Divulgación Ley de la conservación de la energía

[Julio Ws]

Hola, hace muchos años que me ronda la duda siguiente:

Se refiere a los viajes en el tiempo; según la Ley de la conservación de la energía, copio definición

"La ley de la conservación de la energía constituye en el primer principio de la termodinámica (la primera ley de la termodinámica) y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma energía calorífica en un calefactor."

Ahora bién, supongamos un sistema físico aislado que será nuestro universo conocido, al que llamo Universo A; otro universo desconocido al que llamo Universo B y que está aislado del A. Entonces, en la definición PERMANECE INVARIABLE CON EL TIEMPO, me surge la duda; en un hipotético caso de que yo, una forma de energía, pudiese viajar en el tiempo a mi mismo universo, el Universo A ¿No se estaría violando la Ley de la conservación de la energía? En el sentido de que he DESTRUIDO mi yo en el tiempo presente y no hay nada que lo sustituya.

El otro caso es el mismo, pero en lugar de viajar en el tiempo, viajo en el espacio del Universo A, viajo al Universo B; entonces si A y B son sistemas aislados, al yo aparecer en B, de alguna forma he destruido matería en A y creado matería en B.

Por lo tanto, en el caso de viajar en el tiempo puede que esté violando la Ley de la conservación de la energía. Y en el segundo caso, seguramente no existen universos paralelos ni aislados porque tambíen estaría violando la Ley ó de hecho si que existen pero nunca va a ser posible ir a ellos porque están realmente aislados.

¿Podriais explicarme si hay algún detalle que se pueda saber más acerca de La ley de la conservación de la energía?

Muchas gracias

[pod]

Re: Ley de la conservación de la energía

Ahora bién, supongamos un sistema físico aislado que será nuestro universo conocido, al que llamo Universo A; otro universo desconocido al que llamo Universo B y que está aislado del A.

Aquí hay algo que no cuadra. Primero, universo, por definición, sólo puede haber uno. Si tienes dos, entonces tienes un biverso. Si tienes más, un multiverso.

Pero, además, dices "nuestro universo conocido". Con eso, usualmente entendemos "la parte del universo que podemos ver debido a que la luz ha tenido suficiente tiempo para llegar hasta nosotros". Según esta definición, el "universo conocido" no está aislado del resto del universo ni mucho menos. Imagina una galaxia que esté a medio camino entre nosotros y el horizonte. Esa galaxia habrá tenido tiempo de interactuar con otra galaxia que esté ligeramente fuera de nuestro horizonte (pero que quedará dentro de su horizonte). Es decir, hay zonas del universo que no son visibles por nosotros (luego, no forman parte de lo que llamamos "universo conocido"), pero sí que han tenido tiempo de interactuar con zonas remotas del "universo conocido". Luego, el universo conocido no es un sistema aislado, luego no hay ningún motivo para esperar que se conserve la energía en él.

Entonces, en la definición PERMANECE INVARIABLE CON EL TIEMPO, me surge la duda; en un hipotético caso de que yo, una forma de energía, pudiese viajar en el tiempo a mi mismo universo, el Universo A ¿No se estaría violando la Ley de la conservación de la energía? En el sentido de que he DESTRUIDO mi yo en el tiempo presente y no hay nada que lo sustituya.

Para responder a esta pregunta sería necesario conocer los pormenores que hacen posible dicho viaje. Muy probablemente, los procesos necesarios para invertir la flecha del tiempo consumirían energía, que habría que sumar a la tuya propia a la hora de hacer el balance de energías.

Por el momento, no conocemos ningún procedimiento real por el que sea posible hacer un "salto en el tiempo". Es más, hay indicios que apuntan a que muy probablemente eso no se pueda hacer. Por lo tanto, no tienes que preocuparte de este asunto: simplemente, la situación que describes (probablemente) no puede ocurrir.

Por otra parte, no podemos responder a la pregunta "qué pasaría si al final resultara que los viajes en el tiempo si son posibles", porque simplemente para responder a esa pregunta tendríamos que saber los detalles de cómo llevaría a cabo el viaje. No tenemos ninguna teoría válida que explique los detalles de como sería posible. No podemos responder científicamente a una situación hipotética, seria hacer ciencia-ficción (y recalco la palabra ficción). Insisto, la mayoría de indicios indican que no es posible...

El otro caso es el mismo, pero en lugar de viajar en el tiempo, viajo en el espacio del Universo A, viajo al Universo B; entonces si A y B son sistemas aislados, al yo aparecer en B, de alguna forma he destruido matería en A y creado matería en B.

El hecho de que seas capaz de enviarte a ti mismo de un multiverso al otro (ya hemos quedado en que la palabra universo es incorrecta en este caso) implica directamente que no son sistemas aislados. Para comprender que esto es así, simplemente revisa la definición de "sistema aislado". Cuando lo hagas, verás que si eres capaz de pasar de un multiverso al otro lo que estarás haciendo es simplemente demostrar que lo que tu creías que eran sistemas aislados, en realidad no lo son.

¿Podriais explicarme si hay algún detalle que se pueda saber más acerca de La ley de la conservación de la energía?

Probablemente lo que te queda por saber es aplicarla de forma correcta. Tus dos ejemplos fallan por la base: en el primero te has olvidado de considerar el balance energético de todos los procesos involucrados (te has fijado en una sóla parte del sistema: tú, olvidando el resto del universo que también puede absorber/aportar energía), en el segundo no has tenido en cuenta la definición de sistema aislado.

[Julio Ws]

Re: Ley de la conservación de la energía

OK pod, muchas gracias. Ahora tengo algo más claro eso del universo. No tengo el proyecto ni para viajar en el tiempo ni más allá del horizonte del horizonte del universo. No sabría decir cuantos cuantos entrarían en el balance de energía. A ver si algún dia se consigue invertir la flecha o repuntarla y sirve para algo bueno. Carl Sagan pronosticó un par de siglos.

Lo que no he entendido bién en la definición es lo de PERMANECE INVARIABLE CON EL TIEMPO.

Un saludo

[pod]

Re: Ley de la conservación de la energía

Lo que no he entendido bién en la definición es lo de PERMANECE INVARIABLE CON EL TIEMPO.

Significa que no varía. Es constante. Que tiene el mismo valor en cualquier instante de tiempo.

[Visitante]

Re: Ley de la conservación de la energía

[FONT=Times New Roman]Voy a dar mi opinión a riesgo de equivocarme.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]-Supongamos que tenemos 1 solo Universo (U). (el nuestro).(3 dimensiones [/FONT]
[FONT=Times New Roman]espaciales +1 dimension temporal). Desde el punto de vista energetico esto [/FONT]
[FONT=Times New Roman]es un Sistema Cerrado.[/FONT]
[FONT=Times New Roman]-Y tenemos un subconjunto quasi-infinito de ‘secciones’ volumetricas, (SUt),[/FONT]
[FONT=Times New Roman]una por cada Tiempo, que no se deben superponer ni intersectar, tal que la [/FONT]
[FONT=Times New Roman]union de todos los subconjuntos SUt forman nuestro Universo (U).[/FONT]
[FONT=Times New Roman]-Desde el punto de vista del Principio de Conservación de la Energia,[/FONT]
[FONT=Times New Roman]estos subconjuntos SUt tambien son Sistemas Cerrados y dice que la[/FONT]
[FONT=Times New Roman]Energia de estos subconjuntos SUt permanece constante.[/FONT]
[FONT=Times New Roman](En Relatividad General creo que esto es el Principio de Conservación[/FONT]
[FONT=Times New Roman]del MomentoEnergia)[/FONT]
[FONT=Times New Roman]-Tambien podriamos generar otro subconjunto quasi-infinito de [/FONT]
[FONT=Times New Roman]hipervolumenes (SUo), uno por cada observador y tiempo. (Uno de estos [/FONT]
[FONT=Times New Roman]subconjuntos es lo que nosotros vemos, medimos, nos movemos…desde nuestro [/FONT]
[FONT=Times New Roman]punto de vista y ahora). Pero estos subconjuntos se superponen parcialmente[/FONT]
[FONT=Times New Roman]y quizas se intersecten y no pueden ser cerrados desde el punto de vista energetico [/FONT]
[FONT=Times New Roman]y por lo tanto no se puede aplicar el Principio de Conservación de la Energia [/FONT]
[FONT=Times New Roman]en estos subconjuntos.[/FONT]
[FONT=Times New Roman](Una posibilidad es que la superposición de los subconjuntos SUo fuese total [/FONT]
[FONT=Times New Roman]pero parece que esto no es asi…)[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Y ahora…vamos a por la pregunta del ‘hilo’.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]-Si supongo que el ‘viaje en el tiempo’ quiere decir pasar de un subconjunto[/FONT]
[FONT=Times New Roman]SUt1 a otro SUt2…[/FONT]
[FONT=Times New Roman]Esto no es posible porque desaparecia Energia del SUt1 y apareceria en SUt2…[/FONT]
[FONT=Times New Roman]Y esto violaria el Principio de Conservación de la Energia.[/FONT]
[FONT=Times New Roman]-Si supongo que el ‘viaje en el tiempo’ quiere decir pasar de un subconjunto[/FONT]
[FONT=Times New Roman]SUo1 a otro SUo2…[/FONT]
[FONT=Times New Roman]Ya no se si es posible pero lo que esta claro es que no tiene nada que ver[/FONT]
[FONT=Times New Roman]con el Principio de Conservación de la Energia.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]No se si he respondido a tu pregunta, no se si estoy en lo cierto…[/FONT]
[FONT=Times New Roman]Si no lo estoy, espero que alguien me corrija… pero esta es mi opinión.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Un saludo.[/FONT]
[FONT=Times New Roman]Ferran.[/FONT]

[pod]

Re: Ley de la conservación de la energía

-Y tenemos un subconjunto quasi-infinito de ‘secciones’ volumetricas, (SUt),
una por cada Tiempo, que no se deben superponer ni intersectar, tal que la
union de todos los subconjuntos SUt forman nuestro Universo (U).
-Desde el punto de vista del Principio de Conservación de la Energia,
estos subconjuntos SUt tambien son Sistemas Cerrados y dice que la
Energia de estos subconjuntos SUt permanece constante.
(En Relatividad General creo que esto es el Principio de Conservación
del MomentoEnergia)

Aquí lo que estás haciendo es una foliación en hipersuperfícies de tipo tiempo. Estas hipersuperfícies están totalmente localizadas en el tiempo. Si definimos un sistema cerrado como aquél que no puede "perder ni ganar energía a lo largo del tiempo", desde luego estas hipersuperfícies no cumplen la definición, ya que por definición, en ellas no transcurre el tiempo.

En este contexto, la conservación de la energía debe entenderse como que el valor de la energía es el mismo en cada una de estas hipersuperfícies (es decir, el valor es el mismo para los diferentes instantes de tiempo). Eso sí, en relatividad general el concepto de energía no está muy bien definido. Lo que si es fácil de hallar es una ecuación de continuidad para el tensor de energía-momento. Nótese que en mecánica no-relativista, las leyes de conservación se deducen a partir de una ecuación de continuidad. Pero en relatividad no es tan fácil hacer ese paso debido a la curvatura; el tensor de energía-impulso que aparece en las ecuaciones de Einstein incorpora únicamente las energías (y momentos) de las partículas, y no del campo gravitatorio. La energía total, teniendo en cuenta la contribución gravitatoria, se intenta definir a través de lo que se llaman "pseudo-tensores" como el de Landau–Lifshitz, y se tardó más de 60 años en conseguir demostrar un teorema que decía que la energía definida de esta forma era definida positiva, condición imprescindible... lo comento para que veas el tipo de dificultades que aparecen al tratar el tema de la energía en relatividad.

No obstante, creo que todo esto no es necesario para abordar la pregunta del hilo

-Si supongo que el ‘viaje en el tiempo’ quiere decir pasar de un subconjunto
SUt1 a otro SUt2…
Esto no es posible porque desaparecia Energia del SUt1 y apareceria en SUt2…
Y esto violaria el Principio de Conservación de la Energia.

Aquí cometes el mismo error que nuestro amigo Julio. Por fuerza, caso de ser posible, un viaje en el tiempo debe involucrar la interacción del objeto que viaja en el tiempo con cuerpos externos que le permiten realizar ese viaje (podemos llamar a esos objetos externos "máquina del tiempo"). Podemos argumentar que esa interacción es necesaria, ya que no sabemos de ningún caso en la física en que un objeto sin influencias externas consiga cambiar su estado de movimiento (el viaje en el tiempo se puede interpretar como cambiar "el sentido de movimiento en la dimensión temporal"). Un viaje no es algo tan sencillo como quitar la energía de un sitio y ponerla en el otro. Hay que tener en cuenta dentro del balance energético qué pasa con la "máquina del tiempo" en todo este proceso.

[Breogan]

Re: Ley de la conservación de la energía

Hola:

En mi humilde visión, y mas allá de lo dicho por pod (que es perfectamente valido) la respuesta a tu interrogante esta en la misma definición que pusiste, cito:

"La ley de la conservación de la energía constituye en el primer principio de la termodinámica (la primera ley de la termodinámica) y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma energía calorífica en un calefactor."

Una vez que viajaste a un universo paralelo (parte de un multiverso), dejo el viaje en el tiempo para otro análisis, el universo de origen deja de ser un sistema aislado, por lo cual el balance de energía entre antes y después de viajar puede ser cualquiera (incluyendo las energías necesarias para realizar el viaje), en el universo de partida y el de llegada; pero la suma de las variaciones de energías producidas en ambos universos por el viaje debe ser igual a cero.

Suerte