Las implicaciones de las ondas gravitatorias primordiales

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la manera muy esquemática de como afecta la gravedad a un cubo

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Hace cerca de un mes se dieron a conocer los sorprendentes resultados  del observatorio del Polo sur y de uno de sus experimentos llamado BICEP2 Su objetivo era detectar ondas gravitatorias en el principio del universo, o cuando este dejo de ser opaco, eso sucedió luego de 300,000 años luego de la formación del universo

Estas fueron predichas por Einstein como parte de su teoría, pero nunca se habían detectado, debido a la debilidad de la fuerza gravitatoria, para ponerla en contexto si la fuerza electromagnética es de 1 la gravitatoria seria 10-40. Esto es 0,0000000000000000000000000000000000000001 del valor Es algo ínfimo. Claro cuando nos caemos parece que fuese mucho mayor, he incluso puede matar si caemos de mucha altura.

Ahora bien, según la concepción de Newton la gravedad es una fuerza, pero en la versión de Einstein es una deformación del espacio tiempo, esta ultima da un tratamiento mas preciso de la fuerza de marea, esta a diferencia a de la fuerza que nos mantiene unido o la sentimos con la aceleración no puede ser reproducida artificialmente, su fuerza, según newton se diferencia de la fuerza de gravedad en que disminuye al cubo de la distancia, por eso sus efectos se notan menos

Ese es uno de los problemas, otro es que esas ondas son diferentes a las ondas electromagnéticas ya que esas ondas “ondulan el espaciotiempo” esto es que hay regiones del espacio donde el tamaño se encoge o se estira. Y el tiempo se ralentiza o se acelera.

Pero  primero voy a explicar como son esas ondas y su diferencia con las ondas electromagnéticas, para entender el significado de ese descubrimiento y luego voy a realizar una exposición de los motivos por los cuales pongo en duda algunas de las implicaciones de este descubrimiento, que ha convulsionado hasta al mismo comité Nobel.

El principal motivo de esto es que algo de tal trascendencia se prestara, sin duda alguna. A mistificaciones o se le de otro significado tergiversado.

En esta época ser una persona ilustrada significa saber de ciencias y de matemáticas, algunas de ellas que no saben de ello, pero que con un conocimiento superficial tratan de sacar conclusiones de ella, por lo regular conclusiones bastante locas, Entre ellos esta, por supuesto Lacan o Deluxe que son encumbrados, quizás debido a que nadie los entiende y hacen extenso uso de las matemáticas sin tener la menor idea de lo que hacen.

Los artículos en las revista de divulgación que he leído sobre este descubrimiento, son tan simplistas que las personas no se dan cuenta de las implicaciones de ello, ya que no conocen las bases. Lo lamento no creo que quienes estén interesado en esto sean débiles mentales, y no voy hacer una explicación para personas tontas, como hacen las mayoría de las revistas de divulgación

 

Ondas electromagnética

Las ondas electromagnéticas son las mas conocidas por nosotros ya que gracias a ella es que vemos el mundo, las ondas electromagnéticas son fuerzas vectoriales, y para crearlas solo se necesita un dipolo oscilante, gracias a ello es que existe la radio, por ejemplo.

La luz como todas las ondas también se puede polarizar, esto es que toma una dirección determinada, o con un angulo determinado. La idea de llamarlo polos viene de newton ya que el pensaba que la luz estaba formada por partículas, de hecho diferentes partículas para cada color. La idea quedo, cuando el físico francés Etienne Malus jugaba con un cristal de espato de Islandia a medida que lo hacia girar la luz parecía producir un rayo de luz y a medida que el rayo se apagaba aparecia otro, eso le hiso pensar que la luz tenia dos polos como la electricidad. Era incorrecto pero el termino ha permanecido hasta nuestros días, las ondas gravitacionales también deberían de tener esa cualidad, y en el experimento del BICEP2 se buscaba una particular polarización de estas ondas.

Ondas gravitatorias

El mayor descubrimiento de Einstein fue que se percato que la gravedad es una fuerza tensorial, Como podemos ver en la figura 2 la manera de como las fuerzas afectan a un objeto con la fuerza de marea, unos vectores lo alargan otros los encojen en su base y otros lo retuercen, la manera de manejar todos esos vectores es con la figura matemática del tensor.

Una manera sencilla de entender que es un tensor es esta

Si A es un vector de coordenadas A=(1,=) si lo giramos a A=(0,1) Orientaciones diferentes dan pares intermedios de números, por ejemplo (a1+a2) pero en todos los casos a21+a21=1

Las componentes tienen que cumplir esa relación sea cual sea el cambio de referencia para conservar que la longitud del vector A se mantenga.

Por lo tanto las componentes no son un número cualquiera, si no que se organizan alrededor de esa relación.

En tres dimensiones se necesitan tres componentes

(a1,a2,a3) : a21+a22+a23=1

Ahora bien si tenemos dos vectores unitarios A y B  y multiplicamos a todas sus componentes a1b1, a2b2, a3b3 etc y los simplificamos para poder manejarlos mejor  de esta forma c11 representara a a1b1, c32  representara al par a3betc

Esto nos da la matriz

C11      C12      C13

C12        C22         C23

 C31         C32      C33

Esto es una diada y es la conjunción de dos vectores A y B  aquí esto es  C= AB

Cuando el marco de referencia cambia las componentes cambian, pero de un modo disciplinado para mantener fija su orientación relativa.

Cualquier Matriz C  construida de este modo es un tensor, en este caso es uno de segundo rango.

En la teoría de Einstein es más complicado y se necesitan 16 componentes, pero de estas solo tres son independientes

El utilizo una forma contraída del  tensor de Riemann para describir geométricamente la distorsión del espaciotiempo y las igualo a las 10 componentes independientes del tensor tensión-energia-momento lineal.

Esta es la  famosa ecuación de campo de Einstein

Rab-1/2 Rgab=-8πGTab

Una traducción de esto seria;

Variación de la geometría del espaciotiempo = La tensión, masa energía por el momento lineal de la fuente

Los subíndice indican que Rab  y Tab son tensores.

Pero luego Einstein modifico su ecuación para introducir su constante cosmológica Λ el lo introdujo para que el universo fuese estático. Hay que recordar que en la época de Einstein (1915-1916) El universo era solo nuestra propia galaxia. Algunos astrónomos habían asomado la idea que algunas “nubes” interestelares podrían ser otras galaxias, pero los instrumentos no eran lo suficientemente bueno.

Habria que esperar a Hubble en 1929, para que nuestro universo comenzara a ser grande. Einstein se baso en lo que veía y dijo que Λ=0 lo que el considero el mayor error de su vida. Ya que si no fuese 0 el podría haber hecho la mas grande predicción de todos los tiempos; que el universo se expandía.

La formula con la constante cosmológica es;

Rab-1/2Rgab-Λgab=-8πGTab

Esa constante es minúscula, y la observación de las galaxias distante dice que aumenta, por lo tanto no es tanto una constante, y además no tiene aire de misterio.

La importancia de esta ecuación es que ella es la base de toda la cosmología moderna.

Por esa razón los cosmólogos acuñaron la frase para referirse a ella como ENERGIA OSCURA.  Es en extremo minúscula, ridículamente minúscula, extraodinariamente minuscula, y por ello no la notamos, y en la mayoría de los cálculos no se toma en cuenta (Es algo como 10-200 algunos llegan a 10-500 de la fuerza electromagnética), pero que al principio del universo fue muy importante

Una de las implicaciones de esta ecuación es que las ondas gravitatorias a diferencia del electromagnetismo que el fotón no lleva la carga eléctrica, el gravitón la partícula de la gravitación si lleva carga,  y la gravedad puede deberse a la tensión, la masa y energía y al momento lineal. Por lo tanto la onda gravitatoria trasporta energía y momento lineal, y como trasporta energía se puede decir que la gravedad gravita.

(Este es un gran problema para la gravedad cuántica, ya que la partículas al gravitar sobre ella misma debería de colapsar, pero no lo hace, quizás debido a factores que aun no conocemos)

Esto es que la gravedad al ser tensorial es mas complicada que el electromagnetismo y si dos masas cada uno produce sus campos asociados, cuando actúan conjuntamente el campo final es mas que la suma de sus partes, Ya que hay que tener en cuenta la gravedad debida a la energía de la interacción gravitatoria entre las dos fuentes y la gravedad de un campo al actuar sobre el otro.

Ya dijimos que para producir ondas electromagnéticas solo se necesita un dipolo oscilante, la gravedad al ser mas complicada, necesita un cuatripolo oscilante, esto lo tenemos que tener en cuenta para cuando hablemos sobre la producción de ondas gravitatorias al principio del universo.

Como se polarizan las ondas de gravedad

II

Apenas días después que se diera a conocer, la noticia que se habían descubiertos las ondas gravitatorias primordiales de la creación del universo, Alan guth dijo “La importancia de estos nuevos hallazgos es enorme. “Hasta donde sabemos, no existe otra cosa que la inflación, que puede producir estas ondas.” El fue el creador de la teoría de la inflación, evidentemente lo esta viendo de manera sesgada, a mi manera de ver.

Ya que por desgracia, y aun de su enorme éxito y sus predicciones, no estoy de acuerdo con la explicación para la creación del universo.

Se que la inflación se ha convertido casi en un dogma en la cosmología.

Toda esta explicación sobre tensores y los campos son la base de la versión de la visión cosmogónica estándar.

En esencia hay tres de esos modelos los cuales dependen de la curvatura espacial, si k>0 esto significa que el universo es cerrado y luego de la expansión luego se colapsara en un Big cruch si es k=0 entonces el universo luego de la expansión inicial se mantendrá mas o menos constante y si k<0 es que luego de la explosión inicial se mantendrá expandiéndose para siempre.

Esta versión fue creada originalmente por el físico ruso Friedmann en 1922, quien fue quien encontró las soluciones cosmológicas para las ecuaciones de Einstein. Pero otros luego ayudaron a mejorarlo y es por ello que a veces se llama Friedmann.Lamatrie-Roberrtson-Walker (FLRW)

Originalmente estos modelos no incluían la constante cosmológica Λ debido a que Einstein pensó que  era cero. Pero ahora sabemos y hay bastante evidencias para pensar que Λ>0.

Este modelo describe bastante bien la historia del universo desde el desacoplamiento que  fue cuando el universo tenia unos 300,000 años, que es lo que se aprecia en el fondo de microondas.

Antes del desacoplamiento el universo abría estado sumido en pura radiación

La teoría inflacionaria dice que hubo una expansión exponencial del universo que aumento su tamaño en un factor de unos 1060  pero que eso termino cuando el universo tenia apenas unos 10-32 seg

Por lo regular, y para abreviar se toman unidades de Planck

En unidades de plack

Masa de plack=2,1*10-5gr

Longitud de plack= 1,6*10-35mt

Tiempo de plack= 5,3*10-44seg

Conociendo esto que hasta 5,3*10-44 el tiempo comienza a tener a sentido, antes de eso, el tiempo pierde el sentido al igual mas abajo que la longitud de Planck el espacio mismo pierde el sentido y por eso a veces en los libros de divulgación dicen que hay una especie de “espuma” espacial con túneles y cientos o millones de dimensiones, pero en realidad nadie sabe a ciencia cierta que es lo que hay mas allá de ese tiempo y esa longitud.

Podemos decir que el universo entonces nació en el tiempo de plack y la fase inflacionaria como comenzó en 10-32seg nos da que hay una diferencia de magnitud de 1012 para ponerlo en contexto si el universo comenzó en el instante t0 y pensamos que son años la etapa inflacionaria sucedió luego de 1,000,000,000,000 esto es un billón de años.

Tomemos eso en cuenta, actualmente se piensa que el universo tiene 1014 años, y según algunas versiones de la teoría inflacionaria estamos a punto de sufrir otra etapa de inflación..

La coincidencia entre esos números es otra muestra de lo que se puede llamar el principio antrópico.  Que no es que explique mucho, pero no da la sensación que las cosas tienen algún sentido.

Pero este es solo principio, seguiré aquí…..

2 Comentarios

  1. La comprobación de la existencia de las ondas gravitatorias confirma la validez de nuevas teorías, demuestra que la gravedad se desplaza en ondas, o sea que la gravedad es energía.
    Eso explica muchas cosas de las nuevas ideas:
    Que la gravedad-energía se puede transformar en otra energía.
    Que la energía oscura es la gravedad.
    Que la materia oscura está en los agujeros negros.
    Que la gravedad crea energía.
    Que el Principio de Conservación de la Energía es falso.
    Que es posible la electrogeneración gravitacional.
    Solicite gratis la teoría completa a: [email protected]

  2. El que esté interesado en conocer la demostración geométrica de que la velocidad de la luz no es constante ni en el vacío, solicítela gratuitamente a: [email protected]

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