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Universo cíclico expansión central – colapso multicentral

28 Feb

Mis reflexiones puramente conceptuales, sin carga matemática alguna, me han llevado a una concepción cosmológica que juzgo compatible con la epistemología aceptada y con las observaciones experimentales.

Esta teoría cosmológica puede componerse a partir de diversas de mis entradas (Las incógnitas que plantea la teoría de Big Bang o Universo sin tiempo: Colapso y expansión) pero haré aquí un compendio ordenado de en qué consiste.

Según la cosmología convencional que se resume en la Teoría Del Big Bang, a través de consideraciones muy similares a la dinámica del tiro de una pelota hacia arriba a una velocidad dada en un planeta de masa incógnita, la dinámica del universo viene determinada por su densidad (la masa del planeta en la analogía), de forma que si la densidad (masa del planeta) es menor a un determinado valor crítico (planeta pequeño) el impulso inicial del Big Bang (velocidad a la que se lanza la pelota) no podrá ser frenado por la atracción gravitatoria y continuará expandiéndose de forma perpetua hasta que se desgarre en un Big Rip (la pelota escapa del planeta) . Por contra, si la densidad es superior a la densidad crítica (planeta grande) la gravedad logrará frenar el impulso inicial, revertir la dinámica y volver al punto inicial (pelota que vuelve a caer) en un Big Crunch.

Dejando de lado las incógnitas planteadas de por qué la densidad que medimos está tan cerca de la densidad crítica, en las consideraciones anteriores no se contempla la posibilidad de que se dé una mezcla de ambos efectos en función no de la densidad global del universo sino de su densidad local, que es lo que considero más verosímil y acorde con las observaciones.

Tras estas consideraciones iniciales que pretendían analizar el destino del Universo únicamente a partir de la velocidad inicial y el frenado gravitatorio, llegó la sorpresa, y es que en los años 90 se descubrió que al contrario de lo que cabía esperar (sea la densidad superior o inferior a la crítica, la expansión histórica siempre habría de ir decelerando) la velocidad de la expansión crecía desde hace unos 5 mil millones de años.

Esta expansión acelerada se “explica” mediante una “energía oscura“, “quintaesencia”, “constante cosmológica”, …, que sería básicamente una energía del vacío con efectos repulsivos a base de “crear” más espaciotiempo intergaláctico, con lo cual las galaxias se alejarían y se explican las observaciones.

Por otro lado completamente diferente, las curvas de velocidades de rotación de las galaxias no se corresponden con la distribución de masa detectable en su interior, así que la física actual recurre a la presencia de “halos” de una sustancia hipotética e indefinida conocida como “materia oscura“.

En ambos casos, la física recurre a hipótesis demasiado arcanas, en mi opinión, cuando la explicación de ambos efectos podría recaer en una única entidad: los agujeros negros. Éstos son entidades nada hipotéticas, al menos mucho menos que la materia y energía oscuras, que son por definición inobservables en radiación electromagnética, salvo por sus efectos inducidos en la materia circundante. Si un agujero negro no se encuentra en una región vacía, es casi imposible detectarlo en radiación electromagnética pues su manifestación sería únicamente gravitatoria (digo “casi imposible” porque en puridad, aunque no trague ninguna clase de material, podría alterar trayectorias de elementos radiantes distantes lo suficiente para ser detectado a través de Doppler u otros efectos (lente gravitacional, …), pero al nivel actual resulta muy verosímil que no hayamos sido capaces de detectar efectos tan sutiles por la altísima necesidad de precisión pero en gran parte porque nadie estaría buscándolos; si no miras, es imposible ver, sobre todo cuando son efectos tan ridículos). Un planeta refleja gran parte de la luz que recibe y ocupa muchísimo más volumen que un agujero negro de masa intermedia, y aún hoy se manejan hipótesis serias de la existencia de planetas no detectados en nuestro sistema solar, nuestro vecindario.

Tenemos aquí una entidad que puede dar cuenta de la masa “faltante” para explicar las curvas anómalas de rotación e indetectable. Si hubiese una población de agujeros negros en los espacios interestelares, de dimensiones más que suficientes para albergarlos y haber pasado inadvertidos para los astrónomos, su efecto sería similar a los halos de materia oscura.

Pero estos mismos agujeros negros podrían ser mucho más abundantes aun y poblar los espacios intergalácticos. Un agujero negro es una región en la que se ha agotado la “resistencia” del tejido espaciotemporal. Puede considerarse como sumideros de tejido espacio temporal. Pensando que el universo esté plagado de sumideros de tejido espaciotemporal, el tejido espacial intermedio estaría sometido a una tensión de estiramiento similar a la de la superficie de una cama elástica si tiramos de la lona desde todo su perímetro. El universo se encaminaría a un colapso multicentral que se manifestaría como un desgarro entre los focos del colapso. Este efecto sería el que observamos como alejamientos acelerados de las galaxias, es decir, una mezcla de los efectos Crunch y Rip citados al principio.

La existencia de la población de agujeros negros de masa intermedia como la necesaria para encajar en esta conjetura, entra en conflicto con las teorías actuales de formación de galaxias y agujeros negros partiendo de la distribución revelada por las actuales mediciones del Fondo Cósmico de Microondas, pero es compatible con teorías bien desarrolladas sobre la existencia de agujeros negros primordiales formados en los estadios ultradensos del universo y que podrían estar por doquier. Adicionalmente, las últimas detecciones de ondas gravitacionales han puesto de manifiesto la existencia de agujeros negros de masas muy improbables para las teorías de formación de agujeros negros establecidas (colapso de estrellas), pero que encajan con las masas que tendrían esos agujeros negros primordiales, un indicio que podrá fortalecerse a los largo de los próximos años si siguen detectándose agujeros negros en estos rangos de masa.

Pero las incógnitas ligadas a una singularidad como la que contiene el Big Bang (Las incógnitas que plantea la teoría de Big Bang) son numerosas y potentes, empezando por la carencia de volumen y por la hipotética energía del vacío (cuando precisamente en ese estadio no habría vacío) tan colosal como para vencer la teórica compresión gravitatoria de todo el universo a distancia nula, obligan a esquivar ese estadio tan singular con el que comienza el Big Bang. Y si descartamos un comienzo, sólo nos queda como solución al problema una estructura cíclica (Universo sin tiempo: Colapso y expansión), sin principio, sin final y sin tiempo en definitiva, más allá de servir de flecha en cada una de las fases del ciclo. ¿Cómo podría ser eso?

En el proceso de fusión inexorable de agujeros negros y desgarre del espacio que los separa, cuando todos los horizontes de sucesos lleguen a a ocupar todo el espacio, se produciría la fusión global de agujeros negros en un único y colosal agujero negro cuyo horizonte de sucesos ocuparía todo el universo. En estas condiciones parece difícil explicar cómo puede revertirse la situación, pero aceptando que la identidad entre masa inercial (resistencia de la materia a ser acelerada) y masa gravitatoria (capaz de deformar el espaciotiempo circundante), identidad que es consecuencia de la idea más feliz que tuvo Einstein, su genial principio de equivalencia, y explicando la masa como la energía de interacción de las partículas sin masa con el campo de HIGGS (no exclusivamente con este campo pero sí de forma mayoritaria, si llegado un punto crítico de densidad energética en el que se produzca la unificación de las fuerzas y en situación tal que el campo de Higgs recupere la simetría espontáneamente rota a niveles de densidad energética menor. Así el campo de Higgs en esas condiciones pasaría a ser nulo, y desaparecería (en su mayor parte) la atracción gravitatoria (consecuencia de la masa) de forma súbita, poniendo a las fuerzas repulsivas (antes sucumbiendo a la compresión gravitatoria imparable y retroalimentada) de nuevo en cabeza de un expansión-rebote central de proporciones colosales compatible con la actual teoría del Big Bang sin partir de cero volumen y por tanto infinita densidad, sino partiendo de un volumen y densidad extremos pero no infinitos.

De esta forma tendríamos una teoría de un universo cíclico, sin principio ni final, y sin necesidad de recurrir a las hipótesis de la energía y materia oscuras ni a la singularidad absoluta que supone el Big Bang, todas ellas hipótesis que plantean serios problemas conceptuales e incluso filosófico teológicas (qué inició el proceso).

Esta es mi conjetura pero soy incapaz de dotarla de estructura matemática, sin embargo juzgo que resuelve numerosas de las incógnitas que tiene planteadas actualmente la cosmología y la física teórica. Creo que merece ser tomada en cuenta por alguien con la capacidad matemática suficiente como para poder adaptarla a las observaciones y ponerla a prueba.

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Cárcel de vacío

5 Nov

¿Qué es un año luz? Vale, la respuesta es demasiado fácil: la distancia que recorre la luz (cuya velocidad es constante por definición para cualquier observador en cualquier circunstancia) en un año (tiempo medio que tarda la Tierra en dar la vuelta al Sol).

Pues qué bien, ¿no?

La estrella más cercana a la Tierra (después del Sol, evidentemente) es Alpha Centauri, que está a escasos 4,37 años luz de nuestro Sol. Parece poco.

El artefacto humano (excluyo las ondas que emitimos en radio) que se halla más lejos de nosotros es la Voyager I, que se lanzó hace 40 años (la mitad aproximadamente de la vida media del ser humano) y va a 17 km/s respecto a nosotros, que son 61.200 km/h. En junio de 2016 estaba a 135 Unidades Astronómicas del Sol, aún en el sistema solar (aunque en sus confines exteriores) que son apenas 0,0021 años luz!!! Ni 3 milésimas de año luz!!! A este ritmo alcanzaría el año luz de distancia dentro de 19.000 años aproximadamente, es decir varias veces el tiempo que ha transcurrido desde el inicio de la historia escrita humana.

Un solo maldito y diabólico año luz es completamente inabordable para la humanidad.

Estamos en una cárcel inexpugnable de vacío. Uffff, ¿no os angustia, no os da vértigo? A mí, mucho.

La irrazonable efectividad de las matemáticas

27 Oct

Desde hace muchos años, siglos, las grandes mentes humanas dedicadas a la física y matemática se han preguntado de forma insistente por qué las matemáticas describen la realidad. Este documental lo relata bastante bien.

Los formalismos matemáticos humanos no son más que una expresión de las intuiciones que hemos extraído de nuestra relación con la naturaleza y la realidad que percibimos. Cuando asumimos que 1+1 son 2 es porque lo observamos. El guarismo “7” no es más que los traducción del concepto de 7 unidades que observamos en nuestro día a día.

Partiendo de esta base, preguntarnos la razón sobre por qué las matemáticas se adaptan a la naturaleza es una perogrullada pues nacen de ella misma. Darle un sentido profundo a la pregunta implica apropiarnos de las matemáticas como algo creado por la Humanidad cuando no es así.

Al tratar de describir lo infinitamente pequeño, y dado que ningún ser humano ha percibido ni percibirá la naturaleza a ese nivel, la matemática clásica deja de ser una herramienta adecuada. Esa es la razón por la que la matemática cuántica es extremadamente compleja, pues se han tenido que retorcer la matemática nacida de nuestra realidad cotidiana para lograr describir entidades en otro nivel diferente de realidad.

Cuando el ser humano asuma los comportamientos cuánticos como intuitivos, logrará formular una nueva matemática que describirá el mundo cuántico de forma sencilla, del mismo modo que el cambio de origen del punto de referencia desde La Tierra al Sol produjo una simplificación enorme en las ecuaciones de los movimientos de los rellenéis del sistema solar. Para ello se necesita pues una revolución intelectual en la Humanidad para que deje de asumir que existen los puntos matemáticos y pase a considerar que todo, absolutamente todo, tiene extensión, erradicando el concepto de cero e infinito del formalismo matemático. Los infinitesimales son la pieza clave a eliminar de nuestros formalismos para poder dar el salto hacia una nueva matemática más universal.

¿Puede evaporarse un agujero negro?

17 May

Los agujeros negros (AN) son una de las entidades que más juego dan a los especuladores como un servidor. Aquí vengo a detenerme en la radiación de Hawking a la cual muchos atribuyen la capacidad teórica de evaporar agujeros negros.

El horizonte de sucesos es un lugar geométrico en el cual el cono de escape de cualquier radiación con origen en él es nulo. Es decir, que aunque se emita radiación espontánea en un punto del horizonte, ésta cae irremediablemente en el AN, pero no exactamente. Hawking razonó en 1976 que al tener en cuenta la cuántica, la probabilidad de que una parte de ella que esté alineada exactamente hacia afuera logre escapar, no es nula, y por tanto se emitiría una radiación neta por el horizonte de sucesos.

Si aplicamos estos mismos razonamientos de Hawking en el entorno inmediato del horizonte de sucesos, podríamos concluir que aunque el agujero negro esté completa y absolutamente rodeado de espacio vacío, los pares partícula-antipartícula, derivados de las fluctuaciones cuánticas del vacío, generarían un radiación neta de entrada al agujero negro que más que compensa dicha radiación. Es decir, en un punto inmediatamente fuera del horizonte tenemos que sea cual sea la dirección par-antipar (en sentidos contrarios, evidentemente) hay uno de los sentidos que cae directamente al AN (pues el cono de escape es muchísimo menor que 180º) cuando no los 2 sentidos, así que de forma estadísticamente neta, el AN también estaría drenando “radiación de Hawking” desde el espacio vacío de sus inmediaciones. La superficie desde la que el AN logra “drenar” radiación neta hacia su interior sería una superficie determinada porque en ella el cono de escape sea de 180º, es decir, un plano. Esto más que compensa la radiación de Hawking del horizonte, luego UN AGUJERO NEGRO JAMÁS PODRÁ EVAPORARSE POR ESTA RADIACIÓN.

Además, independientemente de este efecto, aunque asumamos que el agujero negro radia de forma neta (que ya he razonado que no sería así) se necesitaría que la materia ordinaria que pueda caer devorada en ese agujero esté tan distante y sea de tan poca entidad como para no compensar o no hacerlo a tiempo antes de que esa hipotética radiación evaporase el AN. Eso es imposible en un agujero negro real. Sólo puede darse en los universos matemáticos de los físicos con un AN aislado en un hueco mayor que el propio radio del universo.

Lo dicho, los agujeros negros no se evaporan o al menos no lo hacen por esa radiación. Si hay alguna forma de que un AN deje de existir, sólo puede ser por algún proceso interior aun desconocido que logre liberar tal cantidad de energía en un instante tan reducido de tiempo como para estirar el espacio a más velocidad que la de la luz y poder así rebasar el horizonte de sucesos desde su interior. Vamos, lo que viene siendo un big bang inflacionario.

Por eso sostengo que el Big Bang y un Agujero Negro tienen el mismo comportamiento habida cuenta de que el big bang era el futuro de la historia anterior del universo. Sus comportamientos son idénticos salvo por la inversión temporal (que mantiene la validez de las leyes físicas simplemente admitiendo que el 2º principio de la termodinámica no es válido para el universo en su conjunto). El big Bang no es más que la super-hiper-mega-ultra nova resultante de la fusión de todos los agujeros negros preexistentes que acabaron por devorar el universo anterior que discurría exactamente en sentido contrario temporal.

Sostengo que las leyes físicas que aplican los cosmólogos en esos instantes iniciales del big bang NO SON APLICABLES en tanto se desarrollan en un entorno causal en el que no funcionan. Adentrarnos con nuestras leyes físicas a sacar conclusiones sobre los primeros instantes de ese proceso de ultra mega hiper super nova es un ejercicio perfectamente inútil.

Mientras no dispongamos de la ansiada teoría física que case gravedades extremas en entornos diminutos (cuánticos) deberíamos de permanecer callados al respecto de los instantes iniciales del universo del mismo modo en que lo hacemos respecto a lo que ocurre en el interior de los agujeros negros.

Los agujeros negros han dejado de ser negros

13 Feb

Después del anuncio hecho hace 2 días por el experimento LIGO sobre el descubrimiento de las ondas gravitacionales, ahora todos imaginamos el espacio vacío como un liviano andamio en el que si un gorila muy grande se desplaza puede provocar vibraciones detectables por gente situada en otros lugares del andamio. Es una cosa fácil de imaginar pues el AIRE en nuestra experiencia diaria viene a darnos una idea parecida. Una explicación amena y accesible del asunto puedes encontrarla aquí además de conocer la curiosa historia de cuándo y cómo se postularon.

A modo de sencilla explicación, diré que al igual que los los campos eléctricos y magnéticos se originan mutuamente dando lugar a radiación electromagnética cuando uno de ellos varía o sufre una perturbación, pues el otro se crea automáticamente como respuesta al uno, tendiendo a compensarse mutuamente, mediante un baile “tuya-mia” que se propaga en forma de ondas electromagnéticas (no existen las ondas magnéticas o eléctricas por separado), de un modo parecido el espaciotiempo tiene una relación similar con la masa-energía que fluye a su través, desde que así lo describiera la Teoría General de la Relatividad: Cuando la masa o la energía se desplazan, el espaciotiempo se adapta curvándose, pero a su vez esta curvatura provoca que la masa-energía se desplace, que a su vez provoca que el espaciotiempo se deforme, … Este “baile agarrado”predice la existencia de perturbaciones en el tejido espaciotemporal cuando grandes cantidades de masa y energía se desplazan a altas velocidades.

Pero el lego en la materia se pregunta: y esto de las ondas gravitacionales, ¿por qué es noticia? Porque abre un nuevo canal de inspección del universo. Me explico.

El cosmos, desde que Galileo nos trajera el telescopio, se ha investigado examinando la luz que nos enviaban. Al principio sólo escudriñábamos la luz visible y ya hicimos descubrimientos notables, pero cuando ampliamos el rango a todo el espectro, lo que encontramos fue mucho más grande. Analizamos casi todo de la radiación electromagnética que nos llega desde el cielo; su longitud de onda, su espectro de frecuencias, su polarización, …, y sacamos conclusiones asombrosas que han permitido a la astronomía empujar muy lejos los límites del conocimiento humano.

Pero las luz es fácil de dispersar y desviar (ventaja y desventaja a la vez en la astronomía) pero hay fenómenos especiales que no emiten luz por su propia naturaleza masiva que quedaban fuera de nuestro objetivo: los 380.000 primeros años de nuestro universo, los agujeros negros, la materia oscura, etc. El ejemplo más sencillo son los agujeros negros: por su propia naturaleza son “negros”, es decir, no emiten absolutamente nada de radiación (salvo la teorizada radiación de Hawking  que sería muy tenue que sería imposible de detectar a distancias suficientemente alejadas de él como para poder mandar allí una sonda) lo cual implica que sólo los podemos estudiar de forma indirecta analizando lo que hacen los objetos que hay a su alrededor. Es decir, es como si en una película de cine completamente muda viéramos a un personaje hablar mirando hacia fuera de la pantalla mirando hacia arriba, señalando y asombrado. Podríamos decir: a un lado hay algo grande y asombroso, pero no podríamos decir qué es exactamente: King Kong, una avioneta, …. Gracias a las ondas gravitacionales podemos escuchar y saber si eso que viene por el lado es un camión, un avión o qué.

El propio Big Bang suponemos que fue tan, pero tan gigantesco (como agujero negro de agujeros negros que se supone que fue), que no pudo empezar a propagarse radiación alguna hasta pasados 380.000 años. De lo de antes, nada de luz. Sólo nos queda ese tenue resplandor que se denomina fondo cósmico de microondas. Ahora gracias a las ondas gravitacionales podremos superar esa barrera y empezar a poner a prueba las teorías sobre lo que ocurrió antes de ese momento.

En fin, que se abre una era para la ciencia de nuestra querida Humanidad ya que gracias a este gran avance, nuestros científicos además de ver, que es muy importante, ahora podrán OIR los susurros que hace el universo. Estaremos muy atentos a lo que viene porque puede ser apasionante.

Un siglo de Relatividad General

25 Nov

He aquí mi pequeño homenaje al grandioso personaje Einstein cuando se cumplen hoy 100 años desde que publicara durante la mítica conferencia en la Academia Prusiana de las Ciencias en la que presentó sus exactas y valiosas ecuaciones de campo.

Mi tributo consiste en intentar hacer un humilde intento de explicar de forma breve e intuitiva, sin fórmulas ni dibujos (que hay a puñados en internet) lo que yo he entendido de esta magistral teoría. Es evidentemente un ejercicio de malabarismo entre rigor y síntesis que suele acarrear críticas por parte de los estudiosos de la materia y alabanzas por parte de los neófitos, pero he ahí en cualquier caso.

Mi explicación condensada de los conceptos y conclusiones que describe la Relatividad es que el universo se compone sólo de 2 cosas, que se entremezclan e interactúan ya que están interrelacionadas entre sí:
1.- La materia y energía (masas, campos)
2.- El espaciotiempo, que es una entidad absoluta (sí, así lo afirmo) y continua (a nivel macro sí, a nivel micro “opino” que está discretizada, pero este detalle no importa ahora) que llena todo el universo de principio a fin, a modo de tejido flexible y modificable.

Ambas entidades se relacionan según las ecuaciones de la Relatividad General.

Pero, ¿cómo se relacionan? Aquí la manida frase (que no por ser manida deja de ser descriptiva y cierta) que dice que la masa le dice al espaciotiempo cómo tiene que curvarse, y el espaciotiempo le responde a la masa diciéndole cómo tiene que moverse.

¿Pero el espacio se curva de verdad, en serio?

Es importante en este punto darse cuenta de qué significa que el tiempo forme parte del espaciotiempo como una dimensión más, ya que cualquier espacio de cuantas dimensiones queramos imaginar, para curvarse, necesita una dimensión adicional. Lo que se curva es el espaciotiempo, no el espacio exclusivamente. Me explico: Cuando pensamos una esfera como ejemplo de superficie convexa-curvatura positiva- o en una silla de montar a caballo como superficie cóncava-curvatura negativa, la curvatura se manifiesta porque la superficie en cuestión “invade” una dimensión adicional (pensando en modo euclídeo-recto-canónico) a la cual no puede accederse directamente desde la superficie considerada.
Cada observador, en su movimiento concreto a través del espaciotiempo, lo atraviesa de una forma concreta subjetiva obteniendo unas percepciones particulares del mismo que determinan sus mediciones espaciotemporales (el espacio y tiempo relativos famosos) así como la forma en que se manifiesta la inercia. El espaciotiempo es absoluto, nuestras percepciones son relativas a nuestra “línea de universo”, que es nuestra trayectoria concreta por estos mundos de Dios.

En nuestra experiencia diaria no observamos paralelas que se alejan o acercan, suma de ángulos de un triángulo mayor o menor de 180 º, …, que corresponderían a una superficie curva. La escala con la que estamos familiarizados y que es la base de nuestra intuición, es eucídea, y es por eso que nuestra mente es obstinadamente euclídea y nuestro tiempo absolutos. Es al dar el salto de escala a lo cósmico (o a los despalazamientos extremadamente céleres) cuando se manifiestan estos efectos, como tantas cosas en Relatividad.

Pero existe un efecto que sí se manifiesta a nuestra escala claramente: La gravedad. Ésta no es más que el efecto de reacción que nos provoca un objeto (el suelo) que se interpone en nuestro camino por la trayectoria más corta del espaciotiempo, la cual recorreríamos dócil y tranquilamente si ese objeto no se interpusiese, observando cómo objetos distantes aceleran respecto a nosotros.
La trayectoria más corta entre 2 puntos (recuerdo, del espaciotiempo no del espacio exclusivamente, es decir, esos 2 puntos pueden ser el mismo punto en el espacio y diferir sólo en el tiempo). Al estar deformada la “rejilla” espaciotemporal, el resultado es que recorremos más espacio en la misma unidad de tiempo, lo cual se traduce en una aceleración. La aceleración gravitatoria. O experimentamos fuerza gravitatoria (si el suelo nos sujeta) y observamos al resto de cuerpos acelerarse, o dejamos de sentir fuerza (en caida libre) y lo que observamos es aceleración respecto a objetos distantes. Son 2 caras de la misma moneda.

Sea como fuere, la velocidad generalizada en ese espaciotiempo de 4 dimensiones siempre es “c” de módulo, es decir, la de la luz. Sí, queridos lectores, estáis ahora mismo yendo a la misma velocidad que la luz sólo que en R4. Nos desplazamos a casi la velocidad de la luz en el tiempo y apenas a una minúscula proporción de ésta en el espacio, mientras la luz va quieta en el tiempo y a “c” en el espacio. En cualquier caso, sumando ambas velocidades en el tiempo y espacio, la velocidad total es siempre “c”. Esta es la diferencia que hay entre materia y energía, y es que la materia nunca puede dejar de desplazarse en el tiempo mientras que la energía sí puede hacerlo. Por eso la materia, al tener siempre una componente en el tiempo, nunca puede alcanzar la “c” en el espacio.

¿Y cómo se llega a estas conclusiones, son reales? Sobre todo, ¿cómo llega a estas conclusiones un científico solitario renegado del sistema académico y medio arruinado, peleado con todo el stablishment docente e incluso político? Pues admitiendo sólo una cosa: que la luz tiene una velocidad constante para cualquier observador. Partiendo de esa única premisa, este gigante de gigantes del intelecto humano fue tirando del hilo de forma tenaz contra viento y marea hasta llegar a estas asombrosas conclusiones.

Gracias, Einstein, por regalarnos la Relatividad.

 

Incertidumbre y cuantización

13 Sep

Extraigo y amplío una idea ya expuesta en mi post Incompatibilidad entre Relatividad y Cuántica: los diferenciales dado que la reinterpretación de la indeterminación hallada por Heisenberg es núcleo fundamental de la cuantización de la naturaleza, hecho que aprovecho para proponer una modificación de la Ley de Planck.

Decía en mi post anterior que si admitimos un límite en la variación máxima de el espacio respecto al tiempo (velocidad de las luz), y que la energía se emite en paquetes mínimos indivisibles, …, TODO en la naturaleza, a mi entender, tiene que tener límites que impidan los infinitos y los ceros. No existen los diferenciales matemáticos, entendidos como las posibilidad de subdividir infinitamente una magnitud.

Así, propuse una interpretación diferente a la convencional de la no conmutatividad encontrada entre ciertos operadores (conjugados) una vez desarrollados por Fourier (su principio de indeterminación de Heisenberg). Este genial físico dedujo que medir la posición y luego el momento lineal (masa por velocidad) respecto a medirlos en orden inverso no era lo mismo ya que el operador [Posición-Momento]-[Momento-Posición] no era nulo sino que valía i·ħ, algo completamente antiintuitivo. Aclaro que “i” es la variable imaginaria “√-1” y ħ es la constante de Plank reducida, es decir, h/2π.

La cuantización de toda la naturaleza es, a mi entender, una extrapolación inevitable de los hechos admitidos en nuestras 2 grandes teorías (ambos respaldados por los experimentos):
a) Que exista un límite superior para las velocidades, la de la luz (presupuesto angular de toda la Relatividad)
b) Que la energía esté cuantizada en paquetes indivisible (principio angular de la física cuántica)

Si no hubiese un límite mínimo para el intervalo de tiempo, podríamos tener radiación de energía unitaria infinita pues podríamos tener una frecuencia infinita. Toda la energía del universo podría haberse condensado en un solo cuanto de radiación, o incluso más energía aun. No sería una variable acotada. Pero parece que no nos encontramos radiación con semejante capacidad energética ni nada parecido, luego es inevitable aceptar la existencia real de un límite del intervalo de tiempo.

Me aventuro a postular que el comportamiento es asintótico (como la masa relativista, que va incrementándose para evitar que se sobrepase la velocidad de la luz por mucho que comuniquemos más y más energía a un cuerpo para acelerarlo). Es decir, según nos acercamos a una determinada “frecuencia máxima” (que identifico con la Frecuencia de Planck), la energía de la radiación iría ascendiendo hasta provocar que con una frecuencia de 1/Tp la energía sería infinita y por tanto imposible. Esta frecuencia máxima natural sería (con los valores admitidos hoy para la h de Planck) de 1,85492·1043 Hz=Fplanck=F

Así, la expresión de Planck teniendo en cuenta este hecho podría ser una expresión del estilo de: E=h·f/(1-f²/F²).

Del mismo modo, la expresión doppler relativista debería corregirse en el sentido de considerar que si un observador se acercase a un emisor de luz con velocidades cercanas a la de la luz, nunca podría observar una frecuencia mayor que la Fp:

f_o = f_s \sqrt{\frac{1-v/c}{1+v/c}}

es la expresión del efecto doppler relativista para objetos en alejamiento. Si invertimos el signo de la “v” e imponemos que la “fo” no puede superar la frecuencia de Planck, obtenemos un límite diferente para la velocidad v:

EXPRESIÓN

Me atrevo a ir un poco más allá guiado por la intuición más que por el conocimiento: Si la magnitud que relaciona la incertidumbre en posición y momento es un número imaginario (plano perpendicular al real utilizado por Einstein y Minkowski, donde precisamente colocaron al tiempo, para construir el espaciotiempo, principal constructo matemático de la Relatividad) intuyo que la limitación no contemplada en las teorías actuales reside en el tiempo, lo que alteraría la conocida relación de Planck E=h·f (E=energía, h=Cte Plank, f=frecuencia, es decir, nº de ciclos por unidad de tiempo).

Creo firmemente en la realidad discreta de la realidad. Tanto es así, que opino que la naturaleza es numérica y que las leyes matemáticas elegantes y lisas son simples aproximaciones sólo que a niveles tan tan finos que no manifiestan sus discrepancias hasta que no se desciende al límite de lo CASI NULO (el nivel cuántico).

Dios igual piensa con ecuaciones pero ha escrito el mundo con números, no con funciones. Nuestro universo es numérico.

Voy a poner un ejemplo de lo que intento expresar.

En el modelo atómico de la electrodinámica cuántica, las órbitas están cuantizadas y en ellas la carga electrónica en movimiento orbital no emite energía, sin preguntarnos cómo es eso posible teniendo en cuenta que las leyes de Maxwell establecen que sí debería hacerlo. Es inevitable concluir que las leyes de Maxwell son incompletas. ¿Pero por qué se cumplen las leyes al dedillo una vez que salimos del ámbito atómico? Pues porque las variables involucradas son números concretos “reales” en tanto que sus valores son concretos y acotados, no los números abstractos que se manejan en la matemática humana (ℜ). Cuando la energía a emitir por el electrón no rebasa el límite numérico para hacerlo, no lo hace, y punto.