Afirman haber encontrado restos de un Universo anterior

El célebre físico Roger Penrose cree haber localizado remanentes de agujeros negros que datan de antes del Big Bang. Es nueva evidencia a favor de la teoría de que el Universo atraviesa por infinitos ciclos de Big Bangs.

Una serie de anomalías luminosas que aparecen en ciertas imágenes de los científicos podrían ser restos de un Universo anterior. O por lo menos eso es lo que piensa Roger Penrose, el célebre físico de la Universidad de Oxford que a mediados de los sesenta explicó, junto a Stephen Hawking, cómo se forma una singularidad. Para Penrose, en efecto, esas extrañas espirales de luz serían restos de agujeros negros que lograron sobrevivir a la destrucción de un Universo que existió antes del Big Bang. 

"Lo que afirmamos -explica Penrose- es que estamos viendo el remanente final de un agujero negro que se evaporó en el eón anterior". Junto a un grupo de colegas, el investigador británico acaba de publicar sus conclusiones en Arxiv.org. 

Penrose es uno de los padres de una teoría llamada "Cosmología Cíclica Conforme" (CCC), según la cual el Universo pasa por una serie infinita de ciclos (eones), durante los cuales primero se expande y después se comprime hasta convertirse de nuevo en un punto. Lo cual podría permitir que, bajo ciertas condiciones, la radiación electromagnética sobreviviera a la destrucción de un Universo para pasar a formar parte del siguiente.

Y esos restos "supervivientes" son precisamente los que Penrose y sus colegas creen haber identificado en el Fondo Cósmico de Microondas (CMB), la débil radiación residual del Big Bang que impregna por completo el Universo en que vivimos.

Lea el artículo completo en: ABC Ciencia 

John Michell: El hombre que descubrió los agujeros negros

Domingo, 14 de marzo de 2010

John Michell: El hombre que descubrió los agujeros negros

Un agujero negro es un volumen finito de espacio-tiempo donde la gravedad generada por una gran concentración de masa en su interior es tan fuerte que nada, ni siquiera los fotones de la luz, pueden escapar de él. Esta fascinante idea fue definida en 1969 por John Wheeler y ampliamente explicada por físicos como Stephen Hawking, George Ellis y Roger Penrose a lo largo de la década de los setenta, pero para encontrar la primera definición de un agujero negro tenemos que trasladarnos al año 1783.

Representación de un agujero negro

John Michell, un filósofo y geólogo inglés, tuvo esta fascinante idea mientras intentaba enunciar un método hipotético para definir la masa de una estrella. Michell aceptaba la teoría newtoniana de que la luz estaba compuesta de pequeñas partículas de materia y con ello, razonó que estas partículas saliendo de la superficie de una estrella verían su velocidad reducida por la fuerza gravitatoria de la propia estrella, tal y como cualquier proyectil lanzado hacia arriba lo hacen en la tierra. Pensó que midiendo la reducción de la velocidad de la luz de una estrella dada podría calcular la masa de la estrella.

Michell se preguntó cómo de grande este efecto podría ser. Suponía que cualquier proyectil necesitaría desplazarse más rápido que una determinada velocidad para escapar del campo gravitacional de la estrella. Sabía que la ‘velocidad de escape’ dependía únicamente del tamaño y la masa de la estrella por lo que se preguntó ¿Qué sucedería si la gravedad de la estrella fuera tan grande que excediera la propia velocidad de la luz? Michell se percató de que la luz caería de nuevo sobre la superficie de la estrella.

Por aquel entonces, se conocía una velocidad aproximada de la luz, que había sido definida por Ole Roemer el siglo anterior, así que fue fácil calcular para Michell que la velocidad de escape excedería la velocidad de la luz en una estrella cuando esa estrella tuviera 500 veces la masa del sol, asumiendo una densidad media similar. Al no poder la luz escapar de una estrella de ese tamaño sería invisible para el mundo exterior, siendo lo que a día de hoy llamamos agujero negro.

Michell llegó a sugerir que se podrían detectar los invisibles agujeros negros si alguno de ellos tuviera estrellas luminosas girando alrededor de ellos, y de hecho, este es uno de los métodos que los astrónomos utilizad a día de hoy para localizar agujeros negros.

Este concepto estuvo en el momento de su primera definición tan adelantado a su tiempo que causó una gran impresión en la comunidad científica, viéndose únicamente respaldado por el matemático Pierre-Simon Laplace que en 1796 explicó de nuevo este concepto en algunos de sus libros. La idea de que la luz era una sin masa que se hizo tan popular a lo largo del siglo XIX relegó esta teoría al olvido.

No sería hasta el año 1915, año en el que Einstein publicó la teoría de la relatividad general, que este concepto de nuevo volvería a resurgir. Einstein demostró que la luz estaba influenciada por las fuerzas gravitatorias y poco tiempo después Karl Schwarzshild encontró una solución a las ecuaciones de Einstein en la que un cuerpo suficientemente pesado sería capaz de absorber la luz.

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Fuentes y más información:
- La guía definitiva sobre agujeros negros para no expertos
- John Michell and black holes

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Fuente:

Recuerdos de Pandora

Roger Penrose: "La Física está equivocada, desde las cuerdas hasta la mecánica cuántica"

Martes, 13 de octubre de 2009

Roger Penrose: "La Física está equivocada, desde las cuerdas hasta la mecánica cuántica"

Uno de los mayores pensadores de la física dice que el cerebro humano – y el propio universo – debe ser una función de acuerdo con una teoría que aún no hemos descubierto.

¿Quién es Roger Penrose?

Sir Roger Penrose, OM, FRS (nacido el 8 de agosto de 1931) es un físico matemático nacido en Inglaterra y Profesor Emérito de Matemáticas en la Universidad de Oxford. Está altamente considerado por su trabajo en física matemática, en particular por sus contribuciones a la relatividad general y la cosmología. También ha dedicado su tiempo a las matemáticas recreativas y es un controvertido filósofo.

¿Cúál es la obra más popular de Penrose?

Sin duda alguna la obra más célebre de Penrose, en lengua castella, es La nueva mente del Emperador.

Como nos diceel gran Martin Gardner en su Prólogo a esta obra, los grandes matemáticos y físicos encuentran sobremanera difícil – o poco menos que imposible – escribir un libro que los profanos podamos entender. Sin embargo, Roger Penrose, uno de los más notables físico-matemáticos de la actualidad, ha emprendido la tarea de producir este libro, destinado al público culto en general. Aquí Penrose nos explica principios de la teoría de la relatividad, mecánica cuántica, etc.; pero el propósito medular consiste en exponer sus conclusiones respecto a la llamada inteligencia artificial. Descarguelo vía Rapidshare.

Esta entrevista llega gracias al blog Ciencia Kanija:

Roger Penrose podría fácilmente ser justificado por tener un gran ego. Un teórico cuyo nombre siempre estará vinculado a gigantes como Hawking y Einstein, Penrose ha realizado contribuciones fundamentales a la física, matemática y geometría. Reinterpretó la Relatividad General para demostrar que los agujeros negros pueden formarse a partir de estrellas moribundas. Inventó la teoría de twistores — una novedosa forma de mirar a la estructura del espacio-tiempo — y también nos llevó a una comprensión más profunda de la naturaleza de la gravedad. Descubrió una notable familia de formas geométricas a las que se ha dado el nombre de Teselación de Penrose. Incluso destacó como investigador del cerebro, apareciendo con una provocadora teoría sobre que la consciencia surge a partir de procesos mecánico-cuánticos. Y escribió una serie de libros increíblemente legibles sobre ciencia que se convirtieron en éxitos de ventas.

Y Penrose, de 78 años — ahora profesor emérito en el Instituto Matemático de la Universidad de Oxford— aún parece vivir la vida de un humilde investigador que apenas empieza su carrera. Su pequeña oficina está abarrotada con las pertenencias de los otros seis profesores con los que la comparte, y al final de cada día puedes encontrarlo corriendo para ir a recoger a su hijo de 9 años de la escuela. Con la curiosidad de un hombre que aún trata de hacerse un nombre por sí mismo, se devana los sesos en cuestiones fundamentales de amplia repercusión: ¿Cómo empezó el universo? ¿Existen dimensiones superiores del espacio y el tiempo? ¿La principal teoría en la física teórica actual, la Teoría de Cuerdas, realmente tiene sentido?

Debido a que pasado una vida inmerso en complejos cálculos, no obstante, Penrose tiene un poco más de perspectiva que la media de científicos que empiezan. Para lograr llegar al final de todo, los físicos deben forzarse a forcejear con el mayor misterio de todos: la relación entre las reglas que gobiernan las partículas fundamentales y las reglas que gobiernan las cosas grandes – como nosotros – que esas partículas conforman.En su reunión privada con la editora de DISCOVER Susan Kruglinksi, Penrose no se acobardó al cuestionar las piedras angulares de la física moderna, incluyendo la Teoría de Cuerdas y la Mecánica Cuántica. Los físicos nunca llegarán a abrazar las grandes teorías del universo, sostiene Penrose, hasta que no superen las cegadoras distracciones de las teorías a medio cocinar de hoy para llegar a la capa más profunda de la realidad en la que vivimos.

Usted procede de una colorida familia de gente que ha logrado grandes éxitos, ¿no es así?

Mi hermano mayor es un distinguido físico teórico, miembro de la Royal Society. Mi hermano menor terminó siendo 10 veces campeón británico de ajedrez. Mi padre procedia de una familia de cuáqueros. Su padre era artista profesional que hacía retratos — muy tradicional, muchos temas religiosos. La familia era muy estricta. Creo que ni siquiera se nos permitía leer novelas, ciertamente no en domingo. Mi padre tenía otros tres hermanos, todos los cuales fueron muy buenos artistas. Uno de ellos se hizo muy famoso en el mundo del arte, Sir Roland. Fue co-fundador del Instituto de Arte Contemporáneo en Londres. Mi padre fue genetista humano reconocido por demostrar que las madres mayores tienden a tener más niños con Síndrome de Down, pero tenía una gran cantidad de intereses científicos.

¿Cómo influyó su padre en su pensamiento?

Lo importante sobre mi padre era que no había límites entre su trabajo y lo que hacía para divertirse. Eso me caló. Hacía puzles y juguetes para sus hijos y nietos. Solía tener una pequeña cabaña en la parte de atrás donde cortaba cosas de madera con su pequeña sierra de pedal. Recuerdo que una vez hizo una regla de cálculo con 12 regletas distintas, y varios caracteres que podíamos combinar de formas complejas. Más adelante pasó mucho tiempo haciendo modelos de madera que se reproducían a sí mismos — lo que la gente ahora conoce como vida artificial. Eran dispositivos simples que cuando se unían, provocaban que otros trozos se unieran entre sí de la misma forma. Se sentaba en su cabaña y cortaba estas cosas de madera en grandes números, enormes.

Entonces supongo que su padre le ayudó a encender la chispa del descubrimiento de las Teselas de Penrose, repitiendo formas que encajan entre sí para formar una superficie sólida con simetría pentagonal.

Fue estúpido, en cierta forma. Recuerdo que le preguntaba — tenía unos nueve años — sobre si se podían encajar hexágonos regulares y hacer que fuesen redondos como una esfera. Y dijo, “No, no, no puedes hacer eso, pero puedes hacerlo con pentágonos”, lo cual me sorprendio. Me mostró cómo hacer un poliedro, y empecé ahí.

¿Las Teselas de Penrose son útiles o sólo hermosas?

Mi interés en las teselas tiene que ver con la idea de un universo controlado por fuerzas muy simples, incluso aunque vemos complicaciones por todos sitios. Las baldosas siguen reglas convecionales para hacer patrones complejos. Era un intento de ver cómo lo complejo podía ser satisfecho mediante reglas simples que reflejasen lo que vemos en el mundo.

El artista M. C. Escher estuvo influenciado por sus invenciones geométricas. ¿Cuál fue la historia?

En mi segundo año como estudiante graduado en Cambridge, asistí al Congreso Internacional de Matemáticas en Amsterdam. Recuerdo que vi a uno de los ponentes allí que conocía bastante bien, y tenía este catálogo. En la portada del mismo estaba el dibujo de Escher Day and Night (Día y Noche), uno con pájaros en direcciones opuestas. La escena es nocturna en un lado y diurna en otro. Recuerdo haber quedado intrigado por esto, y le pregunté dónde lo había conseguido. Me dijo: “Oh, bueno, hay una exhibición en la que podrías estar interesado de un artista llamado Escher”. Por lo que fui y quedé absorbido por estas extrañas y maravillosas cosas que nunca antes había visto. Decidí intentar dibujar algunas escenas imposibles por mí mismo y llegué a eso que se conoce como tri-barra. Es un triángulo que parece un objeto tridimensional, pero en realidad es imposible que lo sea. Se lo mostré a mi padre y él ideó algunos edificios y cosas imposibles. Entonces publicamos un artículo en British Journal of Psychology sobre todo esto y dimos las gracias a Escher.

¿Escher vio el artículo y se inspiró en él?

Usó dos cosas del artículo. Una fue la tri-barra, usada en su litografía Waterfall (Catarata). Otra fue la escalera imposible, en la cual había trabajado y diseñado mi padre. Escher lo usó en Ascending and Descending (Subiendo y Bajando), con monjes andando por las escaleras. Me encontré con Escher en una ocasión, y le di algunas teselas que harían un patrón repetitivo, pero no hasta que encajases 12 de ellas. Lo hizo, y me escribió para preguntarme cómo lo había hecho — ¿en qué estaba basado? Entonces le mostré un tipo de forma de pájaro que hacía esto, y lo incorporó en lo que creo que es la última obra que generó, llamada Ghosts (Fantasmas).

Admire la obra de Escher en este blog sobre geometría, creado para niños de educación primaria: Polígonos2

¿Es cierto que no se le daban bien las matemáticas de niño?

Era increíblemente lento. Viví en Canadá durante un tiempo, unos seis años, durante la guerra. Cuando tenía 8 años, sentados en clase, teníamos que hacer cálculos aritméticos mentales muy rápidamente, o lo que a mi me parecía muy rápido. Siempre me perdía. Y el profesor, a quien no le gustaba mucho, me bajó un curso. Hubo otro profesor bastante más intuitivo que decidió, después de que hubiese hecho horriblemente una de estas pruebas, que me pondría pruebas sin límite de tiempo. Puedes tomarte todo el tiempo que necesites. Todos tenemos el mismo examen. Se me permitió tomarme toda la siguiente hora de clase para seguir, la cual era una clase de juegos. Todo el mundo estaba siempre fuera divirtiéndose, y yo sufría para hacer esas pruebas. E incluso a veces me extendía hasta la hora siguiente. Por lo que era al menos el doble de lento que cualquier otro. Finalmente logré hacerlo bastante bien. Ya ves, si pudiera hacerlo de esa forma, obtendría notas altas.

Ha dicho que las implicaciones de la física cuántica en el mundo real son insensateces. ¿Cuál es su objeción?

La mecánica cuántica es una teoría increíble que explica todo tipo de cosas que no podían explicarse antes, empezando con la estabilidad de los átomos. Pero cuando aceptas la extrañeza de la mecánica cuántica [en el macro mundo], tienes que apartarte de la idea de espacio-tiempo que conocemos por Einstein. La mayor extrañeza aquí es que no tiene sentido. Si sigues las reglas, llegas a algo que simplemente no es correcto.

En la mecánica cuántica un objeto puede estar en varios estados a la vez, lo que suena alocado. La descripción cuántica del mundo parece completamente contraria al mundo que experimentamos.

No tiene ningún sentido, y hay una razón simple. Como ya sabe, las matemáticas de la mecánica cuántica tienen dos partes. Una es la evolución de un sistema cuántico, el cual se describe con una precisión extrema en la ecuación de Schrödinger. Esta ecuación te dice esto: Si conoces el estado en el que está ahora el sistema, puedes calcular lo que estará haciendo en los próximos 10 minutos. No obstante, hay una segunda parte de la mecánica cuántica — lo que sucede cuando quieres hacer una medida. En lugar de obtener una única respuesta, usas la ecuación para calcular las probabilidades de lograr una cierta salida. Los resultados no dicen: “Esto es lo que el mundo está haciendo”. En lugar de eso, simplemente describen la probabilidad de hacer alguna cosa. La ecuación debería describir el mundo de una forma totalmente determinista, pero no lo hace.

Lea el artículo completo en:

Ciencia Kanija

Bonus:

Descargue, vía Megaupload el libro de Penrose:

La mente nueva del Emperador

La mente nueva del Emperador

Estructura de la obra (tres primeros capítulos):

I. ¿CABE LA MENTE EN UNA COMPUTADORA?
Introducción
La prueba de Turing
Inteligencia artificial
La aproximación de la IA al “placer” y al “dolor”
La IA fuerte la habitación china de Searle
Hardware y software

II. ALGORITMOS Y MÁQUINAS DE TURING
Fundamentos del concepto de algoritmo
El concepto de turing
Codificación binaria de los datos numéricos
La tesis de Church-Turing
Números diferentes de los naturales
La máquina universal de Turing
La insolubilidad del problema de Hilbert
Cómo ganarle a un algoritmo
El cálculo lambda de Church

III. MATEMÁTICA Y REALIDAD
La tierra de Tor'bled-nam
Números reales
¿Cuántos números reales hay?
Enteros
Numeros naturales
Números Naturales
Numeros Reales
"Realidad" de los números reales
Números complejos
Construcción del conjunto de Mandelbrot
¿Realidad platónica de los conceptos matemáticos?

Hasta pronto:

Leonardo Sánchez Coello

conocerciencia@yahoo.es