viernes, 4 de mayo de 2012

leyes y teorias de la fisica..

                               ..Desde los griegos hasta la teoría de Newton el hombre se esforzaba por dar unas leyes que rigieran el movimiento de la Tierra y de los planetas. La observación fue el único método del que se servían y al que planteaban diversas soluciones matemáticas cada vez mas complicadas.

Pero hasta la publicación de la ley de gravitación de Newton no se dio respuesta a todos los problemas en conjunto. A partir de su publicación y su extensión la ciencia se convirtió en determinista, pues todo lo que ocurría se debía a la ley de gravitación universal y tenía carácter de reversibilidad temporal. Sirvió de modelo sobre el cual se empezó a construir las leyes sobre la electricidad y magnetismo.

A partir del siglo XIX, el descubrimiento de los fenómenos ondulatorios de la luz empezó a demostrar que no todos los fenómenos naturales se regían por la ley de gravitación universal. El gran rebatimiento de esta ley se produjo ya en el siglo XX con la teoría de la relatividad de Einstein, que demostraba la imposibilidad de que las interacciones se propaguen instantáneamente y la necesidad de considerar un cuarto eje con el tiempo como magnitud.

El abandono del determinismo científico (que ahora se conoce como la física clásica) se realiza tras el surgimiento de la teoría cuántica, formulada por Einstein, Bohr, Heisenberg y otros, que demostró que para sistemas microscópicos las propiedades ondulatorias de la materia se ponen de manifiesto y la ley de Newton no es aplicable.

LA PARADOJA DE OLBERS.......La paradoja de Olbers es la contradicción aparente que existe entre que el cielo nocturno sea negro y que el Universo sea infinito. Si lo es, cada línea de visión desde la Tierra debería terminar en una estrella. Por tanto, el cielo debería ser completamente brillante.

Pero los astrónomos saben que durante la noche el cielo que hay entre las estrellas es negro. Una paradoja ocurre cuando se llega a dos resultados opuestos utilizando dos métodos de razonamiento en apariencia válidos. La paradoja de Olbers recibe el nombre del físico y astrónomo alemán Wilhelm Olbers, que escribió sobre la paradoja en la década de 1820.

LA TEORIA DE SCHRODINGER......
El gato de Schrödinger es la paradoja más popular de la cuántica. La propuso el nobel austríaco Erwin Schrödinger en 1935. Es un experimento mental que muestra lo desconcertante del mundo cuántico. Tiene distintas variantes, exponemos la más sencilla.
                                       ¿Vivo o muerto? ..
Imaginemos un gato dentro de una caja completamente opaca. En su interior se instala un mecanismo que une un detector de electrones a un martillo. Y, justo debajo del martillo, un frasco de cristal con una dosis de veneno letal para el gato. Si el detector capta un electrón activará el mecanismo, haciendo que el martillo caiga y rompa el frasco.

Se dispara un electrón. Por lógica, pueden suceder dos cosas. Puede que el detector capte el electrón y active el mecanismo. En ese caso, el martillo cae, rompe el frasco y el veneno se expande por el interior de la caja. El gato lo inhala y muere. Al abrir la caja, encontraremos al gato muerto. O puede que el electrón tome otro camino y el detector no lo capte, con lo que el mecanismo nunca se activará, el frasco no se romperá, y el gato seguirá vivo. En este caso, al abrir la caja el gato aparecerá sano y salvo.
LA TEORIA DEL TODO..
                                            .....La teoría del todo o teoría unificada fue el sueño incumplido de Einstein. A este empeñó dedicó con pasíón los últimos 30 años de su vida. No lo logró, y hoy continúa sin descubrirse. Consiste en una teoría definitiva, una ecuación única que dé respuesta a todas las preguntas fundamentales del Universo.

La teoría del todo debe explicar todas la fuerzas de la Naturaleza, y todas las características de la energía y la materia. Debe resolver la cuestión cosmológica, es decir, dar una explicación convincente al origen del Universo. Debe unificar relatividad y cuántica, algo hasta ahora no conseguido. Y además, debe integrar otros universos en caso de que los haya. No parece tarea fácil. Ni siquiera se sabe si existe una teoría del todo en la Naturaleza. Y, en caso de que exista, si es accesible a nuestro entendimiento y a nuestras limitaciones tecnológicas para descubrirla.

Einstein creía que sí existe. Para él, el Universo es algo armónico y ordenado, en el que todo está relacionado y tiene un propósito. Creía en la belleza de las matemáticas y del Universo. Seguía la visión tradicional de los antiguos matemáticos y filósofos griegos. Por eso no aceptó el caos de la cuántica, recién descubierta por aquella época. Para él, "Dios no juega a los dados". Einstein se quedó solo en su búsqueda de una teoría del todo. Durante los últimos años de su vida se distanció tanto de sus colegas, que le ridiculizaban y le tomaban por loco...
Anteriormente, ya se unificaron otras leyes de la Naturaleza. En el s.XIX, Maxwell unificó las fuerzas eléctrica y magnética en el electromagnetismo. A comienzos del s.XX, la relatividad de Einstein unificó espacio y tiempo, y posteriormente el espaciotiempo con la gravedad. Lo que nadie ha podido unificar aún es la relatividad con la cuántica. La relatividad es la ley de lo muy grande, de los astros y las galaxias. La cuántica rige en lo más pequeño, en las partículas subatómicas. Pero a veces están juntas, como en los agujeros negros o en el Big Bang, y la física aún no ha podido conciliarlas.
Fuerzas fundamentales
El modelo estándar, que domina hoy la física, logró unificar tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza: electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil. Las tres se adaptan tanto a la relatividad como a la cuántica. El problema está en la cuarta fuerza fundamental: la gravedad. La gravedad sigue siendo incompatible con la cuántica.

Hoy, la teoría de cuerdas persigue cumplir el sueño de Einstein. Es la principal aspirante a una teoría del todo. Una variante de la teoría de cuerdas, la teoría M, cree poder unificar la gravedad. Para la teoría M, la gravedad no sería una fuerza sino un tipo de partícula provocada por una especial vibración de las cuerdas. Esta partícula elemental sería un bosón llamado gravitón. Pero hasta la fecha es sólo una teoría sin demostrar.

PRINCIPIOS DE LA FISICA CUANTICA....Desde comienzos del siglo XX, el descubrimiento de la mecánica cuántica aporta una nueva visión del mundo. La seguridad de la física clásica se viene abajo. Hasta entonces, si sabíamos lo que había sucedido, podíamos predecir lo que iba a suceder. No había sorpresas y estábamos seguros de que las cosas eran como las vemos. La cuántica es todo lo contrario: incertidumbre, caos y azar. Ya no podemos estar seguros de nada.

El principio de incertidumbre de Heisenberg dice que no se puede predecir lo que va a ocurrir. Aunque tengamos todos los datos, sólo podemos predecir la probabilidad de que algo ocurra. Y el que ocurra una cosa u otra depende del azar. Si repetimos el mismo experimento en las mismas condiciones, unas veces dará un resultado y otras veces otro. Son las fluctuaciones cuánticas.

                                          
El principio de complementariedad de Bohr dice que aparecen juntas propiedades aparentemente contradictorias. Por ejemplo, un electrón o un fotón son, al mismo tiempo, una onda y una partícula. Como partícula, están en un punto determinado del Cosmos. Pero como onda se extienden por todo el Cosmos, y pueden estar en cualquier parte. Sin duda, inquietante.

La ecuación de Schrödinger describe matemáticamente la onda de probabilidad. Hemos visto que el electrón, como onda, puede estar en cualquier parte del Cosmos. Pero la probabilidad de que esté en un lugar u otro no es la misma. En eso consiste la onda de probabilidad. Donde los picos son más altos hay mayor probabilidad de encontrarlo, y donde son más bajos la probabilidad es menor. Pero puede estar en cualquiera de esos puntos.Hasta aquí está demostrado. Pero, ¿qué pasa cuando lo encontramos en un punto concreto? Esta segunda fase aún no se conoce el todo. Se cree que se produce un colapso de la onda de probabilidad. La probabilidad de que el electrón esté donde lo hemos encontrado pasa a ser del 100%, y cae al 0% en el resto del Cosmos.

Los secretos de la cuántica son escurridizos. ....LA TEORIA DE LAS  CUERDAS..                                         ..La teoría de cuerdas pretende convertirse en la gran teoría del todo. Hoy, es la teoría que ofrece mayores expectativas de unificar las cuatro grandes fuerzas de la Naturaleza: electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y gravedad. Lo que equivale a unificar física cuántica y relatividad. Retoma la tarea que Einstein dejó inacabada.

La teoría de cuerdas surgió a finales de los 60. Era una teoría extravagante, que sólo llamó la atención de unos pocos y nunca se tomó en serio. Pero desde mediados de los 80 hasta hoy, se ha hecho cada vez más popular. El modelo estándar, que domina la física actual, sigue planteando muchos interrogantes y algunas contradicciones. La teoría de cuerdas parece dar respuestas. El problema es que, con los medios de que disponemos, es imposible de comprobar. Esto hace que muchos científicos la rechazen, por considerarla una teoría filosófica más que física. En el mundo científico, tiene tantos defensores como detractores.

LA FLECHA DEL TIEMPO...
La flecha del tiempo continúa siendo uno de los grandes misterios del Cosmos. El nombre lo dio Arthur Eddington, y se refiere a la experiencia que todos tenemos de que el tiempo fluye siempre en una dirección única, de pasado a futuro. Es la principal característica del tiempo...
Pues bien, desde el punto de vista de la física, nada demuestra que esto sea así. Al contrario, las leyes físicas no distinguen entre pasado, presente y futuro. Valen igual de pasado a futuro que de futuro a pasado, y nada indica que sea erróneo. Esto se llama simetría y, salvo misteriosas excepciones, es la ley que rige todo el Cosmos. Una de esas excepciones es la que hace que existamos aquí y ahora (lo trataremos en otro momento). Otra excepción es la simetría temporal o flecha del tiempo.

Se trata de descubrir una ley que explique esa asimetría. Es decir, una ecuación que explique que el tiempo transcurra siempre hacia delante y que sea errónea si va hacia atrás. O bien, una ley que explique esa asimetría excepcional dentro de la simetría general del Cosmos. Esto último parece menos probable.

Hasta hace un siglo se creía que el tiempo era absoluto y transcurría siempre hacia delante. Tal como lo experimentamos. Pero entonces, justamente en Suiza, la tierra de la precisión, Einstein formuló su teoría de la relatividad. El tiempo, tal como lo vivimos, pasó a ser sólo una ilusión. Hasta hoy, ninguna ley prueba que el tiempo fluya. De hecho, de la relatividad especial puede deducirse incluso que el tiempo no fluye.En 1926 Schrödinger formula su ecuación de onda de probabilidad cuántica. Una partícula puede tomar distintos caminos a la vez, y lo mismo podría suceder con el tiempo. La física no distinguiría y sería igual de correcto que el tiempo fuera hacia el futuro o hacia el pasado. La partícula sólo se define en una realidad cuando la observamos, y lo mismo pasaría con el tiempo. Esto se llama colapso de la onda de probabilidad. Pero no sabemos si es aplicable al tiempo. Nos faltan conocimientos cuánticos para saberlo. Fue una de las soluciones propuestas

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