A la cabeza de esta cruzada científica nos encontramos con Stephen Hawking, quien desde hace años trata de encontrar las variables de esta esquiva fórmula.

Y para comenzar esta búsqueda cualquiera que desee emprenderla deberá sumergirse por los mares de la física, navegando entre la teoría de la relatividad, la gravedad, la luz, La energía, partículas y subpartículas.. en fin… con toda una fauna increiblemente compleja, que apenas podemos pellizcar nosotros los simples mortales.

Pero que no decaigan los espíritus chocarreros (diría la bruja del 71…) que intentaremos juntos develar algunos de estos misterios cual emulo de Indiana Jones de las Ciencias…(bueh…. al menos lo intentaremos…)

Uno de los primeros ámbitos que deberemos explorar (o al menos saber qué cornos es o de qué se trata) es lo que se llama la mecánica cuántica…

Según la wiki la mecánica cuántica es una de las principales ramas de la física que explica, o al menos eso intenta, el comportamiento de la materia y la energía. También nos dice la wikipedia que gracias a ella o más bien a su aplicación pudieron desarrollarse múchas tecnologías como los transistores.
La mecánica cuántica describe a cualquier sistema físico y por lo tanto engloba a todo el universo, pero cabe mencionar que esta rama de la ciencia, a su vez posee multiples subramas (mecánica cuántica relativista, teoría cuántica de campos, electrodinámica cuántica, etc)
Y porqué la existencia de una rama como esta dentro de la ciencia… pues fácil… existen 12 partículas elementales en base a las cuales existen todas las cosas, todo el universo. Estas partículas son lo elementos mas simples que existen ya que no tienen “partes” y son indivisibles, pero afortunadamente tenemos una mente que no descansa y pudimos crear algo llamado acelerador de partículas, que basicamente lo que hace es llevar a estas partículas a velocidades increibles y las hace chocar “partiéndolas” y mirando que hay dentro… (esto explicado por supuesto de una manera muy simplista…) Es por ello que sabemos por ejemplo que los protones están compuestos por quarks.

En este mundo atómico y subatómico nuestras teorías normales para explicar el mundo físico no pueden aplicarse. Podemos medir exactamente una roca que cae,estableciendo a qué velocidad y en qué dirección mediante simple observación y utilizándo unos cuantos cálculos sencillos. Esto se torna imposible en elmundo cuántico, ya que no se puede medir una partícula en todas sus propiedades de manera simultánea, ya que ésta puede encontrarse por ejemplo en dos “lugares” al mismo tiempo. Naaahhh… no se me fué la mano con el Tia María ni nada que se le parezca.. hay que echarle la culpa al principio de incertidumbre que encontramos en la física cuántica y a un muchacho de apellido Heisemberg. Otra “rareza” (en realidad en mundo cuántico actúa de manera extraña…) es que las ondas (como la luz) bajo ciertas circunstancias se comportan como partículas y en otras las partículas pueden actuar como ondas.

Estas alteraciones ocurren en ocasiones por la simple observación. Esto nos lleva a la conclusión que todo sistema cuántico también es alterado por la simple observación. Pareciese que la materia “percibe” que está siendo observada y altera su comportamiento para que no nos volvamos locos… pero logra que nos enloquezcamos más aún… (al menos yo… que tengo tres neuronas activas… y se comportan como les dá la gana…)

Para ilustrar esto les pongo un video muy simpático y muy sencillo de entender… hasta tiene dibujtos y todo…!!!

Ahora bien… ya comprendimos algunos conceptos: en el mundo cuántico una partícula puede estar en dos lugares al mismo tiempo, puede comportarse como una onda, y puede cambiar su estado cuando se intentan observar sus cualidades.

Por estos y otros motivos Erwin Schrödinger ideó un experimento imaginario cuyo fin es el de tratar de exponer las diferencias entre las características del mundo macroscópico que todos conocemos y las del mundo cuántico, utilizándo elementos de ambos universos.

En el video que les traigo está explicado claramente este experimento. Recuerden que es ficticio y cuales son las intenciones del mismo. SEE YOU…

Digamos que Youtube no es el mejor lugar para encontrar timelapses, (al menos de buena calidad), por lo que prefiero para estos menesteres Vimeo. De todos modos los que les traje hoy los saqué indirectamente de ahí ya que llegué a ellos a través de un blog dedicado exclusivamente a timelapses, pero que, desgraciadamente, solo tiene unos pocos, se trata de timelapses.tv que, como les dije, tiene pocos pero excelentes.

Ahhh… pero qué cornos es un timelapse?… para los que se desayunan con esto, (lo que significa que de internet casi nada de nada… no?) les digo que es el arte de manipular el tiempo a través de técnicas de filmación que alteran el desarrollo de las imágenes.

Este sitio es tan bueno que incluye un foro en el cual encontrarán todo lo necesario para zambullirse si así lo desean en este arte cuyos resultados son verdaderamente maravillosos.

Les incluyo también un video en el que aparentemente se está filmando una maqueta, pero les digo que se trata de imágenes de lugares reales solo que tomados también con una técnica de filmación llamada Tilt Shift.

Hagan fila… no empujen y acomodensé donde mejor les parezca, y siempre elijan HD a pantalla completa please.

SEE YOU…

x’=x+vt

y’=y

z’=z

t’=t

Lo que traducido un tanto chapuceramente significa que esta ecuación rige el paso de un sistema de referencia de Galileo a otro que se mueve con un movimiento rectilíneo y uniforme con una velocidad v. respecto al primero.
La relatividad de Galileo consiste en sumar velocidades usando el signo (+) o (-) según sea el sentido de las mismas.
Tomemos algun ejemplo simple.
Supongamos que estamos subidos en un colectivo (micro, bus o como quieran llamarle). En un determinado momento vemos pasar otro bus en sentido contrario al nuestro. Ahora bien, fuimos nosotros quienes nos movimos o permanecimos estáticos mientras el otro micro era el que se movía…? Quizás fueron ambos medios los que estaban en movimiento.Y a qué velocidad se produjo este desplazamiento?… Y la distancia? Pero como determinar estas variables? Como hacemos diariamente para percibir estas cuestiones? Simple. Establecemos un Sistema de Referencia.
Si decimos que nos movemos a 40 kms. esto es con respecto al elemento al que tomamos como referencia, en este caso al suelo. Si además nos trasladamos por el pasillo del colectivo a digamos, 5 kms. por hora en la misma dirección que nuestro vehículo nos estaremos moviendo en realidad a 45 kms. por hora ya que deberemos sumar a nuestra velocidad la velocidad del micro sobre el cual estamos y siempre en relación al suelo.
De este modo podemos saber con exactitud (al menos en lo cotidiano) si nos movemos o no, a qué velocidad e incluso cuál es la distancia que recorremos.
Otra característica que posee este sistema es que el tiempo se mantiene invariable, es decir… si medimos el traslado del colectivo durante 80 kms. este habrá durado invariablemente 2 hs. sin importar si nosotros hacemos la medición subidos en el colectivo o parados al costado de la ruta.
A los fines prácticos de nuestra vida diaria con esto nos basta y sobra y podemos cubrir todas nuestras necesidades cotidianas sin demasiados problemas.
Ahora bien, cuando comenzamos a hilar fino, cuando comenzamos a hablar de nanosegundos, y a medir las distancias en micrones, nos damos conque existen incongruencias a las que no podemos dar solución desde la mecánica clásica.
Aquí hacen su aparición una camada de científicos que intentaban dar con una respuesta coherente y clara a incontables problemas en cuanto a mediciones precisas de tiempo y espacio (aquí deberíamos hablar de cuestiones como el efecto fotoeléctrico, la formula de la radiación de un cuerpo caliente o lo inherente a las rayas en los espectros de emisión del Hidrógeno entre otras cosas, algo que no haremos dada mi profunda ignorancia para encarar y esclarecerles estos temas). Un ejemplo?
Volvamos al colectivo. Digamos que seguimos en viaje, vamos a unos 90 kms. por hora y la noche se deja caer sobre nosotros. El chofer enciende las luces para ver la carretera y y evitar cualquier accidente en una curva poco visible.
Digamos que, al observar esto y sabiendo que la luz se desplaza a mas o menos 300.000 kms. por segundo concluimos que la luz debería moverse a unos 300.000,025 kms por segundo, ya que sumamos la velocidad de la luz más la velocidad de desplazamiento de nuestro colectivo. Estaremos en lo correcto?
Pues no. Luego de incontables estudios y experimentos los científicos concluyeron que la luz se mueve siempre a la misma velocidad independientemente de la velocidad a la que se desplace su fuente de origen. Uno de los postulados de la teoría especial de la relatividad general de Albert Einstein sostiene justamente esto:
-La luz se mueve siempre a velocidad constante de 300.000 Km/seg, independiente de la velocidad de la fuente emisor.
Y…
-No existe ningún experimento posible en una nave que nos permita saber si nos estamos moviendo.
Con esto Einstein niega la teoría Galileana y las bases de Newton, tomando como referencia el primer postulado al que se hizo referencia.
Un ejemplo que me gustó y que encontre en Portal Planeta Sedna dice:
…“Si la velocidad de la luz dependiera de la velocidad del emisor, se tendría una forma de determinar el movimiento uniforme, experiencia que negaría al segundo postulado. Por ejemplo, si hacemos un ejercicio mental, que tanto le gustaba a Albert, suponte que vas sobre una nave que va aumentando rápidamente su velocidad y tú tienes un espejo en la mano donde te puedes ver reflejado. Resulta que cuando viajes a una velocidad superior a la de la luz, tu cara desaparecerá del espejo por que ya la luz que tu rostro irradia no lo alcanzara…”
También les recomiendo como “de lectura obligada” el capitulo 8 de la fantástica serie Cosmos del maestro Carl Sagan.
Otro postulado de esta teoría de Einstein es que a velocidades muy altas o cercanas a la de la luz el tiempo comienza a ralentizarse, a ir más despacio.
Como demostrarle esto a, por ejemplo, mi vecina Josefa que me mira como desconfiando de lo que digo?… mmmm… a ver… a mi no se me ocurrió un ejemplo cotidiano que pudiera usar para hacer la demostración, salvo el de los GPS´s, pero que no quiero utilizar porque abarca otros temas que aún no voy a tratar como el de la fuerza de gravedad, pero leyendo en la misma web de portal Planeta encontré el siguiente que me gustó:
…”En la atmósfera a unos 10.000 m. aproximadamente de altura aparecen partículas elementales llamada muones que se desplazan a una velocidad muy cercana a la de luz, a unos 0.998 de c. Esa partículas son muy inestables y en reposo tienen un tiempo de vida de 0,00000002 s. (2×10-8), es decir sumamente corto. Bien si se calcula sin tener en cuenta la física relativista, se observara que al multiplicar el tiempo de vida por su velocidad, los muones solo recorrerían unos 600 metros, antes de desaparecer, por lo que ninguno podría llegar a la superficie de la Tierra. Experiencias realizadas en tierra, han confirmado la aparición de millones de ellos, contrariando a los cálculos físicos aplicados.
Justamente ahí surge el error, porque en el sistema del muon a esa velocidad el tiempo en el sistema Tierra es de unos 15 veces superior, y ese es el tiempo que hay tomar para efectuar los cálculos (15 x 2 microsegundos=30). Con ese nuevo tiempo los 600 m iniciales se transformarían en 9000 m. y explicaría porque llegan a la superficie. Esos 9000 en el sistema Tierra, se reducen a 600 m. en el sistema muon, porque ahora se debe usar el tiempo del muon…“
En resumen… a bajas velocidades la mecánica Newtoniana funciona sin inconvenientes, de hecho muchas misiones espaciales toman como referencia a Newton para algunas mediciones de trayectorias y órbitas. Sin embargo la mecánica de Newton forma parte de un concepto mucho más amplio que es la teoria de la relatividad de Albert Einstein.
Homework:
A) Leer el articulo de Portalplaneta en donde se profundiza más sobre este tema.
B) Mirar inmediatamente el capitulo nro. 8 de la serie Cosmos.
c) Mientras tomamos un capuchino, buscar en la red enlaces para ver el documental nro 2 (creo que era ese) de Stephen Hawking en donde habla también de la velocidad de la luz y la alteración del tiempo.

SEE YOU…