En 1905, Einstein publicó cuatro artículos de gran repercusión para la ciencia. Ese año, que pasó a la historia como su "Annus mirabilis", el físico alemán concibió una revolucionaria teoría cuántica de la luz, ayudó a probar la existencia de los átomos, explicó un enigmático movimiento, cambió el concepto de espacio y tiempo, y formuló la ecuación más famosa del mundo.
E= M* C2. La energía es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado.
"La vida es como andar en bicicleta. Para mantener el equilibrio, debes seguir moviéndote".
La frase fue escrita por el prestigioso físico Albert Einstein (1879-1955) a su hijo Eduard en una carta de febrero de 1930.
Y ciertamente Einstein, uno de los científico más relevantes de la historia, no dejó de moverse hasta el final de sus días.
Sus descubrimientos marcaron un antes y un después en la física, recibiendo el premio Nobel de Física en 1922 y un reconocimiento mundial que trascendió la ciencia.
Periodistas y biógrafos lo describen como inconformista y rebelde con una inmensa curiosidad y como un apasionado incansable de la ciencia.
A pesar de su reputación de ser un hombre distante y solitario, en realidad tuvo fuertes lazos familiares y de amistades que se extendieron durante todo su vida.
Pero ¿cómo esta mente brillante manejaba su tiempo, cómo eran sus rutinas y qué hay de cierto en que usaba la misma ropa?
Este es un repaso de algunos aspectos de la vida de Einstein a 65 años de su muerte.
Conocimiento y creatividad
La vida de Einstein no fue lineal y constante. Es decir, como cualquiera de nosotros, no siempre usó el tiempo para acumular conocimientos de la misma manera a lo largo de sus años.
Sin embargo, para Einstein, había algo mucho más significativo que la sabiduría que lo acompañó durante toda su vida.
"La imaginación es más importante que el conocimiento", le dijo al periodista George Sylvester Viereck en una entrevista publicada en el diario Saturday Evening Post en octubre de 1929.
"La ecuación E=mc² de Albert Einstein le dio forma a todo el siglo XX": Christophe Galfard, discípulo de Stephen Hawking
Cuando era niño, Einstein experimentó problemas para hablar y aprender.
"Tenía tanta dificultad con el lenguaje que los que lo rodeaban temían que nunca aprendería", le escribió Maja Einstein, hermana de Albert, a su amiga Sybille Blinoff en una carta de mayo de 1954.
El mismo Albert Einstein reflexionó en su adultez sobre su infancia y los problemas de aprendizaje.
"El adulto común nunca se preocupa por los problemas del espacio y el tiempo. Estas son cosas que ha pensado de niño. Pero como yo me desarrollé tan lentamente, comencé a preguntarme sobre el espacio y el tiempo solo cuando ya era un adulto".
"En consecuencia, investigué el problema más profundamente de lo que lo haría un niño común y corriente", le contó el propio Einstein al físico alemán y premio Nobel James Franck, uno de los testimonios que recoge Walter Isaacson en la biografía Einstein, his life and universe ("Einstein, su vida y universo").
Sin embargo, algunos investigadores sostienen que la capacidad de concentración y sistematización, es decir la habilidad que tenía Einstein de identificar las leyes que gobiernan un sistema, y a la vez su aparente falta de empatía, podrían haber sido una manifestación de autismo, lo cual nunca se ha demostrado.
Concentración extrema
La genialidad de Einstein sumada a su capacidad extrema de concentración hicieron que en 1905 escribiera cinco influyentes investigaciones científicas que incluyen, por ejemplo, la ecuación más famosa de la historia de la ciencia (E=mc2).
Algunos llaman a este período el "año milagroso".
En ese momento, Einstein, con solo 26 años, trabajaba como funcionario en la oficina de patentes de Suiza ocho (10) horas al día seis veces por semana.
"Podía hacer el trabajo de un día completo en solo dos o tres horas. El resto del día, desarrollaba mis propias ideas", según cuenta Peter Bucky, radiólogo y amigo de Einstein en su libro The Private Albert Einstein ("Albert Einstein en privado").
Ese año fue la demostración de que la mente de Einstein podía manejar una variedad de ideas simultáneamente.
Esa habilidad también se veía reflejada en el día a día en la casa con su familia.
"Incluso el llanto más fuerte de un bebé no parecía molestar a mi padre. Podía continuar con su trabajo completamente impermeable al ruido", describió su hijo Hans Albert Einstein a Bucky.
El violín era otro de los instrumentos que le permitía agudizar esa concentración.
"A menudo tocaba el violín en la cocina a altas horas de la noche, improvisando melodías mientras reflexionaba sobre problemas complicados. Entonces, de repente, decía: '¡Lo tengo!', como si por inspiración, la respuesta al problema hubiera llegado a él en medio de la música", agregó Hans Albert Einstein.
Según el mismo periodista en la entrevista publicada en el Saturday Evening Post en 1929, Einstein gozaba de una paciencia infinita y no le molestaba explicar sus teorías una y otra vez. "Era un maestro innato que no resiente las preguntas".
Sin embargo, sus primeros años como profesor en las universidades de Berna y Praga no gozaron de tanto éxito.
Einstein nunca fue un maestro inspirador y sus conferencias tendían a considerarse desorganizadas, afirma Isaacson en su libro.
Ciencia versus familia
Si bien hubo momentos en la vida de Einstein que pudo parecer un ejemplo de un hombre multitarea, es también verdad que manejar el balance entre su vida profesional y la privada no le fue fácil.
Además del "año milagroso" en el cual su productividad fue asombrosa, el científico continuó publicando investigaciones revolucionarias y revisiones: seis en 1906 y diez en 1907, todas ellas mientras trabajaba en la oficina de patentes, describe Isaacson.
Al menos una vez a la semana tocaba su violín en un cuarteto de cuerdas y se ocupaba de su pequeño hijo Hans Albert que en ese entonces tenía unos 3 años.
"Cuando mi madre estaba ocupada en la casa, mi padre dejaba de lado su trabajo y nos cuidaba durante horas, mientras nos balanceábamos sobre sus rodillas. Recuerdo que nos contaba historias y a menudo tocaba el violín en un esfuerzo por mantenernos callados", recordó Hans Albert en una entrevista que recoge Isaacson.
Pero para 1911 las cosas empezaron a andar mal y su relación con la familia se volvió áspera. Para Einstein, la vida profesional empezó a pesar más que la personal.
"Él está trabajando incansablemente en sus problemas, se puede decir que vive solo para ellos", le dijo la entonces esposa de Einstein, la física Mileva Maric, a su amiga Helene Savic en una carta de 1912.
Las tensiones en el matrimonio sumadas al creciente acercamiento con su prima Elsa, que luego se convertiría en su segunda esposa, se volvieron insostenibles para 1913.
El exceso de trabajo -en ese tiempo tenía tres empleos-, la tensión mental y los problemas domésticos fueron demasiado para Einstein.
"Él tenía la impresión de que la familia estaba tomando demasiado de su tiempo, y que tenía el deber de concentrarse completamente en su trabajo", dijo su hijo Hans Albert en una serie de entrevistas a la BBC en 1967.
Cuando se separó de Mileva en 1914, también se apartó de los niños y eso lo perturbó profundamente.
Naturalmente, Einstein se sumergió en la ciencia para escapar de su tristeza.
¿Y el almuerzo?
La dedicación exclusiva a la investigación científica, que dio como resultado la teoría de la relatividad general junto a otros descubrimientos, dejó a Einstein exhausto en 1915.
"Mis sueños más audaces se han hecho realidad", le escribió a su amigo Michele Besso a finales de ese año. Estoy "contento pero kaput" (totalmente roto).
Ese proceso no solo lo dejó agotado sino que se profundizaron sus episodios de distracción incluso olvidándose de comer.
"A menudo estoy tan absorto en mi trabajo que me olvido de almorzar", le escribió a su hijo en una carta de mayo de 1915.
Cuando Einstein se volvió a casar, su matrimonio con Elsa fue muy diferente que el anterior.
Tenían cuartos separados y él estaba muy a gusto de que ella lo cuidara en todo momento.
"Elsa decidía por él cuándo comer y a dónde ir; hacía su maleta y le repartía dinero en sus bolsillos. Esos detalles le permitieron concentrarse más en el cosmos que en el mundo que lo rodeaba", detalla Isaacson en su libro.
A Einstein le gustaba navegar y salir a caminar. Era una manera de despejar su mente luego de sus momentos de intensa concentración. Muchas veces salía a dar paseos acompañado de Elsa, las hijas de ella o simplemente en soledad.
Existen varias historias sobre las distracciones de Einstein, incluso algunas en las que se lo vio perdido en la calle y debió pedir ayuda para volver a su casa, aunque muchas de ellas pueden ser exageradas.
Después de la muerte de Elsa en diciembre de 1936 y ya viviendo en Estados Unidos, Einstein volvió a sumergirse en el trabajo.
En una carta a su hijo Hans Albert de enero de 1937, Einstein admitió que le costaba concentrarse pero que el trabajo lo mantenía activo.
"Mientras pueda trabajar, no me quejaré ni debo, porque el trabajo es lo único que da sustancia a la vida", escribió en una de las cartas recopiladas por los Archivos de Albert Einstein (AEA, por sus siglas en inglés) de la Universidad Hebrea de Jerusalén.
Apariencia desprolija
Ciertamente Einstein no era un hombre que pudiéramos calificar de coqueto.
De alguna manera construyó una imagen de "profesor amable y gentil, aunque distraído a veces pero indefectiblemente dulce, quien deambulaba perdido en sus pensamientos, ayudaba a los niños con sus tareas y raramente se peinaba o usaba calcetines", describe Isaacson en su biografía.
En 1909 tanto su cabello como su vestimenta empezaron a caer en una especie de desprolijidad.
"Llegué a una edad en la que, si alguien me dice que use calcetines, no tengo que hacerlo", le dijo Einstein bromeando a un vecino, según recoge Bucky.
Entre las múltiples historias que se suelen repetir de Einstein una de ellas es que Einstein tenía diferentes conjuntos de ropa pero todos iguales para no tener que perder tiempo en elegir diariamente qué usar.
Sin embargo, ni la detallada biografía de Isaacson ni los archivos autorizados que contienen material original del científico mencionan esa historia.
Albert Einstein fue fotografiado varias veces con una chaqueta de cuero y solía evitar el uso de calcetines.
"Nunca he visto una fuente confiable que afirme que Einstein tenía el mismo tipo de ropa", le aseguró por correo electrónico a BBC Mundo Roni Grosz, director de los AEA.
Eso sí: según fotografías, el científico solía repetir el uso de una chaqueta de cuero para eventos formales e informales.
Cuando una amiga descubrió que Einstein tenía una leve alergia a los suéteres de lana, fue a una tienda y le compró unas camisetas de algodón que usaba todo el tiempo, según describe Isaacson.
Tal vez de ahí surge parte del mito de que el científico usaba el mismo tipo de ropa para no tener que malgastar el tiempo pensando qué ponerse cada día.
Y su famoso aspecto de científico despeinado también se volvió icónico.
Incluso "su actitud despectiva hacia los cortes de pelo era tan contagiosa que Elsa, Margot y su hermana Maja lucían el mismo cabello gris desaliñado", especula Isaacson.
Sin pretensiones
Einstein fue un hombre muy austero. No ambicionaba dinero más que el que le permitiera vivir sin lujos.
En la entrevista del Saturday Evening Post de 1929, el periodista hace una descripción del escritorio de Einstein calificándolo de sobrio.
"El único instrumento de Einstein es su cabeza. No necesita libros, su cerebro es su biblioteca", detalla.
Cuando le ofrecieron el puesto en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey (EE.UU.), en la década de 1930, sus pedidos para su nueva oficina también fueron escasos.
"Un escritorio o mesa, una silla, papel y lápices. ¡Ah sí! Y una gran papelera, para poder tirar todos mis errores", respondió Einstein, según el biógrafo Denis Brian en su libro Einstein, a life ("Einstein, una vida"), de 1996.
Einstein se retiró oficialmente del instituto en 1945, a los 66 años, pero continuó trabajando allí en una pequeña oficina.
Como parte de su rutina diaria, se despertaba, desayunaba y leía los diarios. Luego, cerca de las 10 de la mañana caminaba lentamente desde su casa al instituto, llamando la atención de la gente con la que se cruzaba ya que para ese momento era toda una celebridad.
Einstein trabajó hasta que el dolor por la ruptura de una aneurisma de la aorta abdominal lo obligó a ir al Hospital de Princeton, donde murió el 18 de abril de 1955 a los 76 años.
Einstein disfrutaba caminar para despejar su mente.
Hasta el final, el científico batalló para encontrar una teoría de campo unificado para el campo electromagnético y el campo gravitatorio. Pero no lo consiguió.
Sin embargo, su perseverancia, genialidad y descubrimientos lo convirtieron en la cara más famosa de la ciencia de los últimos siglos, e igual nunca perdió su humildad.
"No tengo talentos especiales, solo soy apasionadamente curioso", le escribió Einstein a Carl Seelig, su primer biógrafo, en marzo de 1952.
BBC.
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lunes, 4 de mayo de 2020
viernes, 6 de octubre de 2017
Einstein (una vez más) tenía razón: la detección de la cuarta onda gravitacional que confirma uno de los postulados fundamentales de la Teoría de la Relatividad
Fue por mucho tiempo uno de los mayores misterios de la ciencia.
Albert Einstein estaba seguro de que existían: de hecho, las ondas gravitacionales, como las llamó, fueron una de las bases de su Teoría General de la Relatividad, uno de los postulados más innovadores y revolucionarios de la física teórica en el siglo XX.
Y este miércoles, el Observatorio Europeo de la Gravedad (EGO) en Cascina, Italia, anunció la detección, por cuarta vez, de estas ondas, generadas por la fusión de dos agujeros negros gigantes que tenían una masa alrededor de 53 veces la del Sol.
Las ondas llegaron a la Tierra en agosto pasado y se generaron a unos 1.800 millones de años luz de distancia.
La onda fue registrada casi al mismo tiempo por tres instrumentos denominados interferómetros, en el detector Virgo, un equipo subterráneo en forma de L que fue reparado recientemente.
Es la primera onda que se detecta fuera de territorio de Estados Unidos y por tres instrumentos casi al mismo tiempo.
"Si bien este nuevo evento es de relevancia astrofísica, su detección viene con un activo adicional: esta es la primera onda gravitacional significativa registrada por el detector Virgo", asegura un comunicado de los científicos de dicho laboratorio.
Otras ondas
No es la primera vez que "el sonido del universo" llega hasta la Tierra.
Por qué Einstein tuvo que esperar a que un eclipse confirmara su teoría de la relatividad
En 2015, casi un siglo después de las predicciones de Einstein, los científicos las detectaron por primera vez: un raro "sonido" proveniente del espacio era el resultado de la colisión de dos inmensos agujeros negros a unos 3.000 millones de años luz de la Tierra.
Luego, en 2016, el Observatorio Gravitacional de Interferometría Láser LIGO, en Hanford, Estados Unidos, lo detectó nuevamente, por tercera vez.
Sheila Rowan de la Universidad de Glasgow, Reino Unido, aseguró a la BBC que, tras este hallazgo, los científicos están en el umbral de una nueva comprensión de los agujeros negros.
"Es tentador ver esta nueva historia de cómo los agujeros negros se formaron y evolucionaron a través de la historia del cosmos. Esta información está casi a nuestro alcance, pero todavía no hemos llegado a ella", aseguró.
Los agujeros negros se forman al final de la vida de las supernovas, una estrellas de gran masa que implosionan, es decir, estallan hacia adentro y generan un campo magnético tan fuerte que puede incluso absorber la luz.
Qué son las ondas gravitacionales
Según Einstein, todos los cuerpos en movimiento en el espacio se "hunden" por su peso en la malla del espacio-tiempo y generan ondas, como cuando una piedra cae en un río.
Su detección se considera uno de los avances en física más importantes de las últimas décadas.
Percibir las distorsiones en el espacio-tiempo representa un cambio fundamental en el estudio del Universo, ya que permite observar antiguos eventos invisibles a los radiotelescopios o a los telescopios ópticos.
Mientras que la luz se dispersa al atravesar distintos medios -como por ejemplo, cuando llueve y se forma el arcoíris-, esto no ocurre con las ondas gravitacionales cuando se desplazan por el espacio desde su lugar de origen hacia la Tierra.
Esto permite a los científicos tener una certeza más profunda sobre lo que ocurrió en estrellas ubicadas a millones de años luz de nuestro planeta.
Fuente: http://www.bbc.com/mundo/noticias-41422417
Albert Einstein estaba seguro de que existían: de hecho, las ondas gravitacionales, como las llamó, fueron una de las bases de su Teoría General de la Relatividad, uno de los postulados más innovadores y revolucionarios de la física teórica en el siglo XX.
Y este miércoles, el Observatorio Europeo de la Gravedad (EGO) en Cascina, Italia, anunció la detección, por cuarta vez, de estas ondas, generadas por la fusión de dos agujeros negros gigantes que tenían una masa alrededor de 53 veces la del Sol.
Las ondas llegaron a la Tierra en agosto pasado y se generaron a unos 1.800 millones de años luz de distancia.
La onda fue registrada casi al mismo tiempo por tres instrumentos denominados interferómetros, en el detector Virgo, un equipo subterráneo en forma de L que fue reparado recientemente.
Es la primera onda que se detecta fuera de territorio de Estados Unidos y por tres instrumentos casi al mismo tiempo.
"Si bien este nuevo evento es de relevancia astrofísica, su detección viene con un activo adicional: esta es la primera onda gravitacional significativa registrada por el detector Virgo", asegura un comunicado de los científicos de dicho laboratorio.
Otras ondas
No es la primera vez que "el sonido del universo" llega hasta la Tierra.
Por qué Einstein tuvo que esperar a que un eclipse confirmara su teoría de la relatividad
En 2015, casi un siglo después de las predicciones de Einstein, los científicos las detectaron por primera vez: un raro "sonido" proveniente del espacio era el resultado de la colisión de dos inmensos agujeros negros a unos 3.000 millones de años luz de la Tierra.
Luego, en 2016, el Observatorio Gravitacional de Interferometría Láser LIGO, en Hanford, Estados Unidos, lo detectó nuevamente, por tercera vez.
Sheila Rowan de la Universidad de Glasgow, Reino Unido, aseguró a la BBC que, tras este hallazgo, los científicos están en el umbral de una nueva comprensión de los agujeros negros.
"Es tentador ver esta nueva historia de cómo los agujeros negros se formaron y evolucionaron a través de la historia del cosmos. Esta información está casi a nuestro alcance, pero todavía no hemos llegado a ella", aseguró.
Los agujeros negros se forman al final de la vida de las supernovas, una estrellas de gran masa que implosionan, es decir, estallan hacia adentro y generan un campo magnético tan fuerte que puede incluso absorber la luz.
Qué son las ondas gravitacionales
Según Einstein, todos los cuerpos en movimiento en el espacio se "hunden" por su peso en la malla del espacio-tiempo y generan ondas, como cuando una piedra cae en un río.
Su detección se considera uno de los avances en física más importantes de las últimas décadas.
Percibir las distorsiones en el espacio-tiempo representa un cambio fundamental en el estudio del Universo, ya que permite observar antiguos eventos invisibles a los radiotelescopios o a los telescopios ópticos.
Mientras que la luz se dispersa al atravesar distintos medios -como por ejemplo, cuando llueve y se forma el arcoíris-, esto no ocurre con las ondas gravitacionales cuando se desplazan por el espacio desde su lugar de origen hacia la Tierra.
Esto permite a los científicos tener una certeza más profunda sobre lo que ocurrió en estrellas ubicadas a millones de años luz de nuestro planeta.
Fuente: http://www.bbc.com/mundo/noticias-41422417
miércoles, 11 de mayo de 2016
Ondas Gravitacio… ¿qué?
“Desde que los matemáticos han invadido la teoría de la relatividad, ni yo mismo la entiendo”.
Albert Einstein (1879-1955)
La historia empieza así: “El 14 de septiembre de 2015, científicos de LIGO [por las siglas en inglés de ‘Observatorio de Interferometría Laser para ondas Gravitacionales’] detectaron por primera vez en la historia de la humanidad las arrugas en el espacio-tiempo provocadas por la fusión de dos agujeros negros, predichas hace exactamente cien años por la teoría de la Relatividad General de Albert Einstein.
El descubrimiento supone la comprobación directa de la última predicción de la teoría del gran genio, así como la primera observación de la fusión de dos agujeros negros, y la primera observación directa de un agujero negro de cualquier manera. Además, abre una nueva ventana de observación para la astronomía, que hasta ahora estaba limitada a ondas de luz…”
Un momento… ¿Qué? ¿Arrugas? ¿Relatividad general? ¿Espacio-ti… empo?
Mucho se puede leer ya sobre la reciente detección de las ondas gravitacionales y la increíble precisión del interferómetro LIGO. ¡Puede medir diferencias en longitudes diez mil veces más pequeñas que el tamaño de un protón! Es tan impresionante que hasta suena ridículo. Pero, ¿de qué estamos hablando? ¿De dónde viene todo esto? Si en verdad estas ondas “gravitacioblabla” se van a convertir en algo importante a partir de este descubrimiento, merece la pena retroceder un poco y olvidarse, por el momento, de LIGO, y del 14 de septiembre de 2015.
Luz, Espacio y Tiempo
Finales del siglo XIX; conforme el siglo veinte se venía abriendo paso apresuradamente, algunos experimentos comenzaron a romper la paz que científicos como James Clerk Maxwell habían creído encontrar hacía unos pocos años. (Los más famosos, por Albert Abraham Michelson y Edward Morley). Maxwell había encontrado finalmente la ansiada respuesta a la pregunta de “qué es la luz”: pues bien, la luz es una onda, como el sonido. Y lo que una onda es, por cierto, es una oscilación que transporta energía de un lado a otro. ¿Y una onda de qué? Si el sonido es una onda de presión, la luz es una onda de electricidad y de magnetismo: una onda electromagnética.
Así que, a finales del siglo XIX, los físicos creían haber alcanzado la cima. Pero los experimentos que mencioné antes arrojaban un comportamiento peculiar a la luz: su velocidad es constante, y toma siempre el mismo valor; no importa quien la emita o quien la mida. A primera vista, no suena muy peculiar, pero pensándolo bien, es bastante raro. Imagina que viajas en un tren a 100 km/h, y en un momento dado te levantas a caminar hacia la parte delantera del tren a 5 km/h. Una chica sentada en el tren mediría tu velocidad en 5 km/h. Sin embargo, un chico sentado en el andén conforme pasa el tren por su lado mediría tu velocidad en 105 km/h (la del tren más la de tu caminar). Ahora hagamos el mismo experimento mental con la luz. La velocidad de la luz es (se ha medido) 300.000 km/s. Imagina ahora que el tren en el que vas viajando se mueve a 200.000 km/s, y tú lanzas un rayo de luz hacia la parte delantera del tren (apuntas con una linterna hacia delante) a la velocidad de la luz, que ya hemos quedado que es 300.000 km/s. La chica de antes, sentada en el tren, mediría la velocidad de la luz en 300.000 km/s. Sin embargo, el chico sentado en el andén mediría 500.000 km/s (la del tren más la de la luz).
Bueno, pues en realidad no. Resulta que en todos los experimentos que se han hecho hasta el día de hoy, el chico del andén mide 300.000 km/s, exactamente lo mismo que la chica sentada en el tren. Ese “empuje” del tren parece no afectar a la luz, de manera que todo el mundo mide la misma velocidad, de 300.000 km/s, no importa cómo se mueva, esté quieto, se esté alejando o se esté acercando. Pensémoslo de otro modo: si yo trato de alcanzar un rayo de luz, aunque pueda acelerarme a velocidades cada vez más cercanas a ésta, la luz siempre se estará alejando de mí a 300.000 km/s. ¡La luz es inalcanzable!
Pero no te esfuerces aún en pensar por qué esto es así. No es una hipótesis, ni un resultado de alguna complicada teoría; es una observación, como que la Tierra da vueltas alrededor del Sol. Lo tomas o lo dejas, pero así es.
Y dado que la velocidad de la luz en el vacío es constante, se le ha asignado, como a todas las buenas constantes de la física, una letra. En este caso, la letra c. A partir de ahora, no te tengo que decir que la velocidad de la luz es 300.000 km/s. Te diré que la velocidad de la luz es c, y con eso bastará. Pero entiende que c es un número fijo y siempre es el mismo.
Einstein se dio cuenta de que cuando uno trata con la luz, no puede sumar velocidades como está acostumbrado (como en el caso del tren), y en el año 1905 publicó una nueva teoría de velocidades, tiempos y demás, a partir de este hecho de que la velocidad de la luz es constante, no importa quien la emita, o quien la mida. A esta teoría se le llama Relatividad Especial, y sus consecuencias son tremendas: las longitudes y los tiempos no son absolutos; un metro o un segundo no miden lo mismo para alguien que está quieto o para alguien que se está moviendo; los metros se contraen, y los segundos se dilatan. Lástima que estos efectos sólo son apreciables cuando las velocidades son cercanas a la velocidad de la luz. Pero me estoy desviando…
En 1907, a un matemático llamado Hermann Minkowski se le ocurrió una cosa curiosa. Dado que velocidad es igual a espacio dividido entre tiempo, podemos expresar la velocidad de la luz como c = e/t, donde e es el espacio que recorre la luz en un tiempo t. De aquí podemos despejar el tiempo, t = e/c, o el espacio, e = c·t. Y dado que c es una constante universal, que siempre vale lo mismo, sin lugar a dudas, podemos decir que el tiempo y el espacio son proporcionales, y se relacionan con esta constante de proporcionalidad, que es c. Esto quiere decir que podemos expresar el tiempo transcurrido en cualquier evento (por ejemplo, el tiempo que tardo en comerme un elote) como una longitud e dividido entre esa constante. Puedo decir que he tardado 10 minutos en comerme mi elote; o puedo decir que he tardado 180 millones de kilómetros en comerme mi elote (es decir, 10 minutos, que son 600 segundos, multiplicado por la velocidad de la luz). A efectos prácticos, estoy diciendo que en el tiempo en que me comí el elote, un rayo de luz en el vacío recorrió 180 millones de kilómetros. Es una manera de expresar un tiempo, tan válida como cualquier otra. Tan sólo que resulta absurdo hacerlo: para tiempos tan pequeños como lo que tardo en comerme un elote, los minutos son mucho más apropiados.
Pero Minkowski no se quedó en una mera cuestión de proporcionalidad. Su interpretación, mucho más profunda, fue que el espacio y el tiempo están íntimamente relacionados entre sí, de manera que uno no tiene sentido sin el otro. Para Minkowski, espacio y tiempo forman parte de una única entidad de cuatro dimensiones que él denominó espacio-tiempo. Así que el espacio-tiempo tiene cuatro coordenadas, una temporal y tres espaciales, y el tiempo y el espacio se relacionan mediante la constante c. Como ejemplo, trata de dibujar un movimiento sencillo en un gráfico espacio-tiempo simplificado. Imagina que estás de pie, y de repente saltas con todas tus fuerzas hacia arriba y vuelves a caer. ¿Cómo se dibujaría esto en el espacio-tiempo de Minkowski? Pon la coordenada que representa la altura que alcanzas con tu salto en el eje vertical, y el tiempo transcurrido en el eje horizontal. En el momento del salto subes muy rápido, y poco a poco te vas frenando para detenerte en el aire justo antes de volver a caer, acelerándote de nuevo hacia el suelo. Dibujado en el espacio-tiempo, esto es una parábola: una línea curva que sube, se tuerce y da media vuelta para volver a caer.
De buenas y a primeras, a Einstein, como seguramente te esté pasando a ti, todo esto del espacio-tiempo le pareció totalmente superfluo y sin ninguna utilidad real. Sin embargo, y como preparación para lo que se avecina, date cuenta de una cosa: en el espacio-tiempo, un movimiento acelerado (como el salto vertical de antes) siempre se representa con una línea curva.
La teoría de la Relatividad General
La idea más feliz de la vida de Einstein (tal y como él mismo lo dijo) le vino dos años después de la publicación de la teoría de la Relatividad Especial, cuando pensaba sobre qué sucedería con los sistemas acelerados. (Algo que había pasado por alto en su teoría). Imagina que estás subiendo en un elevador, y de repente, se rompen los cables que lo sostienen y el elevador cae libremente hacia el suelo. Durante la breve caída, antes del horripilante final, tú, dentro del elevador, estás experimentando lo que supone estar en gravedad cero. Si sueltas una moneda, no verás cómo ésta cae al suelo del elevador, sino que se quedará a tu lado “flotando”; porque todo, tú, el elevador y la moneda, están cayendo con la misma aceleración. Ahora imagina que estás en una cabina en el espacio, realmente en gravedad cero, e imagina que la cabina comienza a propulsarse desde “abajo” y comienza a acelerar con la misma intensidad que acelera la gravedad terrestre. El avance acelerado de la cabina te irá dejando atrás, de manera que sentirás un empuje hacia el suelo exactamente igual que si estuvieras en el campo gravitatorio terrestre. En el primer caso, estás simulando gravedad cero en la Tierra; en el segundo, estás simulando la gravedad terrestre en el espacio. Einstein se dio cuenta de que gravedad y aceleración son equivalentes, en el sentido de que lo que ocurre en presencia de una debería suceder también en presencia de la otra.
Este efecto de que, si estás en una cabina acelerada, el movimiento de la cabina te va dejando atrás, es fácil de comprobar. La próxima vez que subas a un avión, cuando el avión esté acelerando para despegar, siente como tu espalda se pega al respaldo de tu asiento, o lanza una pelota hacia el techo y verás cómo la pelota se va hacia atrás. Si esto lo haces cuando el avión ya está volando a velocidad de crucero, no sentirás nada y la pelota no se irá hacia atrás. Cuando el avión se mueve con velocidad constante es como si el avión estuviese quieto. Esto sólo funciona con movimientos acelerados.
Pero seguro que entiendes que no hay ninguna fuerza oculta en la parte de atrás del avión que atraiga a la pelota mientras el avión está acelerando; el movimiento que observo en la pelota no es real: más bien es el avión el que se mueve, pero como yo estoy amarrado al asiento, para mí parece que es la pelota la que se está moviendo. Pues bueno, este efecto también incluye a la luz; no tendría por qué no hacerlo. Si yo lanzo un rayo de luz hacia arriba o hacia un lado, conforme el avión se está acelerando, el rayo de luz se irá quedando atrás. (Claro, el efecto es pequeñísimo, porque la luz se mueve muy deprisa; para poder apreciarlo, el avión tendría que tener una aceleración grandísima).
Y aquí es donde entra la mente brillante de Einstein, y su equivalencia entre aceleración y gravedad: si un rayo de luz pareciera torcerse en presencia de una aceleración, entonces, el rayo de luz debería parecer torcerse de la misma manera en presencia de un campo gravitatorio. (La palabra “parecer” es importante aquí y quiero que la recuerdes; ten en cuenta que en el caso del avión, la pelota, o la luz, no se tuercen realmente, sino que es el avión, al acelerar, el que provoca esa ilusión). Aun así, ¿cómo va a parecer torcerse la luz en presencia de la gravedad, si (como sabemos desde hace mucho tiempo, y está demostrado por activa y por pasiva) la luz sigue siempre la trayectoria más corta entre dos puntos? Y la trayectoria más corta entre dos puntos es siempre la línea recta. ¿O no lo es?
Retrocedamos algunos siglos. Estamos, quizás, en el siglo XV, y dos imponentes carabelas surcan los mares del pacífico con sus grandes velas izadas. Imagina que los dos navíos se encuentran distanciados, pero sobre la misma línea del ecuador, y piensa que en esta época se creía que la Tierra era plana. Si los dos barcos comenzaran a navegar al mismo tiempo en trayectorias perpendiculares al ecuador, hacia arriba de su mapa por ejemplo, irían avanzando por el océano en trayectorias paralelas… ¡hasta encontrarse en el polo norte! ¿Pero cómo es posible? Si avanzaban en líneas paralelas, ¡que nunca se cortan! Lo que nuestros navegantes no saben es que la superficie por donde navegan –la de la Tierra– no es un plano, ¡sino una esfera! Y al no saber esto, podrían pensar que existe una fuerza misteriosa que está atrayendo a los barcos el uno hacia el otro, porque ellos navegaban en líneas paralelas… ¡Pero esta fuerza es una ilusión! Una ilusión debida al hecho de que se mueven en la superficie de una esfera, y no en un plano, como ellos creen. Después de todo, lo que están experimentando no es una fuerza, sino una curvatura del espacio en el que navegan.
Y aunque pareciera que las trayectorias de los dos barcos se están torciendo la una hacia la otra, no es verdad. Lo que está torcido no son las trayectorias de los barcos, ¡sino el espacio en que se mueven! Visto de otra manera, nuestras carabelas no hacen más que seguir la distancia más corta entre el ecuador y el polo, que en la superficie de una esfera no es una línea recta, sino una línea curva.
Regresemos con Einstein: en donde decíamos “carabelas” ahora diremos “luz”, y en donde decíamos “superficie de la Tierra” ahora diremos “espacio tridimensional”. Ahora quizás podamos contestar a la pregunta de ¿cómo va a parecer torcerse la luz en presencia de la gravedad, si ésta sigue siempre la trayectoria más corta? Existe una manera: esto podría ocurrir si la gravedad no fuese una fuerza realmente, sino el efecto de una curvatura del espacio tridimensional en que vivimos. De ser así, la luz se torcería con el espacio siguiendo la trayectoria más corta, que no siempre sería la línea recta.
Einstein pensó que, quizás, la presencia de una masa enorme como el Sol no ejerce ninguna fuerza misteriosa sobre los planetas, esa que se ha llamado gravedad. Por el contrario, la presencia de una masa enorme como la del Sol lo que hace es que curva el espacio a su alrededor, estirándolo de tal manera que los planetas, cometas, etcétera, no tienen más remedio que seguir una trayectoria curva a su alrededor, en forma de órbita. La manera más fácil de visualizarlo (y la más estándar) es imaginar una sábana bien estirada sobre la que se coloca una pelota en el centro: la masa de la pelota deforma la sábana de tal manera que si lanzamos una canica a su lado, el camino de ésta se torcerá siguiendo la curvatura de la sábana. Como la sábana ejerce una fricción sobre la canica, ésta puede acabar cayendo hacia la pelota; pero si no hubiera fricción, la canica se podría quedar girando alrededor de la pelota en una órbita estable, como lo hacen los planetas. Es una analogía muy buena, muy visual y muy recurrida, pero tiene un problema bastante gordo que nadie nunca menciona.
Este problema se remonta al principio de toda esta locura: la equivalencia entre aceleración y gravedad de la que partió Einstein. Piensa que todo parte de este principio, y si de repente violáramos el principio, se iría todo a la basura. Entonces, si un movimiento se ve torcido en el espacio en presencia de la gravedad, un movimiento acelerado debería también verse torcido en el espacio. Pero aquí hay algo que no cuadra: y es que un movimiento acelerado no está torcido en el espacio (por ejemplo, el salto vertical del ejemplo de antes es puramente un salto en línea recta). Para que un movimiento acelerado se vea torcido, y pueda así haber una relación entre aceleración y gravedad, se necesita la coordenada temporal. Un movimiento acelerado no aparece torcido en el espacio, pero sí en el espacio-tiempo. Para mantener la cordura, la curvatura producida por una masa enorme como el Sol no puede ser una curvatura del espacio y ya. Es totalmente necesario que esta curvatura incluya al espacio y también al tiempo. Si no, se acaba la equivalencia entre gravedad y aceleración, volvemos al principio de la historia, y no podemos seguir. Sin espacio-tiempo, es un callejón sin salida. (Volveremos con esto cuatro párrafos más adelante).
Así que cuando Einstein comenzó a tratar de describir matemáticamente esta relación entre la presencia de una masa y la curvatura que ésta produciría en el espacio para dar lugar a lo que llamamos gravedad, encontró que la única manera de hacerlo era incluyendo también al tiempo, recuperando aquella idea de Minkowski que él mismo había despreciado.
Y la tarea no fue fácil. La curvatura producida por una masa tenía que ser completamente independiente de quien la midiera (aunque el observador se estuviese moviendo y/o acelerando). Einstein tuvo que aprender a abstraerse en las matemáticas de superficies curvas en cuatro dimensiones y en el uso de tensores (dicho mal y rápido, un tensor es una matriz muy complicada que cumple con ese requisito de que es independiente del observador) con la ayuda de su amigo y antiguo compañero de clase, el matemático Marcel Grossmann. Imaginen por un momento que Einstein tenía una profunda idea sobre lo que debía ser la gravedad, un sentimiento que provenía de los mismos experimentos mentales que hemos discutido en los párrafos anteriores; pero que debía ser formalizado de alguna manera. Irónicamente, Einstein no era precisamente amante las matemáticas, y su mayor logro le acabó costando ni más ni menos que ocho años de esfuerzo, frustración, compromiso y dudas. Finalmente, en el año 1915, Albert Einstein lo consiguió. Ninguna teoría de comparable magnitud ha sido nunca gracias a la labor casi exclusiva de un único científico.
Su triunfo consiste en una complicada ecuación que describe de forma precisa cómo la presencia de una masa deforma el espacio-tiempo, y cómo esta deformación del espacio-tiempo define la trayectoria de los cuerpos que se mueven libres en su cercanía. Es la ilusión de la gravedad.
Pero, ¡mucho ojo! Si dejamos de lado el tiempo, y nos quedamos únicamente con el espacio susceptible a ser deformado, ¡la gravedad tal y como la explica Einstein no tendría ningún sentido! Imagina que suelto una pelota desde lo alto de mi balcón: la pelota está quieta entre mis manos, de repente abro los brazos y la pelota cae. Newton diría que la Tierra está ejerciendo una fuerza de atracción sobre la pelota. Einstein diría que la Tierra está curvando el espacio a su alrededor, de forma que la pelota sigue la trayectoria que queda libre de cualquier otra fuerza en un espacio curvo hasta la superficie de la Tierra. ¿Pero qué tontería es esta? ¿Qué trayectoria? ¡Si la pelota estaba quieta! Aunque fuera verdad que la Tierra curva el espacio a su alrededor, ¿por qué tendría mi pelota que ir hacia ningún lado si yo la dejé quietecita entre mis manos? Volviendo a la analogía de la sábana estirada sobre la cual se coloca una pelota y se lanza una canica, aquí tenemos el tremendísimo defecto de esta analogía: ¿por qué cae la canica hacia la pelota? ¿Porque la sábana está curvada? ¡Por supuesto que no! La canica cae hacia la pelota porque la pelota se hunde hacia abajo en la sábana; la canica cae hacia la pelota por la gravedad de la Tierra; y cuando entra en juego la gravedad de la Tierra en una analogía para comprender el efecto mismo de la gravedad, perdón, pero nuestra analogía ya no sirve. Es como tratar de definir un cactus usando la palabra “cactus”.
¿Por qué tendría mi pelota que “caer” si yo la dejé quietecita entre mis manos? La gravedad como deformación del espacio sencillamente no funciona, y no tiene sentido. Sin embargo, la gravedad como deformación del espacio-tiempo funciona a la perfección. En el espacio-tiempo nada está quieto, pues al tiempo no hay quien lo pare. Ya no se trata de otorgar una trayectoria a algo que está quieto, sino de modificar la trayectoria existente, porque la pelota “quieta” entre mis manos posee ya una trayectoria en el espacio-tiempo (se mueve en el tiempo, aunque no se mueva en el espacio). Cuando yo abro mis brazos y dejo la pelota libre, en el espacio-tiempo curvo (por la presencia de la masa de la Tierra) la pelota seguirá la trayectoria marcada por dicha curvatura, que hace que mi pelota caiga al suelo. Piénsalo bien, ayúdate si así es más fácil con un gráfico espacio-tiempo con una coordenada espacial y una temporal, como el de antes, y verás que tiene todo el sentido del mundo.
Por último, aunque se necesita un cuerpo con masa para curvar el espacio-tiempo, la curvatura es una propiedad intrínseca de este espacio-tiempo, así que la gravedad afecta a todos los cuerpos por igual, independientemente de la masa. Y lo que es más, ni si quiera se necesita un cuerpo con masa para sentir la curvatura del espacio-tiempo: según la teoría de Einstein, la luz también siente la gravedad (lo cual no es así con la teoría de Newton). De hecho, la luz lo hace de tal manera que, como mencioné antes, siempre sigue el camino más corto entre dos puntos en el espacio-tiempo; sólo que si el espacio-tiempo es curvo, este camino más corto no es la línea recta.
El siguiente paso para Einstein era decisivo. Su teoría era el resultado directo...
seguir aquí http://naukas.com/2016/03/16/ondas-gravitacio-que/
video de Albert Einstein: https://youtu.be/pItb8zKxnW0
Albert Einstein (1879-1955)
La historia empieza así: “El 14 de septiembre de 2015, científicos de LIGO [por las siglas en inglés de ‘Observatorio de Interferometría Laser para ondas Gravitacionales’] detectaron por primera vez en la historia de la humanidad las arrugas en el espacio-tiempo provocadas por la fusión de dos agujeros negros, predichas hace exactamente cien años por la teoría de la Relatividad General de Albert Einstein.
El descubrimiento supone la comprobación directa de la última predicción de la teoría del gran genio, así como la primera observación de la fusión de dos agujeros negros, y la primera observación directa de un agujero negro de cualquier manera. Además, abre una nueva ventana de observación para la astronomía, que hasta ahora estaba limitada a ondas de luz…”
Un momento… ¿Qué? ¿Arrugas? ¿Relatividad general? ¿Espacio-ti… empo?
Mucho se puede leer ya sobre la reciente detección de las ondas gravitacionales y la increíble precisión del interferómetro LIGO. ¡Puede medir diferencias en longitudes diez mil veces más pequeñas que el tamaño de un protón! Es tan impresionante que hasta suena ridículo. Pero, ¿de qué estamos hablando? ¿De dónde viene todo esto? Si en verdad estas ondas “gravitacioblabla” se van a convertir en algo importante a partir de este descubrimiento, merece la pena retroceder un poco y olvidarse, por el momento, de LIGO, y del 14 de septiembre de 2015.
Luz, Espacio y Tiempo
Finales del siglo XIX; conforme el siglo veinte se venía abriendo paso apresuradamente, algunos experimentos comenzaron a romper la paz que científicos como James Clerk Maxwell habían creído encontrar hacía unos pocos años. (Los más famosos, por Albert Abraham Michelson y Edward Morley). Maxwell había encontrado finalmente la ansiada respuesta a la pregunta de “qué es la luz”: pues bien, la luz es una onda, como el sonido. Y lo que una onda es, por cierto, es una oscilación que transporta energía de un lado a otro. ¿Y una onda de qué? Si el sonido es una onda de presión, la luz es una onda de electricidad y de magnetismo: una onda electromagnética.
Así que, a finales del siglo XIX, los físicos creían haber alcanzado la cima. Pero los experimentos que mencioné antes arrojaban un comportamiento peculiar a la luz: su velocidad es constante, y toma siempre el mismo valor; no importa quien la emita o quien la mida. A primera vista, no suena muy peculiar, pero pensándolo bien, es bastante raro. Imagina que viajas en un tren a 100 km/h, y en un momento dado te levantas a caminar hacia la parte delantera del tren a 5 km/h. Una chica sentada en el tren mediría tu velocidad en 5 km/h. Sin embargo, un chico sentado en el andén conforme pasa el tren por su lado mediría tu velocidad en 105 km/h (la del tren más la de tu caminar). Ahora hagamos el mismo experimento mental con la luz. La velocidad de la luz es (se ha medido) 300.000 km/s. Imagina ahora que el tren en el que vas viajando se mueve a 200.000 km/s, y tú lanzas un rayo de luz hacia la parte delantera del tren (apuntas con una linterna hacia delante) a la velocidad de la luz, que ya hemos quedado que es 300.000 km/s. La chica de antes, sentada en el tren, mediría la velocidad de la luz en 300.000 km/s. Sin embargo, el chico sentado en el andén mediría 500.000 km/s (la del tren más la de la luz).
Bueno, pues en realidad no. Resulta que en todos los experimentos que se han hecho hasta el día de hoy, el chico del andén mide 300.000 km/s, exactamente lo mismo que la chica sentada en el tren. Ese “empuje” del tren parece no afectar a la luz, de manera que todo el mundo mide la misma velocidad, de 300.000 km/s, no importa cómo se mueva, esté quieto, se esté alejando o se esté acercando. Pensémoslo de otro modo: si yo trato de alcanzar un rayo de luz, aunque pueda acelerarme a velocidades cada vez más cercanas a ésta, la luz siempre se estará alejando de mí a 300.000 km/s. ¡La luz es inalcanzable!
Pero no te esfuerces aún en pensar por qué esto es así. No es una hipótesis, ni un resultado de alguna complicada teoría; es una observación, como que la Tierra da vueltas alrededor del Sol. Lo tomas o lo dejas, pero así es.
Y dado que la velocidad de la luz en el vacío es constante, se le ha asignado, como a todas las buenas constantes de la física, una letra. En este caso, la letra c. A partir de ahora, no te tengo que decir que la velocidad de la luz es 300.000 km/s. Te diré que la velocidad de la luz es c, y con eso bastará. Pero entiende que c es un número fijo y siempre es el mismo.
Einstein se dio cuenta de que cuando uno trata con la luz, no puede sumar velocidades como está acostumbrado (como en el caso del tren), y en el año 1905 publicó una nueva teoría de velocidades, tiempos y demás, a partir de este hecho de que la velocidad de la luz es constante, no importa quien la emita, o quien la mida. A esta teoría se le llama Relatividad Especial, y sus consecuencias son tremendas: las longitudes y los tiempos no son absolutos; un metro o un segundo no miden lo mismo para alguien que está quieto o para alguien que se está moviendo; los metros se contraen, y los segundos se dilatan. Lástima que estos efectos sólo son apreciables cuando las velocidades son cercanas a la velocidad de la luz. Pero me estoy desviando…
En 1907, a un matemático llamado Hermann Minkowski se le ocurrió una cosa curiosa. Dado que velocidad es igual a espacio dividido entre tiempo, podemos expresar la velocidad de la luz como c = e/t, donde e es el espacio que recorre la luz en un tiempo t. De aquí podemos despejar el tiempo, t = e/c, o el espacio, e = c·t. Y dado que c es una constante universal, que siempre vale lo mismo, sin lugar a dudas, podemos decir que el tiempo y el espacio son proporcionales, y se relacionan con esta constante de proporcionalidad, que es c. Esto quiere decir que podemos expresar el tiempo transcurrido en cualquier evento (por ejemplo, el tiempo que tardo en comerme un elote) como una longitud e dividido entre esa constante. Puedo decir que he tardado 10 minutos en comerme mi elote; o puedo decir que he tardado 180 millones de kilómetros en comerme mi elote (es decir, 10 minutos, que son 600 segundos, multiplicado por la velocidad de la luz). A efectos prácticos, estoy diciendo que en el tiempo en que me comí el elote, un rayo de luz en el vacío recorrió 180 millones de kilómetros. Es una manera de expresar un tiempo, tan válida como cualquier otra. Tan sólo que resulta absurdo hacerlo: para tiempos tan pequeños como lo que tardo en comerme un elote, los minutos son mucho más apropiados.
Pero Minkowski no se quedó en una mera cuestión de proporcionalidad. Su interpretación, mucho más profunda, fue que el espacio y el tiempo están íntimamente relacionados entre sí, de manera que uno no tiene sentido sin el otro. Para Minkowski, espacio y tiempo forman parte de una única entidad de cuatro dimensiones que él denominó espacio-tiempo. Así que el espacio-tiempo tiene cuatro coordenadas, una temporal y tres espaciales, y el tiempo y el espacio se relacionan mediante la constante c. Como ejemplo, trata de dibujar un movimiento sencillo en un gráfico espacio-tiempo simplificado. Imagina que estás de pie, y de repente saltas con todas tus fuerzas hacia arriba y vuelves a caer. ¿Cómo se dibujaría esto en el espacio-tiempo de Minkowski? Pon la coordenada que representa la altura que alcanzas con tu salto en el eje vertical, y el tiempo transcurrido en el eje horizontal. En el momento del salto subes muy rápido, y poco a poco te vas frenando para detenerte en el aire justo antes de volver a caer, acelerándote de nuevo hacia el suelo. Dibujado en el espacio-tiempo, esto es una parábola: una línea curva que sube, se tuerce y da media vuelta para volver a caer.
De buenas y a primeras, a Einstein, como seguramente te esté pasando a ti, todo esto del espacio-tiempo le pareció totalmente superfluo y sin ninguna utilidad real. Sin embargo, y como preparación para lo que se avecina, date cuenta de una cosa: en el espacio-tiempo, un movimiento acelerado (como el salto vertical de antes) siempre se representa con una línea curva.
La teoría de la Relatividad General
La idea más feliz de la vida de Einstein (tal y como él mismo lo dijo) le vino dos años después de la publicación de la teoría de la Relatividad Especial, cuando pensaba sobre qué sucedería con los sistemas acelerados. (Algo que había pasado por alto en su teoría). Imagina que estás subiendo en un elevador, y de repente, se rompen los cables que lo sostienen y el elevador cae libremente hacia el suelo. Durante la breve caída, antes del horripilante final, tú, dentro del elevador, estás experimentando lo que supone estar en gravedad cero. Si sueltas una moneda, no verás cómo ésta cae al suelo del elevador, sino que se quedará a tu lado “flotando”; porque todo, tú, el elevador y la moneda, están cayendo con la misma aceleración. Ahora imagina que estás en una cabina en el espacio, realmente en gravedad cero, e imagina que la cabina comienza a propulsarse desde “abajo” y comienza a acelerar con la misma intensidad que acelera la gravedad terrestre. El avance acelerado de la cabina te irá dejando atrás, de manera que sentirás un empuje hacia el suelo exactamente igual que si estuvieras en el campo gravitatorio terrestre. En el primer caso, estás simulando gravedad cero en la Tierra; en el segundo, estás simulando la gravedad terrestre en el espacio. Einstein se dio cuenta de que gravedad y aceleración son equivalentes, en el sentido de que lo que ocurre en presencia de una debería suceder también en presencia de la otra.
Este efecto de que, si estás en una cabina acelerada, el movimiento de la cabina te va dejando atrás, es fácil de comprobar. La próxima vez que subas a un avión, cuando el avión esté acelerando para despegar, siente como tu espalda se pega al respaldo de tu asiento, o lanza una pelota hacia el techo y verás cómo la pelota se va hacia atrás. Si esto lo haces cuando el avión ya está volando a velocidad de crucero, no sentirás nada y la pelota no se irá hacia atrás. Cuando el avión se mueve con velocidad constante es como si el avión estuviese quieto. Esto sólo funciona con movimientos acelerados.
Pero seguro que entiendes que no hay ninguna fuerza oculta en la parte de atrás del avión que atraiga a la pelota mientras el avión está acelerando; el movimiento que observo en la pelota no es real: más bien es el avión el que se mueve, pero como yo estoy amarrado al asiento, para mí parece que es la pelota la que se está moviendo. Pues bueno, este efecto también incluye a la luz; no tendría por qué no hacerlo. Si yo lanzo un rayo de luz hacia arriba o hacia un lado, conforme el avión se está acelerando, el rayo de luz se irá quedando atrás. (Claro, el efecto es pequeñísimo, porque la luz se mueve muy deprisa; para poder apreciarlo, el avión tendría que tener una aceleración grandísima).
Y aquí es donde entra la mente brillante de Einstein, y su equivalencia entre aceleración y gravedad: si un rayo de luz pareciera torcerse en presencia de una aceleración, entonces, el rayo de luz debería parecer torcerse de la misma manera en presencia de un campo gravitatorio. (La palabra “parecer” es importante aquí y quiero que la recuerdes; ten en cuenta que en el caso del avión, la pelota, o la luz, no se tuercen realmente, sino que es el avión, al acelerar, el que provoca esa ilusión). Aun así, ¿cómo va a parecer torcerse la luz en presencia de la gravedad, si (como sabemos desde hace mucho tiempo, y está demostrado por activa y por pasiva) la luz sigue siempre la trayectoria más corta entre dos puntos? Y la trayectoria más corta entre dos puntos es siempre la línea recta. ¿O no lo es?
Retrocedamos algunos siglos. Estamos, quizás, en el siglo XV, y dos imponentes carabelas surcan los mares del pacífico con sus grandes velas izadas. Imagina que los dos navíos se encuentran distanciados, pero sobre la misma línea del ecuador, y piensa que en esta época se creía que la Tierra era plana. Si los dos barcos comenzaran a navegar al mismo tiempo en trayectorias perpendiculares al ecuador, hacia arriba de su mapa por ejemplo, irían avanzando por el océano en trayectorias paralelas… ¡hasta encontrarse en el polo norte! ¿Pero cómo es posible? Si avanzaban en líneas paralelas, ¡que nunca se cortan! Lo que nuestros navegantes no saben es que la superficie por donde navegan –la de la Tierra– no es un plano, ¡sino una esfera! Y al no saber esto, podrían pensar que existe una fuerza misteriosa que está atrayendo a los barcos el uno hacia el otro, porque ellos navegaban en líneas paralelas… ¡Pero esta fuerza es una ilusión! Una ilusión debida al hecho de que se mueven en la superficie de una esfera, y no en un plano, como ellos creen. Después de todo, lo que están experimentando no es una fuerza, sino una curvatura del espacio en el que navegan.
Y aunque pareciera que las trayectorias de los dos barcos se están torciendo la una hacia la otra, no es verdad. Lo que está torcido no son las trayectorias de los barcos, ¡sino el espacio en que se mueven! Visto de otra manera, nuestras carabelas no hacen más que seguir la distancia más corta entre el ecuador y el polo, que en la superficie de una esfera no es una línea recta, sino una línea curva.
Regresemos con Einstein: en donde decíamos “carabelas” ahora diremos “luz”, y en donde decíamos “superficie de la Tierra” ahora diremos “espacio tridimensional”. Ahora quizás podamos contestar a la pregunta de ¿cómo va a parecer torcerse la luz en presencia de la gravedad, si ésta sigue siempre la trayectoria más corta? Existe una manera: esto podría ocurrir si la gravedad no fuese una fuerza realmente, sino el efecto de una curvatura del espacio tridimensional en que vivimos. De ser así, la luz se torcería con el espacio siguiendo la trayectoria más corta, que no siempre sería la línea recta.
Einstein pensó que, quizás, la presencia de una masa enorme como el Sol no ejerce ninguna fuerza misteriosa sobre los planetas, esa que se ha llamado gravedad. Por el contrario, la presencia de una masa enorme como la del Sol lo que hace es que curva el espacio a su alrededor, estirándolo de tal manera que los planetas, cometas, etcétera, no tienen más remedio que seguir una trayectoria curva a su alrededor, en forma de órbita. La manera más fácil de visualizarlo (y la más estándar) es imaginar una sábana bien estirada sobre la que se coloca una pelota en el centro: la masa de la pelota deforma la sábana de tal manera que si lanzamos una canica a su lado, el camino de ésta se torcerá siguiendo la curvatura de la sábana. Como la sábana ejerce una fricción sobre la canica, ésta puede acabar cayendo hacia la pelota; pero si no hubiera fricción, la canica se podría quedar girando alrededor de la pelota en una órbita estable, como lo hacen los planetas. Es una analogía muy buena, muy visual y muy recurrida, pero tiene un problema bastante gordo que nadie nunca menciona.
Este problema se remonta al principio de toda esta locura: la equivalencia entre aceleración y gravedad de la que partió Einstein. Piensa que todo parte de este principio, y si de repente violáramos el principio, se iría todo a la basura. Entonces, si un movimiento se ve torcido en el espacio en presencia de la gravedad, un movimiento acelerado debería también verse torcido en el espacio. Pero aquí hay algo que no cuadra: y es que un movimiento acelerado no está torcido en el espacio (por ejemplo, el salto vertical del ejemplo de antes es puramente un salto en línea recta). Para que un movimiento acelerado se vea torcido, y pueda así haber una relación entre aceleración y gravedad, se necesita la coordenada temporal. Un movimiento acelerado no aparece torcido en el espacio, pero sí en el espacio-tiempo. Para mantener la cordura, la curvatura producida por una masa enorme como el Sol no puede ser una curvatura del espacio y ya. Es totalmente necesario que esta curvatura incluya al espacio y también al tiempo. Si no, se acaba la equivalencia entre gravedad y aceleración, volvemos al principio de la historia, y no podemos seguir. Sin espacio-tiempo, es un callejón sin salida. (Volveremos con esto cuatro párrafos más adelante).
Así que cuando Einstein comenzó a tratar de describir matemáticamente esta relación entre la presencia de una masa y la curvatura que ésta produciría en el espacio para dar lugar a lo que llamamos gravedad, encontró que la única manera de hacerlo era incluyendo también al tiempo, recuperando aquella idea de Minkowski que él mismo había despreciado.
Y la tarea no fue fácil. La curvatura producida por una masa tenía que ser completamente independiente de quien la midiera (aunque el observador se estuviese moviendo y/o acelerando). Einstein tuvo que aprender a abstraerse en las matemáticas de superficies curvas en cuatro dimensiones y en el uso de tensores (dicho mal y rápido, un tensor es una matriz muy complicada que cumple con ese requisito de que es independiente del observador) con la ayuda de su amigo y antiguo compañero de clase, el matemático Marcel Grossmann. Imaginen por un momento que Einstein tenía una profunda idea sobre lo que debía ser la gravedad, un sentimiento que provenía de los mismos experimentos mentales que hemos discutido en los párrafos anteriores; pero que debía ser formalizado de alguna manera. Irónicamente, Einstein no era precisamente amante las matemáticas, y su mayor logro le acabó costando ni más ni menos que ocho años de esfuerzo, frustración, compromiso y dudas. Finalmente, en el año 1915, Albert Einstein lo consiguió. Ninguna teoría de comparable magnitud ha sido nunca gracias a la labor casi exclusiva de un único científico.
Su triunfo consiste en una complicada ecuación que describe de forma precisa cómo la presencia de una masa deforma el espacio-tiempo, y cómo esta deformación del espacio-tiempo define la trayectoria de los cuerpos que se mueven libres en su cercanía. Es la ilusión de la gravedad.
Pero, ¡mucho ojo! Si dejamos de lado el tiempo, y nos quedamos únicamente con el espacio susceptible a ser deformado, ¡la gravedad tal y como la explica Einstein no tendría ningún sentido! Imagina que suelto una pelota desde lo alto de mi balcón: la pelota está quieta entre mis manos, de repente abro los brazos y la pelota cae. Newton diría que la Tierra está ejerciendo una fuerza de atracción sobre la pelota. Einstein diría que la Tierra está curvando el espacio a su alrededor, de forma que la pelota sigue la trayectoria que queda libre de cualquier otra fuerza en un espacio curvo hasta la superficie de la Tierra. ¿Pero qué tontería es esta? ¿Qué trayectoria? ¡Si la pelota estaba quieta! Aunque fuera verdad que la Tierra curva el espacio a su alrededor, ¿por qué tendría mi pelota que ir hacia ningún lado si yo la dejé quietecita entre mis manos? Volviendo a la analogía de la sábana estirada sobre la cual se coloca una pelota y se lanza una canica, aquí tenemos el tremendísimo defecto de esta analogía: ¿por qué cae la canica hacia la pelota? ¿Porque la sábana está curvada? ¡Por supuesto que no! La canica cae hacia la pelota porque la pelota se hunde hacia abajo en la sábana; la canica cae hacia la pelota por la gravedad de la Tierra; y cuando entra en juego la gravedad de la Tierra en una analogía para comprender el efecto mismo de la gravedad, perdón, pero nuestra analogía ya no sirve. Es como tratar de definir un cactus usando la palabra “cactus”.
¿Por qué tendría mi pelota que “caer” si yo la dejé quietecita entre mis manos? La gravedad como deformación del espacio sencillamente no funciona, y no tiene sentido. Sin embargo, la gravedad como deformación del espacio-tiempo funciona a la perfección. En el espacio-tiempo nada está quieto, pues al tiempo no hay quien lo pare. Ya no se trata de otorgar una trayectoria a algo que está quieto, sino de modificar la trayectoria existente, porque la pelota “quieta” entre mis manos posee ya una trayectoria en el espacio-tiempo (se mueve en el tiempo, aunque no se mueva en el espacio). Cuando yo abro mis brazos y dejo la pelota libre, en el espacio-tiempo curvo (por la presencia de la masa de la Tierra) la pelota seguirá la trayectoria marcada por dicha curvatura, que hace que mi pelota caiga al suelo. Piénsalo bien, ayúdate si así es más fácil con un gráfico espacio-tiempo con una coordenada espacial y una temporal, como el de antes, y verás que tiene todo el sentido del mundo.
Por último, aunque se necesita un cuerpo con masa para curvar el espacio-tiempo, la curvatura es una propiedad intrínseca de este espacio-tiempo, así que la gravedad afecta a todos los cuerpos por igual, independientemente de la masa. Y lo que es más, ni si quiera se necesita un cuerpo con masa para sentir la curvatura del espacio-tiempo: según la teoría de Einstein, la luz también siente la gravedad (lo cual no es así con la teoría de Newton). De hecho, la luz lo hace de tal manera que, como mencioné antes, siempre sigue el camino más corto entre dos puntos en el espacio-tiempo; sólo que si el espacio-tiempo es curvo, este camino más corto no es la línea recta.
El siguiente paso para Einstein era decisivo. Su teoría era el resultado directo...
seguir aquí http://naukas.com/2016/03/16/ondas-gravitacio-que/
video de Albert Einstein: https://youtu.be/pItb8zKxnW0
sábado, 20 de febrero de 2016
Hace un siglo, Albert Einstein detallaba la teoría de la relatividad que cambiaría nuestra percepción de la realidad
La carta mecanografiada y amarillenta tiene fecha del 2 de agosto de 1939 y está dirigida al presidente estadounidense Roosevelt. La firma Albert Einstein, quien alerta de la posibilidad de construir bombas de uranio. En el último párrafo informa de que los alemanes han dejado de vender este producto químico de las minas checoslovacas que confiscaron. Roosevelt responde a la misiva explicando que ha reunido a un gabinete para investigar “las posibilidades de su sugerencia con respecto al uranio”. Definitivamente, el Museo de Einstein, en Berna, constituye una máquina del tiempo.
Berlín. Noviembre. Cien años atrás. En la Academia Prusiana de Ciencias, Einstein detallaba la teoría de la relatividad general que cambiaría completamente nuestra percepción de la realidad. Por partes:
Uno. 1905. Escribe E=mc2. ¿Les suena? La ecuación más famosa de la historia. Establece que la masa y la energía son equivalentes. Una se puede convertir en la otra (prueba de ello es la bomba atómica). Y que la velocidad de la luz, y no el espacio ni el tiempo, es absoluta. No existe nada en este universo que vaya más rápido. Por tanto, cuanto más veloz se mueva uno, y más se acerque a esa velocidad absoluta, más lentamente transcurrirán las manecillas de su reloj. Este efecto de dilación del tiempo también es válido si estamos sujetos a la gravedad de un objeto muy masivo. Pero el espacio también se ve afectado. La longitud de un objeto se acorta cuanto más rápido va. En la vida diaria no lo notamos porque nos movemos demasiado lentos. Pero el mundo es así de extraño a velocidades relativistas.
Dos. Si nada puede viajar más rápido que la luz, ¿por qué la gravedad de un objeto lejano, según se nos explica desde Newton, es una fuerza que actúa a distancia y parece que la sentimos de manera instantánea? A finales de 1907, a Einstein le asaltó un pensamiento que calificaría después como el más afortunado de su vida. Imaginó que una persona que caía libremente no sentía su peso. Más tarde colocó al sujeto imaginario dentro de un ascensor en caída libre. El hombre y los objetos a su alrededor flotarían. El efecto es tal que la persona no sabe que está cayendo de manera acelerada, como si el ascensor estuviera en el espacio ingrávido. De igual forma, un hombre dentro de un ascensor en ingravidez notaría sus pies contra el suelo si ese ascensor se viera entonces atraído por una fuerza constante que tirara de él de forma acelerada. Gravedad y aceleración son la misma cosa. Es el llamado principio de equivalencia.
Y tres. Ocho años después, Einstein da forma matemática a su relatividad general. La gravedad no es una fuerza, sino una deformación que los objetos provocan en el tejido hecho de espacio y de tiempo. El físico John Wheeler lo definiría mucho después como nadie: “La materia le dice al espacio-tiempo cómo curvarse, y el espacio curvo le dice a la materia cómo moverse”. Imaginen el Sol como una bola de plomo que hunde un poco una sábana de goma. La Tierra es otra bola más pequeña y menos pesada y gira a su alrededor. Se siente atraída. Incluso la luz tiene que curvarse ante la presencia de objetos masivos, obligada a seguir las perturbaciones geométricas que provocan. Al sentirnos atraídos por un objeto masivo, lo que sucede es que tanto la “gravedad como la geometría (del espacio-tiempo) hacen la misma cosa: proporcionan aceleración”, nos dice Larry Schulman, de la Universidad de Clarkson, en Nueva York. Schulman está tentado de declarar que Einstein fue el más grande de los científicos, aunque admite que es difícil imaginar “los obstáculos que tuvieron que superar Arquímedes, Newton o Leonardo da Vinci”. Su relatividad general ahora centenaria es el “hallazgo más importante del siglo XX”, junto “con la mecánica cuántica”, asegura. Pero esta es otra historia.
Fuente: http://elpais.com/elpais/2015/11/06/eps/1446823956_945937.html
martes, 16 de febrero de 2016
¿Qué son las ondas gravitacionales?. Siete preguntas y respuestas para entender el descubrimiento de hoy mediante el instrumento LIGO.
Las ondas gravitacionales son vibraciones en el espacio-tiempo, el material del que está hecho el universo. En 1916, Albert Einstein reconoció que, según su Teoría General de la Relatividad, los cuerpos más violentos del cosmos liberan parte de su masa en forma de energía a través de estas ondas. El físico alemán pensó que no sería posible detectarlas debido a que se originan demasiado lejos y serían imperceptibles al llegar a la Tierra. Hoy, un grupo de investigadores ha hecho pública la detección por primera vez de estas ondas.
¿Cómo se comportan las ondas gravitacionales?
Son comparables a las ondas que se mueven en la superficie de un estanque o el sonido en el aire. Las ondas gravitacionales deforman el tiempo y el espacio y, en teoría, viajan a la velocidad de la luz. Su paso puede modificar la distancia entre planetas, aunque de forma muy leve. Como explica Kip Thorne, uno de los pioneros en la búsqueda de estas ondas, estos efectos deben ser especialmente intensos en las proximidades de la fuente, donde se producen "tormentas salvajes" que deforman el espacio y aceleran y desaceleran el tiempo.
¿Se pueden escuchar estas ondas?
Las frecuencias de algunas ondas coinciden con las del sonido, por lo que pueden traducirse para ser escuchadas en forma de leves pitidos.
¿De dónde vienen?
Las explosiones estelares en supernovas, las parejas de estrellas de neutrones y otros eventos producen ondas gravitacionales que tienen más energía que billones y billones de bombas atómicas. La fusión de dos agujeros negros supermasivos es la fuente más potente de estas ondas que puede haber, pero estos fenómenos no son muy frecuentes y además suceden a millones de años luz del Sistema Solar. Para cuando las ondas llegan a nuestro vecindario son tan débiles que detectarlas supone uno de los mayores retos tecnológicos a los que se ha enfrentado la humanidad.
¿Por qué son importantes?
Abren una nueva era en el conocimiento del universo. Hasta ahora toda la información que tenemos del cosmos (solo conocemos el 5%) es por la luz en sus diferentes longitudes de onda: visible, infrarroja, ondas de radio, rayos X… Las ondas gravitacionales nos dan un sentido más y permiten saber qué está pasando allí donde hasta ahora no veíamos nada, por ejemplo, en un agujero negro.
La intensidad y la frecuencia de las ondas permitirá reconstruir qué sucedió en el punto de origen, si las causó una estrella o un agujero negro, qué propiedades tienen esos cuerpos y entender mejor esas tempestades en el espacio-tiempo de las que habla Thorne. También permiten saber si la Teoría General de la Relatividad se mantiene vigente en los rangos de presión y gravedad más intensos que pueden concebirse. Detectar estas ondas por primera vez es un hallazgo histórico que probablemente reciba un premio Nobel de Física.
¿Qué se ha observado?
El anuncio consiste en que el Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO), en EE UU, ha captado las ondas producidas por la fusión de dos agujeros negros. Sería la primera vez que se captan ondas gravitacionales y esto sucede justo un siglo después de que Einstein predijera su existencia. Hasta ahora solo había pruebas indirectas de estas ondas. En 1978, Rusell Hulse y Joseph Taylor demostraron que un púlsar binario (dos estrellas orbitando juntas, una de ellas un púlsar) estaban cambiando ligeramente su órbita debido a la liberación de energía en forma de ondas gravitacionales en una cantidad idéntica a la que predecía la relatividad. Ambos ganaron el Nobel de Física en 1993. En 2003 se confirmó que lo mismo sucede con otra pareja estelar, en este caso de dos púlsares.
¿Qué es LIGO?
Es un gran instrumento óptico de precisión desarrollado por los institutos tecnológicos de California (Caltech) y Massachusetts, (MIT) y la Colaboración Científica LIGO, en la que participan unos 1.000 investigadores de 15 países, incluida España. La instalación consta de dos detectores láser con forma de L. Cada brazo de esa L tiene cuatro kilómetros y hay dos detectores idénticos, uno en Luisiana y otro a 3.000 kilómetros en el estado de Washington.
Estos detectores llevan buscando ondas gravitacionales desde el año 2002. En septiembre de 2015 comenzó a funcionar el LIGO avanzado, una versión mejorada del detector que multiplica por 10 la sensibilidad de los brazos láser y por tanto la distancia a la que pueden captar ondas gravitacionales. En la actualidad son capaces de identificar diferencias en la longitud de los brazos láser equivalentes a una diezmilésima parte del diámetro de un átomo, la medición más precisa jamás lograda por un instrumento científico, según LIGO.
Se necesitan al menos dos detectores para evitar falsos positivos causados por cualquier vibración local como terremotos, tráfico o fluctuaciones del propio láser. Al contrario que todos ellos, una onda gravitacional causará una perturbación exactamente igual en Luisiana que en Washington.
¿Qué pasará a partir de ahora?
La búsqueda de ondas gravitatorias no ha hecho más que empezar. Con la configuración actual, LIGO puede ver a una distancia de unos 1.000 millones de años luz de la Tierra. El equipo va a hacer nuevas mejoras tecnológicas para aumentar su sensibilidad. En otoño de 2016 se espera que comience a funcionar una versión mejorada de VIRGO, el detector europeo que debería captar señales idénticas a LIGO. La Agencia Espacial Europea ya prepara LISA, un observatorio espacial de ondas gravitacionales. A su vez, LIGO alcanzará su máxima potencia en 2020.
http://elpais.com/elpais/2016/02/10/ciencia/1455124978_980574.html y
http://elpais.com/elpais/2016/02/11/ciencia/1455201194_750459.html
¿Cómo se comportan las ondas gravitacionales?
Son comparables a las ondas que se mueven en la superficie de un estanque o el sonido en el aire. Las ondas gravitacionales deforman el tiempo y el espacio y, en teoría, viajan a la velocidad de la luz. Su paso puede modificar la distancia entre planetas, aunque de forma muy leve. Como explica Kip Thorne, uno de los pioneros en la búsqueda de estas ondas, estos efectos deben ser especialmente intensos en las proximidades de la fuente, donde se producen "tormentas salvajes" que deforman el espacio y aceleran y desaceleran el tiempo.
¿Se pueden escuchar estas ondas?
Las frecuencias de algunas ondas coinciden con las del sonido, por lo que pueden traducirse para ser escuchadas en forma de leves pitidos.
¿De dónde vienen?
Las explosiones estelares en supernovas, las parejas de estrellas de neutrones y otros eventos producen ondas gravitacionales que tienen más energía que billones y billones de bombas atómicas. La fusión de dos agujeros negros supermasivos es la fuente más potente de estas ondas que puede haber, pero estos fenómenos no son muy frecuentes y además suceden a millones de años luz del Sistema Solar. Para cuando las ondas llegan a nuestro vecindario son tan débiles que detectarlas supone uno de los mayores retos tecnológicos a los que se ha enfrentado la humanidad.
¿Por qué son importantes?
Abren una nueva era en el conocimiento del universo. Hasta ahora toda la información que tenemos del cosmos (solo conocemos el 5%) es por la luz en sus diferentes longitudes de onda: visible, infrarroja, ondas de radio, rayos X… Las ondas gravitacionales nos dan un sentido más y permiten saber qué está pasando allí donde hasta ahora no veíamos nada, por ejemplo, en un agujero negro.
La intensidad y la frecuencia de las ondas permitirá reconstruir qué sucedió en el punto de origen, si las causó una estrella o un agujero negro, qué propiedades tienen esos cuerpos y entender mejor esas tempestades en el espacio-tiempo de las que habla Thorne. También permiten saber si la Teoría General de la Relatividad se mantiene vigente en los rangos de presión y gravedad más intensos que pueden concebirse. Detectar estas ondas por primera vez es un hallazgo histórico que probablemente reciba un premio Nobel de Física.
¿Qué se ha observado?
El anuncio consiste en que el Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO), en EE UU, ha captado las ondas producidas por la fusión de dos agujeros negros. Sería la primera vez que se captan ondas gravitacionales y esto sucede justo un siglo después de que Einstein predijera su existencia. Hasta ahora solo había pruebas indirectas de estas ondas. En 1978, Rusell Hulse y Joseph Taylor demostraron que un púlsar binario (dos estrellas orbitando juntas, una de ellas un púlsar) estaban cambiando ligeramente su órbita debido a la liberación de energía en forma de ondas gravitacionales en una cantidad idéntica a la que predecía la relatividad. Ambos ganaron el Nobel de Física en 1993. En 2003 se confirmó que lo mismo sucede con otra pareja estelar, en este caso de dos púlsares.
¿Qué es LIGO?
Es un gran instrumento óptico de precisión desarrollado por los institutos tecnológicos de California (Caltech) y Massachusetts, (MIT) y la Colaboración Científica LIGO, en la que participan unos 1.000 investigadores de 15 países, incluida España. La instalación consta de dos detectores láser con forma de L. Cada brazo de esa L tiene cuatro kilómetros y hay dos detectores idénticos, uno en Luisiana y otro a 3.000 kilómetros en el estado de Washington.
Estos detectores llevan buscando ondas gravitacionales desde el año 2002. En septiembre de 2015 comenzó a funcionar el LIGO avanzado, una versión mejorada del detector que multiplica por 10 la sensibilidad de los brazos láser y por tanto la distancia a la que pueden captar ondas gravitacionales. En la actualidad son capaces de identificar diferencias en la longitud de los brazos láser equivalentes a una diezmilésima parte del diámetro de un átomo, la medición más precisa jamás lograda por un instrumento científico, según LIGO.
Se necesitan al menos dos detectores para evitar falsos positivos causados por cualquier vibración local como terremotos, tráfico o fluctuaciones del propio láser. Al contrario que todos ellos, una onda gravitacional causará una perturbación exactamente igual en Luisiana que en Washington.
¿Qué pasará a partir de ahora?
La búsqueda de ondas gravitatorias no ha hecho más que empezar. Con la configuración actual, LIGO puede ver a una distancia de unos 1.000 millones de años luz de la Tierra. El equipo va a hacer nuevas mejoras tecnológicas para aumentar su sensibilidad. En otoño de 2016 se espera que comience a funcionar una versión mejorada de VIRGO, el detector europeo que debería captar señales idénticas a LIGO. La Agencia Espacial Europea ya prepara LISA, un observatorio espacial de ondas gravitacionales. A su vez, LIGO alcanzará su máxima potencia en 2020.
http://elpais.com/elpais/2016/02/10/ciencia/1455124978_980574.html y
http://elpais.com/elpais/2016/02/11/ciencia/1455201194_750459.html
miércoles, 25 de noviembre de 2015
Hoy hace 100 años que Einstein publicó la teoría general de la relatividad, que cambió nuestra comprensión del mundo.
Más:
http://www.feynmanlectures.caltech.edu/
Cuanto sabe de A. Einstein. Test aquí.
Aprenda sobre Einstein aquí https://www.bbvaopenmind.com/siguiendo-la-pista-de-einstein/
http://elpais.com/elpais/2015/11/24/ciencia/1448387442_693871.html?rel=cx_articulo#cxrecs_s
http://elpais.com/elpais/2015/11/19/ciencia/1447926957_854635.html?rel=lom
http://www.feynmanlectures.caltech.edu/
Cuanto sabe de A. Einstein. Test aquí.
Aprenda sobre Einstein aquí https://www.bbvaopenmind.com/siguiendo-la-pista-de-einstein/
http://elpais.com/elpais/2015/11/24/ciencia/1448387442_693871.html?rel=cx_articulo#cxrecs_s
http://elpais.com/elpais/2015/11/19/ciencia/1447926957_854635.html?rel=lom
viernes, 3 de julio de 2015
EINSTEIN Y LA RELATIVIDAD ESPECIAL
A finales del siglo XIX los físicos pensaban que la mecánica clásica de Newton, basada en la llamada relatividad de Galileo (origen de las ecuaciones matemáticas conocidas como transformaciones de Galileo), describía los conceptos de velocidad y fuerza para todos los observadores (o sistemas de referencia). Sin embargo, Hendrik Lorentz y un poco antes Woldemar Voigt habían comprobado que las ecuaciones de Maxwell, que gobiernan el electromagnetismo, no se comportaban de acuerdo a las leyes de Newton cuando el sistema de referencia varía (por ejemplo, cuando se considera el mismo problema físico desde el punto de vista de dos observadores que se mueven uno respecto del otro). El experimento de Michelson y Morley sirvió para confirmar que la velocidad de la luz permanecía constante, independientemente del sistema de referencia en el cual se medía, contrariamente a lo esperado de aplicar las transformaciones de Galileo.
También influyó sobre él Ernst Mach. Leyó a Ernst Mach cuando era estudiante y ya era seguidor suyo en 1902, cuando vivía en Zurich y se reunía regularmente con sus amigos Conrad Habicht y Maurice Solovine. Einstein insistió para que el grupo leyese los dos libros que Mach había publicado hasta esa fecha: El desarrollo de la mecánica, (Die Mechanik in ihrer Entwicklung, Leipzig, 1883) y El análisis de las sensaciones (Die Analyse der Empfindungen und das Verhältnis des Physischen zum Psychischen, Jena, 1886). Einstein siempre creyó que Mach había estado en el camino correcto para descubrir la relatividad en parte de sus trabajos de juventud, y que la única razón por la que no lo había hecho fue porque la época no fue la propicia.
En 1905 un desconocido físico alemán publicó un artículo que cambió radicalmente la percepción del espacio y el tiempo que se tenía en ese entonces. En su Zur Elektrodynamik bewegter Körper, Albert Einstein revolucionó al mundo al postular lo que ahora conocemos como Teoría de la Relatividad Especial. Esta teoría se basaba en el Principio de relatividad y en la constancia de la velocidad de la luz en cualquier sistema de referencia inercial. De ello Einstein dedujo las ecuaciones de Lorentz. También reescribió las relaciones del momento y de la energía cinética para que éstas también se mantuvieran invariantes.
La teoría permitió establecer la equivalencia entre masa y energía y una nueva definición del espacio-tiempo. De ella se derivaron predicciones y surgieron curiosidades. Como ejemplos, un observador atribuye a un cuerpo en movimiento una longitud más corta que la que tiene el cuerpo en reposo y la duración de los eventos que afecten al cuerpo en movimiento son más largos con respecto al mismo evento medido por un observador en el sistema de referencia del cuerpo en reposo.
En 1912, Wilhelm Wien, premio Nobel de Física de 1911, propuso a Lorentz y a Einstein para este galardón por la teoría de la relatividad, expresando: Aunque Lorentz debe ser considerado como el primero en encontrar la expresión matemática del principio de la relatividad, Einstein consiguió reducirlo desde un principio simple. Debemos pues considerar el mérito de los dos investigadores como comparable.
Wilhelm Wien
Einstein no recibió el premio Nobel por la relatividad especial pues el comité, en principio, no otorgaba el premio a teorías puras. El Nobel no llegó hasta 1921, y fue por su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico.
Fuente Youtube.
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