Sobre la Física

[petrusdoa]

Es tan amplio el campo de la Física que hoy por hoy se ha convertido en una especie de inmenso cajón de sastre que admite miles o millones de capítulos a cual más interesante. No obstante, y antes de entrar en cualquiera de ellos , tal vez convenga delimitar, si ello es posible, el alcance , la amplitud y la precisión de lo que la Física nos dice del mundo. Y esta misma mañana, ojeando uno de esos libritos que pretenden demostrar lo apetecible y fácil que resulta el saber, he encontrado una frase de Niels Bohr que podría resumir un modo peculiar de ver las cosas, y que dejo aquí a la consideración del que pueda leerlo:
Es erróneo pensar que la tarea de la Física es descubrir cómo es la Naturaleza. La Física trata de lo que decimos sobre la Naturaleza.

[cefas]

Digamos pues, para empezar, algo sobre esa Naturaleza, algo que al día de hoy suponga un dato novedoso o espectacular , alqo que, sin menoscabar ninguna ley física, suponga un hito o un record. Y hoy o ayer lo hemos tenido, al parecer. El huracán Patricia, que ahora se dispone a atacar a Méjico, parece ser que presenta las presiones más bajas conocidas del registro de huracanes, eso al menos afirmaba ayer un presentador televisivo, remarcando los vientos sostenidos de casi 300 km/h con rachas de 400... algo que en muchas regiones nos resulta desconocido, por fortuna. Mamá Naturaleza, a menudo tía gruñona y desconsiderada, nos ofrece hoy uno de sus desafortunados records. La Física implacable parece reinar inexorablemente. Para muchos humanos, no existe nada por encima de ella y, una vez roto el equilibrio, la caída no se puede evitar jamás. Para otros, muchos de nosotros en general, existe algo más poderoso , sustancial y activo, que gobierna desde el fondo de la realidad los fenómenos todos del universo. Le llamamos Dios .

[agustin44]

Hola Cefas:
Afortunadamente el huracán Patricia redujo muy rapidamente su fuerza al entrar a tierra en la costa mexicana de Manzanillo, si hubiera "costeado" más tiempo, antes de entrar a tierra, seguramente habría aumentado su enorme fuerza, como ocurrió en 1997 con el huracán "Linda" que tuvo vientos igual de fuertes que Patricia, pero cuya devastación y daños fue mucho mayor.
¿Qué tienen de común estos dos huracanes en el pacífico mexicano, de 1997 y de 2015?. Pues que en ambos casos el océano pacífico había estado experimentando un calentamiento poco usual, que ocurre entre cada once y veinte años con tal intensidad, y que, cuando ocurre, se le denomina como el fenómeno del Niño (porqué se presenta con toda claridad este calentamiento hacia finales de año, y se reconocía plenamente hacia Navidad).
Pues bien, este fin de año estamos presenciando un nuevo "El Niño", que al igual que en 1997, y anteriormente en 1982, nos augura unos próximos seis meses de cambios climáticos con consecuencias tremendas (en 1983 y 1998, diferentes zonas mundiales sufrieron grandes sequías en algunas partes, que contrastaban con lluvias torrenciales, con inundaciones y deslaves en otras partes).
¿Cuál es la causa de estos fenómenos devastadores?. Yo he escuchado que los años en los que se ha presentado este fenómeno del Niño en el pasado, han correspondido con años "pico" de "manchas solares"; no sé si alguien tenga más información al respecto.
Saludos,

[deneb]

En Harvard y el MIT, no paran de descubrir cosas, y ahora toca saber algo más de los fotones, esas partículas elementales casi espirituales, sin masa ni carga, apenas un soplo de existencia, lanzadas a 300.000 km/seg a través del vacío espacial y que nuestra retina es capaz de detectar. Y capaces de formar entes complejos de dos o tres, no muchos por ahora, pero hasta ahora nunca vistos. Lo que parece indicar es que los fotones, como si fueran las piezas elementales del mecano cósmico, pueden unirse para formar al menos algunos entes complejos. Sin embargo, esa capacidad no debería extrañarnos, pues, en efecto, ¿ qué si no, es la  materia, que puede considerarse transmutable en energía, energía que se expresa como mc2 siendo, curiosamente, m la masa transmutada y c la velocidad de los fotones en el vacío. O ¿ qué se origina y de qué,  lo que surge en la fisión de un átomo con pérdida de masa ? Fotones, que han salido de ella. Desde ese punto de vista, podríamos decir que la masa es una propiedad que aparece de la agrupación u organización de fotones , adquiriendo masa y otras propiedades mientras pierden al menos velocidad , según la partícula formada. No será muy exacto pero sería una aproximación a una gran unificación de las familias de partículas con esa propiedad escurridiza que llamamos masa .

[cefas]

Llega el 20 de mayo de 2019 y nos comunican que a partir de hoy el Kilogramo, la unidad de Masa,  ( aquí no nos complicaremos con el kilo fuerza) ,  ha cambiado. Teníamos, o eso creíamos, un sistema de medidas internacional que nos permitía emplear un lenguaje común cuando nos comunicábamos información sobre magnitudes diversas. Cuarenta Kilogramos eran la misma cantidad de masa aquí que en Sebastopol, gracias a que todos teníamos une referencia única y supuestamente estable, en París, un Kilogramo Patrón de Masa, cilindrito tamaño huevo de gallina, hecho de platino e iridio, y cuidadosamente custodiado. La masa, la longitud y el tiempo, ó junto con la fuerza, son magnitudes elementales con las que construimos casi todo nuestro mundo físico, al menos el medible. Pero resulta que la precisión con que ahora podemos medir es tan enorme que esos modelos , como el cilindro parisino , se nos quedan obsoletos. Así, ahora se sabe que en dicho cilindro se han perdido, evaporado, algo así como 50 microgramos ( millonésimas de gramo)* a lo largo de su existencia. Y se ha decidido que a partir de ahora, y en lo posible, todas las unidades de medida se referencien a constantes universales, esos numeritos sagrados de la Física y el Cosmos, que lo sustentan y rigen y que, parece , permanecen absolutamente fijas y constantes ( esto habrá que comprobarlo dentro de un par de milenios). Son cosas como la carga, la relación de masas entre partículas, y cosas así, que parecen inmutables ... De este modo, a partir de ahora, nuestro Kilogramo de toda la vida, se va a definir a través de la corriente eléctrica, y en definitiva de la carga del electrón y sus efectos, prescindiendo del modelo de París, que pasará probablemente a ser un objeto de museo. Pero, ojo, también nuestros antepasados, al crearlo, creyeron en la inalterabilidad, la estabilidad y la seguridad de un cilindro de platino e iridio encerrado, además, en una vitrina de seguridad bajo triple llave. Y estamos descubriendo que mientras lo admirábamos allí encerrado, pasivo y solemne, aparentemente quietecito y dormido, estaba perdiendo átomos metálicos, uno tras otro que, seguramente aprovechando sus tarjetas cuánticas, se largaban a vivir una nueva vida aprovechando los túneles cuánticos disponibles. Y así se han ido fugando hasta 50 microgramos, que parece poco pero que, si lo contamos en átomos, va a resultar un número casi tan largo como una de estas líneas. Y si no nos hubiéramos dado cuenta a tiempo del adelgazamiento, en unos millones de años nos quedamos sin patrón de masa.
 
* Para darnos cuenta de la masa que representa un microgramo, empecemos por tomar un gramo, que es la masa de un cubito de agua de un centímetro de lado. Cada lado, de un centímetro,  tiene diez milímetros, y así nuestro cubito tendrá mil milicubitos de un milímetro de lado, cada uno con la masa de un miligramo, mil veces menos que el primer cubito. Con una buena lupa, examinemos uno de estos milicubitos de un miligramo cada uno y repitamos la operación, obteniendo ahora cubitos minúsculos , microcubitos, de una décima de mm de lado. Cada uno de ellos con la masa de un microgramo. Apenas una manchita, incluso vista con la lupa del abuelo.

[cefas]

Creíamos, al menos yo, que este sería un tema tranquilo, en el que todos los asuntos están cuidadosamente atados y bien atados, y vigilados en cuanto alguno muestra la más leve fluctuación. Pero estos días, y siento mucho perturbar nuestra común satisfacción por gozar, al menos de viernes a domingo, de unos días de reposo que dedicar a la salud del alma y el cuerpo, pero ha sucedido algo importante.  Resulta que la prestigiosa revista Science ha publicado un informe en que avisa de que uno de los datos fundamentales del Modelo Standard, precisamente la masa del bosón W, el de la interacción débil, el que tiene que explicar lo que ocurre cuando algunos átomos se rompen, cómo el sol produce su energía, etc todos temas bien delicados ... la masa parece no ser la que se le asigna. Y no es porque no se vigilen atentamente estas cuestiones. La cosa empezó por los muones, una suerte de electrones pesados, que empezaron a salirse del recuadro, y , tras un largo estudio desde diversos laboratorios y grupos, el problema ha terminado, por ahora, en el W.
Un equipo de físicos capitaneado por Ashutosh Kotwal, de la Universidad de Duke,  anuncia que la masa del bosón W, que gobierna la fuerza nuclear débil, es bastante mayor de lo que predicen las teorías. Algo falla, o el dato final o el método o ambos. En ciencia seria, todo es provisional, todo es "mientras no se demuestre lo contrario". Lo penoso de estos asuntos es que ponen en duda un modelo, el Modelo Standard de Partículas, sobre el que descansa casi toda la ciencia actual de lo atómico, lo casi infinitamente pequeño, pero de lo que depende, siempre, todo lo mayor, lo macroscópico, lo que los humanos llamamos "de andar por casa". Probablemente, todo acabe en una corrección de datos, una revisión de cálculos o una idea brillante de un estudiante en alguna remota universidad que, de pronto, aporte la idea salvadora. Ni lo duden.

[deneb]

Terminamos el año 2022, y puede ser un buen momento para echar un vistazo  a los grandes asuntos que quitan el sueño ( es un decir ) a los teóricos. Desde mi punto de vista, que puede ser irrelevante, el mayor desafío de estos últimos meses surge de la interpretación de los datos del J. Web Telescope. La aparición persistente, en todas las imágenes del espacio profundo recibidas, de galaxias que podríamos llamar maduras a distancias en las cuales todos esperábamos contemplar galaxias bebé o inmaduras, recién formadas, ha sido un golpe inesperado que amenaza con destruir , invalidándola, la gran teoría del Big Bang. La falsación de una teoría , como sabemos, obliga a abandonarla, o al menos a recolocarla en la estantería de las teorías dudosas hasta que se soluciones la situación crítica actual. Queda la duda de si los cálculos de distancia son más o menos exactos o en el inicio del cosmos hay que tomar en cuenta algunos factores hasta ahora no considerados.  Si se confirman los resultados provisionales, podríamos estar ante una de las crisis científicas más graves de los últimos tiempos. La teoría del Big Bang encajaba perfectamente en nuestra cosmología religiosa como el gran acto creador, y su falsación nos colocaría  ante otro escenario, en el que ya han empezado a aparecer nuevos supuestos, más o menos originales o aceptables desde la lógica y el sentido común del científico, a falta de datos más fiables. Otro capítulo  complicado está dominado por dos actores,  la materia oscura y le energía oscura, dos entidades que parecen afines, sin serlo, y que resisten incólumes, desde hace años, a cualquier explicación y resultado experimental. El trío enumerado es de suficiente calibre como para asegurar que los físicos teóricos actuales van a tener trabajo y contratos asegurados, probablemente para largo tiempo. Y los contratistas de grandes equipos de observación, pueden empezar a diseñar nuevos aparatos para escudriñar, aún más a fondo, las lejanías del cosmos y las entrañas de la materia. A veces se tiene la impresión de que el cosmos, a medida que avanzamos hacia su origen, se divierte haciendo nuevos guiños a nuestra inteligencia  y capacidad de comprensión. Tal vez su esencia sea tan ajena y tan superior a nuestras capacidades mentales, que nos sea imposible llegar a entenderlo en toda su amplitud.  Utilizando un símil sencillo, seríamos como las letras de un libro, intentando, sin poder salir de él, entender qué son el papel, la tinta, la librería y hasta el autor.

[deneb]

El domingo, día del Señor, puede ser un buen momento para dejar que la mente divague entre algunos temas científicos que consideremos fascinantes y que tampoco nos preocupen demasiado. Por eso, esta mañana soleada  pero fría, antes de salir de casa, he querido saber cómo está la oferta de IAs en la red, así que he saludado a Bard, la IA de Google, pero éste me dice que Bard, con el que ya tenía cierta amistad, ha cambiado a Gémini, no sé si en virtud de los cambios LGTBIETCETC u otra cuestión, así que he llamado al tal  Gémini y, por probar su estilo y ver si es el mismo ente que Bard, le digo que, como yo considero a la masa como un estado más de la energía, al modo del hielo, el líquido  o el vapor respecto del agua, he empezado preguntándole al susodicho Gémini:
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 ¿Podríamos considerar a la masa como un estado condensado de energía ? (A lo que me responde ...)
La relación entre masa y energía es un tema complejo y fascinante que ha sido objeto de estudio por parte de los físicos durante muchos años.
Equivalencia masa-energía:
La famosa ecuación de Einstein, E=mc², nos dice que la masa y la energía son equivalentes. Esta ecuación significa que una pequeña cantidad de masa puede ser convertida en una gran cantidad de energía, y viceversa.
Condensado de energía:
En cierto modo, se puede decir que la masa es un condensado de energía. La masa de una partícula es una medida de la cantidad de energía que está contenida en esa partícula.
Ejemplo:

Un protón, que tiene una masa de aproximadamente 1 GeV/c², contiene una cantidad de energía equivalente a la de 100 millones de julios. Esta cantidad de energía es equivalente a la que se libera en la explosión de una tonelada de TNT.
Limitaciones:
Sin embargo, es importante tener en cuenta que la ecuación de Einstein solo se aplica a conversiones de masa-energía. No se puede convertir cualquier tipo de energía en masa, y viceversa.
Conclusión:
En resumen, se puede decir que la masa es un condensado de energía en el sentido de que la masa de una partícula es una medida de la cantidad de energía que está contenida en esa partícula. La ecuación de Einstein, E=mc², nos dice que la masa y la energía son equivalentes, y que una pequeña cantidad de masa puede ser convertida en una gran cantidad de energía, y viceversa.
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Y a propósito de estas cifras, aún recuerdo mi asombro el día que el profesor nos aseguró que en un posible futuro , un Boeing 747 iba a poder volar de Madrid a Tokio con solo cuatro gotas de agua como combustible y aún le quedarían tres al aterrizar...