AMICS
DE LA CIÈNCIA
Observaciones nocturnas por telescopio un día comprendido
entre los primeros de febrero del 2000, promocionado por Amics
de la Ciència.
Actividades : Próximo Eclipse de Sol anular 03-10-05 Paseemos
por la Luna el próximo 22-10-05
otro trabajo presentado por mí
sería el siguiente:
COSMOLOGIA
INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LA COSMOLOGIA
La cosmologia es la ciencia que estudia el cosmos, esto es, el universo como un conjunto de cuerpos inmersos en un espacio-tiempo.
Se ha de saber que la cosmologia, como rama de la Astronomia, no es una ciencia experimental, (no se puede experimentar con las estrellas sinó que se trata de una ciencia observacional).
diremos que esta ciencia se remonta desde nuestros antepasados, especialmente los griegos como parte de la filosofia que en aquellos tiempos querian saber: de donde venimos, que hacemos, y a donde vamos.
Mas tarde, a la época medieval, apareció la iglésia orientando todo tipo de pensamiento en una dirección única: la religión i la política que governaba en aquel tiempo . La cosa estaba clara, el centro del Universo era la Tierra; esto llevó a consecuencias como pueden ser, la intolerancia y persecución a otros pensamientos, que no obedezcan les directrices de la iglésia.
La cosmologia, tuvo relevancia en el mundo científico con el soporte de científicos como por ejemplo: Galileo, trabajos de los cuales Newton aprovechó para sus famosas leyes. Leibnitz también trabajó sobre el espacio-tiempo, y hasta no hace mucho tiempo que, gracias a científicos de gran prestigio, Loretnz, Minkowsky, Albert Einstein, Friedmann, George Gamow, Stephen Hawking, han dado unos modelos por los cuales explicarian la evolución de nuestro universo.
Es preciso remarcar al astrónomo americano Hubble (como el nombre del telescopio que se encuentra fuera de l’atmosfera terrestre) que se dio cuenta observando las galáxies, la relación que havia entre la velocidad en que s’alejaban y la distancia que havia entre elles, era igual a un número constante, éste número se conoce como la constante de Hubble.
1. TEORIA DEL BIG-BANG
Big-Bang significa Gran Explosiónt, según los modelos actuales de Friedmann y George Gamow, dan una idea de lo que podria haver pasado en el inicio de la formación de este universo.
Einstein con su teoria dió la relación masa-energia según la equación E = MC2. Esta equación dice que la masa se puede convertir en energia y que la energia se puede convertir en masa, esto es el fundamento de la creación de matéria en el Big-Bang.
Estos modelos estan descritos con el refuerzo de los experimentos sobre naturaleza de las partículas atómicas i subatómicas que se practican en varios acceleradores de partículas que se encuentran en los paises avanzados bajo al mundo de la ciencia.
El modelo del Big-Bang dice que el inicio del universo se basa en que era un punto sin dimensiones de espacio ni de tiempo que explotó dando lugar a la formación del espacio y junto a él, el tiempo, después las primeras partículas subatómicas, las cuales serian los primeros pasos para la formación de las galáxias, estrellas, matéria intergaláctica, cuásares, etc.…
Una vez ya formado todos estos cuerpos dentro del espacio-tiempo, de la misma forma que todos los trozos de una explosión se dispersan alejándose entre sí, también lo fueron hacer las galáxies (hecho que observó Hubble).
Este modelo también se podria comparar con un globo desinflado inicialmente: si se pintan dos puntos en la part posterior de la goma que forma el globo i lo soplamos, se vé que a medida que se hincha el globo éste se hace más grande, entonces los puntos pintados se separan entre sí.
Este experimento tant sencillo no solo dá una imagen aproximada de la evolución del Universo, sinó que también dá una imagen aproximada de su constitución. Com bién puede verse, los puntos pintados en el globo, estan en una superfície curba, esta superfície curba también aparece en el Cosmos, parece ser que no signifique nada interesante, no obstante es causa de les consecuencias de la curvatura del Universo.
2) CONSECUENCIAS
DE LA CURVATURA DEL UNIVERSO
Einstein, ya dió los primeros conceptos del espacio-tiempo como una única dimensión.
El espacio y el tiempo no son en ningún momento dos conceptos independientes, y los relacionó mediante una constante universal representada con la letra C conocida como la velocidad de la luz, que aproximadamente alcanza unos 300.000 Km/s, es decir, llegaria en un segundo y alguna décima de segundo más para ir de la Tierra a la Luna.
Einstein dijo que el universo està formado por 4 dimensiones: la amplitud, la longitud, el grosor i la cuarta es el tiempo. Con estas quatro dimensiones se puede localizar exactamente un suceso en el espacio.
Con estas afirmaciones y añadiendo su teoria de la relatividad donde dice que la velocidad de la luz vale lo mismo tanto si nos movemos cerca de C como si estamos en reposo, con ello da lugar a consecuencias de paradojas como la de la dilatación del tiempo (donde el tiempo en el espacio evoluciona más lentamente que en un planeta)
Sobre la dilatación del tiempo se han hecho películas con exageración peró que remarcan este caso. El típico gemelo que se queda en la Tierra y su hermano que se va por el espacio con una nave y cuando vuelve, vé al hermano gemelo de la Tierra más viejo que él mismo.
Otra consecuencia, seria la contracción del espacio, ésto expresado en la película seria que el el gemelo que se encuentra en la Tierra veria la nave más pequeña de cómo la vé el hermano de la nave.
Todos estos fenómenos son porque en sí el espacio es curvo. Hay otros fenómenos más, por ejemplo, la distancia entre dos puntos en un espacio de 2 dimensions podria ser lejana, sin embargo, en un espacio de 3 dimensiones podria ser nula.
3) EVOLUCIÓN
DEL COSMOS
Una idea sobre la evolución del cosmos nos la daria el concepto de Entropia.
Este concepto nos dá el grado de desorden de un sistema. Es decir, cuando más desorden haya en un sistema más entropia habrá. Esta claro que este concepto parece que digua poco, no obstante es fundamental para comprender la evolución del Univers.
Si consideramos que el Universo es un sistema aislado, la entropia siempre aumenta.
Con ello da a pensar que si el proceso de las cosas "aisladas" de un exterior toma una dirección a un aumento de entropia, el recinto "aislado" que abarca todos estos procesos toma el mismo sentido, este recinto es el Cosmos, además gracias a la constante de Hubble, nos dice que el Cosmos se expande.
Este razonamiento de la entropia ayuda a entender la dirección del tiempo. Éste va acompañado en el sentido de los procesos.
4) EL
FÍN DEL COSMOS
Se ha dicho anteriormente que el Cosmos nació de una gran Explosión inicial; bién, con este suceso es preciso tener en cuenta, las condiciones iniciales de la Explosión.
Cuales son estas condiciones iniciales?
La más importante de todas para saber la dirección de la evolución del Universo, es, saber la cantidad de matéria que hay. Porqué?
Sabemos que el causante de la fuerza de la gravedad (el peso) de un sistema, es la masa que ésta contiene. Así por ejemplo, la Tierra tiene una masa de 3,6·1024 Kg que ocasiona una acceleración de la gravedad g= 9,8 m/s2.Entonces, el Universo al contener matéria, también se le asocia una fuerza de gravedad que tiende a retener la explosión. Nos hace pensar en un balance de fuerzas: 1) La fuerza de explosión (de expansión), y 2) La fuerza de la gravedad (de contracción). Según el balance puede darse 3 tipos de fin del Universo.
1ª) Supongamos que la fuerza de la explosión fuera superior a la fuerza de la gravedad: eso daria lugar a que la expansión fuera superior a la contracción, pués, al predominar la de expansió, el Universo se expandiria acelerandose indefinidamente y la constante del astrónomo Hubble perduraria indefinidament, ya que las galáxies se alejarian entre sí, la flecha del tiempo siempre seria hacia al futuro (positiu) ya que la entropia siempre aumentaria.
2ª) Si la fuerza de explosión hubiera alcanzado a un equilibrio con la fuerza de la gravedad, entonces la expansión lentamente iria desacelerandose hasta un tiempo infinit donde el espai del Univers seria constante, las galáxies permanecerian en reposo, todo el Universo seria estático. La constante de Hubble ya no funcionaria perque las galáxies ya no se alejarian entre ellas, es decir, el Cosmos en reposo.
3ª) Si la fuerza de explosión es inferior a la fuerza de la gravedad, una vez detenida la expansión, el Universo tendiria a contraerse de tal forma que la constante de Hubble funcionaria con signo opuesto; es decir, en vez de definirla como a la relación de la velocidad de alejamiento con la distancia que las separa, seria la velocitat de acercamiento, ya que las galáxias se acercarian entre sí, la entropia aunque augmentaria por tratarse de un sistema aislado, daria lugar a un aumento de temperatura, y el Univers estaria en fase de contracción.
Este proceso, llegaria a una colapsación de todo el Universo en un solo punto (Big Crunch). El fín seria el origen del Universo.
5) LAS
4 FUERZAS DEL UNIVERSO
Ultimamente se ha mencionado la Fuerza de la Gravetat que es ocasionada por la masa de un sistema, esto quiere decir que para cada cuerpo se le asocia una masa i con ésta una fuerza de largo alcance llamada Fuerza Gravitatoria.
Para el caso del Universo la fuerza gravitatoria no tan solo la compone todos los componentes del Universo conocidos como Galáxias, Cuásares, Estrellas, Agujeros Negros, Planetas, Nebulosas, etc... sinó que también una substancia conocida como matéria negra que a pesar de no poder medirla, esta involucrada directamente con la fuerza gravitatoria, lu medida nos daria una idea del fín del Universo. Es conveniente remarcar otras fuerzas que también intervienen en el transcurso de la evolución del Universo.
La fuerza Electromagnética: Ya, en el siglo pasado estaba aún separada la electrostática de la magnética, Hasta que grandes científicos como Faraday, Maxwell, etc.… pudieron unificarla con el soporte posterior de la teoria de la Relatividad d’Einstein.
Esta fuerza actua a distáncies mucho más pequeñas que la gravitatoria y da lugar a las corrientes electromagnéticas, y se presenta no tan solo al alcance de nuestras compañias de electricidad, sinó que también en el universo aparece, a las estrellas, planetas, u otros cuerpos del Cosmos.
La fuerza Nuclear Fuerte: esta fuerza, actua a cortas distancias, y es la encargada de la estabilidad nuclear del átomo, el romper un nucleo atómico, significa superar la fuerza Nuclear Fuerte y genera una energia equivalente a la Bomba Atómica lanzada a Hiroshyma o la lanzada a Nagasaky. Esta fuerza también está presente en nuestro Universo dentro de las estrellas, generando la energia que después recibimos nosotros.
I por fin està la Fuerza Nuclear Débil también a cortas distancies que dan lugar a la estabilidad de las partículas subatómicas, y los efectos son la desintegración de las mismas.
En un inicio, al momento 0 del Universo, las cuatro fuerzas estaban unificadas en una sola fuerza. Hoy dia, se han dado modelos donde se unifican 3 de les 4 fuerzas; esta unificación es la fuerza electronuclear dejando a parte la fuerza gravitatoria ya que todavia no se ha encontrado ningún modelo que unifique las 4 fuerzas.
Este es el reto de todos los científicos, pero se necesita más información sobre el origen del universo para alcanzar el modelo buscado y esta información nos la pueden facilitar los grandes aceleradores de partículas de hoy dia.
Actualmente se sabe que el Universo tiene aproximadamente unos 15.000 millones de años, una temperatura inicial extremadamente muy alta; actualmente es de –270 ºC, y hay aproximadamente unos 100.000 milions de galáxias, y otros datos más.