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.

jueves, 11 de febrero de 2016

Un hito sin precedentes. El descubrimiento de Ondas Gravitacionales.

Esta mañana he escuchado la gran noticia de que tal vez hoy sean confirmadas las predichas, pero difícil de ver, "ondas gravitacionales". Este hallazgo, en caso de producirse, sería catalogado como un hito sin precedentes y una prueba más a favor de la Teoría General de la Relatividad de Einstein. La expectación es enorme pero habrá que esperar a ésta tarde para escuchar el comunicado oficial.
Según acabo de leer, entiendo que las ondas gravitacionales son ondas provocadas por la propagación de perturbaciones espacio-temporales originadas por cuerpos altamente masivos acelerados. Dichas perturbaciones espacio-temporales, u ondas gravitacionales, se van propagando a la velocidad de la luz a través del Espacio-Tiempo . Es algo parecido a las ondas de mar que deja un barco en movimiento, pero en el caso de las ondas gravitacionales el mar no sería de dos dimensiones como cualquier superficie sino de cuatro dimensiones (las tres dimensiones del Espacio ordinario y la dimensión del Tiempo). Estamos hablando del mar del Universo, un mar de cuatro dimensiones donde cada gota de agua tiene sus cuatro coordenadas espacio-temporales siguientes: longitud o meridiano, latitud o paralelo, profundidad, e instante de tiempo.
Por ello hoy, en éste meridiano donde me encuentro, en éste paralelo, a nivel del mar o profundidad 0, y en éste exacto segundo que marca mi reloj, tengo el gran privilegio de regalar ésta canción de soul:
Un cordial saludo y hasta la próxima. 

miércoles, 25 de noviembre de 2015

El 60 aniversario del fallecimiento de Albert Einstein.

 
Hoy se cumple el 60 aniversario del fallecimiento de Albert Einstein, uno de los mayores genios de la Historia, y probablemente el personaje mas mediático del siglo XX.

Mucho se ha escrito sobre ésta célebre persona, por ello sólo diré unas breves palabras. Lo que quiero decir es que tengo, a día de hoy, el firme convencimiento que Albert Einstein es uno de los dos abuelos de la física microscópica actual y el padre de la Cosmología moderna. Esto es, cuando por ejemplo hablamos de atajos espacio-temporales para siquiera imaginar un hipotético viaje a los confines del Cosmos, estamos empleando la Teoría General de la Relatividad de Einstein, una sólida y prometedora teoría capaz de sustentar los sueños más inverosímiles. Pero es que, cuando hablamos del comportamiento de los átomos y partículas subatómicas, estamos empleando ideas iniciadas por Planck y Einstein y desarrolladas posteriormente por Borh, Born, Heisenberg, Schrodinguer, Kramers, Jordan etc. ¿Qué quiero decir con esto?, simplemente que la teoría de la Relatividad tiene un padre, Albert Einstein, y la teoría cuántica o microscópica tal vez dos abuelos, Max Planck y Albert Einstein, y algunos padres como todos los nombrados anteriormente. Lógicamente unos padres serán más importantes que otros, pero todos ellos lo son gracias a los dos abuelos cuánticos recién mencionados.

Ya lo escribió Lev Davidovich Landau, probablemente el físico más importante de la antigua Unión Soviética. Él clasificó a los que consideró los físicos más importantes de la historia en una curiosa escala logarítmica, empezando por el 0 para el físico más importante, continuando por el 0,5 para el segundo físico más importante, y siguiendo con números mayores (en concreto hasta el número 5 y muchos de ellos decimales como consecuencia del carácter logarítmico de la escala) para los demás físicos célebres. Pues bien, los primeros puestos en la personalísima escala logarítmica de Landau fueron los siguientes:
  • Con el número 0, el campeón y medalla de oro:  Isaac Newton  (1642-1727)
  • Con el número 0'5, el subcampeón y medalla de plata: Albert Einstein  (1879-1955)
  • Con el número 1, y con la medalla de bronce compartida, lo padres de la teoría cuántica mejor considerados por Landau, los cuales son: Niels Bohr, Werner Heisenberg, Paul Dirac y Erwin Schrodiguer.
Ya lo dijo Landau, Albert Einstein es el segundo físico más importante de la historia, y el primero de la física moderna. Eso último es lo que creo firmemente.
 
Por tanto, sólo se me ocurre dedicarle a Albert Einstein, y a todos ustedes, esta bonita canción de Shamira, una gran estrella, espero que les guste:
 
 
Un cordial saludo y hasta la próxima.
 
 
 

viernes, 11 de septiembre de 2015

¿Llegaremos algún día a colonizar otro planeta?

 
Hoy quiero lanzar una gran pregunta de la cual, al igual que muchas cuestiones de física teórica, no existe respuesta ni se la prevé a largo plazo. La pregunta es: ¿Colonizaremos algún día, bien nosotros o bien nuestros decestros,  un planeta externo a nuestro sistema solar?. Como aclaración diré que la palabra "decestro" es inventada por mí y le doy el significado contrario de ancestro. Esto es, para mí un decestro nuestro es cualquier ser vivo procedente del homo sapiens y por tanto más evolucionado. Lógicamente aún no existe ni siquiera nuestro decestro más cercano, pero será cuestión de tiempo.
 
Volviendo a la gran pregunta, me imagino que habrá personas que respondan "sí" y otras que respondan "no", pero en realidad ninguna de ellas podrán aportar pruebas válidas y definitivas al menos a día de hoy. Por ello el estado actual de ésta pregunta es más cercano al terreno de la fe que al de la ciencia.
 
No obstante la ciencia, al igual que la vida, puede avanzar por camino inescrutables y por ello cualquier pregunta es buena para nuestra civilización. Yo ésta pregunta se la he hecho a varias personas de confianza y, de entre todas las respuestas, por ahora me quedo con la que me dio Alex, un gran amigo mío. Alex respondió que sí que llegaremos a colonizar un planeta muy lejano pero que antes de tal hazaña, en algún momento de la historia de nuestra vida en la Tierra, tuvimos que darnos cuenta que la única de manera de llevar a cabo tan magno viaje sería hermanándonos, esto es, remando todos juntos en la misma dirección. Con lo cual, si eso ocurriera, los últimos siglos aquí en la Tierra tendrían que caracterizarse por no haber guerras, injusticias, etc etc. Pero el humano está envuelto en una sociedad superpoblada de poder y en muchas ocasiones carente de empatía, no sé si por las características innatas que conlleva una sociedad o simplemente por nuestra genética. Por ello Alex puntualizó que la hermandad probablemente tuvo que venir precedida por un cataclismo provocado por la naturaleza o incluso por el propio hombre. Es como si el hombre se diera cuenta de su propia sinrazón.
 
La opinión de mi amigo Alex no deja de ser unas preciosas e increíbles palabras el cual tuve la suerte de escuchar, un precioso cuento a transmitir de generación en generación. Pero la realidad es que la empresa es muy difícil, actualmente la NASA está estudiando la viabilidad de colonizar Marte en un futuro no muy lejano, pero si esto ocurriera volveríamos a nuestra inicial pregunta ya que Marte también está iluminada por el Sol y con él perecerá.
 
No hace mucho un grupo de astrofísicos descubrieron tres SuperTierras (esto es planetas similares a la Tierra en cuanto a condiciones para la vida se refiere, pero girando alrededor de otra estrella distinta al Sol). Estas tres planetas tan parecidos a la Tierra están girando alrededor de la estrella HD 7924, y todo ello a una distancia de 54 años luz de nosotros, esto es, incluso viajando a través del Espacio a la velocidad de la luz, tardaríamos 54 años en llegar!!!.
 
También se habla de acortar el espacio a través de un agujero de gusano u otro tipo de singularidad espacio-temporal, con lo cual se abreviaría bastante el viaje inter-estelar hacia una SuperTierra. Pero un estudio más riguroso probablemente sea descorazonador ya que tanto nuestro cuerpo como la nave más sofisticada del siglo XXI no puede aguantar ni siquiera la millonésima parte de la fuerza existente en los alrededores e interiores de éstas singularidades espacio-temporales.
 
Resumiendo, el problema a solucionar (colonizar una SuperTierra) implica como mínimo conocimientos de física, medicina, tecnología, e incluso ética y humanidad para no perder ni un segundo del relativamente poco tiempo que disponemos para conseguir nuestro dificilísimo objetivo. Por ello, al igual que ya ha habido grandes científicos que han aportado su granito de arena, también ha habido grandes personas que han hecho su esencial aportación, personas como Mahatma Gandhi que, en tal día como hoy en 1906, inició su movimiento de No Violencia. Curiosamente Mahatma es una contracción de los vocablos "maha" y "atma", que significan "alma" y "grande" en sanscrito (lengua clásica de la India). Por ello los paisanos de Mohandas Karamchand Gandhi le pusieron el apodo Mahatma, esto es, "Alma Grande". De ahí que el nombre abreviado de Mohandas Karamchand Gandhi sea simplemente Mahatma Gandhi.
 
En éste día tan importante he querido mostraros la que tal vez es la primera pregunta que le haría a un sabio u oráculo, pregunta que seguramente caería en saco roto porque creo que ni el más sabio de los nuestros sabe la respuesta, y también he querido rendir homenaje a Mahatma Gandhi, una persona tan importante como Newton o Einstein. Y para finalizar, también quiero rendir homenaje a los niños y niñas que nacieron en tal día como hoy y que ya nos han regalado un trozo de una nueva y prometedora Capilla Sixtina. Para ellas y ellos, y para todos ustedes, va dedicada esta canción, la cual me recuerda a la gran cantidad de artistas que contribuyen a enriquecer lo mejor del ser humano. Porque, aunque haya estudiado mucha ciencia, no hay nada más bonito que la Capilla Sixtina!!
 
Un cordial saludo y hasta la próxima.

viernes, 24 de julio de 2015

Un Alejandro para el futuro.


En 1844 Alejandro Dumas publicó una novela recreada en la Francia del siglo XXVII. En ella cuenta cómo cuatro hombres a las órdenes del Rey Luis XIII luchan por los intereses Reales y su país. Estamos hablando de D'Artagnan, Aramis, Phortos, y Athos, o lo que es lo mismo, D'Artagnan y los tres mosqueteros. Estos cuatro irreemplazables componentes de la Guardia Real eran íntimos amigos y de ahí que emplearan su famoso lema "Todos para uno y uno para todos". Éste libro de Alejandro Dumas se tituló "Los tres mosqueteros" y es una bonita narración ensalzadora de nobles principios como son el amor, el honor, la amistad, y la cooperación. Y si nos parásemos a penar, ¿qué cuatro grandes fuerzas o virtudes posee el ser humano? ¿no son éstas precisamente?. Probablemente me olvide de alguna, pero ahora mismo personalmente no recuerdo ninguna otra gran virtud aparte de las cuatro recién nombradas (amor, honor, amistad, y cooperación).

En la naturaleza también hay cuatro grandes fuerzas que, por orden cronológico a su fecha de descubrimiento, son:
1. La fuerza gravitatoria (la interacción más antiguamente descubierta, siendo Newton su descubridor).
2. La fuerza electromagnética (estudiadas por Coulomb, Faraday, Tesla, Maxwell, etc etc) .
3 y 4. La fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil (descubiertas en el siglo XX e inicialmente estudiadas por Becquerel, Curie, Joliot, etc etc )

Sin embargo, a diferencia de D'Artagnan y los tres mosqueteros, no ha habido al menos hasta ahora ningún Alejandro Dumas que  haya unido en una sola teoría las cuatro fuerzas de la naturaleza. Hasta ahora se han unificado la fuerzas electromagnética y la nuclear débil en una sola Teoría, siendo sus autores  Sheldon Lee Glashow, Steven Weinberg y Abdus Salam. A ésta teoría se le llama "Teoría de la Unificación electrodébil" o simplemente "Teoría Glashow-Weinberg-Salam".

Ahora falta una Teoría, más grande a la de Glashow-Weinberg-Salam, que dé cabida a la fuerza nuclear fuerte. A esa nueva teoría más grande se le llamaría "Teoría de la Gran Unificación" y sería caracterizada por la unificación de las fuerzas electromagnética, nuclear débil, y nuclear fuerte.

También falta una teoría más grande aún que dé cabida a todo lo anterior  más la fuerza gravitatoria. A esa teoría más grande aún se le llamaría "Teoría del Todo" y se caracterizaría por la unificación de las fuerzas electromagnética, nuclear débil, nuclear fuerte, y gravitatoria.

O si quisiéramos utilizar el símil literario, falta el Alejandro Dumas que escriba el libro "Los tres mosqueteros de la Gran Unificación" y que dicho libro acabe con D'Artagnan convirtiéndose en mosquetero, construyéndose así La Teoría del Todo. Realmente falta mucho camino por recorrer, hasta ahora sólo hay dos mosqueteros ("Teoría electrodébil"), pero falta el tercer mosquetero ("Teoría de la Gran Unificación") y D'Artagnan ("Teoría del Todo").

Pero afortunadamente, lo que no falta son muchos Alejandritos dispuestos a cambiar el Mundo o por lo menos, y  más importante, a alegrar nuestros corazones. Para todos los niños y niñas, futuro de nuestra especie, y para todos ustedes, quiero dedicarles ésta canción cantada por, cómo no, nuestro querido Alejandro:
 
 
Un cordial saludo y hasta la próxima.

martes, 7 de julio de 2015

Tema 1 de Relatividad.


Bien, empecemos ya con un poquito de Relatividad. El curso de Relatividad se prevé largo así que habrá que ser pacientes y no pasar al siguiente tema hasta entender el anterior. En ésta entrada publicaré lo que para mí es el Tema 1 de Relatividad.
 
Pero antes un dato introductorio. Einstein publicó dos teorías de la Relatividad, siendo la primera publicación la "Teoría Especial de la Relatividad", y siendo la segunda publicación la "Teoría General de la Relatividad" que no es sino una generalización y extensión de la primera publicación.

Y ya que éste blog es muy personal, me voy a atrever a darle un enfoque muy particular e intentaré dar los temas de tal forma que se mezclen ambas Teorías de la Relatividad. El resultado que quiero conseguir es dar la teoría más general que publicó Einstein, esto es "La Teoría General de la Relatividad", de una forma algo distinta a como la desarrolló para así poder adentrarnos lo más rápidamente posible en sus fundamentos más generales y universales.

Y por supuesto que cualquier duda que tengan no duden en preguntármela o bien a través de vuestros estimados comentarios o bien a través del email que muestro en éste blog. Siempre estaré encantado de poder responderles y aclararles cualquier duda que tengan. Así se construye la Ciencia.

Bien, empecemos a entrar en materia.......... Tema 1 de Relatividad, suerte!!:
 
              Tema 1 de Relatividad.
 
Y para despedirme por hoy no podía faltar una canción. Y ya que en éste tema hablo de vientos, y como parece además que la física es algo que al principio impone, veo muy apropiado ésta magnífica canción de la Unión, tema donde los haya....... "El maldito viento" !!!  Y no teman por la física, esa impresión de alta complejidad es sólo un espejismo producto de una mala explicación.
 
Aquí les dejo con "El maldito viento":   https://www.youtube.com/watch?v=xj4JmsW1vc4
 
 
Un cordial saludo y hasta la próxima.

viernes, 12 de junio de 2015

Lucy, Ardi, y los orígenes del hombre.

 
 Hoy tengo el privilegio de hablar de Lucy, una hembra de la especie Australopithecus afarensis (homínido de 3,2 millones de años de antigüedad) cuyo esqueleto, casi al completo, fue descubierto por el estadounidense Donald Johanson el 24 de noviembre de 1974 en Etiopía. Lucy ya andaba erguida como mostraba la disposición de su pelvis y su rodilla.

La joven Lucy (vivió 20 años aproximadamente) ha sido considerada hasta hace poco como la abuela de la Humanidad, en concreto hasta el año 1992, año donde el paleoantropólogo Gen Suwa descubrió los restos óseos fosilizados de Ardi, otra hembra de una especie homínida mucho más antigua, el ardipithecus ramidus (homínido de 4,4 millones de años de antigüedad).

El esqueleto de Ardi muestra una primera aclimatación a la postura bípeda, sin embargo Lucy disponía de un esqueleto más evolucionado que le permitía andar en posición erguida y a dos piernas con más comodidad. Esto es, mientras Ardi se desenvolvía tanto en los árboles como en tierra firme (tal vez para andar las pequeñas distancias existentes entre un árbol y otro), sobre Lucy cabe la duda razonable de si dejó o no los árboles para vivir exclusivamente  en tierra firme.

Tanto Lucy como Ardi tenían alrededor de 1 metro de altura o poco más, de hecho Lucy medía 1 metro de altura y Ardi 1,20 aproximadamente.

Y ahora viene evidentemente la siguiente pregunta: ¿Es Lucy un ancestro del homo sapiens?, ¿y lo es Ardi? Personalmente creo que es muy difícil saber la respuesta. El estudio de cualquier origen es tremendamente complicado, de hecho casi puedo asegurar que ni siquiera sabemos el origen de la moderna física cuántica. Pero lo que sí sé es que tanto Lucy como Ardi estarán en el corazón de todo aquel que le guste la antropología.

Para despedirme, hoy quiero regalarles esta canción de, cómo no, Lucy:
 
 
Un cordial saludo y hasta pronto.