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May

17

Imaginación sin límite pero… ¿Sabremos comprender?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Maravillosa Teoría    ~    Comentarios Comments (1)

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cluster-galaxias

A cualquier región del Universo que podamos enfilar nuestros telescopios… Siempre veremos las mismas cosas, las mismas manifestaciones de energías, los mismos asombrosos objetos y, en todas, sin excepción, se producen las mismas maravillas.

Está claro que pensar siquiera en que en nuestro Universo, dependiendo de la región en la que nos encontremos, habrá distintas leyes físicas, sería pensar en un universo chapuza. Lo sensato es pensar  y creer que en cualquier parte del universo rigen las mismas leyes físicas, hasta que no se encuentre pruebas reales a favor de lo contrario,  los científicos suponen con prudencia que, sean cuales fueran las causas responsables de las pautas que llamamos “Leyes de la Naturaleza”, es mucho más inteligente adoptar la creencia de la igualdad física en cualquier parte del Cosmos por muy remota que se encuentre aquella región; los elementos primordiales que lo formaron fueron siempre los mismos y las fuerzas que intervinieron para formarlo también.

                           La materia y las fuerzas que conforman nuestro Universo

Las fuerzas fundamentale son


Tipo de Fuerza

Alcance en m

Fuerza relativa

Función
Nuclear fuerte

<3×10-15

1041

 Une Protones y Neutrones en el núcleo atómico por medio de Gluones.
Nuclear débil

< 10-15

1028

 Es responsable de la energía radiactiva   producida de manera natural.  Portadoras W y Z–
Electromagnetismo

Infinito

1039

 Une los átomos para formar moléculas; propaga la luz y las ondas de radio y otras formas de energías eléctricas y magnéticas por medio de los fotones.
Gravitación

Infinito

1

 Mantiene unidos los planetas del Sistema Solar, las estrellas en las galaxias y, nuestros pies pegados a la superficie de la Tierra. La transporta el gravitón.

Fue Einstein el que anunció lo que se llamó principio de covariancia: que las leyes de la naturaleza deberían expresarse en una forma que pareciera la misma para todos los observadores, independientemente de dónde estuvieran situados y de cómo se estuvieran moviendo. En caso contrario… ¿En qué clase de Universo estaríamos?


LA ECUACIÓN DE LA RELATIVIDAD GENERAL


En la parte izquierda se describe la geometría del espacio-tiempo, y en la derecha, la presencia de masa-energía: la idea de que la masa curva el espacio-tiempo. La ecuación está escrita sobre un tren antiguo en un cementerio de trenes de Bolivia. Tras él, se aprecia la Vía Láctea, cuyo movimiento es descrito por la teoría de Einstein.

{\displaystyle R_{\mu \nu }-{1 \over 2}Rg_{\mu \nu }+\Lambda g_{\mu \nu }={8\pi G \over c^{4}}T_{\mu \nu }}

{\displaystyle g_{\mu \nu }\,} es un tensor simétrico 4 x 4, así que tiene 10 componentes independientes. Dado la libertad de elección de las cuatro coordenadas del espacio-tiempo, las ecuaciones independientes se reducen en número a 6. Estas ecuaciones son la base de la formulación matemática de la relatividad general. Nótese que considerando la contracción sobre los dos índices de la última relación se encuentra que el escalar de curvatura se relaciona con la traza del tensor energía impulso y la constante cosmológica mendiante:

{\displaystyle R-2R+4\Lambda ={8\pi G \over c^{4}}T\,}

 

Esa relación permite escribir equivalentemente las ecuaciones de campo como:

 

 

{\displaystyle R_{\mu \nu }-g_{\mu \nu }\Lambda ={8\pi G \over c^{4}}\left(T_{\mu \nu }-{1 \over 2}T\,g_{\mu \nu }\right)}

 

 

El 25 de noviembre de 1915 Albert Einstein presentaba en la Academia de Ciencias de Berlín la ecuación final que contenía la esencia de su teoría de la relatividad general. El conjunto de ecuaciones de campo de la rewlatividad general es uno de los mayores ejemplos que existen del esfuerzo humano por alcanzar el conocimiento de la Naturaleza y la identidad del Universo.

                          DAVID HILBERT 


El matemático alemán, muy influyente en su época y padre también de importantes teorías, pugnó con Einstein por formular la de la relatividad general y detectar los errores del físico. Einstein dijo de él que era el único que había comprendido realmente su teoría. Se distanciaron, pero después el físico le escribió para hacer las paces y mantuvieron una buena relación.

Lo cierto es que Einstein fue muy afortunado y pudo lanzar al mundo su teoría de la relatividad especial, gracias a muchos apoyos que encontró en Mach, en Lorentz, en Maxwell… En lo que se refiere a la relatividad general, estuvo dando vueltas y vueltas buscando la manera de expresar las ecuaciones de esa teoría pero, no daba con la manera de expresar sus pensamientos.

Sin embargo, fue un hombre con suerte, ya que,  durante la última parte del siglo XIX en Alemania e Italia, matemáticos puros habían estado inmersos en el estudio profundo y detallado de todas las geometrías posibles sobre superficies curvas. Habían desarrollado un lenguaje matemático que automáticamente tenía la propiedad de que toda ecuación poseía una forma que se conservaba cuando las coordenadas que la describían se cambiaban de cualquier manera. Este lenguaje se denominaba cálculo tensorial. Tales cambios de coordenadas equivalen a preguntar qué tipo de ecuación vería alguien que se moviera de una manera diferente.

Einstein se quedó literalmente paralizado al leer la Conferencia de Riemann. Allí, delante de sus propios ojos tenía lo que Riemann denominaba Tensor métrico. Einstein se dio cuenta de que era exactamente lo que necesitaba para expresar de manera precisa y exacta sus ideas. Así  llegó a ser  posible la teoría de la relatividad general.

matriz             Gracias al Tensor de Rieman, Einstein pudo formular:  T_{ik} = \frac{c^4}{8\pi G} \left [R_{ik} - \left(\frac{g_{ik} R}{2}\right) + \Lambda g_{ik} \right ]

Recordando aquellos años de búsqueda e incertidumbre, Einstein escribió:

“Los años de búsqueda en la oscuridad de una verdad que uno siente pero no puede expresar el deseo intenso y la alternancia de confianza y desazón hasta que uno encuentra el camino a la claridad y comprensión sólo son familiares a aquél que los ha experimentado. “

Einstein, con esa aparentemente sencilla ecuación que arriba podemos ver, le dijo al mundo mucho más, de lo que él mismo, en un principio pensaba. En ese momento, se podría decir, sin temor a equivocarnos que comenzó la historia de la cosmología moderna. Comprendidmos mejor el universo, supimos ver y comprender la implosión de las estrellas obligadas por la gravedad al salir de la secuencia principal, aprecieron los agujeros negros… y, en fin, pudimos acceder a “otro universo”.

Es curioso como la teoría de la relatividad general nos ha llevado a comprender mejor el universo y, sobre todo, a esa fuerza solitaria, la Gravedad. Esa fuerza de la naturaleza que ahora está sola, no se puede juntar con las otras fuerzas que -como tantas veces hemos comentado aquí-, tienen sus dominios en la mecánica cuántica, mientras que la gravitación residen en la inmensidad del cosmos; las unas ejercen su dominio en los confines microscópicos del átomo, mientras que la otra sólo aparece de manera significativa en presencia de grandes masas galácticas, estelas y de objetos que, como los agujerods negros y los mundos, emiten la fuerza curvando el espacio a su alrededor y distorsionando el tiempo si su densidad llega a ser extrema.

Resultado de imagen de Ecuación de la Relatividad general y los agujeros negros

A partir de las ecuaciones de campo de Einstein, Schawarzschild dedujo la existencia de los Agujeros negros. El agujero negro de Schwarzschild es descrito como una singularidad en la cual una geodésica puede sólo ingresar, tal tipo de agujero negro incluye dos tipos de horizonte: un horizonte “futuro” (es decir, una región de la cual no se puede salir una vez que se ha ingresado en ella, y en la cual el tiempo -con el espacio- son curvados hacia el futuro), y un horizonte “pasado”, el horizonte pasado tiene por definición la de una región donde es imposible la estancia y de la cual sólo se puede salir; el horizonte futuro entonces ya correspondería a un agujero blanco

Cuando miramos al cielo nocturno -en la imagen de arriba lo hacemos desde Tenerife-  y nos sentimos reducidos, empequeñecidos por la inmensidad de las luces celestes que puntúan en el cielo, estamos mirando realmente una minúscula porción de las estrellas localizadas en el brazo de Orión. El resto de los 200 mil millones de estrellas de la Vía Láctea están tan lejanas que apenas pueden ser vistas como una cinta lechosa que cruza el cielo nocturno.

Cuando recordamos que la galaxia Andrómeda se está acercando a la Vía Láctea a unos 300 km/s, y sabiendo lo que ahora sabemos, no podemos dejar de preguntarnos ¿dónde estará la Humanidad dentro de cinco mil millones de años? Si tenemos la suerte de haber podido llegar tan lejos -que es dudoso-, seguramente,  nuestra inmensa  imaginación habrá desarrollado conocimientos y tecnologías suficientes para poder escapar de tan dramático suceso. Estaremos tan ricamente instalados en otras galaxias, en otros mundos. De alguna manera… ¿No es el Universo nuestra casa?

emilio silvera

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Esta entrada fue publicada el miércoles, 17 de mayo de 2017 a las 5:47 y está clasificada bajo: Maravillosa Teoría. 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
    Emilio Silvera
    el 17 de mayo del 2017 a las 6:38

    Está claro que, a partir de la materia “inerte”, con el paso del Tiempo, la evolución la hizo progresar hasta alcanzar el estado de Mentes Superiores, es decir, consciencias de alto nivel y capaces de rememorar el pasado e imaginar el futuro. Nuestra especie, ha demostrado gozar de una imaginación sin límites, en la misma entrevista que hoy se publica aquí, se deja una buena muestra de lo que somos… ¡Imaginativos hasta la inimaginable!

    En relativamente poco Tiempo, hemos sabido alcanzar un nivel de conocimiento envidiable en relación a un sin fin de cuestiones que abarcan desde el inmenso UNiverso hasta el origen de la Vida. No digamos la inmensa capacidad que hemos demostrado tener para las matemáticas y otras disciplinas del saber humano.

    Cuando no sabemos una cosa, imaginamos lo que podría ser y buscamos las excusas perfectas que justifiquen aquello que no sabemos, y, unas veces… ¡Hasta hemos acertado!

    Está bien que sigamos teniendo curiosidad y que nuestra imaginación funcione con esa alta capacidad que hemos demostrado, ya que, el día que la curiosidad y la imaginación nos abandone… ¡Estaremos acabados!

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