundo que habitamos que mantiene nuestros pies unidos a la superficie impidiendo que flotemos sin control. (Tengo la suerte de que, Ken Crawford (Rancho Del Sol Obs.), me envíe imágenes la de arriba).

Veinticinco siglos antes de Isaac Newton, el Rog-Veda hindú afirmaba que la gravitación hace que el universo se mantenga unido, aunque hipótesis era mucho menos rigurosa que la de Newton, en esencia, quería decir lo mismo que él dijo.

Los arios de lengua sánscrita suscribieron la idea de que la Tierra era redonda en una época en que los griegos creían que era plana. Los hindúes del siglo V d. C. calcularon de algún modo la edad de la Tierra, cifrándola en 4.300 millones de años; los científicos ingleses del siglo XIX estaban convencidos de que la Tierra tenía 100 millones de años. Algunos expertos chinos del siglo IV d. C. -como los árabes del s. XIII y los papúes de Nueva Guinea posteriormente- adoptaron la rutina de utilizr fósiles estudiar la historia del planeta, sin embargo, en el siglo XVII algunos miembros de la Universidad de Oxford seguían enseñando que los fósiles eran “pistas falsas sembradas por el diablo” para engañar a los hombres.

¡Que cosas!

Con todo esto, os quiero decir amigos míos que, cuando oímos hablar de la primacía europea con respecto a las Ciencias…, debemos dejar el comentario en cuarentena y, dedicar un tiempo a profundizar más en cómo fueron las cosas en la realidad. No siempre las cosas son parecen, o, como nos las quieren presentar.

Mucho antes de que llegaran los científicos modernos, en tiempos del pasado muy lejano, otras culturas de filósofos naturales ya hablaban del átomo y del vacío. Ellos supieron intuir que había una materia cósmica y que todo lo grande estaba hecho de pequeñas cosas. Los pensadores de aquellos lugares eran anacoretas encerrados en un misticismo que los unía a la Naturaleza y a ese otro mundo de los pensamientos que están situados más allá de lo material. Ellos ya se preguntaban por…:

¡Tántas cosas!

Claro que, si no fuera tan largo de contar, os diría que, en realidad, el Higgs se descubrió hace ya muchos siglos en la antigua India, con el nombre de maya, que sugiere la idea de un velo de ilusión para dar peso a los objetos del mundo material. Pocos conocen que, los hindúes fueron los que más se acercaron a las ideas modernas sobre el átomo, la física cuántica y otras teorías actuales. Ellos desarrollaron muy temprano sólidas teorías atomistas sobre la materia. Posiblemente, el pensamiento atomista griega recibió las influencias del pensamiento de los hindúes a través de las civilizaciones persas. El Rig-Veda, que data de alguna situada entre el 2000 y el 1500 a. C., es el primer texto hindú en el que se exponen unas ideas que pueden considerarse leyes naturales universales. La ley cósmica está realcionada con la luz cósmica.

Anteriores a los primeros Upanishads tenemos en la India la creación de los Vedas, visiones poéticas y espirituales en las que la imaginación humana ve la Naturaleza y la expresa en creación poética, y después va avanzando unidades más intensamente reales que espirituales llegar al Brahmán único de los Upanishads.

la época de Buda (500 a, C.), los Upanishad, escritos un período de varios siglos, mencionaban el concepto  de svabhava, definido “la naturaleza inherente de los distintos materiales”; es decir, su eficacia causal única, , tal como la combustión en el caso del fuego, o el hecho de fluir abajo en el caso dela agua. El pensador Jainí Bunaratna nos dijo: “Todo lo que existe ha llegado a existir por acción de la svabhava. Así… la tierra se transforma en una vasija y no en paño… A partir de los hilos se produce el paño y no la vasija”.

Tambiénm aquellos pensadores, manejaron el concepto de yadrccha, o azar tiempos muy remotos. Implicaba la falta de orden y la aleatoriedad de la causalidad. Ambos conceptos se sumaron a la afirmación del griego Demócrito medio siglo más tarde: “Todo lo que hay en el universo es fruto del azar y la necesidad”. El ejemplo que que dio Demócrito -similar al de los hilos del paño- fue que, toda la materia que existe, está formada por a-tomos o átomos.

Bueno, no lo puedo evitar, mi imaginación se desboca y corre rápida por los diversos pensamientos que por la mente pasan, de uno se traslada a otros y, al final, todo resulta un conglomerado de ideas que, en realidad, quieren explicar, dentro de esa diversidad, la misma cosa.

emilio silvera

PD. Los provienen de fuentes variadas.