viernes, 11 de julio de 2008

RELATIVIDAD EN LA EXPANSION DEL UNIVERSO

En física las magnitudes [L] longitud y [T] tiempo tienen una importancia fundamental, apareciendo casi en la totalidad de las ecuaciones de la física. Para medir estas magnitudes se recurre a una medida patrón consensuado y arbitrario, hay que decir que medir es comparar una magnitud con un patrón. El tiempo [T] se expresa en múltiplos del patrón "Segundo" que es básicamente la medida del periodo de radiación del átomo de cesio en unas condiciones determinadas. A la distancia que recorre la luz en un tiempo dado se le llama metro y este es el patrón para cuantificar [L].

PROVANDO VARIACIONES

De todos modos no parece que habría problemas en seleccionar como patrones de la distancia la altura de una montaña de arena y como patrones del tiempo un reloj en mal estado. Pero los hay, y es que si los patrones empleados no muestran una regularidad entonces no pueden ser útiles para hacer ciencia, es decir no se podría poner a prueba ninguna teoría si el aparato de medida no muestra cierta regularidad. Probar que el sonido tarda un tiempo regular y predecible en recorrer 1 kilómetro es algo que no se puede hacer con un reloj al que le bailan bien los engranajes. Si los patrones de medida no son regulares, no podemos detectar un comportamiento regular en la física. Se entiende que el tiempo que tarda en decaer un electrón en un átomo es un fenómeno muy regular, así como la distancia recorrida por la luz en este tramo de tiempo.


DEFINICION DEL PATRON DE GRAN ESCALA

La intención era definir el patrón de distancia como un submúltiplo del radio del universo y el tiempo como un submúltiplo del tiempo que tarda la luz en recorrerlo, pero el radio del universo es difícil de determinar cuando incluso se desconoce su topología.

Procederé a definir otro patrón de medida de grandes dimensiones. A dos astronautas se les envía en un largo viaje fuera del supercúmulo local de galaxias. Se encuentran en una vasta extensión de vació, ahora cada astronauta coge un modulo diferente y emprenden un viaje en direcciones exactamente opuestas y haciendo durante el viaje exactamente lo mismo. Después de haber viajado varias horas deceleran la nave hasta encontrarse en reposo uno frente al otro a una distancia de 1 millón de años luz, en esa posición colocan unas balizas luminosas y vuelven a la tierra. Se plantea la posibilidad de redefinir el metro como una fracción de la distancia existente entre las dos balizas y redefinir el segundo como una fracción del tiempo que tarda en recorrer la luz ida y vuelta esa distancia. Los cálculos han señalado que el error debido a la influencia gravitacional de las lejanas galaxias en la medida realizada sobre las balizas es inferior al error en la medida del tiempo entre una transición electrónica en el átomo de cesio debido a la influencia gravitacional de los astros cercanos (El tiempo se ve afectado por la presencia de masas).


EXPANSION DEL UNIVERSO

Las galaxias se alejan unas de otras, pero no lo hacen como puede hacerlo un coche de una casa o una piedra lanzada de la mano de Zenón. Las galaxias se alejan unas de otras y lo hacen cada vez mas rápido, pero ninguna de ellas esta acelerando, presumiblemente las galaxias empezaron a separarse pero nunca experimentaron aceleración una respecto a otra. Esto es realmente inquietante, si una piedra o un coche tuvieran incorporados un péndulo este detectaría el movimiento al iniciar el desplazamiento, en cambio estas galaxias que se separan cada vez rápido una de otras, mantienen sus péndulos en la vertical.



REFERENCIAL DE PEQUEÑA ESCALA

La explicación habitual al fenómeno es que entre las galaxias la propia estructura del espacio se esta expandiendo, lo cual puede incorporarse a la relatividad general con la constante cosmologica o curvatura intrínseca del espacio. Este punto de vista es capaz de explicar el corrimiento al rojo que se observa en la luz proveniente de las galaxias diciendo que la luz al atravesar un espacio en expansión se expande junto a este espacio. Este análisis se hace asumiendo un sistema patrón digamos de pequeña escala, para este sistema las balizas que se han colocado en el espacio estarán aumentando su longitud, y cada vez lo harán mas rápido.

Se necesitaría comprender los porqués de la expansión de la estructura del espacio, más allá de su constatación como hecho experimental.


REFERENCIAL A GRAN ESCALA

Si analizamos los acontecimientos según el patrón del radio del universo, la estructura del espacio no esta expandiéndose pero en su lugar los átomos y las galaxias se encojen. Desde este referencial, la materia viene implosionando desde el pasado. Como mero apunte decir que las incompatibilidades entre cuántica y relatividad general vienen por este comportamiento dinámico del espacio, y que para este caso parece eludirse al adoptándose sistema patrón a gran escala.

Desde el referencial de las balizas, dado que el espacio que recorría la luz en el laboratorio terrestre durante un segundo de pequeña escala es ahora menor, para un ciclo de ida y vuelta en la baliza ahora habrá mas ciclos de idea y vuelta en un reloj de laboratorio con lo cual nos parecerá que el tiempo en la pequeña escala esta fluyendo mas rápido.

Seria satisfactorio comprender los porqués del encogimiento de las estructuras físicas de pequeña escala, más allá de su constatación como hecho experimental. Alguna constante física seria función del tiempo del universo y habría de determinarse cual es la causa de esta dependencia.


CONSIDERACIONES FINALES

En principio no podemos determinar experimentalmente si en efecto el universo se expande o si sus estructuras se contraen, ya que el resultado depende del referencial adoptado.


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