{"id":3657,"date":"2020-12-06T07:31:16","date_gmt":"2020-12-06T06:31:16","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=3657"},"modified":"2020-12-06T07:33:16","modified_gmt":"2020-12-06T06:33:16","slug":"%c2%bfpor-que-es-asi-nuestro-universo-ii","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2020\/12\/06\/%c2%bfpor-que-es-asi-nuestro-universo-ii\/","title":{"rendered":"\u00bfPor qu\u00e9 es as\u00ed nuestro Universo? II"},"content":{"rendered":"

Stoney recibi\u00f3 el encargo de hacer una exposici\u00f3n cient\u00edfica del tema que \u00e9l mismo eligiera para el programa de la reuni\u00f3n de Belfast de la Asociaci\u00f3n Brit\u00e1nica. Pensando en qu\u00e9 tema elegir, se dio cuenta de que exist\u00edan medidas y patrones e incluso explicaciones diferentes para unidades que median cosas o distancias o alg\u00fan fen\u00f3meno: se preguntaba la manera de c\u00f3mo definirlos mejor y como interrelacionarlos. Vio una oportunidad para tratar de simplificar esta vasta confusi\u00f3n de patrones humanos de medida de una manera tal que diese m\u00e1s peso a su hip\u00f3tesis del electr\u00f3n<\/a>.<\/p>\n

Comienza II<\/p>\n

En tal situaci\u00f3n, Stoney centr\u00f3 su trabajo en unidades naturales que transcienden los patrones humanos, as\u00ed que trabaj\u00f3 en la unidad de carga electr\u00f3nica (seg\u00fan su concepto), inspirado en los trabajos de Faraday como hemos comentado antes. Tambi\u00e9n, como unidades naturales escogi\u00f3 G<\/em> y c<\/em> que responde, como se ha explicado, a la gravedad universal y la velocidad de la luz en el vac\u00edo.<\/p>\n

En su charla de la Reuni\u00f3n de Belfast, Stoney se refiri\u00f3 al electr\u00f3n<\/a> como el “electrino” y dio el primer c\u00e1lculo de su valor esperado. Demostr\u00f3 que el tr\u00edo m\u00e1gico de G<\/em>, c<\/em> y e<\/em> pod\u00eda combinarse de una manera, y s\u00f3lo de una, de modo que a partir de ellas se creaban una unidad de masa, una unidad de longitud y una unidad de tiempo. Para la velocidad de la luz utiliz\u00f3 un promedio de las medidas existentes, c = 3 \u00d7<\/strong> 108<\/sup> metros por segundo; para la constante de gravitaci\u00f3n de Newton<\/a> utiliz\u00f3 el valor obtenido por John Herschel, G = 6’67259 \u00d7 10-11 m3 <\/sup>s-2 <\/sup>Kg-1<\/sup>, y para la unidad de carga del “electrino” utiliz\u00f3 e = 10-20<\/sup> amperios. Estas fueron las inusuales nuevas unidades que \u00e9l encontr\u00f3, en t\u00e9rminos de las constantes e<\/em>, c<\/em> y G<\/em>, y en t\u00e9rminos de gramo, metros y segundos (omito la numerolog\u00eda).<\/p>\n

<\/p>\n

Estas son cantidades extraordinarias. Aunque una masa de 10-7<\/sup> gramos no es demasiado espectacular – es similar a la de una mota de polvo – las unidades de longitud y tiempo de Stoney eran muy diferentes de cualquiera que hubieran encontrado antes los cient\u00edficos.\u00a0 Eran fant\u00e1sticamente peque\u00f1as, rozando lo inconcebible. No hab\u00eda (y sigue sin haber) ninguna posibilidad de medir directamente tales longitudes y tiempos. En cierto modo, esto es lo que se podr\u00eda haber esperado. Estas unidades no est\u00e1n construidas deliberadamente a partir de dimensiones humanas, por conveniencia humana o para utilidad humana.\u00a0 Est\u00e1n definidas por la propia f\u00e1brica de la realidad f\u00edsica que determina la naturaleza de la luz, la electricidad y la gravedad.\u00a0 No se preocupan de nosotros. Stoney triunf\u00f3 de un modo brillante en su b\u00fasqueda de un sistema de unidades sobrehumanas.<\/p>\n

\n

“La ciencia no puede resolver el misterio final de la Naturaleza.\u00a0 Y esto se debe a que, en el \u00faltimo an\u00e1lisis, nosotros somos parte del misterio que estamos tratando de resolver”.<\/p>\n

Max Planck<\/p>\n<\/blockquote>\n

Las unidades naturales de Max Planck<\/strong><\/p>\n

La idea de Stoney fue descubierta en una forma diferente por el f\u00edsico alem\u00e1n Max Planck en 1.899, un a\u00f1o antes de que expusiera al mundo su teor\u00eda del “cuanto de acci\u00f3n” h<\/em>.<\/p>\n

Planck es uno de los f\u00edsicos m\u00e1s importantes de todos los tiempos.\u00a0 Como antes he apuntado, descubri\u00f3 la naturaleza cu\u00e1ntica de la energ\u00eda que puso en marcha la revoluci\u00f3n cu\u00e1ntica de nuestra comprensi\u00f3n del mundo, ofreci\u00f3 la primera descripci\u00f3n correcta de la radiaci\u00f3n t\u00e9rmica (“espectro de Planck”) y una de las constantes fundamentales de la naturaleza lleva su nombre.<\/p>\n

Ganador del premio Nobel de F\u00edsica de 1.918, tambi\u00e9n fue, en el primer momento, el \u00fanico que comprendi\u00f3 la importancia que, para la f\u00edsica y para el mundo, tendr\u00eda el art\u00edculo del joven Einstein<\/a>, en 1.905, sobre la teor\u00eda de la relatividad<\/a> especial.\u00a0 Hombre tranquilo y modesto que fue profundamente admirado por sus contempor\u00e1neos m\u00e1s j\u00f3venes, como el mismo Einstein<\/a> y Bohr.<\/p>\n

La concepci\u00f3n que ten\u00eda Planck de la naturaleza pon\u00eda mucho \u00e9nfasis en su racionalidad intr\u00ednseca y en su independencia del pensamiento humano. Hab\u00eda que encontrar esas estructuras profundas que estaban lejos de las necesidades de la utilidad y conveniencia humanas pero que, en realidad, estaban ah\u00ed ocultas en lo m\u00e1s profundo de los secretos naturales y eran las responsables de que nuestro mundo, nuestro universo, fuese tal como lo conocemos.<\/p>\n

En el \u00faltimo a\u00f1o de su vida un antiguo alumno le pregunt\u00f3 si cre\u00eda que buscar la forma de unir todas las constantes de la naturaleza mediante alguna teor\u00eda m\u00e1s profunda era atractivo. Le contest\u00f3 con el entusiasmo templado por el realismo y experiencia conociendo cuantas dificultades entra\u00f1aba tal empresa.<\/p>\n

\n

“Su pregunta sobre la posibilidad de unificar todas las constantes universales de la naturaleza, es sin duda una idea atractiva.\u00a0 Por mi parte, sin embargo, tengo dudas de que se logre con \u00e9xito. Pero puedo estar equivocado”<\/p>\n<\/blockquote>\n

A diferencia de Einstein<\/a>, Planck no cre\u00eda que se pudiera alcanzar realmente una teor\u00eda globalizadora que explicara todas las constantes de la naturaleza.<\/p>\n

Mientras que Stoney hab\u00eda visto en la elecci\u00f3n de unidades pr\u00e1cticas una manera de cortar el nudo gordiano de la subjetividad, Planck utilizaba sus unidades especiales para sustentar una base no antropom\u00f3rfica para la f\u00edsica y que, por consiguiente, podr\u00eda describirse como “unidades naturales”.<\/p>\n

De acuerdo con su perspectiva universal, en 1.899 Planck propuso que se construyeran unidades naturales de masa, longitud y tiempo a partir de las constantes m\u00e1s fundamentales de la naturaleza: la constante de gravitaci\u00f3n G<\/em>, la velocidad de la luz c<\/em> y la constante de acci\u00f3n h<\/em>, que ahora lleva el nombre de Planck. La constante de Planck<\/a> determina la m\u00ednima unidad de cambio posible en que pueda alterarse la energ\u00eda, y que llam\u00f3 “cuanto”. Las unidades de Planck son las \u00fanicas combinaciones de dichas constantes que pueden formarse en dimensiones de masa, longitud, tiempo y temperatura.\u00a0 Sus valores no difieren mucho de los de Stoney:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
Mp<\/sub> =<\/em><\/td>\n(hc\/G)\u00bd<\/sup> =<\/em><\/td>\n5’56 \u00d7 10-5 <\/sup>gramos<\/em><\/td>\n<\/tr>\n
Lp <\/sub>=<\/em><\/td>\n(Gh\/c3<\/sup>) \u00bd <\/sup>=<\/em><\/td>\n4’13 \u00d7 10-33 <\/sup>cent\u00edmetros<\/em><\/td>\n<\/tr>\n
Tp<\/sub> =<\/em><\/td>\n(Gh\/c5<\/sup>) \u00bd <\/sup>=<\/em><\/td>\n1’38 \u00d7 10-43 <\/sup>segundos<\/em><\/td>\n<\/tr>\n
Temp.p<\/sub> =<\/em><\/td>\nK-1<\/sup> (hc5<\/sup>\/G) \u00bd <\/sup>=<\/em><\/td>\n3’5 \u00d7 1032\u00a0 \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00ba<\/sup>Kelvin<\/em><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Estas formulaciones con la masa, la longitud, el tiempo y la temperatura de Planck incorporan la G<\/em> (constante de gravitaci\u00f3n), la h<\/em> (la constante de Planck<\/a>) y la c<\/em>, la velocidad de la luz. La de la temperatura incorpora adem\u00e1s, la K<\/em> de los grados Kelvin.<\/p>\n

La constante de Planck<\/a> racionalizada (la m\u00e1s utilizada por los f\u00edsicos), se representa por \u045b<\/em> que es igual a h\/2\u03c0 que vale del orden de 1’054589\u00d7<\/strong>10-34<\/sup> Julios segundo.<\/p>\n

En las unidades de Planck (del recuadro en rojo), una vez m\u00e1s, vemos un contraste entre la peque\u00f1a, pero no escandalosamente reducida unidad natural de la masa y las unidades naturales fant\u00e1sticamente extremas del tiempo, longitud y temperatura. Estas cantidades ten\u00edan una significaci\u00f3n sobrehumana para Planck. Entraban en La Base de la realidad f\u00edsica:<\/p>\n

\n

“Estas cantidades conservar\u00e1n su significado natural mientras la Ley de Gravitaci\u00f3n y la de Propagaci\u00f3n de la luz en el vac\u00edo y los dos principios de la termodin\u00e1mica sigan siendo v\u00e1lidos; por lo tanto, siempre deben encontrarse iguales cuando sean medidas por las inteligencias m\u00e1s diversas con los m\u00e9todos m\u00e1s diversos.”<\/p>\n<\/blockquote>\n

En sus palabras finales alude a la idea de observadores en otro lugar del universo que definen y entienden estas cantidades de la misma manera que nosotros.<\/p>\n

De entrada hab\u00eda algo muy sorprendente en las unidades de Planck, como lo hab\u00eda tambi\u00e9n en las de Stoney. Entrelazaban la gravedad con las constantes que gobiernan la electricidad y el magnetismo.<\/p>\n

\n

“La creciente distancia entre la imagen del mundo f\u00edsico y el mundo de los sentidos no significa otra cosa que una aproximaci\u00f3n progresiva al mundo real.”<\/p>\n

Max Planck<\/p>\n<\/blockquote>\n

Podemos ver que Max Planck apelaba a la existencia de constantes universales de la naturaleza como prueba de una realidad f\u00edsica al margen y completamente diferentes de las mentes humanas. Al respecto dec\u00eda:<\/p>\n

\n

“Estos…n\u00fameros, las denominadas “<\/strong>constantes universales“<\/strong> son en cierto sentido los ladrillos inmutables del edificio de la f\u00edsica te\u00f3rica. Deber\u00edamos preguntar:<\/em><\/p>\n

\u00bfCu\u00e1l es el significado real de estas constantes?”<\/em><\/p>\n<\/blockquote>\n

Una de las paradojas de nuestro estudio del universo circundante es que a medida que las descripciones de su funcionamiento se hacen m\u00e1s precisas y acertadas, tambi\u00e9n se alejan cada vez m\u00e1s de toda la experiencia humana.<\/p>\n

\n

“Lo que realmente me interesa es si Dios podr\u00eda haber hecho del mundo una cosa diferente; es decir, si la necesidad de simplicidad l\u00f3gica deja la m\u00e1s m\u00ednima libertad.”<\/p>\n

Albert Einstein<\/a><\/p>\n<\/blockquote>\n

Einstein<\/a> hizo m\u00e1s que cualquier otro cient\u00edfico por crear la imagen moderna de las leyes de la naturaleza. Desempe\u00f1\u00f3 un papel principal en la creaci\u00f3n de la perspectiva correcta sobre el car\u00e1cter at\u00f3mico y cu\u00e1ntico del mundo material a peque\u00f1a escala, demostr\u00f3 que la velocidad de la luz introduc\u00eda una relatividad<\/a> en la visi\u00f3n del espacio de cada observador, y encontr\u00f3 por s\u00ed solo la teor\u00eda de la gravedad que sustituy\u00f3 la imagen cl\u00e1sica creada por Isaac Newton<\/a> m\u00e1s de dos siglos antes que \u00e9l. Su famosa f\u00f3rmula de \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0E = mc2<\/sup> es una f\u00f3rmula milagrosa, es lo que los f\u00edsicos definen como la aut\u00e9ntica belleza. Decir mucho con pocos signos y, desde luego, nunca ning\u00fan f\u00edsico dijo tanto con tan poco. En esa reducida expresi\u00f3n de E = mc2<\/sup>, est\u00e1 contenido uno de los mensajes de mayor calado del universo: masa y energ\u00eda, son la misma cosa.<\/p>\n

Einstein<\/a> siempre estuvo fascinado por el hecho de que algunas cosas deben parecer siempre iguales, independientemente de c\u00f3mo se mueva el que las ve, como la luz en el vac\u00edo, c<\/em>.<\/p>\n

\u00c9l nos dijo el l\u00edmite con que podr\u00edamos recibir informaci\u00f3n en el universo, la velocidad de c<\/em>.<\/p>\n

\u00c9l revel\u00f3 todo el alcance de lo que Stoney y Planck simplemente hab\u00edan supuesto: que la velocidad de la luz era una constante sobrehumana fundamental de la naturaleza. Tambi\u00e9n sab\u00eda el maestro que, en el proceso de nuevas teor\u00edas, la b\u00fasqueda de la teor\u00eda final que incluyera a otras fuerzas de la naturaleza distintas de la gravedad, dar\u00eda lugar a teor\u00edas nuevas y cada vez mejores que ir\u00edan sustituyendo a las antiguas teor\u00edas. De hecho, \u00e9l mismo la busc\u00f3 durante los 30 \u00faltimos a\u00f1os de su vida pero, desgraciadamente, sin \u00e9xito. Ahora se ha llegado a la teor\u00eda de supercuerdas<\/a> que s\u00f3lo funciona en 10 y 26 dimensiones y es la teor\u00eda m\u00e1s prometedora para ser la candidata a esa teor\u00eda final de la que hablan los f\u00edsicos.<\/p>\n

El f\u00edsico espera que las constantes de la naturaleza respondan en t\u00e9rminos de n\u00fameros puros que pueda ser calculado con tanta precisi\u00f3n como uno quiera. En ese sentido se lo expres\u00f3 Einstein<\/a> a su amiga Ilse Rosenthal-Schneider, interesada en la ciencia y muy amiga de Planck y Einstein<\/a> en la juventud.<\/p>\n

Lo que Einstein<\/a> explic\u00f3 a su amiga por cartas es que existen algunas constantes aparentes que son debidas a nuestro h\u00e1bito de medir las cosas en unidades particulares. La constante de Boltzmann es de este tipo. Es s\u00f3lo un factor de conversi\u00f3n entre unidades de energ\u00eda y temperatura, parecido a los factores de conversi\u00f3n entre las escalas de temperatura Fahrenheit y cent\u00edgrada. Las verdaderas constantes tienen que ser n\u00fameros puros y no cantidades con “dimensiones”, como una velocidad, una masa o una longitud.\u00a0 Las cantidades con dimensiones siempre cambian sus valores num\u00e9ricos si cambiamos las unidades en las que se expresan.<\/p>\n

La interpretaci\u00f3n de las unidades naturales de Stoney y Planck no era en absoluto obvia para los f\u00edsicos. Aparte de ocasionarles algunos quebraderos de cabeza al tener que pensar en tan reducidas unidades, y s\u00f3lo a finales de la d\u00e9cada de 1.960 el estudio renovado de la cosmolog\u00eda llev\u00f3 a una plena comprensi\u00f3n de estos patrones extra\u00f1os. Uno de los curiosos problemas de la F\u00edsica es que tiene dos teor\u00edas hermosamente efectivas (la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y la relatividad<\/a> general)\u00a0 pero gobiernan diferentes dominios de la naturaleza.<\/p>\n

La mec\u00e1nica cu\u00e1ntica domina en el micromundo de los \u00e1tomos y de las part\u00edculas “elementales”. Nos ense\u00f1a que en la naturaleza cualquier masa, por s\u00f3lida o puntual que pueda parecer, tiene un aspecto ondulatorio. Esta onda no es como una onda de agua. Se parece m\u00e1s a una ola delictiva o una ola de histeria: es una onda de informaci\u00f3n. Nos indica la probabilidad de detectar una part\u00edcula. La longitud de onda de una part\u00edcula, la longitud cu\u00e1ntica, se hace menor cuanto mayor es la masa de esa part\u00edcula.<\/p>\n

Por el contrario, la relatividad<\/a> general era siempre necesaria cuando se trataba con situaciones donde algo viaja a la velocidad de la luz, o est\u00e1 muy cerca o donde la gravedad es muy intensa. Se utiliza para describir la expansi\u00f3n del universo o el comportamiento en situaciones extremas, como la formaci\u00f3n de agujeros negros<\/a>. Sin embargo, la gravedad es muy d\u00e9bil comparada con las fuerzas que unen \u00e1tomos y mol\u00e9culas y demasiado d\u00e9bil para tener cualquier efecto sobre la estructura del \u00e1tomo o de part\u00edculas subat\u00f3micas, 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 gravitaci\u00f3n curva el espacio y distorsiona el tiempo.<\/p>\n

Como resultado de estas propiedades antag\u00f3nicas, la teor\u00eda cu\u00e1ntica y la teor\u00eda relativista gobiernan reinos diferentes, muy dispares, en el universo de lo muy peque\u00f1o o en el universo de lo muy grande. Nadie ha encontrado la manera de unir, sin fisuras, estas dos teor\u00edas en una sola y nueva de Gravedad-Cu\u00e1ntica<\/em>.<\/p>\n

\u00bfCu\u00e1les son los l\u00edmites de la teor\u00eda cu\u00e1ntica y de la teor\u00eda de la relatividad<\/a> general de Einstein<\/a>? Afortunadamente, hay una respuesta simple y las unidades de Planck nos dicen cuales son.<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/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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