Archive for the 'Momentums' Category

Ciencia (Ficción)

Einstein tenía una foto de él para inspirarse, junto con retratos de Faraday y Newton y es cierto que James Clerk Maxwell era inspirador. Su trabajo hizo que muchos puentes se volvieran estables, creó la primera fotografía a color en 1821 (con cierto parecido a una obra de arte abstracto) y sus ecuaciones acerca de la luz y el electromagnetismo demostraban que son el mismo fenómeno y predecían la existencia de ondas oscilantes las que denominó campo electromagnético, con simples experimentos fue capaz de medir la velocidad de estas en unos 310,749,000 m/s que coincidía con la velocidad de la luz, Maxwell determinó que la luz debía ser al igual, una onda, sin embargo, nunca pudo determina como es que la luz se propagaba en el vacío. Aún así con mucho tiempo de ventaja predijo que tanto la luz como el fenómeno electromagnético se comportaban de manera oscilante, lo cual sería confirmado por Heinrich Hertz y Albert Einstein creo toda una teoría dedicada a la luz.

Maxwell acertó con éxito en otro problema de su época que involucraba a Saturno y la composición de sus anillos, demostró en 1857 que no podía ser un anillo sólido porque no sería estable, ni tampoco un fluido por que se rompería en gotas; concluyó que los anillos estaban compuestos de partículas sólidas, su trabajo era tan detallado y convincente que se convirtió en la última palabra hasta 1980 cuando el Voyager mandó fotos que le daban la razón a Maxwell.

Hacer predicciones en las teorías científicas no es inusual, pero definitivamente (con algo de resentimiento) aquellas que se pueden comprobar de manera empírica tienen un impacto más contundente que un papel lleno de números. Muchas de estas predicciones nos ayudan a resolver algunos problemas técnicos que pudiésemos encontrar.

Es el caso del GPS, en el espacio el tiempo transcurre más lento debido a que la gravedad es menor en alturas mayores esto se conoce como dilatación temporal y Einstein lo propuso en 1907 (alzándose en los hombros de gigantes como Hendrik Lorentz y Henri Poincaré) en su ya famosa Teoría de la Relatividad. En 1959 se comprobó midiendo el ligero cambio a rojo de una fuente de luz de rayos gamma enviada del sótano de un edificio de 22 metros hasta el techo, este cambio a rojo es un cambio a una frecuencia más lenta y se conoce como cambio de frecuencia gravitacional, el GPS sería viable sin estos principios pero al ser lanzado al espacio descubriríamos discrepancias entre el tiempo aquí en la tierra y el que marca el satélite, la dilatación temporal desfasa 8 microsegundos al día al satélite y el cambio de frecuencia gravitacional agrega 30 más, puede no sonar a mucho, pero sí no lo corrigiéramos cada día que pasara el satélite erraría su posición por 10 Km. y eso en una guerra puede ser la diferencia entre acabar con una batería anti-aérea enemiga o bombardear un refugio de personas.

Estás teorías no sólo funcionan aquí en la tierra sino que las hemos extrapolado hasta tener resultados que no podemos comprender, la misma teoría de la relatividad dicta que incluso el movimiento de la luz es afectado por la gravedad. Cuando la atracción gravitacional de un punto de masa fue resuelta por Karl Schwarzschild, si la masa era suficientemente densa se creaba un escenario peculiar donde algunos de los términos de las ecuaciones de Einstein se volvían infinitos un escenario donde siquiera la misma luz pudiese escapar aunque esta singularidad no fue bien comprendida en los tiempos de Einstein e incluso fue ignorada por personas como Landau arguyendo que habría mecanismos para que no ocurriera, pero Oppenheimer demostró que no había principio que detuviera a una estrella increíblemente másiva a colapsar en lo que, muchos años después, Wheeler denominaría un hoyo negro.

 

Nuestro entendimiento de los hoyos negros nos ha llevado a hacer complicadas simulaciones para detectarlos observando el espacio.

 

 

Los hoyos negros son interesantes, conocemos su termodinámica, lo que ocurre un poco antes del punto de no-retorno, pero son un misterio, ¿Cómo es que el tiempo se detiene dentro de ellos? ¿La información física desaparece? son unas cuantas de las preguntas que quedan sin respuesta, adicionado al hecho de que nunca hemos visto uno, lo dejan como uno de los objetos del espacio más misteriosos ¿Algún día podremos detectar su radiación como Hawking predijo que tendrían en 1974? ¿Mandar una nave y probar sus termodinámicas? Suena a ciencia ficción pero alguna vez el láser, el GPS e incluso la radio cayeron en esa categoría gracias y al trabajo de grandes científicos que se atrevieron a imaginarlos y traerlos a esta realidad.

Este tipo de comprobaciones e inventos a través de la ciencia nunca termina,  el CERN es uno de esos institutos encargados de comprobar lo que los físicos y matemáticos ponen en papeles, ellos también han sido los encargados de probar la dilatación del tiempo a través de sus aceleradores de partículas, descubrir los bosones W y Z que son los responsables de la fuerza nuclear débil la que hace que las partículas decaigan con el tiempo algo que aprovechamos en los reactores nucleares y fueron los primeros en 1994 en crear antihidrógeno, un átomo de antimateria, termino que en 1898 Arthur Schuster, un colaborador de Maxwell, utilizaría en dos cartas a Nature para describir antiátomos que se aniquilarían con átomos para crear grandes cantidades de energía, donde seguro resonó fuertemente con el termino ciencia ficción.

El labor del CERN sigue dando frutos, este año su enfoque es encontrar el bosón de Higgs que se presume es la sub-partícula que hace la diferencia entre que una partícula tenga masa como un electrón o no la tenga como es el caso de los fotónes ¿Qué implicaciones pudiera tener el bosón de Higgs? Algunos estiman que aunque lo descubramos hoy, no tendrá un impacto en nuestra vida hasta que pasen décadas de su descubrimiento, pero en este momento uno puede soñar con que  nos lleve a la tan ansiada fusión nuclear limpia, o a un motor que nos deje visitar las estrellas.

Tal vez Einstein no tenía en mente una red de satélites que supieran nuestra posición a todas horas al desarrollar la teoría de la relatividad y Maxwell nunca llegó a inventar el láser pero definitivamente nos abrieron la puerta a estos descubrimientos prácticos que ahora usamos frecuentemente cada día de nuestra vida, lo único que uno tiene que hacer es abrir la bandeja de un reproductor de CDs para ver el ingenio de Einstein (y varios más) en funcionamiento, vivimos en un tiempo donde lo que poblaba la ficción ahora puede ser historia.

Para saber más:

  • Un video sobre como colisionan las partículas en el Large Hadron Collider, el acelerador de partículas del CERN.
  • Do you know what time it is? Un documental de  BBC Horizon acerca del tiempo.
  • El experimento de Pound-Rebka para la comprobación de la dilatación temporal en Wikipedia.
  • Las fotos del Voyager en el sitio del Jet Propulsion Laboratory.

Los demonios oníricos

“Estoy a punto de levantarme de la cama; cuando empiezo a sentir que algo me mira a través de la puerta, trato voltearme porque sé que algo malo pasará si miro hacia los ojos del ser que se acerca a la cama, todo se vuelve rojo no puedo moverme, está tan cerca y no puedo despertar, sé que estoy soñando pero parece muy real“, esto bien podría ser el empiezo de una novela de terror, pero es parte de algo más humano, es algo que nos ha ocurrido desde que tenemos memoria e incluso es parte de la cultura popular, en México le decimos “se te subió el muerto”, en África “la bruja se subió a tu espalda”, en Japón kanashibari es parecido a decir que fuiste “atado al metal”, pero es el mismo fenómeno, parálisis del sueño.

No se sabe con certeza que causa la parálisis de sueño (estrés, dormir boca arriba, cambios repentinos en la vida), pero se sabe que ocurre en dos fases de sueño distintas, una, al momento de que uno se queda dormido donde el cuerpo se apaga, esto se conoce como atonía REM, las neuronas motoras se apagan lo que impide el movimiento aunque la conciencia permanece despierta y la segunda ocurre un poco antes de despertar, la conciencia despierta antes de que el ciclo REM se complete (es en esta etapa donde la mayor parte de nosotros soñamos), aparte esto puede traer alucinaciones muy vividas y un sentimiento de pánico y terror, las alucinaciones ocurren de la misma manera en que soñamos (donde algunos alucinógenos como DMT son liberados por la glándula pineal) sólo que nuestra conciencia está despierta mientras esto ocurre, aunque no se sabe con certeza por que muchas de estas alucinaciones se tornan en malas experiencias y de hecho se ha propuesto que las abducciones causadas por extraterrestres pueden explicarse con este fenómeno.

Parálisis del sueño es uno de los trastornos oníricos más comunes pero existen algunos más, entre ellos, el espasmo hipnagógico, que se manifiesta como un salto repentino involuntario debido a la contracción de los músculos, algo similar a lo que ocurre cuando alguien nos asusta, usualmente acompañado con la sensación de caer. Ocurre en las etapas más ligeras del sueño cuando todavía podemos despertar fácilmente y es más común en personas que intentan dormir a la fuerza o combaten el insomnio. Recientemente se convirtió en parte de la trama de Inception, una película donde los protagonistas necesitaban crear ‘la patada’ en los sueños a los que entraban para poder despertar.

Lo que nos deja con los terrores nocturnos, pavor nocturnus en latín, esta condición es un repentino despertar seguido de terror extremo donde el sujeto es incapaz de retomar conciencia usualmente acompañado de gritos y quejidos, es normalmente imposible hacer que despierten debido a que están muy concentrados en hacerlo ellos mismos y seguro regresaran a estado de sueño sin haberlo hecho, con frecuencia el episodio no se recuerda. Lo más terrorífico de esto, no es tanto que uno pueda pasar por ello, sino que los niños son los que más lo experimentan, existe un ejército de padres que piensan que sus hijos fueron poseídos por algunos minutos y creo que todos podemos pensar en una película donde esto es retratado como algo demoníaco aunque sus causas en la realidad son fáciles de evitar, normalmente ocurren por cansancio, falta de sueño o estrés, si ocurren en edad adulta puede ser un problema más grave ya que ocurren por algún trauma aunque hay algunos estudios que los vinculan con un bajo nivel de azúcar en la sangre a la hora de dormir.

A simple vista estos casos anormales de sueño parecen una molestia pero en verdad muestran lo complejo que es la etapa de sueño en un ser humano, ya que no es tan sencillo como ‘apagarse’ y ya, también es claro que alguno de nosotros experimentará esto alguna vez en su vida, muchas personas utilizan el contenido de sus sueños para adivinar el curso de su vida, pero los desordenes son un indicador claro de que tan bien llevamos nuestras vidas y lo importante que es dormir, 29alabs les desea dulces sueños.

Para saber más:

Cero es igual a universo

Hola soy 29alabs, y estaré de escritor invitado en este blog que se me hace un esfuerzo fantástico por parte de su autora andynatsume, desde que me enteré de este proyecto estuve pensado qué sería un buen introductorio para este blog que yo pudiera escribir y aprovechando que Stephen Hawking  acaba de declarar que no se necesita un dios para crear el universo y que el universo puede ser creado de la nada, decidí que se puede profundizar mucho en este tema.

De entrada todas estas declaraciones pueden sonar vagas, inquietantes e inconclusas, pero Hawking no es el primero en proponer este universo de la nada, varias teorías acerca de la forma del universo proponen que un universo puede empezar desde cero, por lo que sabemos el universo puede ser plano, curvo, esférico, en forma de silla de montar, cerrado o abierto o incluso alguna forma en una cuarta dimensión que desconozcamos ¿pero cómo saber la forma de universo con certeza? Una de las formas es pesar el universo, al igual que nosotros podemos hacernos una idea de como es una persona físicamente cuando nos dicen que pesa 120 o 50kg , si supiéramos el peso del universo podemos saber el tipo de curvatura que tiene y por lo tanto su forma, también nos dice algo más, como terminara, complementando podemos confiar en la geometría para decirnos la forma del universo.

El peso del universo no ha arrojado nada concluso, hemos descubierto que podemos pesar el universo a través del peso de las galaxias que se mide usando la masiva gravedad y teoría de la relatividad, para encontrar que la mayor parte del peso del universo la compone materia que no brilla en la oscuridad (creativamente llamada “materia oscura“), la geometría es esperanzadora, varios astrónomos han medido un triangulo de 10^5 años luz que se remonta al principio del universo, y a través de simulaciones de universos realizadas en una computadora, vimos que al que más se parece es a un universo plano (con un 1% de error).

Que el universo sea plano, es una revelación mastodóntica en el mundo de la ciencia, podemos saber como el universo terminará (ya sea todos nuestros átomos se detienen o bien la gravedad nos dejará ir todos y llegando a la velocidad de la luz, todos desapareceremos) pero más importante aún, nos da una idea de como comenzó el universo, *hint* la energía del universo es igual a cero.

¿Pero como algo puede venir de cero? A través de las matemáticas, muchas de las ecuaciones las igualamos a cero, y nada dice que el mundo real algo así pueda pasar, regresando un poco al tema del peso, mucha de nuestra masa está compuesta por espacio vacío, quitando todos los protones, neutrones, quarks y radiación, 90% de nosotros es espacio vacío, ¿y sí 90% de nuestro universo fuera espacio vacío? ¿Podría acaso significar que el espacio vacío puede colapsar en si mismo y (con unos pocos de polvos cuánticos) crear universos? La respuesta es sí, no, tal vez, para valores menores a cero, en menos de un segundo sí, quien sabe.

Se levantan varios problemas de todo esto, no es tan simple hacer estas declaraciones y mucho menos explicarlas algunos problemas son:

  • No estamos seguros de que el universo sea plano ( tal vez es plano para la distancia en que lo medimos)
  • No podemos asegurar que el universo haya sido plano siempre (tal vez empezó de manera curva)
  • Las fluctuaciones cuánticas son muy complicadas, se puede violar el principio de la conservación de la energía (la energía no se crea ni se destruye) pero solo por tiempo limitado, un universo que durase mucho tiempo como el nuestro sería una casualidad muy grande.

Hawking no está sólo al decir que un universo puede salir de la nada, pero tampoco es fácil explicarlo ni para los cientificos ni para el publico general, hay tanta omisiones, reducciones, simplificaciones que algo así no puede explicarse con un simple sí o no, sin embargo es interesante pensar que es posible levantar algo de la nada y es bonito pensar, que todavía hay grandes misterios allá afuera que pueden ser resueltos usando principios básicos desarrollados aquí en este bello punto azul perdido en el espacio.

Para saber más:

  • Leo Krauss, ‘A Universe From Nothing‘, video en youtube de donde se levanta la mayor parte de esta entrada.
  • Wonder Of The Solar System, una serie de programas de la BBC con Brian Cox como host, que explica como pequeños principios simples aquí en la tierra pueden generar cosas gigantes e inimaginables como las nubes en la tierra obedecen los mismos principios que las nebulosas que crearon los planetas y las estrellas.