TARDÍGRADOS

Ciencia en español -ʟᴀ ʀᴀᴢóɴ ᴇsᴛá ᴀʜí ғᴜᴇʀᴀ-

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Distancia al centro del universo. El tamaño del presente: ¿Por qué parece imposible superar la velocidad de la luz en el vacío, y por qué esa velocidad parece ser una constante universal aunque no lo sea?

Posted by Albert Zotkin en noviembre 7, 2019

La velocidad de la luz en el vacío es c = 299.792.458 m/s, la cual nos llevaría a las inmediaciones de la Luna desde la superficie terrestre en menos de 1 segundo. Dicen que dicha velocidad es una constante universal, y que además de ser constante no puede ser superada independientemente del sistema de referencia desde el que se considere. Pero, si tenemos en cuenta las inmensas escalas de espacio y tiempo de nuestro universo observable, esa supuesta constante universal resulta insufriblemente lenta. Para que un rayo laser pudiera atravesar el diámetro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, se necesitarían más de cien mil años. Está claro que las ondas electromagnéticas no son el vehículo idóneo para comunicarnos a escalas intergalácticas. De hecho hay fuerzas titánicas, que la naturaleza puede desatar, que podrían, al menos teóricamente, impulsar partículas a velocidades superlumínicas (pero, la Dirección General de Tráfico, que algunos llaman Relatividad Especial, nos prohíbe viajar a más de 299.792.458 m/s por autopistas intergalácticas 😛 ).
Hace 65 millones de años, según cierta teoría, de la que parece que se están acumulando las evidencias a favor, los dinosaurios se extinguieron debido a que un meteorito de 15 kilómetros de ancho chocó contra la Tierra. Para saber si eso fue exactamente así, alguien podría sugerirnos lo siguiente: “bastaría viajar por el espacio a una velocidad superior a la de la luz hasta llegar a un punto clave situado a más de 65 millones de años-luz de la Tierra, y observar con un potente telescopio nuestro planeta. Es decir, estaríamos observando un evento muy remoto del pasado terrestre. Eso deberia ser así porque los fotones de la colisión del meteorito con la Tierra aún no habrían llegado a ese punto clave donde colocamos nuestro telescopio. Es decir, esos fotones aun no han sido absorbidos. Pero, ¿estamos seguros de que eso sería así?. Si viajamos al doble de la velocidad de la luz (v = 2c), nuestro punto clave para observar un evento de nuestro pasado de hace 65 millones de años, estaría exactamente a 130 millones de años-luz. Si viajamos a n veces la velocidad de la luz, nuestro punto clave estaría a 65 millones de años-luz más 65/(n-1) millones de años-luz. En general, para observar un evento que ocurrió hace un tiempo t, habría que viajar a un punto clave x a una velocidad de v = nc, tal que

\displaystyle  x = c\;t+\frac{c\;t}{n-1}\\\\\\

y la observación del evento sería inmediata, es decir, no tendríamos que esperar a que ocurriera. Si quisiéramos esperar cierto intervalo de tiempo Δt a que ocurriera el evento, tendríamos que incrementar la localización x a otra más distante x‘, o incrementar nuestra velocidad superlumínica:

\displaystyle  x' = x+\Delta x = x + c\; \Delta t

Pero, ¿estamos seguros de que fotones que fueron emitidos hace 65 millones de años, desde la Tierra, aún siguen por ahí revoloteando, esperando ser absorbidos por algún sistema material?. ¿Y si resulta que es imposible superar la velocidad de la luz c en el vacío por la sencilla razón de que el fotón emitido fue instantaneamente absordbido por algún sistema material, independientemente de la distancia que separó al emisor del receptor?. La hipótesis que planteo es simple. Existiría un desfase de tiempos presentes entre dos sistemas materiales distantes. Si Alicia está separada de Bob por una distancia x constante, entonces sus tiempos presentes están desfasados un intervalos Δt = x/c. Ese desfase es relativo, y significa que el presente del sistema remoto está siempre en algún tiempo pasado del sistema material localizado en el origen de nuestro sistema de referencia.

Tu presente está en mi pasado, y en tu pasado está mi presente, porque entre tú y yo existe la distancia“.

De esta forma tan poética, eliminamos las paradojas de la Relatividad Especial de Einstein. La luz no viaja, simplemente permanece estacionaria, hasta que el fotón es eventualmente alcanzado por un sistema material anclado en una expansión concéntrica relativa.

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Los motores (propulsores) inerciales son imposibles

Posted by Albert Zotkin en enero 8, 2015

En mi anterior post hablé un poco sobre los motores inerciales. Más exactamente, hablé sobre cómo funcionan supuestamente los propulsores inerciales. Estos hipotéticos propulsores violan la tercera ley de Newton, es decir, supuestamente deberían generar impulso desde el interior del vehículo sin que se genere a la vez una fuerza de reacción (igual en magnitud y de sentido contrario). Por lo tanto, estos propulsores si existieran violarían la conservación del momento lineal. El momento lineal es un vector, producto de la masa (escalar) por la velocidad (vector), y posee una propiedad muy semejante a la de la energía, que consiste en que no puede ser creado ni destruido, sólo transferido de un sistema a otro. Todo cambio de movimiento implica transferencia de momento lineal.
\displaystyle  n = \frac{c}{c_n}  (1)
Veamos sucintamente por qué es imposible la existencia de tales propulsores. Supongamos un vehículo espacial, formado por dos esferas unidas por un eje rígido, que se mueve a una velocidad uniforme. Para poder acelerar ese vehículo hasta una velocidad distinta, debemos desplazar su centro de masas hasta otra posición relativa distinta a la actual. Para desplazar dicho centro de masas tenemos que transferir masa desde una de las esferas hacia la otra (mediante bombeo de un gas, por ejemplo). Una vez que hemos transferido masa, el nuevo centro de masas quedará mas cerca de la esfera que posea mayor masa. En ese momento estamos listos para ejercer tracción sobre la esfera de menor masa hacia la otra. Una vez que hemos acercado dicha esfera hacia la otra, devolvemos la masa transferida y ejercemos empuje para alejar la esferas a la posición relativa que tenían al inicio. Una vez hecho eso deberíamos observar que el vehículo ha acelerado, es decir, la velocidad final del centro de masas sería distinta a la inicial. Veamos gráficamente con unas figuras todo el proceso de la supuesta aceleración del sistema.

Paso 1: Partimos de esta estructura inicial
graphic1

Paso 2: Transferimos la mitad de la masa de una esfera hacia la otra
graphic2

Paso 3: Acercamos la esfera de menor masa hacia la de mayor masa
graphic3

Paso 4: Transferimos masa desde la mayor a la menor de modo que se inviertan las magnitudes
graphic4

Paso 5: Alejamos las esferas hasta los dos extremos
graphic5

Paso 6: Transferimos masa hasta que se igualen
graphic6

Se supone que con estos seis pasos deberíamos haber podido incrementar la velocidad de ese vehículo, pero en realidad no lo hemos conseguido. La clave está en que cuando transferimos masa de una esfera hacia la otra también variamos el centro de masas. Si cuando hacemos esa transferencia, el centro de masas quedara invariante entonces si que lograríamos incrementar la velocidad inercial del vehículo, habríamos generado una fuerza propulsora desde el interior sin contrapartida en una fuerza de reacción (opuesta). Pero, cuando transferimos masa, el centro de masas se acercará a la esfera que recibe dicha masa, y por lo tanto se aleja de la esfera que decrece en masa. Ese desplazamiento del centro de masas es de tal magnitud que cuando movemos la esfera más ligera, acercándola o alejándola de la mas pesada, ocurre que al final nunca conseguimos acelerar el vehículo hasta una velocidad final distinta de la inicial. En resumen, que el momento lineal se conserva, y por lo tanto todo propulsor (motor) inercial es imposible. En conclusión, en este experimento, si la velocidad inicial era cero, la velocidad final será cero.

Saludos

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Nuevo mecanismo para explicar la inercia: problema NP-completo

Posted by Albert Zotkin en mayo 10, 2014

Explicar en qué consiste la inercia es fácil: la inercia consiste en la propiedad de todo cuerpo con masa de permanecer en su estado de reposo o movimiento uniforme. También puede decirse que la inercia es la resistencia que todo cuerpo con masa ofrece a modificar ese estado de reposo o movimiento.

Esto quiere decir que si aplicamos dos fuerzas iguales sobre dos cuerpos de distinta masa, ambos en reposo, el de menor masa tardará menos tiempo en alcanzar una determinada velocidad. Esto significa que el de menor masa desarrollará una aceleración mayor que el de mayor masa. La pregunta del millón es ¿por qué ocurre esto?. No nos debemos conformar con saber que eso ocurre porque el cuerpo de menor masa acelera más, sino que debemos investigar y proponer causas científicas para eso.

Empecemos la tarea de proponer un mecanismo que explique ese hecho inercial. supongamos que la masa de un cuerpo está formada por masas elementales indivisibles (¿átomos?, ¿partículas elementales?). Por lo tanto, dos cuerpos de diferente masa poseerán diferente número de masas elementales. Debemos suponer que existe una propagación lineal que pasará linealmente por cada una de las masas elementales una única vez, y dicha propagación se efectuaría a una velocidad constante c.

body2

\displaystyle     M_1 = k_1 m \\ M_2= k_2 m (1)

siendo m la masa elemental, y k_1 y k_2 números naturales, Si M_1 es mayor que M_2 (M_1 > M_2) entonces k_1 > k_2 body3

La propagación lineal que pasa por cada una de las masas elementales, podría en principio elegir cualquier recorrido al azar, por lo que todos serían igual de probables, y el resultado dinámico sería semejante. body4 pero es muy probable que esa propagación lineal se comporte como el agente viajero en el “Problema del viajante”. Cada masa elemental se visita una única vez por la propagación lineal y al final resulta la menor ruta posible. Pero, el problema del viajero es un problema NP-completo, según nos dice la teoría de la complejidad computacional. Esa clase de problemas no puede resolverse eficientemente con computadores clásicos, se necesitan computadores cuánticos potentes. En conclusión, la naturaleza es el computador cuántico por antonomasia, y el más eficiente. Eso implica que la inercia es la evidencia palpable de que la naturaleza tarda cierto tiempo en hacer sus cálculos, y cuanto más grande es la masa del cuerpo a computar más tiempo tardará suponiendo que siempre usa la misma velocidad de computación. Si la naturaleza pudiera computar instantáneamente las localizaciones futuras de un cuerpo que está siendo acelerado por una fuerza, no existiría eso que llamamos inercia.

Saludos

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