domingo, 14 de febrero de 2016

Rectas curvadas en Relatividad General.

Hoy 14 de febrero, para muchos países el día del amor o atracción desmedida, quiero hablar de la fuerza gravitatoria. Esta fuerza es la más débil de las hasta ahora descubiertas pero, debido a su gran alcance y a que precisamente es atractiva, es la más importante a la hora de entender el Universo.

Vayamos por partes. Por un lado, las súper poderosas fuerzas nucleares sólo se manifiestan entre partículas muy próximas entre sí, como por ejemplo las que residen en un reducido núcleo atómico, y por ello no se manifestarán a distancias mayores. Por otro lado, las fuerzas electromagnéticas son de igual alcance que las gravitatorias y más fuertes que éstas, pero a distancias cosmológicas apenas se aprecian debido a su poder de anulación o apantallamiento. Esto es debido fundamentalmente al carácter atractivo o repulsivo de la fuerza electromagnética según sea el signo de las carga. En efecto, por lo general al lado de una carga positiva suele haber una carga negativa, y por ello, si una atrae a un cuerpo eléctricamente cargado, la otra lo repele, dando como resultado final una fuerza atractiva y otra repulsiva que al cancelarse mutuamente dan una fuerza total nula. En realidad un estudio más riguroso de las fuerzas electromagnéticas complicaría bastante lo dicho aquí, pero el resultado importante no varía, esto es, se seguiría demostrado la anulación o apantallamiento incluso a distancias cortas cosmológicamente hablando.

Por tanto, la única fuerza que actúa a distancias considerables y no puede ser anulada o apantallada es la fuerza gravitatoria, y por ello es ésta la que modela el Universo en toda su extensión. El porqué ésta fuerza no puede ser apantallada tiene una fácil explicación: la fuerza gravitatoria siempre es atractiva. Esto es, la fuerza gravitatoria actúa entre cuerpos con masa y hace que éstos siempre se atraigan. Por ello, qué mejor día que hoy, 14 de febrero, para hablar de la fuerza atractiva por excelencia, aquella que modela y gobierna el Universo, la más mágica y misteriosa de las fuerzas, la fuerza gravitatoria.

En el fichero que adjunto mostraré el gran poder que tiene la fuerza gravitatoria a la hora de modelar el Universo. Se verá que ésta fuerza curvará el Universo, esto es, será capaz de desaparecer como fuerza para reconvertirse en un distorsionador o deformador del Universo, entendiéndose éste como todo el Espacio que nos rodea  y todo el Tiempo presente pasado y futuro.

En efecto, ¿qué es el Universo sino todo lo que nos rodea en Espacio y Tiempo?. Por ello hablaremos de un Universo tetradimensional o de 4 dimensiones: las tres dimensiones del Espacio ordinario (adelante o detrás - derecha o izquierda - arriba o abajo) y la dimensión del Tiempo (antes o después).

Y para un más fácil entendimiento y eliminar la palabra "fuerza gravitatoria", achacaremos la deformación tetradimensional o de cuatro dimensiones a cuerpos altamente masivos, como por ejemplo el Sol, por ser precisamente éstos los verdaderos responsables de la atracción gravitatoria y de que, en consecuencia, los planetas cercanos y no tan cercanos giren en órbitas concéntricas alrededor de éstos cuerpos masivos. Entonces ya no habrá atracciones que valgan, ya no habrá fuerzas gravitatorias ni de ningún otro tipo, pero a cambio habrá un Universo deformado (tanto en el Espacio como en el Tiempo) y planetas que viajen libres de fuerzas por los caminos sinuosos de éste Universo deformado al igual que una carretera de montaña llena de curvas. Y lo más curioso de todo es que los planetas, al creerse libres, creerán inocentemente que van en línea recta y a velocidad constante, como un patinador que patina libremente sobre un hielo perfecto y sin rozamiento. Pero no será así, los planetas irán libres y sin sometimiento a fuerza gravitatoria alguna, pero no por caminos rectos sino por hoyos de golf provocados por las estrellas masivas que hundirán y deformarán su Espacio-Tiempo circundante.

Para aclarar lo anterior centrémonos en el mencionado ejemplo del hoyo de golf. Supongamos que una estrella es tan masiva que es capaz de hundir su espacio circundante creando un hoyo o agujero de golf. Entonces una hormiga, la cual está dentro del hoyo, empieza a bordear el hoyo. ¿Va la hormiga en línea recta? la respuesta es compleja ya que para ella sí que va en línea recta porque siempre va hacia adelante. Pero para el golfista, claramente la hormiga no va por una línea recta sino por una línea curva y circular, precisamente el borde del agujero. ¿Cómo es entonces el camino de la hormiga, una recta, una curva, o una recta curvada?. La respuesta más honesta es decir que la hormiga va por una recta curvada, y a éstas rectas tan especiales las llamaremos geodésicas en un espacio curvo o deformado como por ejemplo el existente en el interior de un hoyo de golf.

Aquí les dejo el fichero adjunto, les animo a que lo lean y se sorprendan de la lógica subyacente de la Teoría General de la Relatividad de Einstein, una teoría tan geométrica como gravitatoria:

Y finalmente, para despedirme por hoy, tengo el privilegio de regalarles esta bonita canción, la cual habla de amor y esperanza:

Cheryl Cole ("Fight For This Love") ("Lucha por éste amor")

Un cordial saludo y feliz día de San Valentín. Hasta la próxima.

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