{"id":987,"date":"2010-05-21T11:36:36","date_gmt":"2010-05-21T09:36:36","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=987"},"modified":"2010-05-21T11:36:52","modified_gmt":"2010-05-21T09:36:52","slug":"mas-sobre-fisica-2","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2010\/05\/21\/mas-sobre-fisica-2\/","title":{"rendered":"M\u00e1s sobre F\u00edsica"},"content":{"rendered":"

Tambi\u00e9n la existencia de los neutrinos<\/a>, propuestos por Wolfgang Pauli en 1.930 para dar cuenta de la energ\u00eda perdida en ciertos experimentos sobre radiactividad<\/a> que parec\u00edan violar la conservaci\u00f3n de la materia y la energ\u00eda, tambi\u00e9n digo, era inverificable (en aquel momento). Pauli comprendi\u00f3 que los neutrinos<\/a> ser\u00edan casi imposibles de observar experimentalmente, porque interaccionar\u00edan muy d\u00e9bilmente y, por consiguiente, muy raramente con la materia. La materia, toda la materia, si profundizamos en ella a niveles microsc\u00f3picos, podremos comprobar el hecho de que en un 90% est\u00e1 constituida de espacios vac\u00edos y, siendo as\u00ed, los neutrinos<\/a> pueden atravesarla sin rozar siquiera sus \u00e1tomos; de hecho, pueden atravesar la Tierra como si ni siquiera existiera y, al mismo tiempo, tambi\u00e9n nosotros somos atravesados continuamente por billones de neutrinos<\/a> emitidos por el sol, incluso por la noche.<\/p>\n

Pauli admiti\u00f3: “He cometido el pecado m\u00e1s grave, he predicho la existencia de una part\u00edcula que nunca puede ser observada<\/em>“.<\/p>\n

Pero incluso Pauli, con todos sus enormes conocimientos, se equivocaba, y el neutrino<\/a> ha sido comprobado mediante distintos m\u00e9todos que no dejan dudas de su existencia. Incluso producimos regularmente haces de neutrinos<\/a> en colisionadores de \u00e1tomos, realizamos experimentos con los neutrinos<\/a> emitidos por reactores nucleares y detectamos su presencia en enormes dep\u00f3sitos de agua pesada colocados en profundas minas abandonadas en las entra\u00f1as de la Tierra. Cuando una espectacular supernova se ilumin\u00f3 en el cielo del hemisferio sur en 1.987, los f\u00edsicos registraron una r\u00e1faga de neutrinos<\/a> que atravesaron sus detectores situados, precisamente, en profundas minas.<\/p>\n

<\/p>\n

Echando una larga mirada a la historia de la ciencia, creo que existen motivos para un moderado optimismo. Witten est\u00e1 convencido de que la ciencia ser\u00eda alg\u00fan d\u00eda capaz de sondear hasta las energ\u00edas de Planck.<\/p>\n

E. Witten, padre de la versi\u00f3n m\u00e1s avanzada de la teor\u00eda de supercuerdas<\/a>, la teor\u00eda M<\/a>, dice:<\/p>\n

“No siempre es tan f\u00e1cil decir cu\u00e1les son las preguntas f\u00e1ciles y cu\u00e1les las dif\u00edciles. En el siglo XIX, la pregunta de por qu\u00e9 el agua hierve a 100 grados era desesperadamente inaccesible. Si usted hubiera dicho a un f\u00edsico del siglo XIX que hacia el\u00a0 S. XX ser\u00eda capaz de calcularlo, le habr\u00eda parecido un cuento de hadas… La teor\u00eda cu\u00e1ntica de campos es tan dif\u00edcil que nadie la crey\u00f3 completamente durante veinticinco a\u00f1os.”<\/em><\/p>\n

Lo mismo que otros muchos, no creo que tengamos que esperar un siglo antes de que nuestro ingenio y nuestras m\u00e1quinas puedan sondear de manera indirecta la d\u00e9cima dimensi\u00f3n; alguien sabr\u00e1, durante ese periodo de tiempo, resolver esa teor\u00eda de campos de cuerdas o alguna otra f\u00f3rmula no perturbativa. El problema es te\u00f3rico, no experimental. Necesitamos alguien con el ingenio y la inteligencia necesaria (adem\u00e1s de un enorme \u00edndice de observaci\u00f3n), para saber “ver” lo que probablemente tenemos ante nuestras narices, utilizando para ello todos los datos e indicios existentes de gente como Einstein<\/a>, Kaluza y Klein, Veneziano y Suzuki, el cuarteto de cuerdas de Princeton, Michio Kaku, Witten…, y tantos otros.<\/p>\n

Suponiendo que alg\u00fan f\u00edsico brillante resuelva la teor\u00eda de campos de cuerdas y derive las propiedades conocidas de nuestro universo, sigue existiendo el problema pr\u00e1ctico de cu\u00e1ndo ser\u00edamos capaces de aprovechar el poder de la teor\u00eda del hiperespacio.<\/strong> Existen dos posibilidades:<\/p>\n

    \n
  1. Esperar que nuestra civilizaci\u00f3n alcance la capacidad para dominar energ\u00edas billones de veces mayores que las de hoy.<\/li>\n
  2. Encontrar civilizaciones extraterrestres que, m\u00e1s avanzadas, hayan dominado el arte de manipular el hiperespacio.<\/li>\n<\/ol>\n

    Antes de que Edison y sus colaboradores aprovecharan los descubrimientos de Faraday y las ecuaciones de Maxwell sobre la electricidad y el magnetismo, para explotarlos de manera pr\u00e1ctica pasaron unos setenta a\u00f1os.<\/p>\n

    La civilizaci\u00f3n moderna depende crucialmente del aprovechamiento de esta fuerza. La fuerza nuclear fue descubierta casi con el cambio de siglo. Pas\u00f3 todo el siglo XX y estamos en la primera d\u00e9cada del XXI, han pasado 100 a\u00f1os y, sin embargo, todav\u00eda no tenemos medios de aprovecharla con \u00e9xito en reactores de fusi\u00f3n, la energ\u00eda limpia que produce el Sol.<\/p>\n

    El pr\u00f3ximo paso, el aprovechar la potencia de la teor\u00eda de campo unificado, requiere un salto mucho mayor en nuestra tecnolog\u00eda, aunque sea un salto que probablemente tendr\u00e1 implicaciones much\u00edsimo m\u00e1s importantes.<\/p>\n

    El problema reside en que obligamos a la teor\u00eda de supercuerdas<\/a> a responder preguntas sobre energ\u00edas cotidianas, cuando su “\u00e1mbito natural” est\u00e1 en la energ\u00eda de Planck. Energ\u00eda que s\u00f3lo fue liberada en el propio instante de la creaci\u00f3n. Es decir, la teor\u00eda de supercuerdas<\/a> es una teor\u00eda de la propia creaci\u00f3n, as\u00ed nos puede explicar todas las part\u00edculas y la materia, las fuerzas fundamentales y el espacio-tiempo, es decir, es la teor\u00eda del propio universo.<\/p>\n

    Durante estos comentarios, frecuentemente he rese\u00f1ado la palabra “espacio-tiempo” refiri\u00e9ndome a una geometr\u00eda que incluye las tres dimensiones espaciales y una cuarta dimensi\u00f3n temporal. En la f\u00edsica newtoniana, el espacio y el tiempo se consideraban como entidades separadas y el que los sucesos fueran simult\u00e1neos o no, era una materia que se consideraba como obvia para cualquier observador capacitado.<\/p>\n

    En el concepto de Einstein<\/a> del universo f\u00edsico, basado en el sistema de geometr\u00eda inventada por H. Minkowski<\/a> (1864 – 1909), el espacio y el tiempo estaban considerados como enlazados, de manera que dos observadores en movimiento relativo pod\u00edan estar en desacuerdo sobre la simultaneidad de sucesos distantes. En la geometr\u00eda de Minkowski<\/a> (inspirada a partir de la teor\u00eda de la relatividad<\/a> especial de Einstein<\/a>), un suceso se consideraba como un punto de universo en un continuo de cuatro dimensiones.<\/p>\n

    Pero volvamos a las supercuerdas. El problema fundamental al que se enfrenta esta teor\u00eda es este: de los millones de universos posibles que pueden ser generados matem\u00e1ticamente por la teor\u00eda de supercuerdas<\/a>, \u00bfcu\u00e1l es el correcto? Como ha dicho David Gross:<\/p>\n

    “Existen millones y millones de soluciones con tres dimensiones espaciales. Existe una enorme abundancia de soluciones cl\u00e1sicas posibles… Esta abundancia de riqueza era originalmente muy satisfactoria porque proporcionaba evidencia de que una teor\u00eda como la de la cuerda heter\u00f3tica pod\u00eda tener un aspecto muy parecido al mundo real. Estas soluciones, adem\u00e1s de tener cuatro dimensiones espacio-temporales, ten\u00edan otras muchas propiedades que se asemejaban a nuestro mundo: el tipo correcto de part\u00edculas tales como quarks<\/a> y leptones<\/a>, y el tiempo correcto de interacciones… Esto constituy\u00f3 una fuente de excitaci\u00f3n en su momento.”<\/em><\/p>\n

    <\/em><\/p>\n

    Gross, sin embargo, advierte que aunque algunas de estas soluciones est\u00e1n muy pr\u00f3ximas al modelo est\u00e1ndar<\/strong>, otras dan lugar a propiedades f\u00edsicas muy embarazosas e indeseables, lo que finalmente se traduce en una aut\u00e9ntica incomodidad o problema, ya que tenemos muchas soluciones pero ninguna forma aceptable de escoger entre ellas. Adem\u00e1s, algunas tienen propiedades deseadas y otras potencialmente desastrosas.<\/p>\n

    Un profano, al o\u00edr esto por primera vez, puede quedar intrigado para preguntar: \u00bfpor qu\u00e9 no calcular simplemente qu\u00e9 soluci\u00f3n se adapta o prefiere la cuerda? Puesto que la teor\u00eda de cuerdas es una teor\u00eda bien definida, parece enigm\u00e1tico que los f\u00edsicos no puedan calcular la respuesta.<\/p>\n

    Lo \u00fanico seguro es que los f\u00edsicos seguir\u00e1n trabajando a la b\u00fasqueda de la soluci\u00f3n que, m\u00e1s pronto o m\u00e1s tarde, llegar\u00e1.<\/p>\n

    <\/strong><\/p>\n

    Efecto t\u00fanel a trav\u00e9s del espacio y del tiempo <\/strong><\/p>\n

    En definitiva, estamos planteando la misma cuesti\u00f3n propuesta por Kaluza, cuando en 1.919 escribi\u00f3 una carta a Einstein<\/a> proponi\u00e9ndole su teor\u00eda de la quinta dimensi\u00f3n para unificar el electromagnetismo de James Clark Maxwell y la propia teor\u00eda de la relatividad<\/a> general, \u00bfd\u00f3nde est\u00e1 la quinta dimensi\u00f3n?, pero ahora en un nivel mucho m\u00e1s alto. Como Klein se\u00f1al\u00f3 en 1.926, la respuesta a esta cuesti\u00f3n tiene que ver con la teor\u00eda cu\u00e1ntica. Quiz\u00e1 el fen\u00f3meno m\u00e1s extraordinario (y complejo) de la teor\u00eda cu\u00e1ntica es el efecto t\u00fanel.<\/p>\n

    El efecto t\u00fanel se refiere al hecho de que los electrones<\/a> son capaces de atravesar una barrera, al parecer infranqueable, hacia una regi\u00f3n que estar\u00eda prohibida si los electrones<\/a> fuesen tratados como part\u00edculas cl\u00e1sicas. El que haya una probabilidad finita de que un electr\u00f3n<\/a> haga un t\u00fanel entre una regi\u00f3n cl\u00e1sicamente permitida a otra que no lo est\u00e1, surge como consecuencia de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. El efecto es usado en el diodo t\u00fanel. La desintegraci\u00f3n alfa es un ejemplo de proceso de efecto t\u00fanel.<\/p>\n

    Antes pregunt\u00e1bamos, en relaci\u00f3n a la teor\u00eda de Kaluza-Klein<\/a>, el destino o el lugar en el que se encontraba la quinta dimensi\u00f3n.<\/p>\n

    La respuesta de Klein a esta pregunta fue ingeniosa al decir que estaba enrollada o compactada en la distancia o l\u00edmite de Planck, ya que, cuando comenz\u00f3 el Big Bang<\/a>, el universo se expandi\u00f3 s\u00f3lo en las cuatro dimensiones conocidas de espacio y una de tiempo, pero esta dimensi\u00f3n no fue afectada por la expansi\u00f3n y continua compactada en \"\" cuyo valor es del orden de 10-35<\/sup> metros, distancia que no podemos ni tenemos medios de alcanzar, es 20 ordenes de magnitud menor que el prot\u00f3n<\/a> que est\u00e1 en 10-15<\/sup> metros.<\/p>\n

    Pues las dimensiones que nos faltan en la teor\u00eda decadimensional, como en la de Kaluza-Klein<\/a>, tambi\u00e9n est\u00e1n compactadas en una recta o en un c\u00edrculo en esa distancia o l\u00edmite de Planck que, al menos por el momento, no tenemos medios de comprobar dada su enorme peque\u00f1ez, menor que un prot\u00f3n<\/a>. De hecho ser\u00eda 0,00000000000000000000000000000000010 metros, lo que pone muy dif\u00edcil que lo podamos ver.<\/p>\n

    \u00bfC\u00f3mo pueden estar enrolladas unas dimensiones?<\/p>\n

    Bueno, igual que para explicar de manera sencilla la gravedad mediante el ejemplo de una s\u00e1bana estirada por los 4 extremos, en la que ponemos un enorme peso en su centro y se forma una especie de hondonada que distorsiona la superficie antes lisa de la s\u00e1bana, al igual que un planeta distorsiona el espacio a su alrededor, de manera tal que cualquier objeto que se acerca a la masa del objeto pesado, se ve atra\u00eddo hacia \u00e9l. Pues bien, en las dimensiones de espacio enrolladas, utilizamos el s\u00edmil de la s\u00e1bana con bandas el\u00e1sticas en las esquinas.<\/p>\n

    La s\u00e1bana que tenemos es peque\u00f1a y la cama es grande. Con esfuerzo logramos encajar las cuatro esquinas, pero la tensi\u00f3n es demasiado grande; una de las bandas el\u00e1sticas salta de una esquina, y la s\u00e1bana se enrolla. Este proceso se llama ruptura de simetr\u00eda. La s\u00e1bana uniformemente estirada posee un alto grado de simetr\u00eda. Se puede girar la cama 180\u00ba alrededor de cualquier eje y la s\u00e1bana permanece igual. Este estado altamente sim\u00e9trico se denomina falso vac\u00edo. Aunque el falso vac\u00edo aparece muy sim\u00e9trico, no es estable. La s\u00e1bana no quiere estar en esta condici\u00f3n estirada. Hay demasiada tensi\u00f3n y la energ\u00eda es demasiado alta. Pero la s\u00e1bana el\u00e1stica salta y se enrolla. La simetr\u00eda se rompe y la s\u00e1bana pasa a un estado de energ\u00eda m\u00e1s baja con menor simetr\u00eda. Si notamos la s\u00e1bana enrollada 180\u00ba alrededor de un eje ya no volvemos a tener la misma s\u00e1bana.<\/p>\n

    Reemplacemos ahora la s\u00e1bana por el espacio-tiempo decadimensional, es espacio-tiempo de simetr\u00eda definitiva. En el comienzo del tiempo, el universo era perfectamente sim\u00e9trico. Si alguien hubiera estado all\u00ed en ese instante, podr\u00eda moverse libremente y sin problemas por cualquiera de las diez dimensiones. En esa \u00e9poca, la gravedad y las fuerzas d\u00e9biles y fuertes y electromagn\u00e9ticas estaban todas ellas unificadas por la supercuerda. Sin embargo, esta simetr\u00eda no pod\u00eda durar. El universo decadimensional, aunque perfectamente sim\u00e9trico, era inestable. La energ\u00eda existente muy alta, exactamente igual que la s\u00e1bana, estaba en un falso vac\u00edo. Por lo tanto, el paso por efecto t\u00fanel hacia un estado de menor energ\u00eda era inevitable. Cuando finalmente ocurri\u00f3 el efecto t\u00fanel, tuvo lugar una transici\u00f3n de fase y se perdi\u00f3 la simetr\u00eda.<\/p>\n

    Puesto que el universo empez\u00f3 a dividirse en un universo de cuatro y otro de seis dimensiones, el universo ya no era sim\u00e9trico. Seis dimensiones se hab\u00edan enrollado (como la s\u00e1bana el\u00e1stica). Pero n\u00f3tese que la s\u00e1bana puede enrollarse de cuatro maneras, dependiendo de qu\u00e9 esquina haya saltado. Para el universo decadimensional, sin embargo, existen aparentemente millones de modos de enrollarse. Para calcular qu\u00e9 estado prefiere el universo decadimensional, necesitamos resolver la teor\u00eda de campos de cuerdas utilizando la teor\u00eda de transiciones de fase, el problema m\u00e1s dif\u00edcil en la teor\u00eda cu\u00e1ntica.<\/p>\n

    Las transiciones de fase no son nada nuevo. Traslad\u00e9moslo a nuestras propias vidas. En un libro llamado Pasajes<\/em>, el autor, Gail Sheehy, destaca que la vida no es un flujo continuo de experiencias, como parece, sino que realmente pasa por varios estadios, caracterizados por conflictos espec\u00edficos que debemos resolver y por objetivos que debemos cumplir.<\/p>\n

    emilio silvera<\/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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