La Iguanada de hoy es: CIENCIA. Física

EN BUSCA DEL ALMA DEL UNIVERSO. Parte I

Por Iguana Blanca

La carrera entre Superman y Flash.

Al igual que yo muchos de ustedes seguramente de niños eran fan de los personajes salidos de historietas. ¿Cuántos no creíamos volar como Superman al aventarnos de una silla? alguno que otro su madre tendría que haberlo detenido en un intento por planear desde la ventana del primer piso, ¿quién no se envolvía una sábana a modo de capa y fingía ser ese Batman que por la noche cuidaba de la ciudad? hermanos, primos o hasta una simple almohada se podían convertir en el irónico Guasón o en el malévolo Pingüino, ¿o quién no intentaba pegarse a las paredes y treparse como el Hombre Araña, o correr tan rápido como Flash?, y las chicas ¿cuántas no soñaban con ser invisibles, tener la destreza de la Mujer Maravilla o ser tan tenaces como Xena?, tan solo por poner unos ejemplos.

Todos estos personajes estaban dotados de características tan increíbles que más de uno soñaba con poseerlas. Algunos llamaban un poco más la atención por sus cualidades que otros, y Superman sin duda era el que más destacaba por su poder, incluso era el líder de la “Liga Fantástica” que conformaban todos los superhéroes, su visión láser, su capacidad de volar, su velocidad, pero sobre todo (y ojo con esto) su fuerza eran lo que más seducían y volvían admirable a este personaje. Además de que su fuerza lo hacía invencible y todos queríamos ser invencibles, por lo tanto todos queríamos ser como Superman.

Después de avanzar dos párrafos quienes hayan leído la Iguanada del día se preguntarán ¿de qué demonios habla IB?, ¿qué tiene que ver esto con Física? A simple vista nada, sin embargo si nos acercáramos un poquito al maravilloso mundo de esta ciencia descubriríamos que dicho mundo está lleno de superhéroes. La fuerza, la velocidad, la energía, la invisibilidad (transparencia de los cuerpos), la capacidad de volar (aerodinámica), son cualidades todas que existen en el universo de estudio de la Física. Y los estudiosos de la Física, al igual que nosotros tienen a sus superhéroes favoritos, hoy les voy a hablar de los primeros dos.

Los seres humanos por naturaleza tenemos curiosidad por casi todo, hasta por las cosas más absurdas e ilógicas, pero paradójicamente es de esta misma capacidad de preguntarnos sandeces que nace la capacidad de generarnos cuestiones mucho muy profundas acerca del conocimiento de nuestro universo. Volviendo a las historietas, cualquiera que tuviera la mínima noción sobre ellas seguro se sorprendía por la velocidad increíble de Superman, surgida de su fuerza; aunque algunos tal vez se sorprendían aún más con la de Flash, surgida de su ligereza; pero dentro de su mente infantil, acaso alguno de ustedes se hizo alguna vez la ociosa pregunta sobre quién era más veloz ¿Superman o Flash? Sabíamos que los dos eran muy rápidos, pero si los hubieran puesto un día en una pista de carreras ¿quién hubiera ganado? Por increíble que parezca, Albert Einstein, el mismo que creó la Teoría de la Relatividad, tuvo que hacerse una pregunta como esta para darle luz a una de las más grandes contradicciones de su teoría. ¿No me creen? Prosigamos.

Se narra que en el año de 1665 un joven inglés de tan solo 22 años reposaba sentado al pie de un manzano (pudo haber estado escribiendo o leyendo, o simplemente pasando el tiempo, al fin que de los momentos de ocio se sobrevienen los más grandes chispazos) cuando de pronto el árbol quiso encargarse de llevar a las revoluciones científicas de esa época a su punto cúlmine aventándole una manzana en la cabeza, o al menos eso se dice, la fruta pudo haber caído en cualquier lado o simplemente estar ahí en el suelo desde un principio. Lo importante es que una simplicidad tan grande cómo una manzana cayendo al suelo iluminó la mente de aquél joven que en los siguientes años se ganaría el mérito de ser recordado por siempre como el gran Sir Isaac Newton.

Todos sabemos cual fue el aporte más importante (de muchos que hizo) de Newton a su ciencia, la descripción de la denominada Ley de la Gravitación Universal, mediante la cual era capaz de medir la fuerza con la que los cuerpos se atraen en relación a su masa y la distancia que los separa, fenómeno al que se le denominó Gravedad. Y esta gravedad no era cualquier cosa, era una fuerza poderosísima, una fuerza tan grande que era capaz de ejercerse sobre los mismísimos planetas para mantenerlos en órbita, era la fuerza de fuerzas. Newton había descubierto a Superman.

¿Por qué fue tan importante el descubrimiento de esta ley?

La fórmula de la Ley de la Gravitación Universal es fácil de comprender. Lo que hace es medir una fuerza , a través de multiplicar el negativo de un valor que siempre es el mismo, 6.67 x 10 -11 (el valor de esta constante gravitacional determina la intensidad de la fuerza y fue conocido gracias a Henry Cavendish) por el resultado de multiplicar el producto (resultado de otra multiplicación) de 2 masas dividido entre el cuadrado de la distancia entre ellas por un vector unitario  (que indica en que dirección va dirigido el movimiento). Lo que se resume en:

¿Qué es lo grandioso de esto? Simplemente que esta formulita sirve para explicar desde la caída de la manzana al suelo, pasando por el fuerte oleaje provocado de las mareas nocturnas, hasta el movimiento de todos los planetas en torno al Sol, y en general de cualquier cuerpo celeste en el espacio. Con 6 letras Newton había logrado un hecho sin precedentes, unificar el Cielo con la Tierra, había descubierto una ley que podía explicar fenómenos de igual manera en México e Inglaterra que en la Luna.

La gravedad, el Superman de la física, se erigía como la fuerza más importante y veloz de todas, pues el efecto de su fuerza se consideraba instantáneo, y nada puede ser más rápido que lo instantáneo.

La ley de Newton podía medir cualquier cantidad de fenómenos e incluso predecía el futuro (calculaba con anticipación las trayectorias de un cuerpo arrojado). Pero había un pequeño detalle, a pesar de formular una ley que describía la fuerza de gravedad con suma exactitud, Newton no tenía ni la más remota idea de cómo funcionaba esta fuerza. Por increíble que parezca, Newton sabía todo lo que Superman hacía pero al igual que nosotros no se imaginaba siquiera ni el cómo ni el por qué lo hacía.

Casi 250 años tuvieron que pasar para que un desconocido empleado de una oficina de patentes suiza explicara lo que Sir Isaac Newton nunca se explicó. A principios del siglo XX, mientras se ocupaba de revisar solicitudes de patentes en su trabajo, el joven Albert Einstein se sumía en pensamientos acerca de las cualidades de la gravedad que actuaba entre las masas, a su parecer la idea de que el efecto de dicha fuerza fuera instantáneo era algo imposible y tal idea simplemente no le cuadraba.

Para Einstein, solo podía haber una cosa en el universo que pudiera adjudicarse el título de ser la más rápida de todas. Y esa cosa era la luz, la cual a su juicio alcanzaba una velocidad insuperable (casi 300,000 kilómetros por segundo), por lo cual la velocidad de la luz significaría una especie de límite cósmico insuperable, la luz era el Flash de Einstein.

El único problema era que para que Einstein tuviera razón, la Ley de la Gravitación Universal tendría que ser errónea, más por años se había comprobado su certeza y eficacia.

¿Cuál era el problema?

Por un lado tenemos a la Gravedad o Superman que con todo su poder genera una fuerza de atracción entre dos masas, una masa mayor ejerce su fuerza sobre la menor la cual a su vez ejerce una respuesta sobre la primera con la misma fuerza pero en sentido contrario (tercera Ley de la Mecánica), se entendía que la velocidad a la que actuaba esta fuerza era instantánea. Por otro lado tenemos a la Luz o Flash que con toda su ligereza se desprende desde su punto de origen con suma libertad y agilidad, iniciando una carrera hacia el infinito a una velocidad insuperable (pero no instantánea).

Teniendo en claro lo anterior expliquemos el problema con el ejemplo más clásico. Supongamos que podemos observar desde fuera a nuestro Sistema Solar, enfoquemos nuestra atención en el Sol y en la Tierra iluminada por éste y girando en torno a él, lo que la hace mantenerse en órbita es precisamente la fuerza de gravedad.

Ahora supongamos que el Sol desaparece de forma espontánea. De acuerdo a Newton al desaparecer el Sol y dejar de ejercer su fuerza de gravedad, la Tierra se saldría de su órbita de manera inmediata y escaparía disparada hacia el espacio. Pero recordemos que la Tierra estaba iluminada y la luz tarda 8 minutos en viajar desde el Sol a la Tierra, por lo que al momento de desaparecer el Sol, nuestro planeta aún seguiría recibiendo su luz por 8 minutos más. ¿Cómo sería posible que la Tierra saliera de su órbita por la desaparición del Sol antes de que la oscuridad causada por el mismo evento se presentara en el planeta? ¿Acaso desaparecería el Sol, nos saldríamos de órbita inmediatamente y aún así seguiríamos viendo la luz del día?

Para Einstein, lo que en realidad debería pasar es que al ser la luz la energía más rápida del universo, la Tierra tan sólo dejaría de sentir el efecto de la gravedad hasta después de dejar de recibir la luz solar, por lo que no se saldría de su órbita sino hasta pasados mínimo 8 minutos después de la desaparición del Sol.

Pero Einstein aún debía demostrar que tal idea era cierta y para lograrlo necesitaba comprender el funcionamiento de la gravedad. Finalmente lo logró, y plasmó tal cosa en su Teoría General de la Relatividad -1915- (donde perfeccionaba su anterior teoría de la relatividad especial -1905-) de la cual se deduciría también la expresión matemática de la equivalencia masa - energía, la muy famosa fórmula E=mc² (donde Energía E es igual a masa m por velocidad de la luz c al cuadrado).

Lo que Einstein hizo en esta teoría de la que todo mundo habla fue, por así decirlo, descubrir la forma que tiene la pista de carreras en la que compiten Flash y Superman, para así ver quien es en realidad el más veloz.


Einstein descubrió que la gravedad y la luz no viajan a través de un espacio vacío, sino que tanto ellas como todos los cuerpos en el espacio se sitúan y se mueven por y sobre un tejido o red compuesta por 3 dimensiones espaciales y una dimensión temporal (no se confundan, el tiempo no es la cuarte dimensión, sino una dimensión única temporal, diferente a las 3 dimensiones espaciales que todos conocemos y percibimos).

Para entender como funciona tal tejido y como funcionan la gravedad y la luz en él, imaginemos que tenemos una gran manta tejida con punto de cruz. ¿Qué pasa si ponemos una bola pesada justo en el centro de la manta? Pues esta se comba y obtiene otra forma, una especie de cono. La sola presencia de este objeto modifica todo el espacio a su alrededor (tal como lo hace el Sol en el espacio) y si adhiriéramos canicas en la tela en sentido ascendente podríamos representar los planetas. Si quitamos la bola del centro, la manta se volvería a tender y modificaría la posición de las canicas, esto generado por una onda expansiva muy parecida al efecto del agua cuando arrojamos una piedra a un lago.

Si volvemos a poner la bola, las canicas vuelven a cambiar de posición por la fuerza inflingida en el centro, esto es lo mismo que hace el Sol con los planetas, y esa es la misma forma en que actúa la gravedad. Pero si viéramos en cámara lenta nos daríamos cuenta que los cambios no ocurren inmediatamente al poner o quitar la bola, sino que el efecto avanza conforme me mueve la onda expansiva y la canica más lejana sería la última en cambiar de posición (de nuevo recordemos el ejemplo de la piedra lanzada al agua). Por lo tanto la gravedad no actúa en forma inmediata. Tarda lo que tarda en cambiar de forma el tejido espacio - temporal por la presencia o ausencia de un cuerpo.

¿Entonces quién es más rápido Superman o Flash?

Finalmente Einstein logró comprender que ambas, la fuerza de gravedad y la luz actuaban a la misma velocidad, por lo que de desaparecer el Sol, la Tierra saldría de su órbita justo al momento que el último rayo de luz emanado por el astro nos tocara.

La gravedad y la luz actúan a una misma velocidad constante y se mueven por este tejido espacio - temporal (expresado en la Teoría General de la Relatividad). De manera tal que la fuerza de gravedad funciona al modificarse el espacio a causa de la presencia de una gran masa superior a las que la rodean, pero esta modificación ocurre a la misma velocidad con la que viaja la luz a través del mismo espacio.

Por lo tanto Superman y Flash empatan, ninguno vence al otro pues son igual de rápidos.

Lo que Einstein logró a final de cuentas fue unificar dos fenómenos aparentemente opuestos en una sola teoría (tal como Newton unificó el cielo con la Tierra), unió a la gravedad y a la luz en una teoría capaz de expresar sintéticamente el funcionamiento de ambas. Es decir las fusionó y con esto la Física moderna se acercaba a cumplir una de sus metas más ambiciosas, crear una teoría del todo, una teoría única capaz de explicar todo fenómeno del universo en una sola ecuación, pero esta nueva fusión entre Superman y Flash tenía un gran enemigo, un villano, una fuerza anteriormente unificada pero que era tan contraria a las explicadas por Einstein y Newton que volvía imposible el sueño de la física (descubrir el alma del universo, ese elemento causante de todo lo existente).

Se había dado un gran paso hacia la soñada unificación. Pero aún había que vencer a los villanos, a las fuerzas opuestas, pero de ellas hablaremos en la segunda parte de esta fascinante historia… IB

Con la plena seguridad de que nos encontraremos más adelante en el sinuoso camino de la vida, IB se despide agradeciendo a todos sus lectores el confiar en este proyecto y enriquecerlo con sus opiniones dentro y fuera del blog. Gracias por impulsar este proyecto que ya comienza a caminar, Iguana Blanca les tiene preparadas algunas sorpresas para comenzar la próxima semana, pero antes IB emitirás las 2 partes finales de esta historia de la Física y su búsqueda por la Teoría del Todo. Al mismo tiempo IB ofrece una disculpa por el retraso de una semana mismo que se debió a causas ajenas a su voluntad, pero retomaremos el ritmo de las entradas a partir de hoy. Recuerden dejar sus dudad, comentarios y sugerencias ya sea por este medio o al correo electrónico que aparece más adelante. Saludos, buen fin de semana.

“Buena vibra para una buena vida”
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