Teorías del espacio-tiempo

[laramonapechugona]

Aprovechando la muerte de Stephen W. Hawking, abro este caso para la gente interesada en estos dos conceptos: tiempo y espacio. A mí, especialmente las teorías del tiempo me han flipado desde muy jovencita.

Una de mis frikezes más grandes es que me cuestiono la existencia del tiempo tal y como creemos que existe. De hecho no es ni palpable, ni visible, y se ha llegado a demostrar que con variaciones de velocidad, el tiempo puede transcurrir de una manera diferente para la masa que esté dentro de ese espacio.

Copio parte del texto de Wikipedia:

https://es.wikipedia.org/wiki/Espacio-tiempo

"El espacio-tiempo es el modelo matemático que combina el espacio y el tiempo en un único continuo como dos conceptos inseparablemente relacionados. En este continuo espacio-temporal se representan todos los sucesos físicos del Universo, de acuerdo con la teoría de la relatividad y otras teorías físicas. La expresión espacio-tiempo ha devenido de uso corriente a partir de la teoría de la relatividad especial formulada por Einstein en 1905, siendo esta concepción del espacio y el tiempo uno de los avances más importantes del siglo XX en el campo de la física.

De acuerdo a las teorías de la relatividad de Einstein, el tiempo no puede estar separado de las tres dimensiones espaciales, sino que al igual que ellas, este depende del estado de movimiento del observador. En esencia, dos observadores medirán tiempos diferentes para el intervalo entre dos sucesos, la diferencia entre los tiempos medidos depende de la velocidad relativa entre los observadores. Si además existe un campo gravitatorio también dependerá la diferencia de intensidades de dicho campo gravitatorio para los dos observadores. El trabajo de Minkowski probó la utilidad de considerar el tiempo como un ente matemático único y continuo se puede entender desde una perspectiva pseudoeuclidiana, la cual considera al Universo como un "espacio de cuatro dimensiones" formado por tres dimensiones espaciales físicas observables y por una "cuarta dimensión" temporal (más exactamente una variedad lorentziana de cuatro dimensiones). Un caso simple es el espacio-tiempo usado en relatividad especial, donde al combinar espacio y tiempo en un espacio tetradimensional, se obtiene el espacio-tiempo de Minkowski."

[Kasrkin]

Creo recordar que Hawking era partidario de la teoría de cuerdas, que amplía de 3 dimensiones espaciales a 10 dimensiones, más una temporal.

Hace unos 5 años hubo mucha polémica sobre los agujeros de gusano porque apareció un estudio sólido sobre que era prácticamente imposible su existencia y en ese caso gran parte de las teorías de Hawking dejarían de tener sentido.

Yo creo que el concepto del tiempo que tienen esas teorías es filosofía más que ciencia, porque no se basa en el método científico (observar la realidad -> sacar una teoría) sino en lo contrario (sacar una teoría -> intentar que encaje en la realidad). Para hacer ciencia en esa línea habría que avanzar mucho más en la tecnología para observar escalas infinitamente pequeñas, de momento lo hacen al revés con experimentos para demostrar que tienen razón y no al revés (hacer los experimentos y luego explicar por qué ha ocurrido así).

[laramonapechugona]

[mention]Kasrkin[/mention], me encanta todo lo que has comentado, se te ve muy puesta en todos estos temas.

La teoría de las cuerdas creo que aumentaba a 12 las dimensiones, pero sin haber podido probar la existencia de todas ellas, ¿no?

Lo más bonito de la física es esa mezcla inevitable con la filosofía.

[MissMell]

Eso de sacar una teoría y observar la realidad buscando pruebas de esa teoría lo hace también el resto de la fisíca no? O al menos la de las partículas

[Kasrkin]

Estuve dos años en Física :) , no me gustó como para dedicarme a ello pero sería el cuarto campo al que me dedicaría: Sistemas complejos > Historia > Psicología > Física.

Lo que hace más especial a la Física es que es la explicación generalizada de todo. Puede no parecerlo porque debido a que todavía está empezando, está todavía muy lejos de explicar por ejemplo el comportamiento humano, el crecimiento celular o la formación de minerales, pero será la explicación generalizada de todo ello.

Pues la Relatividad General de Einstein describe 3 dimensiones espaciales (lo que se puede ver en una esquina entre 3 paredes) y 1 temporal (que también se puede percibir porque todo el espacio varía en el tiempo). Es una teoría descrita en 1905 y basada en los estudios de Minkowski y de Poincaré, en su momento fue rompedora pero ahora ya se considera casi como física clásica (la de Newton).

La de las Cuerdas/Supercuerdas, que es más o menos una extensión de la Relatividad General, tiene 10 dimensiones espaciales porque según las fórmulas que la explican es el mínimo de dimensiones que podría tener. Más o menos dice que el universo que percibimos es lo que hay en el entrelazado de varios universos, que hay dimensiones paralelas en cada universo (algunas posibles y otras imposibles) y que la fuerza gravitatoria circula entre ellas pero la fuerza electromagnética no.

Es una explicación muy teórica todavía porque la Teoría M es muy difícil de probar con la tecnología actual.

Eso de sacar una teoría y observar la realidad buscando pruebas de esa teoría lo hace también el resto de la fisíca no? O al menos la de las partículas

Así es y eso no es ciencia, hay por ahí una frase de un físico famoso que dice más o menos que se puede hacer un experimento a medida que demuestre que cualquier teoría absurda es cierta.

En eso se basa el chiste de las vacas esféricas que quizás hayais oído

[Kasrkin]

Quiero decir que la ciencia lo que prioriza es la realidad, fue ese precisamente el avance revolucionario respecto de la metafísica y en general la filosofía antigua y medieval.

-Ciencia: Observación de la realidad - > hipótesis -> experimentos -> teoría

El procedimiento habitual suele ser elaborar primero una teoría y luego intentar ver cómo demostrar que es cierta, o tratar de modificar la realidad para que encaje con ella. Pero eso no es ciencia sino lo que se hacía hasta que Galileo Galilei la inventó.

Otro punto importante de la ciencia es que tiene que ser falsable, es decir que tiene que estar abierta a que se pueda demostrar que está equivocada. En cambio la mayor parte de las ideas rechazan cualquier tipo de crítica, o se basan en razonamientos tautológicos o circulares, por eso no se pueden llamar ciencia.

Las preguntas "¿lo que estoy dando por cierto es en realidad cierto? ¿hay indicios de que no lo sea?" son las que más se deberían hacer los científicos.

[laramonapechugona]

[mention]Kasrkin[/mention], ¿sabes de algún libro que explique de manera docente un compendio de teorías de la Física de los últimos 100 años?

Lo explicas genial, me encanta.

Lo de los universos paralelos estoy convencida de que algún día se demostrará.

[Her]

Yo solo las he estudiado desde un punto de vista filoso-científico, pero intento que me cuenten el máximo de datos posibles.

[Prusia]

Eso de sacar una teoría y observar la realidad buscando pruebas de esa teoría lo hace también el resto de la fisíca no? O al menos la de las partículas

Yo es que no creo que "saquen" teorías así como inventándoselas. Más bien, creo que el proceso es, así a grandes rasgos:

- La teoría tradicional vigente hasta ahora explica, en general, lo que observamos en la realidad. Pero al ir teniendo instrumentos de medida cada vez más precisos van apareciendo pequeños "desacuerdos", cosas que no cuadran con la teoría aceptada hasta ahora.

- Se siguen realizando experimentos que confirmen que efectivamente hay cosas que no se justifican mediante la teoría vigente. Y entonces, alguien propone un nuevo modelo matemático, seguramente más complejo que el anterior, que sí da respuesta a esas incongruencias.

- Entonces se estudian las consecuencias de ese nuevo modelo: "Si esta teoría fuese cierta estonces eso nos diría que tal y que cual". Como la persona que ha propuesto el nuevo modelo suele tener bastante idea, estas implicaciones de la teoría no suelen contradecir nada de lo observado hasta ahora (si fuera así, la nueva teoría quedaría inmediatamente descartada). Lo que sí puede pasar es que algunas consecuencias de esa teoría sean llamativas en cuanto a lo que sucedería en situaciones "extremas" (llamo así a situaciones que difícilmente se van a poder observar con los medios actuales, por ejemplo que sucedería al viajar a velocidades próximas a la de la luz, o a tratar de pensar en puntos del universo infinitamente alejados de nosotros).

- Con el tiempo, y las mejoras tecnológicas, es de esperar que cada vez seamos capaces de observar más cosas, y de acercarnos más a esas sistuaciones "extremas" y entonces pues se irá viendo si esas nuevas observaciones concuerdan con lo que dice la teoría (lo que reforzaría su validez) o si surgen nuevas "desavenencias" a las que haya que dar respuesta mediante un nuevo modelo.

[Berenice]

En eso se basa el chiste de las vacas esféricas que quizás hayais oído

A quien le interesen estos temas, yo recomiendo que profundice un poquito en conceptos de física/mecánica cuántica. Eso sí, requiere un gran nivel de abstracción y unos cuantos actos de fe. Dejar la mente abierta, vaya. Además de la dualidad onda/corpúsculo de Einstein o la teoría de cuerdas, que ya habéis comentado.

La física es amor

[Bast]

Me uno ^^

[Peti]

ficho

[laramonapechugona]

En eso se basa el chiste de las vacas esféricas que quizás hayais oído

A quien le interesen estos temas, yo recomiendo que profundice un poquito en conceptos de física/mecánica cuántica. Eso sí, requiere un gran nivel de abstracción y unos cuantos actos de fe. Dejar la mente abierta, vaya. Además de la dualidad onda/corpúsculo de Einstein o la teoría de cuerdas, que ya habéis comentado.

La física es amor

Te masuneo x 10000000000

[Culculina]

Ficho

[Kasrkin]

@Kasrkin, ¿sabes de algún libro que explique de manera docente un compendio de teorías de la Física de los últimos 100 años?

Lo explicas genial, me encanta.

Lo de los universos paralelos estoy convencida de que algún día se demostrará.

Gracias, voy a investigar, solo conozco libros de texto que llevan incorporadas todas las matemáticas y dejan así al leerlos incluso estando acostumbrado:



La física clásica es la que existía hasta que Max Planck demostró en 1900 con un experimento del espectro de absorción del cuerpo oscuro (es un cuerpo que idealmente absorbe toda la luz que recibe) que la física existente hasta el momento no podía explicar el comportamiento de la luz de longitudes de onda pequeñas. Sí explicaba satisfactoriamente el comportamiento de la luz del resto de longitudes de onda, pero como en esa época hacían ciencia, en vez de ocultar ese experimento por miedo a perder el trabajo y la financiación, lo que hicieron fue dedicarse a intentar explicarlo.

Planck adelantó que la causa se debía a que la luz estaba siendo absorbida en paquetes (propio de la materia) en vez de contínuamente (propio de las ondas) y finalmente Einstein en 1905 publicó una teoría detallada ("efecto fotoeléctrico" se llama, ya adelantado por Heinrich Hertz, a Einstein le dieron el premio Nobel que tuvo por ese motivo), explicando que los resultados de Planck se deben a que la luz efectivamente tiene un comportamiento corpuscular en ciertas situaciones muy excepcionales.

Ese fue el comienzo del desarrollo de dos líneas que trataban de explicar los experimentos en los que la física clásica fallaba:

-Física relativista: descrita por Einstein basándose en el trabajo de Hermann Minkowski, Henri Poincaré y Hermann Lorentz. Explica el comportamiento de la realidad en velocidades muy grandes (cercanas a la de la luz).

-Física cuántica-ondulatoria: partió de la relativista para explicar el comportamiento de la realidad en tamaños muy pequeños.

Mañana sigo con la segunda, solo adelantar que aunque Einstein fue una de las figuras que la comenzaron, nunca creyó en ella. Y que aunque parten de un origen común para explicar la realidad en magnitudes opuestas, han acabado "en guerra" por querer ser una teoría única que lo explique todo.

[Hierbabuena]

Me interesa mucho el tema, pero mi aportación será leeros. Y como mucho preguntar.

[laramonapechugona]

[mention]Kasrkin[/mention], yo veo imposible que se llegue a desarrollar una teoría única.

¿Tú crees posible que existiera, por ejemplo, un universo paralelo en el que el tiempo sólo transcurriera hacia atrás?

Me pasa como a [mention]Hierbabuena[/mention], que mi aportación hoy poy hoy es escasa.

[Matilda]

Ficho! Me fascina la teoría de los universos!

[MariaDinamita]

Ficho también!! Me interesan muchísimo estos temas y estos días con la noticia de los posibles universos paralelos estoy leyendo bastante del tema, así que aquí me quedo!