Autor Tema: Acertijo  (Leído 3238 veces)

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Desconectado Isaac Newton

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Acertijo
« en: Febrero 07, 2014, 16:52:09 »
ACERTIJO

Una granada explota y capturamos en una fotografía el instante en que los trozos de metralla vuelan por los aires. Hay fragmentos de  distinto tamaño y en distinto lugar. Los que están más lejos del foco, se mueven obviamente a mayor velocidad y llegarán más lejos. Los que aparecen más cerca del punto de partida, se mueven a menor velocidad y caerán más cerca. Igual ocurre si le damos un martillazo a una nuez, o si tiramos una piedra al agua y observamos la salpicadura.

Si esto es así:

¿Por qué el hecho de que las galaxias más lejanas se alejen a mayor velocidad debe implicar una aceleración en la expansión del universo?

P.s.: Ni idea de la  respuesta. De hecho esto podría ser un tema de astrofísica, pero sospecho que estoy preguntado una burrada por haber malinterpretado algo, así que lo pongo en este apartado, un poco más informal.

Desconectado Maytita

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Re:Acertijo
« Respuesta #1 en: Febrero 10, 2014, 21:38:53 »
Sólo estoy en primero de física y a lo mejor es una tontería, pero bueno, a mi nivel se tratan las granadas como partículas en las que el radio es tan pequeño que la aceleración de los trozos no depende de la distancia al punto exácto de detonación dentro del aparato, sino de la masa del trozo, uno grande tiene menos velocidad, menos aceleración (a=F/m), que uno pequeño.
En cuanto a las galaxias, su velocidad tiene que ver con interacciones gravitacionales entre masas en vacío y un impulso inicial, y no puede compararse con las velocidades en un campo gravitacional homogéneo como el nuestro y... hasta ahí puedo leer como decían en el 1,2,3 (básicamente, porque hasta ahí es hasta dónde sé)

Desconectado Teaius

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Re:Acertijo
« Respuesta #2 en: Febrero 11, 2014, 12:01:28 »
De forma simplificada:

La distancia a las galaxias lejanas se mide observando las lineas espectrales comparándolas con las que se miden en la tierra, donde el medidor está quieto parao.

Se observa que estas líneas presentan un desplazamiento hacia las longitudes de onda largas, es el famoso desplazamiento al rojo o red-shift.

Se define entonces un parámetro, z, que da cuenta de este desplazamiento como:  1+z=L0/Le

Donde L0 es la longitud de onda medida en laboratorio y Le es la que nos llega de la estrella.

Esto se relaciona con la velocidad haciendo que  v=cz, donde c es la velocidad de la luz, que coincide con la iterpretación del efecto Doppler si la velocidad es pequeña frente a c. También hay fórmula Doppler análoga para meter efectos relativistas, mediante relatividad especial, que no general.   

El problema es que nos encontramos con medidas que hacen que z>1, con lo cual tendríamos velocidades aparentes mayores que la velocidad de la luz y nos metemos en un fango complicado de salir porque esto del Doppler no termina de encajar.

¿cómo puede algo moverse a mayor velocidad que la de la luz? Pues se puede explicar si se va generando espacio durante el trayecto, osea si el espacio se expande. La velocidad local de la galaxia sería menor que la de la luz, pero como se está expandiendo el espacio durante el trayecto pues medimos velocidades aparentes mayores que la de la luz. Y esa es la interpretación más sencilla que el desplazamiento al rojo viene dado por los camibos de escala de distancias debidos a la expansión del universo.

Con la expansión la galaxia está cada vez más lejos, pero no realmente por su velocidad sino porque se expande el espacio, cada vez hay más espacio.   

Tendríamos entonces 1+z=a(tiempo presente)/a(tiempo anterior). El factor de escala de distancia, "a",  de tiempo presente se suele hacer 1. Entonces, si tienemos por ejemplo una galaxia con z=2 tendríamos que  a(tiempo anterior)=0.5, lo que vendría a significar que cuando la galaxia emitio la luz que ahora recibimos se encontraba a una distancia 0.5 veces de la que estaría en este momento.

Un análogo parecido más mundano aunque no del todo exacto sería (no, no voy a hablar de globos) una cinta transportadora de esas que hay en las estaciones grandes o aeropuertos. Imaginaos dos personas caminando a la misma velocidad y una tercera que los observa alejarse. Si una se mete en la cinta tranportadora caminando como antes y otra no, el observador vería a la de la cinta alejarse a mayor velocidad a pesar que ambos llevan la misma velocidad. La cinta haría las veces de expansión del universo, estaría metiendo más espacio entre el observador y el caminante.

Desconectado Isaac Newton

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Re:Acertijo
« Respuesta #3 en: Febrero 12, 2014, 20:20:52 »
‘Predata’: Perdôn por la ortografîa, pero escribo con un teclado extrangero que no tiene enie ni tilde o, al menos, no sê dônde cono estân…

Hola Maytita. No estoy seguro de haberlo entendido, pero creo que lo que dices es que por razones fîsicas, los fragmentos de mayor masa alcanzarân menor velocidad y por tanto no llegarân tan lejos como los de menor masa. Aunque esto sea asî, la aplicaciôn de las fôrmulas fisicas a la realidad, debe tener en cuenta infinidad de factores (pequenas fricciones, rugosidades, irregularidades, etc.) que provocan resultados distintos a la teorîa y, en el caso de una explosiôn real, creo que estamos ante un evento bastante complejo (sea el Big Ban o una granada).  Asî que, como hoy me encuentro en una casa en el campo, he cogido un martillo y un trozo de ladrillo, he puesto este ûltimo en el suelo de hormigôn y lo he fulminado de un certero golpe a lo ‘Tor cabreado’. El resultado ha sido una variedad de trozos de distintos tamanos cuyas posiciones no guardaban relaciôn alguna con sus masas. Luego le he quitado al perro el cubo del agua, he buscado un buen pedrusco y lo he lanzado por los aires intentando que cayera en el cubo... A la primera!, y en todo el centro! Luego he observado la salpicadura y, de nuevo, goterones grandes y pequenios rociados sin orden ni concierto. Y esto no es retôrico, de verdad que lo he hecho, aunque reconozco que lo de la granada del primer mensaje no.

Ahora bien, Teaius, teniendo en cuenta quien soy, y que en mi êpoca todavîa ni habîa nacido Einstein, no tengo nivel suficiente para entender tu mensaje (y a penas el de Maytita) y menos cuando se meten fôrmulas por medio.
Con la esperanza de que se pueda aclarar mi duda sin recurrir a fôrmulas ni a la relatividad, simplifico mâs todavîa. La afirmaciàon que aquî cuestiono es la siguiente: ‘las galaxias mâs lejanas se alejan a mayor velocidad que las mâs cercanas (punto 1), ergo todo se aleja con cierta aceleraciôn (punto 2).’

Como no recuerdo donde lo he leido, en quê documentales o quiên me lo ha dicho, busco râpidamente un ejemplo que, al menos a mî, me suena que pretende tal cosa: http://www.astromia.com/universo/expansion.htm

de la que cito textualmente:

‘Hubble también observó que la velocidad de recesión de las galaxias era mayor cuanto más lejos se encontraban. Este descubrimiento le llevó a enunciar su ley de la velocidad de recesión de las galaxias, conocida como la "ley de Hubble", la cual establece que la velocidad de una galaxia es proporcional a su distancia.’

Es decir, a mâs lejanas, mâs râpidamente se alejan. Estando de acuerdo en este punto 1, si quereis discutimos el 2.
Otra cosa serîa observar una galaxia cuyo espectro muestra un corrimiento al rojo mayor que el que mostraba un mes antes, pero creo que no es el caso.

Por otro lado, lo del globo siempre me hace pensar que si el espacio se estira, tambiên se estira el metro que utilizamos para medir las distancias, y tambiên los centîmetros, de modo que me pregûnto cômo podrîamos apreciar tal estiramento, aunque como digo, prefiero no entrar en la relatividad ni el tejido espacio tiempo y todo eso que todavîa no me entra…

Gracias por la paciencia.

Desconectado Teaius

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Re:Acertijo
« Respuesta #4 en: Febrero 13, 2014, 01:25:49 »
Efectivamente el punto 1 sería como tu dices. El punto 2... depende, no todo se aleja con cierta aceleración. Andrómeda, por ejemplo no tendriá red-shift sino al contrario un blue-shift. Hay también una especie de objeto galáctico llamado "el gran atractor" en el super-cúmulo de virgo que parece que es una especie de concentración gravitatoria que atrae galaxias.  Las que se acercan del otro lado tienen blue-shift. Por otro lado parece ser que la expansión cósmica se ve de alguna manera neutralizada por la gravedad. Entonces por ejemplo nosotros no la notamos en la tierra ni en el sistema solar porque tenemos ahí unos campos gravitatorios intensos y no lo notamos... al menos de momento, porque podría darse con el tiempo un "Big Rip" que acabase incluso con las fuerzas de cohexión de los componentes de los átomos y los dejaría a todos R.I.P.

Respecto del globo y el metro. Es interesante, esa reflexión también me la he hecho yo. A la analogía del globo le veo un problema grave. Que uno se imagina el globo en una habitación donde ya existe un espacio tridimensional preexistente antes de hincharlo y que uno piensa que esta habitación y el aire que metemos forma parte de la analogía, cuando no debe ser así. En la analogía del globo debemos pensar que solo existe el globo, nada más. Uno piensa que su interior, donde está el aire, es el centro del universo que es un punto estático y uno tiende a pensar que ahí es donde se generó el big-bang. No debemos pensar eso, no es correcto. Tampoco es necesario pensar que existe un espacio preexistente que contiene al globo. El globo lo sería todo, sería por definición todo el universo, y no tendría un centro definido, el centro que nosotros asignaríamos intuitivamente en la zona de aire quedaría fuera del universo. Otro problema es que el  globo es finito, ¿y el universo? pues vete a saber, puede que sea infinito.

volviendo al metro. Lo que pasaría es que a tu metro le saldrían centrímetros, porque aumenta la distancia entre las galaxias. Pero bueno, depende también del sistema de coordenadas que elijas. Puedes usar lo que se llama un sistema de coordenadas comovil con la expansión, y tus galaxias estarían fijas en ese sistema de coordenadas. Sería como pintarle meridianos y parelelos al globo, pero un metro fijo mediría un aumento de distancia entre dichos meridianos.

Pero bueno, hay alguna cosmología alternativa por ahí, no te pienses.






Desconectado Isaac Newton

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Re:Acertijo
« Respuesta #5 en: Febrero 13, 2014, 16:12:08 »
Como dijo Jack el destripador: «Vamos por partes…»
Como matizas en el primer pârrafo, existen ‘pequenas’ excepciones como las galaxias detrâs del superculo de Virgo, o Andrômeda, ambas con blueshift, o sistemas binariaos como Bode-Cigarro, que bailan pegadas y por tanto, al menos, no se alejan a velocidad constante.
Asî que creo que podrîamos decir que estamos de acuerdo en que las galaxias mâs lejanas se alejan a mayor velocidad EN GENERAL. Ese serîa el punto 1.
El punto 2 serîa deducir de esto que el espacio se expande aceleradamente y todo lo que esto conlleva (la energîa oscura, Darth Vader, etc.).
En mi opiniôn, muy resumidamente, es mâs lôgico, navaja de ockham en mano, que estas estân mâs lejos porque van mâs râpido, y las cercanas estân mâs cerca porque van mâs despacio.
Respecto a la comparaciôn del globo, coincido en que es un error incluir una habitaciôn, el aire dentro del globo o incluso cualquier otra cosa que no sea el dibujo en la superficie de este.
De hecho me parecerîa mâs comparable el dibujo (bidimensional) en una lamina plana de latex que se estira, y mâs aun, un suflê (tridimensional) con trocitos de chocolote, que al hincharse en el horno, hace que se estos se separen. En este caso, veo mâs evidente que, tanto la herramienta de medida como las muescas de los centîmetros se dilatarîan igualmente y, por tanto, esta expansiôn serîa tan inapreciable como indemostrable.
A mi me encantan las comparaciones y recurro a ellas muy a menudo, pero creo que hay que hacerlo con mucho cuidado porque a veces puede llevar a confusiones extraordinarias.
Me da la impresiôn, por ejemplo, de que la morfologîa ‘reticular’ o ‘filamentosa’ del universo se debe al mismo efecto que da esta forma a la lava salpicada en una erupciôn o al agua arrojada desde un cubo. Si te fijas, el agua sale y por un momento adquiere forma de membrana. Luego se ‘desgarra’, y estos desgarros crecen dejando una reticula de ‘cordones’ de agua que finalmente se deshacen en gotas. Durante un tiempo archivê imagenes de estas salpicaduras de agua, pintura o lava, que parecîan hacer evidente que la estructura actual del universo puede tener su explicaciôn, mire usted, en la mecanica de fluidos. Aunque esto se quedô en una de esas hipotesis baratas transitorias que nadie comparte.
Por otro lado, en una conferencia y argumentando la finitud del universo, el invitado comparaba este con la superficie terrestre que, aun siendo limitada, nos permite desplazarnos en cualquier sentido sin encontrar nunca un lîmite. A mî, en este caso, me parece un error comparar un espacio tridimensional con la superficie de una esfera, y mâs aûn utilizar esto como argumento a favor de que el espacio sea finito. Para mî, sigue siendo mâs lôgico el espacio infinto, aunque el reputado astrofîsico era êl, y no me atrevî a cuestionarlo.
Volviendo al punto 2. Tû crees que existe algûn argumento ‘newtoniano’ a favor de la expansiôn acelerada del universo, como podrîa ser un red shift progresivamente superior, o una fuerza conocida que pudiera provocarla??

Desconectado Teaius

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Re:Acertijo
« Respuesta #6 en: Febrero 13, 2014, 21:15:05 »
Argumento estrictamente newtoniano, mmm no se, yo no camino a hombros de gigantes como tu, no veo tan lejos... el problema es como determinar newtonianamente distancias intergalácticas, porque una cosa es la metralla de una bomba, pero ¿y una galaxia?. Creo que los primeros debates serios sobre lo grande o lo pequeño del universo ya se daban después de tu jubilación en 1919... :risa:

Desconectado Isaac Newton

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Re:Acertijo
« Respuesta #7 en: Febrero 13, 2014, 22:35:17 »
Hombre! (…o mujer!), no dije ’estrictamente’. Me conformo con un argumento que no se fundamente en la relatividad especial, el tejido espacio-tiempo y demâs. Como dije, una fuerza que lo explique, como lo harîa una masa exterior que ejerza su gravedad desde fuera o una prueba como el esprecto variable al rojo que mencionê…
Vamos, o un ‘no hay mâs argumentos que los que me pides que no use’, si es asî.
En tal caso, no me quedarîa otra que cuestionar esos argumentos que, como te dije, no tengo nivel para atreverme, y como Einstein dijo –creo- aquello de ‘todo en la ciencia debe ser posible de explicarse para que pueda entenderlo un nino’ (o algo asî) pues, me sentirîa bastante decepcionado…

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Re:Acertijo
« Respuesta #8 en: Febrero 16, 2014, 02:16:35 »
Sí, es deseable poder explicar las cosas para que las entienda un niño. Pero eso no nos da derecho a engañar al niño, hay que contarle siempre la verdad e intentar abrirle la mente (que no la cabeza, ojo).  A todos nos cuesta cambiar nuestra forma de pensar, pero oiga, es lo que hay. Lamentablemente el mundo es como es y no como nostros queremos que sea o nos gustaría que sea.

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Re:Acertijo
« Respuesta #9 en: Julio 31, 2016, 07:12:17 »
...el problema es que piensas en el "big bang" cuando hablas de "explosión" ... además eso no pasó nunca ...

...por otro lado la gravedad sobre la tierra no tiene que ser igual entre galaxias ...

...pero lo más importante, personalmente no creo en tal "asceleración" pues tenemos a nuestro planeta girando alrededor del sol y no varía el trayecto ni la velocidad por nada ...lo cual me hace pensar que lo mismo pasa entre galaxias, hay un movimento uniforme y coordinado, la sincronía del universo es el pasmoso milagro solo explicado por la fe ...

...pero obviamente el big bang es el prejuicio de la mente moderna y la evolución su mayor tara ...cuando prescindimos de ambas podemos establecer la conquista del universo sobre bases confiables y firmes como el universo ...

...sin olvidar que la tierra es el centro del universo ...
...ya que es LA CUNA DE LA VIDA ... mientras no aparezca otro planeta que tengo todo lo que tiene el nuestro + 1 ...y punto ...
Sal. 60:1
Hiciste temblar la tierra, la has hendido;
Sana sus roturas, porque titubea.