Vía APOD

Representación artística del sistema estudiado.

Las medidas del movimiento de precesión en un sistema de púlsar binario confirman, una vez más, que la relatividad General es el mejor modelo que tenemos a la hora de describir los fenómenos gravitatorios intensos.

La Teoría General de la Relatividad es uno de los mayores logros intelectuales de la humanidad. Einstein llegó a ella por sus propios méritos y, a diferencia de la Relatividad Especial, no era algo que estuviera flotando en el ambiente intelectual de la época. Sin Einstein quizás ahora no contásemos con ella. Es además una teoría extraordinariamente bella.
Según esta teoría la energía o la masa es capaz de curvar el espacio-tiempo que le rodea. Las trayectorias de caída libre son geodésicas en ese espacio, el equivalente de las líneas rectas en el espacio plano. Las ecuaciones de Einstein se pueden escribir de una forma compacta y bella, pero son muy complejas. De algún modo podríamos decir que estas ecuaciones diferenciales en derivadas parciales están “realimentadas” por ellas mismas de tal manera que solamente se saben resolver analíticamente en casos muy simples.
La Relatividad General (RG), además de explicar los movimientos de objetos celestes, nos permite modelar la evolución del Universo en su conjunto. La Cosmología sin RG sería prácticamente imposible.
La primera vez que la RG fue comprobada se hizo gracias a un eclipse solar. Durante este tipo de eventos es posible ver las estrellas cercanas al Sol y se puede comprobar cómo sus posiciones relativas, vistas desde la Tierra, cambian. Esto se debe a que la luz sigue el espacio curvo que hay alrededor del Sol. Una variante de este efecto, que podemos ver ahora gracias al telescopio Hubble, son las galaxias lejanas que actúan como lentes gravitatorias y que a su alrededor presentan anillos o cruces de Einstein, que en realidad son imágenes distorsionadas de galaxias aún más lejanas que están en el borde del Universo observable.
Otra prueba que pasó esta teoría fue la descripción del desplazamiento del perihelio de Mercurio, y que supuso la confirmación de esta teoría como la que mejor describe los fenómenos gravitatorios intensos.
La penúltima vez que se puso a prueba esta teoría fue cuando la nave Cassini, en su viaje a Saturno, lanzo una haz de ondas de radio desde su posición a la Tierra con el Sol en medio del camino. Al igual que con el eclipse solar, los datos obtenidos fueron los que la teoría predice.
Ahora, una vez más, se ha vuelto a comprobar que Einstein tenía razón. En un artículo publicado en Science el pasado 3 de julio se confirma que las predicciones de esta teoría en la observación de un sistema de púlsares binarios son correctas.
No es la primera vez que se utilizan este tipo de objetos celestes como test de prueba para esta teoría, en los años setenta se vio cómo un sistema pulsares (el llamado PSR1913 +16) perdía energía según ésta se radiaba en forma de ondas gravitatorias al mismo ritmo que predecía la Relatividad General. Pero los sistemas de púlsares binarios no son muy abundantes en el Universo y ha habido que esperar para encontrar otro caso que permita otro tipo de comprobación.
Un púlsar es básicamente una estrella de neutrones, uno de los posibles remanentes de una explosión de supernova. Tienen un tamaño de unos diez kilómetros y una masa como la del Sol, condiciones que bajo el punto de vista gravitatorio son extremas. Como además tienen un campo magnético muy intenso modifican las trayectorias de las partículas subatómica que le rodean, y éstas emiten un haz de ondas electromagnéticas en la misma dirección que el eje magnético. Como el eje de rotación y el eje magnético no tiene por que coincidir, para nosotros se comportan como un faro cuyo haz nos alcanza periódicamente (a veces cientos de veces por segundo). Aunque no veamos directamente la estrella de neutrones, podemos ver con un radiotelescopio su haz de ondas de radio. Las medidas que se pueden tomar son además muy precisas.
De lo 1700 púlsares descubiertos en nuestra galaxia el sistema binario PSR J0737-3039A/B, descubierto en 2003 y situado a 1700 años luz de nuestro sistema solar, es de los poquísimos pulsares binarios conocidos. Las masas y distancia entre los púlsares de este sistema lo hacen ideal para estudiar los efectos relativistas que predice la teoría de la Relatividad General.
Según esta teoría, en este tipo de casos el eje de giro del pulsar debe de cambiar lentamente la dirección a la que apunta conforme orbita alrededor del centro de masas del sistema. Sería un movimiento similar al que efectúa una peonza y que se denomina precesión.
En el nuevo estudio han participado René Breton y Victoria Kaspi, de McGill University entre otros. Estos investigadores descubrieron que uno de estos pulsares efectivamente precesiona según la predicción de Einstein. Los investigadores determinaron que el eje de giro avanza 4,77 grados por año, un cantidad que cae dentro de los 5,07 predichos por la RG si tenemos en cuenta el margen de error. Si la teoría fuera errónea el pulsar simplemente no precesionaría o precesionaría de otra manera.
No se puede ver la orientación del objeto directamente debido a que los púlsares son demasiado pequeños y están muy lejos. Pero en este caso pudieron inferir esta orientación gracias al eclipse que se produce, en este caso, cuando un pulsar pasa por delante del otro. La magnetosfera del primero absorbe parte de la radiación emitida por el otro y así se sabe su orientación espacial. Después de varios años de observaciones pudieron determinar que la precesión observada es la misma que la predicha por la RG.
En el sistema solar las predicciones de la RG y de las teorías alternativas son muy similares, pero los campos gravitatorios muy intensos son mejores escenarios en los que someter a prueba estas teorías. La RG ha pasado esta prueba y cualquier otra teoría que se proponga deberá de pasar este mismo test. Ahora que ya se tienen los resultados experimentales debe de ser relativamente sencillo hacerlo.
Probablemente Einstein, si estuviera vivo, estaría contento con este resultado. Por cierto, las famosas ecuaciones son estas:

Fuentes y referencias:
Nota de prensa en McGill University.
Animaciones.
Podcast en inglés sobre el tema.
Artículo original (resumen).

Articulo aparecido en Neofronteras.

Las preguntas sobre a qué velocidad se mueve la Tierra (o cualquier otra cosa) son incompletas a menos que se añada en relación con qué. Sin un sistema de referencia, los interrogantes sobre movimiento no se pueden responder de manera completa.

Consideremos el movimiento de la superficie de la Tierra respecto del centro del planeta. La Tierra completa una rotación cada 23 horas, 56 minutos y 4,09053 segundos, y tiene una circunferencia de 40.075 kilómetros. Por tanto, la superficie de la Tierra en el ecuador se mueve a una velocidad de 460 metros por segundo (unos 1.700 kilómetros por hora).

En la infancia aprendimos que la Tierra gira alrededor del Sol en una orbita casi circular. Cubre este recorrido a una velocidad de casi 30 kilómetros por segundo (más de 100.000 kilómetros por hora). Además, el sistema solar (incluida la Tierra y todo lo que contiene) orbita alrededor de la Galaxia a unos 2.700 kilómetros por segundo (800.000 kilómetros por hora). A medida que se consideran escalas espaciales mayores, las velocidades implicadas se tornan ¡absolutamente colosales!

Las galaxias de nuestros alrededores también se precipitan a una velocidad de casi 1.000 kilómetros por segundo hacia una estructura llamada el Gran Atractor, una región del espacio que dista de nosotros unos 150 millones de años-luz (un año-luz equivale a 10 billones de kilómetros). Este Gran Atractor, con una masa de 10.000 billones la masa del Sol y una extensión de 500 millones de años-luz, esta compuesto tanto por materia visible que se puede observar como por la denominada materia oscura, que no se ve.

Cada uno de los movimientos recién descritos se menciona en relación con alguna estructura. Nuestro desplazamiento alrededor del Sol esta relacionado con el Sol, mientras que el desplazamiento del grupo local de galaxias se da en relación con el Gran Atractor. De ello surge el interrogante: ¿existe algún marco de referencia que permita definir en relación con él el movimiento de todas las cosas? La respuesta pudo haberla dado el satélite COBE (Cosmic Background Explorer, “Explorador del Fondo Cósmico”).

En 1989 se situó el satélite COBE en orbita alrededor de la Tierra (¡la Tierra vuelve a ser el punto de referencia!) para medir el debilitadísimo eco de radiación que dejo el nacimiento del universo. Esta radiación, la que queda de aquella bola de fuego primordial con una temperatura y densidad inmensas que fue el universo temprano, se conoce como radiación cósmica de fondo de microondas (RCF). Esta RCF, que en la actualidad se extiende por todo el espacio, es el equivalente al rescoldo del fuego cósmico inicial.

Uno de los descubrimientos del COBE fue que la Tierra se mueve con respecto a esta RCF a una velocidad y una dirección bien definidas. Como RCF impregna todo el espacio, al fin podemos responder por completo la pregunta inicial si se toma como referencia este fondo de radiación.

La Tierra se mueve con respecto a la RCF a una velocidad de 390 kilómetros por segundo. Asimismo podemos especificar la dirección en relación con la RCF. Pero es más divertido alzar la mirada el firmamento nocturno y buscar la constelación de Leo. La Tierra se desplaza hacia Leo a la vertiginosa velocidad de 390 kilómetros por segundo. ¡Por suerte no chocaremos contra nada ahí afuera durante el intervalo temporal de nuestras vidas!

Rhett Herman, profesor de Física, Universidad de Radford, Radford, Virginia.

Cuestiones curiosas de ciencia. Scientific American. Alianza Editorial, edición de 2006.

Link: Big Bang para principiantes

Link: Como construir uma máquina do tempo

Timothy Ferris, profesor emérito de la Universidad de California y maestro indiscutible de la literatura de divulgación científica, nos cuenta en La aventura del universo la apasionante historia de cómo el hombre ha ido descubriendo el escenario cósmico en que habita, desde Aristóteles hasta las más modernas visiones del origen y el fin del universo.

El mérito de este libro no reside tan sólo en hacer comprensibles unas teorías científicas complejas, sino en haber acertado a explicar esta «historia» con una extraordinaria amenidad y haber conseguido infundirle calor humano, al mostrarnos a los investigadores como hombres enfrentados a un reto: a Kepler, esforzándose por definir la órbita de Marte; a Galileo que sigue especulando sobre el universo mientras permanece encerrado por la Inquisición; al joven Edward Tryon, exponiendo, entre las risas de sus colegas, unas hipótesis que conducirían al desarrollo de la teoría de la inflación del universo.

Articulo aparecido en Ciencia Kanija. El original apareció en Universe Today y su autora es Nancy Atkinson.

Vía APOD

Vía Bad Astronomy Blog

Junto a la teoría de la relatividad, la otra gran revolución científica que tuvo lugar a comienzos del siglo XX ha sido la física cuántica. Como es sabido, ésta aspira a describir, entre otras cosas, las leyes fundamentales de la naturaleza a escala microscópica. Sin embargo, como el profesor Lapiedra nos muestra con admirable claridad, pronto se vio que de los postulados cuánticos surgían situaciones y planteamientos abiertamente contrarios al sentido común, pero que, no obstante, eran confirmados experimentalmente en el laboratorio. Se trata de lo que el autor denomina «carencias de la realidad», una suerte de fallas ontológicas que impiden asignar siempre una «realidad» previa a todo lo que acontece en este mundo.

Además, y como es habitual en un ensayo que aborda cuestiones de física teórica, el autor no teme indagar en cuestiones claramente filosóficas y, por ello mismo, de alcance universal: ¿qué es la conciencia?, ¿somos libres o estamos determinados en nuestras acciones?, ¿qué puede significar el origen del Universo a partir de una supuesta nada?.

• Primeros párrafos de la introducción del libro

Vía El Tamiz

El avance de la ciencia ha ido modificando radicalmente nuestra manera de comprender el universo a lo largo de la historia. Gracias al progreso científico, los conceptos físicos y matemáticos han transformado nuestra visión: desde Ptolomeo y los pensadores griegos, que concebían el espacio como esferas y mundos planos superpuestos, pasando por Galileo y Kepler, hasta la época moderna, que empieza con la teoría de la gravedad formulada por Newton. En el mundo contemporáneo la revolución científico-técnica vino de la mano de la teoría general de la relatividad de Einstein, que fijó el nuevo paradigma sobre las leyes del universo físico. Desde Einstein, la ciencia ha evolucionado hacia las teorías cuánticas, espacios curvos, geometrías no euclídeas, ideas sobre la antimateria y las partículas y otras formas de aproximación a la realidad.
Con este marco conceptual como punto de partida, Roger Penrose, uno de los matemáticos y físicos más prestigiosos del mundo, levanta este «monumento» del conocimiento: un completo estado de la cuestión del saber actual y de todos los instrumentos conceptuales para comprender la física, la matemática y las leyes científicas que rigen el universo. Explicaciones, conceptos, estado de las investigaciones en curso, repaso y argumentaciones, comentarios sobre las leyes del universo y últimas teorías, este libro es la biblia de todos los conceptos de la física moderna.
Un libro definitivo e imprescindible para tener en la mano, en un solo volumen, todo el saber acumulado hasta la actualidad sobre el universo, el espacio, las leyes que lo rigen y los conceptos esenciales. Todo lo que hay que saber sobre el funcionamiento del espacio y el tiempo, la gravitación universal, la cosmología moderna, los últimos descubrimientos en termodinámica, la antimateria, los agujeros negros, el big bang y la formación del universo, etc. Se trata, sin duda, de una obra de referencia fundamental.

Vía Bad Astronomy Blog

Voy a copiar una parte pequeña del libro de Francis S. Collins que ilustra algo lo que esta siendo debatido, es en el fondo la idea de un princípio antropocéntrico:
 

"Consideremos tres observaciones:

1. En los primeros momentos del universo, después del Big Bang, la materia y la antimateria fueron creadas casi en cantidades iguales. En un milisegundo de tiempo, el universo se enfrió lo suficiente para que se "condensaran" quarks y antiquarks. Si chocan, lo que en esa alta densidad pasaría rápidamente, resultaría en la completa aniquilación de los dos y la formación de energía fotónica. Pero la simetría entre materia y antimateria no era totalmente precisa; por casi cada mil millones de partes de quarks y antiquarks, existía un quark extra. Esta diminuta fracción de potencialidad inicial del universo entero es lo que forma la masa del universo actual.
¿por qué esa asimetría? Parece más "natural" la simetría. Pero de ser así pronto el universo sería solo radiación pura y no habría existido ni los planetas ni la vida ni las personas.

2. La forma en que el universo se expandió tras el Big Bang dependió críticamente de la masa y energía total del universo, y también de G. El increible grado de afinación de estas constantes físicas ha sido motivo de admiración para muchos expertos. Hawking escribe: "¿Cómo es posible  que el universo se iniciara con una tasa de expansión tan próxima a su punto crítico que separa a los modelso  que vuleven a colapsar de los que siguen expandiendose indefinidamente y que incluso ahora, diez mil millones de años después, esté expandiendose a una tasa todavía casi identica al punto crítico? Si un segundo después del Big Bang la velocidad de expansión hubiera sido menor incluso en un cien millonésimo de millonésimo, el universo se habría vuelto a colapsar antes de que hubiera podido alcanzar su tamaño actual"
Por otro lado si la expansión hubiera sido incluso mayor, las estrellas y los planetas jamás se hubieran podido formar.(...) La existencia del universo como lo conocemos yace sobre un cuchillo de improbabilidad.

3. La misma circunstancia es aplicable a la formación de átomos pesados.
Si la atracción  nuclear fuerte que mantiene protones y neutrones juntos hubiera sido ligeramente más débil, solo habría hidrógeno. Si fuera más fuerte, el H se habría convertido en helio (He), es decir el 25 % de la materia básica para la vida sería He, los hornos de fusión y su capacidad de generar elementos pesados jamás hubiera existido.
Para hacer esta observación más notable, parece qu el afuerza nuclear está ajustada lo suficiente para que se forame carbono, que es crítico para la formación de la vida en la Tierra. Si fuera distinta, el carbono se habría convertido en oxígeno.

(...) En resumen, el universo es ámpliamente improbable(...)
(...) Hawking, citando a Ian Barbour escribe: " las probabilidades en contra de que surja un universo como el nuestro a partir de algo como el Big Bang son enormes. Creo que tiene implicaciones claramente religiosas.(...)"

¿Cómo habla Dios? La evidencia científica de la fe. Francis S. Collins.
pags 82-84
Uff, el libro es tremendamente largo, pero apasionante. Insisto en lo recomendable de su lectura pormenorizada y reflexiva.

Francisco Prieto Rosselló (director de pedaleosymas)

Vía BLDGBLOG

Oggi apro ufficialmente questo mio blog.

Vi chiederete….”questo ora chi è ?…… perché un blog sulla scienza dei cieli…quando ci sono tante discussioni molto più utili ed interessati su questa Terra?

Vedete…. tutto ciò che accade sul nostro meraviglioso pianeta azzurro è frutto di una incredibile ed affascinante storia evolutiva il cui fine ultimo, se mai ve ne fosse uno, è forse il più grande enigma per il quale secoli di storia e vite di uomini sparsi lungo il corso del tempo non sono bastati ad intaccarne il segreto velato.

Ora, nonostante possiate pensare che tutto ciò non ci riguardi direttamente, dovete considerare che soltanto una sottilissima pellicola di aria ci separa dall’immenso spazio che sta là fuori. Comprendere le cose che circondano la nostra vita, o ammirare la sottile poesia composta dalla Natura permetterebbe a ognuno di noi un approccio alla vita certamente diverso… un rispetto della vita e di noi stessi finalmente sincero.

Oggi siamo pervasi da infinite stimolazioni che inducono ad un’amplificazione artificiosa delle nostre esigenze apparenti, che conducono ad una contrazione del nostro modo di vivere e di pensare. Corriamo ogni giorno senza sosta, senza alcune volte comprendere il motivo reale di tanto affanno…e nel contempo tendiamo a dimenticare il rapporto unico che la Natura ha concesso a noi uomini......quello di poterla comprendere intimamente ed amarla.

Chi sono io?

Mi chiamo Raffaele Battaglia, ho quasi 37 anni, sono un astrofisico...o meglio ero un astrofisico. Oggi vivo grazie al lavoro che porto avanti nella mia società. Un lavoro che in ogni modo mi permettere di restare in contatto con la mia passione per il Cielo. Ve beh! Prima o poi ne parlerò.

Per ora è tutto.

Saluto chiunque si trovi casualmente a leggere queste mie prime righe. E che dire......

Mi troverete qui molto spesso se volete leggere e partecipare con me a discussioni sulla Vita e l'Universo.

Raffaele

El universo más simple que podemos imaginar contiene solamente materia visible (bariones) y radiación (energía). En el modelo matemático más sencillo del universo en expansión desde el big bang hay una densidad crítica (ρc) por encima de la cual el universo es abierto y se expande eternamente y por debajo de la cual es cerrado y acabará contrayéndose en un big crunch. La densidad de la materia bariónica (ρb) y de la radiación (ρr) se normalizan respecto a la densidad crítica dando lugar al parámetro adimensional Omega, sea Ob (=ρb/ρc) u Or (=ρr/ρc) para la materia bariónica y para la radiación, respectivamente, siendo O el valor total para el universo. Si O>1 es abierto, si O<1 es cerrado, y si O=1 es el universo es plano. Hasta principios de los 1980s se pensaba que el valor correcto del parámetro O (densidad de "contenido" del universo) era menor de la unidad, aunque algunos autores "gustaban" de un valor O=1.

Sin embargo, las observaciones astronómicas desde mediados de los 1970s indican que la mayoría de la materia en el universo no es bariónica, no es visible, es materia oscura. Es decir, la densidad de materia Om en el universo es fundamentalmente materia oscura Oo en lugar de materia visible Ob. Más aún, a principios de los 1980s se desarrolló el modelo inflacionario, el universo en sus primeros instantes sufre una expansión exponencial, que tiene como consecuencia la preferencia por un valor O=1 (valor crítico). Durante los 1980s, los cosmólogos teóricos preferían un modelo con O=Oo=1, aunque los datos astronómicos de los cosmólogos observacionales sugerían que Om=Oo=0.2-0.3. Sólo a finales de los 1980s y principios de los 1990s algunos teóricos sugirieron que podría existir alguna forma o componente de densidad de energía "oscura" Oe que reconciliará el resultado inflacionario O=1 con los datos experimentales Om=0.2-0.3. Los primeros análisis indicaban que este tipo de "energía" estaba distribuida uniformemente por todo el universo y que tenía una presión negativa (responde de forma antigravitatoria).

Este era el estado de las cosas hasta finales de 1990s, cuando las observaciones de supernovas Ia como candelas para medir distancias grandes mostró que la expansión del universo actualmente se está acelerando, lo que se puede explicar con una componente de energía oscura Oe=0.60-0.75. Cuando se trata esta energía como un fluido, su presión es negativa (si su densidad de energía es positiva). La elección más sencilla para explicar esta energía oscura es la existencia de una constante cosmológica en las ecuaciones de Einstein de la gravedad. Este término en dichas ecuaciones actúa como un fluido con presión negativa, compatible con las observaciones.

El resultado es un universo con una composición, cuando menos, extraña. La densidad de radiación (energía "visible") es ridícula, Or=0.00005, la densidad bariónica (materia "visible") es muy pequeña, Om=0.04, la densidad no bariónica (materia "oscura") tiene Oo=0.26 y la energía oscura tiene Oe=0.70. Como no sabemos qué es la materia oscura y no tenemos una explicación "buena" para la energía oscura, el 99.6% del universo no es desconocido.

En relatividad general la aceleración de la expansión del universo está controlada por la suma de la densidad más 3 veces la presión, (ρ+3p) y no solamente la densidad ρ. Cuando (ρ+3p)>0, la gravedad total resultante es atractiva y la expansión se desacelera. Por el contrario, cuando (ρ+3p)<0 la gravedad muestra efectos "repulsivos" y la expansión del universo se acelera. En otras palabras, si la energía oscura domina sobre la materia, genera suficiente presión negativa para que el universo acelere su expansión. Ese es el resultado experimental observado por el corrimiento al rojo del espectro de las supernovas.

El nuevo modelo de "cómo parece que son las cosas" es muy bueno a la hora de predecir cosas y concuerda con un gran número de observaciones cosmológica independientes, las mas importantes son las siguientes:
(a) Pequeñas fluctuaciones cuánticas en la distribución de energía en los inicios del universo fueron amplificados por una inestabilidad gravitatoria lo que las llevó a formar el núcleo de las futuras grandes estructuras del universo (galaxias, cúmulos, etc.) que existen hoy en día. La amplificación se produjo gracias a un periodo inflacionario de expansión exponencial. Las fluctuaciones cuánticas amplificadas son las fluctuaciones del campo de energía responsable de ésta, llamado campo inflatón, cuya naturaleza exacta actualmente es una incógnita.

(b) Aunque desconocemos el modelo exacto del inflatón, con lo que carece de poder predictivo per se, los posibles modelos tienen parámetros ajustables que permiten que el campo de fluctuaciones cuánticas tenga un espectro gaussiano caracterizado por un espectro de potencia compatible con las observaciones del fondo cósmico de microondas obtenidas por la sonda WMAP. Las observaciones de gran precisión de WMAP confirman este escenario (o mejor, el escenario se puede adaptar fácilmente a las observaciones).

(c) Simulaciones numéricas de la posible evolución de las pequeñas perturbaciones en el campo del inflatón permiten observar universos con características estadísticas para la materia bariónica (la visible) muy similares (estadísticamente, he dicho) a las observadas astronómicamente.

(d) Más aún, la cantidad de deuterio (hidrógeno pesado) estimada en el universo es compatible con una nucleosíntesis primordial en un universo con los parámetros previamente descritos. La nucleosíntesis "prueba" el universo cuando tenía sólo unos pocos minutos, mientras que el fondo cósmico de microondas lo prueba con varios cientos de miles de años. Que ambas observaciones sean compatibles es una prueba muy importante de lo razonable del modelo.

En palabras de Padmanabhan, "aunque no entendemos nuestro universo, hemos tenido mucho éxito en parametrizar nuestra ignorancia en términos de unos números bien elegidos."

El mayor problema de nuestra comprensión de nuestro universo es el la energía oscura. El modelo más sencillo para la energía oscura considera que no es un fluido de presión negativa (que tendría una ecuación de estado p=w.ρ con w=−0.8 ) sino que es un valor no nulo de la constante cosmológica λ (con ecuación de estado p=−ρ, es decir, w=−1). Sin embargo, esto acarrea un nuevo problema, el problema de la constante cosmológica. Si adimensionalizamos las ecuaciones de Einstein para obtener un escala "natural" para la constante cosmológica, utilizando unidades de Planck, el único valor razonable para la escala de λ es 10^(−123), sí, un valor 123 órdenes de magnitud menor que la unidad. Esto ha llevado a mucha gente a creer que la constante cosmológica es exactamente cero. Pero las observaciones indican que su valor es no nulo. ¿Por qué la constante cosmológica tiene un valor no nulo tan pequeño?

Normalmente el valor nulo de una constante está relacionado con una simetría en las ecuaciones (alguna magnitud que se conserva de forma exacta). Sin embargo, no se conoce tal magnitud asociada a λ=0 (no la hay en las ecuaciones de Einstein). Por ejemplo, que el fotón tenga masa en reposo exactamente cero está relacionada con la simetría o invarianza de fase en el electromagnetismo (electrodinámica cuántica). La supersimetría, aún no descuberta experimentalmente pero que está en los objetivos del próximo LHC del CERN, asegura que λ=0, a alta energía, pero esta simetría está rota a baja energía y no puede explicar dicho valor en un contexto cosmológico.

Finalmente, hay otro problema importante en relación a la constante cosmológica que aparece frecuentemente en la literatura científia, ¿por qué ahora? Por qué en "nuestra" época del universo la contribución de la energía oscura a la densidad del contenido del universo (la enegía oscura) es comparable a la energía del resto de la materia del universo. hat could be called the “why now” problem of the cosmological constant. Según, Padmanabhan una teoría capaz de predecir el valor numérico actual de λ, debe también resolver el problema de por qué ahora su valor es comparable al resto de la densidad de energía. Actualmente tal teoría no existe.

Actualmente no tenemos ninguna teoría que explique los valores de las densidades de las componentes del universo. Ni ρr cuyo valor lo conocemos por la temperatura del fondo de microondas, para la que no tenemos ninguna teoría que explique por qué vale 2.73 ºK cuando han transcurrido cierto número de miles de millones de años desde que se formaron las galaxias. Ni tampoco tenemos ninguna teoría que explique el cociente de ρr/ρb, ni ... En resumen, necesitamos nuevos datos experimentales pero también necesitamos nuevas "mentes", nuevos "genios" que pongan los puntos sobre las íes en estos acuciantes problemas cosmológicos.

Un docente dell'autore citato nel libro in questione

E' difficile scrivere in merito a questo libro perchè è un libro controverso, dibattuto, ma innegabilmente potente nella sua originalità.

E' uno scritto controverso perchè propone un cambiamento di paradigma drastico, netto, evidente e come la storia della scienza insegna testi del genere generano sempre un dibattito, più o meno acceso e rispetto a molte battaglie quella di Seth Lloyd sembra addirittura sottotono.

Va bene, facciamo un passo alla volta. Il paradigma scientifico a cui siamo oramai abituati dopo secoli di scienza Occidentale è quello dell'Universo come macchina, come un marchingegno di cui smontiamo, come dei bambini curiosi, ogni singolo pezzo per analizzarlo. L'idea è che compreso ogni singolo pezzo arriveremo ad una comprensione globale del cosmo. Questa filosofia pareva essere stata messa parzialmente in crisi dalla meccanica quantistica, ma di fatto è quella che vediamo in giro, quella che sta alla base della nostra tecnologia e del nostro modo di pensare.

In questo libro viene proposto di pensare all'Universo non più come ad una macchina molto complicata, ma come ad un computer, un computer quantistico. Una buffonata? Forse dite così perchè dobbiamo rivedere la nostra idea di computer, leggiamo Wikipedia:

A computer is a machine that manipulates data according to a list of instructions.

E quindi? Quindi un computer può anche non essere il portatile che avete sulle ginocchia o la scatola grigia che c'è qui per terra, ma è una qualsiasi macchina che manipola dati seguendo una lista di istruzioni. Se estendiamo leggermente la definizione, e facciamo ciò soltanto per non finire nel dibattito in corso (e di cui prossimamente quasi di sicuro si parlerà) in merito a che cosa sia una macchina e che cosa non lo sia, un computer è sostanzialmente qualcosa che elabora o manipola dati. Perciò un bambino che fa la prova del nove sul suo quaderno può essere visto come un computer (anche se può essere riduttivo). E già si nota che la questione non appare più assurda come poteva sembrare ad un primo acchito.

Ho accennato però al fatto che si tratta di un computer quantistico e qui si potrebbero (e si dovrebbero) scrivere post su post in merito.  Per brevità mi limito a dire che è una macchina che sfrutta caratteristiche peculiari della materia a livello microscopico e che ha capacità di calcolo decisamente migliori di quelle dei computer tradizionali. Mi limito a dire che è stato ipotizzato e che piano piano se ne stanno costruendo alcuni prototipi che però sono piccoli (pare che il problema sia costruire computer quantistici sempre più grandi). Un computer quantistico usa le  interazioni tra particelle per computare e l'Universo è costituito da interazioni tra particelle fondamentali: il parallelismo sembra reggere. I due sistemi vengono dimostrati (nel libro) essere logicamente equivalenti. L'Universo elaborerebbe sostanzialmente se stesso (e questo mi ricorda molto Aristotele quando parlava di Dio come di puro Pensiero di Pensiero).

Ma cosa comporta tutto questo? E soprattutto perchè ci sarebbe bisogno di questo nuovo paradigma?

La risposta alla prima domanda è interessantissima: tutto questo porta ad un nuovo modo di descrivere l'Universo tramite sì le leggi della fisica, ma tramite una loro versione legata all'informazione oltre che all'energia. Per quanto riguarda la seconda domanda dobbiamo tornare alla "vecchia fisica" quella che descrive l'Universo come macchina e vedere perchè, dati i progressi fantastici a cui si è arrivati grazie ad essa, forse è meglio cambiare. Uno dei nodi centrali della fisica contemporanea è costituito da una serie di tentativi di conciliare la meccanica quantistica conl a descrizione relativistica della gravità in una grande unica Teoria del tutto. Ebbene questo obiettivo ad oggi pare che non sia stato raggiunto e invece ragionando nei termini del nuovo paradigma pare che la soluzione al problema non sia così distante.

Inoltre ragionando in termini di Universo come computer quantistico si avrebbe una spiegazione dell'affascinante, ma difficile da spiegare fenomeno della complessità che circonda totalmente la nostra esistenza dal mistero dell'Universo, a quello della vita passando per il cervello umano e la riproduzione sessuata.

Un libro quindi che potrebbe segnare la storia della scienza, oppure no, ma che merita comunque di essere letto vista la varietà degli argomenti presentati (si spazia parecchio tra cosmologia, fisica fondamentale, teoria dell'informazione e qualche sprazzo di biologia) e l'originalità delle ipotesi.

Per approfondire: un'intervista a Seth Lloyd e la pagina web dedicata al libro

a.d.p.

]]> http://blogtecadefisica.wordpress.com/?p=232 Wed, 09 Jul 2008 22:24:04 +0000 blogtecadefisica http://blogtecadefisica.wordpress.com/?p=232 Dos disciplinas científicas que han avanzado muchísimo en el último siglo en el conocimiento de la naturaleza, la física de partículas elementales y la astronomía, se están fundiendo en escenarios compartidos.
Ver más en madri+d

Todos aqueles assuntos que voce sempre quis entender, mas achava que era difícil, serão apresentados de modo bastante fácil, sem matemática  e totalmente compreensível para o público em geral (2º grau ou Superior) a Física Moderna, começando pelas Teorias da Relatividade Restrita e Geral, passando pela Mecânica Quântica, Cosmologia: do Big Bang aos buracos negros e os mais recentes modelos do Universo em expansão acelerada, de modo a todos entenderem a Física que permeia nossa Cultura e praticamente todas as ações do Cidadão do Terceiro Milênio.

Solitamente la figura di Claude Lévi – Strauss (le sue opere e la sua scuola di pensiero) viene immediatamente affiancata al ramo strutturalista dell’antropologia; in alcuni casi lo studioso francese viene addirittura definito il “padre dell’antropologia strutturale”. Per comprendere i motivi che hanno portato l’opinione scientifica e non ad attribuirgli questo grado, riteniamo utile approfondire quelle che sono le sue influenze epistemologiche e, soprattutto, il concetto stesso di struttura sul quale poi baserà l’intero apparato teorico che prenderà il nome di “Antropologia Strutturale”. Il percorso formativo di Lévi – Strauss non può essere considerato lineare e, soprattutto, non propriamente diretto verso l’approfondimento delle scienze etnografiche. In effetti, lo stesso Lévi – Strauss sottolinea il suo essere un autodidatta dell’etnografia, e di essersi distaccato dalle fumose nozioni metafisiche della sociologia positivista di Compte e Durkheim proprio per ottenere un contatto più ravvicinato con la realtà empirica e la diversità culturale (Comba, 2000:20). Un desiderio che gli è stato esaudito dall’antropologia anglo – americana. Al di là di questa semplice annotazione, il rapporto tra Lévi – Strauss e la branca anglofona dell’antropologia appare decisamente più vincolante nel momento in cui si considera l’influenza che Franz Boas ha avuto nell’articolazione del pensiero lèvistraussiano. Per lo studioso francese, Boas (nato in Germania ma trasferitosi in America) ha avuto il merito di diffidare da ogni teoria deterministica dei fenomeni umani e, allo stesso tempo riconoscere l’esistenza di leggi psicologiche inconsce ed universali del comportamento umano, riscontrabili in posti e tempi differenti, ed anticipando (come vedremo) il pensiero linguistico. Leggi l'intera proposta didattica su ZON/A

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O homem é uma miniatura do Universo, o microcosmo inserido no macrocosmo. Nós somos partes de um Todo Unificado, um grande e infinito corpo universal. Essa visão é simplificada se compreendermos que os átomos, as moléculas e as células de nossos corpos são um cosmo tão vasto quanto o que vemos no exterior. Quando nos interiorizamos, vamos desenvolvendo aos poucos a consciência de responsabilidade cósmica, nos tornando responsáveis pelo que se manifesta em nossas vidas (individual e grupalmente) e pelo que refletimos ao Universo. Olhando ao nosso redor, olhamos para nós mesmos. Sim, aquilo o que nos incomoda fomos nós mesmos que colocamos alí, faz parte de nós. Atitudes, palavras, nossos pensamentos e sentimentos são os criadores do nosso agora. Somos criadores da nossa realidade, tudo o que emitimos através dessas ações é instantaneamente transformado em realidade em algum nível do nosso Ser. Cabe a nós mesmos, como individualidades componentes do Todo, requalificarmos nossas transmissões para passarmos a colaborar com a evolução universal de forma positiva.

"Tudo o que somos é pensado.
Se um homem fala ou age com uma mente impura,
O sofrimento o acompanha tão de perto
Como a roda segue a pata do boi que puxa o carro.

Se um homem fala ou age com a mente pura,
A felicidade o acompanha como sua sombra inseparável.
Tudo o que somos
É pensado." - Dhammapada

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