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¡Conocer la Naturaleza! No será nada fácil

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Cuántica    ~    Comentarios Comments (1)

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Insectos que pueden andar por el agua (tensión superficial)

Sus dimensiones y masa le permiten ¡lo imposible! para nosotros. La tensión superficial es una consecuencia de que todas las moléculas y los átomos se atraen unos a otros con una que nosotros llamamos fuerza de Van der Vaalls. esta fuerza tiene un alcance muy corto. para ser más precisos, diremos que la intensidad de esta fuerza a una distancia r es proporcional a 1/r7. Esto significa  que si se reduce la distancia entre dos átomos a la mitad, la fuerza de Van der Vaalls con la que se atraen uno a otro se hace 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 128 veces más intensa. Cuando los átomos y las moléculas se acercan mucho unos a otros quedan unidos muy fuertemente a través de esta fuerza.

 

 

El extraño mundo de las partículas elementales en la física moderna

 

La mecánica cuántica domina en el micro-mundo de los átomos y de las partículas “elementales”. Nos enseña que en la naturaleza cualquier masa, por sólida o puntual que pueda parecer, tiene un aspecto ondulatorio. Esta onda no es como una onda de agua. Se parece más a una ola de histeria que se expande: es una onda de . Nos indica la probabilidad de detectar una partícula. La longitud de onda de una partícula, la longitud cuántica, se hace menor cuanto mayor es la masa de esa partícula.

 

Resultado de imagen de Agujeros negros gigantes

 

Por ello , la relatividad general era siempre necesaria cuando se trataba con situaciones donde algo viaja a la velocidad de la luz, o está muy cerca o donde la gravedad es muy intensa. Se utiliza para describir la expansión del universo o el comportamiento en situaciones extremas, como la de agujeros negros.

 

Resultado de imagen de la fuerza que unen los átomos nuclear fuerte

 

Sin embargo, la gravedad es muy débil comparada con las fuerzas que unen átomos y moléculas y demasiado débil para tener cualquier efecto sobre la estructura del átomo o de partículas subatómicas, se trata con masas tan insignificantes que la incidencia gravitatoria es despreciable. Todo lo contrario que ocurre en presencia de masas considerables como planetas, estrellas y galaxias, donde la presencia de la gravitación curva el y distorsiona el tiempo.

 

 

Las Funciones de Onda del electrón en un átomo de hidrógeno en diferentes niveles de energía. La mecánica cuántica no puede predecir la ubicación exacta de una partícula en el espacio, solo la probabilidad de encontrarla en diferentes lugares. Las áreas más brillantes representan una mayor probabilidad de encontrar el electrón.

 

Einstein tenía razón: la teoría de la relatividad general fue comprobada a  escala galáctica "con exquisita precisión" - BBC News Mundo

Einstein tenía razón: la teoría de la relatividad general fue comprobada a escala galáctica “con exquisita precisión”

 

Qué hace que la mecánica cuántica y la relatividad general sean  incompatibles y por qué los científicos llevan décadas sin lograr resolver  esa contradicción - BBC News MundoQué hace que la mecánica cuántica y la relatividad general sean  incompatibles y por qué los científicos llevan décadas sin lograr resolver  esa contradicción - BBC News Mundo

 

Como resultado de estas propiedades antagónicas, la teoría cuántica y la teoría relativista gobiernan reinos diferentes, muy dispares, en el universo de lo muy pequeño o en el universo de lo muy grande. Nadie ha encontrado la manera de unir, sin fisuras, estas dos teorías en una sola y nueva de Gravedad-Cuántica.

Las unidades de Planck son las únicas combinaciones de dichas constantes que pueden formarse en dimensiones de masa, longitud, tiempo y temperatura.

 

A distancias comparables con la longitud de Planck, se cree que están sucediendo cosas muy curiosas que rebasan ampliamente los límites de nuestra imaginación.

Mp = (hc/G)½ = 5’56 × 10-5 gramos
Lp = (Gh/c3) ½ = 4’13 × 10-33 centímetros
Tp = (Gh/c5) ½ = 1’38 × 10-43 segundos
Temp.p = K-1 (hc5/G) ½ = 3’5 × 1032 ºKelvin

 

Estas formulaciones con la masa, la longitud, el tiempo y la temperatura de Planck incorporan la G (constante de gravitación), la h (la constante de Planck) y la c, la velocidad de la luz. La de la temperatura incorpora además, la K de los grados Kelvin.

 

¿Cuáles son los límites de la teoría cuántica y de la teoría de la relatividad de Einstein? Afortunadamente, hay una respuesta y las unidades de Planck nos dicen cuales son. En realidad, es la propia Naturaleza la que marca esos límites que Stoney-Planck, supieron plasmar en ecuaciones que los marcan.

 

mp = 2.17644·10-8 Kilogramos

Supongamos que tomamos toda la masa del universo visible y determinamos su longitud de cuántica. Podemos preguntarnos en qué momento esta longitud de onda cuántica del universo visible superará su tamaño.  La respuesta es: cuando el universo sea más pequeño en tamaño que la longitud de Planck, es decir, 10-33 de centímetros, más joven que el tiempo de Planck,  10-43 segundos y supere la temperatura de Planck de 1032 grados.  Las unidades de Planck marcan la frontera de de nuestras teorías actuales. Para comprender en que se parece el mundo a una escala menor que la longitud de Planck tenemos que comprender plenamente cómo se entrelaza la incertidumbre cuántica con la gravedad. Para entender lo que podría haber sucedido del suceso que estamos tentados a llamar el principio del universo, o el comienzo del tiempo, tenemos que penetrar la barrera de Planck. Las constantes de la naturaleza marcan las fronteras de nuestro conocimiento existente y nos dejan al descubierto los límites de nuestras teorías.

 

 

En los intentos más recientes de crear una teoría nueva para describir la naturaleza cuántica de la gravedad ha emergido un nuevo significado para las unidades naturales de Planck. Parece que el concepto al que llamamos “” tiene un profundo significado en el universo. Estamos habituados a vivir en lo que llamamos “la edad de la información”.  La información puede ser empaquetada en formas electrónicas, enviadas rápidamente y recibidas con más facilidad que nunca antes. Nuestra evolución en el proceso rápido y barato de la información se suele en una forma que nos permite comprobar la predicción de Gordon Moore, el fundador de Intel, llamada ley de Moore, en la que, en 1.965, advirtió que el área de un transistor se dividía por dos aproximadamente cada 12 meses. En 1.975 revisó su tiempo de reducción a la mitad hasta situarlo en 24 meses. Esta es “la ley de Moore” cada 24 meses se obtiene una circuitería de ordenador aproximadamente el doble, que corre a velocidad doble, por el mismo precio, ya que, el coste integrado del circuito viene a ser el mismo, constante.

 

 

La velocidad de la luz en el vacío es por definición una constante universal de valor 299.792.458 m/s (suele aproximarse a 3·108 m/s), o lo que es lo mismo 9,46·1015 m/año; la segunda cifra es la usada para definir al intervalo llamado año luz. La se transmitirá a esa velocidad como máximo, nuestro Universo, no permite mayor rapidéz, al menos, por los métodos convencionales.

Los límites últimos que podemos esperar para el almacenamiento y los ritmos de procesamiento de la información están impuestos por las constantes de la naturaleza. En 1.981, el físico israelí, Jacob Bekenstein, hizo una predicción inusual que estaba inspirada en su estudio de los agujeros negros.  Calculó que hay una cantidad máxima de información que puede almacenarse dentro de cualquier volumen. Esto no debería sorprendernos.

 

\ell_P =\sqrt\frac{\hbar G}{c^3} \approx 1.616 199 (97) \times 10^{-35} \mbox{ metros} (Longitud de Planck que al cuadrado sería de 10-66 cm2)

 

Lo que debería hacerlo es que el valor máximo está precisamente determinado por el área de la superficie que rodea al volumen, y no por el propio volumen. El máximo de bits de información que puede almacenarse en un volumen viene dado precisamente por el cómputo de su área superficial en unidades de Planck. Supongamos que la región es esférica. Entonces su área superficial es precisamente proporcional al cuadrado de su radio, mientras que el área de Planck es proporcional a la longitud de Planck al cuadrado, 10-66 cm2.  Esto es muchísimo mayor que cualquier capacidad de almacenamiento de producida hasta ahora. Asimismo, hay un límite último sobre el ritmo de procesamiento de información que viene impuesto por las constantes de la naturaleza.

 

Resultado de imagen de Las unidades de Planck

No debemos descartar la posibilidad de que seamos capaces de utilizar las unidades de Planck-Stoney para clasificar todo el abanico de estructuras que vemos en el universo, desde el mundo de las partículas elementales hasta las más grandes estructuras astronómicas.  Este fenómeno se puede representar en un que recree la escala logarítmica de tamaño desde el átomo a las galaxias.

 

 

Todas las estructuras del universo porque son el equilibrio de fuerzas dispares y competidoras que se detienen o compensan las unas a las otras; la atracción y la repulsión. Ese es el equilibrio de las estrellas donde la repulsión termonuclear tiende a expandirla y la atracción (contracción) de su propia masa tiende a comprimirla; así, el resultado es la estabilidad de la estrella. En el caso del planeta Tierra, hay un equilibrio entre la fuerza atractiva de la gravedad y la repulsión atómica que aparece cuando los átomos se comprimen demasiado juntos. Todos estos equilibrios pueden expresarse aproximadamente en términos de dos números puros creados a partir de las constantes e, h, c, G y mprotón

 

Los adultos con autismo diagnosticado tardíamente buscan identidad y apoyo  a través del movimiento de la neurodiversidad - Mad in Mexico
Ilustración de la variación de la . UNSW.

“Tras medir alfa en unas 300 galaxias lejanas, vimos un patrón constante: este número, que nos dice la fuerza del electromagnetismo, no es igual en otras partes que en la Tierra, y parecer variar de forma continua a lo largo de un eje”. Algunos se empeñan en variar la constante de estructura fina y, si eso llegara a producirse… las consecuencias serían funestas para nosotros. Otros nos dicen que esa constante, no ha variado a lo largo de los miles de millones de años del Universo y, así debe ser, o, si varió, lo hizo en una escala ínfima.

α = 2πe2 / hc ≈ 1/137

αG = (Gmp2)2 / hc ≈ 10-38

 

Si varían algunas de las dos en sólo una diezmillonésima, muchas de las cosas que conforman el Universo serían imposible y, la consecuencia sería, la ausencia de vida.  La identificación de constantes adimensionales de la naturaleza como a (alfa) y aG, junto con los números que desempeñan el mismo papel definitorio para las fuerzas débil y fuerte de la naturaleza, nos anima a pensar por un momento en mundos diferentes del nuestro. Estos otros mundos pueden estar definidos por leyes de la naturaleza iguales a las que gobiernan el universo tal como lo conocemos, pero estarán caracterizados por diferentes valores de constantes adimensionales. Estos cambios numéricos alterarán toda la fábrica de los mundos imaginarios. Los átomos pueden tener propiedades diferentes. La gravedad puede tener un papel en el mundo a pequeña escala.  La naturaleza cuántica de la realidad puede intervenir en lugares insospechados.

Las constantes de la naturaleza - John D. Barrow2021 junio 08 : Blog de Emilio Silvera V.números adimensionales : Blog de Emilio Silvera V.

Las constantes universales hace posible la Vida en el Universo

 

Nebulosas Moleculares Gigantes : Blog de Emilio Silvera V.

 

En estas nubes se fraguan los mundos merced a la dinámica del universo que lo hace cambiante y evolutivo. Nada permanece y todo se transforma. Las cosas ocurren de cierta manera que puede ser prvista al aplicar esas fuerzas y esas constantes que hacen de nuestro “mundo” lo que podemos observar y, de esa manera, porque esas constantes univerdsales son como las conocemos, la vida está presente y, si la carga del electrón o la masa del protón cambiara aunque solo fuese una diezmillonésima, ya la vida no sería posible tal como la conocemos.

Lo único que en la definición del mundo son los valores de las constantes adimensionales de la naturaleza (así lo creían Einstein y Planck).  Si se duplica el valor de todas las masas no se puede llegar a saber, porque todos los números puros definidos por las razones de cualquier par de masas son invariables.

 

La magia del número 137 – Blog de unicoosDescifrando el misterio del número 137: ¿Por qué es tan importante este  número?

α (Alfa), la Constante de estructura fina equivalente a  1/137

¿Por qué el número 137 es el mayor misterio de la física? El número 137 es el valor de la constante de estructura fina. Esta constante es la que representa la fuerza de la interacción electromagnética. Es decir que tan fuerte se dan a cabo todas las interacciones electromagnéticas del universo.

 

“Todos los físicos del mundo, deberían tener un letrero en el lugar más visible de sus casas, para que al mirarlo, les recordara lo que no saben. En el cartel sólo pondría esto: 137. Ciento treinta y siete es el inverso de algo que lleva el de constante de estructura fina”

Lederman

 

IES El Bercial - 137, es la constante de estructura fina... | Facebook

Este guarda relación con la posibilidad de que un electrón emita un fotón o lo absorba. La constante de estructura fina responde también al nombre de “alfa” y sale de dividir el cuadrado de la carga del electrón, por el de la velocidad de la luz y la constante de Planck. Tanta palabrería y numerología no significan otra cosa sino que ese solo numero, 137, encierra los misterios del electromagnetismo (el electrón, e), la relatividad (la velocidad de la luz, c), y la teoría cuántica (la constante de Planck, h).

Todo eso está relacionado: leyes fundamentales, constantes, materia y espacio tiempo… ¡nosotros!

Emilio Silvera V.

 

  1. 1
    emilio silvera
    el 16 de septiembre del 2024 a las 14:15

    Se conoce como fuerzas de Van der Waals o interacciones de Van der Waals a un cierto tipo de fuerzas intermoleculares atractivas o repulsivas, diferentes de aquellas que generan los enlaces atómicos (iónicos, metálicos o covalentes de tipo reticular) o la atracción electrostática entre iones y otras moléculas.

    ¿Qué nos dice la fuerza de Van der Waals?

    Las fuerzas de Van der Waals son atracciones débiles que mantienen unidas a moléculas eléctricamente neutras; sin embargo, en algún momento estas moléculas presentan lo que se denomina un dipolo inducido, es decir, la molécula adquiere una carga parcialmente positiva y otra parcialmente negativa, de manera momentánea.

    ¿Cómo se aplican las fuerzas de Van der Waals en la vida cotidiana?

    Estas fuerzas juegan un papel crucial en: Adhesión: Las geckos, por ejemplo, usan fuerzas de Van der Waals para escalar paredes y techos. Propiedades de los líquidos: La tensión superficial y la viscosidad de los líquidos están influenciadas por estas fuerzas.

    Cómo funciona la fuerza de Van der Waals?

    Las fuerzas de Van der Waals son fuerzas electrostáticas débiles que atraen entre sí a las moléculas neutras . Las partículas en un líquido o en el aire vibran y se mueven constantemente, por lo que chocan con otras partículas, incluidas las partículas del medio, como las moléculas de agua, proceso conocido como movimiento browniano. Einstein hizo en 1905 un gran trabajo que publicado levantó mucho revuelo.

    ¿Qué fuerzas de Van der Waals son más fuertes?

    Las interacciones dipolo-dipolo son las fuerzas de atracción/repulsión que existen entre dos moléculas polares (moléculas con un dipolo permanente). La forma de determinar si una molécula es polar o no se basa en la electronegatividad.

    ¿Cuáles son los tipos de fuerzas de Van der Waals?

    Estas interacciones o enlaces comprenden tres tipos, como dipolo-dipolo, enlaces de hidrógeno y fuerzas de dispersión de London . Su formación depende del tipo de enlace entre moléculas. El concepto de interacciones de Waals es amplio. ¡Se requiere una comprensión más profunda de las propiedades y los tipos para obtener una mejor puntuación!

    ¿Qué significan las constantes de Van der Waals?

    Van der Waals, más que una ecuación cúbica de estado.

    La constante a es proporcional a la energía de vaporización del líquido y describe la influencia de las fuerzas intermoleculares (fuerzas de atracción entre las moléculas) del fluido; son las así llamadas fuerzas de van der Waals.

    ¿Cuál es un ejemplo real del mundo de las fuerzas de Van der Waals?

    La capacidad de los geckos (que pueden colgarse de una superficie de vidrio usando un solo dedo) de trepar sobre superficies escarpadas se ha atribuido durante muchos años principalmente a las fuerzas de van der Waals entre estas superficies y las espátulas, o proyecciones microscópicas, que cubren las setas similares a pelos que se encuentran en las almohadillas de sus patas.

    ¿Qué tan fuertes son las fuerzas de Van der Waals?

    En el grupo de fuerzas que caen dentro de la categoría de “fuerzas químicas débiles”, las fuerzas de Van der Waals son las más débiles. Se sabe que desaparecen rápidamente cuando aumenta la distancia entre las moléculas que interactúan. La intensidad de las fuerzas de Van der Waals varía típicamente entre 0,4 kJ mol – 1 y 4 kJ .

    ¿Dónde se aplica la fuerza en la vida cotidiana?

    La carga de cualquier masa en una carretilla.
    La conducción de cualquier vehículo automotor.
    El andar en bicicleta.
    AL LEVANTAR PESO.
    La práctica de algunos deportes.
    Empujar una carga de un sitio a otro.

    Cuál es el origen de las fuerzas de Van der Waals?

    Las fuerzas de Van der Waals existen entre todo tipo de átomos y moléculas. El origen de la fuerza de Van der Waals se debe a las interacciones dipolares instantáneas inducidas por dipolo entre átomos y moléculas apolares adyacentes , que pueden ser repulsivas o atractivas.

    Por qué son débiles las fuerzas de van der Waals?

    Las fuerzas de Van der Waals, también conocidas como fuerzas de dispersión de London, son débiles ya que son la causa de los movimientos dipolares temporales en los átomos.

    ¿Cuándo aumentan las fuerzas de Van der Waals?

    , describe una fuerza de atracción débil entre moléculas (conocida como fuerza de Van der Waals ), que aumenta cuando n aumenta o V disminuye y las moléculas se apiñan más juntas.

    Bueno, existen muchas otras explicaciones pero, como curiosidad con las reseñadas más arriba es suficiente.

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