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La Gran Máquina de Dios - Parte IV (Será que todo se expande?)

July 21st, 2009

El trabajo de Galileo Galilei (1564-1642) nos proporciona una ecuación muy útil para los cuerpos que caen hacia la tierra. Estos lo hacen a una aceleración constante llamada g de aproximadamente 9.8m/s2 independientemente de la masa que tengan. Esta ecuación es puramente geométrica y no explica la causa de este efecto.

La Gravedad es uno de los fenómenos más familiares e importantes en la naturaleza. A pesar que era sabido que algo obviamente hace a los objetos caer, no fue hasta Isaac Newton (1642-1727) que tuvimos un modelo claro de este algo como una fuerza de atracción que emana de toda materia en una manera que es precisamente descripta por una ecuación.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Newton también afirmó que esta misma fuerza de atracción era responsable de las órbitas observadas en el cielo haciendo a nuestro universo tan comprensible y predecible como un mecanismo de relojería por primera vez en la historia. De ese modo estableció una mecánica celeste racional. Lo que hasta entonces habían sido los poderes de los dioses, o de Dios, pasó a entrar de lleno en el campo de los conocimientos comprensibles a los mortales.

Este fue un logro tan monumental en la época de Newton que sentó base para otros modelos de fuerzas descriptos por ecuaciones en forma similar desde entonces.  

 

También tuvo sus implicancias filosóficas: el mundo Newtoniano era un enorme engranaje regido por leyes bien definidas y que seguiría adelante tanto si nosotros estábamos presentes como si no. Al ser el hombre también parte de esa maquinaria, su libre albedrío desaparecía. Gary Zukav en su libro Los Maestros Wu Li Danzantes, escribe:

“Si aceptáramos la determinación mecanicista de la física newtoniana –si el universo es una gran máquina-entonces desde el momento en que el universo fue creado y puesto en marcha, todo lo que debía suceder en él ya estaba determinado. Según esta filosofía, pudiera parecer que tenemos una voluntad propia y la habilidad de alterar el curso de los sucesos en nuestras vidas, pero no era así. Todo, desde el principio de los tiempos, había sido predeterminado, incluyendo nuestra ilusión de tener un libre albedrío. El universo sería una cinta pregrabada que se reproduce a si misma de la única manera posible. La condición de los hombres sería inmensurablemente más desconsoladora que lo que fue antes del advenimiento de la ciencia. La Gran Máquina seguiría funcionando ciegamente, y todas las cosas en él serían sólo dientes de la rueda de un engranaje”  

Esta visión cambió radicalmente con el advenimiento de la  Mecánica Cuántica a ppios del siglo XX.

La primera publicación de la Ley de Gravitación Universal de Newton apareció en su famoso trabajo “Philosophiae naturalis principia matemática” o “Principios matemáticos de la filosofía natural”  publicado en 1687.

 

En resumen, fue Galileo Galilei quien, saliendo de la Edad Media, cuantificó por primera vez el mundo físico. Midió el movimiento, la frecuencia, la velocidad y la duración de todo, desde las piedras que caían al suelo a los movimientos del péndulo (como el candelabro de su catedral). Fue Descartes quien desarrolló muchas de las técnicas fundamentales de las matemáticas modernas y nos ofreció la imagen del universo como una Gran Máquina. Pero sería Isaac Newton quien formulara las leyes que hacían que esa Gran Máquina se moviera.

 

Problemas con la teoría de la gravedad de Newton:

 

  • La teoría de la gravedad de Newton, no explica porqué los objetos se atraen unos a los otros ni cual es la fuente de energía que sustenta esta fuerza de atracción.

          Newton sintió con claridad que la comprensión auténtica de la naturaleza de la

gravedad estaba por encima de todo entendimiento. En una carta dirigida a Richard Bentley, un universitario clasicista, escribió:

«…que un cuerpo pueda actuar sobre otro a distancia, a través del

vacío y sin ninguna otra mediación, y que su acción y fuerza puedan

pasar de uno al otro, es para mí un absurdo tan grande que creo que

nunca estará de acuerdo con ello ningún hombre que sea intelectualmente competente en materia filosófica.» (Proceedings of the Royal Society of London, vol. 54, 1893, pág. 381, que se refiere a la Correspondence of R. Bentley, vol. I, pág. 70. Hay también una explicación sobre la acción-a-distancia de Clerk Maxwell, en Nature, volumen VII, 1872, pág. 325)

En resumen: «la acción-a-distancia» podía ser descrita, pero no explicada.

  • Otro asunto problemático en la teoría de la gravedad newtoniana que se debe considerar es el tema de su velocidad de propagación en el espacio.

Empezando por recordar que el límite de velocidad universalmente aceptado por la ciencia es la velocidad de la luz  (la velocidad de la luz en el vacío es el límite de velocidad superior para todos los objetos y también para la propagación de todos los campos y formas de energía a través del espacio), la teoría gravitacional de Newton no trae un límite de velocidad. Si el Sol de repente desapareciera, mientras nosotros lo veríamos aparecer aún por unos 8 minutos hasta que los últimos rayos alcanzan la tierra a la velocidad de la luz, el campo gravitacional del sol desaparecería inmediatamente junto con la desaparición del sol. La tierra no experimentaría 8 minutos adicionales de la atracción gravitacional del sol que la mantiene en órbita, sino que abandonaría de inmediato su órbita saliendo disparada hacia el espacio. Esto se debe a que la pérdida de gravedad del sol se sentiría de inmediato a cualquier distancia a través del sistema solar y ciertamente a través de todo el universo de acuerdo a la teoría de Newton. Esta transmisión a una velocidad mayor que la de la luz de la fuerza gravitacional y su transmisión instantánea a través de cualquier distancia en el universo es una violación que no tiene explicación en la teoría de la Física clásica.

 

Por siglos la Teoría de la Gravitación de Newton ha sido la única explicación razonable e intuitiva para los objetos que caen y las lunas orbitando. Aunque hoy día existe otra explicación viable aunque para nada intuitiva que es la que da la Teoría de la Relatividad General de Einstein  que explica el fenómeno debido a una curvatura del espacio-tiempo. También ésta teoría resuelve el problema de la propagación instantánea de la fuerza gravitacional ya que incluye al tiempo en sus ecuaciones. Sin embargo la velocidad real de propagación de la gravedad es aún desconocida ya que no se han podido realizar hasta ahora pruebas definitivas que la puedan determinar.

 

Otra teoría de la gravedad reciente, alternativa a la de Einstein y Newton, es la Teoría de la Expansión. Esta teoría considera que los átomos tienen una propiedad intrínseca que es la de expandirse a una velocidad idéntica y universal. Dado que todo objeto material está compuesto por átomos, si cada átomo se expande a la misma velocidad universal de expansión, entonces también lo harán todos los objetos materiales, incluidos nosotros. Esto significa, que no sólo no vamos a notar a los objetos alrededor nuestro crecer, sino que también vamos a estar fundamentalmente imposibilitados de observar su crecimiento en forma directa – aún si deliberadamente buscamos hacerlo. Nosotros estaríamos “atrapados” en el mismo universo de materia expansiva como cualquier otro objeto atómico, y estaríamos fundamentalmente incapacitados para salir “fuera” de este universo para observar su materia expandiéndose. Seres hechos de átomos que se expanden en un universo compuesto enteramente de estos átomos que se expanden, nunca notarán otros objetos o átomos individuales crecer relativamente a ellos o a otros objetos. Aún los metros y otros dispositivos de medición crecerán de la misma manera, e indicarán por lo tanto tamaños constantes.

Sin embargo, sí habrá un efecto notable debido a toda esta expansión subyacente: los objetos tomarán más y más del espacio que los rodea y, en consecuencia, del espacio entre uno y otro a medida que crezcan, llegando eventualmente a tocarse y a empujarse uno en contra del otro en forma continua debido a su expansión en curso. Pero esto ocurre en realidad en nuestro mundo? Efectivamente sí ocurre. Esta es justamente la mismísima razón por la cual Newton introdujo la noción de una fuerza gravitacional de atracción, para explicar el hecho que todos los objetos parecen atraerse unos a otros y experimentan una fuerza que los mantiene unidos una vez que se tocan. Newton explicó este efecto considerando una misteriosa fuerza de atracción que emana de todos los objetos, pero la Teoría de Expansión muestra que no se requiere ninguna fuerza para explicar este fenómeno una vez que se considera la expansión de los átomos.

Un escenario donde todo parece mantener su tamaño constante pero el espacio entre todos los objetos continuamente disminuye puede ser más sencillamente descripto como una situación donde los objetos ordinarios son atraídos unos a otros por alguna inexplicable razón subyacente.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Consideremos el caso de un objeto cayendo a la tierra. Se dice que el objeto cae debido a la fuerza de atracción gravitacional de Newton que emana de la Tierra. Sin embargo, consideremos que esta fuerza no existe. En este caso el objeto quedaría simplemente flotando sobre la tierra. Que pasaría ahora si tanto el objeto como la tierra se expanden? Aún cuando ambos se expandan en una pequeña proporción, debido al tamaño enorme de la tierra aún este pequeño porcentaje será una cantidad enorme, haciendo que rápidamente se expanda hacia el objeto que está flotando golpeándolo con gran fuerza y empujándolo continuamente contra él a medida que el planeta continúa expandiéndose. Desde nuestra perspectiva parados en el planeta expandiéndose, veríamos efectivamente el objeto caer con una aceleración hacia el suelo, donde parece quedar “varado” en su superficie como si lo mantuviera pegado una fuerza de atracción a medida que el planeta continúa expandiéndose contra él. De hecho, mientras estemos parados en este planeta que se expande, nosotros también experimentaríamos la misma fuerza de expansión en curso contra nosotros como si el planeta nos estaría empujando hacia abajo a medida que forcejeamos contra él para mantenernos parados, efecto que resulta en lo que llamamos nuestro peso. Mientras tanto, mantendremos el mismo tamaño comparado tanto con el objeto que cae y con el planeta, debido a que todo, incluyendo nosotros nos estaríamos expandiendo a la misma velocidad de expansión atómica universal.

 

 

Esta teoría explicaría porqué no fue posible detectar aún el Gravitón (partícula elemental hipotética que sería la transmisora de la interacción gravitatoria en el modelo de gravedad cuántica), simplemente porque no existiría. También explica el hecho que aún no se haya podido fabricar un escudo antigravedad para poder levitar, ya que no tendría sentido intentar bloquear el campo gravitatorio debido a que no existe tal campo gravitatorio. 

 

Para más información sobre esta teoría consultar el libro “The Final Theory” de Mark McCutcheon.

 

 

 

 

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