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Recordar es viajar en el Tiempo
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Rumores del saber del mundo ~ Comments (16)
A finales del siglo XIX, poca gente sabía con exactitud a qué se dedicaban los “físicos”. El término mismo era relativamente nuevo. En Cambridge, la física se enseñaba como parte del grado de matemáticas.
En este sistema no había espacio para la investigación: se consideraba que la física era una rama de las matemáticas y lo que se le enseñaba a los estudiantes era como resolver problemas.
En la década de 1.870, la competencia económica que mantenían Alemania, Francia, Estados Unidos, y Gran Bretaña se intensificó. Las Universidades se ampliaron y se construyó un Laboratorio de física experimental en Berlín.
Cambridge sufrió una reorganización. William Cavendish, el séptimo duque de Devonshire, un terrateniente y un industrial, cuyo antepasado Henry Cavendish había sido una temprana autoridad en teoría de la gravitación, accedió a financiar un Laboratorio si la Universidad prometía fundar una cátedra de física experimental. Cuando el laboratorio abrió, el duque recibió una carta en la que se le informaba (en un elegante latín) que el Laboratorio llevaría su nombre.
Primer profesor J. J. Thomson como director del laboratorio
Tras intentar conseguir sin éxito atraer primero a William Thomson, más tarde a lord Kelvin (quien entre otras cosas, concibió la idea del cero absoluto y contribuyó a la segunda ley de la termodinámica) y después a Hermann von Helmohltz, de Alemania (entre cuyas decenas de ideas y descubrimientos destaca una noción pionera del cuanto), finalmente se ofreció la dirección del centro a James Clerk Maxwell, un escocés graduado en Cambridge. Este fue un hecho fortuito, pero Maxwell terminaría convirtiéndose en lo que por lo general se considera el físico más destacado entre Newton y Einstein. Su principal aportación fue, por encima de todo, las ecuaciones matemáticas que permiten entender perfectamente la electricidad y el magnetismo. Estas explicaban la naturaleza de la luz, pero también condujeron al físico alemán Heinrich Hertz a identificar en 1.887, en Karlsruhe, las ondas electromagnéticas que hoy conocemos como ondas de radio.
En el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, Cockcroft y Walton construyeron este acelerador de 500 kilovolts en 1932. Si lo comparamos con el LHC del CERN nos podemos dar cuenta de cómo la Ciencia ha ido avanzando en relativamente tan poco tiempo y, desde entonces hemos alcanzado un nivel que nos permite trabajar con 14 TeV, una energía de todo punto imposible e impensable en aquellos primeros tiempos.
Maxwell también creó un programa de investigación en Cavendish con el propósito de idear un estándar preciso de medición eléctrica, en particular la unidad de resistencia eléctrica, el ohmio. Esta era una cuestión de importancia internacional debido a la enorme expansión que había experimentado la telegrafía en la década de 1.850 y 1.860, y la iniciativa de Maxwell no solo puso a Gran Bretaña a la vanguardia de este campo, sino que también consolidó la reputación del Laboratorio Cavendish como un centro en el que se trataban problemas prácticos y se ideaban nuevos instrumentos.
Tubo de vacío usado por JJ Thomson en uno de los experimentos realizados para descubrir el electrón. Expuesto en el museo del laboratorio Cavendish. A este hecho es posible atribuir parte del crucial papel que el laboratorio iba a desempeñar en la edad dorada de la Física, entre 1.897 y 1.933. Los científicos de Cavendish, se decía, tenían “sus cerebros en la punta de los dedos.”
Maxwell murió en 1.879 y le sucedió lord Rayleigh, quien continuó su labor, pero se retiró después de cinco años y, de manera inesperada, la dirección pasó a un joven de veintiocho años, Joseph John Thomson, que a pesar de su juventud ya se había labrado una reputación en Cambridge como un estupendo físico-matemático. Conocido universalmente como J.J., puede decirse que Thomson fue quien dio comienzo a la segunda revolución científica que creó el mundo que conocemos.
Ernest Rutherford
Se dedicó al estudio de las partículas radioactivas y logró clasificarlas en alfaa (α), beta (β) y gamma (γ). Halló que la radiactividad iba acompañada por una desintegración de los elementos, lo que le valió ganar el Premio Nobel de Química de 1908. Se le debe un modelo atómico con el que probó la existencia de núcleol en los átomos, en el que se reúne toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo. Consiguió la primera transmutación artificial con la colaboración de su discípulo Frederick Soddy.
Henry Cavendish en su Laboratorio
La primera revolución científica comenzó con los descubrimientos de Copérnico, divulgados en 1.543, y los de Isaac Newton en 1.687 con su Gravedad y su obra de incomparable valor Principia Matemática, a todo esto siguió los nuevos hallazgos en la Física, la biología y la psicología.
Pero fue la Física la que abrió el camino. Disciplina en permanente cambio, debido principalmente a la forma de entender el átomo (esa sustancia elemental, invisible, indivisible que Demócrito expuso en la Grecia antigua).
John Dalton
En estos primeras décadas del siglo XIX, químicos como John Dalton se habían visto forzados a aceptar la teoría de los átomos como las unidades mínimas de los elementos, con miras a explicar lo que ocurría en las reacciones químicas (por ejemplo, el hecho de que dos líquidos incoloros produjeran, al mezclarse, un precipitado blanco). De forma similar, fueron estas propiedades químicas y el hecho de que variaran de forma sistemática, combinada con sus pesos atómicos, lo que sugirió al ruso Dimitri Mendeleyev la organización de la Tabla Periódica de los elementos, que concibió jugando, con “paciencia química”, con sesenta y tres cartas en su finca de Tver, a unos trescientos kilómetros de Moscú.
Pero además, la Tabla Periódica, a la que se ha llamado “el alfabeto del Universo” (el lenguaje del Universo), insinuaba que existían todavía elementos por descubrir.
Dimitri Mendeléiev en 1897
La tabla de Mendeleyev encajaba a la perfección con los hallazgos de la Física de partículas, con lo que vinculaba física y química de forma racional: era el primer paso hacia la unificación de las ciencias que caracterizaría el siglo XX.
En Cavendish, en 1.873, Maxwell refinaría la idea de átomo al introducir la idea de campo electromagnético (idea que tomó prestada de Faraday), y sostuvo que éste campo “impregnaba el vacío” y la energía eléctrica y magnética se propagaba a través de él a la velocidad de la luz. Sin embargo, Maxwell aún pensaba en el átomo como algo sólido y duro y que, básicamente, obedecían a las leyes de la mecánica.
El problema estaba en el hecho de que, los átomos, si existían, eran demasiado pequeños para ser observados con la tecnología entonces disponible.
Esa situación empezaría a cambiar con Max Planck, el físico alemán que, como parte de su investigación de doctorado, había estudiado los conductores de calor y la segunda ley termodinámica, establecida originalmente por Rudolf Clausius, un físico alemán nacido en Polonia, aunque lord Kelvin también había hecho algún aporte.
El joven Max Planck
Clausius había presentado su ley por primera vez en 1.850, y esta estipulaba algo que cualquiera podía observar, a saber, que cuando se realiza un trabajo la energía se disipaba convertida en calor y que ese calor no puede reorganizarse en una forma útil. Esta idea, que por lo demás parecería una anotación de sentido común, tenía consecuencias importantísimas.
Dado que el calor (energía) no podía recuperarse, reorganizarse y reutilizarse, el Universo estaba dirigiéndose gradualmente hacia un desorden completo:
cántaro roto…
Una casa que se desmorona nunca se reconstruye así misma, una botella rota nunca se recompone por decisión propia. La palabra que Clausius empleó para designar este fenómeno o desorden irreversible y creciente fue “entropía”: su conclusión era que, llegado el momento, el Universo moriría.
En su doctorado, Planck advirtió la relevancia de esta idea. La segunda ley de la termodinámica evidenciaba que el tiempo era en verdad una parte fundamental del Universo, de la física. Sea lo que sea, el tiempo es un componente básico del mundo que nos rodea y se relaciona con la materia de formas que todavía no entendemos.
La noción de tiempo implica que el Universo solo funciona en un sentido, hacia delante, nunca se está quieto ni funciona hacia atrás, la entropía lo impide, su discurrir no tiene marcha atrás. ¿No será nuestro discurrir lo que siempre marcha hacia delante, y, lo que tenemos por tiempo se limita a estar ahí?
En el Laboratorio Cavendish, me viene a la memoria que fue allí, donde Thomson, en 1.897, realizó el descubrimiento que vino a coronar anteriores ideas y trabajos de Benjanmin Franklin, Euge Goldstein, Wilhelm Röntgen, Henri Becquerel y otros. El descubrimiento del electrón convirtió a la física moderna en una de las aventuras intelectuales más fascinantes e importantes del mundo contemporáneo.
Thomson descubrió el electrón.
Los “corpúsculos”, como Thomson denominó inicialmente a estas partículas, hoy conocidas como electrones, condujo de forma directa al trascendental avance realizado una década después por Ernest Rutherford, quien concibió el átomo como una especie de “sistema solar” en miniatura, con los electronesdiminutos orbitando alrededor de un núcleo masivo como hacen los planetas alrededor del Sol. Rutherford demostró experimentalmente lo que Einstein había descubierto en su cabeza y revelado en su famosa ecuación, E = mc2 (1905), esto es que la materia y la energía eran esencialmente lo mismo.
Todo aquello fue un gran paso en la búsqueda del conocimiento de la materia. El genio, la intuición y la experimentación han sido esenciales en la lucha del ser humano con los secretos, bien guardados, de la N
emilio silvera
el 26 de agosto del 2018 a las 7:14
Hola, Emilio: muy buenas.
Acerca de la expresión “¿No será nuestro discurrir lo que va hacia delante y el tiempo se limita a estár hay?. Yo diría aún más, no se limita a estar hay, ya que como los pensamientos, donde se sustentan, salvo en hechos físicos que los refrendan, obras de arte. Pero en si mismos tales pensamientos carecen de sustento.Me explico:
el 27 de agosto del 2018 a las 5:25
¡Hola, Pedro!
Tus ejercicios mentales me recuerdan a los que hacía Einstein, era muy aficionado a estos juegos y, de ellos, obtenía el hombre sus consecuencias. Parece que las tuyas son adentrarte en un laberinto sin fin. LO que si está claro es que el reloj que viaje a gran velocidad… Ralentiza el tiempo.
Saludos.
el 27 de agosto del 2018 a las 6:41
Bien aceptamos, que la velocidad de los objetos afecta a la relentizacion del tiempo. Hasta aquí correcto ok, pregunta ¿cuántas clases de ritmo de tiempo son posibles? Si resulta que la máxima velocidad posible es (c), podríamos decir que esa es la respuesta correcta.
O bien tantos ritmos distinto de tiempo como objetos se mueven en el universo. Esta no parece la respuesta correcta.
el 27 de agosto del 2018 a las 11:41
Amigo mío, los viajeros de una nave tendrían ralentizado “su Tiempo” en función de la velocidad de la misma. Y, desde luego, la ralentización del paso del Tiempo se produciría al llegar a velocidades relativistas, es decir, cercanas a c. No creo que el paso del Tiempo, se pueda ralentizar, de manera considerable o perceptible a velocidades normales y, como casi todo, se produciría una proporción directa Velocidad-Ralentización en ese Tiempo que se marcaría en función de esa velocidad. En otras circunstancias, las diferencias serían imperceptibles.
Otra cosa curiosa en ese escenario de la Nave cuyo astronáutas viajaran a velocidades del 75% de c, sería que ellos, no notarían nada, y lo verían todo transcurrir con normalidad. Serían los observadores de fuera (si eso fuese posible), los que verían como los astronáutas dentro de la nave, caminaban y se movían a cámara lenta.
¡Cosas de la Relatividad!
el 27 de agosto del 2018 a las 16:06
Y sujetos que estuvieran pegaditos en la parte del fusilaje cara externa ¿Cómo serían ellos afectados? ¿Les afectaria el ritmo de tiempo del exterior o bien el ritmo de tiempo del interior.? Ya que es aquí donde quiero centrar la cuestión.
el 27 de agosto del 2018 a las 16:40
Ya que los pozos gravitacionales también relentiza el tiempo:
También habría que añadir una relacion entre intensidad del campo gravitatorio y relentizacion. Así distingiriamos el número de posibles clases de ritmo de tiempo. Casi podríamos decir que infinitas clases de ritmo de tiempo. Hay tantos pozos gravitacionales como objetos en el universo
el 27 de agosto del 2018 a las 16:19
Hola Amigo Emilio.
Un buen ejemplo para entender esto es el de la pelotita en el tren (u otras similares) en el que la pelota en el interior del tren en marcha, picada en el piso por un viajero con la mano desde un metro de altura y vuelta a la mano en un segundo, recorre EFECTIVAMENTE, para todos los viajeros del tren dos metros (y está bien). Sin embargo, el observador del andén advierte que la pelota realizó una trayectoria oblícua de 15 metros hasta llegar al piso y otros tantos al volver a la mano (en ese mismo segundo), por lo que EFECTIVAMENTE, para el observador del andén la pelota recorrió treinta metros (y está bien). Si agregamos que la Tierra rota a 465 m/s; gira alrededor del Sol a 30 k/s, que gira alrededor del centro de la Galaxia a 220 k/s, está claro que las velocidades de la pelotita variarán considerablemente según la ubicación en el Universo del eventual observador (y todas ellas serán correctas). Entre otras cosas, por eso hablamos de relatividad; en el caso del ejemplo de la relatividad de la velocidad: no existe velocidad absoluta. Depende del marco de referencia donde esté ubicado el observador (o el medidor). Si será relativo todo que para un fotón emitido en el Big Bang, el tiempo no transcurre; el momento del Big Bang y ahora, es el mismo momento. A mayor velocidad, el tiempo transcurre más lento; hasta que a c, la máxima velocidad posible, el tiempo no avanza Por tanto parece inútil, ilógico, gratuito pretender unificar todo en una visión global. Todo es relativo, no sólo la velocidad, todo, incluso el espacio y el tiempo. O así lo entiendo yo.
Un abrazo fuerte.
el 28 de agosto del 2018 a las 7:03
Pues lo has entendido muy bien, estimado amigo.
No importa que el Tiempo (por ejemplo) sea el mismo para el que está con la persona amada y para el enfermo que, postrado en una cama y soportando dolores intensos lo puedan valorar de muy distintas maneras. Al primero, las horas le parecerán segundos, y, al doliente postrado en la cama del hospital, aunque sea el mismo tiempo, a él le parecerán los segundos horas, es decir, para el uno pasará volando y para el otro muy lentamente, todo depende de la situación en la que se encuentre el observador, de ahí la relatividad de la que siempre hablamos. Todo es relativo según las circunstancias.
Un abrazo.
el 27 de agosto del 2018 a las 17:44
Hola Nelson, tu explicación muy buena ok, no obstante se me ocurre lo siguiente.
Si un objeto lo dejamos caer desde cierta alrtura, recorrera ciento espacio tanto de ida como de vuelta y en un tiempo cronometrado. Como es tu ejemplo. Hasta aquí todo correcto.
Si sabemos que en un seg. recorre dos metros, da igual el numero de observadores y donde estén. Siempre recorrerá 2 metros.
Aceptar que un observador del exterior su medida indica 15+15. =30 . ¿Esto como se come?. Se supone que hablamos de hechos objetivos, con reglas muy bien definidas. En el caso del observador exterior su percepción esta distorsionada, de hay que su distancia refleje 30 m. aunque utilice los mismos aparatos y unidades de medida y pudieran parecer reales. La razón es que el observador del exterior no puede realizar tal experimento. Aquí es donde radica la diferencia. Esto es lo que opino.
El hecho físico real objetivo es en un seg. recorre 2 m. todo lo demás distinto a esto no son mas distorsiones. ¿La cuestión es como distinguir tales distorsiones?.
Toda medida, es objetiva, salvo que cambiemos las reglas del juego, osea la vara de medir.
Un saludo.
el 27 de agosto del 2018 a las 18:44
No entendiste. El hombre del andén dice 30 metros y tiene razón; no hay ninguna distorsión. Son, OBJETIVAMENTE dos metros SOLO para los pasajeros del tren. Para otros observadores, en otros marcos referenciales, serán respectivamente otras distancias y todas ellas REALES, OBJETIVAS, sin distorsiones… medidas con iguales instrumentos… ¿Entiendes lo que significa RELATIVO?…
el 28 de agosto del 2018 a las 1:30
Puedes imaginar que el tren recorre de oeste a este una vía que coincide con el ecuador a una velocidad de 80 k/h. El pasajero arroja ahora la pelotita paralela al piso en sentido contrario al del tren ( hacia “atràs”) a 80 k/h. Todos los pasajeros del tren ven viajar a la pelotita a 80k/h. El observador del andén ve a la pelotita quieta; coincidiendo con una vaca que pasta al otro lado de la vía (hasta que la pelotita comience a perder impulso). Desde la Luna, otro observador dice que ve a la pelotita ( el tren es transparente) desplazándose a 465 m/s. ¿Quién se equivoca? NINGUNO. Todos están en lo cierto. Son todas realidades relativas. Y un caso actual, al alcance de la vista, es el de un satélite geoestacionario. ¿Hay distorsión? No. Cualquiera que mire jurará que está inmóvil y es cierto desde su punto de vista. Sin embargo orbita la Tierra a importante velocidad.
Un saludo.
el 29 de agosto del 2018 a las 16:32
Acerca de tus ejemplos: se me ocurre un simil: que resultará muy ilustrativo de lo que trato de dilucidar. Objetividad en la medición.
Tenemos un edificio, cinco observadores, el primer observador en el mismo lugar del edificio, el segundo observador a una distancia de 1000m del edificio , el tercero 10000m, el cuarto 15000m y el quinto 20000 m.Ok
¿Calcular la altura y perimetro del edificio?
Quien tendrá mayor exactitud en calcular la altura más exacta y su perimetro?
Según tu, todas las medidas serían validas. Y ya no digamos si preguntamos aún borracho.
Con tu argumento, como podríamos calcular el coste a la hora de pintar tal edificio. Precio coste M2=15 euros.
Saludos
el 29 de agosto del 2018 a las 17:20
Bueno, no soy pintor ni matemático, pero supongo que un pintor con una calculadora de bolsillo, valiéndose de la perspectiva y (según la distancia) de la trigonometría, podría calcular con precisión el precio del trabajo (siempre desde distancias que permitan apreciar con claridad los contornos). Tal vez necesite un teodolito o la ayuda de un agrimensor de acuerdo al porte de la construcción a pintar. De todos modos, mejor pregunta a un arquitecto o ingeniero; aunque, sin duda, hay soluciones técnicas precisas para resolverlo. Si es posible medir con precisión la distancia entre estrellas o la masa de un planeta, imagina que lo que pides en la actualidad es casi juego de niños.
Saludos.
el 29 de agosto del 2018 a las 17:26
Por economía, de esfuerzo y recursos, el que está en el lugar sería el más apropiado, pero a veces no es posible, en cuyo caso los otros candidatos pueden obtener los mismos resultados con mayor esfuerzo, claro.
el 29 de agosto del 2018 a las 17:33
De todos modos toda la anécdota ocurre en el mismo marco de referencia inercial; no tiene forma de comparación con el ejemplo del tren, donde se comparan “visiones” de observadores desde distintos sistemas inerciales.
Saludotes.
el 29 de agosto del 2018 a las 17:41
Hace pocos meses no hubiera recordado detalles de una materia que odiaba en el liceo y que lograba salvar con muchas horas de repaso y queridos compañeros que me ayudaban. Existían libros de Física Recreativa, sobre todo soviéticos (eran muy baratos; recuerdo la Editorial Mir) que facilitaban mucho la comprensión.
Pedro me exaspera un poco, pero debería agradecerle.