Por qué nos ponemos pesados al ir más rápido

Si unos seres tecnológicos pudieran construir naves que viajen a una velocidad cercana a la de la luz, podrían llegar a la Tierra en algunos años.

Desde la estrella Alfa-centauri se podría llegar en 4 años más o menos.

Si tuviesen estaciones espaciales escondidas en algún lugar del sistema solar (en el cinturón de Kuiper, o en las lunsa de Saturno, por tirar ideas), entonces podrían recambiar «gente» sin que nos demos cuenta, y venir a la Tierra con más frecuencia, porque sus bases estarían cercanas a la Tierra.

Otroos seres de mundos más lejanos podrían haberse tomado siglos en llegar a la Tierra, y luego poner bases escondidas en el sistemas solar.

Supongamos el caso de un planeta a 300 años-luz.

Tardarían 300 años en llegar al sistema solar (si viajan a velocidad luz).

¿Que morirían en el viaje? No necesariamente.

Para empezar, si no son humanos quizá vivan mucho más tiempo, y para ellos 300 años sería poco tiempo.

O tal vez pudieran frenar el metabolismo con criogenia o algún otro invento.

¿Que se aburrirían viajando 300 años? Eso sólo pasaría si fueran humanos.

Colón viajó largos meses en las caravelas y llegó hasta América.

Otros aventureros similares, con la tecnología y la biología y la paciencia suficientes simplemente podrían hacerlo.

Ciertas cosas son imposibles sólo si las vemos a escala humana.

Somos nosotros los que no podemos aguantar un viajo de 300 años-luz de distancia.

También podría haber seres nómades acostumbrados a ir de tanto en tanto de sistema en sistema, y nada impide que pasen por el Sistema Solar.

Posibilidades hay muchos en el universo.

Así que ma parece que el mejor argumento contra la visita de extraterrestres es simplemente la falta de pruebas que sean realmente confiables y certificadas por la comunidad científica.

Otra observación sencilla a todo este asunto de la velocidad de la luz es que,

si bien una nave no es capaz de acelerar hasta alcanar la velocidad de la luz,

debido a que requiere cada vez más combustible,

lo cierto es que hay objetos en el Universo que se mueven a la velocidad de la luz: fotones, neutrinos, y otros parientes.

¿Cómo es que «llegaron» a esa velocidad?

Diría que esas partículas «ya estaban» a velocidad de la luz, desde el inicio mismo del Universo. Así que ése sería un modo de alcanzar la velocidad de la luz: hacer nacer un Universo.

Hay científicos que especulan con los Taquiones, unas partículas de energía negativa, que permitirían «barajar» las ecuaciones relativistas para permitir velocidades mayores a las de la luz.

En principio no se han detectado ese tipo de cosas, son sólo especulaciones teóricas.

Pero me imagino que no debe ser fácil detectar algo que se mueve más rápido que la luz.

¿No sería algo indetectable?

Así que su «detección» debiera ser indirecta, y agarrada de rodeos teóricos bastante complicados.

Pero en todo caso, lo «indetectable» es «anti-empírico», incompatible con el método científico actual.

O sea que ni valdría la pena buscar algo así, aún si fuera cierto que existe…

O bien modificar de algún modo inteligente los paradigmas de la ciencia.

PabloDF dijo:

pero no concuerda con la idea de que los extraterrestres sean humanoides y vengan en naves pequeñas similares a platos, en cantidades ridículas y con una frecuencia imposible, y se vayan sin dejar rastro ni intentar comunicarse (más que con gente aislada y con imaginación desbordante).

Lo que digo es que en lo que argumentabas estaba la suposición, implícita y quizá inadvertida, de que los E.T.s son humanoides.

Dicha suposición no me parece válida, y entonces la crítica se extiende a los ufólogos de quienes has dicho que asumen tales cosas.

Pienso que por ese camino no se puede llegar a la conclusión de que «no es posible que seres inteligentes lleguen a la Tierra».

Aunque tenés razón en que ese argumento basta para desacreditar a mucha ufología que «humaniza» a los E.T.s

PabloDF dijo:

Si algo es verdaderamente indetectable, ¿qué diferencia hay entre eso y que no exista? Al menos para su uso en tecnología, quiero decir. Los paradigmas de la ciencia no pueden ampliarse para incluir lo indetectable… para eso ya tenemos la religión. Elio Campitelli

Miembro

Si se pueden observar sus efectos, entonces no sería «indetectable».

Por ahí vale la pena mencionar que hay una cuestión de interpretación en el medio, porque por obvias razones no es posible hacer una medición “estática” de la masa de una partícula en movimiento, sino que las medidas se hacen a partir de colisiones. La interpretación del incremento en la masa la propuso el mismo Einstein, y viene de elegir una generalización conveniente del impulso lineal p. Si la forma clásica del impulso para una partícula con masa m y velocidad v es p=mv, y en las ecuaciones relativistas aparece multiplicando un factor que depende de la velocidad (el famoso gamma), entonces podemos conservar la forma clásica definiendo como nueva masa al producto de la masa en reposo m por esta función de la velocidad.

Hay gente a la que no le gusta mucho esta interpretación (como también gente a la que sí), y un argumento para rechazarla es que la masa es una propiedad intrínseca de las partículas como la carga o el espín, por lo que no debería ser una función que dependa del estado de movimiento. Otro argumento, que me parece el más fuerte, viene de la formulación covariante de la relatividad especial, donde uno puede hablar de “invariantes relativistas”(cosas que no dependen del estado de movimiento del observador). Como la masa es una cantidad escalar la misma matemática obliga a que sea un invariante relativista, que de hecho es un invariante que sale solo al contraer el vector de impulso.

De cualquier manera, sin importar cual sea la forma de interpretarlo las ecuaciones son siempre las mismas y los resultados de los experimentos también.

No sabía que también había varias interpretaciones de la relatividad. Sé que en mecánica cuántica están quienes quieren interpretar las ecuaciones y quienes tienen la posición de «callate y hacé las cuentas».

No me refería a interpretación en ese sentido (aunque parece que sí), sino a algo más superficial. Hasta donde entiendo, si uno se atiene a la formulación covariante de la relatividad especial debería decir que indudablemente la masa es un invariante, por lo que tiene siempre el mismo valor independientemente del estado de movimiento. A lo que quería referirme, más bien, es a la forma en la que se piensan estas cosas cuando se las usa, y en ese sentido conocí a un par de personas que preferían utilizar la idea de “masa en movimiento” y “masa en reposo”. Incluso hay libros en los que se trabaja de esta manera (de momento me viene a la cabeza el Resnick de física general).

La cuántica, por otro lado, dejó mucho lugar a interpretaciones y eso resultó en una “mezcolanza” de lo más interesante. Lo de “callate y hacé las cuentas” se lo suelen atribuir a la interpretación de Copenhague, claramente positivista. A modo de opinión, no me parece justa la apreciación y no veo que un punto de vista positivista implique “callarse y hacer las cuentas”, más cuando hablar de interpretaciones implicaba referirse a hacer analogías clásicas que hoy se sabe que no tienen lugar de ninguna manera. Claro que están los que solamente se preocupan por resolver las ecuaciones y sacar un número, pero eso lo hacen trabajando en cuántica, electromagnetismo, fluidos, etc.

Daneel Olivaw dijo:

Si se pueden observar sus efectos, entonces no sería «indetectable».

vos también te vas a poner a romper las bolas con la definición de una palabra? porque con esa definición tan estricta de la palabra «indetectable», tenés razón, la palabra directamente no debería existir, porque no hay diferencia entre algo indetectable y algo que no existe. Pero por otro lado, yo siempre escuché que «los aviones F-xxx son idetectables», «los agujeros negros son indetectables», «tal partícula subatómica es indetectable», «los mensajes que envía este espía son indetectables», etc.

Ehmm… es un buen punto, pero sí. Indetectable sigue teniendo un significado: que no se puede detectar. En el lenguaje coloquial como el de los ejemplos que das, es aceptable aplicar el término a algo difícil de detectar.

@Nicolás.

A mí personalmente me resulta más interesante pensar que la masa NO es una propiedad intrínseca de la materia. La masa en reposo, si lo pensás, no es más que la cantidad de energía química, atómica, y etc… que tiene ese objeto (es decir, todas las formas de energía que no requieren movimiento).

Me acaba de picar una duda: la energía potencia ¿también afecta la masa? Una pelota de bowling a nivel del mar tiene menos energía potencial que una a 10 mil metros. Siguiendo los principios de la relatividad, ésta última tendría más inercia que la primera. 😮

@Daneel,

Ojo que la energia potencial gravitatoria es algo purantemente relativo. Es nada màs que la capaciad de hacer trabajo relativa a un lugar dentro de un campo gravitatorio.

No se suma a la inercial, que es una propiedad del cuerpo en si mismo.

es que para mí «indirectamente detectable» equivale a «indetectable», o sea, si no lo podés detectar directamente, es indetectable. Porque sino, como dije, la palabra «indetectable» está al pedo, porque no hay diferencia entre que no exista y que exista pero sea indetectable… lo único que existe y es indetectable que puedo pensar es nuestro señor el FSM, o el unicornio rosa invisible, o el dragón del armario, pero salvo eso, todo es o detectable, o indirectamente detectable… o no existe.

Que suena interesante no creo que lo niegue nadie… Bueno, nadie a quien le gusten estas cosas. Por otra parte, ahora (más despierto) que vuelvo a leer lo que escribí y tu respuesta veo que no fui suficientemente claro por la costumbre de pensar siempre en sistemas puntuales.

Cuando Einstein desarrolla los postulados de su teoría de la relatividad lo hace pensando en sistemas macroscópicos (reglas), supongo que básicamente porque solo para estos tiene sentido hablar de contracción espacial. Por otro lado, cuando ataca el problema de la dinámica desde su teoría se centra en la dinámica de un electrón, que es un sistema puntual. Trabajando sobre este sistema es que el llega a deducir las ecuaciones para el impulso relativista y la energía relativista, y por lo tanto lo hace para un sistema puntual. De esta manera, lo que encuentra Einstein es que el solo hecho de que un electrón tenga masa implica un mínimo de energía distinto de 0 para esta partícula, y este es el resultado realmente importante. Llegado a este punto se encuentra con distintas definiciones posibles para lo mismo, y el elige definir la masa relativista para conservar la forma de la segunda ley de Newton. En estas condiciones lo más apropiado es pensar en la masa como esa cantidad que aparece invariante de forma natural en la matemática de la teoría, y digo lo más apropiado porque (además de los otros argumentos) si se presta atención a las derivaciones que dan lugar a las ecuaciones finales es fácil ver que en realidad los cambios respecto a las definiciones clásicas se dan por la forma en la que se transforman las velocidades al cambiar de sistema de coordenadas. Por decirlo de alguna manera, los cambios son de origen cinemático más que dinámico, por lo que lo justo sería atribuírselos a la velocidad y no a la masa.

La cosa se pone un poco más oscura cuando queremos usar los resultados para la dinámica de un sistema puntual en un sistema no puntual, como ser un sólido, o un núcleo atómico, y es en estos casos donde se hace evidente que la ecuación de Einstein dice que la masa es una medida del contenido de energía de un sistema. Si tomamos un núcleo atómico, por ejemplo, vemos que no se trata de un arreglo de nucleones estáticos, sino más bien de un sistema de partículas que tienen una determinada dinámica; el contenido de energía del núcleo no es, por lo tanto, la suma de las masas de los nucleones por c², sino que a esta cantidad hay que agregarle la energía de movimiento de estos nucleones. Dicho de otra manera, la energía del núcleo es igual a la suma de las energías totales de los nucleones que lo conforman. Esta cantidad dividida por c² debe ser igual a la masa propia del núcleo, porque es lo que sale de la ecuación E=mc². Bueno, resulta que la masa calculada de esta manera aparece naturalmente como un invariante relativista cuando se hacen las cuentas, por lo que incluso para sistemas no puntuales la masa propia es una cantidad invariante, y es una buena razón para tomarla como la masa del núcleo.

De refilón, esto también respondería a la pregunta de la energía potencial. La energía potencial gravitatoria es una cantidad relacionada a un campo de fuerzas generado por una fuente externa que actúa sobre el sistema de partículas que estás mirando, por lo que no contribuye al contenido de energía del sistema y entonces no influye en la masa en reposo.

Bueno, lo que dices que los ovnis no pueden venir de distancia astronómicas, según los últimos resultados del cern, ha demostrado que esto es posible.

Es posible los viajes en el tiempo, en el experimento en cuestión los neutrinos han viajado más rápido que la velocidad de la luz. Eso parece, a no ser que hayan cogido algún atajo, con lo cual es posible plegar el espacio-tiempo, pues más a mi favor.

avatar, los resultados del experimento OPERA no creen que sean correctos ni los propios investigadores. Pero más importante aún, aún cuando los neutrinos pudieran viajar más rápido que la luz, sería muy difícil saber qué consecuencias podría tener para la materia que no está hecha de neutrinos (como casi todo el resto del universo).

Sobre el CERN: lo único que probaría es que seres extraterrestres compuestos exclusivamente de neutrinos podrían viajar más rápido que la luz. Yo no estoy hecho de neutrinos, ni mi nave espacial tampoco, así que no podemos viajar alegremente por la galaxia. Una lástima.

En cuanto a la discusión anterior sobre masa y energía, quiero concretar algunas cosas y dejar lugar luego a una duda.

La definición que uso de «masa» es esta, y sólo esta: Una constante m asociada a un cuerpo, que indica su resistencia a cambiar el estado de su movimiento.

O sea: la masa es una medida de la inercia.

Esa es una formulación a lo Newton. Aparece esa masa en las ecuaciones de fuerza.

La historia en torno a la masa es simple, pero hay que repasarla.

En realidad lo primero que los científicos midieron de los cuerpos fue el «peso».

Se comprobó que toda fuerza aplicada al cuerpo actuaba acelerándolo según F/m, donde F es la fuerza, y m es la «masa». Y la «masa» se obtiene «pesando» el cuerpo.

Dado un cuerpo rígido, la «masa» es una constante. Y es que el peso es siempre constante.

Es a partir de esta constante y de las nociones de velocidad y aceleración que se ha construido el concepto de «fuerza» en la teoría de Newton.

Después vino Einsten y dijo que la «masa» (que mide la «inercia» en Newtonlandia) resulta siempre proporcional a la «energía» interna del sistema.

Energía es siempre: Energía cinética + Energía potencial.

Qué son estas cosas en Newtonlandia es bastante concreto según los casos.

En la teoría de Einstein ya no me queda muy claro, porque como ha cambiado el paradigma, ya no estoy seguro de qué es una «fuerza», y tengo dudas entonces de qué es la «inercia» y qué es la «energía potencial».

Si algún alma generosa me lo aclara…

En todo caso, haciendo de cuenta que entiendo lo que significa en relatividad cosas como fuerza, inercia y energía potencial, entonces la conclusión de Einstein es que:

La medida de la inercia de un cuerpo es proporcional a la energía interna de dicho cuerpo.

Ahora, tampoco me queda claro lo que pasa cuando una nave acelera.

Cuando la nave está en el espacio y acelera, resulta que sus tripulantes perciben el tiempo más lentamente. Entonces, ¿pueden ellos darse cuenta que están acelerando? ¿Existe la aceleración de un sistema como algo que uno pueda medir en su propio sistema de referencia?

En mi sistema de referencia siempre mido 0, no hay aceleración.

Así que al hablar de aceleración debe ser respecto a otro sistema de referencia.

Pero si son los tripulantes quienes miden su aceleración, ¿qué medida es la que obtienen?

Y una última pregunta que se me ocurre es esta: Dado que acelerar implica quemar combustible, ¿pueden los tripulantes de la nave calcular su aceleración simplemente observando cuánto combustible han quemado? Pareciera que sí, pero como el marco es relativista, estoy confundido con el modo correcto de proceder.

No, el peso no es constante. No es lo mismo el peso en la Tierra que en la luna, o en diferentes puntos de la superficie terrestre (porque la Tierra no es perfectamente esferica) o a distintas distancias de la superficie terrestre (alturas).

Respecto a la definición de fuerza, no es cierto que deba ser definida como F=ma en todos los casos 8en física clásica). Una definición más general es F=dp/dt. La diferencia es que la primera definición se aplica unicamente a casos que involucran masas constantes. la segunda es aplicable a todos los casos.

Si, puede saberse. los tripulantes de esa hipotetica nave acelerada se sentirian pesados (a diferencia de una nave a velocidad constante y lejana a cualquier cuerpo celeste, en la que los tripulantes no sentirian practicamente fuerzas sobre ellos). Pero si se trata de hacer un experimento más riguroso, se podría tratar hacer oscilar un pendulo dentro de la nave. Si oscila es que la nave está siendo acelerada.