viernes, 19 de julio del 2019 Fecha
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Poco a poco… ¡Nos vamos conociendo!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General    ~    Comentarios Comments (4)

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Mono pensante

El tamaño (del cerebro) sí importa

 

 

 

 

Cerebro de embrión de ratón en el que se inyectó el gen humano que determina la expansion del cerebro. NATURE

Noticia de Prensa en el diario El Mundo:

“¿Qué nos hace humanos? ¿Qué es lo que me permite a mí expresar mis ideas a través del código simbólico que estoy tecleando ahora mismo, y lo que le permite a usted descifrar estas combinaciones de letras? Hoy sabemos que compartimos más del 95% del ADN con nuestros parientes más cercanos del reino animal, pero los grandes simios no pueden resolver ecuaciones matemáticas, ni escribir poesía, ni fabricar ordenadores, ni elaborar tratados de metafísica.

… “descendemos de los monos” y “tenemos un antepasado común con los monos” no son contradictorios, ni siquiera uno es más correcto que el otro, …

Como dice Stephen Hawking, “sólo somos una especies avanzada de monos en un planeta menor de una estrella muy normal, pero podemos comprender el Universo y eso nos convierte en algo muy especial”. Pero, ¿cómo ha sido posible este salto evolutivo? ¿Dónde está la diferencia fundamental que nos ha permitido convertirnos en monos parlantes y pensantes, imaginativos e innovadores?

Resultado de imagen de el  gran primatólogo Frans de Waal

Cuando en una ocasión le hice esta pregunta al gran primatólogo Frans de Waal, su respuesta fue rotunda: “Nuestro cerebro es básicamente idéntico al de los simios, pero expandido. No hay nada nuevo salvo su tamaño, así que ahí debe residir la clave de lo que nos diferencia”. Según este científico, somos muy parecidos a los primates en nuestras emociones básicas y nuestras interacciones sociales, pero lo que nos distingue es sobre todo el lenguaje y todo lo que tiene que ver con nuestra capacidad para el pensamiento abstracto.

Hoy sabemos que la estructura cerebral de los primates humanos y no humanos es muy similar, pero también que el cerebro del ‘sapiens’ es tres veces mayor que el de los chimpancés y los bonobos. En este terreno, por lo tanto, está claro que el tamaño sí importa, y mucho.

Por eso mismo es tan importante un nuevo descubrimiento que se acaba de publicar en la última edición de la revista Science. Un equipo de investigadores alemanes del Instituto Max Planck de Biología Molecular ha logrado identificar un gen que poseemos los humanos, a diferencia de nuestros ‘primos’ simios, y que determina la expansión de nuestra corteza cerebral, la sede de nuestras capacidades lingüísticas e intelectuales. Al inyectar este gen en embriones de ratón, se comprobó que el tamaño de sus cerebros aumentaba de manera muy significativa e incluso adquiría los típicos pliegues de nuestra materia gris.

Resultado de imagen de El ADN

Probablemente éste no sea no sea el único ingrediente del ADN que explique algo tan complejo como la inteligencia del ‘sapiens’. Pero sin duda hoy estamos más cerca de descubrir el secreto de lo que nos hace humanos y comprender por qué -como ha escrito Oliver Sacks en su conmovedora despedida- podemos disfrutar del privilegio de ser “animales pensantes”.

Vacío, La Nada, Eternidad, Infinito… ¡No existen!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General    ~    Comentarios Comments (5)

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materia oscura” ¿Estará ahí en realidad?

Resultado de imagen de El mundo transpersonal de la Mente

Hay cosas que no podemos explicar y una de ellas es “el mundo” transpersonal de la Conciencia Humana en el que destaca algo de increíble aceptación como, por ejemplo, la capacidad de conexión de la mente humana. Han existidos tribus nativas que parece que eran capaces de comunicarse sin necesidad verse ni oirse. Así lo demuestran las vestimentas, edificaciones y los distintos aparatos y herramientas que utilizaban distintas tribus separadas por miles de kilómetros y que, en su rudimentario mundo, no tenían la posiblidad de comunicarse y menos de verse, incluso algunas, pudieron vivir no ya en lugares distintos y alejados, sino que lo hicieron en distintos momento del tiempo. Y, sin embargo, según todos los indicios, tribus enteras pudieron compartir, de alguna manera, información.

En Laboratorios de nuestros días, se ha demostrado que existen personas que muestran una capacidad para la transferencia espontánea de imágenes e impresiones, y, en especial, cuando tienen una estrecha relación afectiva y emocional con la otra persona.

De manera inexplicable, algunas imágenes, ideas y símbolos universales arquetipos, aparecen y reaparecen en la cultura de todas las civilizaciones, tanto modernas como antigüas, sin que los componentes de esas civilizaciones hayan tenido contacto alguno.

No sabemos hasta donde puede llegar el poder de nuestras mentes que, de alguna manera, está conectada con el Universo del que formamos parte y, esos hilos invisibles que nos mantiene a todos unidos…algo tendrán que ver en todos estos fenómenos ciertos y comprobados.

Oparts Objetos perdidos en el Tiempo

 Mapa de Piri Reis DATA:1513 Descubrimiento:1929

“Al verlo sabrás que es uno de esos mapas de América más antiguo pero lo raro es que el mapa fue hecho en 1513 ya sabemos que el descubrimiento de América fue en 1492 pero si se fijan en el mapa verán las islas Malvinas están en el mapa y estas fueron descubiertas en 1592 también los andes están representados a pesar de que todavía no se conocían igualmente en la parte de abajo hay una yama y a ese animal no se le reconoció hasta 1598 se ve también las costas del ártico y estas fueron descubiertas 800 años después.”

 

 

Cada día la Humanidad logra dar un paso más hacia terrenos antes desconocidos y hacia descubrimientos qu, hasta hace relativamente poco tiempo eran impensables que se pudieran alcanzar. Los descubrimientos actuales de los mayores logros alcanzados por la Conciencia humana nos vienen a recordar aquel pronunciamiento de Einstein:

Imagen relacionada

              “Un ser humano, es simplemente parte de un todo que llamamos Universo”.

Sí, por separado podemos ser una parte limitada en el espacio y en el Tiempo pero, unidos todos y enlazados como una cadena que recoge todos y cada una de las consciencias que aquí estuvieron presente a lo largo de los milenios…, podría ser posible pensar en una cierta conexión real con el pasado y que de alguna manera, tuviéramos una conexión mental con aquellos ancestros que nos dejaron sus conocimientos y experiencias que, de alguna manera, conservamos.

 

 El famoso Faro de Alejandría figura en las leyendas de la Humanidad

 De los pueblos antiguos es mucho lo que tenemos que aprender: Los jardines colgantes de Bibilonia, el Faro de Alejandría, aquellas primeras ciudades de Sumeria, la Agricultura, la Alfarería, o, incluso el origen del lenguaje y de las matemáticas.

Sí, mucho hemos hablado aquí de la  maravilla que el cerebro humano es, de la inmensa complejidad que está presente en en él, de lo mucho que sensorialmente podemos esperar de un objeto que tiene tantas neuronas como estrellas tiene nuestra Galaxia y, nos extraña y fascina que una estructura así, haya podido surgir a partir de la “materia inerte” que, posiblemente, no sea tan inerte como nuestra ignorancia nos lleva a pensar.

Sí, es cierto que hemos podido llegar hasta adquirir una cierta comprensión que, de ninguna manera, lo puede explicar todo. Sin embargo, si repasamos todos los enigmas (los innumerables enigmas) que en la Ciencia podemos encontrar, nos podamos percatar que, en el fondo de los mismos subyacen las respuestas que buscamos y que, nuestras mentes, son las herramientas fundamentales para lograrlo.

Resultado de imagen de Tiene memoria el Universo? Los objetos que podemos observar nos hablan de lo que pas´ço

    Lo que ahí vemos nos cuenta una historia

Poque, ¿Tiene memoria el Universo? El Universo tiene y conserva (como ocurre en la Tierra), las reliquias de su pasado. A lo largo y a la ancho del Cosmos podemos encontrar muestras de objetos que nos cuentan lo que antes pasó en el Universo. Una supernova es el momento de la explosión de una estrella masiva, debido a que la presión para mantener todos los átomos nucleares es insostenible. “La simetría es la armonía de posición de las partes o puntos similares unos respecto de otros, y con referencia a un punto, línea o plano determinado. Una estrella tiene forma esférica, por lo tanto se espera que si la explosión es en todas las direcciones, su remanente también presente la misma apariencia simétrica. Sin embargo los remanentes de las supernovas no son simétricos. Una posible causa de asimetría en remanentes de supernovas consiste en la variación de masas de los elementos de la estrella. Todo eso, lo podemos saber al leer en la memoria del Universo que nos dejó bien grabado (en este caso) en la Nebulosa del Cangrejo, lo que pasó.

Si observamos el Universo como un todo, podemos localizar que en él se manifiestan correlaciones bien afinadas que desafían todo lo que nos dicta nuestro sentido común. Unas de esas correlaciones pueden estar situadas en el nivel cuántico, donde, cada partícula que haya ocupado alguna vez el mismo nivel cuántico de otra partícula permanece relacionada con ella, de una misteriosa manera no energética.

Resultado de imagen de Enmarañamiento cuántico

Sabemos que, la teoría de la evolución post-darwiniana y la biología cuántica descubren enigmáticas correlaciones similares en el organismo y entre el organismo y su entorno. Todas las correlaciones que salen a la luz en las investigaciones más avanzadas sobre la conciencia vienen a resultar igual de extrañas: tienen la forma de conexiones temporales entre la conciencia de una persona y el cuerpo de otra. Al parecer, las redes de conexiones que constituyen un Cosmos Evolutivo Coherente, para el enmarañamiento cuántico, para la conexión instantánea entre organismos y entornos y entre las conciencias entre distintos e incluso distantes seres humanos, tienen una única explicación, que es la misma en todos los casos.

¿Será posible que, además de materia y energía, en el Universo pueda existir algún otro elemento muy sutil, aunque no por eso menos real: información en forma de “in-formación” activa y efectiva que puede conectar todas las cosas presentes en el espacio-tiempo, de manera tal que, exista una especie de memoria en el Universo que, cuando ahondamos en la observación y el estudio, allí se nos aparece y la podemos “ver” tan real como podemos ver.

Algunos dicen que; “Las interacciones en los dominios de la Naturaleza, así como en los de la Mente, están medidas por un campo fundamental de información en el corazón del Universo”. Así, todo el Universo es un contenedor de información dinámico que evoluciona y acumula más información a medida que el tiempo transcurre y su dinámica “viva” no deja de crear para que nada permaneza y todo se transforme.

Arriba contemplamos a la Nebulosa de Orión (cuyo material una vez, formó parte de una estrella masiva) y, se trata de una enorme nube de turbulencia del gas, con una formación de hidrógeno, que es iluminada por brillantes estrellas jóvenes y calientes, incluyendo una estrella llamada Trapezium, que están en vías de desarrollo dentro de la nebulosa. Esa es la dinámica a que antes me refería y que, en el Universo está presente de mil formas distintas.

Pero claro, el Universo es grande y complejo, muchas son las cosas que de él desconocemos, y, si nos preguntamos, por ejemplo, ¿qué es el vacío cuántico? podemos responder conforme a la información que actualmente tenemos pero, ¿es la respuesta la adecuada?

 

                 El espacio, la materia, el Tiempo, la energía

El concepto de espacio-tiempo como medio físico lleno de energía virtual fue emergiendo gradualmente a lo largo del siglo XX. Al comienzo del siglo se pensaba que el espacio estaba ocupado por un campo energético invisible que producía rozamiento cuando los cuerpos se movían a través de él y ralentizaba su movimiento. Todos conocemos eso como la Teoría del Éter Lumínico o Luminífero. Cuando ese rozamiento no se pudo detectar con el experimento de Michelson-Morley, el éter quedó rechazado de la imagen del mundo físico. Sin embargo, se cree que algo permea todo el espacio.

Es cierto que, nuestra inmensa intuición nos lleva a pensar que, en el Universo, existen muchas cosas que no comprendemos, otras muchas que ni sabemos que están ahí y, sin embargo, de alguna manera, las presentimos y, de vez en cuando, sí que podemos pensar en ellas, en cosas que aún no siendo conocidas, algo dentro de nosotros nos dice que están ahí, esperando que las descubramos.

Sí, hemos sabido crear ecuaciones que expresan la Naturaleza, y, también, tuvimos la intuición de saber de qué estaban hechas las cosas. Con el paso del Tiempo, las mentes humanas han podido desvelar algunos secretos que el Universo escondía celosamente. Sin embargo, son muchos más los que nos quedan por descubrir. Es decir, las preguntas siguen siendo muchas más que las respuestas.

 Resultado de imagen de El Vacío no existe

   ¿Vacío? Lo que llamamos vacío está lleno… ¡siempre hay! La Nada, la Eternidad y lo infinito… ¡No existen!

Pero, el tiempo pasa y los conocimientos avanzan, y, se llegará a demostrar que, el vacío cósmico estaba lejos de ser espacio vacío. En las Teorías de Gran Unificación (GUT) que fueron desarrolladas durante la segunda mitad de ese siglo XX, el concepto de vacío se transformó a partir del espacio vacío en el medio que transporta el campo de energías de punto cero que, son energías de campo que han demostrado estar presentes incluso cuando todas las formas clásicas de energía desaparecen: en el cero absoluto de temperatura. En las teorías unificadas subsiguientes, las raíces de todos los campos y las fuerzas quedan adscritas a ese mar de energía misterioso denominado “vacío unificado”.

Resultado de imagen de Campos fermiónicos y polarización de vacío

Segunda cuantización. Un sistema de dos osciladores cuánticos es equivalente a un sistema con un número variable de partículas de dos clases.

Allá por los años sesenta, Paul Dirac demostró que las fluctuiaciones en los campos fermiónicos producían una polarización de vacío, mediante la cual, el vacío afectaba a la masa de las partículas, a su carga, al spin o al momento angular. Esta es una idea revolucionaria, ya que, en este concepto el vacío es más que el continuo tetradimensional de la Teoría de la Relatividad: no es sólo la geometría del espacio-tiempo, sino un campo físico real que produce efectos físicos reales.

La interpretación física del vacío en términos del campo de punto cero fue reforzada en los años 70 , cuandoPaul Davis y William Unruth propusieron la hiótesis que diferenciaba entre el movimiento uniforme y el acelerado en los campos de energía de punto cero. El movimiento uniforme no perturbaría el ZPF, dejándolo isotrópico (igual en todas las direcciones), mientras que el movimiento acelerado produciría una radiación térmica que rompería la simetria en todas las direcciones del campo. Así quedó demostrado durante la década de los 90 mediante numerosas investigaciones que fueron mucho más allá de la “clásica” fuerza Casimir y del Desplazamiento de Lamb, que han sido investigados y reconocidos muy rigurosamente.

De las Placas Casimir ¿que podemos decir? es bien conocido por todos que dos placas de metal colocadas muy cerca, se excluyen algunas longitudes de onda de las energías del vacío. Este fenómeno, que parece cosa de magia, es conocido como la fuerza de Casimir. Ésta ha sido bien documentada por medio de experimentos. Su causa está en el corazón de la física cuántica: el espacio aparentemente vacío no lo está en realidad, sino que contiene partículas virtuales asociadas con las fluctuaciones de campos electromagnéticos. Estas partículas empujan las placas desde el exterior hacia el interior, y también desde el interior hacia el exterior. Sin embargo, sólo las partículas virtuales de las longitudes de onda más cortas pueden encajar en el espacio entre las placas, de manera que la presión hacia el exterior es ligeramente menor que la presión hacia el interior. El resultado es que las placas son forzadas a unirse.

También aparecen otros efectos, algunos científicos han postulado que la fuerza inercial, la fuerza gravitatoria e incluso la masa eran consecuencia de interacción de partículas cargadas con el ZPF. Es todo tan misterioso.

Debido a que el Universo es finito, en los puntos críticos dimensionales, las ondas se superponen y crean ondas estacionarias duraderas. Las ondas determinan interacciones físicas fijando el valor de la fuerza Gravitatoria, la Electromagnética, y las fuerzas nucleares Débil y Fuerte. Estas son las responsables de la distribución de la materia a través del Cosmos pero, a quién o a qué responsabilizamos de esa otra clase (hipotética) de materia que, al parecer está por ahí oculta. ¿Tendrá, finalmente el vacío algo que ver con ella?

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Sí, en el Universo resulta que están presentes misterios que no podemos explicar. El Observatorio de rayos X Chandra, el tercero de los grandes observatorios de la NASA, ha descubierto un excepcional objeto según la página web de la propia NASA, y, de la misma manera, hay descubrimientos recientes que confirman la presencia de ondas de presión en el vacío. Utilizando el Observatorio de rayos X Chandra, los Astrónomos han encontrado una onda generada por el agujero negro supermasivo en Perseus, a 250 millones de años luz de la Tierra. Esta onda de presión se traduce en la onda musical Si menor. Se trata de una nota real, que ha estado viajando por el espacio durante los últimos 2.500 millones de años. Nuestro oído no puede percibirla, porque su frecuencia es 57 octavas más baja que el Do medio, más de un millón de veces más grande de lo que la audición del hombre puede percibir.

Los siete pecados capitales

Sí resulta ser todo muy misterioso y, nosotros, que somos parte de este Universo, tambiñén lo somos. Recuerdos de la niñez y los Siete pecados capitales: Lujuria, Gula, Avaricia, Pereza, Ira, Envidia, Soberbia. Los siete pecados capitales son una clasificación de los vicios mencionados en las primeras enseñanzas del cristianismo para educar a sus seguidores acerca de la moral cristiana.

Las siete notas musicales

Las Siete notas musicales: Do, Re, Mi, Fa, Sol, La y Si Los nombres de las notas musicales se derivan del poema Ut queant laxis del monje benedictino friulano Pablo el Diácono, específicamente de las sílabas iniciales del Himno a San Juan Bautista. Las frases de este himno, en latín, son así: Ut queant laxis/Resonare..

Dios creó el mundo en siete días

Se dijo que Dios creó el mundo en siete días: Lunes, Martes, Miércoles, Jueves, Viernes, Sábado y Domingo. Los siete cuerpos celestes que dieron lugar a estos nombres fueron la Luna, Marte, Mercurio, Júpiter, Venus, Saturno y el Sol. En español, sábado procede de la fiesta hebrea “Sabbat” y domingo de la palabra latina “Dominus”, el señor…

Como veiz, imaginación no nos falta, tenemos de sobra y, cuando no sabemos explicar alguno de los muchos enigmas que en el Universo son, acudimos a la imaginación que se inventa lo que aquello pueda ser y, lo acomoda a nuestras conveniencias tratándo de darnos un poco de esperanza, y, para cuando la verdad de aquel misterio se puede desvelar…dónde estaremos.

emilio silvera

Nebulosas Planetarias y estrellas enanas blancas

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (2)

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                               NGC 2392 es una nebulosa planetaria en la constelación de Gérminis

En la imagen de arriba contemplamos la Nebulosa del Esquimal o del Payaso, NGC 2392, que forma un conjunto vistoso. Por su curiosa apariencia, que recuerda a la cara de una persona rodeada por una capucha, recibe también los nombres de Nebulosa Esquimal. Se encuentra, según autores, a unos 3000 o/ 5000 años-luz de la Tierra.

La edad de NGC 2392 se estima en unos 10.000 años, y está compuesta por dos lóbulos elípticos de materia saliendo de la estrella moribunda. Desde nuestra perspectiva, unos de los lóbulos está delante del otro.

Se cree que la forma de la nebulosa se debe a un anillo de material denso alrededor del ecuador de la estrella expulsado durante la fase de gigante roja. Este material denso es arrastrado a una velocidad de 115.000 km/h., impidiendo que el viento estelar, que posee una velocidad mucho mayor, empuje la materia a lo largo del ecuador. Por el contrario, este viento de gran velocidad (1,5 millones de km/h) barre material por encima y debajo de la estrella, formando burbujas alargadas. Estas burbujas, de 1 año luz de longitud y la mitad de anchura, tienen filamentos de materia más densa. No obstante, las líneas que van de dentro a afuera en el anillo exterior (en la capucha) no tienen todavía explicación, si bien su origen puede deberse a la colisión entre gases de baja y alta velocidad.

La Nebulosa del Esquimal fue descubierta por William Herschel  el 17 de enero de 1787.

http://vignette4.wikia.nocookie.net/masseffect/images/7/75/Nebulosa_Reloj_de_Arena.jpg/revision/latest?cb=20150421183346&path-prefix=es

                                                           La Nebulosa Reloj de Arena

Una nebulosa planetaria es una nebulosa de emisión consistente en una envoltura brillante en expansión de plasma y gas ionizado,  expulsada durante la fase de rama asintótica gigante que atraviesan las estrellas gigantes rojas  en los últimos momentos de sus vidas.

Las nebulosas planetarias son objetos de gran importancia en astronpmía,  debido a que desempeñan un papel crucial en la evolución química de las Galaxias,  devolviendo al medio interestelar metales pesados  y otros productos de la nucleosíntesis de las estrellas (como Carbono, Nitrógeno, xígeno, Calcio… y otros).  En galaxias lejanas, las nebulosas planetarias son los únicos objetos de los que se puede obtener información útil acerca de su composición química.

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La Nebulosa Ojo de Gato.  Imagen en falso color (visible y rayos X) tomada por el tomada por el Hubble.

La gama y diseños de Nebulosas Planetarias es de muy amplio abanico y, en esa familia de Nubulosas podemos admirar y asombrarnos con algunas que, como la famosa Ojo de Gato (arriba), nos muestra una sinfonía de arquitectónica superpuesta que ni la mente del más avispado arquitecto habría podido soñar.

Enanas Blancas son estrellas misteriosas que, como residuos de otras que fueron, se resisten a “morir” y quedan envueltas en ese manto precioso de nebulosas planetarias durante siglos. Las formas y colores de estas maravillosas figuras han llamado desde siempre la atención de los astrónomos y astrofísicos que se han devanado los sesos para averiguar los mecanismos que allí se han tenido que producir para que esas nebulosas se dejen ver con esas fabulosas formas de exóticas figuras.


fisica

Una enana blanca es una pequeña y densa estrella que es el resultado final de la evolución de todas las estrellas (por el ejemplo el Sol), excepto las muy masivas. Según todos los estudios y observaciones, cálculos, modelos de simulación, etc., estas estrellas se forman cuando, al final de la vida de las estrellas medianas, agotan el combustible de fusión nuclear, se produce el colapso de sus núcleos estelares, y quedan expuestas, cuando las partes exteriores de la estrella son expulsadas al espacio interestelar formar una Nebulosa Planetaria. En el centro de la Nebulosa, queda desnudo un puntito blanco que es, la estrella enana blanca.

Resultado de imagen de De estrella como el Sol a enana blanca

   Cuando una estrella como el Sol se convierte en enana blanca, su diámetro pasa a ser de 25/30 Km

El Núcleo se contrae bajo su propia gravedad hasta que, habiendo alcanzado un tamaño similar al de la Tierra , se ha vuelto tan densa (5 x 10 ^8 Kg/m3) que sólo evita su propio colapso por la preseión de degeneración de los electrones (los electrones son fermionesque estando sometidos al Principio de exclusión de Pauli, no pueden ocupar niguno de ellos el mismo lugar de otro al tener el mismo número cuántico y, siendo así, cuando se juntan demasiado, se degeneran y comienzan una frenética carrera que, en su intensidad, incluso frenar la implosión de una estrella -como es el caso de las enanas blancas).

Las enanas blancas se forman con muy altas temperaturas superficiales (por encima de los 10 000 K) debido al calor atrapados en ellas, y liberado por combustiones nucleares previas y por la intensa atracción gravitacional que sólo se ve frenada por la degeneración de los electrones que, finalmente, la estabilizan como estrella enana blanca.

estrellas

tipo de estrellas, con el paso del tiempo, se enfrían gradualmente, volviéndose más débiles y rojas. Las enanas blancas pueden constituir el 30 por ciento de las estrellas de la vecindad solar, aunque debido a sus bajas luminosidades de 10 ^-3 – 10 ^-4 veces la del Sol, pasan desapercibidas. La máxima máxima posible de una enana blanca es de 1,44 masas solares, el límite de Shandrasekhar. Un objeto de masa mayor se contraería aún más y se convertiría en una estrella de neutrones o, de tener mucha masa, en un agujero negro.

Visión artística de una enana blanca, Sirio B – Crédito: NASA, ESA y G. Bacon (STScl)

Las enanas blancas son estrellas calientes y pequeñas, generalmente del tamaño de la Tierra, por lo que su luminosidad es muy baja. Se cree que las enanas blancas son los residuos presentes en el centro de las nebulosas planetarias. Dicho de otra manera, las enanas blancas son el núcleo de las estrellas de baja masa que quedan después de que la envoltura se ha convertido en una nebulosa planetaria.

El núcleo de una enana blanca consiste de material de electrones degenerados. Sin la posibilidad de tener nuevas reacciones nucleares, y probablemente después de haber perdido sus capas externas debido al viento solar y la expulsión de una nebulosa planetaria, la enana blanca se contrae debido a la fuerza de gravedad. La contracción hace que la densidad en el núcleo aumente hasta que se den las condiciones necesarias para tener un material de electrones degenerados. Este material genera presión de degeneración, el cual contrarresta la contracción gravitacional.

                         Procyon B, una débil enana blanca.

Al ser estudiadas más a fondo las propiedades de las enanas blancas se encontró que al aumentar su masa, su radio disminuye. A partir de esto es que se encuentra que hay un límite superior la masa de una enana blanca, el cual se encuentra alrededor de 1.4 masas solares (MS). Si la masa es superior a 1.4 MS la presión de degeneración del núcleo no es suficiente detener la contracción gravitacional. Este se llama el límite de Chandrasekhar.

Debido a la existencia de este límite es que las estrellas de entre 1.4 MS y 11 MS deben perder masa para poder convertirse en enanas blancas. Ya explicamos que dos medios de pérdida de masa son los vientos estelares y la expulsión de nebulosas planetarias. Sin embargo, existen otras posiblidades que se puedan dar en este tipo de estrellas que son muy densas. Por ejemplo, si cerca de alguna de ellas reside otra estrella que esté lo bastante cerca, la enana blanca, poco a poco, puede ir robándole masa a la estrela compañera hasta que, llegado a un punto, ella misma se recicla y se convierte en una estrella de Neutrones.

enanas
A esto da lugar la unión de dos enanas blancas o una enana blanca colisionando con una estrella de neutrones

Después de que una estrella se ha convertido en enana blanca, lo más probable es que su destino sea enfriarse y perder brillo. Debido a que las enanas blancas tienen una baja luminosidad, pierden energía lentamente, por lo que pueden permanecer en etapa en el orden de años. Una vez que se enfrían, se vuelven rocas que se quedan vagando por el Universo. Este es el triste destino de nuestro Sol.

La detección de enanas blancas es difícil, ya que son objetos con un brillo muy débil. Por otro lado, hay ciertas diferencias en las enanas blancas según su masa. Las enanas blancas menos masivas sólo alcanzan a quemar hidrógeno en helio. Es decir, el núcleo de la estrella nunca se comprime lo suficiente como alcanzar la temperatura necesaria para quemar helio en carbono. Las enanas blancas más masivas sí llevan a cabo reacciones nucleares de elementos más pesados, es decir, en su núcleo podemos encontrar carbono y oxígeno.


Comparación de tamaños entre la enana blanca IK Pegasi B (centro abajo), su compañera de clase espectral A IK Pegasi A (izquierda) y el Sol (derecha). enana blanca tiene una temperatura en la superficie de 35.500 K.

Allá por el año 1908, siendo Chandrasekhar un avanzado estudiante de física, vivía en Madrás, en la Bahía de Bengala (En cuyo Puerto trabajó Ramanujan), y, estando en  aquella ciudad el célebre científico Arnold Sommerfeld, le pidió audiciencia y se pudo entrevistar con él que, le vino a decir que la física que estudiaba estaba pasada, que se estaban estudiando nuevos caminos de la física y, sobre todo, uno a cuya teoría se la llamaba mecánica cuántica que podía explicar el comportamiento de lo muy pequeño.



blancas
                  El joven Chandrasekhar

Cuando se despidieron Sommerfeld dio a Chandrasekhar la prueba de imprenta de un artículo técnico que acaba de escribir. Contenía una derivación de las leyes mecanocuánticas que gobiernan grandes conjuntos de electrones comprimidos en volúmenes pequeños, por ejemplo ( este caso) en una estrella enana blanca.

A partir de aquel artículo, Chandrasekhar buscó más información y estudió estos fenómenos estelares que desembocaban en enanas blancas. Este tipo de estrella habían descuibiertas por las astrónomos a través de sus telescopios. Lo misterioso de las enanas blancas era su densidad extraordinariamente alta de la materia en su interior, una densidad muchísimo mayor que la de cualquier otra cosa que los seres humanos hubieran encontrado antes. Chandrasekhar no tenía forma de saberlo cuando abrió un libro de Eddintong que versaba sobre la materia, pero la lucha por desvelar el misterio de alta densidad le obligaría fibnalmente a él y a Eddintong a afrontar la posibilidad de que las estrellas masivas, cuando mueren, pudieran contraerse para formar agujeros negros.

astrofisica

De las enanas blancas más conocidas y cercanas, tenemos a Sirio B. Sirio A y Sirio B son la sexta y la séptima estrellas en orden de proximidad a la Tierra, a 8,6 años-luz de distancia, y Sirio es la estrella más brillante en nuestro cielo. Sirio B orbita en torno a Sirio de la misma manera que lo hace la Tierra alrededor del Sol, pero Sirio B tarde 50 años en completar una órbita a Sirio y la Tierra 1 año al Sol.

Eddintong describía como habían estimado los astrónomos, a partir de observaciones con telescopios, la masa y la circunferencia de Sirio B. La masa era de 0,85 veces la masa del Sol; la circunferencia media 118.000 km. Esto significaba que la densidad media de Sirio B era de 61.000 gramos por centímetro cúbico, es decir 61.000 veces mayor que la densidad del agua. “Este argumento se conoce ya hace algunos años -nos decía Eddintong-” Sin embargo, la mayoría de los astrónomos de aquel tiempo, no se tomaban en serio tal densidad, Sin embargo, si hubieran conocido la verdad que conocemos: (Una masa de 1,05 soles, una circunferencia de 31.000 km y una densidad de 4 millones de gramos por cm3), la habrían considerado aún más absurda.

Resultado de imagen de Nebulosa planetaria ojo de Gato en Observatorio

Arriba la famosa Nebulosa planetaria ojo de Gato que, en su centro luce una estrella enana blanca de energéticas radiaciones en el ultravioleta y que, a medida que se vaya enfriando, serán de rayos C y radio que, dentro de unos 100 millones de años vieja y fria, será más rojiza y se habrá convertido en un cadáver estelar.

Aquellos trabajos de Chandraskar y Eddintong desembocaron en un profundo conocimiento de las estrellas de neutrones y, se llego a saber el por qué conseguian el equilibrio que las estabilizaba a través de la salvación que, finalmente encontraban, en la mecánica cuántica, cuando los electronesdegenerados por causa del Principio de esclusión de Pauli, no dejaban que la fuerza gravitatoria continuara el proceso de contracción de la estrella y así, quedaba estabilizada como estrella de neutrones.

De la misma manera, se repetía el proceso estrellas más masivas que, no pudiendo ser frenadas en su implosión gravitatoria por la degeneración de los electrones, sí que podia frenarse la Gravedad, mediante la degeneración de los Neutrones. Cuando esa estrella más masiva se contraía más y más, el Principio de exclusión de pauli que impide que los fermiones estén juntos, comenzaba su trabajo e impedía que los neutrones (que son fermiones), se juntaran más, entonces, como antes los electrones, se degeneraban y comenzaban a moverse con velocidades relativistas y, tan hecho, impedía, por sí mismo que la Gravedad consiguiera comprimir más la masa de la estrella que, de manera, quedaba convertida, finalmente, en una Estrella de Neutrones.



Enanas Blancas, estrellas misteriosas



Al formarse la estrella de neutrones la estrella se colapsa hasta formar una esfera perfecta con un radio de tan solo unos 10 kilómetros. En este punto la presión neutrónica de Fermi resultante compensa la fuerza gravitatoria y estabiliza la estrella de neutrones. Apenas una cucharilla del material que conforma una estrella de neutrones tendría una masa superior a 5 x 10 ^12 kilogramos.

Los modelos de estrellas de neutrones que se han logrado construir utilizando las leyes físicas presentan varias capas. Las estrella de neutrones presentarían una corteza de hierro muy liso de, aproximadamente, un metro de espesor. Debajo de corteza, prácticamente todo el material está compuesto por núcleos y partículas atómicas fuertemente comprimidos formando un “cristal” sólido de materia nucleica.

Son objetos extremadamente pequeños u densos que surgen cuando estrellas masivas sufren una explosión supernova del II, el núculeo se colapsa bajo su propia gravedad y puede llegar hasta una densidad de 10 ^17 Kg/m3. Los electrones y los protones que están muy juntos se fusionan y forman neutrones. El resultado final consiste solo en neutrones, cuyo material, conforma la estrella del mismo . Con una masa poco mayor que la del Sol, tendría un diámetro de sólo 30 Km, y una densidad mucho mayor que la que habría en un terrón de azúcar con una masa igual a la de toda la humkanidad. Cuanto mayor es la masa de una estrella de neutrones, menor será su diámetro. Está compuesta por un interior de neutrones superfluidos (es decir, neutrones que se comportan como un fluido de viscosidad cero), rodeado por más o menos una corteza sólida de 1 km de grosor compuesta de elementos como el hierro. Los púlsares son estrellas de neutronesmagnetizadas en rotación. Las binarias de rayos X masivas también se piensan que contienen estrellas de neutrones.

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Comparación de tamaños entre la enana blanca IK Pegasi B (centro abajo)

universo

Todos aquellos argumentos sobre el comportamiento de las enanas blancas vinieron a desembocar en la paradoja de Edddintong que, en realidad, fue resuelta por el Joven Chandrasekhar en el año 1925 al leer un artículo de R.H. Fowler “Sobre la materia densa”. La solución residía en el fallo de las leyes de la física que utilizaba Eddintong. Dichas leyes debían ser reemplazadas por la nueva mecánica cuántica, que describía la presión en el interior de Sirio B y otras enanas blancas como debida no al calor sino a un fenómeno mecanocuántico : los movimientos degenerados de los electrones, también llamado degeneración electrónica.

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La degeneración electrónica es algo muy parecido a la claustrofia humana. Cuando la materia es comprimida hasta una densidad 10.000 veces mayor que la de una roca, la nube de electrones en torno a cada uno de sus núcleos atómicos se hace 10.000 veces más condensada, Así, cada electrón queda confinado en una “celda” con un volumen 10.000 veces menor que el volumen en el que previamente podía moverse. Con tan poco espacio disponible, el electrón, como nos pasaría a cualquiera de nosotros, se siente incómodo, siente claustrofobia y comienza a agitarse de manera incontrolada, golpeando con enorme fuerza las paredes de las celdas adyacentes. Nada puede deternerlo, el electrón está obligado a ello por las leyes de la mecánica cuántica. Esto está producido por el Principio de esclusión de Pauli que impide que dos fermiones estén juntos, así que, fuerza es, la que finalmente posibilita que la estrella que se comprime más y más, quede finalmente, constituida estable como una enana blanca.

emilio silvera

Misterios de la Naturaleza

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Relativista    ~    Comentarios Comments (2)

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¿Por qué la materia no puede moverse más deprisa que la velocidad de la luz? Porque cuando se acerca a las velocidades relativistas, es decir, la velocidad de la luz en el vacío, c, la energía inercial se convierte en masa y, al llegar a c (299.792,458 m/s), sería infinita.

                                 Fotones que salen disparados a la velocidad de c. ¿Qué podría seguirlos?

Para contestar esta pregunta hay que advertir al lector que la energía suministrada a un cuerpo puede influir sobre él de distintas maneras. Si un martillo golpea a un clavo en medio del aire, el clavo sale despedido y gana energía cinética o, dicho de otra manera, energía de movimiento. Si el martillo golpea sobre un clavo, cuya punta está apoyada en una madera dura e incapaz de moverse, el clavo seguirá ganando energía, pero esta vez en forma de calor por rozamiento al ser introducido a la fuerza dentro de la madera.

Albert Einstein demostró en su teoría de la relatividad especial que la masa cabía contemplarla como una forma de energía (E = mc2.) Al añadir energía a un cuerpo, esa energía puede aparecer en la forma de masa o bien en otra serie de formas.

En condiciones ordinarias, la ganancia de energía en forma de masa es tan increiblemente pequeña que sería imposible medirla. Fue en el siglo XX (al observar partículas subatómicas que, en los grandes aceleradores de partículas, se movían a velocidades de decenas de miles de kilómetros por segundo) cuando se empezaron a encontrar aumentos de masa que eran suficientemente grandes para poder detectarlos. Un cuerpo que se moviera a unos 260.000 Km por segundo respecto a nosotros mostraría una masa dos veces mayor que cuando estaba en reposo (siempre respecto a nosotros).

                No, un púlsar tampoco puede ser más rápido que la luz

La energía que se comunica a un cuerpo libre puede integrarse en él de dos maneras distintas:

  1. En forma de velocidad, con lo cual aumenta la rapidez del movimiento.
  2. En forma de masa, con lo cual se hace “más pesado”.

La división entre estas dos formas de ganancia de energía, tal como la medimos nosotros, depende en primer lugar de la velocidad del cuerpo (medida, una vez más, por nosotros).

Si el cuerpo se mueve a velocidades normales, prácticamente toda la energía se incorpora a él en forma de velocidad: se moverá más aprisa sin cambiar su masa.

A medida que aumenta la velocidad del cuerpo (suponiendo que se le suministra energía de manera constante) es cada vez menor la energía que se convierte en velocidad y más la que se transforma en masa. Observamos que, aunque el cuerpo siga moviéndose cada vez más rápido, el ritmo de aumento de velocidad decrece. Como contrapartida, notamos que gana más masa a un ritmo ligeramente mayor.

En gracia quizás podamos superarla pero, en velocidad…no creo, c es el tope que impone el Universo para la velocidad.

Al aumentar aún más la velocidad y acercarse a los 299.792’458 Km/s, que es la velocidad de la luz en el vacío, casi toda la energía añadida entra en forma de masa. Es decir, la velocidad del cuerpo aumenta muy lentamente, pero la masa es la que sube a pasos agigantados. En el momento en que se alcanza la velocidad de la luz, toda la energía añadida se traduce en masa que, llegado a cierto límite, podría ser infinita y, como infinito no hay nada, nos quedamos con que nunca, nada, podrá sobrepasar esa velocidad.

El cuerpo no puede sobrepasar la velocidad de la luz porque para conseguirlo hay que comunicarle energía adicional, y a la velocidad de la luz toda esa energía, por mucha que sea, se convertirá en nueva masa, con lo cual la velocidad no aumentaría ni un ápice.

Todo esto no es pura teoría, sino que tal como ha sido comprobado, es la realidad de los hechos.

¿Que velocidad podría ser la de la luz en otros mundos paralelos que pudieran existir fuera de nuestro universo?

          Ninguna nave, por los medios convencionales, podrá nunca superar la velocidad de la luz

La velocidad de la luz es la velocidad límite en el universo. Cualquier cosa que intente sobrepasarla adquiriría una masa infinita, y, siendo así (que lo es), nuestra especie tendrá que ingeniarse otra manera de viajar para poder llegar a las estrellas, ya que, la velocidad de la luz nos exige mucho tiempo para alcanzar objetivos lejanos, con lo cual, el sueño de llegar a las estrellas físicamente hablando, está lejos, muy lejos. Es necesario encontrar otros caminos alejados de naves que, por muy rápida que pudieran moverse, nunca podrían superar la velocidad de la luz, el principio que impone la relatividad especial lo impide, y, siendo así, ¿cómo iremos? La única manera sería burlar a c, si podemos, al fin, abrir una ventana al hiperespacio.

La velocidad de la luz, por tanto, es un límite en nuestro universo; no se puede superar. Siendo esto así, el hombre tiene planteado un gran reto, no será posible el viaje a las estrellas si no buscamos la manera de esquivar este límite de la naturaleza, ya que las distancias que nos separan de otros sistemas solares son tan enormes que, viajando a velocidades por debajo de la velocidad de la luz, sería casi imposible alcanzar el destino deseado.

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De momento sólo con los Telescopios podemos llegar tan lejos. A´hí han captado la galaxia más lejana del Universo

Los científicos, físicos experimentales, tanto en el CERN como en el FERMILAB, aceleradores de partículas donde se estudian y los componentes de la materia haciendo que haces de protones o de muones, por ejemplo, a velocidades cercanas a la de la luz choquen entre sí para que se desintegren y dejen al descubierto sus contenidos de partículas aún más elementales. Pues bien, a estas velocidades relativistas cercanas a c (la velocidad de la luz), las partículas aumentan sus masas; sin embargo, nunca han logrado sobrepasar el límite de c, la velocidad máxima permitida en nuestro universo.

Es preciso ampliar un poco más las explicaciones anteriores que no dejan sentadas todas las cuestiones que el asunto plantea, y quedan algunas dudas que incitan a formular nuevas preguntas, como por ejemplo: ¿por qué se convierte la energía en masa y no en velocidad?, o ¿por qué se propaga la luz a 299.793 Km/s y no a otra velocidad?

Sí, la Naturaleza nos habla, simplemente nos tenemos que parar para poder oír lo que trata de decirnos y, entre las muchas cosas que nos dice, estarán esos mensajes que nos indican el camino por el que debemos coger para burlar a la velocidad de la luz, conseguir los objetivos y no vulnerar ningún principio físico impuesto por la Naturaleza.

La única respuesta que podemos dar hoy es que así, es el universo que nos acoge y las leyes naturales que lo rigen, donde estamos sometidos a unas fuerzas y unas constantes universales de las que la velocidad de la luz en el vacio es una muestra.

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Habián lanzado un haz de muones que alcanzó velocidades relativistas, y, se dieron cuenta que su peso, había crecido diez veces. Como la velocidad de la luz …

La relatividad de la masa

La teoría de la invariancia predice que la masa observada de un objeto aumentará a medida que aumente la velocidad relativa del objeto. Curiosamente, este efecto se había observado incluso antes de la teoría de Einstein, cuando los científicos se sorprendieron al notar un aumento en la masa de los electrones de alta velocidad en los tubos de vacío. Este efecto se observa fácilmente hoy en día en los aceleradores de partículas, donde las partículas elementales cargadas, como los electrones o los protones, se aceleran mediante campos electromagnéticos a velocidades tan altas como 0,9999999 de la velocidad de la luz. Las masas de estas partículas aumentan exactamente la cantidad predicha por la fórmula de Einstein. A esa velocidad, el aumento de su masa mm es aproximadamente 2236 veces la masa en reposo. De hecho, los aceleradores circulares deben diseñarse para tener en cuenta este aumento de masa.

Imagen relacionada

       Ingenios que inventó el hombre y que nos revelan secretos profundamente escondido

A velocidades grandes cercanas a la de la luz (velocidades relativistas) no sólo aumenta la masa del objeto que viaja, sino que disminuye también su longitud en la misma dirección del movimiento (contracción de Lorentz) y en dicho objeto y sus ocupantes – si es una nave – se retrasa al paso del tiempo, o dicho de otra manera, el tiempo allí transcurre más despacio.

A menudo se oye decir que las partículas no pueden moverse “más deprisa que la luz” y que la “velocidad de la luz” es el límite último de velocidad. Pero decir esto es decir las cosas a medias, porque la luz viaja a velocidades diferentes dependiendo del medio en el que se mueve. Donde más deprisa se mueve la luz es en el vacío: allí lo hace a 299.792’458 Km/s. Este sí es el límite último de velocidades que podemos encontrar en nuestro universo.

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                                      Fotones emitidos por un rayo coherente conformado por un láser

Tenemos el ejemplo del fotón, la partícula mediadora de la fuerza electromagnética, un bosón sin masa que recorre el espacio a esa velocidad antes citada. Hace no muchos días se habló de la posibilidad de que unos neutrinos hubieran alcanzado una velocidad superior que la de la luz en el vacío y, si tal cosa fuera posible, o, hubiera pasado, habríamos de relegar parte de la Teoría de la Relatividad de Einstein que nos dice lo contrario y, claro, finalmente se descubrió que todo fue una falsa alarma generada por malas mediciones. Así que, la teoría del genio, queda intacta.

¡La Naturaleza! Observémosla.

emilio silvera

La Física y el Tiempo

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

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Para el topólogo, un nudo es una curva continua, cerrada y sin puntos dobles. Esta curva está situada en un espacio de tres dimensiones y se admite que pueda ser deformada, estirada, comprimida, aunque está “prohibido” hacerle cortes. Cuando se puede, a través de diversas manipulaciones, se pasa de un nudo a otro y se dice que son equivalentes. Claro que, algunos se abstraen en cuestiones con otras, al parecer, no relacionadas.

Un viejo amigo bromeaba diciendo que el Andante en do menor de la Sinfonía Concertante de Mozart conseguía devolverle a su intimidad anímica de partida, y que por eso, en su opinión, plasmaba de forma inefable el tiempo cíclico, o mejor aún, una CTC (“curva de género de tiempo cerrada”). Y transcurridos los doce minutos que dura ese movimiento, volvíamos a escucharlo una vez más. Mientras, discutíamos sin cesar sobre el tiempo, esa abstracción de la Mente que nadie ha sabido explicar.

                                                       No es bueno perder la perspectiva

Hay un tiempo para cada cosa. Un tiempo para soñar, inconmensurable, un tiempo para vivir, siempre corto, un tiempo para filosofar, misterioso,…, y un tiempo para la ciencia, sujeto a número.

Me gustaría empezar definiendo el tiempo, pero no sé. Sesudos pensadores, como Platón y Aristóteles, lo ensayaron con brillantez. El tiempo es una imagen móvil de la eternidad. Esta imagen es eterna, pero se mueve según número, dirá Platón en el TIMEO. El tiempo es el número de movimiento según el antes y el después…El tiempo no es movimiento, sino movimiento en tanto en cuanto admite enumeración. El tiempo es una especie de número. El tiempo es obviamente aquello que se cuenta, no aquello con lo cual contamos, escribirá Aristóteles en su FÍSICA.

http://jovenespepe.files.wordpress.com/2010/08/ecleciastes.jpg

  Alguna vez, en simbiosis con la Naturaleza, podemos tener la sensación de que se ha parado el tiempo

Son definiciones muy sugestivas, aunque teñidas de circularidad: movimiento en el tiempo, tiempo a través del movimiento. Agustín de Hipona vio esto claramente. Célebre es asimismo su declaración: Si nemo a me quaerat, scio; si quaerenti explicari velim, nescio (CONFESIONES). En uno de los análisis más penetrantes del tema, sugirió Agustín la Mente como fuente de tiempo: En ti es, mente mía, donde mido los tiempos.

Time is what happens when nothing else happens, afirma Feynman; para a continuación advertir que toda definición del tiempo es necesariamente circular, y que lo importante no es decir qué es el tiempo, sino decir cómo se mide lo que llamamos tiempo. En su enciclopédico tratado sobre la gravitación, Misner, Thorne y Wheeler nos recuerdan de forma sencilla y profunda lo que toda medida del tiempo físico debe cumplir: Time is defined so that motion looks simple.

El tiempo es un concepto inventado por el hombre para ordenar, primero, sus sensaciones y actos, y luego, los fenómenos. Decían los escolásticos: Tempus est ens rationis cum fundamento in re. La primera unidad natural debió ser el día, por la ciclidad conspicua de las salidas del Sol. Los grandes avances científicos y tecnológicos a lo largo de los siglos han estado vinculados a los adelantos en la precisión con que se ha ido midiendo el tiempo. Hoy disponemos de relojes que aseguran un segundo en 20 millones de años, y el paso de la femtoquímica a la attofísica empieza a ser una realidad.

No pocas veces nos podemos ver perdidos en la vorágina de lo que llamamos tiempo, algo tan enorme que, en realidad, no sabemos lo que es. No lo hemos llegado a comprender, y, por si fuera poco, tampoco sabemos, si en realidad existe.

El tiempo antes de Einstein.

La física nació en torno al tiempo. Las regularidades en los ciclos astrales permitieron al acierto en las predicciones apoyadas en esta periodicidad, y con ello despertó sin duda la confianza del hombre en la racionalidad, inclinándole a escoger el cosmos frente al caos.

Breve historia de la medida del tiempo

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La longitud de las sombras fue uno de los primeros métodos usados para fijar las horas. En el Museo Egipcio de Berlín hay un fragmento de piedra que posiblemente sea de un reloj de sol de alrededor de 1500 a.C. Los babilonios desarrollaron los relojes de sol, y se dice que el astrónomo Anaximandro de Mileto los introdujo en Grecia en el siglo VI a.C.

En el siglo II a C, Eratóstenes, de la biblioteca de Alejandria, concibió y llevó a cabo la primera medida de las dimensiones de la Tierra de la que se tiene noticia. En el Año Internacional de la Astronomía, una de las actividades que se llevaron a cabo fue, precisamente averiguar el radio terrestre por el mismo método.

Aparte de relojes de sol, en la antigüedad se usaron también relojes de arena, de agua, cirios y lámparas de aceite graduadas.

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En la segunda mitad del siglo XIII aparecen los primeros relojes mecánicos. Su precisión era muy baja (10-20%). En el XIV se mejoran, con el invento del escape de rueda catalina, y ya se alcanzan precisiones de 20 a 30 minutos por día (1-2%). Por allá al año 1345 se empieza a dividir las horas en minutos y segundos.

El tiempo físico asoma en el siglo XIV, en el Merton College Oxford y luego en la Universidad de París, con Oresme. Se representa en una línea horizontal, mientras en vertical se disponen las cualidades variables. Son los primeros gráficos de función (en este caso, función del tiempo). La cinemática celeste brinda un buen reloj a través de la segunda ley de Kepler, midiendo tiempos mediante áreas. La ley armónica de Kepler permitirá medirlos a través de longitudes. Galileo desarrolló la cinemática terrestre, y sugirió el reloj de péndulo. A Huygens debemos la técnica de medida del tiempo que ha llegado a nuestros días, y que suministró relojes más precisos y transportables mediante volantes oscilatorios acoplados a resortes de calidad.

Reloj de péndulo de Huygens

Diseño del reloj de péndulo de Huygens, 1656 (imagen de dominio público).

La importancia, no sólo científica sino económica, de disponer de relojes precisos y estables, queda reflejada en el premio ofrecido por el gobierno inglés de la reina Ana en 1714, que dispuso that a reward be settled by Parliament upon such person o persons as shall discover a more certain and practicable method of ascertainig longitude that any yet in practice. La recompensa era de 20, 000 libras para el que presentara un cronómetro capaz de determinar la longitud con error menor de 30´ de arco al término de un viaje a las Indias occidentales, equivalente a mantener el tiempo con error menor de 2 minutos tras seis semanas de viaje. Se la llevó casi medio siglo después el relojero británico John Harrison (1693-1776), con un reloj, conocido como H4, que incorporaba correcciones por variación en la temperatura, y que en un primer viaje de 81 días desde Porstmouth a Puerto Real (Jamaica) en 1761-62 se retrasó 5 s, esto es, de precisión 10⁻⁶ (10; 44).

Después se pasó a los de diapasón, de aquí a los de cuarzo, y hoy los atómicos ofrecen precisiones desde 10⁻¹² – 10⁻¹⁵ (Cs) hasta 10⁻¹⁶ (máser de H).

Una red de relojes atómicos de cesio, sincronizados mediante ondas de radio, velan actualmente por la exactitud de la hora sobre el planeta. Ya no nos sirve como cronómetro el giro de la Tierra alrededor de su eje. Aunque durante siglos ha sido este viejo trompo un magnífico reloj de referencia, la falta de uniformidad de su giro (las mareas, por ejemplo, lo frenan incesantemente y alargan con ello el día en un par de milésimas de segundo por siglo, perceptible para los finos cronómetros actuales), y otras desviaciones estacionales, cuantitativamente similares a estos retrasos seculares, pero irregulares y de signo variable, son circunstancias que en conjunto obligan a añadir al tiempo civil un segundo intercalar cada uno o dos años (el último lo fue el 1 de enero de 1999, a las 0 horas) con el fin de remediar la asincronía entre los tiempos atómicos y los días astronómicos. El día no tiene 86 400 s justos (donde el segundo se define como la duración de 9 192 631 770 períodos de una determinada vibración de los átomos de Cs. Hoy la tecnología alcanza precisiones fabulosas: relojes que en treinta millones de años se desviarían a lo sumo en un diminuto segundo, como el NIST-F1 (Boulder, Colorado).

                               NIST-F1

Por norma general y para mayor exactitud del sistema, dentro del campo visual de cualquier receptor GPS siempre hay por lo menos 8 satélites presentes. Cada uno de esos satélites mide 5 m de largo y pesa 860 kg . La energía eléctrica que requieren para su funcionamiento la adquieren a partir de dos paneles compuestos de celdas solares adosadas a sus costados. Están equipados con un transmisor de señales codificadas de alta frecuencia, un sistema de computación y un reloj atómico de cesio, tan exacto que solamente se atrasa un segundo cada 30 mil años.

La posición que ocupan los satélites en sus respectivas órbitas facilita que el receptor GPS reciba, de forma constante y simultánea, las señales de por lo menos 6 u 8 de ellos, independientemente del sitio donde nos encontremos situado. Mientras más señales capte el receptor GPS, más precisión tendrá para determinar las coordenadas donde se encuentra situado.

Incluso hay relojes de pulsera comerciales (receptores de señales de radio) con precisión de un segundo por millón de años garantizada por un reloj atómico en una lejana estación. La naturaleza de altísima precisión: la estabilidad del púlsar binario b1855+09 puede ser de unas partes en 10¹⁵ o incluso mejor.

El tiempo en Newton:

En los PRINCIPIA, Newton empieza con una renuncia a definir el tiempo: El tiempo, el espacio, el lugar y el movimiento son de todos bien conocidos. Y no los defino. Pero digo que el vulgo no concibe esas cantidades más que por su relación a cosas sensibles. Para evitar ciertos prejuicios que de aquí se originan, es conveniente distinguirlas en absolutas y relativas, verdaderas y aparentes, matemáticas y vulgares.

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A continuación, sin embargo, Newton se arrepiente de su primer impulso y aclara: El tiempo absoluto, verdadero y matemático, de suyo y por su propia naturaleza fluye uniformemente sin relación a nada externo y se llama también duración: el tiempo relativo, aparente y vulgar es cualquier medida sensible y externa (exacta o no uniforme) de la duración por medio del movimiento y se usa vulgarmente en lugar del tiempo verdadero: tal como la hora, el día, el mes, el año.

Sabemos del fluir del tiempo por el cambio que se produce en nuestro Universo, en el Mundo, en Nuestras Vidas. Con el paso del Tiempo las cosas cambian y nada permanece. Por eso sabemos que está ahí

¿Qué significa que el tiempo fluye? ¿Qué el tiempo “se mueve en el tiempo”? De nuevo la pescadilla mordiéndose la cola. El absolutismo del tiempo newtoniano recibió encendidas críticas. Leibniz opuso su idea de espacio y tiempos puramente relativos, el primero como un orden de coexistencia, el segundo como un orden de sucesiones de las cosas; ambos, espacio y tiempo, son phœnomena bene fundata. Los argumentos dinámicos con que Newton arropa su tesis de la naturaleza absoluta de la rotación y con ello la de un espacio absoluto, apoyo posterior para el tiempo absoluto, también hallan fuertes objeciones. Para Berkeley esas razones de Newton lo único que muestran es la importancia del giro respecto de las masas lejanas del Universo y no respecto de un espacio absoluto, que él no acepta. Ernst Mach, en la segunda mitad del XIX, insistirá decididamente en este punto de vista, y desde su positivismo acosará los absolutos newtonianos. De “medieval”, “no científico”, “metafísico”, tilda Mach a NewtonNo tenemos derecho a hablar de un tiempo “absoluto”: de un tiempo independiente de todo cambio. Tal tiempo absoluto no puede medirse por comparación con ningún movimiento; por tanto no tiene valor práctico ni científico, y nadie tiene derecho a decir que sabe algo de él. Es una concepción metafísica vana.

El tiempo en Einstein:

El tiempo newtoniano, absoluto, el nos es familiar, tuvo que dejar paso al tiempo einsteniano, mutable y relativo, con tantos “ahora” por suceso cuantos estados de movimiento mutuo imaginemos.

El tercero de los trabajo enviados por Albert Einstein (AE) en su Annus Mirabilis de 1905 a Annalen der Physik lleva por título “Zur Elektrodynamik Bewegter Körper” (“Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento”). Junto con el quinto, titulado “Ist der Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?” (“¿Depende la inercia de un cuerpo de su contenido de energía?”), constituyen lo que hoy se llama TEORÍA ESPECIAL DE LA RELATIVIDAD.

                             Velocidad de la luz desde la Tierra a la Luna, situada a más de 380.000 km.

Da Albert Einstein un par de razones para justificar su tercer trabajo:

  1. La insatisfacción que le produce la asimetría en la descripción maxwelliana de los fenómenos electromagnéticos: la acción entre un conductor y un imán depende solo del movimiento relativo entre ambos, pero la teoría de Maxwell distingue entre el caso de conductor en reposo y el caso de imán en reposo: a) En el primer caso el campo magnético móvil engendra un campo eléctrico, con una energía determinada, que a su vez produce corrientes en el conductor en reposo. b) En el segundo caso, no se produce ningún campo electrónico, sino una fuerza electromotriz en el conductor, sin energía asociada, que engendra una corriente como en el caso anterior.
  2. La incapacidad de la óptica y del electromagnetismo (EM) para detectar el movimiento respecto del lichtmedium, es decir, de un inercial privilegiado. Esto le sugiere que la óptica y el EM tienen las mismas ecuaciones en todos los inerciales (sistemas en los que las leyes de la mecánica de Newton son las mismas). Y AE eleva esto a un principio, que llama “Prinzip der Relativität”, y le añade un compañero, aparentemente incompatible con él: “La velocidad de la luz en vacío es siempre la misma, con independencia del estado de movimiento del cuerpo emisor”

¿Será ese de arriba el rayo de luz de Einstein, o, por el contrario, será un asteroide que se nos viene encima?

Siendo todavía muy joven, en 1895-1896, ya le preocupaba el EM y la luz, como recordaba en 1955: “Si persiguiéramos a la velocidad de la luz un rayo de luz, veríamos una onda independiente del tiempo. ¡Tal cosa, sin embargo, no existe! Este fue el primer experimento mental, infantil, en relación con la teoría especial de la relatividad”.

Este tercer trabajo de Einstein en 1905 no contiene ninguna referencia a otros trabajos, ni suyos ni de otros (como Lorentz o Poincaré).

Consciente de que su postulado de la constancia de la velocidad de la luz choca frontalmente con la ley galileana de adición de velocidades, Albert Einstein revisa los cimientos de la Física, empezando por definir físicamente y con sumo cuidado el concepto de Gleichzeitigkeit o simultaneidad entre sucesos. Considera un sistema inercial, para el que supone válida la geometría euclidiana para calcular distancias entre objetos estacionarios a través de sus coordenadas respecto de sus ejes cartesianos. Si A, B son dos observadores estacionarios, provistos de relojes iguales, y A (B) manda una señal luminosa a B (A), quien la devuelve sin tardanza a A (B), diremos que el reloj de A está sincronizado con el reloj de B si

t(B) – t(A) = t’(A) – t(B),

donde t(A) es el tiempo marcado por el reloj de A cuando envía la señal a B, t(B) lo que marca el reloj de B al llegarle la señal de A y reemitirla, y t’(A) la lectura del reloj de A al recibir la devolución de B.

Resultado de imagen de determinación de la velocidad de la luz por Galileo

No parece el mejor método para medir la velocidad de la luz, el empleado por Galileo. Claro que, en aquellos tiempos…¿Qué se podía hacer?

Supone Albert Einstein que esta definición no lleva a contradicciones, que es en principio posible entre cualquier par de observadores estacionarios en el inercial, y que la relación de sincronización anterior es de equivalencia: Si A está sincronizada con B, también B lo está con A, y si además B lo está con C, también A y C lo están. A esto le siguen ecuaciones que quiero obviar para no dar complejidad al trabajo.

No existe “el” presente

Pasa Albert Einstein a enunciar con precisión el principio de relatividad y el postulado de la constancia de la velocidad de la luz en el vacío:

  1. Las leyes que rigen los cambios de los sistemas físicos son las mismas en todos los inerciales.
  2. Todo rayo de luz se mueve en cualquier inercial con una misma velocidad, c, independientemente del movimiento de su fuente.

Como consecuencia, demuestra que el concepto de sincronía, y por ende de simultaneidad, es relativo, no absoluto. La noción de “presente”, “ahora” o cualquier instante determinado depende del referencial inercial.

Energía Taquiónica

           Algunos incluso hablaron de ernegía taquiónica

¿Más rápido que la luz?

¿Existen partículas que se muevan con velocidad superior a la de la luz? Sí; por ejemplo, cualquier partícula que lleve en agua, a temperatura entre 0 y 50 ºC, una velocidad ν > c / n, n = 1.3, irá más deprisa en ese medio que los fotones del espectro visible. Lo mismo ocurre con la mayoría de los rayos cósmicos que llegan a la atmósfera; son superlumínicos en relación con la velocidad de la luz en el aire. Precisamente en esta posibilidad de rebasar la velocidad de la luz en un medio reside el efecto Cherenkov. (Es una posibilidad como en el caso de los taquiones).

Resultado de imagen de el efecto cherenkov

Lo que no se conocen son taquiones, o partículas que se muevan más deprisa que la luz en el vacío. Si existieran, podrían utilizarse para mandar información al pasado. Violando el orden causa-efecto. Por ello se “decreta” su inexistencia.

En fin, que la velocidad de la luz en el vacío, al menos que sepamos, es infranqueable. Es un límite impuesto por la Naturaleza al que habrá que vencer, no superándolo (que no se puede), sino mediante una artimaña física inteligente que logre burlar dicho límite.

Aparte de algún que otro añadido, el artículo (parcialmente expuesto aquí -se obviaron partes complejas), es del Físico de la Universidad Complutense D. Alberto Galindo Tixaire. Fue publicado en el Volumen 19, número 1 de la Revista Española de Física en 2005 Año Mundial de la Física

Año mundial de la Física

En realidad, un Homenaje a Einstein por haber pasado más de un siglo desde aquel acontecimiento memorable de la Relatividad Especial en el año 1.905 y estar a punto de cumplirse otro siglo desde su relatividad general de 1905. Dos acontecimientos que marcaron el camino de la Física y la Cosmología. Precisamente ahora, se cumplen los 100 años desde que Einstein diera al mundo la segunda parte de su Teoría.

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