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Todo está cuantizado

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (15)

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El psicólogo Erik Erikson llegó a proponer una teoría de estadios psicológicos del desarrollo. Un conflicto fundamental caracteriza cada fase. Si este conflicto no queda resuelto, puede enconarse e incluso provocar una regresión a un periodo anterior. Análogamente, el psicólogo Jean Piaget demostró que el desarrollo mental de la primera infancia tampoco es un desarrollo continuo de aprendizaje, sino que está realmente caracterizado por estadios discontinuos en la capacidad de conceptualización de un niño. Un mes, un niño puede dejar de buscar una pelota una vez que ha rodado fuera de su campo de visión, sin comprender que la pelota existe aunque no la vea. Al mes siguiente, esto resultará obvio para el niño.

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Esta es la esencia de la dialéctica. Según esta filosofía, todos los objetos (personas, gases, estrellas, el propio universo) pasan por una serie de estadios. Cada estadio está caracterizado por un conflicto entre dos fuerzas opuestas. La naturaleza de dicho conflicto determina, de hecho, la naturaleza del estadio. Cuando el conflicto se resuelve, el objeto pasa a un objetivo o estadio superior, llamado síntesis, donde empieza una nueva contradicción, y el proceso pasa de nuevo a un nivel superior.

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Los filósofos llaman a esto transición de la “cantidad” a la “cualidad”.  Pequeños cambios cuantitativos se acumulan hasta que, eventualmente, se produce una ruptura cualitativa con el pasado. Esta teoría se aplica también a las sociedades o culturas. Las tensiones en una sociedad pueden crecer espectacularmente, como la hicieron en Francia a finales del siglo XVIII. Los campesinos se enfrenaban al hambre, se produjeron motines espontáneos y la aristocracia se retiró a sus fortalezas. Cuando las tensiones alcanzaron su punto de ruptura, ocurrió una transición de fase de lo cuantitativo a los cualitativo: los campesinos tomaron las armas, tomaron París y asaltaron la Bastilla.

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              Un ejemplo de la transición de fase

Las transiciones de fases pueden ser también asuntos bastante explosivos. Por ejemplo, pensemos en un río que ha sido represado. Tras la presa se forma rápidamente un embalse con agua a enorme presión. Puesto que es inestable, el embalse está en el falso vacío. El agua preferiría estar en su verdadero vacío, significando esto que preferiría reventar la presa y correr aguas abajo, hacia un estado de menor energía. Así pues, una transición de fase implicaría un estallido de la presa, que tendría consecuencias desastrosas.

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También podría poner aquí el ejemplo más explosivo de una bomba atómica, donde el falso vacío corresponde al núcleo inestable de uranio donde residen atrapadas enormes energías explosivas que son un millón de veces más poderosas, para masas iguales, que para un explosivo químico.  De vez en cuando, el núcleo pasa por efecto túnel a un estado más bajo, lo que significa que el núcleo se rompe espontáneamente. Esto se denomina desintegración radiactiva. Sin embargo, disparando neutrones contra los núcleos de uranio, es posible liberar de golpe esta energía encerrada según la formula de Einstein E = mc2. Por supuesto, dicha liberación es una explosión atómica; ¡menuda transición de fase!

Resultado de imagen de Transición de fase y ruptura de simetríaResultado de imagen de Transición de fase y ruptura de simetría

Las nuevas características descubiertas por los científicos en las transiciones de fases es que normalmente van acompañadas de una ruptura de simetría. Al premio Nobel Abdus Salam le gusta la ilustración siguiente: consideremos una mesa de banquete circular, donde todos los comensales están sentados con una copa de champán a cada lado. Aquí existe simetría. Mirando la mesa del banquete reflejada en un espejo, vemos lo mismo: cada comensal sentado en torno a la mesa, con copas de champán a cada lado.  Asimismo, podemos girar la mesa de banquete circular y la disposición sigue siendo la misma.

Rompamos ahora la simetría. Supongamos ahora que el primer comensal toma la copa que hay a su derecha. Siguiendo la pauta, todos los demás comensales tomaran la copa de champán de su derecha. Nótese que la imagen de la mesa del banquete vista en el espejo produce la situación opuesta.  Cada comensal ha tomado la copa izquierda. De este modo, la simetría izquierda-derecha se ha roto.

Resultado de imagen de Así pues, el estado de máxima simetría es con frecuencia también un estado inestable, y por lo tanto corresponde a un falso vacío.

Así pues, el estado de máxima simetría es con frecuencia también un estado inestable, y por lo tanto corresponde a un falso vacío.

Con respecto a la teoría de supercuerdas, los físicos suponen (aunque todavía no lo puedan demostrar) que el universo decadimensional original era inestable y pasó por efecto túnel a un universo de cuatro y otro de seis dimensiones. Así pues, el universo original estaba en un estado de falso vacío, el estado de máxima simetría, mientras que hoy estamos en el estado roto del verdadero vacío.

Resultado de imagen de Al principio el universo era simétrico y existía una sola fuerza

Al principio, cuando el universo era simétrico, sólo existía una sola fuerza que unificaba a todas las que ahora conocemos, la gravedad, las fuerzas electromagnéticas y las nucleares débil y fuerte, todas emergían de aquel plasma opaco de alta energía que lo inundaba todo. Más tarde, cuando el universo comenzó a enfriarse, se hizo transparente y apareció la luz, las fuerzas se separaron en las cuatro conocidas, emergieron las primeras quarks para unirse y formar protones y neutrones, los primeros núcleos aparecieron para atraer a los electrones que formaron aquellos primeros átomos.  Doscientos millones de años más tarde, se formaron las primeras estrellas y galaxias. Con el paso del tiempo, las estrellas sintetizaron los elementos pesados de nuestros cuerpos, fabricados en supernovas que estallaron, incluso antes de que se formase el Sol. Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que una supernova anónima explotó hace miles de millones de años y sembró la nube de gas que dio lugar a nuestro sistema solar, poniendo allí los materiales complejos y necesarios para que algunos miles de millones de años más tarde, tras la evolución, apareciéramos nosotros.

Resultado de imagen de Entrando en la secuencia principal

Se forman en un grumo formado por una anomalía gravitatoria, como proto-estrellas que pasan a la secuencia principal en varios cambios de fase, así brillan y fusionan material durante miles de M de años.

Las estrellas evolucionan desde que en su núcleo se comienza a fusionar hidrógeno en helio, de los elementos más ligeros a los más pesados.  Avanza creando en el horno termonuclear, cada vez, metales y elementos más pesados. Cuando llega al hierro y explosiona en la forma explosiva de  una supernova. Luego, cuando este material estelar es otra vez recogido en una nueva estrella rica en hidrógeno, al ser de segunda generación (como nuestro Sol), comienza de nuevo el proceso de fusión llevando consigo materiales complejos de aquella supernova.

Resultado de imagen de La energía en las estrellas

                                         Si pudiéramos contemplar todo lo que pasa ahí

Puesto que el peso promedio de los protones en los productos de fisión, como el cesio y el kriptón, es menor que el peso promedio de los protones de uranio, el exceso de masa se ha transformado en energía mediante E = mc2. Esta es la fuente de energía que subyace en la bomba atómica.

Así pues, la curva de energía de enlace no sólo explica el nacimiento y muerte de las estrellas y la creación de elementos complejos que también hicieron posible que nosotros estemos ahora aquí y, muy posiblemente, será también el factor determinante para que, lejos de aquí, en otros sistemas solares a muchos años luz de distancia, puedan florecer otras especies inteligentes que, al igual que la especie humana, se pregunten por su origen y estudien los fenómenos de las fuerzas fundamentales del universo, los componentes de la materia y, como nosotros, se interesen por el destino que nos espera en el futuro.

Resultado de imagen de Un rostro escéptico

No quiere dar la nota y calla pero… ¡No cree nada!

Cuando alguien oye por vez primera la historia de la vida de las estrellas, generalmente (lo sé por experiencia), no dice nada, pero su rostro refleja escepticismo. ¿Cómo puede vivir una estrella 10.000 millones de años? Después de todo, nadie ha vivido tanto tiempo como para ser testigo de su evolución.

Sin embargo, tenemos los medios técnicos y científicos para saber la edad que tiene, por ejemplo, el Sol.

emilio silvera

 

  1. 1
    Fandila Soria
    el 23 de diciembre del 2018 a las 12:31

    Muy interesante este tema, y como los cuantos y los saltos cuantitativos no obstante se repiten por ser las estructuraciones de que la geometría curva se vale. Como unidades estructurales básicas.

    Responder
  2. 2
    Pedro
    el 23 de diciembre del 2018 a las 13:52

    Respecto a la simetría paridad:  mesa y las copas en mano derecha u izqui erda y un espejo, lo que cambia es la percepción,  y no así la simetría, vamos me parece a mí,  nos miramos a los espejos y no por eso nos convertimos en más guapos.

    Responder
    • 2.1
      Pedro
      el 23 de diciembre del 2018 a las 14:03

      Mejor simetría especular (izquierda/derecha) a diferencia de paridad. (translacional)

      Responder
    • 2.2
      Emilio Silvera
      el 24 de diciembre del 2018 a las 4:56

      Pero el espejo nos hace un truco de magía: Nos ponemos de frente y podemos ver que cambian los lugares que ocupan nuestros órganos: Nuestro ojo derecho será el izquierdo, con las manos y las piernas pasará lo mismo, han cambiado por arte de magía de lugar y se intercambiaron… ¡Una simple curiosidad! ¡Oh! Quizás sea algo más profundo.

      Responder
      • 2.2.1
        Pedro
        el 24 de diciembre del 2018 a las 19:50

        No cambia absolutamente nada de nada por arte de magia, Salvo nuestra percepción, que es muy distinto. El espejo distorsiona nuetyra percepcion, pero no afecta para nada,  al abjeto que se proyecta sobre  el.

        Eso es muy indicativo de que aquelloq que percibimos (objetos) y su lectura son muy dispares. ( la interpretación que hacemos de los mismos y entre ellos media abismos).(Aquello que realmente los constituye son mundos muy distintos e inexcrutables).

        Responder
        • 2.2.1.1
          Pedro
          el 24 de diciembre del 2018 a las 19:58

          El espejo es un farsante, haciéndonos creer que nuestros delirios son benignos. (Y los delirios no son benignos ni malignos sino sus consecuencias bien distinto).

          Y el espejo no crea ninguna consecuencia. Es aquí donde quiero centrarme.

  3. 3
    nelson
    el 23 de diciembre del 2018 a las 16:53

    Coincido con Pedro (“halleluyah!!!”)… Al tocar el tema de la simetría en la escuela se nos hacía tomar una hoja de papel, doblarla en dos al centro marcando el doblez, abrirla y “mancharla” con tinta o acuarela, volver a plegarla como antes pasándole la mano o papel secante fuerte para fijar y finalmente desdoblar y ver el resultado. Podían resultar dos tipos de manchas: una mancha sola por cuyo centro pasaba la línea del doblez (eje de simetría). En este caso era una “figura simétrica”. O podía haber resultado en dos manchas iguales invertidas (por fuera del eje de simetría) en cuyo caso constituían “figuras simétricamente opuestas”.

    El físico Abdus Salam creo que no estuvo feliz con el símil; las dos escenas (la real y la reflejada) son dos figuras simétricamente opuestas relacionadas con un eje de simetría (la luna del espejo) externo a ellas. Se mantiene la simetría.

    Incluso si tomamos el contexto total de la escena (la totalidad de la sala hasta el espejo mismo) resultaría en una escena sola con dos mesas absolutamente simétrica. Se rompería la simetría si todos los asistentes de las dos mesas tomaran las copas con sus manos derechas.
    Obviamente imposible.
    Saludos cordiales.

    Responder
    • 3.1
      Emilio Silvera
      el 24 de diciembre del 2018 a las 4:51

      La simetría especular ha sido siempre un buen tema de estudio de la física. ¿Si nos ponemos delante del espejo, cuya misión es reflejar de manera exacta lo que se le pone delante, ¿por qué ocurre lo contrario y, si tocamos el espejo con la mano derecha, nuestro doble especular lo hace con la izquierda? 
      Hay simetría en los mundos, las estrellas, las galaxias,

      Alguien dijo: “La simetría es una de las propiedades más profundas y más fundamentales del Universo en el que vivimos y por tanto de las leyes físicas que lo gobiernan.”

       Hay simetría en los mundos, las estrellas, las galaxias, en las nebulosas, en los electrones, quarks, neutrones y demás partículas subatómica, simetría en el Espacio-Tiempo… Todo está marcado por la simetría que lo define y, cuando esas simetrías se rompen los físicos buscan el suceso que provocó la ruptura que les puede aclarar muchas cosas.

      Algunos dicen que la simetría es una guía para descubrir.

      ·El descubrimiento de la simetría especular está ligado con nombres tales como Brian Greene, Ronen Plesser, Philip Candelas, Monika Lynker, Rolf Schimmrigk y otros. Andrew Strominger, Shing-Tung Yau, y Eric Zaslow han demostrado que la simetría especular es un ejemplo especial de la dualidad T: la variedad de Calabi-Yau se puede describir como un fibrado cuya fibra sea un toro tridimensional. La acción simultánea de la dualidad T en las tres dimensiones de este toro es equivalente a la simetría especular.

      La simetría especular permite simplificar muchos cálculos, invocando la imagen “especular” de una situación física dada, que puede ser a menudo mucho más fácil de resolver.·

      ¡La Física es complicada!

      Responder
    • 3.2
      Pedro
      el 24 de diciembre del 2018 a las 20:13

      Mira Nelson que te agrade. : Lo acabo de recordar ya que estoy leyendo la obra de este monstruo,,  “Los imperios se forjaron atraves de la sangre y el lamento”. Salvador Rueda. Te sugiero que busques un texto del mismo, cuyo título es “La originalidad” segurísimo también a este respecto coincidiremos. Un saludo

      No quiero hablar de simetrías que me meto en un lío. 

      Responder
      • 3.2.1
        Pedro
        el 24 de diciembre del 2018 a las 20:46

        Acerca de los espejos /simetría especular: bien podría ocurrir que la luz, frente a un espejo cambie algún que otro componente, bien atraves de reflexión, difracción, u  otras aberraciones ópticas, como quieran que se llamen. De hay que nosotros veamos todo del revés, y no hay ninguna simetría especular como tal. Simplemente la luz adquiere carácter dipolar, y …o bien nosotros.

        Responder
  4. 4
    Fandila Soria
    el 23 de diciembre del 2018 a las 18:44

    La simetría viene entroncada en el Universo por su evolución lineal-curva. La radical geometría arranca desde la evolución imprescindible de onda partícula, desde lo más pequeño. Existen estados, o estado, a partir de los cuales la simetría se pierde tal como nosotros la concebimos, según donde.

    Responder
    • 5.1
      emilio silvera
      el 25 de diciembre del 2018 a las 4:59

      En un momento dado, leyendo la reseña a la que nos lleva el enlace, pude leer: “… cómo el futuro afecta al pasado…” 

      Me tengo que preguntar si es que soy muy torpe o que las licencias literarias pueden ser infinitas. ¿Cómo puede afectar algo que no existe a lo que ya se fue?

      Responder
  5. 6
    nelson
    el 25 de diciembre del 2018 a las 0:17

    ¡¡¡Felicidades!!!

    En algún lugar, esta noche…“:
    https://www.cartoonmovement.com/depot/cartoons/2018/12/21/somewhere_in_the_night__antonio__rodrguez.jpeg

    Un saludo especial para todos los compas y sus familias.

    Responder
  6. 7
    Fandila Soria
    el 26 de diciembre del 2018 a las 1:23

    Si es verdad que existe otros universos iguales a éste, el solo hecho de no ser del todo idénticos, significaría que pese a la igualdad su velocidad de expansión no sería la misma y por consiguiente su masa global tampoco.

    Estos universos iguales con distinta velocidad de expansión vendría a decir que su tiempo será distinto. Pudiera ser que nuestro pasado fuera en el otro universo su presente. Si su tiempo es mayor, su futuro pudiera se nuestro presente.

    Ir del nuestro a los otros iguales sería como viajar a nuestro pasado o a nuestro futuro. Pudiera ser, porque el tiempo es relativo.

    La cosa estaría en el viaje, salvo por una forma de entrelazamiento.

    Responder

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