Fuera del agujero negro: conferencia de Stephen Hawking en Santiago de Compostela, a día 28 de Septiembre de 2008. Entrega del premio Fonseca de Divulgación Científica.

Ayer se inauguró, como supongo que sabréis, el Premio Fonseca de Divulgación Científica, cuyos principales objetivos parece ser que son motivar a los jóvenes a querer ser científicos (y no otras cosas) y quitar a la Univesidad de Santiago de Compostela (USC) la fama de ser de letras.

El primer galardonado fue Stephen Hawking, a quien ya había ido a ver el pasado Miércoles, y esta ocasión tradujeron la conferencia (cosa que agradecí, no nos vamos a engañar).

Tras agradecer la atención recibida en su visita durante toda la semana, comenzó con la conferencia, puramente teórica.

Al principio hizo una breve introducción de la historia reciente de la cosmologia, dentro de la cual mencionó a Pierre Laplace, primer científico digamos que célebre en hablar sobre aquéllas estrellas que al dejar de quemar su combustible se enfriaban y se comprimían dando lugar al agujero negro.

Recordemos que un agujero negro es una súper acumulación de masa-energía en una región muy pequeña del espacio (relativamente, claro), dentro de la cual la interacción gravitatoria es tan fuerte que ni la velocidad de la luz es suficiente para salvarse de él.

Posteriormente, repasó la Teoría Especial de la Relatividad de Albert Einstein en lo referente a no poder superar la velocidad de la luz y la posibilidad de usar los agujeros negros para saltarse esta norma, en caso de que estuviesen intercomunicados como vaticina la Teoría de Cuerdas, que explicaré luego. Respecto a la Teoría General de la Relatividad trató el tema de la curvatura del espacio-tiempo y la relación entre la masa y la energía:

• E = m c^2.

Otros dos repasos importantes que pegó a la historia de la ciencia fueron el Principio de Incertidumbre de Werner Heisenberg y la Teoría de los Multiversos desarrollada en en base a Richard Feynman.

La teoría que nos contó (y la que espera que le lleve hasta el Premio Nobel) es que es posible salir de un agujero negro aplicando la Incertidumbre. Si encontrásemos un agujero negro lo suficientemente pequeño , la posición de las partículas en su interior estaría bastante bien determinada, por lo que su velocidad sería mucho más desconocda, pudiendo incluso superar la de la luz, y salir al exterior de tan fuerte campo gravitacional en forma de micropartículas, según Hawking también, determinadas al azar.

Como lo que sale del agujero no tiene nada que ver con lo que entra, la conclusión lógica es que la información del Universo (materia) que entra en el agujero negro se pierde y se reinicia, borrando datos de nuestro pasado.

Esto iría en contra del determinismo científico de Laplace, quien aseguró que una vez que se conocen todas la leyes de la ciencia el mundo es algo simple y constante.

Y retomando el tema del teletransporte entre agujeros negros, la adaptación de la Teoría de Cuerdas sería que las cuerdas que forman nuestra dimensión se deformarían/curvarían tanto por la súper acumulación de materia/curvas que se entremezclarían con las otras dimensiones de la Teoría de los Multiversos.

“Así que, si caéis en un agujero negro, no os deis por vencidos. Hay salida”.

Nivelación de Física (día 9 y último): energía de las ondas, espejo plano y un problema bastante simple.

La energía de las ondas se materializa en la energía de las partículas cuyo movimiento organizado constituye la onda, y hay dos modos de calcularla, de los cuales solo vimos uno en esta clase: el de calcular su energía mecánica:

• Emec = Ec + Ep.

La energía mecánica es igal a la suma de la cinética y la potencial.

La energía potencial gravitatoria se calcula a través de la Simple ley de Gravitación Universal de Newton:

• Ep = G m m’ / r.

, y la energía cinética de la más que repetida fórmula:

• Ec = m v^2 / 2.

Dado que la primera fórmula es independiente de las características de la onda, todo que da en función de la energía cinética, y ésta, a su vez, de la velocidad trasversal de la onda.

La densidad de la energía cinética pues, se definirá por el cociente entre la energía en si y e volumen que ocupe la onda:

• ρ Ec = Ec / V = m v^2 / 2 V = ρ v^2 / 2.

Sustituyendo por la fórmula de la velocidad del movimiento trasversal:

• ρ A^2 ω^2 Sen(k x – ω t + σ).

Si se integra la ecuación interior y se divide toda ella entre dos dentro de un periodo T, se obtiene la densidad media:

• ρEc = ρ A^2 ω^2 / 4.

Si dejamos la velocidad angular en función de la frecuencia:

• (ν = ω / 2 π)

, se obtiene que:

• ρ Ec = π ρ A^2 ν^2 / 2.

La energía de la onda es proporcional a los cualdrados de la amplitud y la frecuencia de la misma.

El otro medio de calcular la energía sería emplear la constante de Planck:

• E = h ν.

Asimismo, la energía total de la onda sería esta más la que aporta la materia perteneciente a la misma según:

• E0 = m0 c^2.

Cuando una persona se mira en un espejo plano, siempre ve la misma cantidad de su cuerpo, esté lo lejos que esté del mismo, siempre y cuando no cambie la altura de sus ojos. ¿Cómo se puede explicar esto?

El sistema de funcionamiento de un espejo plano es simple. Un rayo de luz es emitido por una parte del cuerpo y choca con el espejo en varios puntos, según la inclinación de cada parte del haz. Todos y cada uno de los fotones que hagan esto ebotarán, según la reflexión, con el mismo ángulo que el de incidencia, y alguno de ellos irá a para al ojo después.

Es decir, la distancia y el ángulo desde la rodilla al punto de choque con el espejo tiene que ser igual que la del ojo, y esto solo se cumple si la perpendicular al punto medio entre ambas partes del cuerpo corta al espejo. Consecuentemente, por mucho que te alejes del espejo, si el punto medio entre cualquier parte del cuerpo y el ojo se conserva, la fracción de cuerpo reflejada en el espejo es constante.

La densidad de mosquitos en un estanque es de “ρ” mosquitos/cm3. Si la superficie de la apertura de la boca de un pájaro es de “S” cm2, y éste se desplaza a una velocidad de “v” cm/s, calcular los mosquitos que se tragará en 1 s.

Si suponemos la apertura de la boca del pájaro como circular, el volumen de aire que traga en un segundo vendría dado por:

• V = S v t

, el producto de la apertura de la boca por la velocidad y por el tiempo (volumen del cilindro).

Una vez calculado el volumen de aire tragado, el número de mosquitos incluidos en él (nº) se definiía por:

• nº = V cm^3 ρ mosquitos/cm^3

, y como el tiempo es tan solo de un segundo:

• nº = S v ρ.