{"id":886,"date":"2008-09-07T06:34:00","date_gmt":"2008-09-07T04:34:00","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=886"},"modified":"2010-03-11T09:00:25","modified_gmt":"2010-03-11T08:00:25","slug":"sobre-las-implicaciones-de-la-relatividad-ii","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2008\/09\/07\/sobre-las-implicaciones-de-la-relatividad-ii\/","title":{"rendered":"Sobre las implicaciones de la Relatividad II"},"content":{"rendered":"

La llegada de Einstein<\/a>, en 1.905, fue para la f\u00edsica como el elefante que entr\u00f3 en la cacharrer\u00eda; lo puso todo patas arriba. Los cimientos de la f\u00edsica temblaron con aquellos nuevos y osados conceptos que, en un primer momento, no todos pudieron comprender. Precisamente, Max Planck fue uno de esos pocos privilegiados que, al leer el art\u00edculo de Einstein<\/a> sobre la relatividad<\/a> especial, comprendi\u00f3 que a partir de ese momento habr\u00eda que concebir la f\u00edsica bajo la base de otros principios.<\/p>\n

Einstein<\/a>, un desconocido, le dec\u00eda al mundo cient\u00edfico que la velocidad de la luz en el vaci\u00f3, c, era el l\u00edmite de la velocidad alcanzable en nuestro universo; nada pod\u00eda ir m\u00e1s r\u00e1pido que la luz. Adem\u00e1s, dec\u00eda que el tiempo es relativo y que no transcurre igual para todos. La velocidad del paso del tiempo depende de la velocidad a la que se viaje y de quien sea el observador.<\/p>\n

El jefe de estaci\u00f3n observa como para el tren que viaja a 60 km\/h. Puede ver como un ni\u00f1o que viaja con su padre, sentado junto a \u00e9l, se asoma por la ventanilla y arroja una pelota, en el mismo sentido de la marcha del tren, impuls\u00e1ndola con una fuerza de 20 km\/h. Si el que mide la velocidad de la pelota es el jefe de estaci\u00f3n, comprobar\u00e1 que \u00e9sta va a 80 km\/h, los 60 km a los que viaja el tren, m\u00e1s los 20 km a los que el ni\u00f1o lanz\u00f3 la pelota; ambas velocidades se han sumado. Sin embargo, si la velocidad de la pelota es medida por el padre del ni\u00f1o que tambi\u00e9n va viajando en el tren, la velocidad ser\u00e1 de 20 km\/h, s\u00f3lo la velocidad de la pelota; no se suma la velocidad del tren, ya que quien mide est\u00e1 montado en \u00e9l y por lo tanto esta velocidad no cuenta. La velocidad de la pelota ser\u00e1 distinta dependiendo de quien la mida, si el observador est\u00e1 en reposo o en movimiento.<\/p>\n

De la misma manera, Einstein<\/a>, en su teor\u00eda, nos demostraba que el tiempo transcurre m\u00e1s lentamente si viajamos a velocidades cercanas a las de la luz.<\/p>\n

Tal afirmaci\u00f3n dio lugar a la conocida como paradoja de los gemelos.\u00a0 Resulta que dos hermanos gemelos de 28 a\u00f1os de edad se han preparado, uno para arquitecto y el otro para astronauta. El hermano astronauta se dispone a realizar un viaje de inspecci\u00f3n hasta Alfa Centauri y su hermano se queda en la Tierra esperando su regreso.<\/p>\n

Cuando por fin el astronauta, que a viajado a 250.000 km\/s, regresa a la Tierra, desembarca con una edad de 38 a\u00f1os y es recibido por su hermano gemelo que se qued\u00f3 en la Tierra y que tiene la edad de 80 a\u00f1os. \u00bfC\u00f3mo es posible eso?<\/p>\n

Pues ha sido posible porque el hermano que viaj\u00f3 a velocidades cercanas a la de la luz ralentiz\u00f3 el tiempo que transcurri\u00f3 m\u00e1s lentamente para \u00e9l que para su hermano de la Tierra. El astronauta viaj\u00f3 hasta Alfa Centauro a 4’3 a\u00f1os luz de la Tierra, ida y vuelta 8’6 a\u00f1os luz. Pero al viajar tan r\u00e1pido, muy cerca de la velocidad de la luz, transcurrieron s\u00f3lo 10 a\u00f1os, mientras que en la Tierra pasaron 52 a\u00f1os.<\/p>\n

Aunque parezca incre\u00edble, esa es la realidad comprobada.<\/p>\n

Tambi\u00e9n Einstein<\/a> postulaba en su teor\u00eda que la masa y la energ\u00eda eran dos aspectos de una misma cosa; la masa s\u00f3lo era energ\u00eda congelada. Para ello formulaba su famosa ecuaci\u00f3n E = mc2<\/sup>.<\/p>\n

En otro art\u00edculo, inspirado por el “cuanto” de Planck, Einstein<\/a> dej\u00f3 plasma<\/a>do lo que desde entonces se conoce como “efecto fotoel\u00e9ctrico”, demostrando que las part\u00edculas unas veces se comportan como tales y otras como una onda. Este trabajo le vali\u00f3 el premio Nobel de F\u00edsica de 1.923, aunque la mayor\u00eda de la gente cree que se lo dieron por su teor\u00eda de la relatividad<\/a>.\u00a0 En verdad, si se considera la importancia de sus trabajos, la Relatividad Especial se merec\u00eda un premio Nobel y la Relatividad General de 1.915, se merec\u00eda otro.<\/p>\n

De todos sus trabajos, el m\u00e1s completo e importante, es el de la relatividad<\/a> general, de cuya importancia para la f\u00edsica y para la cosmolog\u00eda, a\u00fan hoy, cerca de un siglo despu\u00e9s, se est\u00e1n recogiendo resultados. As\u00ed de profunda, importante y compleja (dentro de su sencillez y belleza) son las ecuaciones de Einstein<\/a> que un siglo despu\u00e9s continua enviando mensajes nuevos de cuestiones de vital importancia. La teor\u00eda M<\/a> tambi\u00e9n tiene su origen en la relatividad<\/a> general que curva el espacio y distorsiona el tiempo en presencia de grandes masas, haciendo posible la existencia de agujeros negros<\/a> y agujeros de gusano<\/a> que seg\u00fan algunos, ser\u00e1n la posible puerta para viajar a otros universos y a otro tiempo.<\/p>\n

Es necesario que los cient\u00edficos piensen en estas cosas para solucionar los problemas del futuro y cu\u00e1ndo llegue el momento, salir de las encrucijadas a las que, irremediablemente, estamos destinados.<\/p>\n

La gente corriente no piensa en estas cuestiones; su preocupaci\u00f3n es m\u00e1s cercana y cotidiana, la hipoteca del piso o los estudios de los ni\u00f1os y, en la mayor\u00eda de los casos, lo importante es el f\u00fatbol. Es una l\u00e1stima, pero as\u00ed son las cosas. No se paran ni a pensar c\u00f3mo se forma una estrella, de qu\u00e9 est\u00e1 hecha y por qu\u00e9 brilla. Nuestro Sol, por ejemplo, es una estrella mediana, amarilla, del Grupo G-2, ordinaria, que b\u00e1sicamente consume hidr\u00f3geno y como en el Big Bang<\/a> original, lo fusiona en helio. Sin embargo, puesto que los protones<\/a> en el hidr\u00f3geno pesan m\u00e1s que en el helio, existe un exceso de masa que se transforma en energ\u00eda mediante la f\u00f3rmula de Einstein<\/a> E = mc2<\/sup>. Esta energ\u00eda es la que mantiene unidos los n\u00facleos. Esta es tambi\u00e9n la energ\u00eda liberada cuando el hidr\u00f3geno se fusiona para crear helio. Esta, al fin, es la raz\u00f3n de que brille el Sol.<\/p>\n

Ya hemos comentado antes que los elementos complejos se forman en las estrellas que, desde el hidr\u00f3geno, helio, litio, berilio, carbono, ne\u00f3n, etc, hasta el uranio, sin las estrellas no existir\u00edan… y nosotros tampoco, ya que nuestra forma de vida est\u00e1 basada en el carbono, un material que tiene su origen en las estrellas.<\/p>\n

Cuestiones tan b\u00e1sicas como estas son ignoradas por la inmensa mayor\u00eda del com\u00fan de los mortales que, en la mayor parte de los casos tiene una informaci\u00f3n err\u00f3nea y deformada de las cosas que se han transmitido de unos a otros de o\u00edda, sin base cient\u00edfica alguna y, generalmente, confundiendo los t\u00e9rminos y los conceptos.<\/p>\n

En EEUU, por ejemplo, se realiz\u00f3 una encuesta entre la gente de la calle y una enorme mayor\u00eda desconoc\u00eda que el universo est\u00e1 en expansi\u00f3n, que la Tierra se mueve a 30 km\/s, y cu\u00e1les son los nucleones<\/a> (part\u00edculas) que forman los n\u00facleos de los \u00e1tomos. Muy pocos contestaron el nombre del grupo de galaxias al que pertenece la nuestra, la V\u00eda L\u00e1ctea, y tampoco supieron contestar a qu\u00e9 distancia se encontraba nuestra vecina, la galaxia Andr\u00f3meda, o simplemente a qu\u00e9 distancia estamos nosotros del centro de nuestra galaxia, qu\u00e9 di\u00e1metro mide \u00e9sta o cu\u00e1ntas estrellas contiene.<\/p>\n

En ese examen del conocimiento b\u00e1sico sobre el lugar donde nos encontramos o c\u00f3mo funciona el Sol, los examinados se llevaron a sus casas (como dir\u00eda Aznar) un cero patatero. L\u00e1stima, pero as\u00ed son las cosas, y lo grave es que el resultado de la encuesta habr\u00eda sido el mismo en cualquier parte.\u00a0 A la inmensa mayor\u00eda de las veces en que alguien expone conocimientos cient\u00edficos, ocurre lo mismo, no va nadie del pueblo llano, ni por curiosidad y, de ser as\u00ed (he sido testigo), a los diez minutos est\u00e1n bostezando. A esta mayor\u00eda, la inteligencia les persigue, pero ellos son mucho mas r\u00e1pidos.<\/p>\n

As\u00ed las cosas, estamos supeditados a unos pocos enamorados de la ciencia que, muchas veces, en las m\u00e1s \u00ednfimas condiciones, (se les escatima el presupuesto) trabajan e investigan por la propia inercia de su curiosidad y deseo de saber para entregar al mundo (que no lo agradece) el logro de sus desvelos.<\/p>\n

Como dijo Kart Raimund Popper, fil\u00f3sofo brit\u00e1nico de origen austriaco (Viena, 1902 – Croydon, 1.994) que realiz\u00f3 sumas importantes trabajos en el \u00e1mbito de la metodolog\u00eda de la ciencia: “cuanto m\u00e1s profundizo en el saber de las cosas, m\u00e1s consciente soy de lo poco que s\u00e9. Mis conocimientos son finitos pero, mi ignorancia, es infinita<\/em>“.<\/p>\n

Est\u00e1 claro que la mayor\u00eda de las veces, no hacemos la pregunta adecuada porque nos falta conocimiento para realizarla. As\u00ed, 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 obligaci\u00f3n de buscar las llaves que nos permitan abrirlas para continuar. Esas puertas cerradas esconden las cosas que no sabemos y las llaves son retazos de conocimiento que nos permiten entrar en esos nuevos compartimentos del saber.<\/p>\n

Desde tiempos inmemoriales, la Humanidad para avanzar se sirvi\u00f3 de las llaves encontradas por Tales de Mileto, Emp\u00e9docles, Dem\u00f3crito, Plat\u00f3n, Pit\u00e1goras, Arist\u00f3teles… Galileo, Newton<\/a>… Stoney, Max Planck, Einstein<\/a>, Heisemberg, Dirac, Feynman,… Witten… y vendr\u00e1n otros que, con su ingenio y sabidur\u00eda, impedir\u00e1n que todos los dem\u00e1s regresen a las cavernas.\u00a0 As\u00ed que \u00a1a disfrutar de la TV, el fax, los ordenadores, internet, los sat\u00e9lites, los tel\u00e9fonos m\u00f3viles tan necesarios, etc! No sabemos c\u00f3mo funciona todo eso pero \u00bfqu\u00e9 m\u00e1s da?<\/p>\n

Siempre habr\u00e1 gente que se preocupe por los dem\u00e1s y har\u00e1n el trabajo necesario para sacarles las casta\u00f1as del fuego. Esa gente a la que me refiero, son los “chiflados” cient\u00edficos, siempre en las nubes todos ellos, y no como los pol\u00edticos “tan pendiente siempre de solucionar nuestros problemas”.<\/p>\n

Pero dejemos el tema de la pol\u00edtica para evitar que esto termine como \u00a0el rosario de la aurora. Contemplando lo que ocurre, la desfachatez de los gobernantes que retuercen la ley para hacernos creer que esta dice todo lo contrario que pretend\u00eda el legislador al promulgarla, para as\u00ed conseguir sus fines particulares y de partido a costa de dar una patada al trasero del bien general. Contemplando esto, digo, me entrar ganas, asqueado, de realizar un viaje en el tiempo y desaparecer de este mezquino, injusto e hip\u00f3crita momento.<\/p>\n

Ahora que menciono el viaje en el tiempo recuerdo “La m\u00e1quina del tiempo<\/em>” de H. G. Wells, en la que el cient\u00edfico se sienta en un sill\u00f3n situado en su sala de estar, gira unos pocos botones, ve luces parpadeantes y es testigo del vasto panorama de la Historia; coloca la aguja para el pasado o para el futuro, se\u00f1ala el a\u00f1o que desea visitar y las guerras y civilizaciones pasan vertiginosamente ante sus ojos y la m\u00e1quina se detiene en el a\u00f1o, mes y d\u00eda que \u00e9l se\u00f1al\u00f3 en una especie de dial.<\/p>\n

Tan rudimentario artilugio contrasta con el que propone Kip S. Thorne. \u00c9ste consiste en dos cabinas, cada una de las cuales contiene dos placas de metal paralelas. Los intensos campos el\u00e9ctricos creados entre cada par de placas (mayores que cualquier cosa posible con la tecnolog\u00eda actual) rizan el tejido del espacio-tiempo, creando un agujero en el espacio que une las dos cabinas. Una cabina se coloca entonces en una nave espacial y es acelerada hasta velocidades cercanas a la de la luz, mientras que la otra cabina permanece en la Tierra. Puesto que un agujero de gusano<\/a> puede conectar dos regiones del espacio con tiempos diferentes, un reloj en la primera cabina marcha m\u00e1s despacio que un reloj en la segunda cabina. Debido a que el tiempo transcurrir\u00e1 diferente en los dos extremos del agujero de gusano<\/a>, cualquiera que entrase en un extremo del agujero de gusano<\/a> ser\u00eda instant\u00e1neamente lanzado el pasado o al futuro.<\/p>\n

Otra m\u00e1quina del tiempo podr\u00eda tener el siguiente aspecto. Si puede encontrarse materia ex\u00f3tica y d\u00e1rsele la forma de metal, entonces la forma ideal ser\u00eda probablemente un cilindro. Un ser humano est\u00e1 situado en el centro del cilindro. La materia ex\u00f3tica distorsiona entonces el espacio y el tiempo a su alrededor, creando un agujero de gusano<\/a> que se conecta a una parte lejana del universo en un tiempo diferente. En el centro del v\u00e9rtice est\u00e1 el ser humano, que no experimenta m\u00e1s que 1 g de tensi\u00f3n gravitatoria cuando es absorbido en el agujero de gusano<\/a> y se encuentra as\u00ed mismo en el otro extremo del universo.<\/p>\n

Aparentemente, el razonamiento matem\u00e1tico de Thorne es totalmente impecable. Las ecuaciones de Einstein<\/a> muestran en realidad que las soluciones de agujeros de gusano<\/a> permiten que el tiempo transcurra a diferentes velocidades en cada extremo del agujero de gusano<\/a>, de modo que el viaje en el tiempo es posible en principio. El problema reside en crear el agujero de gusano<\/a> en primer lugar, y como Thorne y sus colaboradores se\u00f1alan r\u00e1pidamente, lo dif\u00edcil est\u00e1 en c\u00f3mo dominar la energ\u00eda suficiente para crear y mantener un agujero de gusano<\/a>, como se ha dicho, con materia ex\u00f3tica que, de momento, no parece f\u00e1cil de conseguir.<\/p>\n

Normalmente, una de las ideas b\u00e1sicas de la f\u00edsica elemental es que todos los objetos tienen energ\u00eda positiva. Las mol\u00e9culas vibrantes, los autom\u00f3viles en movimiento, los p\u00e1jaros que vuelan y los misiles propulsados tienen todos energ\u00edas positivas. (Por definici\u00f3n, el espacio vac\u00edo tiene energ\u00eda nula.) Sin embargo, si podemos producir objetos con “energ\u00edas negativas” (es decir, algo que tiene un contenido de energ\u00eda menor que el del vac\u00edo), entonces podr\u00edamos ser capaces de generar configuraciones ex\u00f3ticas de espacio y tiempo en las que el tiempo se curve en un c\u00edrculo.<\/p>\n

Este concepto m\u00e1s bien simple se conoce con un t\u00edtulo que suena complicado: la condici\u00f3n de energ\u00eda media d\u00e9bil (AWEC). Como Thorne tiene cuidado de se\u00f1alar, la AWEC debe ser violada; la energ\u00eda debe hacerse temporalmente negativa para que el viaje en el tiempo tenga \u00e9xito. Sin embargo, la energ\u00eda negativa ha sido hist\u00f3ricamente anatema para los relativistas, que advierten que la energ\u00eda negativa har\u00eda posible la antigravedad y un mont\u00f3n de otros fen\u00f3menos que nunca se han visto experimentalmente, y que desde luego, nos vendr\u00edan como anillo al dedo para solucionar serios problemas.<\/p>\n

Kip S. Thorne se\u00f1ala al momento que existe una forma de obtener energ\u00eda negativa, y esto es a trav\u00e9s de la teor\u00eda cu\u00e1ntica. En 1.948, el f\u00edsico holand\u00e9s Herrik Casimir demostr\u00f3 que la teor\u00eda cu\u00e1ntica puede crear energ\u00eda negativa: tomemos simplemente dos placas de metal paralelas y descargadas. Ordinariamente, el sentido com\u00fan nos dice que estas dos palcas, puesto que son el\u00e9ctricamente neutras, no ejercen ninguna fuerza entre s\u00ed. Pero Casimir demostr\u00f3 que, debido al principio de incertidumbre<\/a> \u00a0de Heisemberg, en el vac\u00edo que separa estas dos placas hay realmente una agitada actividad, con billones de part\u00edculas y antipart\u00edculas apareciendo y desapareciendo constantemente a partir de la nada en ese espacio “vac\u00edo”, part\u00edculas virtuales que mediante el efecto t\u00fanel vienen y van fugaces, tan fugaces que son en su mayor\u00eda inobservables, y no violan ninguna de las leyes de la f\u00edsica.\u00a0 Estas “part\u00edculas virtuales” crean una fuerza neta atractiva entre las dos placas de Casimir que predijo que era medible.<\/p>\n

Cuando Casimir public\u00f3 su art\u00edculo, se encontr\u00f3 con un fuerte escepticismo. Despu\u00e9s de todo, \u00bfc\u00f3mo pueden atraerse dos objetos el\u00e9ctricamente neutros, violando as\u00ed las leyes normales de la electricidad cl\u00e1sica? Esto era inaudito. Sin embargo, 10 a\u00f1os despu\u00e9s, en 1.958, el f\u00edsico M. J. Sparnaay observ\u00f3 este efecto en el laboratorio, exactamente como predijo Casimir.\u00a0 Desde entonces, ha sido bautizado como el “efecto Casimir”.<\/p>\n

Por el momento, aun no hay veredicto sobre la m\u00e1quina del tiempo de Thorne. Todos est\u00e1n de acuerdo en que el factor decisivo es tener una teor\u00eda de la gravedad completamente cuantizada para zanjar la cuesti\u00f3n de una vez por todas. Por ejemplo, Stephen Hawking ha se\u00f1alado que la radiaci\u00f3n emitida en la entrada del agujero de gusano<\/a> ser\u00eda muy grande y contribuir\u00eda a su vez al contenido de materia y energ\u00eda de las ecuaciones de Einstein<\/a>. Esta realimentaci\u00f3n en las ecuaciones de Einstein<\/a> distorsionar\u00eda la entrada del agujero de gusano<\/a>, quiz\u00e1 incluso cerr\u00e1ndolo para siempre. Thorne, sin embargo, discrepa en que la radiaci\u00f3n sea suficiente para cerrar la entrada.<\/p>\n

Los dos f\u00edsicos, Hawking y Thorne, muy amigos, tienen una apuesta sobre el tema. \u00bfQui\u00e9n la ganar\u00e1? Puede suceder que la respuesta llegue cuando ninguno de los dos exista.<\/p>\n

Thorne, a petici\u00f3n de su amigo Carl Sagan, le asesor\u00f3 en la novela “Contact<\/em>” que en el cine interpret\u00f3 Jodie Foster, y en la que una experta astr\u00f3noma buscaba contactar con inteligencia extraterrestre y lo consigue, recibiendo los planos para la construcci\u00f3n de una maquina del tiempo mediante el agujero de gusano<\/a> de Thorne.<\/p>\n

La pel\u00edcula est\u00e1 conseguida y el objetivo perseguido tambi\u00e9n; un mensaje de lo que, en un futuro (a\u00fan lejano) podr\u00eda ser posible.<\/p>\n

Claro que, para ello, antes habr\u00e1 que conseguir unificar la Relatividad General de Einstein<\/a> (la gravitaci\u00f3n universal), con la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica de Planck (el microcosmos, el \u00e1tomo), lo que de nuevo nos lleva al punto de partida:<\/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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