Curiosidades!

Aqui os dejo unos videos sobre la vida de Eintein:

Las teorías del siglo XX

La paradoja de Olbers es la contradicción aparente que existe entre que el cielo nocturno sea negro y que el Universo sea infinito. Si lo es, cada línea de visión desde la Tierra debería terminar en una estrella. Por tanto, el cielo debería ser completamente brillante.

Pero los astrónomos saben que durante la noche el cielo que hay entre las estrellas es negro. Una paradoja ocurre cuando se llega a dos resultados opuestos utilizando dos métodos de razonamiento en apariencia válidos. La paradoja de Olbers recibe el nombre del físico y astrónomo alemán Wilhelm Olbers, que escribió sobre la paradoja en la década de 1820.

En 1823 Olbers planteó la solución de que el cielo era oscuro de noche porque algo en el espacio bloqueaba la mayor parte de la luz estelar que debía llegar a la Tierra. Los científicos actuales se han dado cuenta de que la solución de Olbers no funcionaría, ya que la materia en el espacio que bloqueara la luz se calentaría con el tiempo y, finalmente, radiaría con tanto brillo como las estrellas. Las traducciones de los artículos de Olbers al inglés y al francés hicieron que su trabajo fuera bastante conocido. Durante los cien años siguientes la paradoja no fue discutida.

En 1948, el astrónomo británico Hermann Bondi se refirió a la paradoja de Olbers como una parte de la teoría del estado estacionario. La solución de Bondi era que la expansión del Universo provocaba que la luz percibida desde la lejanía fuera rojiza y, por tanto, con menor energía en cada fotón o partícula de luz. Esta solución es igualmente válida para la teoría del Big Bang.

En la década de 1960, el astrónomo estadounidense Edward Harrison llegó al entendimiento y solución actuales de la paradoja de Olbers. Harrison mostró que el cielo es oscuro de noche porque nosotros no vemos las estrellas que están infinitamente lejos. La solución de Harrison depende de que el Universo tenga una edad infinita. Dado que la luz tarda cierto tiempo en alcanzar la Tierra, mirar lejos en el espacio es como mirar en el pasado. Cada línea de visión desde la Tierra no termina en una estrella porque la luz de las estrellas más lejanas que se necesitan para crear la paradoja de Olbers todavía no ha alcanzado la Tierra.

Durante el tiempo de existencia del Universo, las estrellas no han emitido energía suficiente para hacer que el cielo nocturno brille. El efecto del desplazamiento hacia el rojo, por el que la energía de las estrellas más lejanas disminuye, es un efecto menor en este modelo.

En 1948 Hermann Bondi (1919-2005) y Thomas Gold (1920-2004), enuncian su Teoría del Estado Estacionario del Universo, la cual fue sucesivamente ampliada por Fred Hoyle, según la que el Universo siempre ha existito y siempre existirá.

Punto básico de esta teoría es el hecho de que el Universo, a pesar de su proceso de expansión. siempre mantiene la misma densidad gracias a la creación continua de nueva materia.

Esta teoría, que estuvo en auge durante los años 50, ha sido sucesivamente rechazada por la mayoría de los astrónomos quienes apoyan ahora la teoría del Big Bang.

La teoría del universo pulsante, viene a responder la siguiente pregunta: ¿qué había antes del Big bang?

La teoría del Big bang supone que la velocidad de recesión de dichos objetos era mayor en el pasado que hoy. La teoría del universo pulsante sostiene que en un futuro inminente, la fuerza gravitatoria resultante del universo será capaz de frenar su expansión, hasta el punto de iniciar el proceso contrario, es decir, una contracción. Todos los cuerpos celestes comenzarían a acercarse unos a otros a una velocidad cada vez mayor, hasta encontrarse en un mismo punto y constituir otra vez el huevo cósmico. (Big-crunch). Este huevo, después de cierto lapso de tiempo, volvería a estallar, dando orígen a otro universo expansivo.

El ciclo se repetiría eternamente, perpetuándose en el tiempo. Nuestro universo sería el último de muchos surgidos en el pasado, luego de sucesivas explosiones y contracciones (pulsasiones). El momento en que el universo se desploma sobre si mismo atraído por su propia gravedad es conocido como "Big crunch" en el ambiente científico. El Big crunch marcaría el fin de nuestro universo y el nacimiento de otro nuevo, tras el subsiguiente Big bang que lo forme.

Los siglos XVII, XIX, XX.

Después de Newton la astronomía tomo diversos caminos, cada uno de ellos se especificaba en una parte concreta de la astronomía.

Con la ley de la gravitación universal, el problema del movimiento planetario se volvió a estudiar como mecánica celeste.

Los avances de Newton y de los nuevos instrumentos permitieron estudiar paralajes entre estrellas, distancias entre constelaciones, la Vía Láctea, etc.…

Durante los siglos XVIII Y XVI los descubrimientos fueron muchos pero no hubo grandes cambios en las ideas básicas del universo, a excepción del planteamiento de Erasmus

Darwin en su poema "The economy of Vegetation" en 1791, donde escribe la primera presentación de un universo cíclico de expansión y contracción.

Los avances en astronomía durante el siglo XX superan con creces las de todos los siglos anteriores.

La teoría heliocéntrica llega al siglo XX en todo su esplendor, el sol es el centro del universo y todo gira alrededor de él incluidos todos los objetos del espacio profundo dentro de los cuales se encontraban unas nebulosas muy especiales llamadas nebulosas espirales.

También se seguía creyendo en la teoría de los Universos isla esbozada por Kant en la cual las nebulosas espirales eran universos separados de la vía láctea a la cual pertenecía el sol aunque no se tenían pruebas de ello.

Durante esta época Albert Einstein expuso su Teoría de la Relatividad General (es una teoría del campo gravitatorio y de los sistemas de referencia generales) de la que se deduce que el universo no es estático sino que se expande.

Einstein sin embargo le introdujo una constante llamada cosmológica para “detener” la expansión y adecuar su teoría a los conocimientos del momento.

El nombre de la teoría se debe a que generaliza la llamada teoría especial de la relatividad. Los principios fundamentales introducidos en esta generalización son el Principio de equivalencia, que describe la aceleración y la gravedad como aspectos distintos de la misma realidad, la noción de la curvatura del espacio-tiempo y el principio de covariancia generalizado.

Esta teoría esta relacionada con las siguientes teorías físicas:
-Inercia
-Gravitación (son gobernadas por el principio de correspondencia: la relatividad general tiene que producir los mismos resultados, así como la gravedad lo hace en los casos donde la física newtoniana ha demostrado ser certera)
-Electromagnetismo
-Conservación de energia-momentum

Gracias a la teoría de la relatividad de Einstein y a los hallazgos de Slipher (Quien encontró un corrimiento al rojo persistente en sus espectros, este hallazgo se debió a que el efecto Doppler-- variación de la longitud de onda de cualquier tipo de onda emitida o recibida por un objeto en movimiento --indica que las longitudes de onda emitidas por un objeto que se aleja del observador, se alargan corriéndose hacia el rojo en el espectro estudiado. Sin embargo Slipher no encontró la explicación a su hallazgo) y Hubble (encontró una correlación directa entre su distancia y el grado de corrimiento o en otras palabras la velocidad en que se alejan. Acababa de descubrir la expansión del Universo),

Georges Lemaitre, en 1927 publicó un artículo donde desarrollaba la relación del corrimiento al rojo con un universo en expansión.

Posteriormente se comenzó a pensar que si el universo se encuentra en expansión alguna vez todo debió estar unido en un punto de luz al cual llamó singularidad o "átomo primordial" y su expansión "Gran Ruido". Mas tarde el astrónomo Fred Hoyle, quien era opuesto a esta propuesta, la llamo despectivamente "Big Bang".

El Big Bang, literalmente gran estallido, constituye el momento en que de la "nada" emerge toda la materia, es decir, el origen del Universo. La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo.

Inmediatamente después del momento de la "explosión", cada partícula de materia comenzó a alejarse muy rápidamente una de otra, de la misma manera que al inflar un globo éste va ocupando más espacio expandiendo su superficie. Los físicos teóricos han logrado reconstruir esta cronología de los hechos a partir de un 1/100 de segundo después del Big Bang.

La materia lanzada en todas las direcciones por la explosión primordial está constituida exclusivamente por partículas elementales: Electrones, Positrones, Mesones, Bariones, Neutrinos, Fotones y un largo etcétera hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día.

En 1948 el físico ruso George Gamow modificó la teoría de Lemaître del núcleo primordial. Gamow planteó que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión o Big Bang, cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos.

Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble.

De acuerdo con la teoría de la Gran Explosión o del Big Bang, generalmente aceptada, el Universo surgió de una explosión inicial que ocasionó la expansión de la materia desde un estado de condensación extrema. Sin embargo, en la formulación original de la teoría del Big Bang quedaban varios problemas sin resolver. El estado de la materia en la época de la explosión era tal que no se podían aplicar las leyes físicas normales. El grado de uniformidad observado en el Universo también era difícil de explicar porque, de acuerdo con esta teoría, el Universo se habría expandido con demasiada rapidez para desarrollar esta uniformidad.

Según la teoría del Big Bang, la expansión del universo pierde velocidad, mientras que la teoría inflacionaria lo acelera e induce el distanciamiento, cada vez más rápido, de unos objetos de otros. Esta velocidad de separación llega a ser superior a la velocidad de la luz, sin violar la teoría de la relatividad, que prohíbe que cualquier cuerpo de masa finita se mueva más rápido que la luz. Lo que sucede es que el espacio alrededor de los objetos se expande más rápido que la luz, mientras los cuerpos permanecen en reposo en relación con él.

A esta extraordinaria velocidad de expansión inicial se le atribuye la uniformidad del universo visible, las partes que lo constituían estaban tan cerca unas de otras, que tenían una densidad y temperatura comunes.

La teoría inflacionaria de Alan Guth intenta explicar los primeros instantes del Universo. Se basa en estudios sobre campos gravitatorios fortísimos, como los que hay cerca de un agujero negro.

Supone que una fuerza única se dividió en las cuatro que ahora conocemos, produciendo el origen al Universo.

El empuje inicial duró un tiempo prácticamente inapreciable, pero fue tan violenta que, a pesar de que la atracción de la gravedad frena las galaxias, el Universo todavía crece.

No se puede imaginar el Big Bang como la explosión de un punto de materia en el vacío, porque en este punto se concentraban toda la materia, la energía, el espacio y el tiempo. No había ni "fuera" ni "antes". El espacio y el tiempo también se expanden con el Universo.

La teoría inflacionaria, predice que las perturbaciones de densidad producidas durante la inflación. Se trata de perturbaciones de la distribución de materia en el universo, que incluso podrían venir acompañadas de ondas gravitacionales.

La otra predicción comprobable de esta teoría es que el universo debe ser esencialmente plano, lo cual puede comprobarse experimentalmente, ya que la densidad de materiade un universo plano guarda relación directa con su velocidad de expansión.

Esta ultima idea contradecia la afirmacion de la teoria de la relatividad, en la cual se expone que el universo es curvo.

En 1998 las observaciones de supernovas sugirieron que la expansión del Universo se estaba acelerando.

En cosmología física, la energía oscura es una forma hipotética de materia que estaría presente en todo el espacio, produciendo una presión negativa y que tiende a incrementar la aceleración de la expansión del Universo, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva. Asumir la existencia de la energía oscura es la manera más popular de explicar las observaciones recientes en las que el Universo parece estar expandiéndose con una tasa de aceleración positiva.

Aparte esta energia compensa la curvatura del universo haciendo que parezca plano y causa la expansión porque tiene una gran presión negativa. Una sustancia tiene una presión positiva cuando empuja a los objetos que están en su entorno. Esta es la situación habitual para los fluidos. La presión negativa, o tensión, existe cuando la sustancia tira de su entorno. Un ejemplo común de presión negativa ocurre cuando un sólido es estirado para soportar un peso colgante.

La presión negativa causa una repulsión gravitacional. El efecto gravitacional repulsivo de la presión negativa de la energía oscura es mayor que la atracción gravitacional causada por la propia energía. A escala cosmológica, esto también supera a todas las otras formas de atracción gravitacional, dando como resultado la aceleración de la expansión del Universo.

Algunos teóricos piensan que la energía oscura y la aceleración cósmica son un fallo de la relatividad general en escalas muy grandes, mayores que los supercúmulos. Es una tremenda extrapolación pensar que la ley de la gravedad, que funciona tan bien en el sistema solar, debería trabajar sin corrección a escala universal. Se han realizado muchos intentos de modificar la relatividad general; sin embargo, han resultado ser equivalentes a las teorías de la quintaesencia o inconsistentes con las observaciones.

Las ideas alternativas a la energía oscura han venido desde la teoría de cuerdas, la cosmología brana y el principio holográfico, pero no han sido probadas todavía.
-Teoria de cuerdas:La primera formulación de una teoría de cuerdas se debe a Jöel Scherk y John Schwuarz que en 1974 publicaron un artículo en el que demostraban que una teoría basada en objetos unidimensionales o "cuerdas" en lugar de partículas puntuales podía describir la fuerza gravitatoria. Aunque estas ideas no recibieron en ese momento mucha atención hasta la Primera revolución de supercuerdas de 1984.
-La teoría de cuerdas es un modelo fundamental de la física que básicamente afirma que todas las partículas son en realidad expresiones de un objeto básico unidimensional extendido llamado "cuerda" o "filamento".
-De acuerdo con esta propuesta, un electrón no es un "punto" sin estructura interna y de dimensión cero, sino una cuerda minúscula que vibra en un espacio-tiempo de más de cuatro dimensiones. Un punto no puede hacer nada más que moverse en un espacio tridimensional. De acuerdo con esta teoría a nivel "microscópico" se percibiría que el electrón no es en realidad un punto, sino una cuerda en forma de lazo. Una cuerda puede hacer algo además de moverse, puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, macroscópicamente veríamos un electrón; pero si oscila de otra manera, entonces veríamos un fotón, o un quark, o cualquier otra partícula del modelo estándar.

Actualmente, la teoría de cuerdas es la más considerada para tener una teoría unificada o Teoría del todo, es decir, una teoría capaz de describir todos los fenómenos ocurridos en la naturaleza debido a las cuatro fuerzas fundamentales: la fuerza gravitacional, la fuerza electromagnética y las fuerzas de interacción nuclear fuerte y débil.

Cosmologia brana: La cosmología de branas se refiere a varias teorías de la física de partículas y de la cosmología.

La idea central es que la parte visible de nuestro universo de cuatro dimensiones está limitada a una brana ( objetos similares al universo cuadridimensional que se mueven en un substrato de mayor dimensión) dentro de un espacio de dimensionalidad superior llamado el "bulk" o “bulto“ en español.

Principio holografico: es una conjetura especulativa acerca de las teorías de la gravedad cuánticas, propuestas por Gerard 't Hooft y mejoradas y promovidas por Leonard Susskind demandando que toda la información contenida en un volumen de espacio se puede representar por una teoría que viva en el límite de esa región. Es decir: si tienes una habitación, puedes modelar todos los acontecimientos dentro de ese sitio creando una teoría que considere solamente qué sucede en las paredes de la habitación.

Curiosidades!

Aqui os dejo otros videos sobre Galileo, Newton y Kepler.








Aqui os dejo unos links a otros videos sobre estos grandes astronomos:
http://www.youtube.com/watch?v=_KY97wBTKws
http://www.youtube.com/watch?v=oh-VW7Z25UA
http://www.youtube.com/watch?v=mx5LBhdWT9A

Kepler y Newton: la revolución astronomica.

Tycho Brahe (Gran observador que disponía de los medios para construir los equipos mas avanzados y precisos de su época) desde 1580 hasta 1597, observó el Sol, la Luna y los planetas en su observatorio situado en una isla cercana a Copenhague y después en Alemania. Sus observaciones, fueron de las mas exactas disponibles en el renacimiento. Su ayudante, Johannes Kepler, formuló las leyes del movimiento planetario, afirmando que los planetas giran alrededor del Sol y no en órbitas circulares con movimiento uniforme, sino en órbitas elípticas a diferentes velocidades, y que sus distancias relativas con respecto al Sol están relacionadas con sus periodos de revolución.

Kepler trabajó durante muchos años tratando de encontrar un modelo que permitiese explicar los movimientos planetarios utilizando para tal efecto los pensamientos neoplatónicos y el sistema heliocéntrico de Copérnico.

Después de probar, sin éxito, con infinidad de formas geométricas "perfectas", lo intentó con variaciones del círculo: las elipses, con las cuales concordaban exactamente los datos obtenidos durante las observaciones. Esto contradecía uno de los paradigmas pitagóricos que seguían siendo considerados como ciertos después de 2000 años.


Las leyes de Kepler se pueden resumir así:
-Los planetas giran alrededor del Sol en orbitas elípticas estando este en uno de sus focos.
-Una línea dibujada entre un planeta y el sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
-El cubo de la distancia media de cada planeta al Sol es proporcional al cuadrado del tiempo que tarda en completar una órbita.

La única pega que presentaban estas leyes era que no podía explicarse el movimiento planetario como porque los planetas no se caían.

El físico británico Isaac Newton adelantó un principio sencillo para explicar las leyes de Kepler sobre el movimiento planetario: la fuerza de atracción entre el Sol y los planetas, la fuerza que hace que los objetos caigan con aceleración constante en la Tierra (gravedad terrestre) y la fuerza que mantiene en movimiento los planetas y las estrellas es la misma.

Para demostrar su hipótesis, Newton se había basado en investigaciones anteriores, las cuales siempre estaban incompletas en un punto que presentaba posible solución con la teoría de la gravedad.

Newton propuso un modelo matemático que describe la atracción gravitacional entre los objetos con masa y tiene relación con la fuerza que se conoce como peso.

La fuerza de la gravedad es una de las cuatro fuerzas fundamentales en física (electromagnética, nuclear fuerte, nuclear débil y gravedad) y es la que actúa a mas distancia.

Newton buscó unificar dos fenómenos aparentemente dispares: el movimiento de los objetos que caen hacia la tierra y el movimiento de los planetas que giran alrededor del sol. El descubrimiento de Isaac Newton no fue que las manzanas caen en la tierra por la gravedad; fue que los planetas están constantemente yendo hacia el sol, exactamente por la misma razón.

Propuso que la gravedad es una fuerza "universal" y que la gravedad del Sol mantenía a los planetas en sus órbitas. Fue capaz de mostrar que las leyes de Kepler eran consecuencia natural de la "ley de los inversos cuadrados":
-Ley por la que las cantidades se relacionan de tal manera que una de ellas es inversamente proporcional al cuadrado de la otra.

A partir de las observaciones y conclusiones de Galileo, Tycho Brahe y Kepler, Newton llegó, por inducción, a sus tres leyes simples del movimiento y a su mayor generalización fundamental: la ley de la gravitación universal.

La característica esencial de la Ley de Gravedad Universal de Newton es que la fuerza de la gravedad entre dos objetos, es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la distancia que los separa conjetura derivada de la afirmación de Kepler de que los planetas se mueven en órbitas elípticas.

Newton además modificó los telescopios creando los telescopios reflectores Newtonianos que permitieron la observación mas claras de objetos muy tenues. El desarrollo de este y otros sistemas ópticos, dieron a la astronomía un vuelco fundamental y se comenzaron a descubrir, describir y catalogar miles de objetos celestes nunca observados.

En 1797 y 1798, Henry Cavendish confirmó la teoría de Newton y determinó la constante de la proporcionalidad en la Ley de Gravedad Universal de Newton a través de numerosos experimentos como la "balanza de torsión." Con su experimento consiguió medir la masa de la tierra y no sólo confirmó la teoría de Newton, sino que también determinó el valor de la constante gravitacional:

(G=6.67x 10-11 Nm2/Kg2).

Galileo Galilei

Galileo descubrió pruebas sobre el movimiento de la Tierra cuando se inventó el telescopio en Holanda. En 1609 construyó un pequeño telescopio de refracción, lo dirigió hacia el cielo y descubrió las fases de Venus, lo que indicaba que este planeta gira alrededor del Sol. También descubrió cuatro lunas girando alrededor de Júpiter y las manchas solares.

Convencido de que estos planetas no giraban alrededor de la Tierra, comenzó a defender el sistema de Copérnico, lo que le llevó ante un tribunal eclesiástico.

Aunque se le obligó a renegar de sus creencias y de sus escritos, esta teoría no pudo ser suprimida.

Galileo encontró la demostración que buscaba dar de que es la Tierra la que gira en torno al Sol y no al revés con uno de sus descubrimientos :
-La inclinación del eje de rotación del sol es de 7º, la trayectoria de las manchas vista desde la Tierra, debería variar con un patrón estacional, como de hecho ocurre.

Este astrónomo también observo los cráteres de la luna lo que demostraba que los cuerpos celestes no eran inmutables como decía Aristóteles sino que unas estrellas estaban mas alejadas que otras lo que contradecía también la idea de la esfera de estrella fijas.

En 1610 descubrió que Júpiter tenía satélites lo que desmentía que no todos los astros giraban alrededor de la tierra. La antigua teoría griega de que los planetas giraban en círculos a velocidades fijas se mantuvo en el sistema de Copérnico.

Galileo fue el primero en realizar experimentos cronometrados y en utilizar la medición de una forma sistemática. Su revolución consistió en situar la inducción por encima de la deducción, como el método lógico de la Ciencia.

Galileo puede considerarse, por tanto, el padre de las ciencias modernas ya que sus ideas se basaban en experimentos.

Curiosidades!

Aqui dejo unos videos bastante interesantes sobre Copernico.