Radiación de Fondo Cósmico y Expansión del Universo Acelerada
En esta clase se discutió acerca de la Expansión del Universo (acelerada) y algunos de los fundamentos basados en los resultados de Hubble (1929), y los Premios Nobel: Plack (1918), Einstein (1921), Penzias y Wilson (1978), Smoot y Mather (2006). Créditos a página Nobel Prize y NASA.
Teoría de Cuerdas; Teoría de Unificación del Microcosmos con el Macrocosmos
Se discutieron en clases los fundamentos generales de la Teoría de Cuerdas, basados en los videos "El Universo Elegante", que destaca algunos de los siguientes aspectos:
1-Una Teoría de la unificación de la cuatro fuerzas de la naturaleza, la búsqueda de una única teoría que describa todas las leyes del universo hasta ahora conocidas.
2-Introducción a la teoría de cuerdas como candidata a ser la teoría unificadora, que sugiere que toda la materia y las fuerzas están hechas de pequeñas hebras de energías que vibran en diferentes modos.
3-Integración del Cielo y la Tierra, basado en las ideas de Isaac Newton (1665), quién integró las leyes del Cielo y la Tierra bajo la teoría de la gravedad.
4-Detalles del descubrimiento de Einstein que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, y revela como este hallazgo está en contradicción con las leyes de Newton que dicen que la gravedad actuarían instantáneamente a cualquier distancia.
5-Einstein resuelve con su teoría General de la Relatividad que la Gravedad viaja también a la velocidad de la luz.
6-Unificación de la Electricidad y el Magnetismo (a mediados del 1800) en una única teoría llamada Electromagnetismo (Ecuaciones de Maxwell), que es cientos de miles de millones de veces más fuerte que la Gravedad.
7-Búsqueda de Einstein de la unificación del Electromagnetismo y la Gravedad.
8-Nacimiento de la Física subatómica (comienzos de 1900) y un vistazo al desarrollo de la teoría del Microcosmos Mecánica Cuántica, donde la incertidumbre domina al mundo cuántico.
9-Unificación de las dos fuerzas adicionales llamadas Fuerte y Débil (descubiertas 1930), con la fuerza Electromagnética bajo el alero de la Mecánica Cuántica.
10-Desafío de unificar la Gravedad (Relatividad General) con las fuerzas del Microcosmos, fuerza Fuerte, fuerza Débil y fuerza Electromagnética (Mecánica Cuántica), con la finalidad de describir fenómenos tales como Agujeros Negros, que son extremadamente masivos y muy pequeños.
11-La Teoría M, formulada por Edward Witten para unificar 5 Teorías de Cuerdas en una sola.
12-Se concluye con la idea que mientras la Teoría de Cuerdas puede teóricamente unificar la Relatividad General y la Mecánica Cuántica, no hay por ahora una forma experimental de confirmar sus predicciones.
Deformación Espacio-Tiempo, Lentes Gravitacionales
Esta idea se puede comprobar experimentalmente usando los grandes telescopios ya sea terrestres o espaciales, apuntando a muchos lugares del Universo. Actualmente correponde a un área de investigación en Astronomía llamada Lentes Gravitacionales.
Nociones de Relatividad General
En esta clase discutimos el cambio de significado de la Fuerzza de Gravedad de Newton por la deformación del espacio-tiempo, la idea central dice que la masa deforma el espacio-tiempo y esta deformacion le dice a la luz y los cuerpos por donde ir. Esta revolucionaria idea fue demostrada experimentalmente durante el Eclipse Total de Sol de 1919, donde se confirmó la desviación de la luz proveniente de las estrellas al pasar en las cercanias del Sol de acuerdo a lo predicho por la Teoría General de la Relatividad. Este experimento resulta imposible de entender con las ideas de Newton. Pero nos encontramos con una gran sorpresa al ver las ecuaciónes de campo, donde Einstein incluyó un término llamado constante cosmológica con la finalidad de dejar el universo estacionario. Este detalle nos muestra que Einstein a pesar de liderar una gran revolución de las ideas, su pensamiento profundo era clásico.
Nociones de Relatividad Especial
Resultados importantes discutidos en clase son: La constancia de la velocidad de la luz en el vacio, y que no existen hasta ahora en el universo velocidades superiores a ella, los conceptos de espacio y tiempo aparecen ligados por eso hablamos de espacio-tiempo, si un objeto se acerca a la velocidad de la luz ocurre que el tiempo corre más lento y las longitudes en la direccion del movimiento se acortan respecto a bajas velocidades, las masas de los cuerpos aumentan con la velocidad, los colores en el universo dependeran de la velocidad del cuerpo, ya no existe simultaneidad absoluta de los eventos, etc...Conflictos con la visión Clásica
La teoria de Newton logró conectar el Cielo con la Tierra, al decir que la órbita de la Luna alrededor de la Tierra o de los planetas alrededor del Sol y la caida de los cuerpos en la Tierra eran lo mismo, y logró describirlas por una misma ley llamada Ley de Gravitación Universal. Pero implicito en todas estas teorías estaba la idea de un universo estacionario e infinito en espacio y tiempo, no se tenian restricciones de la velocidades de los cuerpo, pudiendo ser estas infinitas si se tuviera la energia suficiente, dos eventos simultaneos en un lugar serian simultaneos para cualquier observador del universo, la acción de las fuerzas serían instantaneas a cualquier distancia en el universo, etc. La rigidez del espacio, la no claridad de conceptos como tiempo y fuerza inquietaron al joven Albert Einstein quien demostró que nuestro universo tiene grandes sorpresas, que nuestros antepasados jamás imaginaron. Incluso el mismo Einstein fue sobrepasado por sus propias revolucionarias ideas. Einstein publicó la Teoría Especial de la Relatividad (1905), y la Teoría General de la Relatividad (1915). Varios experimentos fueron dejando en jaque la visión de Newton, habriendo así el camino a nuestra actual cosmovisión. En clase discutimos las mediciones de Le Verrier quien determinó el corrimiento del perihelio de Mercurio lo que es imposible de explicar con la Teoría de Newton.
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