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¿Qués es la luz? hace 340 años que supimos de su velocidad

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (23)

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pintura edad media

                  En estos lugares se vivía a base de antorchas y velas para alumbrar los lóbregos pasillos

Está claro que, los estudiosos de la época antigua y medieval estaban por completo a oscuras acerca de la naturaleza de la luz. Especulaban sobre que consistía en partículas emitidas por objetos relucientes o tal vez por el mismo ojo. Establecieron el hecho de que la luz viajaba en línea recta, que se reflejaba en un espejo con un ángulo igual a aquel con el que el rayo choca con el espejo, y que un rayo de luz se inclina (se refracta) cuando pasa del aire al cristal, al agua o a cualquier otra sustancia transparente.

Resultado de imagen de La refracción de la luzResultado de imagen de La refracción de la luz

Cuando la luz entra en un cristal, o en alguna sustancia transparente, de una forma oblicua (es decir, en un ángulo respecto de la vertical), siempre se refracta en una dirección que forma un ángulo menor respecto de la vertical.  La exacta relación entre el ángulo original y el ángulo reflejado fue elaborada por primera vez en 1.621 por el físico neerlandés Willerbrord Snell.  No publicó sus hallazgos y el filósofo francés René Descartes descubrió la ley, independientemente, en 1.637.

Los primeros experimentos importantes acerca de la naturaleza de la luz fueron llevados a cabo por Isaac Newton en 1.666, al permitir que un rayo de luz entrase en una habitación oscura a través de una grieta e las persianas, cayendo oblicuamente sobre una cara de un prisma de cristal triangular. El rayo se refracta cuando entra en el cristal y se refracta aún más en la misma dirección cuando sale por una segunda cara del prisma. (Las dos refracciones en la misma dirección se originan por que los dos lados del prisma de se encuentran en ángulo en vez de en forma paralela, como sería el caso en una lámina ordinaria de cristal.)

Resultado de imagen de Newton y los experimentos con rayos de luz

Cuando Newton empezó su lucha por establecer un método inductivo correcto en física, estaba trabajando en el campo de la óptica, no en cinemática o en astronomía. En sus primeros años, mucho antes de que los Principia le dieran la fama, llevó a cabo un estudio de la luz y los colores, un estudio que ha sido descrito como “la más excelsa investigación experimental del siglo XVII

Newton atrapó el rayo emergente sobre una pantalla blanca para ver el efecto de la refracción reforzada.  Descubrió que, en vez de formar una mancha de luz blanca, el rayo se extendía en una gama de colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, y violeta, en este orden.

Newton dedujo de ello que la luz blanca corriente era una mezcla de varias luces que excitaban por separado nuestros ojos para producir las diversas sensaciones de colores.  La amplia banda de sus componentes se denominó spectrum (palabra latina que significa “espectro”, “fantasma”).

Newton llegó a la conclusión de que la luz se componía de diminutas partículas (“corpúsculos”), que viajaban a enormes velocidades.

Resultado de imagen de Newton y los experimentos con rayos de luz

Le surgieron y se planteó algunas inquietudes cuestiones. ¿Por qué se refractaban las partículas de luz verde más que los de luz amarilla? ¿Cómo se explicaba que dos rayos de luz se cruzaran sin perturbase mutuamente, es decir, sin que se produjeran colisiones entre partículas?

Resultado de imagen de el físico holandés Christian Huygens y las ondas de luz

En 1.678, el físico neerlandés Christian Huyghens (un científico polifacético que había construido el primer reloj de péndulo y realizado importantes trabajos astronómicos) propuso una teoría opuesta: la de que la luz se componía de minúsculas ondas. Y si sus componentes fueran ondas, no sería difícil explicar los diversos difracciones de los diferentes tipos de luz a través de un medio refractante, siempre y cuando se aceptara que la luz se movía más despacio en ese medio refractante que en el aire.  La cantidad de refracción variaría con la longitud de las ondas: cuanto más corta fuese tal longitud, tanto mayor sería la refracción.   Ello significaba que la luz violeta (la más sensible a este fenómeno) debía de tener una longitud de onda mas corta que la luz azul, ésta, más corta que la verde, y así sucesivamente.

Resultado de imagen de la luz es una forma de radiación electromagnética a la que el ojo humano es sensible

Lo que permitía al ojo distinguir los colores eran esas diferencias entre longitudes de onda.  Y, como es natural, si la luz estaba integrada por ondas, dos rayos podrían cruzarse sin dificultad alguna.  (Las ondas sonoras y las del agua se cruzan continuamente sin perder sus respectivas identidades.)

Pero la teoría de Huyqhens sobre las ondas tampoco fue muy satisfactoria. No explicaba por qué se movían en línea recta los rayos luminosos; ni por qué proyectaban sombras recortadas; ni aclaraba por qué las ondas luminosas no podían rodear los obstáculos, del mismo modo que pueden hacerlo las ondas sonoras y de agua.  Por añadidura, se objetaba que si la luz consistía en ondas, ¿cómo podía viajar por el vacío, ya que cruzaba el espacio desde el Sol y las Estrellas? ¿cuál era esa mecánica ondulatoria?

Resultado de imagen de La teoría corpuscular de la luzResultado de imagen de La teoría corpuscular de la luz

Aproximadamente durante un siglo, contendieron entre sí estas teorías. La teoría corpuscular, de Newton, fue, con mucho, la más popular, en parte, porque la respaldó el famoso nombre de su autor.  Pero hacia 1.801, un físico y médico ingles, de nombre Thomas Young, llevó a cabo un experimento que arrastró la opinión pública al campo opuesto.  Proyectó un fino rayo luminoso sobre una pantalla, haciéndolo pasar antes por dos orificios casi juntos.  Si la luz estuviera compuesta por partículas, cuando los dos rayos emergieran de ambos orificios, formarían presuntamente en la pantalla una región más luminosa donde se superpusieran, y regiones menos brillantes, donde no se diera tal superposición.  Pero no fue esto lo que descubrió Young.  La pantalla mostró una serie de bandas luminosas, separadas entre sí por bandas oscuras.  Pareció incluso que, en esos intervalos de sombra, la luz de ambos rayos contribuía a intensificar la oscuridad.

Resultado de imagen de Cuando se cruzan dos rayos de luz

Sería fácil explicarlo mediante la teoría ondulatoria. La banda luminosa representaba el refuerzo presado por las ondas de un rayo a las ondas del otro.  Dicho de otra manera: Entraba “en fase” dos trenes de ondas, es decir, ambos nodos, al unirse, se fortalecían el uno al otro.  Por otra parte, las bandas oscuras representaban puntos en que las ondas estaban “desfasadas” porque el vientre de una neutralizaba el nodo de la otra.  En vez de aunar sus fuerzas, las ondas se interferían mutuamente, reduciendo la energía luminosa neta a las proximidades del punto cero.

Considerando la anchura de las bandas y la distancia entre los dos edificios por los que surgen ambos rayos, se pudo calcular la longitud de las ondas luminosas, por ejemplo, de la luz roja a la violeta o los colores intermedios.  Las longitudes de onda resultaron ser muy pequeñas.  Así, la de la luz roja era de unos 0’000075 cm. (Hoy se expresan las longitudes de las ondas luminosas mediante una unidad muy práctica ideada por Angströn. Esta unidad, denominada, en honor a su autor Ángstrom (Á), es la cienmillonésima parte de un centímetro.  Así, pues, la longitud de onda de la luz roja equivale más o menos a 7.500 Á, y la de la luz violeta, a 3.900 Å, mientras que las de colores visibles en el espectro oscilan entre ambas cifras.)

Sombras_2

La cortedad de estas ondas es muy importante. La razón de que las ondas luminosas se desplacen en línea recta y proyecten sombras recortadas se debe a que todas son incomparablemente más pequeñas que cualquier objeto; pueden contornear un obstáculo sólo si éste no es mucho mayor que la longitud de onda. Hasta las bacterias, por ejemplo, tienen un volumen muy superior de una onda luminosa y, por tanto, la luz puede definir claramente sus contornos bajo el microscopio. Sólo los objetos cuyas dimensiones se asemejan a la longitud de la onda luminosa (por ejemplo, los virus y otras partículas submicroscópicas) son lo suficientemente pequeños como para que puedan ser contorneados por las ondas luminosas.

Resultado de imagen de Augustin-Jean Fresnel, fue quien demostró por vez primera, en 1.818, que si un objeto es lo suficientemente pequeño, la onda luminosa lo contorneará sin dificultad

Un físico francés, Augustin-Jean Fresnel, fue quien demostró por vez primera, en 1.818, que si un objeto es lo suficientemente pequeño, la onda luminosa lo contorneará sin dificultad. En tal caso, la luz determina el llamado fenómeno de “difracción”.  Por ejemplo, las finísimas líneas paralelas de una “reja de disfracción” actúan como una serie de minúsculos obtáculos, que se refuerzan entre si.  Puesto que la magnitud de la difracción va asociada a la longitud de onda, se produce el espectro.  A la inversa, se puede calcular la longitud de onda midiendo la difracción de cualquier color o porción del espectro, así como la separación de las marcas sobre el cristal.

Resultado de imagen de Fraunhofer y los rayos espectrales

A través de los rayos espectrales se supo de qué estaban hechas las estrellas y los obbjetos celestes

Fraunhofer exploró dicha reja de difracción con objeto de averiguar sus finalidades prácticas, progreso que suele olvidarse, pues queda eclipsado por su descubrimiento más famoso: los rayos espectrales.  El físico americano Henry Augustus Rowlane ideó la reja cóncava y desarrolló técnicas para regularlas de acuerdo con 20.000 líneas por pulgada.  Ello hizo posible la sustitución del prisma por el espectroscopio.

Ante tales hallazgos experimentales, más el desarrollo metódico y matemático del movimiento ondulatorio, debido a Fresnel, pareció que la teoría ondulatoria de la luz había arraigado definitivamente, desplazando y relegando para siempre a la teoría corpuscular.

Resultado de imagen de Longitud de onda luminosa

La luz tiene una naturaleza dual: se comporta como onda y partícula. Entre las propiedades de la onda luminosa se incluyen la refracción de la onda cuando …

No sólo se aceptó las existencias de ondas luminosas, sino que también se midió su longitud con una precisión cada vez mayor.  Hacia 1.827, el físico francés Jacques Babinet sugirió que se empleara la longitud de onda luminosa (una cantidad física inalterable) como unidad para medir tales longitudes, en vez de las muy diversas unidades ideadas y empleadas por el hombre.  Sin embargo, tal sugerencia no se llevó a la práctica hasta 1.880 cuando el físico germano-americano Albert Abraham Michelson inventó un instrumento, denominado “interferómetro”, que podía medir las longitudes de ondas luminosas con una exactitud sin precedentes. En 1.893, Michelson midió la onda de la raya roja en el espectro del cadmio y determinó que su longitud era de 1/1.553.164 m.

Pero la incertidumbre reapareció al descubrirse que los elementos estaban compuestos por isótopos diferentes, cada uno de los cuáles aportaba una raya cuya longitud de onda difería ligeramente de las restantes.  En la década de 1.930 se midieron las rayas del criptón 86. Como quiera que este isótopo fuera gaseoso, se podía abordar con bajas temperaturas, para frenar el movimiento atómico y reducir el consecutivo engrosamiento de la raya.

En 1.960, el Comité Internacional de Pesos y Medidas adoptó la raya del criptón 86 como unidad fundamental de longitud. Entonces se restableció la longitud de metro como 1.650.763’73 veces la longitud de onda de dicha raya espectral.  Ello aumento mil veces la precisión de las medidas de longitud.  Hasta entonces se había medido el antiguo metro patrón con un margen de error equivalente a una millonésima, mientras que en lo sucesivo se pudo medir la longitud de onda con un margen de error equivalente a una milmillonésima.

Ahora, después de todo esto, sabemos algo más sobre la luz.

Pero ¿qué pasa con su velocidad?

¡Veámoslo!

Imagen relacionada

Está claro que, la luz se desplaza a enormes velocidades. Si pulsamos el interruptor de apagado de la lámpara de nuestro salón, todo queda a oscuras de manera instantánea.

La velocidad del sonido es más lenta, por ejemplo, si vemos a un leñador que está cortando leña en un lugar alejado de nosotros, sólo oiremos los golpes momentos después de que caiga el hacha.  Así, pues, el sonido tarda cierto tiempo en llegar a nuestros oídos.  En realidad es fácil medir la velocidad de su desplazamiento: unos 1.206 km/h en el aire y a nivel del mar.

Imagen relacionada

Galileo fue el primero en intentar medir la velocidad de la luz.  Se colocó en lo alto de una colina, mientras que su ayudante, se situaba en otro lugar alto de la colina vecina; luego sacó una linterna encendida: tan pronto como su ayudante vió la luz, hizo una señal con otra linterna.  Galileo repitió el experimento a distancias cada vez mayores, suponiendo que el tiempo requerido por su ayudante para responder mantendría una uniformidad constante, por lo cual, el intervalo entre la señal de su propia linterna y la de su ayudante representaría el tiempo empleado por la luz para recorrer cada distancia.  Aunque la idea era lógica, la luz viajaba demasiado aprisa como para que Galileo pudiera percibir las sutiles diferencias con un método tan rudimentario.

Velocidad de la luzResultado de imagen de El experimento de Olaus Roemer para cronometrar la velocidad de la luz a escala de distancias astronómicas

         Observaciones de Toemer

En 1.676, el astrónomo danés Olau Roemer logró cronometrar la velocidad de la luz a escala de distancias astronómicas.  Estudiando los eclipses de Júpiter en sus cuatro grandes satélites, Roemer observó que el intervalo entre eclipses consecutivos era más largo cuando la Tierra se alejaba de Júpiter, y más corto cuado se movía en su órbita hacía dicho astro.  Al parecer, la diferencia entre las duraciones del eclipse reflejaba la diferencia de distancias entre la Tierra y Júpiter. Y trataba, pues, de medir la distancia partiendo del tiempo empleado por la luz para trasladarse desde Júpiter hasta la Tierra.  Calculando aproximadamente el tamaño de la órbita terrestre y observando la máxima discrepancia en las duraciones del eclipse que, según Roemer, representaba el tiempo que necesitaba la luz para atravesar el eje de al órbita terrestre, dicho astrónomo computó la velocidad de la luz.  Su resultado, de 225.000 km/s., parece excelente si se considera que fue el primer intento, y resultó bastante asombroso como para provocar la incredulidad de sus coetáneos.

Resultado de imagen de el astrónomo británico James Bradley descubrió que las estrellas parecían cambiar de posición con los movimientos terrestres[foto de la noticia]

Sin embargo, medio siglo después se confirmaron los cálculos de Roemer en un campo totalmente distinto.  Allá por 1.728, el astrónomo británico James Bradley descubrió que las estrellas parecían cambiar de posición con los movimientos terrestres; y no por el paralaje, sino porque la traslación terrestre alrededor del Sol era una fracción mensurable (aunque pequeña) de la velocidad de la luz.  La analogía empleada usualmente es la de un hombre que camina con el paraguas abierto bajo un temporal.  Aun cuando las gotas caigan verticalmente, el hombre debe inclinar hacia delante el paraguas, porque ha de abrirse paso entre las gotas.

Cuanto más acelere su paso, tanto más deberá inclinar el paraguas.  De manera semejante la Tierra avanza entre los ligeros rayos que caen desde las estrellas, y el astrónomo debe inclinar un poco su telescopio y hacerlo en varias direcciones, de acuerdo con los cambios de la trayectoria terrestre (no olvidemos que nuestro planeta Tierra, es como una enorme nave espacial que nos lleva en un viaje eterno, alrededor del Sol, a la velocidad de 30 km/s. + -) Mediante ese desvío aparente de los astros (“aberración de la luz”), Bradley pudo evaluar la velocidad de la luz y calcularla con gran precisión.

Sus cálculos fueron de 285.000 km/s, bastante más exacto que los de Roemer, pero aún un 5’5% más bajos.

Poco a poco, con medios tecnológicos más sofisticados y más conocimientos matemáticos, los científicos fueron obteniendo medidas más exactas aún, conforme se fue perfeccionando la idea original de Galileo y sus sucesores.

Resultado de imagen de En 1.849, el físico francés Armand-Hippolyte-Louis Fizeau ideó un artificio mediante el cual se proyectaba la luz sobre un espejo situado a 8 km de distancia, que devolvía el reflejo al observador.

En 1.849, el físico francés Armand-Hippolyte-Louis Fizeau ideó un artificio mediante el cual se proyectaba la luz sobre un espejo situado a 8 km de distancia, que devolvía el reflejo al observador.  El tiempo empleado por la luz en su viaje de ida y vuelta no rebasó apenas la 1/20.000 de segundo, por Fizeau logró medirlo colocando una rueda dentada giratoria en la trayectoria del rayo luminoso.  Cuando dicha rueda giraba a cierta velocidad, regulada, la luz pasaba entre los dientes y se proyectaba contra el siguiente, al ser devuelta por el espejo; así, Fizeau, colocado tras la rueda, no pudo verla.  Entonces se dio más velocidad a la rueda, y el reflejo pasó por la siguiente muesca entre los dientes, sin intercepción alguna. De esa forma, regulando y midiendo la velocidad de la rueda giratoria, Fizeau pudo calcular el tiempo transcurrido y, por consiguiente, la velocidad a que se movía el rayo de luz.

Experimento de Focault

Esquema del experimentoEsquema del experimento (2)Medida de la velocidad de la luz. Método de Foucault

Cuando el espejo gira a una velocidad suficientemente elevada para que el tiempo de que tarda en dar una vuelta sea comparable al tiempo que tarda la luz en ir y volver en su recorrido, la señal luminosa se observa a una distancia fácilmente medible del orificio por el que sale el rayo luminoso.

En estas circunstancias es fácil determinar el ángulo que se ha desviado el rayo. Como se conoce la velocidad de rotación, se determina el tiempo que ha tardado el espejo en girar la mitad de ese ángulo. En este tiempo la luz ha recorrido y de esa cifra se obtiene el valor de la velocidad.

La velocidad del espejo fue de 400 revoluciones por segundo y la distancia entre el espejo giratorio y el espejo fijo era de 5 metros.

Un año más tarde, Jean Foucault (quien realizaría poco después su experimento con los péndulos) precisó más estas medidas empleando un espejo giratorio en ve de una rueda dentada.  Entonces se midió el tiempo transcurrido desviando ligeramente el ángulo de reflexión mediante el veloz espejo giratorio.  Foucault obtuvo un valor de la velocidad de la luz de 300.883 km/s.  También, el físico francés utilizó su método para determinar la velocidad de la luz a través de varios líquidos.  Averiguó que era notablemente inferior a la alcanzada en el aire.  Esto concordaba también con la teoría ondulatoria de Huyghens.

Resultado de imagen de Interferómetro de Michelson y Morley

Experimento Michelson-Morley Reposo con el éter luminífero Interferómetro de Michelson y Morley en reposo respecto al éter luminífero

Michelson fue más preciso aún en sus medidas.  Este autor, durante cuarenta años largos, a partir de 1.879, fue aplicando el sistema Fizeau-Foucault cada vez con mayor refinamiento, para medir la velocidad de la luz.  Cuando se creyó lo suficientemente informado, proyectó la luz a través de vacío, en vez de hacerlo a través del aire, pues este frena ligeramente su velocidad, y, empleó para ello tuberías de acero cuya longitud era superior a 1’5 km.  Según sus medidas, la velocidad de la luz en el vacío era de 299.730 km(seg. (sólo un 0’006% más bajo).  Demostraría también que todas las longitudes de ondas luminosas viajan a la misma velocidad en el vacío.

Resultado de imagen de En 1.972, experimento de Kenneth M. Evenson sobre la velocidad de la luz

En 1.972, un equipo de investigadores bajo la dirección de Kenneth M. Eveson efectuó unas mediciones aún más exactas y vio que la velocidad de la luz era de 299.727’74 km/seg. Una vez se conoció la velocidad de la luz con semejante precisión, se hizo posible usar la luz, o por lo menos formas de ella, para medir distancias.

Aunque para algunos resulte alto tedioso el tema anterior, no he podido resistirme a la tentación de exponerlo, así podrá saber algo más sobre la luz y, habrán conocido a personajes que hicieron posible el que ahora nosotros, la conozcamos mejor.

Resultado de imagen de Ondas de luz a través del espacio interestelar

Las ondas de luz están presentes en el Espacio Interestelar

Podría continuar, hasta el final de este trabajo, hablando de la luz y sus distintas formas o aplicaciones: ondas de luz a través del espacio, de cómo se transmite la luz en el “vacío”, nos llega a través del espacio desde Galaxias situadas a miles de millones de años luz; las líneas de fuerzas electromagnéticas de Faraday y Maxwell de campos eléctricos y magnéticos cambiantes (todo ello explicado en un simple conjunto de cuatro ecuaciones, que describían casi todos los fenómenos referentes a esta materia electromagnética), o de los enigmas aún por descubrir (aunque predichos).

Ahora, en Física, se dice que la luz es una forma de radiación electromagnética a la que el ojo humano es sensible y sobre la cual depende nuestra consciencia visual del universo y sus contenidos.

Resultado de imagen de la luz es una forma de radiación electromagnética a la que el ojo humano es sensibleResultado de imagen de la luz es una forma de radiación electromagnética a la que el ojo humano es sensible

                                              Sí, el ojo humano puede ver todo objeto en el que incida la luz

Patrón de referencia

En el año 1983, el Bureau Internacional de Poids et Mesures resolvió modificar la definición del metro como unidad de longitud del Sistema Internacional,  estableciendo su definición a partir de la velocidad de la luz

Resultado de imagen de El metro como patrón

El metro como patr´´on en barras de platino e Iridio

En consecuencia, el mínimo reajuste arbitrario efectuado en la definición del metro, permite que la velocidad de la luz, lógicamente, tenga un valor exacto de 299 792 458 m/s cuando se expresa en metros/segundo. Esta modificación aprovecha de forma práctica una de las bases de la teoría de la relatividad de Einstein: la inmutabilidad de la velocidad de la luz en el vacío, sea cual sea el sistema de referencia utilizado para medirla, convirtiendo esta propiedad en uno de los patrones de los que se deducen otras unidades.

Aparte de todo lo que antes hemos explicado, no sería justo finalizar el trabajo sin exponer aquí que, en 1905, Albert Einstein, inspirado en el cuanto de Planck, realizó un importante avance en el conocimiento de lo que es la luz. Demostró que el Efecto fotoeléstrico sólo podía ser explicado con la hipótesis de que la luz consiste en un chorro de fotones de energía electromagnética discretos.

El conflicto entre la teoría ondulatoria y corpuscular de la luz fue resuelto con la evolución de la teoría cuántica y la mecánica ondulatoria que ha dejado claro que, los electrones y las otras partículas elementales tienen propiedades duales de partículas y onda.

sería mucho más largo, pero creo que está bien con lo dicho.

emilio silvera

 

  1. 1
    Emilio Silvera
    el 8 de diciembre del 2016 a las 8:51

    Leyendo el trabajo hemos podido comprobar la cantidad de experimentos realizados por los científicos de distintas épocas pàra tratar de saber qué es la luz. No podemos negar que han sido muchos los avances en el conocimiento de este fenómeno universal, y, sin embargo, aún sabiendo bastante del por qué de sus comportamientos según el medio por el que deambula, conociendo las muchas incidencias que la luz tiene en el Universo, sabiendo que está conformada por fotones, esos bosones o partículas sin masa en reposo que, en el espacio vacío, c, corre a 299.792,558 Km/s, y, esa velocidad, nos fija el límite al que podemos viajar en nuestro universo. Pero lo cierto es que, nos queda mucho por desvelar sobre los secretos que esconde la naturaleza de la luz y cuál es su verdadero significado. El día que sepamos todo lo que la Luz representa, ese día, amigos míos, estaremos libres de una gran carga de ignorancia.

    Sin la luz, posiblemente, los seres vivos no podrían estar presentes en este planeta. Su luz y su calor recibido desde la estrella que nos alumbra, el Sol, son la fuente de la Vida para los seres vivos que aquí vivimos.

    ¡Harán falta otros 340 años para conocer todos los secretos que la luz esconde?

    Responder
  2. 2
    kike
    el 8 de diciembre del 2016 a las 15:33

    Perdonen mi ignorancia, pero tengo una pregunta que hacer, aunque sea tonta (Por eso de que el tonto es el que no pregunta):

     ¿De donde saca la luz la energía necesaria para viajar durante miles de millones de años en el vacio? 

     porque si los fotones se cruzan con materia, ya sabemos que efectúan recombinaciones con los electrones, que les pudieran dotar de nueva energía, pero en el caso del vacío, se supone que no encuentran ayuda alguna…. 

     Quizás eso sea otra prueba de que el tal vacío no existe, pues pareciera que los fotones encuentran suficiente energía para poder seguir su largo camino…. 

     O quizás no…. 

    Responder
    • 2.1
      emilio silvera
      el 8 de diciembre del 2016 a las 16:06

      Amigo mío, piensas, luego existes, ya que, de vez en cuando, con “preguntas tontas”, sueles dar en la diana. Esos fotones, seguramente interaccionan con el Ylem, la susctancia cósmica, o, la proto-materia que no vemos y que está ahí, seguramente también, esa sustancia cósmica invisible, fue la responsable de que se pudieran formar las galaxias a pesar de la expansión de Hubble.
      El fotón, desde siempre, me ha fascinado, creo que esconde los secretos del Universo y, si supiéramos mucho más de él, nuestra ignorancia decrecería en muchos grados.

      “Quizás eso sea otra prueba de que el tal vacío no existe, pues pareciera que los fotones encuentran suficiente energía para poder seguir su largo camino…. ”

      Estimado Kike, creo que, de vez en cuando, tienes ideas geniales.
      Un abrazo amigo.

      Responder
    • 2.2
      nelson
      el 9 de diciembre del 2016 a las 21:14

      Hola muchachada.
      Hola Kike.
      A ver si esta explicación te (nos) ayuda a contestar esa interrogante y a aproximarnos a la comprensión de esa “singularidad” que llamamos fotón.
      Abrazos para tod@s desde Montevideo.

      Responder
      • 2.2.1
        nelson
        el 9 de diciembre del 2016 a las 21:15

        La explicación….
        cuentos-cuanticos.com/2013/05/02/el-foton-y-la-masa/

        Responder
        • 2.2.1.1
          kike
          el 10 de diciembre del 2016 a las 1:38

          Hola Nelson; gracias por el enlace. Lo he leido, y que conste que me cuesta entender la física cuántica, sobre todo cuando aparecen las fórmulas, teorías gauge, lagrangianas, electromagnetismos y cosas por el estilo.

           Al final creo ver que lo que se intenta demostrar en ese estudio es la falta de masa del fotón y su imposibilidad de quietud; pero no encuentro nada que diga de donde c. saca el fotón esa energía casi infinita para poder cruzar prácticamente todo el universo si antes no es frenado o asimilado por la materia.

           Además creo que tampoco sabemos el porqué de un detalle fundamental de la luz, su velocidad extrema, constante e inalcanzable, ya que parecer  por esos misterios cuánticos, aunque fuéramos capaces de igualar su velocidad, aún así la veríamos sobrepasarnos. 

           Sabemos que una de las principales leyes físicas es que de una acción proviene siempre una reacción(Que por cierto supongo que estarás enterado de los experimentos sobre un motor espacial que al parecer viola esa ley). Por lo tanto, el foton, aunque no tenga masa, tendrá sin duda energía, y no entiendo como puede ser posible teóricamente que en el vacío pueda viajar casi eternamente. ¿De donde saca esa inmensidad de energía un cuerpo sin masa?.

           Quizás, al tratarse de onda-partícula(Lo que parece que no esta aún muy claro), quizás los fotones no viajen en realidad, y se comporten, por decir un ejemplo, como las ondas marinas, en donde, aunque veamos moverse ostensiblemente las olas, en realidad el agua apenas se mueve, simplemente transmite la energía a través de un pequeño movimiento circular, con lo que lo único que en realidad se mueve linealmente es la energía que porta la onda; pero claro, esto tiene un gasto, (reacción) y el foton no se gasta nunca, aparte de que no sabemos que exista nada en el vacío que pueda transmitir la energía en forma de onda; y encima no olvidemos que es luz, no cualquier energía. 

           Total, un misterio, al menos para mi.

           Saludos amigo Nelson. 

    • 2.3
      nelson
      el 10 de diciembre del 2016 a las 5:47

      Hola Kike.
      Creo que hay alguna confusión de concepto. Del enlace parece inferirse que el fotón, al carecer de masa, es pura energía, diría el propio cuanto de la energía, al menos electromagnética; energía que deviene de su movimiento constante sin el cual desaparecería. Energía que solo se consumirá total o parcialmente si interfiere materia ( particulas másicas) en su camino.
      Conste que trato de interpretar lo que leo por allí.
      Un abrazo
       

      Responder
      • 2.3.1
        kike
        el 10 de diciembre del 2016 a las 16:41

        Pero Nelson, es que me cuesta creer que la energía del foton le venga precisamente de su movimiento, pues debería ser al revés, que perdiera energía con el movimiento.

         Pero parece ser que no es por el movimiento que el fotón adquiere energía, si no lo entiendo mal la coge de su ·frecuencia  de onda……

         O sea, que sería como si yo me pusiera a andar, y la distancia entre mis pasos me diera la energía para poder andar todo lo que quisiera….

         Además tenemos que tener en cuenta que muchos procesos que son bien conocidos, lo son únicamente como semejanza; no es que tal cosa haga algo, si no que tal cosa “parece como si” hiciera algo;  no sabemos la verdadera sustancia o esencia de muchísimas cosas. simplemente establecemos analogías que nos sirven para poder seguir el camino.

         De hecho, ya hay científicos que alertan sobre el grave peligro que se puede correr si vamos amontonando analogías, pues quizás estemos formando un castillo de naipes muy alto…… 

         
         Un abrazo Nelson .Me encanta discutir (amigablemente) contigo. De hecho creo que aprendo más con estas discusiones que viendo documentales o leyendo libros. 

        Responder
        • 2.3.1.1
          nelson
          el 11 de diciembre del 2016 a las 21:42

          Hola Kike.
          Tendemos a imaginar al fotón como una partícula material y si razonamos sobre ese concepto es natural que le adjudiquemos sometimiento a las leyes correspondientes a los cuerpos masivos (inercia, aceleración, etc.). Pero el fotón es DISTINTO; no se parece a ninguna otra cosa del mundo físico (disculpas: la propagación de la gravedad también se realiza a “c”); debemos entenderlo antes de intentar otra cosa como una singularidad. 
          Insistes en interrogarte sobre de dónde proviene su energía. El fotón ES energía, consiste en al menos un cuanto de energia (unidad mínima indivisible) o  en “paquetitos” de cuantos según su frecuencia de onda. Viaja a una rapidez “c”, constante, no puede detenerse ni enlentecerse. Sólo “parece” enlentecerse al atravesar algunos medios (como el agua); en realidad, lo que ocurre es que al interactuar con, digamos, un átomo de hidrogeno, puede ser absorbido por su electrón, por una fracción infinitesimal de tiempo se “detiene” o literalmente deja de existir, para al momento siguiente el electrón “sobreexcitado” volver a emitir ( o liberar) un fotón equivalente para recuperar su equilibrio energético. Pero mientras viaja de un electrón al otro, lo hace a “c”, aún en el agua o en cualquier medio. La sumatoria de “detenciones” en su camino, hace que para atravesar el medio  de un punto a otro demore algo más, lo que no implica que los fotones viajen más despacio.
          Todo esto no es objeto de fe ni son analogías: entiendo que ha sido contrastado científicamente de mil maneras y coincide con la experiencia empírica, lo que no significa que desconozcamos la mayor parte de los misterios que aún nos oculta esta fascinante maravilla de la Naturaleza.
          Más abrazos para ti y para los compás. 

  3. 3
    fandila
    el 9 de diciembre del 2016 a las 2:47

    Buena pregunta Kike.
    Comparando, así de una forma burda, también podría preguntarse, por qué un astro, incluso nuestra Tierra, se mueve y se mueve durante millones de años.
    Aunque no es lo mismo.
    Sin embargo, particularmente yo pienso que la materia energía se va reponiendo constantemente en las partículas estables a partir del vacío, nada menos (¿?).
    Otra opción sería, que la partícula estatble como lo es fotón, es estable por eso precisamente, porque es una estructura “perfecta”, cuanticamente perfecta, que en su orden ni le falta ni le sobra nada, y que el vacío ha ser en estremo sutil, de tal forma que sus componentes lo atraviesen sin acción alguna. De todas formas un fotón eterno no podría ser.
     
    Un abrazo.

    Responder
    • 3.1
      emilio silvera
      el 9 de diciembre del 2016 a las 6:00

      Sin olvidar que, las partículas, absorben y emiten fotones según en qué circunstancia.

      Responder
    • 3.2
      kike
      el 10 de diciembre del 2016 a las 16:49

      Ya sabes de sobra que los planetas no tienen más remedio que moverse sin parar, pero su energía provienen de varias circunstancias, casi todas ellas relacionadas con la masa de su estrella.

       Un fotón quizás no sea eterno, pero por ahora no conocemos sus límites; ya percibimos la luz que nos llega desde unos trece mil milllones de años-luz, eso se va pareciendo a la eternidad…

       Un abrazo paisano.
       

      Responder
  4. 4
    fandila
    el 9 de diciembre del 2016 a las 12:50

     
    Lo que no es poco. Sin embargo el número total de fotones o de otras partículas no puede ser un número siempre constante, sino balanceado, o elvacío no pintaría nada. Sería algo estático y de relleno que ya no poseería acción alguna sobre nuestra materia normal. Pero es que, paradójicamente, sabemos que no es así, que las condiciones “postbibbánicas” para la creación de partículas se siguen dando en ciertas condiciones similares, aunque aisladas relativamente (Altas presiones y temperaturas).
     
    Como mínimo habrá de haber un balance entre distintas formas materiales (De vacío y no vacío).
    Energía y materia pueden ser constantes como una globalidad si no hubiese interrelación con otros entes exteriores, “que llamemos universos”. Lo infinito puede estar aquí y ahora, pues solo puede tratarse de un potencial que se desarrolla en el tiempo (Como ocurre a un huracán o un ciclón). Cómo entender si no la expansión y esa misteriosa energía oscura.
    Nos pensamos como el centro de la existencia, y que no hay más nada que lo que nos rodea, sin considerar otros horizontes, hacia arriba y hacia abajo. Lo que por otro lado es nuestra vivencia, no se nos puede pedir lo que no alcanzamos, pues por ahora no podemos ir más allá de esos límites que solo rebasamos a base de mucho esfuerzo y tiempo.

    Responder
  5. 5
    Emilio Silvera
    el 10 de diciembre del 2016 a las 9:48

    Lo cierto, amigos míos, es que han sido y son muchos los físicos que darían su brazo derecho (o el izquierdo) por saber, de manera autoconsistenmte científicamente hablando, lo que es un fotón en realidad, ya que, aunque no tenga masa para poder viajar a esa velocidad de c, no olvidemos que es energía y la energía es masa y viceversa. Lo cierto es que los fotones se nos presentan con distintas energías según sea su origen, los fotoenes de una fuente de ´radiación ultravioleta son muy energéticos, otros, derivados desde otras fuetes son de energías más suavez.

    Claro que el Fotón, siendo la partícula mediadora de todas las clases de energías electromagneticas (en una de ellas nos da la luz), es más importante de lño que a primera vista nos pueda parecer. Acordáos de que un fotón viajero, cuando se topa con un elentrón situado en los orbitales de un átomo, sin saber el por qué, el electrón absorve al fotón y, de ,manera inmediata desaparece de su orbital para, de manera simultanéa o instantánea, aparece en un orbital de más energía pero, sin haber recorrido el espacio que separa las distancias de esos dos orbitales, ¿Por donde hizo el viaje? Nadie lo sabe, y, nos hemos limitado a llamarlo Salto Cuántico o Efecto Tínel.

    En una ecuación de Dirac no se tuvo en cuenta la naturaleza corpuscular de la luz, descubierta en 1.905 por Einstein, y una de las bases de la mecánica cuántica. La Absorción y emisión de radiación podríamos decir que es la segunda cuantización electrodinámica cuántica. Así la primera objeción a la ecuación de Dirac fue resuelta por el propio Dirac en 1927, de hecho antes de inventar su ecuación, en un trabajo que impresionó a Einstein. En él introducía la interacción con un campo electromagnético que no era ya, como en mecánica clásica, una función ordinaria, sino un “operador” que represewntaba la posibilidad de creación y aniquilación de fotones, así calculó Dirac la desintegración de niveles energéticos excitados de los átomos, y, según digo antes, el electrón protagonista del efecto túnel, fue excitado por el fotón que absorbió antes de desaparecer y reaparecer.


    Aristóteles aborrecía el “vacío” ¿Por qué sería? El vacío, amigos míos, no es la Nada. Sabemos que el Espacio está permeado por algo (yo la llamo sustancia cósmica precursora de la materia), y, ese algo, creo firmemente que, si puede incidir en los fotones para insuflarle esa energía extra que intuye el amigo Kike, ya que, el vacío indistinguible en relación a la nada, tiene un fuerte protagonismo en el comportamiento de las partículas y, el fotón, no puede ser una excepción.

    Lo único de lo que podemos estar seguros es de que, el fotón, es mucho más de lo que aparenta ser, y, hasta que no lo podamos desvelar y saber de él para conocerlo bien, estaremos teorízando según lo que cada cual pueda creer.

    Dejemosló en que el Fotón es nuestro amigo y un buen benefactor del universo que conocemos, sin el fotón, muchas cosas de las que son no serían.

    Un abrazo a todos.


     

    Responder
    • 5.1
      kike
      el 10 de diciembre del 2016 a las 16:45

       Estoy completamente de acuerdo contigo Maese; de la luz (y del electrón) debemos conocer maravillas que por ahora nos están vedadas; es como si la luz fuera la esencia de todo lo que existe.

       Un abrazo mi buen amigo Emilio. 

      Responder
      • 5.1.1
        Emilio Silvera
        el 10 de diciembre del 2016 a las 17:56

        Efectivamente Kike, nosotros mismos, somos, en esencia, pura luz, sino fuese así, de qué podría haber formado ese portentoso complejo que llamamos cerebro y que de él, pueda surgir una maravilla tan asombrosa como la Mente.

        ¡Hay mucho más de lo que podemos ver!

        El abrazo se recibe con agrado, querido amigo.

        Responder
        • 5.1.1.1
          Emilio Silvera
          el 10 de diciembre del 2016 a las 18:02

          “Oyendo” los pensamientos de Nelson, Kike, Fandila y otros amigos que por aquí pasan, está claro que, se renuevan las ideas y refrescan los pensamientos. Está claro que, el intercambio de pareceres siempre deja sus buenos réditos.

          Es una lástima que muchas de las personas que nos acompañan cada día, lo hagan en silencio (que respetamos) y no dejen aquí su parecer sonre el tema de qué estemos tratando. Unos por timidez, otros por creer que sus ideas no están a la altura, y, sin embargo, mejor sería que las sacaran a la luz en lugar de dejarlas dormir en ese limbo invible al que nadie puede tener acceso.

          ¡Animaos amigos! Vuestras ideas son valiosas y, si tenéis dudas, podéis preguntar que dentro de lo posible, os daremos la contestación que os haga comprender y despejar las dudas.

          Saludos a todos.

  6. 6
    fandila
    el 12 de diciembre del 2016 a las 1:41

     Como dice Nelson, la gravedad, es decir sus causantes viajan a la velocidad max, la de la luz (O quizá mayor según sus valores propios). Pero eso ocurre para lo macro (Desde el fotón habitual o normalizado hacia “arriba”)
    Sin embargo nada sabemos de esas partículas oscuras, indetectables, que también habrían de formar parte de cualquier partícula, de cualquier masa. Esos elementos “oscuros” de masas menores, y refirámonos a los llamados gravitones, que habrán de ser en lo oscuro, menores que el fotón y de velocidad mayor.
    Como siempre digo, ¿de qué se componen los campos del fotón?. Lógicamente de elementos mucho menores que él mismo.  Y cuál sería su velocidad: Velocidad de desplazamiento igual a c (La misma del fotón), pero de velocidad angular (Al tratarse de ondas) superior a c.
     
    Solo es un ejemplo, pues si existen componentes materiales muy inferiores a al fotón (De dónde la el fotón si no), los gravitones que actuen sobre ellos, han de serlo a su medida, es decir de dimensión menor. Pero la dimensión menor al fotón (Y no se trataría de masas imaginanarias) han de desplazarse, por lógica, a velocidad mayor que c.
    Laa conclusiones serán: Que el fotón no posee masa cero. Que una parte de su energía se manifiesta como masa (La masa también es energía), y que el llamado gravitón no es una partícula única sino variada.
    (“La cuantica fácil”, que aunque pueda resultar algo pesadita, también es interesante)
     
    En lo oscuro podría hablarse con razón de lo que algunos físicos llaman los minifotones.
    Entre lo imaginado y la certeza, cuando el rio suena agua lleva.
     
     Un abrazo
     

    Responder
  7. 7
    Emilio Silvera
    el 12 de diciembre del 2016 a las 3:45

    Amigos míos, del fotón podríamos hablar años sin dejar de conjeturar cuestiones que, al parecer, no tienen explicación (al menos para mí), ya que, por ejemplo, ¿cómo podríamos explicar que los fotones sean atrapados por la gravedad de un agujero negro si no tienen masa? ¿Cómo se deja atraer?
    Esa partícula maravillosa que tiene la particularidad de ser la mediadora responsable de las manifestaciones cuánticas de todos los sucesos electromagnéticos, el fotón es portador de las radiaciones en todas sus formas de rayos X, ultravioleta, Gamma, luz visible, infrarroja, etc.
    Cuando viaja por los espacios intelestelares del Universo se comporta según el medio por el que viaja unas veces como una onda y otras (al interaccionar con la materia) como una partícula para transferir su energía como nos dice Nelson más arriba.
    ¡El fotón! Una maravilla de nuestro Universo que, seguramente, tiene más importancia y trascendencia de la que podemos imaginar.

     

    Responder
  8. 8
    nelson
    el 12 de diciembre del 2016 a las 5:45

    Hola amigo, maestro, Emilio.
    No olvides que ante la presencia de objetos muy masivos (planeta gigante, estrella) el espacio- tiempo se deforma, como una tela elástica en la que apoyáramos una bola pesada. Supongo que ante un objeto descomunalmente mayor como un agujero negro, al llegar al horizonte de sucesos,  la deformación será tal que el espacio- tiempo se “hundirá”  con el agujero, llevando consigo todo lo que contenga, incluso “vacío” y fotones, aunque no tengan masa.
    Un abrazo fuerte.

    Responder
    • 8.1
      Emilio Silvera
      el 12 de diciembre del 2016 a las 11:51

      Según todos los datos de los que disponemos, así debe ser.
      Un abrazo amigo.

      Responder
  9. 9
    fandila
    el 12 de diciembre del 2016 a las 10:24

    Lo del espacio tiempo como una malla es una forma demasiado sencilla de definirlo, una comparación.
    Lo que sí es cierto que la acumulación oscura es mayor en torno a las masas, o en aglomeraciones dispersas de materia, como de estar represada por ellas. Es decir que la densidad del espacio es mayor en torno a las masas. Pero no puede hablarse con toda propiedad de ese fenómeno, toda vez que lo oscuro no es tan claro y está en entredicho. Sin embargo, Einstein ya lo intuía.
    Su forma de concebir la gravedad con su famosa “presión negativa” del espacio expansivo actuaría sobre las masas, lo que es en relidad es una forma de que lo oscuro se acumule con más densidad sobre ellas. De ser esa la solución, las cosas cuadran, si se consideran los efectos contrarios de presión que impulsen a las masa a la atracción. Las demás teorías no se concretan, pues se pierden en las relaciones relativas entre lo macro y lo cuantico.

    Responder
    • 9.1
      Emilio Silvera
      el 12 de diciembre del 2016 a las 11:49

      Es cierto y una buen aintuición que, si en realidad existe esa “materia oscura¨”, se aglomere alrededor de las grandes masas tales como las galaxias, toda vez que la Gravedad que generarían ambas se atraerían sin remisión. Esperemos que pronto podamos depejar esa incognita que tantos han intuido como cierta.
      Un abrazo amigo.

      Responder

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