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Interpretación del tiempo




Enviado por marcosmcl



    1. Resumen
    2. Desarrollo
    3. Resultados
    4. Discusión
    5. Referencias
      bibliográficas

    1.
    INTRODUCCION

    El problema del tiempo ha sido
    tomado hasta inicios del siglo XX como una dimensión
    independiente de lo material. Se ha conjeturado sobre viajes al
    futuro o al pasado donde el tiempo es la
    magnitud que se busca controlar. Actualmente se tiene una idea
    del viaje al futuro como la aplicación de una pausa a las
    funciones de
    un sistema, por
    ejemplo en los procesos de
    hibernación de algunos mamíferos, o más claro aún,
    el congelamiento de batracios que sobreviven a sus deshielos
    transcurrido el invierno. La ciencia de
    la criogenia hace experimentos con
    seres humanos congelándolos para despertarlos en un futuro
    donde sea posible reanimarlos. En todos estos casos se trata de
    detener las funciones
    mínimas de la materia. Sin
    embargo un viaje al pasado es lo que no parece tan simple y
    todavía no tenemos suficientes fundamentos para tratarlo
    de una forma coherente.

    Hoy en día en que los satélites
    juegan un papel
    importante en los sistemas de
    navegación o posicionamiento
    global, está comprobada la influencia gravitatoria sobre
    el tiempo, y no se pueden obviar sus efectos al diseñar
    sus sistemas
    informáticos ya que son colocados en órbita a una
    distancia considerable de la
    tierra.

    Como estudiantes de Física, sabemos que
    el tiempo es relativo y nos limitamos a la demostración
    matemática, pero no profundizamos en la
    naturaleza de
    lo que acontece.

    Motivo de mi investigación es tratar de dar una descripción de los diferentes transcursos
    de tiempo sujetos a influencia gravitatoria, planteando un caso
    ideal en el que interviene la conservación del Momento y
    la variación del transcurso del tiempo.

    Basándome en conceptos básicos como son
    las ideas del movimiento
    rectilíneo uniforme, el centro de masa, y el desecho del
    concepto de
    tiempo absoluto, intento aproximarme a la realidad de la
    expansión del universo.

    2.
    RESUMEN

    Se justifica una expansión del universo con
    aceleración relativa si damos por establecido lo
    siguiente:

    1. El tiempo se relaciona con el movimiento,
      en particular con los movimientos inerciales.
    2. La rapidez del tiempo se incrementa con la distancia
      a cuerpos de gran masa.
    3. El efecto gravitatorio de las galaxias
      separándose es el mismo que el de la masa universal
      concentrada en un punto centro de masa, cuando actúa
      sobre una galaxia.

    3.
    DESARROLLO

    El tiempo es una sucesión de estados
    correspondientes a una variación de energía o
    cambio de
    posición. Siendo así, en un sistema se le
    puede cuantizar por estados, si queremos independizarnos de
    relojes referenciales. Si ocurre un ciclo inercial, se
    reiniciaría la cuenta desde cero al medir el tiempo.
    Entendiéndose por ciclo inercial aquel que una vez
    finalizado queda en las mismas condiciones iniciales y durante el
    cual no hay pérdida de energía.

    Mis conclusiones son:

    • La materia-energía puede existir sin
      tiempo.
    • El tiempo no puede existir sin
      materia-energía.

    Según la primera ley de la
    termodinámica que nos dice: "La materia no
    se crea ni se destruye, sólo se transforma", y de la
    equivalencia entre masa y energía dada por la Física moderna la
    cual considera a la masa como energía condensada y a la
    energía como materia disipada; considerando un sistema
    adiabático que contiene una partícula estable,
    esperamos que ésta permanezca inalterable mientras no
    reciba una perturbación externa al sistema. De esta forma
    no tiene sentido decir que la partícula envejece. Es lo
    que he tomado como un ejemplo de un sistema independiente del
    tiempo .

    El giro de un electrón sobre su eje es lo que se
    conoce como su spin y es lo que he considerado un ciclo
    inercial, dado que está continuamente girando.

    En el universo
    interactúan los sistemas microscópicos con los
    macroscópicos. Consideremos un sistema macroscópico
    sin interacción externa, mientras los ciclos inerciales en
    los sistemas microscópicos internos no produzcan
    reacciones físico-químicas que alteren la naturaleza
    inicial, el sistema macroscópico no cambiará de
    estado,
    permanecerá inalterable, o podría interpretarse
    como un viaje al futuro de este sistema respecto a otros que
    sí cambian de estado. Ya que
    viajar al futuro significa retardar o detener el tiempo del
    objeto que viaja a través de él.

    Nuestra medida del tiempo tal como la conocemos son
    referencias entre movimientos tales como la rotación de la
    tierra u
    oscilaciones atómicas. Representando los átomos una
    de las partes elementales de la materia, se asumen las
    oscilaciones atómicas como un buen patrón de tiempo
    referencial. Según Resnick y Halliday (1965):

    Con relojes atómicos será posible
    estudiar muchos problemas de
    gran interés
    científico e importancia práctica, variando desde
    cambios en la rotación de la Tierra y
    verificaciones de la teoría de la relatividad, hasta mejoras
    en la navegación. (p. 30)

    Definiré un evento como un sistema que cambia de
    estado. Este cambio de
    estado es lo que origina el tiempo en ese evento. Si
    modificáramos nuestra tradicional concepción del
    tiempo, diríamos: entre dos eventos iguales
    que se inician simultáneamente, el que ocurre primero
    emplea más tiempo, pero una vez ocurrido el segundo evento
    habrá empleado el mismo tiempo; siempre y cuando no
    consideremos un tercer evento como referencia. Se trataría
    sólo de cuantizar estados sucesivos en cada sistema. La
    forma de medir el tiempo dependería del sistema en
    cuestión y sólo sería innata a él.
    Las otras medidas prácticas serán referenciales a
    movimientos en un sistema de relojería. Obviamente
    encontrar dos eventos
    exactamente iguales que sólo se diferencien en su
    posición es casi imposible, mientras más grande
    sea, más lo será. La aleatoriedad parece no tener
    una solución matemática, la misma que rige la
    posición de partículas elementales.

    La diferencia entre la marcha de relojes a diferentes
    alturas de la tierra ha sido
    comprobado experimentalmente; nos dice Hawking (1990):

    [Una de las predicciones] de la relatividad general es
    que el tiempo debería transcurrir más lentamente
    cerca de un cuerpo de gran masa como la Tierra. (….) A
    alguien situado arriba le parecería que todo lo que
    pasara abajo, en la Tierra, transcurriría más
    lentamente. Esta predicción fue comprobada en 1962,
    usándose un par de relojes muy precisos instalados en la
    parte superior e inferior de un depósito de agua. Se
    encontró que el de abajo, que estaba más cerca de
    la Tierra, iba más lento, de acuerdo exactamente con la
    relatividad general. (p. 55)

    El estudio del péndulo parecería
    contradecir estas evidencias sobre el transcurso del tiempo. Un
    péndulo que bate el segundo al nivel del mar, naturalmente
    hará un ciclo tardío donde la fuerza de la
    gravedad es menor. Aparentemente nos indicaría que el
    tiempo transcurre más lento en dicho nivel gravitacional.
    La ecuación matemática que nos deduce el
    período del péndulo emplea como parámetros
    la aceleración de la gravedad y la longitud, siendo
    directamente proporcional a la longitud e inversamente
    proporcional a la gravedad. Si uno de ellos varía, el
    período cambia. Al diseñar un reloj de
    péndulo tenemos que tener en cuenta esos dos
    parámetros y condicionar el período a una unidad de
    tiempo, en el caso más preciso dada por relojes
    atómicos. Esto no quiere decir que si aumentamos la
    longitud el tiempo transcurirrá más lento. El
    período calculado para todo péndulo en cualquier
    nivel gravitacional, será correcto, según relojes
    situados en el mismo nivel gravitacional, y no exclusivamente
    para relojes situados al nivel del mar. De lo anterior se
    concluye que no es la variación de parámetros, en
    este diseño,
    lo que define el transcurso del tiempo.

    Bajo mi principio: TIEMPO MOVIMIENTO, presentaré
    el siguiente caso ideal:

    Imaginemos cierto sistema conformado por un gran
    elevador que encierra una mesa de billar y un jugador listos a
    elevarse. Igualmente en el suelo yace otra
    mesa idéntica. Sobre las mesas y a partir de un extremo,
    los jugadores impulsan una bola al mismo tiempo y con igual
    velocidad
    inicial. Inmediatamente después el elevador empieza a
    subir de modo que alcanza gran altura antes que las bolas lleguen
    al otro extremo de las mesas. Cabe la pregunta, ¿Esperamos
    que las bolas alcancen el extremo opuesto de las mesas en el
    mismo instante de tiempo?; recordemos, el tiempo transcurre
    más rápido a medida que se aleja de la tierra o lo
    que es lo mismo decir, el tiempo se contrae. Siendo así,
    la ley de la inercia
    y el principio de conservación del momento se ven
    afectados. La bola en el elevador tiene que "apurarse" para no
    faltar a la ley, pues se le agota el tiempo. En consecuencia
    llega primero al otro extremo y gana la carrera.
    Paradójicamente si se hubiera medido el tiempo de
    recorrido de la bola, los cronómetros tanto en el elevador
    como el que mide alguien en el suelo,
    indicarían igual tiempo, ya que el cronómetro del
    elevador también hubiera sido afectado. Podemos observar
    bajo estas circunstancias que no se aplica ninguna fuerza
    adicional al móvil y que ocurre un ajuste de la velocidad
    horizontal a la variación de la fuerza
    gravitatoria.

    Semejante análisis podríamos aplicar a la
    velocidad que sigue un móvil en cualquier dirección. En particular, lo aplico a la
    expansión universal, haciendo referencia previamente a
    algunos descubrimientos. Fue I. Newton
    quién aplicó por primera vez el concepto de
    centro de masa que se adecuaba a su teoría
    de gravitación universal al calcular la fuerza de
    atracción entre la Tierra y la Luna. Al respecto Resnick y
    Halliday dicen (1965):

    Newton consideraba a cada partícula de la
    Tierra como contribuyendo a la atracción gravitacional
    que ella producía sobre otros cuerpos. La distancia y la
    dirección de las partículas de la
    Tierra a un objeto dado son diferentes para cada
    partícula. Newton hizo
    la hipótesis atrevida de que la Tierra
    podía considerarse para tales fines como si toda su masa
    estuviera concentrada en su centro. (p. 432)

    Demostró su teoría luego de inventar el
    Cálculo
    hacia 1687.

    Según la actual astronomía, el universo se
    expande cada vez a mayor velocidad. Como señala Hawking
    (1990):

    … el hallazgo que Hubble publicó en 1929:
    (…) cuanto más lejos está una galaxia, a mayor
    velocidad se aleja de nosotros!. Esto significa que el universo
    no puede estar estático como todo el mundo había
    creído antes, sino que de hecho se está
    expandiendo. La distancia entre las diferentes galaxias
    está aumentando continuamente. (p. 64)

    4.
    RESULTADOS

    Resultado inmediato es la reciprocidad entre tiempo y
    movimiento o cambio de estado, de ahí una
    aplicación a la astronomía. La teoría del Big Bang
    implica la expansión del universo, lo cual es observable
    con el telescopio Hubble. Las galaxias se alejan entre sí
    y el centro de masa del universo es cada vez más distante.
    Si el tiempo es afectado al igual que si toda la masa universal
    estuviera concentrada en un punto central y para que el principio
    de conservación del momento, se cumpla, es necesario que
    cada galaxia incremente la distancia que recorre por una cantidad
    constante de tiempo medido en el centro del universo. En todo
    caso podemos llegar a dos conclusiones igualmente válidas
    y opuestas:

    • Según la medida del tiempo en el centro
      universal, el universo acelera su expansión, mediante
      una "fuerza propulsiva" inherente a cada galaxia.
    • La expansión sigue un movimiento inercial que
      se ajusta al nivel gravitacional en que se
      encuentra.

    5.
    DISCUSION

    Inicie este trabajo motivado por curiosidades sobre
    experimentos
    científicos como la comparación entre la marcha de
    relojes de gran precisión a diferentes alturas de la
    tierra o el proceso de
    contar ciclos de oscilaciones atómicas como patrón
    de un tiempo casi absoluto pero sin considerar sistemas aislados
    o en estado de espera.

    El caso ideal acerca de las mesas de billar es de mi
    proposición y no es que se haya realizado una
    experimentación parecida a menos que no estuviera
    informado de ello. De verificarse y no cumplirse
    estaríamos ante un caso especial de No conservación
    del momento que merecería ser estudiado.

    La suposición hecha por algunos investigadores
    sobre la existencia de una fuerza antigravitacional que
    sólo actúa a grandes distancias provocando la
    repulsión entre galaxias me parece inconsistente.
    Quizás se busque alguna semejanza con la fuerza de
    repulsión entre protones después que la fuerza
    fuerte que los mantiene unidos en el núcleo del átomo, es
    vencida. Para mí, el fenómeno observado, es
    consecuencia de una contracción del tiempo, proporcional a
    la distancia del centro de masa del universo conocido; ¿no
    les parece?.

    Finalmente quiero aclarar que ésta es mi
    interpretación y como tal, sujeta a correción o
    inclusive a descarte.

    6. REFERENCIAS
    BIBLIOGRAFICAS

    Hawking S. W. (1990). Historia del tiempo. Del Big
    Bang a los agujeros negros

    (pp. 55,64) Barcelona:
    Hurope, S.A.

    Resnick R. & Halliday D. (1965). Fisica. Para
    estudiantes de ciencias e
    ingeniería

    (pp. 30,432) México:
    Cía. Editorial Continental, S.A.

     

    Enviado por:

    Marcos Cabanillas

    CATEGORIA : FISICA

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