miércoles, 28 de octubre del 2020 Fecha
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Nuevas ideas sobre la Gravedad

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

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gravedad

 

Nuestro contertulio, José Carlos Gómez, me envía un correo en el que, expone sus ideas sobre esta fuerza fundamental, y6, como me gusta conceder la voz a todos, aquí dejo sus palabras:

“El mundo de las fórmulas es fascinante, permite sobre un papel imaginar lo que sucede en realidad y aunque raras veces sucede lo que uno se imagina, quiero compartir con usted hasta donde me ha llevado mi imaginación. La gravedad aunque siendo la más cotidiana de todas las fuerzas, si es que lo es, continúa siendo desconocida para nosotros, Einstein nos enseñó el camino.

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La curvatura del espacio, es algo que es difícil de imaginar viviendo en un mundo tridimensional, cuando las últimas investigaciones sugieren que vivimos en un mundo de cuatro, verlo significa aumentar en 2 dimensiones nuestra visión, pues para ver la cuarta debemos hacerlo desde la quinta, es algo complicado, yo lo imagino como un eje de 3 dimensiones cayendo sobre otro eje curvado y que no se está quieto, como les digo todo está en mi imaginación, por lo que la gravedad para mi sería como la sensación de bajar escaleras sujetados por el suelo, pues nos movemos por el espacio apoyados en materia.

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La masa produce la curvatura del espacio, la imagen típica es la de una campana invertida en cuyo fondo está la masa. Dibujo sobre un papel y veo que es la masa que se apoya en el espacio, pero que hay en el espacio que sujete la masa? Y me imagino la energía de punto zero, que es lo que hay en el espacio cuando ya no queda nada, buscando en la socorrida Wikipedia, también encuentro que es llamada energía de vacío cuántico, entonces imagino que la materia debe apoyarse sobre esta energía y que el espacio es como una tela que vence sobre el peso de una bola, por lo tanto debe existir un equilibrio entre la energía que tiene la masa y la energía que la sujeta.

 

Ev= EM

 

Siendo EV el total de la energía de espacio vacío curvado por la masa queda,

Ev= Densidad de energía mínima del espacio (De)*Volumen de espacio curvado (VC).

Y EM la energía de la masa con la maravillosa fórmula que nos dejó Einstein,

 

EM= m*c2.

 

Entonces,

 

De*Vc= m*c2.

 

Resultado de imagen de El Telescopio Espacial Hubble

 

 

Lo bueno es que el telecopio Hubble ha podido medir la densidad mínima del espacio y que a alguien se le ha ocurrido ponerla en Wikipedia, siendo de 5.96*10-27 kg/m3 ó multiplicando por c2 para obtener su energía 5.364*10-16 Julios/m3, por lo que conociendo la masa y la velocidad de la luz, en mi imaginación podría determinar el volumen de la curvatura total del espacio.

Einstein también nos dejó la Constante Cosmológica, que se relaciona con la De mediante la siguiente fórmula:

De= c2*Constante Cosmológica/(8*Pi*G)

 

Resultado de imagen de Constante cosmológica

 

Por lo que la Constante Cosmológica de Einstein es de 1.11*10-46 m-2, actualmente, pues el Universo está en expansión.

Por último, le dejo con la otra fórmula que no podía faltar, la de Newton.

 

g= G*m/r2.

Y como dijo Richard Feynman, en algún momento debo detenerme y dejarle el resto a su imaginación, y añado, pues yo ya he imaginado demasiado.”

 Por José Carlos Gómez

Un Rumor del saber del mundo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Rumores del Saber    ~    Comentarios Comments (2)

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Los pensadores del Renacimiento creían que todo el Universo era un modelo de la idea divina y que el hombre era “un creador que venía después del creador divino”. Esta concepción era el concepto de belleza, una forma de armonía que reflejaba las intenciones de la divinidad. ¡Cuánta ignorancia! que, por otra parte, debemos comprender en aquel contexto.

                                              Leonardo Da Vince y Miguel Ángel Buonarroti

Lo que era placentero para los ojos, el oído y la mente era bueno, moralmente valioso en sí mismo.  Más aún: revelaba parte del plan “divino” para la Humanidad, pues evidenciaba la relación de las partes con el todo.

Este ideal renacentista de belleza respaldaba la noción de que ésta tenía dos funciones, noción aplicable a todas las disciplinas.  En un nivel, la arquitectura, las artes visuales, la música y los aspectos formales de las artes literarias y dramáticas informaban a la mente; en segundo nivel, la complacían mediante el decoro, el estilo y la simetría en la Pintura y la escultura.  De esta forma se estableció una asociación entre belleza e ilustración.  También esto era lo que entonces significaba la sabiduría.

Filósofos,artistas y pensadores del renacimiento se plantearon retomar cánones de belleza establecidos pr las culturas clásicas dela antigüedad

El fin perseguido era el deseo de universalidad personal, la consecución de conocimientos universales, la conjunción de disciplinas diferentes como ramas del todo, del saber profundo que abarcaba desde el núcleo las distintas esferas del conocimiento universales, la conjunción de disciplinas diferentes como ramas del todo, del saber profundo que abarcaba desde el núcleo las distintas esferas del conocimiento como partes de ese todo.

           Nicolás Maquiavelo
Nicolás Maquiavelo fue uno de los más relevantes pensadores políticos del renacimiento. Su obra más conocida, El Príncipe, describe las argucias y los métodos empleados por los gobernantes para obtener y conservar el poder.

El reconocimiento de la belleza se funda en los dones divinos del intelecto humano.  Durante el Renacimiento se escribieron unos cuarenta y tres tratados sobre la belleza.  La idea de hombre universal es una idea común a casi todos ellos.

Peter Burke ha destacado a quince hombres universales del Renacimiento (“universales” en tanto evidenciaron su talento, más allá del mero diletantismo, en tres o más campos):

Bunelleschi.jpg

Escultura de Brunelleschi mirando Il Duomo de Florencia

- Filippo Brunelleschi (1377-1446), arquitecto, ingeniero, escultor, pintor.

                                                                         Una pequeña  muestra de su Obra

1464 

- Antonio Filarete (1400-1465), arquitecto, escultor escritor.

                                Una muestra de su obra

  • León Battista Alberti (1404-1472), arquitecto, escritor, pintor.

                                             Una muestra de su obra arriba

- Lorenzo Vecchietta (1405-1489), arquitecto, pintor, escultor, ingeniero.

                                                              Una muestra de su obra


  • Bernard Zenale (1436-1526), arquitecto, pintor, escritor.

                                                                                  Una muestra de su Obra

  • Francesco di Giorgio Martín (1439-1506), arquitecto, ingeniero, escultor, pintor.

                                                                                 Una muestra de su Obra

  • Donato Bramante (1444-1514), arquitecto, ingeniero, pintor, poeta.

                                      Muestra de su Obra

  • Leonardo da Vinci (1452-1519), arquitecto, escultor, pintor, científico.

                                                                                              Muestra de su Obra

Giovanni Giocondo (1457-1525), arquitecto, ingeniero, humanista.

Muestra de su obra arriba. No tenemos imagen del personaje

  • Silvestre Aquilano (antes de 1471-1504), arquitecto, escultor, pintor.

         Muestra de su obra

  • Sebastiano Serlio  (1475-1554), arquitecto, pintor, escritor.

            Muestra de su Obra

  • Michelangelo Buonarroti (1475-1464), arquitecto, escultor, pintor, escritor.

                      Pequeña parte de su obra

  • Guido Masón (antes de 1.477-1518), escritor, pintor, productor teatral

            Muestra de la obra

Giorgio Vasari (1511-1574), arquitecto, escritor, escultor y pintor.

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Parte de su obra

¿Qué tenía en particular la arquitectura para ocupar un lugar tan destacado frente a todas las demás actividades? En el Renacimiento, la aspiración de muchos artistas era el progreso arquitectónico.  En el siglo XV la arquitectura era una de las actividades que más se aproximaban a las artes liberales, mientras que la pintura y la escultura era sólo mecánica.  Esto cambiaría después, pero ayuda a explicar las prioridades en la Italia del quattrocento.

Las carreras de algunos de estos hombres universales fueron extraordinarias.  Francesco di Giorgio Martín, por ejemplo, diseñó un gran número de fortalezas y máquinas militares.  Y otra de sus ideas pueden apreciarse en los setenta y dos bajorrelieves que realizó dedicados todos a “instrumentos bélicos”.  Concejal en Siena y espía que informaba de los movimientos de las tropas papales y florentinas.  Escribió un importante tratado de arquitectura.

Giovanni Giocondo fue un fraile dominico, del que alguien dijo que era “un hombre de muchas facetas y maestro de todas las facultades nobles”.

Vasari lo describe principalmente como hombre de letras, pero añade que era también un muy buen teólogo y filósofo, un gran conocedor del griego (en un momento en que tal cosa no era corriente en Italia), un magnifico arquitecto y un excelente maestro de la perspectiva.

Adquirió fama en Verona, la ciudad en que vivía, por el papel que desempeñó en el rediseño del Ponte Della Pietra, un puente construido sobre terreno tan inestable que siempre estaba derrumbándose.  En su juventud pasó muchos años en Roma, lo que le permitió familiarizarse con las reliquias de la antigüedad, de muchas de las cuales se ocupó en un libro.

Mugellane llamó a Giocondo “profundo maestro de antigüedades”.  Escribió comentarios sobre Cesar y divulgó a Vitruvio entre sus contemporáneos y descubrió cartas de Plinio en una biblioteca parisina.

Construyó dos puentes sobre el Sena por encargo del rey de Francia.  Tras la muerte de Bramante se le encomendó completar, junto con Rafael, los trabajos de la Iglesia de San Pedro.

Con todo, es probable que su mayor logro fuera la solución que ideó para los grandes canales de Venecia, ya que al desviar las aguas del río Brenta  contribuyó a que La Serenísima sobreviviera hasta nuestros días.

Los talentos de Brunelleschi superan los mencionados con anterioridad.  Además de haber diseñado y dirigido la construcción de la maravillosa cúpula de la catedral de Santa María del Fiore en su ciudad, fue fabricante de relojes, orfebre y arqueólogo.  Amigo de Donatello y Massaccio, fue más polifacético que cualquier de ellos.

Cabria preguntarse si en realidad se ha exagerado la idea de hombre universal, de hombre renacentista.  En el siglo XII ciertos estudiosos, como Tómás de Aquino, estuvieron muy cerca de poseer un “saber universal”, ya que conocían todo lo que podía conocerse en la época.  Todo el conocimiento allí, el conocimiento total (al que se podía acceder) estaba resumido en poco más de un centenar de volúmenes, lo que hacía posible saberlo casi todo.

Acaso lo que resulta realmente significativo en la idea renacentista del hombre universal sea la actitud de los individuos que la encarnaron, su conciencia de sí mismos, su optimista punto de mira sobre la solución de problemas, lo que explica en buena medida la explosión de la imaginación que caracteriza el periodo.

Las ideas rivalizaban entre sí, íntimamente ligada a la idea de universalidad estaba la cuestión del paragone: si la pintura era superior a la escultura y viceversa.  El debate era enorme, en el siglo XV éste era un asunto intelectual de enorme actualidad.  Los escritos de Alberti, Filarete y el mismo Leonardo dejaron constancia de lo que pensaban sobre le tema.  Leonardo pensaba que el bajorrelieve era una especie de híbrido entre la pintura y la escultura, lo que podía hacerlo superior a ambos.

También había debate sobre pintura y poesía.  Durante un tiempo, se consideró que ambas actividades eran muy similares.

Leonardo escribió un tratado sobre pintura y en el decía que  “….la pintura era poesía muda y, por el contrario la poesía es pintura ciega… pero la pintura continúa siendo la más valiosa dado que sirve al sentido más noble”. ¡Lo que tú digas Leonardo!

Los círculos intelectuales de la época tenían en más alta consideración a los poetas que a los pintores.

De todos los artistas del Renacimiento que escribieron poesía el de mayor mérito literario fue sin duda Miguel Angel.

La misma idea de universalidad implicaba que el hombre universal era algo especial, diferente, un modelo del ideal.  Por tanto, es natural que los hombres universales a los que antes me he referido estuvieran a la vanguardia del movimiento que consiguió mejorar el estatus de los artistas en el siglo XV.

Una de las formas en que se manifestó este cambio la encontramos en la práctica del autorretrato.  Dada la autoconciencia que se había alcanzado hacia mediados de siglo sobre el valor del autorretrato y la imaginería asociada a la promoción intelectual y social, la labor de Antonio Filarete sin parangón.

Filarete incorporó no uno sino dos autorretratos suyos en la decoración de las puertas de bronce de San Pedro, que realizó por encargo del papa  Eugenio IV entre 1.435 y 1.445.  El segundo testimonio que dejó en su propia obra se aprecia en la cara interior de la puerta, en un relieve situado a nivel del suelo en el que aparecen Filarete y sus ayudantes, que ejecutan una danza, simbolizando así lo que pensaba de que, el trabajo en equipo tenía que ser como una danza en la que todos estaban en armonía para la consecución final y perfecta del trabajo a realizar.  El trabajo en equipo es como un grupo que baila en perfecta conjunción para la  buena realización del cometido final.

Pero Veronnoce en 1.573 compareció ante la Inquisición, la Reforma de la Iglesia católica (el concilio de Trento que se reunión de forma intermitente de 1.544 1 1563 para decidir la política de Roma) fue que las obras de arte pasaron a ser objeto de censura.  La ciencia también)

Veronece había pintado un inmenso y suntuoso lienzo para los cultos padres dominicos del Convento de SantiGiovanni e Paolo, en Venecia, en donde era necesario para reemplazar una pintura de la última cena de Tiziano que se había consumido en un incendio.

El trabajo de Veronece era en realidad un triptico, tres arcos con Cristo en el centro al y escaleras que descienden del lienzo.  A pesar del tema religioso, la pintura es  muy viva y utiliza la perspectiva de forma sorprendente; representa una elaborada representación veneciana, en la que los asistentes aparecen vestidos con finas prendas y rodeados de jarras de vino, abundante comida, negros con vestidos exóticos, perros y monos.  La Ingmisición lo reprendió por ello.

Valiente servicio hizo la Iglesia, por aquella época a las artes y las ciencias.  Si acaso, habrá que reconocer la labor de conservación y reproducción de libros que se llevó a cabo en los conventos y monasterios.

Veronece presentó excusas ante el Tribunal Inquisidor y para defenderse de las preguntas llegó a decir:

“…. En efecto está mal, pero repito que me limito a seguir lo que mis superiores en el arte han hecho antes.

¿Qué han hecho ellos?

Miguel Angel pintó en Roma al Señor, a Su Madre, a los Santos y a las Huestes Celestiales desnudos, incluso a la Virgen María.”

Salió del trance con muchos apuros y su arte, como el de tantos otros entonces, quedó amputado al no estarle permitido utilizar su imaginación.  Algunos menos afortunados fueron torturados y finalmente quemados en las Hogueras por herejes.

¡Tiempos de mal recuerdo! Pero, también de grandes artistas en las distintas profesiones como hemos podido comprobar más arriba.

Dejo aquí mi agradecimiento a Peter Watson que, con su obra Ideas, me ha permitido recopilar y tomar datos para que, con otros de imágenes y configuración, podais tener este trabajo.

emilio silvera

En el Universo se crean estrellas y… ¡Pensamientos!

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

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Mucho antes de que llegaran las revoluciones científicas que todos tenemos en la mente, la Naturaleza parecía estar regida por el Caos: Terremotos, volcanes en erupción que oscurecían el cielo lanzando el humo acompañado de cenizas, lluvias torrenciales y el rayo, tifones, Tsunamis y enfermedades incurables de la que morían millones de personas, las hambrunas que azotaban a tantas criaturas y, nadie podía explicar el comportamiento del viento, aquellas tempestades marinas, o, temblores de la Tierra inesperados que traían la destrucción y la muerte.

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Todo aquello, que sería el resultado de que, enfurecidos dioses, castigaban las impurezas del mundo y de sus criaturas. En absoluto sugería nadie que pudieran existir leyes “sencillas” y ordenadas con las que se pudieran explicar tal confusión en el comportamiento de una Naturaleza que, lo mismo se presentaba esplendorosa,  que rugía sembrando el miedo y el dolor de mil maneras distintas.

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                               Tardamos mucho en comprender, como era nuestro Sistema solar

Allí donde se percibía orden en el universo, este orden se atribuía a la respuesta que daban los objetos físicos a una necesidad de que se preservaran la armonía y el orden siempre que fuera posible -se suponía las órbitas de los planetas y del Sol alrededor de la Tierra y que eran círculos, porque los círculos eran perfectos-, los objetos caían hacia el suelo porque el centro de la Tierra marcaba el centro de todo y todo tendía a confluir hacia aquel lugar, el centro de simetría de todo el universo.

Acordaos que, el filósofo Aristarco de Samos, se atrevió a expresar sus ideas y dijo que, la Tierra y todos los planetas se movían alrededor del Sol. ¡Claro, nadie le prestó la menor atención! y, muchísimos años más tarde, tuvo que venir Copérnico, allá por el año 1543,  diciendo lo mismo para pasar a la historia. Su De Revolutionibus Orbium Coelestrum quedó terminado en lo esencial en 1530 y, a cuando se publicó, hizo exclamar, en 1539, a Martín Lutero: “Este loco desea volver de revés toda la astronomía; pero las Sagradas Escrituras nos dicen que Josué ordenó al Sol que se detuviera, no a la Tierra”. Galileo replicó más tarde, respondiendo a críticas similares: “La Biblia nos muestra la manera de llegar al cielo, no la manera en que se mueven los cielos”.

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Retrato de Kepler de un artista desconocido (ca. 1610)

Tuvo que llegar Kepler, quien, utilizando las observaciones munuciosamente recopiladas por Tycho Brahe, señaló, para aqueloos que tuvieran los ojos bien abiertos que, el planeta Marte no sólo se movía alrededor del Sol sino que, su órbita, era elíptica, echando así por tierra la antigua perfección circular, preferida por los clásicos griegos .

Ahora, pasado el tiempo y mirando hacia atrás, podemos ver con diáfana claridad, muchos ejemplos que podrían ilustrar la diferencia tan brutal que existe entre la ciencia de los antiguos y la de tiempos posteriores a partir de Galileo. Es cierto que los antiguos griegos fueron unos matemáticos excelentes, en particular, unos  geómetras de primera. También es cierto que aquella geometría que imperó durante más de dos mil años entre nosotros (aún hoy,  alguna perdura), tenía sus raíces en culturas más antiguas.

[FNT 2]

Galileo y el péndulo. La Historia nos habla del primer experimentador serio de la historia. Experimentó para demostrar el tiempo que invertía el péndulo en realizar una oscilación completa que resultó ser siempre la misma, tanto si recorría un amplio arco como si describía uno pequeño. Experimentos posteriores demostraron que ese tiempo dependía de la longitud del péndulo. Este es el fundamento del reloj de péndulo (diseñó uno que llegó a construir su hijo). Posteriormente utilizó el péndulo como preciso cuando realizó experimentos para estudiar el comportamiento de unas bolas que rodaban hacia abajo por una rampa. Estos experimentos le servían para estudiar la caída de objetos para investigar los efectos que producía la Gravedad sobre los cuerpos en movimiento.

Él desarrolló el concepto de aceleración: Una velocidad constante de 9,8 metros por segundo significa que cada segundo el objeto en movimiento cubre una distancia de 9,8 metrtos. Él descubrió que los objetos que caen se mueven cada vez más rápidos, con una velocidad que aumenta cada segundo y que el aumento, era uniforme, siempre el mismo. También observó como aquellas bolas que caen por la rampa, se frenan a causa del rozamiento. Aquello era física pura dando sus primeros pasos y camino de la relatividad, la termodinámica y la mecánica cuántica.

Fue un grande entre los gigantes. Se le suele recordar como el fundador del método experimental de la física; su imagen va asociada con la del telescopio y el plano inclinado, con los instrumentos que diseñó y armó para observar y medir. También es famosa su polémica con los aristotélicos de su tiempo que se limitaban a citar a los clásicos y pensar cómo debían ser los movimientos de los cuerpos, en vez de observarlos. Por último, ¿quién no conoce la anécdota del atrevido maestro arrojando dos cuerpos de diferente peso desde la Torre de Pisa? (Anécdota probablemente apócrifa pero, como dicen los italianos, Se non è … è ben trovatto! ).

Fue una combinación del descubrimiento de las órbitas elípticas por parte de Kepler, y de la teoría de Galileo sobre la aceleración y el método científico, lo que preparó el camino para el mayor descubrimiento científico del siglo XVII, y quizá de todos los siglos: la Ley de la Gravitación universal de Newton que cerró con el broche de oro que conocemos por su gran obra: Philosophiae Naturalis Principia Mathemática, más conocida coloquialmente como los Principia, publicada en 1687.

Newton adoptó y perfeccionó la idea de Galileo, valorando de manera positiva los deliberadamente simplificados (como los planos sin rozamiento) para utilizarlos en la descripción de aspectos concretos del mundo real. Por ejemplo, una característica fundamental de los trabajos de Newton sobre la Gravedad y las órbitas  es el hecho de que, en sus cálculos realtivos a los efectos de la Gravedad, él consideró objetos tales como Marte, la Luna o una , como si toda su masa estuviera concentrada en un solo punto, y de esta manera, siempre que nos encontremos en el exterior del objeto en cuestión, su influencia gravitatoria se mide en función de nuestra distancia a dicho a dicho punto, que es el centro de masa del objeto /y asimismo el centro geométrico, si el objeto es una esfera).

Allí quedaron para las generaciones venideras las Leyes del movimiento de Newton, que copnstituyen la de trescientos años de ciencia, pero que puede resumirse de una forma muy sencilla y que marcan el desarrollo del modo científico de observar el mundo.

Para resolver un problema en mecánica, lo único que necesito es las tres leyes de Newton

- Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas transmitidas sobre él.

- El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz transmitida y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

- Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.

Esta y tercera ley es completamente original de Newton (pues las dos primeras ya habían sido propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke y Huygens) y hace de las leyes de la mecánica un conjunto lógico .

El problema de los tres cuerpos fue, totalmente inabordable por Newton que, en aquellos casos en los que se veía imposibilitado, siempre recurría a Dios para que le solucionara el asunto. Claro que, ante tal sugerencia, siempre se encontraba de frente con Leibniz que, comparó el universo ordenado y determinista de Newton con un reloj, afirmando con sarcasmo que el Dios de Newton debía ser un relojero bastante torpe si era incapaz de hacer un reloj que marcara siempre la hora correcta, pues para que funcionara bien tenía que intervenir cada vez que se estropeara.

Aquel problema de los tres cuerpos (del que hablaremos en otra ocasión), continuó sin solución hasta finales del siglo XVII, cuando entró en escena el matemático francés Pierre Laplace,  (claro que, también tendríamos que ver lo que dijo Poincaré, otro francés, al respecto).

Así, poco a poco, se pudo ir poniendop orden y buscando explicación para todos aquellos fenómenos de la Naturaleza que no tenían explicación y que, sólo la Ciencia, nos la podía dar.

                             Los experimentos de Faraday quedaron para la Historia

Mas tarde llegarían Faraday y Maxwell que investigaron la naturaleza de la luz el primero y, supo expresarla en ecuaciones el segundo. Aquello, fue un de gigante para comprender el mundo que nos rodea y cómo funciona, en algunos aspectos, la Naturaleza. Podemos decir que aquello fue uno de los mayores triunfos de la Ciencia del siglo XIX. La explicación dada por Maxwell sobre la radiación electromagnética se basó en la obra de Faraday y, entre ambos, dijeron al mundo que electricidad y magnetismo eran dos aspectos distintos de la misma cosa.

Ecuaciones de Maxwell
                                       Forma integral y diferencial de las ecuaciones de Maxwel
           Él nos dijo con estas cuatro ecuaciones vectoriales todo sobre la Luz

Las ecuaciones de Maxwell llevaban consigo dos características muy curiosas: una de ellas pronto tendería un profundo impacto en la física, y la otra fue considerada hasta tiempos muy recientes sólo como una rareza de menor importancia. La primera de aquellas características innovadoras era que daban a la velocidad de la luz un valor constante, independientemente de cómo se mueva la fuente de luz con respecto a la (o aparato) que mida su velocidad. Ya sabeis que fue esto, lo que llevó a Einstein a desarrollar la teoría de la relatividad en 1905.

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En el mundo de la física las ideas de Max Planck fueron progenitoras de algunas de las aportaciones más importantes de Einstein. Planck fue el primero en …

A partir de todo aquello, Eisntein Planck y después muchos otros, vinieron a poner los conocimientos de la Ciencias Físicas y Astronómicas en un  lugar privilegiado en el que, podíamos mirar las galaxias y también a los átomos. El mundo de lo muy grande y el de lo muy pequeño, quedó al alcance del entendimiento humano. Claro que, Como dijo Kart Raimund Popper, filósofo británico de origen austriaco (Viena, 1902 – Croydon, 1.994) que realizó sus mas importantes trabajos en el ámbito de la metodología de la ciencia: “cuanto más profundizo en el de las cosas, más consciente soy de lo poco que sé. Mis conocimientos son finitos pero, mi ignorancia, es infinita“.

Está claro que la mayoría de las veces, no hacemos la pregunta adecuada porque nos falta conocimiento para realizarla. Así, cuando se hacen nuevos descubrimientos nos dan la posibilidad de hacer nuevas preguntas, ya que en la ciencia, generalmente, cuando se abre una puerta nos lleva a una gran sala en la que encontramos otras puertas cerradas y tenemos la obligación de buscar las llaves que nos permitan abrirlas para . Esas puertas cerradas esconden las cosas que no sabemos y las llaves que las pueden abrir son retazos de conocimientos que nos permiten entrar para descorrer la cortina que esconde los secretos de la Naturaleza, de la que en definitva, formamos parte.

¡Cuánto hay ahí, en esa bella Nebulosa de arriba! En espesas nubes moleculares que se concentran en vórtices obligadas por la Gravedad, nacen nuevas estrellas y nuevos mundos. Ahí se transforman los materiales sencillos como el Hidrógeno en otros más complejos y, la radiación de las jóvenes estrellas nuevas masivas, tiñen de rojo el gas y el polvo del lugar, mientras , presumidas, se exhiben rodeadas de ese azul suave que las distingue de aquellas otras más antiguas, que tiñen de amarillo y rojo toda la región.

http://univerpuebla.files.wordpress.com/2010/12/espacio.jpg¿Qué sería de la cosmología sin   ¿Es la ecuación de Einstein donde  es el tensor energía-momento que mide el de materia-energía, mientras que  es el Tensor de curvatura de Riemann contraído que nos dice la cantidad de curvatura presente en el hiperespacio. Este pequeño conjunto de signos es uno de los pensamientos más profundos de la mente humana y… ¡Nos dice tánto con tan poco! En esa ecuación de campo de la relatividad general, está presente lo que los físicos llaman “belleza en una ecuación”, toda vez que dice muchísimo con muy poco.

Resultado de imagen de una singularidad en el universo

También esa ecuación nos habló de la existencia de Agujeros negros, esos objetos de densidad “infinita” en los que dejan de existir el espacio y el tiempo. La singularidad es el punto matemático en el que ciertas cantidades físicas alcanzan valores infinitos. Así nos lo dice la relatividad general general: la curvatura del espacio-tiempo se hace infinita en un Agujero Negro.

 La cosmología estaría 100 años atrás sin esta ecuación. Einstein  con sus dos versiones de la realtividad que nos descubrió un universo donde la velocidad estaba limitada a la de la luz, donde la energía estaba escondida, quieta y callada, en forma de masa, y donde el espacio y el tiempo se curva y distorsiona cuando están presentes grandes objetos estelares, nos descubrio un Universo nuevo, un mundo fantástico de posibilidades ilimitadas en el que podían ocurrir maravillas como, por ejemplo, que el tiempo transcurriera más lentamente y dónde reside la fuente de la energía. Claro que, al mérito de Einstein (que lo tiene), tendríamos que sumar el de Faraday, Maxwell, Mach, Lorentz, Planck y algunos otros de cuyas ideas él supo aunar un todo que clarificó el mundo y que, por separado, no decían tanto.

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No puedo evitarlo, siento debilidad por las estrellas, esos objetos brillantes del cielo en los que, se “fabrican” los elementos complejos que son la materia primaria para la vida. Nosotros, como he comentado muchas veces, estamos hechos de polvo de estrellas.

En ellas, en las estrellas, se producen cambios y transformaciones de cuyos procesos, debemos conocer para saber lo que allí ocurre y el por qué de esas mutaciones de la materia. Siempre llamó mi atención las estrellas que se forman a partir de gas y polvo cósmico. Nubes enormes de gas y polvo (como la nebulosa cabeza de caballo en la de arriba) se van juntando. Sus moléculas cada vez más apretadas se rozan, se ionizan y se calientan hasta que en el núcleo central de esa bola de gas caliente, la temperatura alcanza millones de grados. La enorme temperatura hace posible la fusión de los protones y, en ese instante, nace la estrella que brillará durante miles de millones de años y dará luz y calor. Su ciclo de vida estará supeditado a su masa. Si la estrella es supermasiva, varias masas solares, su vida será más corta, ya que consumirá el nuclear de fusión (hidrógeno, helio, litio, oxígeno, etc) con más voracidad que una estrella mediana como nuestro Sol, de vida más duradera.

En las estrellas está el secreto de todos los elementos naturales que conocemos en la Naturaleza, allí se fraguan todos mediante la fusión de la materia sencilla en otra más compleja, en sus hornos nbucleares que, en estrellas como el Sol, llegan hasta el Hierro antes de convertirse en gigantes rojas y enanas blancas después, dejando una bonita Nebulosa planetaria. Otros elementos más pesados surgen de las explosiones de Supernovas que es el final de las estrellas masivas que terminan como agujeros negros y púlsares regando antes el espacio interestelar de material nebulosa con sus eyecciones de las capas exteriores antes de explotar.

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Una estrella, como todo en el universo, está sostenida por el equilibrio de dos contrapuestas; en este caso, la fuerza que tiende a expandir la estrella (la energía termonuclear de la fusión) y la fuerza que tiende a contraerla (la fuerza gravitatoria de su propia masa). Cuando finalmente el proceso se detiene por agotamiento del combustible de fusión, la estrella pierde la fuerza de expansión y queda a merced de la fuerza de gravedad; se hunde bajo el peso de su propia masa, se contrae más y más, y en el caso de estrellas súper masivas, se convierten en una singularidad, una masa que se ha comprimido a tal extremo que acaba poseyendo una fuerza de gravedad de una magnitud difícil de imaginar para el común de los mortales.

La Tierra desde el espacio

A nosotros nos puede parecer enorme, es el planeta que acoge a toda la Humanidad. Sin embargo, en el contexto del Universo y comparado con otros objetos cosmológicos, es menos que una mota de polvo y, si pensamos en ello, (quizás), podamos llegar a la conclusión de que debemos cambiar y mirar las cosas desde otras perspectivas, al fin y al cabo no somos tan importantes como algunas veces podemos creer, ni sabemos, tanto como creemos.

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                    ¡Sí, la Galaxia está en Mente y, nuestra Mente, en la Galaxia!

La evolución del Universo que está prescrita por el paso del Tiempo (con la ayuda de la Entropía), es inexorable, y, nosotros, nuestras mentes, que son el ejemplo más claro de la evolución en su más alto grado de la materia, también evoluciona al mismo ritmo que el universo nos marca. De esa manera, el transcurrir de los siglos posibilitan la apertura mental de nuevas ideas y, el conocimiento del mundo, de la Naturaleza, se hace cada vez más patente para nosotros que, al final de toda esta historia, volveremos a fundirnos con todo, en el mismo lugar del que partimos: ¡Las estrellas! allí está nuestro origen y, algo me dice que volveremos a él.

¿Será cuando llegue Andrómeda y le de el beso de amor a la Vía Láctea? La Galaxia Andrómeda se acerca a nosotros a una velocidad escalofriante de 500 Km/s., es tanta la distancia que de ella nos separa (2,3 años-luz) que, tardará 3.000 millones de años en fundirse con la Vía Láctea y, para entonces, ¿quién podrá estar aquí?

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Desde los átomos hasta las estrellas: Un largo viaje

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

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“Pues yo he sido a veces un muchacho y una chica,

Un matorral y un pájaro y un pez en las olas saladas.”

Esto nos decía Empédocles, el padre de aquellos primitivos elementos formados por Agua, tierra, aire y fuego que, mezclados en la debida proporción, formaban todas las cosas que podemos ver a nuestro alrededor. Claro que, él no podía llegar a imaginar hasta donde pudimos llegar después en la comprensión de la materia a partir del descubrimiento de las partículas “elementales” que formaban el átomo. Pero sí, con sus palabras, nos quería decir que, la materia, una veces está conformando mundos y, en otras, estrellas y galaxias.

Sí, hay cosas malas y buenas  pero todas deben ser conocidas para poder, en el primer caso aprovecharlas, y en el segundo, prevenirlas.

Pero demos un salto en el tiempo y viajemos hasta los albores del siglo XX cuando se hacía cada vez más evidente que alguna clase de energía atómica era responsable de la potencia del Sol y del resto de las estrellas que más lejos, brillaban en la noche oscura. Ya en 1898, sólo dos años despuès del descubrimiento de la radiactividad por Becquerel, el geólogo americano Thomas Chrowder Chamberlin especulaba que los átomos eran “complejas organizaciones y centros de enormes energías”, y que “las extraordinarias condiciones que hay en el centro del Sol pueden…liberar una parte de su energía”. Claro que, por aquel entonces, nadie sabía cual era el mecanismo y cómo podía operar, hasta que no llegamos a saber mucho más sobre los átomos y las estrellas.

         Conseguimos tener los átomos en nuestras manos

El intento de lograr tal comprensión exigió una colaboración cada vez mayor entre los astrónomos y los físicos nucleares. Su trabajo llevaría, no sólo a resolver la cuestión de la energía estelar, sino también al descubrimiento de una trenza dorada en la que la evolución cósmica se entrelaza en la historia atómica y la estelar.

La Clave: Fue comprender la estructura del átomo. Que el átomo tenía una estructura interna podía inferirse de varias líneas de investigación, entre ellas, el estudio de la radiactividad: para que los átomos emitiesen partículas, como se había hallado que lo hacían en los laboratorios de Becquerel y los Curie, y para que esas emisiones los transformasen de unos elementos en otros, como habían demostrado Rutherford y el químico inglés Frederick Soddy, los átomos debían ser algo más que simples unidades indivisibles, como implicaba su nombre (de la voz griega que significa “imposible de cortar”).

El átomo de Demócrito era mucho más de lo que él, en un principio intuyó que sería. Hoy sabemos que está conformado por diversas partículas de familias diferentes: unas son bariones que en el seno del átomo llamamos nucleones, otras son leptones que giran alrededor del núcleo para darle estabilidad de cargas, y, otras, de la familia de los Quarks, construyen los bariones del núcleo y, todo ello, está, además, vigilado por otras partículas llamadas bosones intermedios de la fuerza nuclear fuerte, los Gluones que, procuran mantener confinados a los Quarks.

Pero no corramos tanto, la física atómica aún debería recorrer un largo camino para llegar a comprender la estructura que acabamos de reseñar. De los trs principales componentes del átomo -el protón, el neutrón y el electrón-, sólo el electrón había sido identificado (por J.J. Thomson, en los últimos años del siglo XIX). Nadie hablaba de energía “nuclear” pues ni siquiera se había demostrado la existencia de un núcleo atómico, y mucho menos de sus partículas constituyentes, el protón y el neutrón, que serían identificados, respectivamente, por Thomson en 1913 y James Chawick en 1932.

De importancia capital resultó conocer la existencia del núcleo y que éste, era 1/100.000 del total del átomo, es decir, casi todo el átomo estaba compuesto de espacios “vacíos” y, la materia así considerada, era una fracción inifintesimal del total atómico.

Rutherford, Hans Geiger y Ernest Marsden se encontraban entre los Estrabones y Tolomeos de la cartografía atómica, en Manchester , de 1909 a 1911, sonderaron el átomo lanzando corrientes de “partículas alfa” subatómicas -núcleos de helio- contra delgadas laminillas de oro, plata, estaño y otros metales. La mayoría de partículas Alfa se escapaban a través de las laminillas, pero, para sombro de los experimentadores, algunas rebotaban hacia atrás. Rutherford pensó durante largo tiempo e intensamente en este extraño resultado; era tan sorprendente, señalaba, como si una bala rebotase sobre un pañuelo de papel. Finalmente, en una cena en su casa en 1911, anunció a unos pocos amigos que había dado con una explicación: que la mayoría de la masa de un átomo reside en un diminuto núcleo masivo. Ruthertford pudo calcular la carga y el diámetro máximo del núcleo atómico. Así se supo que los elementos pesados eran más pesados que los elementos ligeros porque los núcleos de sus átomos tienen mayor masa.

Todos sabemos ahora, la función que desarrollan los electrones en el atomo. Pero el ámbito de los electrones para poder llegar a la comprensión completa, tuvo que ser explorado, entre otros, por el físico danés Niels Bohr, quien demostró que ocupaban órbitas, o capas, discretas que rodean al núcleo. (Durante un tiempo Bohr consideró el átomo como un diminuto sistema solar, pero ese análisis, pronto demostró ser inadecuado; el átomo no está rígido por la mecánica newtoniana sino por la mecánica cuántica.)

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Entre sus muchos otros éxitos, el modelo de Bohr revelaba la base física de la espectroscopia. El número de electrones de un átomo está determinado por la carga eléctrica del núcleo, la que a su vez se debe al número de protones del núcleo, que es la clave de la identidad química del átomo. Cuando un electróncae  de una órbita externa a una órbita interior emite un fotón. La longitud de onda de este fotón está determinada por las órbitas particulares entre las que el electrón efectúa la transición. E esta es la razón de que un espectro que registra las longitudes de onda de los fotones, revele los elementos químicos que forman las estrellas u otros objetos que sean estudiados por el espectroscopista. En palabras de Max Planck, el fundador de la física cuántica, el modelo de Bohr del átomo nos proporciona “la llave largamente buscada de la puerta de entrada al maravilloso mundo de la espectroscopia, que desde el descubrimiento del análisis espectral (por Fraunhoufer) había desafiado obstinadamente todos los intentos de conocerlo”.

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Es curioso que, mirando en la oscura noche como brillan las estrellas del cielo, nos atrae su titilar engañoso (es la atmósfera terrestre la que hace que lo parezca) y su brillo, Sin embargo, pocos llegan a pensar en lo que verdaderamente está allí ocurriendo. Las transformaciones de fase por fusión no cesan. Esta transformación de materia en energía es consecuencia de la equivalencia materia-energía, enunciada por Albert Einstein en su famosa fórmula E=mc2; donde E es la energía resultante, m es la masa transformada en energía, y c es la velocidad de la luz (300 000 kilómetros por segundo). La cantidad de energía que se libera en los procesos de fusión termonuclear es fabulosa. Un gramo de materia transformado íntegramente en energía bastaría para satisfacer los requerimientos energéticos de una familia mediana durante miles de años.

Es un gran triunfo del ingenio humano el saber de qué, están confomadas las estrellas, de qué materiales están hechas. Recuerdo aquí a aquel Presidente de la Real Society de Londres que, en una reunión multitudinaria, llegó a decir: “Una cosa está clara, nunca podremos saber de qué están hechas las estrellas”. El hombre se vistió de gloria con la, desde entonces, famosa frase. Creo que nada, con tiempo por delante, será imposible para nosotros.

Pero, por maravilloso que nos pueda parecer el haber llegado a la comprensión de que los espectros revelan saltos y tumbos de los electrones en sus órbitas de Bohr, aún nadie podía hallar en los espectros de las estrellas las claves significativas sobre lo que las hace brillar. En ausencia de una teoría convincente, se abandonó este campo a los taxonomistas, a los que seguían obstinadamente registrando y catalogando espectros de estrellas, aunque no sabían hacia donde los conduciría esto.

En el Laboratorio de la Universidad de Harvard, uno de los principales centros de la monótona pero prometedora tarea de la taxonomía estelar, las placas fotográficas que mostraban los colores y espectros de decenas de miles de estrellas se apilaban delante de “calculadoras”, mujeres solteras en su mayoría y, de entre ellas, Henrietta Leavitt, la investigadora pionera de las estrellas variables Cefeidas que tan útiles serían a Shapley y Hubble.

Imagen de Sirio A, la estrella más brillante del cielo tomada por el Telescopio Hubble  (Créd. NASA). Sirio es la quinta estrella más cercana y tiene una edad de 300, millones de años. Es una estrella blanca de la secuencia principal de tipo espectral A1V con temperatura superficial de 10 000 K y situada a 8,6 años luz de la Tierra. Es una estrella binaria y, de ella, podríamos contar muchas historias. La estrella fue importante en las vidas de Civilizaciones pasadas como, por ejemplo, la egipcia.

Fue Cannon quien, en 1915, empezó a discernir la forma en una totalidad de estrellas en las que estaba presente la diversidad, cuando descubrió que en una mayoría, las estrellas, pertenecían a una de media docena de clases espectrales distintas. Su sistema de clasificación, ahora generalizado en la astronomía estelar, ordena los espectros por el color, desde las estrellas O blancoazuladas, pasando por las estrellas G amarillas como el Sol, hasta estrellas rojas M. Era un rasgo de simplicidad denajo de la asombrosa variedad de las estrellas.

Pronto se descubrió un orden más profundo, en 1911, cuando el ingeniero y astrónomo autodidacta danés Ejnar Hertzsprung analizó los datos de Cannon y Maury de las estrellas de dos cúmulos, las Híades y las Pléyades. Los cúmulos como estos son genuinos conjuntos de estrellas y no meras alineaciones al azar; hasta un observador inexperimentado salta entusiamado cuando recorre con el telecopio las Pléyades, con sus estrellas color azul verdoso enredadas en telarañas de polvo de diamante, o las Híades, cuyas estrellas varían en color desde el blanco mate hasta un amarillo apagado.

                                                                                  Las Híades

Hertzsprung utilizó los cúmulos como muestras de laboratorio con las que podía buscar una relación entre los colores y los brillos intrínsecos de las estrellas. Halló tal relación: la mayoría de las estrellas de ambos cúmulos caían en dos líneas suavemente curvadas. Esto, en forma de gráfico, fue el primer esbozo de un árbol de estrellas que desde entonces ha sido llamado diagrama Hertzsprung-Russell.

El progreso en física, mientras tanto, estaba bloquedado por una barrera aparentemente insuperable. Esto era literal: el agente responsable era conocido como barrera de Coulomb, y por un tiempo frustó los esfuerzos de las físicos teóricos para copmprender como la fusión nuclear podía producir energía en las estrellas.

La línea de razonamiento que conducía a esa barrera era impecable. Las estrellas están formadas en su mayor parte por hidrógeno. (Esto se hace evidente en el estudio de sus espectros.) El núcleo del átomo de Hidrógeno consiste en un solo protón, y el protón contiene casi toda la masa del átomo. (Sabemos esto por los experimentos de Rutherford). Por tanto, el protón también debe contener casi toda la energía latente del átomo de hidrógeno. (Recordemos que la masa es igual a la energía: E = mc2.) En el calor de una estrella, los protones son esparcidos a altas velocidades -el calor intenso significa que las partículas involucradas se mueven a enormes velocidades- y, como hay muchos protones que se apiñan en el núcleo denso de una estrella, deben tener muchísimos choques. En resumen, la energía del Sol y las estrellas, puede suponerse razonablemente, implica las interacciones de los protones. Esta era la base de la conjetura de Eddintong de que la fuente de la energía estelar “difícilmente puede ser otra que la energía subatómica, la cual, como se sabe, existe en abundancia en toda materia”.

                 Plasma en ebullición en la superficie del Sol

Hasta el momento todo lo que hemos repasado está bien pero, ¿que pasa con la Barrera de Coulomb? Los protones están cargados positivamente; las partículasd de igual carga se repelen entre sí; y este obstáculo parecía demasiado grande para ser superado, aun a la elevada velocidad a la que los protones se agitaban en el intenso calor del interior de las estrellas. De acuerdo con la física clásica, muy raras veces podían dos protones de una estrella ir con la rapidez suficiente para romper las murallas de sus campos de fuerza electromagnéticos y fundirse en un solo núcleo. Los cálculos decían que la tasa de colisión de protones no podía bastar para mantener las reacciones de fusión. Sin embargo, allí estaba el Sol, con el rostro radiante, riéndose de las ecuaciones que afirmaban que no podía brillar.

Afortunadamente, en el ámbito nuclear, las reglas de la Naturaleza no se rigen por las de la mecánica de la física clásica, que tienen validez para grandes objetos, como guijarros y planetas, pero pierden esa validez en el reino de lo muy pequeño. En la escala nuclear, rigen las reglas de la indeterminación cuántica.  La mecánica cuántica demuestra que el futuro del protón sólo puede predecirse en términos de probabilidades: la mayoría de las veces el protón rebotará en la Barrera de Coulomb, pero de cuando en cuando, la atravesará. Este es el “efecto túnel cuántico”; que permite brillar a las estrellas.

George Gamow, ansioso de explotar las conexiones entre la astronomía y la nueva física exótica a la que era adepto, aplicó las probabilidades cuánticas a la cuestión de la fusión nuclear en las estrellas y descubrió que los protones pueden superar la Barrera de Coulomb. Esta historia es mucho más extensa y nos llevaría hasta los trabajos de Hans Bethe, Edward Teller y otros, así como, al famoso Fred Hoyle y su efecto Triple Alfa y otras maravillas que, nos cuentan la historia que existe desde los átomos a las estrellas del cielo.

emilio silvera