jueves, 20 de julio de 2017

¿Por qué la Estación Espacial Internacional se mueve a 27,743 km/h?



La Estación Espacial Internacional es la obra de ingeniería más asombrosa que ha desarrollado la humanidad, está ubicado a 400 km de altura y se mueve a 27,743 km/h. ¿Por qué se desplaza tan rápido?, la razón de debe al lugar que está ubicado, pues muchos cometen el error de pensar que la Estación Espacial Internacional está en una zona del espacio donde no hay gravedad, por lo tanto está flotando, pero no es así, la Estación Espacial Internacional está dentro de la termosfera y a esa altura aun la gravedad hala a la Estación hacia la Tierra. Pero, ¿Por qué no está en el espacio exterior donde hay ingravidez?, por la razón de que no sería buena idea ni seguro, recuerden que el planeta se mueve y si la Estación llega a un punto donde no puede ser atrapado por la gravedad quedaría a la deriva. Aunque desde nuestro punto no sentimos que nos movemos gracias a los efectos de la gravedad y la ley de conservación del movimiento, en realidad nos movemos, ya que la Tierra se mueve alrededor del sol.

Seguro se preguntan, si no están en una zona donde no hay gravedad -aunque sin importar donde estemos en el universo siempre hay gravedad, aunque sea mínima- ¿Cómo es que los astronautas flotan? Esto se debe a que en realidad literalmente la Estación Espacial Internacional cae en caída libre por el efecto de la gravedad, por eso los astronautas flotan, como cuando un avión cae en picada y sus tripulantes flotan, algo que se utiliza como simulación en aviones para aprendices de astronautas. El efecto producido en estos aviones es similar a cuando estamos en ingravidez.

Pero, ¿Por qué si cae en caída libre no cae a la Tierra?, allí está la respuesta a por que se mueve a casi 28 mil km/h. Al moverse a esta velocidad y la Tierra ser curvada por ser esférica nunca llega al suelo ya que literalmente la Estación Espacial al caer en caída libre a dicha velocidad se estabiliza o se equilibra en un punto donde la curvatura favorece a que nunca toque menos de 400km de altura. Es decir, que la trayectoria que recorre la Estación Espacial por tener una velocidad como esta hace que la curvatura que genere sea similar a la curvatura de la Tierra, lo que hace la ilusión de que estuviera volando paralela a la Tierra. Los satélites artificiales terrestres también utilizan el mismo método para orbitar la Tierra.

Hemos logrado poner en órbita cosas y humanos allá arriba gracias al conocimiento de física y matemáticas que hemos alcanzado. Es increíble como con simples cálculos podemos saber cuáles son las condiciones que se necesitan para poner una base/laboratorio espacial encima de nuestras cabezas a 400 kilómetros de altura y que nunca caiga al suelo. 

martes, 18 de julio de 2017

¿Qué quiso decir Einstein con "Dios no juega a los dados con el universo"?



Es seguro que usted alguna vez escuchó la cita de Albert Einstein que dice “Dios no juega a los dados con el universo”, si es de lo que cree que es una cita religiosa le tengo malas noticias, no lo es. En realidad Einstein no dijo eso exactamente, la cita real dice “Usted cree en un Dios que juega a los dados, y yo, en la ley y el orden absolutos en un mundo que existe objetivamente, y el cual, de forma insensatamente especulativa, estoy tratando de comprender”. ¿Qué fue lo que Einstein quiso decir?

Para entender esta cita hay que tener en cuenta la revolución científica que se estaba dando en el área de física de partículas en aquel tiempo, esta fue la mecánica cuántica y pues la mecánica cuántica se había topado con un mundo extraño e impredecible, pues los físicos estaban acostumbrados a que podían determinar con exactitud ciertas cosas sobre un sistema físico, es decir, todas las cosas en la naturaleza eran deterministas, pero con la mecánica cuántica sucede que no se puede, solo podemos hacer probabilidades sobre un evento, como si la naturaleza jugara al azar. Pero lo que más escaló fondo fue el principio de incertidumbre de Heisenberg. Este principio nos dice que es imposible determinar dos magnitudes de una partícula a la vez, solo podemos saber una pero no ambas, pues mientras más sabemos de una menos sabemos de la otra. La mecánica cuántica nos está diciendo que no podemos determinar ciertas magnitudes y esto como es de esperarse no tiene sentido en la realidad que experimentamos, pero sucede que es real. Aunque podemos hacer predicciones en mecánica cuántica, con ecuaciones como la de Schrödinger, lo que nos dan son resultados a base de probabilidades.  

Pueda que muchos estén algo confundidos porque existen cosas en nuestra experiencia que no podemos predecir con exactitud, como la caída de una moneda, solo podemos saber la probabilidad con la que caiga cara o cruz, pero sucede que si supiéramos las condiciones iniciales, como la posición en la que está la moneda, la mano, el viento, como gira, la altura y otros factores podremos predecir con exactitud en que cara va caer la moneda, podremos repetir esto con las mismas condiciones iniciales una infinita cantidad de veces y siempre obtendremos el mismo resultado, lo mismo podemos hacer con un dado y cualquier otro evento que sus resultados sean azarosos. El problema con estos eventos es que hay tantas variables en medio que es difícil predecir el resultado, además de que también es difícil volver a repetir las condiciones anteriores, pero de que sigue siendo determinista lo es porque conociendo dichas condiciones podemos hacer que el resultado sea el mismo. Pero con las leyes de la mecánica cuántica no se puede, podemos utilizar las mismas condiciones iniciales y obtener resultados distintos, por lo que no hay determinismo bajo estas leyes. Esta idea a Einstein al parecer no le dio mucha gracia, ya que él estaba convencido que todo en la naturaleza es determinista y no regido por el azar, de allí que dijo que Dios no jugaba a los dados refiriéndose a que la naturaleza no podía jugar al azar. Es muy probable que su admiración hacia el dios de Spinoza lo inspirara en esta cita para utilizar el término dios referente a la naturaleza. Un dato curioso es que el físico Niels Bohr le responde a Einstein diciéndole que no le diga a Dios que hacer con sus dados.

Einstein tuvo cierta resistencia para aceptar los recientes postulados de la mecánica cuántica, que paradogicamente es uno de sus precursores y a la vez de sus detractores. Se enfrentó a la idea de que el mundo de lo subatómico no se podía determinar con exactitud y la razón principal de que se resistiera era que esta nueva Teoría no encaja con su Teoría de la Relatividad y todavía a la fecha no se ha podido hacer coincidir completamente ambas Teorías. Al fin y al cabo, Einstein tuvo que reservarse el juicio ya que muchos experimentos confirmaban los postulados, lo que trajo como consecuencia que hasta el día de su muerte tratase de encontrar una Teoría que unificara la mecánica cuántica con su relatividad, lo que en física llaman la teoría del todo, lamentablemente no lo logró. Sin embargo, tiempo después algunos físicos creen haber encontrado una teoría del todo, existen varios modelos propuestos, pero ninguno ha sido probado experimentalmente, por lo que aún seguimos en la espera de una Teoría que logre realizar tal proeza y pueda ser probada experimentalmente. 


Para concluir lo haremos con la siguiente cita de Stephen Hawking: "Einstein se equivocaba diciendo que Dios no juega a los dados con el universo. Considerando las hipótesis de los agujeros negros, Dios no sólo juega a los dados con el universo: a veces los arroja donde no podemos verlos".