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Para la 4ª Edición del Carnaval de Física

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Sin categoría    ~    Comentarios Comments (2)

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Tiempo de Planck

Es el tiempo que necesita el fotón (viajando a la velocidad de la luz, c, para moverse a través de una distancia igual a la longitud de Planck. Está dado por  segundos, donde G es la constante gravitacional (6’672 59 (85) ×10-11 N m2 kg-2), ħ es la constante de Planck racionalizada (ħ = h/2π = 1’054589 × 10-34 Julios segundo) y c es la velocidad de la luz (299.792.458 m/s).

El valor del tiempo del Planck es del orden de 10-44 segundos. En la cosmología del Big Bang, hasta un tiempo Tp después del instante inicial, es necesaria usar una teoría cuántica de la gravedad para describir la evolución del universo.

Expresado en números corrientes que todos podamos entender, su valor es 0’000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.1 de 1 segundo, que es el tiempo que necesita el fotón para recorrer la longitud de Planck, de 10-35 metros (veinte ordenes de magnitud menor que el tamaño del protón de 10-15 metros). El límite de Planck es

Todo, desde Einstein, es relativo. Depende de la pregunta que se formule y de quién nos de la respuesta.

Si preguntamos ¿qué es el tiempo?, tendríamos que ser precisos y especificar si estamos preguntando por esa dimensión temporal que no deja de fluir desde el Big Bang y que nos acompaña a lo largo de nuestras vidas, o nos referimos al tiempo atómico, ese adoptado por el SI, cuya unidad es el segundo y se basa en las frecuencias atómicas, definida a partir de una línea espectral particular de átomo de cesio-133, o nos referimos a lo que se conoce como tiempo civil, tiempo coordinado, tiempo de crecimiento, tiempo de cruce, tiempo de integración, tiempo de relajación, tiempo dinámico o dinámico de Baricéntrico, dinámico terrestre, tiempo terrestre, tiempo de Efemérides, de huso horario, tiempo estándar, tiempo local, tiempo luz, tiempo medio, etc, etc. Cada una de estas versiones del tiempo tiene una respuesta diferente, ya que no es lo mismo el tiempo propio que el tiempo sidéreo o el tiempo solar, o solar aparente, o solar medio, o tiempo terrestre, o tiempo universal. Como se puede ver, la respuesta dependerá de cómo hagamos la pregunta.

En realidad, para todos nosotros el único tiempo que rige es el que tenemos a lo largo de nuestras vidas; los otros tiempos, son inventos del hombre para facilitar sus tareas de medida, de convivencia o de otras cuestiones técnicas o astronómicas pero, sin embargo, el tiempo es sólo uno; ese que comenzó cuando nació el universo y que finalizará cuando éste llegue a su final.

Lo cierto es que para las estrellas supermasivas, cuando llegan al final de su ciclo y dejan de brillar por agotamiento de su combustible nuclear, en ese preciso instante, el tiempo se agota para ella. Cuando una estrella pierde el equilibrio existente entre la energía termonuclear (que tiende a expandir la estrella) y la fuerza de gravedad (que tiende a comprimirla), al quedar sin oposición esta última, la estrella supermasiva se contrae aplastada bajo su propia masa. Queda comprimida hasta tal nivel que llega un momento que desaparece, para convertirse en un agujero negro, una singularidad, donde dejan de existir el “tiempo” y el “espacio”. A su alrededor nace un horizonte de sucesos, que si se traspasa se es engullido por la enorme gravedad del agujero negro.

El tiempo, de esta manera, deja de existir en estas regiones del universo que conocemos como singularidad. El mismo Big Bang surgió de una singularidad de energía y densidad infinitas que, al explotar, se expandió y creó el tiempo, el espacio y la materia.

Como contraposición a estas enormes densidades de las enanas blancas, estrellas de neutrones (posibles estrellas de Quarks) y agujeros negros, existen regiones del espacio que contienen menos galaxias que el promedio o incluso ninguna galaxia; a estas regiones las conocemos como vacío cósmico. Han sido detectados vacíos con menos de una décima de la densidad promedio del universo en escalas de hasta 200 millones de años luz en exploraciones a gran escala. Estas regiones son a menudo esféricas. El primer gran vacío en ser detectado fue el de Boötes en 1.981; tiene un radio de unos 180 millones de años luz y su centro se encuentra aproximadamente a 500 millones de años luz de la Vía Láctea. La existencia de grandes vacíos no es sorprendente, dada la existencia de cúmulos de galaxias y supercúmulos a escalas muy grandes.

Mientras que en estas regiones la materia es muy escasa, en una sola estrella de neutrones, si pudiéramos retirar 1 cm3 de su masa, obtendríamos una cantidad de materia increíble. Su densidad es de 1017 Kg/m3; los electrones y los protones están tan juntos que se combinan y forman neutrones que se degeneran haciendo estable la estrella de ese nombre que, después del agujero negro, es el objeto estelar más denso del universo.

Es interesante ver cómo a través de las matemáticas y la geometría, han sabido los humanos encontrar la forma de medir el mundo y encontrar las formas del universo. Pasando por Arquímedes, Pitágoras, Newton, Gauss o Riemann (entre otros), siempre hemos tratado de buscar las respuestas de las cosas por medio de las matemáticas.

emilio silvera

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Esta entrada fue publicada el lunes, 1 de marzo de 2010 a las 11:02 y está clasificada bajo: Sin categoría. Puede hacer un seguimiento de los comentarios de esta entrada gracias al feed RSS 2.0. Puede dejar un comentario, o enviar un trackback desde su sitio.
 

  1. 1
    Javier
    el 2 de marzo del 2010 a las 18:58

    Ciertamente, las matemáticas y la geometría nos han dado respuestas y nos han permitido formarnos alguna idea de cómo puede ser el universo que habitamos. En algún comentario pasado se ha objetado la forma en que entiende Einstein en su teoría de la relatividad general a la gravedad, diciendo que se daba una solución simplificadora al adaptar la forma geométrica del espacio (o del espacio-tiempo) de manera tal que los movimientos observables de los astros coincidan con esa forma que se le atribuye al espacio. 
    Mas alla de poder notar que dicha objeción parte de no dejar de concebir al espacio y al tiempo del modo tradicional,  como inmutables y absolutos, debemos ver que lejos de ser simplificadora, esta concepción de un espacio-tiempo maleable o relativo exije un esfuerzo hacia nuestra natural percepción. Las matemáticas suelen tener ese efecto, a medida que se profundiza en ellas el universo que nos van presentando parece ir perdiendo relación con la intuición que tenemos del mismo. Asi es que cabe la pregunta, ¿hacia qué ángulo intentaré orientar mi concepción del universo? O de otro modo tal vez mas profundo, ¿modificaré mi forma de ver el universo de acuerdo a lo que la realidad parece mostrar, o por el contrario mantendré mis ideas o intuiciones procurando adaptar a ellas la realidad observable? 
    La historia de la ciencia nos nutre de varios ejemplos en ese sentido que bien podrían ser instructivos, sucede claro que se nos hace claro el error frente a una nueva concepción cuando ésta última triunfa sobre la anterior. Hay que ver si hubiéramos vivido en la época de Galileo si se nos hubiera hecho tan fácil como ahora reconocer que la tierra gira alrededor del sol, aún cuando Galileo nos lo explicara. El reconocer un espacio-tiempo capaz de curvarse va contra nuestra percepción natural de las cosas. Tambien lo es, claro está, el hablar de dimensiones enrolladas, pero hacia estos lares nos lleva pareiera llevarnos hoy la ciencia y la actitud a tomar creo debería ser la de intentar modificar nuestras ideas y concepciones en el sentido en que la realidad se nos presenta, al cabo en eso está el verdadero nutriente de una vida.   

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  2. 2
    emilio silvera
    el 4 de marzo del 2010 a las 8:38

    Amigo Javier, la realidad se va conformando de manera diferente en nuestras mentes a medida que transcurre eso que llamamos tiempo. Si observamos con la naturalidad que los jóvenes manejan los aparatos tecnológicos modernos (ordenadores, teléfonos, cámaras digitales, etc.) nos daremos cuenta que, las cosas van cambiando de manera natural y, como ha ocurrido desde siempre, los humanos, nos vamos adaptando a todo los nuevos avances, conocimientos y teorías que van surgiendo a medida que profundizamos en los conocimientos del Universo.

    Sí, llevas razón e irémos cambiando en el sentido de que nuestro sentido común nos induce hacia nuevos caminos y, las antiguas creencias (con los antiguos conocimientos) van quedando atrás. Así está escrita la historia de la Ciencia y de la Humanidad.

    Un saludo.

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