martes, 27 de mayo de 2008

Sobre la simultaneidad

En los escritos en los que Albert Einstein explicaba la Teoría de la Relatividad especial partía de una premisa fundamental, tan importante que él mismo indicaba "si no estás de acuerdo, no sigas leyendo".

Ese asunto es la simultaneidad de dos sucesos. Einstein afirmaba, contrariamente a lo que establecía la física clásica, que para dos observadores cualesquiera, en movimiento relativo uniforme, no se puede establecer de forma inequívoca si dos sucesos ocurren simultáneamente. Es decir, un observador puede afirmar que dichos sucesos son simultáneos y el otro puede afirmar que no lo son.

Si esto fuera cierto, el universo tendría muchos problemas, o ninguno, dependiendo de quien lo observase.

Veamos, Einsten propone dos sucesos, pero no va más allá.
¿Qué quiere decir ir más allá?
Que los sucesos tienen consecuencias.

Supongamos que dos sucesos muy distantes entre sí activan, cada uno por su cuenta, un mecanismo de destrucción del Sol. Ese mecanismo destruirá el Sol si sólo llega la señal de uno de los sucesos pero si las dos señales llegan simultáneamente al mecanismo, éste no se activará y no destruirá el Sol.

Desde el punto de vista de un observador A todos los componentes han sido revisados y su señal llegará al mecanismo de destrucción simultáneamente, por tanto, el cree que el Sol no será destruido.

Desde el punto de vista de otro observador B que se mueve con velocidad uniforme respecto a A los suscesos no serán simultáneos y, por tanto, el Sol será destruido.

Cuando se disparen los sucesos sólo podrá acontecer una de las dos opciones:
a) el Sol es destruido
b) el Sol no es destruido

Por tanto, independientemente de que los sucesos sean o no observados, acontecen de una forma concreta y sus consecuencias también son concretas.

Simplemente, no podemos asegurar que dos sucesos sean simultáneos porque los sucesos ignoran a los humanos.
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lunes, 26 de mayo de 2008

La teoría de las no-partículas

(Publicado el 11 de junio de 2007)
(Traducido de: http://www.physorg.com/news100753984.html)

El profesor Howard Georgi propone la teoría de la física de las no-partículas.

Inpartículas, no partículas, pueden encajar en una teoría que tiene la propiedad de invariancia de escala continua, que es difícil de visualizar.


Un fractal, como esta curva de Koch, es un ejemplo de invariancia de escala discreta porque muestra el mismo aspecto si se multiplica por un número entero. Créditos: Benoit Mandelbrot, Fractals.

Howard Georgi, un físico en la Universidad de Harvard, acaba de publicar un artículo sobre lo que él llama la física de las no-partículas que sugiere la existencia de objetos no-partícula (unparticle stuff) que no pueden explicarse mediante el modelo estándar.
Aparecido en una reciente edición de la revista Physical Review Letters, el artículo cuenta que los objetos no-partícula serían muy diferentes a cualquier cosa conocida.

Georgi, un respetado físico, bien conocido por su trabajo pionero en ámbitos como la supersimetría, la cromodinámica cuántica, y las grandes teorías unificadas, explica que la física de bajas energías de invariancia de escala no trivial no puede ser descrita en términos de partículas.

En la investigación inicial de la idea, propone un panorama cuantitativo para la producción de los objetos no-partícula (unparticle stuff) y predice la forma en que podrían ser detectados experimentalmente en el nuevo gran colisionador de hadrones (LHC), el acelerador de partículas más potente que será inaugurado a principios de 2008.

En la teoría de la invariancia de escala -donde los objetos no cambian cuando sus cualidades dimensionales se multiplican por un parámetro reescalable- el concepto de partículas no funciona debido a que la mayoría de las partículas tienen definida una masa distinta de cero.
Esto no es un problema en la mecánica cuántica ya que el modelo estándar no tiene invariancia de escala. Sin embargo, Georgi sugiere que en el modelo estándar podría existir un área de invariancia de escala todavía por descubrir.

"Me he divertido mucho con esto", decía Georgi en PhysOrg.com. "Es un fenómeno que se comprende matemáticamente desde hace mucho tiempo, en el sentido de que conocemos las teorías que tienen la peculiar propiedad de invariancia de escala. Es difícil describir esto por ser tan diferente a lo que estamos acostumbrados. Para nosotros supone una gran diferencia medir las masas en gramos o kilogramos, pero en un mundo de invariancia de escala no habría ninguna diferencia."

Georgi explica que los fotones, que son partículas de luz, tienen la propiedad de invariancia de escala porque tienen masa cero. Multiplicando todas las energías de los fotones por un factor de 1000 harían exactamente lo mismo.

"Hace tiempo que sesudos teóricos (como Ken Wilson) mostraron que existían disparatadas posibilidades que no involucran a partículas con masa cero pero que todavía tienen la propiedad de que las energías puedan multiplicarse por cualquier factor para dar una teoría física equivalente", dijo Georgi. "[Pero] esto es imposible si hay partículas con una masa definida distinta de cero. Por eso las he llamado cosas no-partícula ('unparticle' stuff)".

Este sector de invariancia de escala interactúa muy débilmente con el resto del modelo estándar, por lo que es posible obtener pruebas de los objetos no-partícula, si es que existen.
La teoría de no-partículas es una teoría de alta energía que contiene tanto los campos del modelo estándar como los campos "Banks-Zaks" (que tiene invariancia de escala en un punto del infrarrojo). Los dos campos pueden interactuar a través de las interacciones de las partículas ordinarias en una la máquina con enegía suficientemente alta o una escala de masas suficientemente baja.

"If all of the stuff that is scale-invariant couples to all the stuff that isn't in a way that gets weaker and weaker as the energy gets lower, then it could be that, at the energies we can probe today, we just don't see the unparticle stuff at all," explicó Georgi.

"Podría haber un mundo de invariancia de escala aparte de nuestro propio mundo que se esconde de nosotros a bajas energías porque sus interacciones con nosotros son demasiado débiles."

Estas interacciones de partículas parecen tener la distribución de energía y momento que falta. Georgi ha calculado la peculiar distribución de la energía que falta para la descomposición de un quark top, lo que significa la producción de un objeto no-partícula.

"La confusa cuestión de '¿qué aspecto tiene un objeto no-partícula?' es reemplazada por una simple pregunta: '¿Cómo un objeto no-partícula empieza a mostrar un aumento de energía en nuestros experimentos? ", se pregunta Giorgi.

sábado, 24 de mayo de 2008

La materia

La simplificación dada a los profanos del modelo atómico, del modelo electromagnético y del resto de objetos de la física moderna crea un espacio de conocimiento agradable y seguro, pero ese espacio es el equivalente, en dos dimensiones, a un callejón sin salida, bien decorado, eso sí. En tres dimensiones sería un túnel sin salida, un espacio cerrado de contención para el pensamiento.

El modelo atómico de Niels Bohr, con todos sus refinamientos posteriores, nos muestra un conjunto cada vez mayor de partículas. Éstas se presentan como esquivos objetos independientes que se relacionan entre sí.

Sin embargo ese conjunto de partículas sólo se fabrican en los grandes aceleradores como el LHC (el gran colisionador de hadrones del CERN en Ginebra) según avanzan las necesidades de las matemáticas de las teorías cuánticas.

¿Existen realmente esas partículas, o, simplemente, el análisis de los resultados de los detectores de esas grandes máquinas se asimilan a lo esperado por las soluciones a las ecuaciones matemáticas?

Sería más fácil y, yo creo, más razonable, suponer que el inicio del universo, sea cual sea ese inicio, sólo creara un tipo de objeto, seguramente pequeño, muy pequeño, del orden de la longitud de Plank (10-35 m) y que diferentes agrupaciones de ese objeto dieran como resultado la variedad de partículas que vamos conociendo.

viernes, 23 de mayo de 2008

Tiempo neuronal

(1) Cuando nos lo pasamos bien, parece que el tiempo pase más rápido y cuando nos aburrimos, las horas se hacen interminables.

(2) Cuando hacemos muchas cosas, parece que hayan pasado más horas o días y cuando no hacemos nada, o todo el rato es lo mismo, parece que una semana sólo sea un día.

¡Bonita contradicción!

El (2) suele suceder en los recuerdos. Una vez que ha pasado una semana agitada, da la impresión que hayan pasado muchos días, si éstos han sido llenos, en contraposición con la sensación de que una semana vacía o monótona parece un sólo día. Eso es a causa de nuestra percepción de ello, de la relación que mentalmente hacemos de las cosas/tiempo. La prueba de que es exclusivamente un truco mental es que sólo aparece en los recuerdos, viendo "esa semana" retrospectivamente.

En cambio, en (1) la diferencia se nota en el mismo tiempo del problema. Mientras estás aburrido, miras las agujas del reloj y parecen tan aburridas y perezosas como tú. Cuando te lo pasas bien, un minuto no te da ni el tiempo suficiente para respirar. Está claro que esto no es un montaje de relaciones mentales, si no un problema directo de percepción temporal.

¿Puede esto tener algo que ver, remotamente, con la T.R. (teoría de la relatividad)?

Hipótesis

Cuando estamos alegres, activos, las conexiones neuronales más activas quizás van más aprisa.

¿Tienen velocidad constante?
¿Son impulsos puramente eléctricos?
¿Pueden variar su velocidad, igual que los electrones, dependiendo de su energía, pero principalmente, del medio en el que se encuentran?

Quizás nuestro estado de ánimo, las sustancias que sean que se liberan y nos dan la sensación de alegría, entusiasmo, bienestar, euforia, etc. también modifiquen el medio en el que se propagan las reacciones nerviosas, conexiones neuronales,...

Si es cierto que en estos estados las conexiones neuronales van más rápidas, quizás aproximándose a alguna fracción importante de la velocidad de la luz, puede que los efectos relativistas entren en juego en nuestro cerebro, afectando nuestra percepción del tiempo.

Habría que estudiar y comprender a fondo las condiciones de la dilatación temporal, pero si es como ahora la intuyo, encaja perfectamente con mi hipótesis. Si no, pues al revés.

A mi parecer, si mis conexiones neuronales van muy rápidas según un observador exterior y en reposo relativo a mi persona, aquellas sufrirán la dilatación temporal.

Desde el punto de vista de mi cerebro, será al revés, observará que el resto del mundo, el tiempo, va más rápido.

Cuestiones pendientes

Teoría de la relatividad: ¡en realidad no se como va!

Velocidad de los electrones: ¿depende del medio? ¿variable? ¿constante?

Estructura de los nervios y neuronas: Funcionamiento de las conexiones neuronales. Impulsos eléctricos entre neuronas o partes de ellas. ¿En qué medio? ¿En qué se diferencia del concepto "corriente eléctrica", si consideramos una corriente de tiempo muy corto y de pocas cargas? ¿Tiene velocidad definida? ¿medida establecida? ¿constante? ¿Depende de algo? ¿de qué? ¿de la neurona que lo emite? ¿de la que lo recibe? ¿del medio/constitución/material de éstas? ¿Cambia este medio, o son inmutables las neuronas?

Sustancias que se segregan y que dan lugar a los estados de ánimo. ¿Cuales son? ¿qué efectos químicos internos tienen? ¿A qué partes del cerebro afectan? ¿a nervios, a neuronas? ¿Qué sucede cuando bebemos alcohol? ¿por qué sentimos menos dolor y más euforia?

Objeciones de otros

Percepción ¿Cómo sabes que no son también recuerdos? ¿Qué se entiende por percepción? Ya se dice, que cuando miras, el agua tarda más en hervir ... Será porque tu mente hace menos cosas y por eso parece más tiempo.

- respuesta:
¡Ajá! Contradictorio con la teoría del recuerdo del tiempo según hagas muchas cosas o pocas. Además, si tu cabeza está haciendo más cosas, las neuronas puede que también trabajen mas aprisa, produciendo el mismo efecto que cuando te lo pasas bien y el tiempo se te pasa volando.

Maria