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Ahogado con una supercuerda...y dos.
Continuación de
entrada anterior
La relatividad especial puede ser poco intuitiva y sorprender, pero uno con el tiempo se acostumbra a ella y todo se reduce a un “mucho cuidado cuando midas distancias y tiempos. Define bien lo que quieres medir y sigue unas reglas sencillas”. La mecánica cuántica es realmente otra historia. Pura magia. Pero iremos más tarde con eso.
Las reglas de la relatividad especial habían ya sido olfateadas por varios físicos antes que el propio Einstein. Se suele decir que si Einstein no la hubiera publicado en 1905, probablemente antes del final de la década la hubiese publicado otra persona, seguramente
Hendrik Lorentz. La genialidad de Einstein fue su enfoque básico desde la misma base de la medida de tiempos y distancias utilizando la constancia de la velocidad de la luz –ver este Una
pequeña historia de la Relatividad en la revista Time--
Pero ya por aquel entonces ya existía desde hacía una décadas la primera gran teoría de unificación que vio la física, la síntesis de
James Clark Maxwell del
electromagnetismo. Las cuatro
ecuaciones de Maxwell son una de esas cosas que un estudiante de física llevaría con orgullo
en una camiseta. Es probablemente el primer ejemplo de lo que un físico llamaría belleza de la naturaleza.
Curiosamente, las ecuaciones que formuló Maxwell tenían intrínsecamente a la relatividad especial incluida. Por eso, fue la única parte de la física que no se vio alterada con las nuevas ideas de Einstein.
¿Qué quiere decir que la teoría electromagnética de Maxwell incluía a la relatividad especial?. La respuesta es que si uno coge un libro con las ecuaciones de Maxwell y se lo lleva a una nave espacial que se mueva a cualquier velocidad constante --por muy cercana a la velocidad de la luz que ésta pudiese estar--, puede seguir utilizándolo para estudiar todos los fenómenos electromagnéticos que observe. Sin embargo, la segunda ley de Newton por ejemplo no le serviría de mucho para estudiar el movimiento como visto desde la nave espacial.
Ese hecho nos introduce en un principio que prácticamente lo es todo en la física: el principio de simetría, seguramente el gran principio unificador de toda la física. Y desde mi punto de vista nos está diciendo algo muy interesante sobre qué son las leyes de la física y por qué no existen Teorías del Todo en el sentido de las pretensiones de la teoría de cuerdas.
Podemos hacer una definición algo informal pero muy general del principio de simetría
Principio de Simetría
las leyes de la física tienen que escribirse tal que conserven su forma para cualquier tipo de transformación del punto de vista del observador.
Veamos un ejemplo. Imagine un coche que va por una gran recta en una carretera sin líneas de división y alguien toma una foto desde arriba de tal manera que sólo se ve el coche y el ancho del asfalto. Por supuesto, una foto equivalente tomada 10 metros más adelante será indistinguible de la primera. Decimos que la recta de la carretera tiene una simetría de traslación espacial.
Cuando escribimos una ley física tenemos que hacerlo de tal manera que precisamente tenga simetría de traslación, porque no debe depender de si la aplicamos aquí o si lo hacemos en un lugar equivalente a 1000 años-luz de distancia.
Y una estupenda matemática llamada
Emmy Noether demostró un interesante hecho
Teorema de Noether
A toda simetría le corresponde un principio de conservación de una cantidad
Por ejemplo, la simetría de traslación implica la conservación del momento lineal que no es más que el producto de la masa por la velocidad.
Con el principio de simetría puede usted construir un ley física. Por ejemplo, la primera ley de Newton no es más que la conservación del momento para una partícula aislada, la segunda ley es una definición de fuerza y la tercera ley no es más que de nuevo la conservación del momento aplicado a partículas en interacción.
Otra simetría fundamental es la de traslación temporal. Las leyes de la física hay que escribirlas de tal forma que no cambien a lo largo del tiempo. De hecho esa es una de las características que queremos de algo que vamos a llamar ley. La simetría de traslación temporal implica el principio de conservación de la energía.
Me voy a detener un momento para que seamos conscientes de lo que estamos haciendo. De hecho, si acaba de entender lo que malamente he tratado de explicar en pocas palabras tendrá usted que decantarse por una de las dos alternativas siguiente.
1.La simetría es un principio unificador de toda la física porque la naturaleza es tremendamente simétrica a un nivel muy profundo. Y las leyes de la física son un reflejo de esa naturaleza simétrica del universo. ¡Guau!
2.La simetría es una restricción que nos imponemos a la hora de elegir la forma de escribir las leyes de la física, no es ninguna restricción sobre el comportamiento del universo.
La primera opción se llama platonismo y es una opción muy común entre los físicos. Pero es una opción dualista del universo. Existe el mundo material por un lado y las leyes de la física por otro. ¿Qué son y dónde están escritas esas leyes?.
Yo me decanto por la segunda opción. Vamos a llamarla la opción relativista. Las leyes de la física no están ahí en ningún lado sino sólo en nuestros libros de texto. Pero cuidado con el que crea que eso pueda significar que esas leyes puedan ser culturales como han expresado algunos antropólogos relativistas. Dado un determinado formalismo matemático que creamos conveniente utilizar para representar una teoría física, el principio de simetría es de hecho tan restrictivo, que las leyes físicas que uno escriba generalmente no pueden ser prácticamente de otro modo.
Continúa...
2006-07-27 21:54 | Fisica |
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Comentarios
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1
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| De: dd |
Fecha: 2006-08-18 17:47 |
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esta muy pene su info
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| De: miguel |
Fecha: 2006-10-04 07:26 |
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muy bien
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