Fisica cuántica (The elegant uiverse - Green ) resumen J Rojo
Enviado por jesus rojo el Mié, 23/08/2006 - 10:20.
Ciencia
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El misterioso mundo microscópico La teoría especial y general de la relatividad requieren una revisión drástica de las formas previas de ver el universo Ejemplo:... <<Un horno de cocina nos lleva a través de nuestra visión tradicional a ver en él un infinito conjunto de ondas salientes a una determinada temperatura. Haciendo los cálculos normales de la física llegamos al absurdo de que infinitos ondas llevando la misma cantidad de energía nos llevaría a una infinita cantidad de energía.>> Fue Planck: quien deshizo el puzzle y le valió el Premio Nobel de Física el 1918. Para entenderlo , puede valernos el ejemplo de una multitud de gentes encerrados en una almacén de un señor que les exige por cada 50ª Fareneitt 50$. Si sube a 55º tienen que pagar 55$ etc... pero el señor no quiere dar cambio Deben de pagar cada uno lo que deben ¿Cómo?. La temperatura se pone a 80ª.. Ellos deben pagar tanto como puedan, con la condición de no requerir cambio..... ¿Cómo lo van a a hacer?... Cada uno lleva sólo uno de los mínimas fracciones de moneda, que exceda mínimamente el pago.-..... y el señor, se queda estrañado pues no recibe la cantidad infinita que esperaba sino 690$.. De manea semejante a lo que ocurre en el horno. ¿Qué es lo que ha pasado? La energía que emite el horno es emitida en "trozos" (cantidades determinadas)... Y así como las monedas son tronceadas por el Tesoro, Planck sugirió que el mínimo de energía que una onda puede llevar está determinado por la frecuencia Es decir es proporcional a la frecuencia: Es decir "el trozo minimo" de energia aumenta con la frecuencia . O sea, así como los que no llegan con sus cambios no pagan, así las ondas de mucha freceuncia se comportan no llevando energía. PRIMER PASO. Sólo un número finito de ondas es capaz de contribuir a la energía total del, "contra-horno" conduciendo una cantidad finita de energía total: (Planck), El mínimo, en manifiesto sin sentido, de un resultado infinito.. Segundo PASO: ---encontró un parámetro : Es la proporcionalidad que existe entre la frecuencia de una onda y la Constante de Planck la mínima cantidad de energía, que puede tener. Los pequeños valores de la constante de Planck significa que el "tamaño" de las cantidades de energía son típicamente muy pequeños.. Es lo que pasa al escuchar un violín lo percibimos como continuo aunque en realidad no lo es con el aumento de frecuencia de sus cuerdas. . De acuerdo a esta aseveración , el tamaño de estos cantidades "trozos" de energía crece con la frecuencia de las ondas ( o sea decrece con la longitud de onda) . Esto es el ingrediente esencial que resuelve la paradoja de la energía infinita Pero qué son esos "trozos"?... Planck no fue capaz de dar razón de ellos, hasta que Einstein: ....encontró su explicación y por este hallazgo fue galardonado de el NOBEL DE 1921. Se basó en el efecto conocido como efecto fotoeléctrico que el físico Heinrich Hertz fue el primero en encontrarlo, Los metales tienen la propiedad de que algunos de sus electrones estan sueltos dentro de los átomos. Cuando la luz choca la superficie del metal, eso requiere energía, tanto mas cuanto mas choca la superficie de su piel causando calentamiento Esta energía transferida puede agitar los electrones en el metal y algunos saltan... "Qué ocurre, que el número de electrones aumenta; pero no su velocidad de salida, que es fija a pesas de aumentar la intensidad de la luz La velocidad de salida de los electrones incrementa si la frecuencia de la luz incidente sube y decrece si su frecuencia decrece." ¿Y como determinó la energía del fotón? O a quanta de luz La luz es Onda o es Partícula Huygens dijo que era onda El experimento de Young con la interferencia que da lugar el paso del haz por dos aberturas hechas en una pantalla y su impacto en una placa fotográfica.. Fue de nuevo Einstein quien rehabilitó las teorías de Newton sobre las partículas fundamentales de la luz.. LA experiencia de Young llevada con fotones individuales da los mismos resultados. Con muy poca intensidad de luz brotan los fotones uno a uno la coincidencia de fotones se refuerza en su proyección más brillante en la placa y lo mismo su falta con oscuridad... La figura proyectada es la misma que en el experimento de Young con la luz completa... La partículas se comportan como ondas esta es la diferencia a la concepción de Newton.. De esta manera se demostró que la luz se comporta como onda y como partícula Las partículas materiales son también ondas Un multitud de físicos y matemáticos se dedicaron a desarrollar unas matemáticas, que explicaran estos fenómenos escondidos de la naturaleza Bajo el liderazgo de Niels Bohr en Copenhague ....se hizo un substancial progreso; pero este y otros trabajos de 1920 no hacian sino unir los conceptos de dos siglos, sin tener la importancia, que tuvieron Newton o Maxhwell en su tiempo... Fue Broglie quien.. En 1923 añadió un nuevo elemento, que le valió el premio Nobel de 1929 Inspirado en una serie de razones de la relatividad (de la relatividad especial) de Einstein Bogiest sugirió que la dualidad onda-partícula debiera ser aplicada no sólo a la luz sino a la materia . El razonaba... Que en la formula de Eimstein relativa a la energía E=mc2 Planck y Einstein habían relacionado la energía a la frecuencia de onda , y además combinado las dos , la masa podría tener también una como-onda encarnación. Después de un cuidadoso trabajo a través de esta línea de pensamiento , sugirió que así como la luz es una onda, que la teoria cuántica muestra tener igual validez como descripción de partícula. Un electrón - que normalmente le concebimos como partícula- puede también tener una validez de descripción en términos de onda. Einstein inmediatamente asumió las ideas de Broglies como si fuera una natural consecuencia de su propia contribución de la relatividad y de los fotones. Las pruebas fueron llevadas a cabo por Clinton Davissson y Lester Germer: Por medio de una pieza de níquel bombardeada para arrancar un haz de electrones, que a través de la placa clásica (con dos aberturas) incidían en una pantalla fluorescente que recogía el impacto recibido por estos electrones al atravesar la pantalla ... – La conclusión es que toda la materia tiene un comportamiento como onda: La formula que da Boglie para este comportamiento es que la longitud de onda es proporcional a la constante Planck ( pero como precisamente, la longitud de onda es dada por la constante h- dividida por el, momento material - frecuencia -..del cuerpo) y como quiera que Ondas de qué Una de las primeras sugerencias hechas por Shrödinger fue que las ondas eran "como un manchado" de electrones . Era difícil entender este concepto...por eso Born y sus colegas lo amplificaron. Que es lo que se mantiene hasta nuestros días... Asegura que una onda de electrón debe ser interpretado desde el punto de vista de probabilidad. Aseguró que una onda de electornes debe ser interpretado desde un punto de vista de probabilidad. La onda asociada con un electrón es mas grande donde el electrón está mas gustosamente de encontrarse, y progresivamente más pequeña en donde es menos gustoso de encontrarse la. La probabilidad en cuántica nos transporta a un concepto de probabilidad dentro del universo en un nivel más profundo del que tenemos de la probabilidad de que un acontecimiento ocurra dependiente del grado de información y de poseer un potente ordenador que la procese . Hablando de esta probabilidades sugerido por Brolies nos dice que a niveles macroscópicos la probabilidad asociada a la mecánica cuántica puede ser completamente ignorada. Schrödinger (1927) dio el paso hacia este fin determinando una ecuación que gobierne la forma y la evolución de las ondas de probabilidad , o como ella ha llegado a ser conocida , función de onda. Antes la erupción de probabilidades de Schrödinger y la interpretación probabilística ha sido utilizada para hacer agudamente predicciones maravillosas. Einstein... no estaba de acuerdo con esto, junto con algunos otros, que consideraban turbador y directamente inaceptable... Pensaba Einstein que esa era básicamente e incomprensiblemenete incompleto. No podía admitir ese indeterminismo... Los físicos predicen como el Universo se desarrolla , no meramente como puede ocurrir una evolución, pero los experimentos convincentemente han demostrado que Einstein estaba equivocado. Entre otros Hawkimg No obstante el debate sobre qué significa la mecánica cuántica continua abierto Todos, de acuerdo de cómo utilizar las ecuaciones de la teoría cuántica para hacer predicciones aseguradas; pero no hay consenso: sobre qué significa tener realmente probabilidades las ondas; no hay consenso como partículas "cosas" , cual de las muchas futuras posibles a seguir; ni aun sobre si realmente hay elección, en vez de división; ni aún si hay realmente elección , en vez de separación como brazo tributario para vivir fuera todos los futuros posibles en una arena expansiva de universos paralelos. Perspectiva de Feynman Feynman ha sido uno de los más importantes físicos después de Einstein. Acató completamente "el corazón" probabilistico de la mecánica cuántica y estaba de acuerdo exactamente con todo lo anterior, pero con una nueva formulación.. La interferencia patrón generada en la placa (después de atravesar la pantalla con dos ranuras) requiere un solapado o entremezclado sensitivo a ambas ranuras aun si nosotros proyectemos los electrones uno a uno. Schrodunger; de Broglie; y Born explicaron este fenómeno mediante la asociación de un onda de probabilidad para cada electrón. El lugar donde la onda de probabilidad es aumentada por el entremezclado, como los lugares de más significativos empujones (en Figura 4,7, No empuja Figura 4-7 Onda de agua que emergen de cada una de las partes parte que se solapan las dos causando una onda total incrementada en ciertoss lugares y disminuida en otros <<<como ejemplo sirve lo que acontece con: Las ondas de agua atravesando dos ranuras. Dando lugar a ondas en expansión con sus altos y bajos, que se manifiestan en sus orillas con empujones de diferente intensidad), son los lugares donde el electrón se encuentra más a gusto. Allí Se hallan: lugares donde la onda de probabilidad es aumentada por el entremezclado. ... y así al contrario donde "los empujones" son mínimos o ninguno, lugares, donde el electrón está a desagusto y nunca se encuentra.. LOS ELECTRONES uno por uno alcanzan la placa fluorescente distribuidos de acuerdo a su perfil de probabilidad y además dibujan un patrón de interferencia ... Feynman propuso que En vez de razonar con los electrones pasando por la ranura izquierda o derecha de la pantalla ... después de todo,: ¿Usted no puede mirar en la región entre la ranura y la placa fluorescente para determinar a través de que ranura pasa cada electrón? . Claro que Usted puede. Pues cambiemos el experimento Para ver el electrón debemos hacer algo para esto- por ejemplo , puede enfocar la luz sobre él esto es , rebotando, fotones para esto. Pero hemos de tener en cuenta que actuamos sobre electrones pequeñas partes de materia y por lo tanto afectamos a su movimiento Y hay que tener en cuenta que el mundo cuántico asegura que una vez que se haya establecido que cada electrón atraviese cada ranura derecha e izquierda . la interferencia entre las dos ranuras desaparece. Feynman así justifica su postura , la interferencia entre los dos ranuras desaparece. Solo hay interferencia en e le caso de overeage... Aunque la experiencia parece exigir que cada electron pase a través "de una" u "otra" de las ranuras—allá por el año 1921 los físicos experimentaron que cualquier intento para verificar semejante cualidad básica de la realidad arruina el experimento. Feynman proclamó que cada electrón que hace esto a través de la pantalla fluorescente actualmente atraviesa ambas ranuras. Mostró que el podía asignar un número a cada uno de estos pasos de tal manera que su combinados de overage produce exactamente el mismo resultado que para la probabilidad calculada usando la funcion- onda aproximada. Y así desde la perspectiva de Feynman de la onda de probabilidad necesitaba ser asociada con el electrón. Además nosotros debemos imaginar algo igualmente si no mas bizarro. La probabilidad de que el electrón - siempre vista como una partícula de paso a través- de llegar a un punto de la placa es construido desde el efecto combinado de todas las maneras posibles de llegar allí. Es lo que se conoce como "Sum-Over-Paths" (Suma-Sobre-Pasoa) aproximacion a la mecánica cuántica. El resultado d e esos cálculo utilizando la aproximacion de Frynman están de acuerdo con los del método de la onda de función , los cuales están de acuerdo con los experimentos. Tu debes permitir a la naturaleza el dictado que es lo que es y lo que no es sensible. Feynman una vez escribió que "(La mecánica cuántica) describe la naturaleza como absurda desde el punto de vista del sentido común. Y ello es plenamente de acuerdo con los experimentos. Así que yo espero que acepte la naturaleza como es. Ella es --- absurda" Fynman cuando aplica su teoria a los objetos grandes comparándoles con las partículas subatómicas nos dice: que su regla para asignar números a cada paso: que " todos los pasos excepto uno cancelan a todos los otros a fuera".... cuando sus combinaciones son combinadas. En efecto solamente es referido a uno de los infinitos pasos de la materia tan lejos como la moción de los objetos. Y su trayectoria es precisamnte la única emergiendo de la ley de movimiento de Newton.. Dos diferentes manera de pensar acerca de los que esta ocurriendo... Son dos manera cuyas predicciones coinciden plenamente...
El misterioso Quantum El principio de incertidumbre es la fundamental diferencia del quantum de los razonamientos clásicos. Heisemberg (1927) El descubridor del principio de incertidumbre. El se dió cuenta que en el acto de determinar la ranura a través de la que cada electrón pasa (su posición) necesariamente perturba su subsecuente movimiento (su velocidad) La lectura por medio de fotones está supeditada a la energía y esta es proporcional a la frecuencia o a la falta de p. Encontró que la relación entre la precisión de la posición y la medida de la velocidad es un hecho fundamental poco dependiente del equipo usado o el procedimiento utilizado. La moción de una partícula es descrita dando su posición y su velocidad. La mecánica cuántica muestra que a un nivel microscópico no es posible conocer ambas de esas características con precisión total. Y que a más precisión de una, menos de la otra Einstein trató de minimizar este despegue de la física clásica diciendo que aunque el razonamiento cuántico ciertamente parece limitar un conocimiento de la posición y de la velocidad , el electrón aún tiene una definitiva posición y velocidad exactamente como siempre se ha pensado . John Bell y los experimentales resultados de Alain Aspect Los electrones – y todo lo referente a la materia- no puede ser descrito como simultáneamente siendo en tal locación y teniendo tal velocidad. De hecho ocurre así, si se captura un electrón en una gran y sólida caja y luego se aplasta suavemente el sitio para apuntar su posición con gran precisión se encuentra que el electrón se pone más y más frenético. Como si tuviera claustrofobia proyectándose desde todas las paredes de la caja con incrementada e impredecible velocidad Esto no ocurre en la naturaleza por el H-Bar. La moción de las partículas microscópicas llega a se incrementada cuando son examinadas y confinadas nunca a pequeñas regiones del espacio.....EL EFECTO TUNEL (importnte de cara al comportamitneo de los microtubulos....) El principio de incertidumbre también tiene un efecto como "el quantum tunneling armonizante" Si se arroja un perdigón de plástico contra una gruesa pared, este rebota sin penetrar porque no tiene suficiente energía para penetrar. Pero a niveles de partículas fundamentales , la mecánica cuántica muestra inequívocamente que las funciones de onda -que son ondas de probabilidad- de las partículas, que actúan como de perdigones . Todas tiene un pequeña pieza que "se vierte" a través de la valla. Significa que hay un pequeño-pero no cero- oportunidad que el perdigón actual puede penetrar la valla y emerja al otro lado. ¿Cómo puede ser esto? La razon viene dada una vez mas por el principio de incertidumbre de Heisenberg. <<Para entender esto supongamos que usted, estando arruinado, tiene que cobrar una herencia, que está muy lejos. No tiene dinero par pagar el avión Se lo pide a unos amigos; pero ninguno se lo da Uno de ellos le da la solución pague por el sistema que tienen las compañías de aerolíneas de cobrar dentro de las 24 horas de llegada, y nadie sabrá que no ha pagado anterior a la partida. De esta manera es capaz de exigir su herencia..>> El procedimiento es semejante a lo que acontece en la mecánica cuántica. Como dice Heisenberg hay una relación- trade –of entre la precisión de la medida de la posición y la velocidad y el demuestra que eso también hay entre la precisión de la medida "de la energía " y "how long", toma para hacer la medida. La mecánica cuántica nos recuerda que no se puede asegurar que una partícula tiene precisamente tal energía en precisamente en tal momento. Nunca incrementando la precisión de la energía medida nunca requiere más larga duración para llevarlo a cabo.. Del mismo modo que las cuentas de los, aerlíneas permiten a usted demorar el pago en dinero para el ticket para pagarle bastante después . ... la mecánica cuántica permite a una partícula "pedir prestado" energía a largo tiempo de tal manera que pueda renunciarlo dentro del entramado tiempo determinado por el principio de incertidumbre de Heisenberg. Las matemáticas del quantum muestra que la mayor barrera de energía y con la mas pequeña probabilidad que este creativo acontecimiento microscópico actualmente ocurrirá. Para las partículas microscópicas pueden a veces hacer prestado bastante energía, para lo que es imposible desde el punto de vista de la física clásica, momentáneamente penetre y tunele a través de una región que ellos inicialmente no tenían suficiente energía para entrar. Para que aconteciera a niveles de objetos todas sus partículas tendrían que coincidir en esta pequeña situación ... Se podría pensar en un Es de capital importancia que cuando la realización cuántica es aplicada a la estrucutra del espacio tiempo, muestra imperfecciones fatales en el "stiches of graviti" y nos conduce al tercer y más principal conflicto físico, que ha atravesado la pasada centuria. Capitulo5 La necesidad de una nueva teoría: General Relatividad vs. Mecánica Cuántica Durante la última centuria la comprensión de la física del Universo se ha profundizado enormemente. Las herramientas con que ha contado, la mecánica cuántica y la general relatividad han servido para permitirnos comprender y hacer tales.. predicciones acerca de acontecimientos desde las realidades atómicas y subatómicas de todas las maneras a través de los fenómenos que ocurren a escala de galaxias, grupo de galaxias y del mismo Universo total. Por naturaleza, nunca los físicos estarán satisfechos hasta que sientan que lo más profundo y más fundamental entendimiento del universo haya sido desvelado Está claro, en condiciones extremas , así como, en cuanto las cosas estan muy masivas y muy pequeñas—en el universo total en elemento del big bang o cerca del punto central de los agujeros negros. Pero cuando tratamos de combinar la mecánica cuántica y la general relatividad , su unión lleva consigo violentos catástrofes...
El Corazón de la Mecánica Cuántica El principio de incertidumbre descubierto por Heisemberg nos dice del Universo como de un frenético lugar cuando le examinamos sobre pequeños o pequeñas distancias y cortas o mas cortas escalas.... y la imposibilidad para conocer al mismo tiempo ambos, posiciones y velocidades de las partículas elementales implicadas El principio de incertidumbre se extiende mas allá de nuestra observación de la naturaleza Un electrón confinado en una caja se comporta también, aun sin ser golpeados por un fotón, con m movimientos desorbitados y cambiando de un momento al siguiente ..El principio de incertidumbre se da en todos los lugares imaginables aun en una situación tranquilo , tal como una región vacía del espacio Es importante tener en cuenta que un electrón puede "pedir prestado temporalmente" energía para sobrepasar literalmente una barrera física. Pro hay que tener en cuenta que en estos cambios de prestamos y devoluciones de energía, al final el se encuentra como al principio. ¿Pero como ocurre en la quietud vacía del espacio? Literalmente lo mismo . La Energía es la última ocurrencia convertible E=mc2 :nos dice que la energía se puede convertir en materia y esta en energía Así de esta manera un electrón puede Este, pronto tiene que ser aniquilado para reparar la energía dejada en su creación Y lo mismo es verdad para las demás fuerzas que la energía puede tomar. . oscilaciones -, fluctuaciones de la grande y pequeña fuerzas--- la incertidumbre de la mecánica cuántica nos dice un universo rebosando, caótico, arena frenesí a escalas microscópicas.
h es tan pequeña , el resultado es de longitudes de onda son pequeñísimos comparando con las escalas normales... De las misma manera que el gran valor de la velocidad de la luz oscurece mucho la verdadera naturaleza del tiempo y de la luz...
Empuja mucho
h cuántico con valores muy grandes... y vendría a pasar con eterna paciencia. Usted mas tarde o temprano emergería del otro lado... un sueño fantástico... sueño.
Crear y aniquilar...como dijo Feynman
Teoría del campo cuántico Dirac, Wolgang, Schwinder, Dyson, Tomonaga y Freynman... Lucharon para encontrar un formalismo matemático capaz de desarrollarse y traficar en este físico microscópico . Encontraron que la ecuación de la onda cuántica de Schrödinger es actualmente solamente una descripción aproximada de la física microscópica. Como veremos mas adelante es este frenesí el obstáculo para que emerja la relatividad general y la mecánica cuántica. Son las partículas fundamentales las que se comportan obedeciendo al principio de la incertidumbre t y cuya formulación llevó a cabo Schrödinger; pero si bien al principio tuvo en cuenta la relatividad relativa después no la incorporó. Y buscó y dio lugar a una formulación que acompañase el descubrimiento experimental de la dualidad onda-partícula Al ignorar la especial relatividad , Schrödinger ignoro la maleabilidad de la materia , la energía y la moción.. Así están las cosas cuando los caminos emprendidos por los científicos toman otros derroteros también muy fructíferos como son los inspirados conceptos cuánticos sobre las fuerzas electromagnéticas y las interacciones con la materia Así se ha creado lo que ha llegado a llamarse "teoría cuántica de campo relativista" o una teoría de campo relativista". Es una teoria de campo porque fusiona los principios cuánticos dentro de la previa noción clásica de un campo e fuerza – en este caso , el campo de Maxwell. Y finalmente es relativista porque la especial relatividad es también incorporada desde el principio. En un campo cuántico se nos presenta: Primero, como compuesto de ingredientes particulares, tales como fotones para el campo electromagnetico. Segundo imagenes de energías en forma de masas de partículas y su moción. interminables cambiantes atrás y adelante desde un campo cuantico a otro de tal manera que ellos continuamente vibran a través del espacio y del tiempo. El cuantum electrodinámico es probablemente la teoría más precisa de los fenomenos naturales mas avanzada. Teoricamente Kinoshita ...con sus interminables cálculos llevados a buen término por los poderosos ordenadores y que experimentalmente han llevado a buen termino en el campo de los electrones A través de la electrodinámica cuántica los físicos han conseguido establecer el papel de los fotones como " las más pequeñas posibles fardos de la luz" y rebelan sus interaccciones con partículas cargadas de electricidad tales como electrones, en un trabajo matemático completo, predictivo y convincente. Este éxito en la electrodinámica cuantica inspiró a otros físicos para ensayar una análoga aproximación para desarrollar la comprensión mccánica-cuántica de la "fuerza debil" , la "grande" y la "gravitacional" <<Cromodinámica cuantica>>, <<Teoría cuantica electro Fuerza (weak)>> respectivamnte.
A través de su Premio Nobel Glashow,Salam, Weeinberg <<demostraron que las fuerzas débiles y las fuerzas electromagnética están naturalmente unidas por su campo cuántico. En su descripción teorética aunque en su manifestación alrededor del mundo parece ser completamente distinta. Interesante teoria del origen de esas dos fuerzas en el primer segundo después del Bin Bang Primero eran desiguales que se disolvieron una dentro de la otra tomando indistinguibles características llamadas ""campos de electrodebiles"" al primer segundo, Después <<cristalizaron>> bajo forma diferente a través de un proceso conocido como <<simetry breaking>> que será descrito más adelante ... ojo!!! y ademas aparece como distinto en el frio universo que nosotros corrientemente habitamos. Y así durante los años 1970 los físicos han desarrollado una sensible y exitosa descripción de tres de las cuatro fuerzas (grande,, débil ,y la electromagnética) y demuestran que dos de las tres (debil y electromagnética) actualmente muestran un común origen (la electrofuerza) Durante las dos ultimas décadas se han hecho infinidad de experimentos en el tratamiento de las tres fuerzas sujetas a un tratamiento de la mecánica cuántica. Y han llegado a darse cuenta el acuerdo espectacular que existe de las predicciones de la teoria con los resultados experimentales. Por est razon se llama la teoría de las tres fuerzas no gravitionales y las tres familais de particulas materiales, la ewstandar teoría (mas a menudo) <<the standar model>> Partículas mensajeras De acuerdo con el "Estándar modelo" , así como el fotón es la partícula mas pequeña constituyente de un campo electromagnético, los campos de las otras dos fuerzas tienen constituyentes pequeños : Los <<gluons>> de la fuerza grande y <<el weak gauge boson>> de la pequeña fuerza weaak. La teoría del "standar model" nos lleva a pensar que estas partículas de fuerza no tienen estructura interna- en su estructura, son como los bit mas elementales en las tres familias de materia Los "fotones" los "gluones" y la "weak gauge (iniador) bosons" proveen el mecanismos microscópico para transmitir las fuerzas que ellos constituyen. Lo curioso es que ., por ejemplo, una partícula cargada eléctricamente repele a otra de igual carga eléctrica. Se puede pensar que cada una está cargada con una esencia que repele a la otra pero no. La mas precisa descripción microscópica nos dice que es algo diferente. Un campo electromagnético esta compuesto de un enjambre de fotones; que se chocan entre ellos... y mueven repelidos por esos pequeños intercambios de luz, como ocurre en el movimiento de un iceberg... Pero lo contrario que ocurre en ese caso, es que en el caso de las partículas cargadas opuestas también interactúa a través del cambio de fotones, aunque el resultado es una fuerza atractiva. Es como si el foton no fuera el transmisor directo de la fuerza por sí, sino más bien el transmisor de un mensaje. Similarmente los gluones y los bosones son las partículas mensajeras para las fuerzas <<strong>>/grandes y las <<weak>> / débiles. nucleares EL gluon actúa suministrando el "glue" que guarda esa partícula subatómica atrapada . Y la weak fuerza, que es responsable para ciertas transmutación de partículas desarrolladas en descomposición radioactiva, es mediatizada por el " weak gauge boson". Gauge simmetry Dimension simetrica Hasta ahora podemos decir que la gravedad es la fuerza que ha quedado descolgada de nuestra discusión Después de los éxitos de aproximacion física que se han utilizado con las otras tres fuerzas, no es extraño que se tratara de buscar una teoria "de campo cuntico de las fuerza gravitacional" Podemos pensar que el graviton seria la particula mensajera del campo de la fuerza gravitacional Hay que recordar que la fuerza de la gravedad permite que los observadores independiente de su estado de mocion estan absolutamente en igual equilibrio. O sea la gravedad hace cumplir la simetría. LA semejanza con la fuerza grande , la weak y la electromagnética es que todas ellas son conectadas con simetrías hechas cumplir, aunque algunas sean mas abstractas que las asociadas con la gravedad, Ejemplo la que ocurre con las fuerzas grandes de los atomos y la manera como responden los quartz que llegan a ser etiquetados de tres colores por su diferente comportamiento entre ellos y a pesar de todo se ha experiemntado que hay simetría las interacciones a pesar de tood serian incambiables Así como la esfera es e ejemplo de simetría rotacional.... También nosotros decimos que el universo es el prototipo de "strong force simmetry" Deben existir fuerzas para compensar los desequilibrios y que las interacciones entre las partículas permanezcan inamovibles. Para el caso de la "gauge simmetry" asociada al "la fuerza grande" no se requiere otra que ella misma ... esto demuestra que aunque la fuerza de la gravedad y la strong fuerza tiene diferentes propiedades ( la gravedad es mas débil y opera a enormes grandes distancias ) ellas tienen algo semejantemente heredado: Se requiere cada una de ellas en orden a que el universo se corporice en simetrías particulares De manera similar para las dos restantes fuerzas que se encuentran con otras gauge simmetry las llamadas debiles y electromagnéticas << gauge simmetry>>. A pesar de las caracteristicas comunes de las cuatro fuerzas y que ha llevado a los físicos ha tratar de incorporar la mecánica cuántica dentro de la relatividad general y buscar una teoria de campo cuántico de la fuerza gravitacional no ha tenido éxito completo ¿Por qué? Relatividad General vs. Mecánica Cuántica ,A largas distancia según la teorías de Eisnstein implica que la ausencia de masas significa que el espacio es plano como ilustra la Fig 3-3.m Tratando de encontrar la relatividad con la mecánica cuántica examinaremos con el microscopio las propiedades del espacio. A través de los diferentes tamaño del zoom , primero examinaremos en principio tres niveles de aumento... .. Todo esta sometido al principio de incertidumbre y por lo tanto a las fluctuaciones inherentes, también el campo gravitacional. Aunque razonando clásicamente implica que el espacio vacío tiene campo gravitacional cero, la mecánica cuántica muestra que en un average esto es cero pero que sus actuales valores ondulatorios son rugosos arriba y abajo debido a las fluctuaciones cuánticas. Además el principio de incertidumbre nos dice que el tamaño de las ondulaciones del campo gravitacional son más grandes A diferentes escalas de medición Fig 8-3 cuando enfocamos nuestra atención sobre pequeñas regiones del espacio. La mecánica cuántica muestra que nada como ser arrinconado; estrechando el foco espacial nunca conduce a mayores ondulaciones. Como los campos gravitaionales son reflejados por curvas , esas fluctuaciones cuánticas manifiestan ellas mismas tal incremento violento de distorsiones del entorno .del espacio. .. Hacia el quinto nivel nosotros vemos que ls forma son r turbulentas John Wherder ha inventado el termino " quantum foam" para describir este frenesí pro tal examen ultramicroscópico del espacio y tiempo. << A distancia tan corta vemos la incompatibilidad entre la relatividad general y la mecánica cuántica. La noción de un espacio geométrico plano , prinicipio central de la relatividad general , es destruido por las violentas fluctuaciones del mundo cuántico sobre las distancias cortas.>> En la practica las ecuaciones que sostienen la relatividad general y las que emergen de la mecánica cuántica nos llevan a la ridícula solución : infinito. Es la manera natural de decir que estamos haciendo algo que es completamente erróneo. . La estrucutra del espacio aparece plana excepto cuando la examinamos con ultramicroscópica precisión La relatividad por eso se revela muy eficiente en aplicaciones astronómicas; pero es inconsistente a pequeña escala. Lo mismo pasa con la mecánica cuántica a niveles de escalas bajas que son interferidas por la relatividad dando lugar perniciosos fenómenos que llegan a ser aparentes. La pequeñísima constante de Planck , con que gobierna las fuerzas de los efectos cuánticos – y la intrínseca mayor fuerza de la gravedad se juntan para dar lugar a un campo llamado << el Planck length>> que es pequeño casi apra la imagunación : un millón de billon de billon de billon de un centímetor (10-33 centímetors) Los físicos han intentado de modificar la relatividad general o la mecánica cuántica de alguna manera para evitar este conflicto pero los intentos aunque a veces muy ingeniosos uno tras otro han fracasado. Ha sido así, hasta el descubrimiento de la teoría de las cuerdas
LA "ESTRUCUTRA DEL ESPACIO"
Perturbaciones cuánticas
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