{"id":4617,"date":"2011-01-25T09:23:07","date_gmt":"2011-01-25T07:23:07","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=4617"},"modified":"2011-01-25T14:43:05","modified_gmt":"2011-01-25T12:43:05","slug":"%c2%a1la-fisica-la-maravilla-que-nos-acerca-a-la-materia-y-a-muchas-cosas-mas","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2011\/01\/25\/%c2%a1la-fisica-la-maravilla-que-nos-acerca-a-la-materia-y-a-muchas-cosas-mas\/","title":{"rendered":"\u00a1La F\u00edsica! La maravilla que nos acerca a la materia y…a muchas cosas m\u00e1s"},"content":{"rendered":"

Como pensativo y en otro lugar, me pongo a garabatear en una hoja de papel blanco y, sin saber exactamente qu\u00e9 estoy haciendo, escribo las ecuaciones de la constante de Planck<\/a> en sus dos versiones, h y \u0127; la igualdad masa-energ\u00eda de Einstein<\/a>; la Constante gravitacional de Newton<\/a>, la constante de estructura fina (137); el radio del electr\u00f3n<\/a>, y, de pronto, parezco despertar y me encuentro con un folio casi lleno de n\u00fameros y letras que, al detenerme en cada uno de ellos, puedo ver, de manera clara y precisa los mensajes que nos mandan y, es entonces cuando, soy consciente de lo que puede alcanzar la mente humana que, a trav\u00e9s de las matem\u00e1ticas llegan a describir fen\u00f3menos de la Naturaleza que nunca podr\u00edan describir las palabras. Son las matem\u00e1ticas, ese lenguaje especial el que nos permite profundizar en la realidad de las cosas, de la materia y de las leyes que en el Universo rigen.<\/p>\n

\u00a1Me encantan sus mensajes!<\/p>\n

Es verdaderamente meritorio el enorme avance que en tan poco tiempo ha dado la Humanidad, en el campo de la F\u00edsica.<\/p>\n

En poco m\u00e1s o menos, un siglo y medio, se ha pasado de la oscuridad a una claridad, no cegadora a\u00fan, pero s\u00ed, aceptable.\u00a0 Son muchos los secretos de la Naturaleza f\u00edsica que han sido desvelados y, el ritmo, parece que se mantiene a un nivel muy aceptable.<\/p>\n

\u00a1El Tiempo!, ese preciado bien, est\u00e1 a nuestro favor.\u00a0 S\u00f3lo tenemos que ir pasando el testigo para alcanzar las metas propuestas.<\/p>\n

<\/p>\n

Pongamos nuestras esperanzas en que no seamos tan irresponsables como para estropearlo todo.<\/p>\n

Las voces de Emi y Alicia, en una de sus innumerables discusiones, me distraen.\u00a0 Me concentro y consigo aislarme, ya estoy en otro lugar, todo tranquilo.\u00a0Ahora puedo pensar en mis cosas de la F\u00edsica, de la Astronom\u00eda, la Gravedad o el electromagnetismo.<\/p>\n

Cuestiones sencillas de entender para los iniciados y, a veces, muy complejas para la gente corriente.\u00a0 Por tal motivo, si escribo sobre estos interesantes temas, mi primera preocupaci\u00f3n es la de buscar la sencillez en lo que explico.\u00a0 No siempre lo consigo.<\/p>\n

Por ejemplo, quiero explicar el magnetismo y digo:<\/p>\n

Grupo de fen\u00f3menos asociados con los campos magn\u00e9ticos.\u00a0 Siempre que una corriente el\u00e9ctrica fluye, se produce un campo magn\u00e9tico; como el movimiento orbital de un electr\u00f3n<\/a>, y el esp\u00edn<\/a> de los electrones<\/a> at\u00f3micos son equivalentes a peque\u00f1os circuitos de corriente, los \u00e1tomos individuales crean campos magn\u00e9ticos a su alrededor cuando los electrones<\/a> orbitales tienen un momento magn\u00e9tico neto como resultado de su momento angular.\u00a0 El momento angular de un \u00e1tomo es el vector suma de los momentos magn\u00e9ticos de los movimientos orbitales y de los espines de todos los electrones<\/a> en el \u00e1tomo.<\/p>\n

Las propiedades magn\u00e9ticas macrosc\u00f3picas de una sustancia tienen su origen en los momentos magn\u00e9ticos de sus \u00e1tomos o mol\u00e9culas constituyentes.\u00a0 Diferentes materiales poseen distintas caracter\u00edsticas en un campo magn\u00e9tico aplicado; hay cuatro tipos de comportamiento magn\u00e9tico:<\/p>\n

a)\u00a0\u00a0\u00a0 En diamagnetismo, la magnetizaci\u00f3n est\u00e1 en la direcci\u00f3n opuesta a la del campo aplicado, es decir, la susceptibilidad es negativa.\u00a0 Aunque todas las sustancias son diamagn\u00e9ticas, es una forma d\u00e9bil de magnetismo que puede ser enmascarada por otras formas m\u00e1s fuertes.\u00a0 Tiene su origen, en los cambios inducidos por los campos aplicados en las \u00f3rbitas de los electrones<\/a> de una sustancia, siendo la direcci\u00f3n del cambio opuesto a la del flujo aplicado (de acuerdo con la ley de Lenz).<\/p>\n

Existe, por tanto, una d\u00e9bil susceptibilidad negativa (del orden de -10-8 m3<\/sup> moL-1<\/sup>) y una permeabilidad relativa ligeramente menor que uno.<\/p>\n

b)\u00a0\u00a0 En paramagnetismo, los \u00e1tomos o mol\u00e9culas de la sustancia tienen momentos magn\u00e9ticos orbitales o esp\u00edn<\/a> que son capaces de estar alineados en la direcci\u00f3n del campo aplicado.\u00a0 Estos, por tanto, tienen una susceptibilidad positiva (aunque peque\u00f1a) y una permeabilidad relativa ligeramente mayor que uno.\u00a0 El paramagnetismo aparece en todos los \u00e1tomos y mol\u00e9culas con electrones<\/a> desapareados; es decir; \u00e1tomos libres, radicales libres y compuestos de metales de transici\u00f3n que contienen iones con capas de electrones<\/a> no llenas.<\/p>\n

Tambi\u00e9n ocurre en metales como resultado de momentos magn\u00e9ticos asociados a los espines de los electrones<\/a> de conducci\u00f3n.<\/p>\n

c)\u00a0\u00a0\u00a0 En sustancias ferromagn\u00e9ticas, dentro de un cierto rango de temperaturas, hay momentos magn\u00e9ticos at\u00f3micos netos, que se alinean de forma que la magnetizaci\u00f3n persiste despu\u00e9s de eliminar el campo aplicado.<\/p>\n

Por debajo de una cierta temperatura, llamada el punto de Curie ( o temperatura de Curie), un campo magn\u00e9tico en aumento aplicado a una sustancia ferromagn\u00e9tica causar\u00e1 una magnetizaci\u00f3n creciente hasta un valor m\u00e1ximo, llamado la magnetizaci\u00f3n de saturaci\u00f3n.\u00a0 Esto es debido a que una sustancia ferromagn\u00e9tica est\u00e1 constituida por peque\u00f1as regiones magnetizadas (1-0,1 mm de ancho) llamadas dominios.<\/p>\n

El momento magn\u00e9tico total de la muestra de sustancia es el vector suma de los momentos magn\u00e9ticos de los dominios constituyentes.\u00a0 Dentro de cada dominio los momentos at\u00f3micos individuales se alinean espont\u00e1neamente por fuerzas de intercambio, que dependen de si los espines de los electrones<\/a> at\u00f3micos son paralelos o antiparalelos.<\/p>\n

Sin embargo, en un trozo no magnetizado de material ferromagn\u00e9tico los momentos de los dominios no est\u00e1n alineados; cuando un campo externo es aplicado, esos dominios que est\u00e1n alineados con el campo aumentan de tama\u00f1o a expensas de otros.<\/p>\n

En un campo muy intenso todos los dominios se alinean en la direcci\u00f3n del campo y producen la alta magnetizaci\u00f3n observada.\u00a0 El hierro, el n\u00edquel, el cobalto y sus aleaciones son ferromagn\u00e9ticos.\u00a0 Por encima del punto de Curie, los materiales ferromagn\u00e9ticos se vuelven paramagn\u00e9ticos.<\/p>\n

d)\u00a0\u00a0 Algunos metales, aleaciones y sales de elementos de transici\u00f3n muestran otro tipo de magnetismo llamado antiferromagnetismo.\u00a0 Esto ocurre por debajo de cierta temperatura, llamada la temperatura de N\u00e9el, a la cual se forma espont\u00e1neamente una red ordenada de momentos magn\u00e9ticos at\u00f3micos en la que momentos alternos tienen direcciones opuestas.\u00a0 No hay, por tanto, momento magn\u00e9tico resultante en ausencia de un campo aplicado.<\/p>\n

En el fluoruro de manganeso, por ejemplo, esta disposici\u00f3n antiparalela ocurre por debajo de una temperatura de N\u00e9el de 72 k.\u00a0 Por debajo de esta temperatura, el ordenamiento espont\u00e1neo se opone a la tendencia normal de los momentos magn\u00e9ticos de alinearse con el campo aplicado.\u00a0 Por encima de la temperatura de N\u00e9el la sustancia es paramagn\u00e9tica.<\/p>\n

Una forma especial de antiferromagnetismo es el ferrimagnetismo, un tipo de magnetismo mostrado por las ferritas.\u00a0 En estos materiales, o bien los momentos magn\u00e9ticos de los iones adyacentes son antiparalelos y de intensidad desigual, o bien el n\u00famero de momentos magn\u00e9ticos en una direcci\u00f3n es mayor que el n\u00famero de los que hay en la direcci\u00f3n opuesta.<\/p>\n

Mediante una adecuada elecci\u00f3n de los iones de tierra raras en las redes de ferrita es posible dise\u00f1ar sustancias ferrimagn\u00e9ticas con magnetizaciones espec\u00edficas para su uso en componentes electr\u00f3nicos.<\/p>\n

Si nos queremos referir al geomagnetismo, estaremos hablando de la ciencia que estudia el campo magn\u00e9tico terrestre.<\/p>\n

Si una barra de im\u00e1n es suspendida en cualquier punto de la superficie terrestre, de forma que se pueda mover libremente en todos los planos, el polo Norte del im\u00e1n apuntar\u00e1 en una direcci\u00f3n aproximadamente al Norte.\u00a0 El \u00e1ngulo (D) entre la direcci\u00f3n horizontal a la que apunta y el meridiano geogr\u00e1fico en ese punto se llama la declinaci\u00f3n magn\u00e9tica.\u00a0 Se toma positiva al Este del Norte geogr\u00e1fico y negativa al Oeste.\u00a0 La aguja no estar\u00e1 horizontal salvo en el ecuador magn\u00e9tico.\u00a0 En todos los dem\u00e1s lugares formar\u00e1 un \u00e1ngulo (\/) con la horizontal, llamado la inclinaci\u00f3n magn\u00e9tica.<\/p>\n

En todos los polos magn\u00e9ticos \/= 90\u00b0 (+90\u00b0 en el polo Norte, -90\u00b0 en el polo Sur), y la aguja ser\u00e1 vertical.<\/p>\n

Las posiciones de los polos, que var\u00edan con el tiempo, eran en los a\u00f1os setenta aproximadamente 76, 1 \u00b0 N, 100\u00b0 W (N) y 65, 8\u00b0 S, 139\u00b0 E (S).\u00a0 El vector intensidad F del campo geomagn\u00e9tico se determina por I, D y F, donde F es la intensidad magn\u00e9tica local del campo medida en gauss o tesla, o lo que es igual a: 1 gauss: 10-4<\/sup> teslas). F, I y D, junto con las componentes vertical y horizontal de F y sus componentes Norte y Este, son llamados los elementos magn\u00e9ticos.<\/p>\n

Esta explicaci\u00f3n del geomagnetismo, podr\u00eda ser m\u00e1s larga y completa, con muchos m\u00e1s datos t\u00e9cnicos y matem\u00e1ticos.\u00a0 Sin embargo, \u00bf a quien le gustar\u00eda ?<\/p>\n

A eso me refer\u00eda en la p\u00e1gina 2 cuando dec\u00eda: \u201c\u2026 primera preocupaci\u00f3n es la de buscar la sencillez en lo que explico.\u00a0\u00a0 No siempre lo consigo.\u201d<\/p>\n

A continuaci\u00f3n pongo un ejemplo pr\u00e1ctico y explico el magnetismo de manera muy t\u00e9cnica y completa que, seguramente, como se dice vulgarmente, aburre a las vacas.<\/p>\n

El lector de ciencia no iniciado, no quiere estas complejidades que, por muy perfectas que puedan resultar t\u00e9cnicamente hablando, siempre les resultaran aburridas, tediosas y lo que es peor, incomprensible.<\/p>\n

Los buenos escritores-divulgadores de la ciencia, deben contarlos fen\u00f3menos naturales revisti\u00e9ndolos de un atractivo y misterioso mundo m\u00e1gico que se desvela ante sus ojos produci\u00e9ndoles asombro y sorpresa ante tales maravillas.<\/p>\n

Si contamos la historia de una estrella, desde que nace a partir del gas convertirse en otro objeto estelar diferente, al oyente, le resultar\u00e1 atractivo o pesado, interesante o incomprensible, seg\u00fan quien y como lo cuente.<\/p>\n

Me preocupa, cuando escribo, que lo que estoy contando pueda aburrir al posible lector.\u00a0 En mi caso, que no superviso de manera previa mis pensamientos y tal como nacen los escribo, es posible que, en alguna ocasi\u00f3n pueda aburrir o ser un rollo.\u00a0 Pido perd\u00f3n por ello (por si acaso).<\/p>\n

Mirando hacia atr\u00e1s en el tiempo y rememorando los avances que la Humanidad logr\u00f3 en los \u00faltimos per\u00edodos, caigo en la cuenta de que, poco a poco hemos sido capaces de identificar una colecci\u00f3n de n\u00fameros m\u00e1gicos y misteriosos arraigados en la regularidad de la experiencia.<\/p>\n

\u00a1Son las constantes de la Naturaleza!<\/p>\n

Dan al Universo su car\u00e1cter distintivo y lo hace singular, distinto a otros que podr\u00eda, nuestra imaginaci\u00f3n, inventar.<\/p>\n

Estos n\u00fameros misteriosos, a la vez que dejan al descubierto nuestros conocimientos, tambi\u00e9n dejan al desnudo nuestra enorme ignorancia sobre el Universo que nos acoge.\u00a0 Pues, las medimos con una precisi\u00f3n cada vez mayor y modelamos nuestros patrones fundamentales de masa y tiempo alrededor de su invariancia, no podemos explicar sus valores.<\/p>\n

Nunca nadie ha explicado el valor num\u00e9rico de ninguna de las constantes de la Naturaleza. \u00bfOs acord\u00e1is del 137? Ese n\u00famero puro, adimensional que guarda los secretos del electr\u00f3n<\/a> (e) de la luz (c) y del cuanto de acci\u00f3n (h).<\/p>\n

Hemos descubierto otras nuevas, hemos relacionado las viejas y hemos entendido su papel crucial para hacer que las cosas sean como son, pero la raz\u00f3n de sus valores sigue siendo un secreto profundamente escondido.<\/p>\n

Buscar esos secretos profundamente ocultos, implica que, necesitamos desentra\u00f1ar la teor\u00eda m\u00e1s profunda de todas y la m\u00e1s fundamental de las leyes de la Naturaleza: Definir si las constantes que las definen est\u00e1n determinadas y conformadas por alguna consistencia l\u00f3gica superior o si, por el contrario, sigue existiendo un papel para el azar.<\/p>\n

Si estudiamos atenta y profundamente las constantes de la Naturaleza, nos encontramos con una situaci\u00f3n muy peculiar.\u00a0 Mientras parece que ciertas constantes estuvieran fijadas, otras tienen espacio para ser distintas de las que son y algunas no parecen afectadas por ninguna otra cosa del o en el Universo.<\/p>\n

\u00bf Llegaron estos valores al azar?<\/p>\n

\u00bf Podr\u00edan ser realmente distintos?<\/p>\n

\u00bfCu\u00e1n diferentes podr\u00edan ser para seguir albergando la existencia de seres vivos en el Universo?<\/p>\n

En 1.986, el libro The Anthropic Cosmol\u00f3gicas Principle, exploraba las diez maneras conocidas en que la vida en el Universo era sensible a los valores de las Constantes Universales.\u00a0 Universos con constantes ligeramente alteradas nacer\u00edan muertos, privados del potencial para desarrollar y sostener la complejidad que llamamos vida.<\/p>\n

En la literatura cient\u00edfica puede encontrarse todo tipo de coincidencias num\u00e9ricas que involucran a los valores de las constantes de la Naturaleza.<\/p>\n

He aqu\u00ed algunas de las formulas propuestas (ninguna tomada en serio) para la constante de estructura fina:<\/p>\n

Valor experimental<\/span>: 1\/\u03b1\u00a0= 137,035989561\u2026.<\/p>\n

En primer lugar, ha habido intentos de \u201cdemostrar\u201d que 1\/\u03b1\u00a0es igual a las siguientes expresiones que utilizan una extensi\u00f3n especulativa de f\u00edsica conocida:<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Lewis y Adams\u2026. 1\/\u03b1\u00a0= 8p(8p5<\/sup>\/15)1\/3<\/sup> = 137, 384<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Eddington\u2026\u2026\u2026\u2026.. 1\/\u03b1\u00a0= (162<\/sup>– 16)\/2+16-1 = 137<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Wiler\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026.. 1\/\u03b1\u00a0= (8p4<\/sup>\/9)(24<\/sup>5!\/p5<\/sup>)\u00bc<\/sup> = 137,036082<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Aspden y Eagles.. 1\/\u03b1\u00a0= 108p(8\/1.843)1\/6<\/sup> = 137,035915<\/p>\n

Por supuesto, si la teor\u00eda M<\/a> da al fin con una determinaci\u00f3n del valor de 1\/\u03b1\u00a0podr\u00eda parecerse perfectamente a una de estas f\u00f3rmulas especulativas.\u00a0 Sin embargo, ofrecer\u00eda un amplio y constante edificio te\u00f3rico del que seguir\u00eda la predicci\u00f3n.<\/p>\n

Tambi\u00e9n tendr\u00eda que haber, o mejor que hacer, algunas predicciones de cosas que todav\u00eda no hemos medido; por ejemplo, las siguientes cifras decimales de 1\/a, que los futuros experimentadores podr\u00edan buscar y comprobar con medios m\u00e1s adelantados que las que ahora tenemos, a todas luces, insuficientes en tecnolog\u00eda y potencia.<\/p>\n

Todos estos ejercicios de juegos mentales num\u00e9ricos, se acercan de manera impresionante al valor obtenido experimentalmente pero el premio para el ingenio persistente le corresponde a Gary Adamson, cuya muestra de 137-log\u00eda se mostraron en numerosas publicaciones.<\/p>\n

Estos ejemplos tienen al menos la virtud de surgir de alg\u00fan intento de formular una teor\u00eda de electromagnetismo y part\u00edculas.\u00a0 Pero hay tambi\u00e9n matem\u00e1ticas \u201cpuros\u201d que buscan cualquier combinaci\u00f3n de potencias de n\u00fameros peque\u00f1os y constantes matem\u00e1ticas importantes, como p, que se aproxime al requerido 137,035989561\u2026\u2026\u00a0\u00a0 He aqu\u00ed alg\u00fan ejemplo de este tipo:<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Robertson\u2026\u2026\u2026\u2026.\u00a0 1\/\u03b1\u00a0= 2-19\/4<\/sup>310\/3<\/sup>517\/4<\/sup>p-2<\/sup> = 137,03594<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Burger\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026..\u00a0 1\/\u03b1\u00a0= (1372<\/sup>+p2<\/sup>)1\/2<\/sup> = 137, 0360157<\/p>\n

Ni siquiera el gran f\u00edsico te\u00f3rico Werner Heisemberg pudo resistirse a la iron\u00eda o ir\u00f3nica sospecha de que:<\/p>\n

\u201cEn cuanto al valor num\u00e9rico supongo que 1\/\u03b1\u00a0= 24 <\/sup>33<\/sup>\/p,<\/p>\n

Arthur Eddington, uno de los m\u00e1s grandes astrof\u00edsicos del siglo xx, y una notable combinaci\u00f3n de lo profundo y lo fant\u00e1stico, m\u00e1s que cualquier figura moderna, fue el responsable impulsor de poner en marcha los inacabables intentos de explicar las constantes de la Naturaleza mediante aut\u00e9nticas proezas de numerolog\u00eda pura. \u00a0Ya tendremos la oportunidad de hablar de \u00e9l con m\u00e1s detalles para poner de relieve su obra que, entre otras muchas cosas que hizo, podemos contar que, en Puerto Pr\u00edncipe, siendo el Jefe del equipo que estudi\u00f3 el eclipse, pudo confirmar la exactitud de la predicci\u00f3n que hizo Einstein<\/a> en su teor\u00eda de la Relatividad General de que, los rayos del Sol se doblarar\u00edan atra\u00eddos por la fuerza.<\/p>\n

Cuando escribo entradas as\u00ed, son varias las fuentes a las que tengo que acudir en uno u otro lado para completar lo que quiero decir, me confecciono una serie de fichas de las que, m\u00e1s tarde, salen estos comentarios.<\/p>\n

Saludos amigos.<\/p>\n

\r\n\t\t\r\n\t\t
<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>hotmail correo<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>[?]<\/a><\/span><\/td><\/tr><\/table><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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