Divulgación ¿Una duda razonable?

[rodrigomaximo]

Para exponer la principal premisa en que argumento mi duda voy a echar mano de unas palabras de Paul Davies, valorando el efecto de la gravedad del Sol sobre la Tierra a una millonésima parte de la distancia existente:

"La órbita de la Tierra tiene un radio de 150 millones de Kms., por lo tanto una millonésima parte de ésta distancia son 150 kms. Pero el Sol tiene 696 mil kms. de radio. ¿Desde qué punto de él se deben contar los 150 kms.? La ley del inverso del cuadrado de la distancia se aplica midiendo desde el centro de los objetos, por lo que nos estamos refiriéndo a un lugar muy en el interior del Sol, donde la ley deja de tener validez. La razón por la cual la ley queda invalidada a partir de la superficie solar es que la fuerza de la gravedad la origina todo el material del Sol.
En su propio interior, parte del material solar queda arriba, y parte abajo, por lo tanto se produce atracción gravitatoria en sentidos opuestos ... En consecuencia, la atracción neta disminuye.
A medida que nos acerquemos al centro del Sol, el juego de la cuerda es más y más igualado, hasta que en el centro exacto, el material solar atrae igual y simétricamente por todas partes en dirección hacia el exterior. La gravedad pura es allí cero. De forma similar si pudiéramos perforar un agujero a través de la Tierra hasta llegar al centro, observaríamos que allí no hay gravedad. Por consiguiente, la ley del inverso del cuadrado de la distancia solamente se aplica siempre y cuando despreciemos la estructura interna del cuerpo que origina la fuerza gravitatoria".

Si es cierto esto, que parece bastante lógico, ¿qué circunstancias pueden modificar el concepto del ejemplo para que se produzca, cuando la gravedad es mucho mayor, un agujero negro?

Atentamente,

[pod]

Re: ¿Una duda razonable?

Estrictamente hablando, la ley del cuadrado de la distancia es únicamente válida para partículas puntuales. El sol (como la tierra), está formada por muchas muchas partículas, así que la fuerza total se debe obtener sumando la contribución de todas y cada una de las partículas. Así es como se debería hacer para ser completamente correcto.

Sucede que existe un teorema (llamado de Green) que permite hacer la suma cuando se dan unas circunstancias de simetría muy concretas. En el caso de que exista simetría esférica, se puede comprobar que sale una ley idéntica a la del cuadrado de la distancia cuando se mira la gravedad fuera del objeto.

Así que, sí. No hay ninguna contradicción en lo que dices, y de hecho es algo conocido y que se debería dar en secundaria. Supongo que te sorprendió por que pensaste que la ley del cuadrado de la distancia era general; pero no, en realidad sólo se aplica a cada partícula individual.

[Metaleer]

Re: ¿Una duda razonable?

Estrictamente hablando, la ley del cuadrado de la distancia es únicamente válida para partículas puntuales. El sol (como la tierra), está formada por muchas muchas partículas, así que la fuerza total se debe obtener sumando la contribución de todas y cada una de las partículas. Así es como se debería hacer para ser completamente correcto.

Sucede que existe un teorema (llamado de Green) que permite hacer la suma cuando se dan unas circunstancias de simetría muy concretas. En el caso de que exista simetría esférica, se puede comprobar que sale una ley idéntica a la del cuadrado de la distancia cuando se mira la gravedad fuera del objeto.

Así que, sí. No hay ninguna contradicción en lo que dices, y de hecho es algo conocido y que se debería dar en secundaria. Supongo que te sorprendió por que pensaste que la ley del cuadrado de la distancia era general; pero no, en realidad sólo se aplica a cada partícula individual.

Bueno, una puntualización, que seguro que ha sido un lápsus... el teorema es el teorema de Gauss, no de Green. El de Green es el equivalente al de Stokes pero en un espacio bidimensional.

[rodrigomaximo]

Re: ¿Una duda razonable?

Estrictamente hablando, la ley del cuadrado de la distancia es únicamente válida para partículas puntuales. El sol (como la tierra), está formada por muchas muchas partículas, así que la fuerza total se debe obtener sumando la contribución de todas y cada una de las partículas. Así es como se debería hacer para ser completamente correcto.

Sucede que existe un teorema (llamado de Green) que permite hacer la suma cuando se dan unas circunstancias de simetría muy concretas. En el caso de que exista simetría esférica, se puede comprobar que sale una ley idéntica a la del cuadrado de la distancia cuando se mira la gravedad fuera del objeto.

Así que, sí. No hay ninguna contradicción en lo que dices, y de hecho es algo conocido y que se debería dar en secundaria. Supongo que te sorprendió por que pensaste que la ley del cuadrado de la distancia era general; pero no, en realidad sólo se aplica a cada partícula individual.

Creo que no lo he planteado bien.
Considerando la perfecta esfericidad, el centro del objeto debe ser un punto de gravedad cero que pasará a gravedad infinita en caso de que su cantidad de masa lo provoque.
¿Es un hecho instantáneo? ¿cómo seria ello posible si el conjunto de partículas que provocan la singularidad están a diferentes distancias del centro?

[Marc182]

Re: ¿Una duda razonable?

No es que sepa mucho del tema, pero un agujero negro no es de gravedad infinita, ya que hay mas de uno en todo el universo, y no todo lo que existe es un agujero negro.

Se que hay mas causas de la formacion de estos fenomenos, pero la conocida por todos es la que se forma con la destruccion de una estrella. Y segun tengo entendido un agujero negro es todo aquello que no deja escapar ni la propia luz, luego, es, simplemente, un sector en el espacio donde la fuerza de la gravedad es tal, que ni los rayos de luz pueden escapar a su atraccion.
Solo puntualizaba, si es que no me equivoco

[pod]

Re: ¿Una duda razonable?

Creo que no lo he planteado bien.
Considerando la perfecta esfericidad, el centro del objeto debe ser un punto de gravedad cero que pasará a gravedad infinita en caso de que su cantidad de masa lo provoque.
¿Es un hecho instantáneo? ¿cómo seria ello posible si el conjunto de partículas que provocan la singularidad están a diferentes distancias del centro?

Es que un agujero negro no es igual que una bola esférica de masa como el sol, es algo mucho más complicado. En un agujero negro, la masa está distribuida en una zona muy muy pequeña (menor a la distancia de Planck), así que a la práctica uno puede aproximarlo por un punto; y como un punto no tiene interior, todo el espacio está "fuera" de la masa.

De hecho, en condiciones relativistas, la ley de Newton del cuadrado de la distancia tampoco es válida, pero eso es lo de menos.

[Entro]

Re: ¿Una duda razonable?

Lo único que quiere decir esa cita que pones es que:

a) Si quieres estudiar el campo gravitatorio de un cuerpo con simetría esférica desde el exterior te importa bien poco la estructura que tenga.

b) Si ya te metes dentro del cuerpo, sólo tienes que tener en cuenta la masa contenida debajo del punto en el que te encuentres. Desde ese radio hasta el centro.

Eso es lo que dice el teorema de Gauss, que es bastante potente.

En un agujero negro no tenemos ni idea de lo que hay dentro, de hecho la singularidad es un punto siniestro y perverso, pero lo que si sabemos es que si estamos fuera del agujero, fuera de su horizonte, los efectos gravitatorios que medimos son lo que produciría una masa M igual a la masa del objeto que haya formado el agujero.

No hay ningún salto de cero a infinito ni nada por el estilo.

[rodrigomaximo]

Re: ¿Una duda razonable?

No es que sepa mucho del tema, pero un agujero negro no es de gravedad infinita, ya que hay mas de uno en todo el universo, y no todo lo que existe es un agujero negro.

Se que hay mas causas de la formacion de estos fenomenos, pero la conocida por todos es la que se forma con la destruccion de una estrella. Y segun tengo entendido un agujero negro es todo aquello que no deja escapar ni la propia luz, luego, es, simplemente, un sector en el espacio donde la fuerza de la gravedad es tal, que ni los rayos de luz pueden escapar a su atraccion.
Solo puntualizaba, si es que no me equivoco

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Sigo como estaba, pero eso sí, agradecido a vds. por sus opiniones y muy cercano a lo que dice Marc182. Yo sé del tema lo que de los científicos divulgadores puede uno extraer, que a veces es dificil, porque entre ellos suelen contradecirse cuando se deslizan por terrenos teoricoespeculativos.
Pienso a veces que el agujero no llega nunca a producirse, sino la formación de un objeto ultramasivo/ultracompacto que atrae absolutamente todo lo cercano e impide que tengamos noticia alguna de cualquier cosa que traspase el horizonte de sucesos, con una extrema distorsión del espacio y del tiempo, que tiende al infinito, pero al que nunca puede llegar. O sea, que no creo que la materia vaya a ningún otro sitio fuera de nuestro universo.
Pero claro una cosa es creer algo y otra aportar indicios de verosimilitud de esa creencia.
No me saciaria nunca de conversar sobre todo esto, hasta encontrar una explicación convincente, pero claro, siempre se me puede responder: pues estudia astrofísica.
Me gustaria encontrar colaboraciones más profundas sin recurrir a demostraciones matemáticas. Por ejemplo, Einstein como otros, no sólo soltó unas fórmulas para complicarnos la vida, sino que explicó sus supuestos hasta la saciedad con ejemplos comprensibles para cualquiera (¡!).
A ver si puedo aclararme en ésto, aunque sea un poco, porque tengo que hacer otras dos preguntas que tendrán más mandanga aún, pero súmamente interesantes. Creo yo.

[Entro]

Re: ¿Una duda razonable?

Si uno estudia la gravedad desde la perspectiva de relatividad general se encuentra con soluciones tales que establecen que hay sistemas que han concentrado tanta energía en una región debajo del horizonte de sucesos tales que se desconectan causalmente del exterior, esto representa un agujero negro.

Esto quiere decir, que nada puede escapar del interior al exterior. Esto hace que no tengamos ni idea de lo que hay dentro porque no podemos extraer ninguna información.

El caso es que clásicamente se establece como teorema que dentro del horizonte de un agujero negro aparece una singularidad espaciotemporal, un sitio donde las leyes de la física simplemente no funcionan.

¿Esto significa que la gravedad, la energía o la curvatura de dicho punto es infinita? Pues seguramente no, porque la descripción que lleva a esa conclusión no es completa ya que simplemente es una descripción puramente clásica. Para determinar la estructura íntima de dichos sistema físicos hemos de incluir los comportamientos cuánticos. Lo cual por ahora no está cerca de ser conseguido aunque hay varias propuestas, seguramente la más prometedora la proporcionada por teoría de cuerdas. Otras propuestas bajo estudio son las proporcionadas por LQG.

Lo que es seguro es que físicamente la curvatura, la energía, no pueden ser infinitas así que tendremos que estudiar como se formula una teoría cuántica de la gravedad.

[rodrigomaximo]

Re: ¿Una duda razonable?

Si uno estudia la gravedad desde la perspectiva de relatividad general se encuentra con soluciones tales que establecen que hay sistemas que han concentrado tanta energía en una región debajo del horizonte de sucesos tales que se desconectan causalmente del exterior, esto representa un agujero negro.

Esto quiere decir, que nada puede escapar del interior al exterior. Esto hace que no tengamos ni idea de lo que hay dentro porque no podemos extraer ninguna información.

El caso es que clásicamente se establece como teorema que dentro del horizonte de un agujero negro aparece una singularidad espaciotemporal, un sitio donde las leyes de la física simplemente no funcionan.

¿Esto significa que la gravedad, la energía o la curvatura de dicho punto es infinita? Pues seguramente no, porque la descripción que lleva a esa conclusión no es completa ya que simplemente es una descripción puramente clásica. Para determinar la estructura íntima de dichos sistema físicos hemos de incluir los comportamientos cuánticos. Lo cual por ahora no está cerca de ser conseguido aunque hay varias propuestas, seguramente la más prometedora la proporcionada por teoría de cuerdas. Otras propuestas bajo estudio son las proporcionadas por LQG.

Lo que es seguro es que físicamente la curvatura, la energía, no pueden ser infinitas así que tendremos que estudiar como se formula una teoría cuántica de la gravedad.

OK
Este mensaje me hace deducir que mi pensamiento no está muy extraviado con respecto a Vds. pero como casi siempre pasa, el aceptar una característica de la existencia (del todo) trae como consecuencia otras incognitas no menos complicadas.
Si pongo en duda el agujero fatal (la singularidad, la rotura) ¿cómo voy a aceptar el agujero blanco primordial, el Big bang?
Como nos resulta imposible rebuscar en un intervalo tras 10 a la -43 de segundo de él, estamos otra vez bregando con la singularidad, con la diferencia de "observarla" en sentido contrario.
Y es que no falta quien teoriza sobre la posibilidad de que estamos dentro del horizonte de sucesos de un agujero negro y que la expansión no es tal, sino nuestra errónea percepción de la vertiginosa caida hacia ninguna parte.
¡Tú no estás bien!, me ha dicho un compañero que me acaba de leer.

[Entro]

Re: ¿Una duda razonable?

OK
Si pongo en duda el agujero fatal (la singularidad, la rotura) ¿cómo voy a aceptar el agujero blanco primordial, el Big bang?

Primeramente, el Big Bang no es un agujero blanco. Son dos cosas distintas.

Como nos resulta imposible rebuscar en un intervalo tras 10 a la -43 de segundo de él, estamos otra vez bregando con la singularidad, con la diferencia de "observarla" en sentido contrario.
Y es que no falta quien teoriza sobre la posibilidad de que estamos dentro del horizonte de sucesos de un agujero negro y que la expansión no es tal, sino nuestra errónea percepción de la vertiginosa caida hacia ninguna parte.
¡Tú no estás bien!, me ha dicho un compañero que me acaba de leer.

Bueno, eso no es correcto. No estamos dentro de un agujero negro porque entonces estaríamos condenados a caer hacia la singularidad (entendiendo por singularidad la región a la que convergen las líneas de mundo dentro de un horizonte).

De todas formas la teoría del Big Bang es una teoría sobre la teoría térmica del universo, en realidad no explica el propio origen, porque para explicar el propio origen hay que encontrar antes la tan buscada teoría de la gravedad cuántica.

Es decir, que el Big Bang no dice que todo explotó de un punto solo dice como ha ido evolucionando nuestro universo.

[rodrigomaximo]

Re: ¿Una duda razonable?

Pues la verdad, sabía que no hay una teoría plausible de la gravitación y que la que hubiere habrá de ser absoluta en torno a 10 a la -33 de cm., pero ahora me entero que la teoria del big bang es termodinámica. ¿querrá ello decir que si el universo gana en cada momento más entropía es porque procede de un orden absoluto? ¿qué sería un orden absoluto? ¿Lo contrario o lo mismo que un caos absoluto?

Soy consciente que estoy preguntando por "terrenos" púramente especulativos, más allá de las teorías matemáticamente demostradas. Y también de que gran parte de las más trascendentales de ellas, incluida la cuántica, no están limpias de infinitos renormalizados.
Se puede operar matemáticamente con infinitos, y con una infinitud de dimensiones, sin que signifique que las dimensiones existentes sean infinitas.

También soy consciente que hay genios (como Weler por ejemplo) que exponen paradigmas fantásticamente retorcidos, basados en exóticas pregeometrías.

Quiero decir, que son ellos los más interesados en que los demás piensen.

Por eso me meto en estos berengenales, advirtiendo humildemente, que no sólo deseo respuestas exactas, acogidas a lo que matemáticamente es, sino también opiniones sobre lo que tendria visos de ser. Sobre lo potencial.

Y por eso vuelvo a insistir.

Si la materia, el tiempo y espacio entran -al implosionar una estrella masiva por ejemplo- en una singularidad, puede esperarse que les ocurra cualquier cosa; se van del universo y dejan de estar sometidos a la causalidad y a todos los principios naturales. ¿Que impide que por un efecto análogo estémos nosotros aquí, procedentes de otro "lugar" con parámetros inimaginables", e incapaces de averiguar nuestra procedencia por eso mismo, por venir de una singularidad?
Creo que era Hoyle quien calculó que si "apareciera" una partícula (y se quedara aquí) cada cierto número de años por cada determinado cubo de espacio, habría otra manera de explicar la expansión y el ruido de fondo del Cosmos.

Quizás, como me falta formación científica, no sé exponer exáctamente lo que quiero.

Gracias y saludos cordiales.

[Entro]

Re: ¿Una duda razonable?

Pues la verdad, sabía que no hay una teoría plausible de la gravitación y que la que hubiere habrá de ser absoluta en torno a 10 a la -33 de cm.,

Si hay una teoría pausible de la gravitación. Se llama Relatividad General, lo que pasa es que para situaciones donde la curvatura es muy grande, es decir, campos gravitatorios intensos hay que meter la cuántica de por medio.

pero ahora me entero que la teoria del big bang es termodinámica.

Bueno, termodinámica no... al menos no es lo que usualmente se llama termodinámica. Más bien es una teoría que explica como han surgido los elementos ligeros, la radiación cósmica de fondo, los desacoplos, las epocas dominadas por radiación o por materia... etc... A eso se le llama historia térmica del universo, ya que inicialmente estaría muy caliente (gran densidad de energía) y se ha ido enfriando (menor densidad de energía).

¿querrá ello decir que si el universo gana en cada momento más entropía es porque procede de un orden absoluto? ¿qué sería un orden absoluto? ¿Lo contrario o lo mismo que un caos absoluto?

Eso estaría por ver, no es facil aplicar la termodinámica del equilibrio a un sistema como el universo que además está fuera del equilibrio.

Soy consciente que estoy preguntando por "terrenos" púramente especulativos, más allá de las teorías matemáticamente demostradas. Y también de que gran parte de las más trascendentales de ellas, incluida la cuántica, no están limpias de infinitos renormalizados.

Los infinitos renormalizados no son infinitos... Y por otro lado, eso corresponde únicamente a teorías renormalizables que por el momento solo han podido ser demostradas en un fondo espaciotemporal plano de Minkowski y algún otro. Pero en una situación general está por ver.

Se puede operar matemáticamente con infinitos, y con una infinitud de dimensiones, sin que signifique que las dimensiones existentes sean infinitas.

Pues no se a que te refieres.

También soy consciente que hay genios (como Weler por ejemplo) que exponen paradigmas fantásticamente retorcidos, basados en exóticas pregeometrías.

El formalismo de Wheeler fué interesante por algún tiempo pero hoy no se usa demasiado, ha sido superado por otros modelos.

Quiero decir, que son ellos los más interesados en que los demás piensen.

Por eso me meto en estos berengenales, advirtiendo humildemente, que no sólo deseo respuestas exactas, acogidas a lo que matemáticamente es, sino también opiniones sobre lo que tendria visos de ser. Sobre lo potencial.

Y por eso vuelvo a insistir.

Si la materia, el tiempo y espacio entran -al implosionar una estrella masiva por ejemplo- en una singularidad, puede esperarse que les ocurra cualquier cosa;

La singularidad no es físicamente aceptable así que, como indican resultados ya en la mano, al meter la física cuántica de por medio las singularidades se desvanecen...

se van del universo y dejan de estar sometidos a la causalidad y a todos los principios naturales. ¿Que impide que por un efecto análogo estémos nosotros aquí, procedentes de otro "lugar" con parámetros inimaginables", e incapaces de averiguar nuestra procedencia por eso mismo, por venir de una singularidad?

Pues que no venimos de una singularidad, como ya hemos comentado.

Creo que era Hoyle quien calculó que si "apareciera" una partícula (y se quedara aquí) cada cierto número de años por cada determinado cubo de espacio, habría otra manera de explicar la expansión y el ruido de fondo del Cosmos.

No, el ruido de fondo (más bien la radiación cósmica de fondo) no la pudo explicar... Ni tampoco la presencia de elementos ligeros ni sus abundancias relativas.

[rodrigomaximo]

Re: ¿Una duda razonable?

Quise decir teoria cuántica de la gravitación.

Pero resulta que aquí he recordado un profe de mates que era un portento corrigiendo, con lápiz rojo, pero negado para enseñar o despertar algún interés por las cuestiones científicas.

Mis pies ya están en polvorosa; adios y muchas gracias.

P.D. No les dés platanos, enseñales a leer.

[Entro]

Re: ¿Una duda razonable?

De lo que se quiere decir a lo que se dice suele haber un abismo, y nadie puede presuponer lo que uno quiere decir sino que simplemente lee lo que ha escrito.

Sobre tu queja sobre la disposición a dialogar en este sitio y a explicar cosas, me parece que no te has paseado mucho por el foro. De todas formas creo que las cosas que has propuesto se te han contestado.

Y nunca hay que olvidar que más díficil que responder es hacer las preguntas adecuadas... Si uno no sabe lo que le preguntan o a que nivel le están preguntando es dificil responder para satisfacer las aspiraciones del que te cuestiona.

En fin, que tu queja carece de fundamento ya que se te ha contestado, si no te has quedado satisfecho la solución es fácil, pregunta más y con más concrección.

PD: La frase esa de la firma tiene mucho sentido, en ningún momento es un menosprecio a nadie ni un ninguneo. Es una pregunta que se refiere a cómo la evolución generó la inteligencia... La evolución nos ha bajado de los árboles y nos ha dado la opción de platearnos preguntas fundamentales del universo que nos rodea...

Creo que es una fantástica pregunta con toda la intención del mundo, descontextualizarla es erróneo y una malinterpretaición.... aunque es curioso que se tienda a ello por parte de algunos.