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La Coctelera

La luz y los Agujeros Negros

Lo cierto es que si pensamos en este tema es un tema realmente complejo, a simple vista puede ser un fenómeno sumamente simple... los agujeros atraen la luz simplemente porque atraen a todo ¿pero por qué? ¿por qué a la luz? porque se traga todo incluso el espacio el tiempo la luz todo (fue la respuesta de mi profesor)...

La verdad es que con aquella respuesta quede aún más confundido pero de igual manera comencé a pensar: "la luz en sí posee la llamada dualidad onda-partícula, una parte es una onda electromagnética (se puede propagar en el vacío), longitudinal y viajera (viaja en una sola dirección), mientras que por otra posee un comportamiento de particulas, por los fotones o cuantos de luz que son diminutos elementos con vida muy corta (1x10^-5 [sg]), pues bien la luz posee esta particular cualidad, pero la gracia no termina ahi, ya que sólo puede actuar de una forma y no se sabe cuando ni como. En otras palabras la luz bajo ciertas condiciones se comporta como onda, pero bajo las mismas como partícula, provocando una cierta controversia"... pero ¿por qué la luz siempre es atraída por los agujeros negros?

Aquí hay que probar con ambos casos, primero un agujero negro posee un inmenso campo gravitatorio (gran masa y minimo volumen, es decir inmensa densidad), sin embargo, un campo electromagnetico (tal como el que propaga a la luz como onda) no debiese ser alterado por uno gravitatorio, pero no obstante la luz es tragada por el agujero negro. Por otro lado tenemos el comportamiento como partícula de la luz, los fotones si bien son particulas (y elementales por lo demás, no tienen subdivisiones ni nada por el estilo) no poseen masa (ya que viaja a la velocidad de la luz 3x10^8 [m/s]) y si no poseen masa no pueden ser atraídas por agujeros negros. Pero tal como dijera mi amigo personal "ni lo uno ni lo otro sino todo lo contrario".

Pues bien para explicar este fenómeno lo único que nos queda es utilizar la ley de las cuerdas (pero no es mi objetivo confundirlos más), ya que es la única ley que relacionaagujeros negros y cosas por el estílo. Yo tengo otra solución a este determinado problema, y es que si nos situamos en el espacio tiempo, nos daremos cuenta que este se curva a medida que se le proyecta una masa, mientras mayor sea esa masa mayor será la desviación del espacio tiempo. Ahora bien, como la masa de los agujeros negros es tan gigantescamente inmensa (unas cien veces nuestro sol) y en un espacio tan reducido (muchas veces pueden ser del porte de la palta de la mano, o menor!!!), desvía tanto dicha tela cuadrimencional que la rompe, haciendo un agujero hacia el vacío.

Puede sonar extraño pero todo se cae allí, tal como en un juego de bolitas o de golf.. la verdad no es que las cosas se atraigan y desaparescan, todo ese poder destructivo ha sido ya casi eliminado por los científicos modernos, en los agujeros negros la velocidad de escape es tan alta que ni la luz puede escapar es decir todo lo que entra no sale jamás, repito para que no queden dudas: los agujeros negros no poseen un inmenos poder destructivo como el que siempre se les ha señalado, solo son como agujero...

Así la luz (tal como el resto de los objetos cosmicos y celestiales) viajan tranquilamente por el espacio hasta que se topan con este misterioso agujero y desaparecen. En el caso de la luz, especialmente, tanto como onda y como partícula existe una explicación al respecto. Como fotón, la luz cae en esta especie de agujero como cualquier objeto terrestre cae e un agujero lo suficiente mente hondo como para no ver. Como onda, cabe recordar que al ser longitudinal viaja en longitudinalmete pero a escala macro pareciese que viajara en línea recta, así se acerca a este agujero y cae en el a su respectiva velocidad.

El misterio es que hasta nuestros días aún es un misterio hacia donde viajan las partículas que caen en aquellos agujeros negros, se postula que podrían poseer especies de tubos de gusanos (gluones), que el tiempo se acebe alli (como lo plantea S. Howking) o que el vacío se haga presente. Lo cierto es que cualquiera sea la verdadera respuesta tardaremos un buen tiempo en descubrirla.

El espacio-tiempo: un universo con algo más que tres dimensiones

Muchas noches desvelé pensando de qué estaba compuesto el universo... ¿era precisamente vacio? ¿la Tierra y los demás demás planetas estaban efectivamente flotando?. De ser así me preguntaba como era posible que por la simple fuerza de atracción gravitatoria (Fc=G*m*M/d2, propuesta por Sir Isaac Newton) todos los planetas orbitaranen forma eleptíca, pero lo que era más extraño: todos exactamente a la misma altura.

Si efectivamente fuera sólo vacío el que nos rodea los planetas tenderían a ubicarse al azar (es decir, uno más arriba o abajo que el otro, teniendo en cuenta tres dimensiones), según el principio de incertidumbre de Werner Heisemberg, cosa que no ocurre. Ya que si vemos la típica fotografía del sistema solar, notamos esta particularidad.

Así que ligado ya en parte a este concepto me puse a investigar que había en nuestro universo, que era eso que nos rodeaba...

En esta extraña búsqueda me encontré en una lucha órfica contra mis propios deseos de aceptar qué quizá no habría respuesta a mis interrogantes, pero vencí. Poco a poco fui encontrando información al respecto por lo que no me fue caótico dejar tales pensamientos en el orden adecuado.

Lo primero que encontré fue lo que creían los científicos del siglo XIX: "el universo está compuesto por una sustancia en tres dimenciones la cuál se desplaza junto con la Tierra y permite el desplazamiento de la luz"... Ya no estabamos rodeados de vacío sino de una especie de sustancia a la cuál llamaron eter, la cuál permitía el desplazamiento de la luz en el vacío a una velocidad infinita. El que se moviera o fuera estático tal cómo dice la frase es sin importancia, pues ningún científico de la época pudo probar ninguna de las dos hipótesis por más laborioso que fuera su experimento.

A principios del siglo XX nos hallamos frente a un científico fenomenal (Albert Einstein) que pudo solucionar el problema del eter y de lo que nos rodeaba, con una respuesta muy simple "el eter no existe"

Einstein propuso una especie de tela cuadridimensional (cuatro dimensiones), que era la que sostenía a los planetas y hacía que estos giraran en órbitas elípticas, la cuál se curvaba como cualquier tela al sostener un objeto con masa y hacía girar a su alrededor a obetos de menos masa por la misma presión que ejercía sobre esta tela. Era de cuatro dimensiones pues porque aparte de reunir el espacio reunió el tiempo (de ahi su nombre espacio-tiempo), es decir el tiempo pasaba a ser la cuarta dimensión y dejaba de ser el típico ente lineal con un pasado infinito y un futuro infinito: el tiempo se podría cambiar...

Por estas razones en 1905 cual Einstein hizo sus publicaciones en el Annaber der Physics la llamo Teoría de la relatividad, y aparte dijo que la luz se movía en este espacio temporal a una velocidad finita (300.000 km/s), pero esta velocidad era independiente del observador, es decir si objeto va a 300.000 km/s (lo cual es imposible, después detallaré el por qué), la luz lo sobrepasará a 300.000 km/s, es decir no importa la velocidad con que vayamos la luz siempre tendrá la misma velocidad y esta sólo se alterará al cambiar de medio, siendo en medios más densos menor...

Estas teoría fueron comprabadas en Sudafrica en el eclipse de sol de la década de 1950. Lo más curioso de toda esta historia es que a pesar de que la presnetación de estas teorías fue tan fabulosa nunc se le haya otorgado un nobel por este trabajo, ya que su nobel de 1921 fue por el fenómeno fotoelectrico, quizá los científicos de la época no estaban preparados para tal abrupto quiebre.

¿Era Einstein un extraterrestre?

Albert Einstein estaba exhausto. Por tercera noche consecutiva, su bebé Hans, llorando, mantuvo a la familia despierta hasta el amanecer. Cuando Albert finalmente se durmió... era hora de levantarse e ir a trabajar. No podía faltar ningún día. Necesitaba el trabajo para mantener a su joven familia. Caminando con energía hacia la Oficina de Patentes donde era "Técnico Experto, Tercera Clase", Albert se preocupaba por su madre. Se estaba haciendo vieja y frágil, y sus relaciones con ella eran tensas: no aprobaba su matrimonio con Mileva. Albert echó un vistazo a una ventana de la tienda por la que pasaba. Su cabello era un desorden; había olvidado peinárselo otra vez.

Trabajo. Familia. Sobrevivir hasta fin de mes. Albert sentía la presión igual que cualquier padre y marido joven.

Para relajarse, revolucionó la física.

En 1905, a la edad de 26 y cuatro años antes de poder conseguir un trabajo como profesor de física, Einstein publicó cinco de los más importantes artículos en la historia de la ciencia —todos escritos en su "tiempo libre". Probó que los átomos y las moléculas existían. Antes de 1905, los científicos no estaban seguros acerca de ello. Argumentaba que la luz viajaba en pequeños cuantos de luz, de vida extremadamente corta (más tarde llamados "fotones") y de esa forma estableció la fundación de la mecánica cuántica. Einstein describió su teoría de la relatividad especial: "espacio y tiempo eran hilos en una tela común, proponía, que podían ser doblados, estirados y retorcidos".

Ahh, y a propósito, E=mc2.

Antes de Einstein, el último científico que había tenido un despertar creativo semejante fue Sir Isaac Newton. Esto sucedió en 1666 cuando Newton se recluyó en la granja de su madre para evitar el contagio de una plaga en Cambridge. Sin nada mejor que hacer, desarrolló su Teoría de la Gravitación Universal.

Durante siglos los historiadores llamaron a 1666 el annus mirabilis de Newton, o "año milagroso". Ahora esas palabras tienen un significado diferente: Einstein y 1905. Las Naciones Unidas han declarado 2005 "El Año Mundial de la Física" para celebrar el centenario del annus mirabilis de Einstein.

La cultura popular moderna pinta a Einstein como un súperpensador de cabello desordenado. Sus ideas, nos dicen, estaban probablemente muy por delante de las de otros científicos. Debe haber venido de algún otro planeta —quizás del mismo en el que creció Newton.

"Einstein no era alienígena", se ríe Peter Galison, físico e historiador de la ciencia de la universidad de Harvard. "Era un hombre de su tiempo". Todos sus artículos de 1905 desentrañaban problemas que estaban siendo estudiados, con diverso éxito, por otros científicos". Si Einstein no hubiera nacido, [esos artículos] habrían sido escritos de una u otra forma, con el tiempo, por otros", cree Galison.
Lo destacable de 1905 es que un único individuo fuera el autor de las cinco publicaciones, además de la original e irreverente forma en que Einstein llegó a sus conclusiones.

Por ejemplo: el efecto fotoeléctrico. Esto era un misterio a principios de 1900. Cuando la luz golpea un metal, como el zinc, los electrones salen volando. Esto puede suceder sólo si la luz viaja en pequeños paquetes suficientemente concentrados para golpear un electrón y dejarlo en libertad. Una onda por separado no haría el truco fotoeléctrico.

La solución parece simple —la luz está compuesta de partículas. Por supuesto, esta es la solución que Einstein propuso en 1905 y por la que ganó el premio Nóbel en 1921. Otros físicos como Max Planck (trabajando en un problema relacionado: radiación de cuerpo negro), de más notoriedad y experiencia que Einstein se estaban acercando a la respuesta, pero Einstein la obtuvo primero ¿Por qué?: Es una cuestión de autoridad.

"En los días de Einstein, si usted intentaba decir que la luz estaba hecha de partículas, se encontraba en desacuerdo con el físico James Clerk Maxwell. Nadie quería hacer eso", dice Galison. Las ecuaciones de Maxwell eran enormemente satisfactorias, unificaban la física de la electricidad, el magnetismo y la óptica. Maxwell había probado más allá de ninguna duda que la luz era una onda electromagnética. Maxwell era una figura de autoridad.

A Einstein no le importaba un higo la autoridad. Él no se resistía a que le dijeran lo que tenía que hacer, no mucho, pero odiaba que le dijeran cual era la verdad. Incluso de niño estaba constantemente dudando y haciéndose preguntas. "Su sola presencia aquí socava el respeto de la clase hacia mi", le riñó su profesor de séptimo grado, el Dr. Joseph Degenhart. (Degenhart también predijo que Einstein "no llegaría a nada en la vida"). Este defecto del carácter llegaría a ser un ingrediente clave en los descubrimientos de Einstein.

"En 1905", comenta Galison, "Einstein acababa de recibir su Doctorado en Física. No estaba en deuda con ningún director de tesis o alguna otra figura de autoridad". Consecuentemente, su mente era libre para discurrir.

En retrospecto, Maxwell estaba en lo cierto. La luz es una onda. Pero Einstein también lo estaba. La luz es una partícula. Esta extraña dualidad confunde a los estudiantes de Física I de hoy, igual que a Einstein en 1905. ¿Cómo es posible que la luz sea ambas cosas? Einstein no tenía ni idea.

Eso no le detuvo. Sin pensarlo dos veces, Einstein adoptó la intuición como herramienta básica. "Creo en la intuición y la inspiración", escribió en 1931. "Algunas veces siento que estoy en lo cierto aunque no sepa la razón".

A pesar de que los cinco artículos de Einstein fueron publicados en un solo año, él estuvo pensando sobre física, profundamente, desde su infancia. "La ciencia era el tema de conversación a la hora de la cena en la casa de Einstein", explica Galison. El padre de Einstein, Hermann, y su tío Jacob dirigían una compañía alemana que hacía cosas como dínamos, lámparas de arco, bombillas y teléfonos. Esta era la tecnología de vanguardia al principio del siglo, "como lo sería hoy una compañía de Silicon Valley", comenta Galison. "El interés de Albert por la ciencia y la tecnología llegó de forma natural".

Los padres de Einstein a veces lo llevaban a fiestas. No hacía falta niñera: Albert se sentaba en el sofá, totalmente absorbido, resolviendo problemas de matemáticas en silencio, mientras otros bailaban a su alrededor. ¡Lápiz y papel eran la GameBoy de Albert!

Einstein tenía una capacidad de concentración impresionante. Su hermana, Maja, recordaba " ...incluso cuando había mucho ruido, era capaz de tumbarse en el sofá, coger un bolígrafo y un papel, equilibrando precariamente un tintero en el respaldo y absorberse en un problema tanto que el ruido de fondo lo estimulaba más que le molestaba".
Einstein era francamente inteligente, pero no exageradamente más que sus compañeros. "No tengo talentos especiales", afirmó, "Soy apasionadamente curioso, nada más". Y otra vez: "El contraste entre la valoración popular de mis capacidades y la realidad es simplemente grotesco". Einstein atribuía sus descubrimientos a la imaginación y a preguntar insistentemente, más que a la inteligencia convencional.

Más tarde en su vida, como se recuerda, luchó con fuerza para producir una teoría unificada del campo (la fabulosa Teoría del Todo), combinando la gravedad con las otras tres fuerzas fundamentales de la naturaleza. La capacidad mental de Einstein no era ilimitada: Frazasó.

Tampoco lo era el cerebro de Einstein. Fue extraído sin permiso por el Dr. Thomas Harvey en 1955, cuando Einstein murió. Probablemente esperaba hallar algo extraordinario. La madre de Einstein, Pauline se había preocupado mucho porque la cabeza del bebe Einstein estaba caída de un lado. (La abuela de Einstein tenía otra opinión: "¡Muy gordo!"). Pero el cerebro de Einstein era como cualquier otro, gris, arrugado, y, si acaso, un poco mas pequeño que lo normal.

Son recientes y escasos los estudios detallados del cerebro de Einstein. En 1985, por ejemplo, el profesor Marian Diamond de Universidad de California Berkeley, informó de un número de células gliales (que nutren a las neuronas) de superior calidad en áreas del hemisferio izquierdo, encargado del control de las habilidades matemáticas. En 1999, la neurocientífica Sandra Witelson informaba que el lóbulo parietal inferior de Einstein, un área relacionada con el razonamiento matemático, era un 15% mas ancho de lo normal. Además, encontró la grieta de Slyvian, un surco que normalmente se extiende desde la parte delantera del cerebro hasta la parte posterior, que no recorría todo el camino en el caso de Einstein. ¿Habría podido permitir esto una mayor conectividad entre las diferentes partes del cerebro de Einstein?

Nadie lo sabe.

No saber hace a algunos investigadores sentirse incómodos. Esto alegraba a Einstein: "La cosa más hermosa que podemos experimentar es el misterio", decía. "Es la emoción fundamental que soporta la cuna del arte verdadero y la ciencia verdadera".
Es la emoción fundamental que Einstein sentía, caminando hacia el trabajo, despierto con el bebe, sentado a la mesa durante la cena. El hechizo de lo desconocido vencía al agotamiento, cada día...