Entrada nº 42 Tema 8-3 Espacio-tiempo s/Newton

Entrada nº 42 del: ensayocosmologico.blogspot.com         bayodjose@gmail.com

TEMA 8- Aptdº. 3   - ESPACIO ABSOLUTO Y/O - NEWTONIANO-FÍSICO

A partir de Newton, el desarrollo del telescopio descubrió un universo que no se correspondía con el concepto que se tenía de él. Nuevas e importantes observaciones, mostraron un espacio, en el que el Sistema Solar (Universo newtoniano), se quedaba muy pequeño.                                                          Éste dejó de ser el único sistema físico y material, en un universo invariable, o absoluto y finito (Según Newton).

Estos avances, obligaron a replantearse los conceptos de espacio y tiempo.                                        Las preguntas que surgieron fueron muchas, pero las más importantes eran:

-El espacio y el tiempo eran:                                                                                               

-¿Absoluto, como afirmaba Newton, o relativos?                                                                                    -¿Finitos o infinitos?                                                                                                                               -¿Tenían naturaleza propia?                                                                                                                    -¿Cómo surgieron?                                                                                                                                     -¿Tuvieron un principio?                                                                                                                          -¿Tendrán un final?                                                                                                                                  -¿El universo es estático o evoluciona, tal como parece ser, según las nuevas observaciones?

Iremos tratando estos temas a lo largo de los siguientes capítulos.

ESPACIO ABSOLUTO

Veamos una representación de lo que puede ser un “espacio absoluto total”

Fig. 8-11

Espacio totalmente absoluto.

e) Definición de absoluto.

Según la RAE (Real Academia Española) es:

e) Lo Ilimitado; independiente; Que excluye cualquier relación con otros entes; Que no depende de una voluntad ni acción externa a él. Es decir imperturbable y eterno

El espacio representado en la figura 8-11 es pues un espacio puramente imaginario e inmaterial, pues de ser material, habría interacciones entre la materia (Gravedad y demás Leyes de Newton).                                                                                         

Podemos pues considerarlo como “Un inmenso vacío” o “lleno de nada”.

Nota: Conviene recordar esta cita, pues será causa de gran controversia cuando hablemos del “Origen del Universo”

Dicho espacio rigurosamente absoluto, sería

-El conjunto de infinitos puntos, sin dimensión ni materia, que llenan el espacio  infinito. Concebible solo por la mente humana como idea o producto de nuestra capacidad de imaginación, inherente al ser humano por Naturaleza.                                                    

Pero inabordable e inconcebible para nuestros sentidos. (También debido a la naturaleza humana y sus limitaciones)

NOTA: Así lo concebía ya Giordano Bruno en el siglo XVI. Infinito e inabordable por el ser humano, en contra de la opinión de la época y de Newton en particular.

En Él, nuestra imaginación puede concebir infinitas  líneas, figuras, objetos (inmateriales)  Pero nada interferiría ni modificaría lo demás. Nada existiría realmente, salvo en nuestra mente. Es decir: Sería virtual.                             

-Ahora bien, los infinitos puntos, inmateriales, que lo forman, los podemos suponer situados en un “sistema imaginario” y aleatorio de coordenadas cartesianas de referencia: XYZ, cuyo origen puede estar en cualquier punto elegido como tal.

En un universo como el nuestro, nuestros sentidos nos dan testimonio continuamente  de objetos, luces, movimientos e infinidad de fenómenos, que ocurren en nuestro entorno vital.

-El  Espacio podía ser virtual; Existente por sí mismo; Independiente de cualquier otra entidad.

-Pero el universo que observábamos era (o parecía ser) real.

Si asociamos la idea de “espacio” a la de “universo conocido” no se corresponde la idea de “finito” con la de “infinito”. El espacio era o finito o infinito, pero no ambas cosas. (Recordemos que estamos hablando de la época de Newton)                                                                                                         

Así pues, el espacio absoluto al que se refiere Newton, debe de ser otra cosa, que, o además, de la que hemos definido en (e)                                                                                             

-“por ser ésta incompatible con la idea de “finito”                                                                  

Lo que si podríamos afirmar, es que:                                                                               

-El Universo real-material-finito” está ubicado dentro del “absoluto, o ideal e infinito”                                     

Así, podemos reconciliar la idea de finito e infinito en esta exposición que estamos haciendo.

ESPACIO Y TIEMPO ABSOLUTOS DE NEWTON

Ver fig. 8-12

Imaginemos, que en el espacio absoluto y vacío que hemos descrito, colocamos:

- “El Sistema Solar” o “Universo real newtoniano”.                                                       

Tal como hemos querido representar en la fig. 8-12

En él (Espacio-Universo-Newtoniano, insertado en el absoluto total) suceden cosas.

Vemos planetas, sol, luna estrellas y un sinfín de fenómenos. Todo ello real para nuestros sentidos.                                                                                                                                                 Salvo la cúpula celeste, no conocida y considerada como estática e invariable, todo lo demás que observamos, es cambiante. Los cuerpos se mueven. Son tangibles, es decir materiales. Así pues:                               

-Las cosas y fenómenos observados, no eran inmutables en el” universo físico real”.

El hecho distintivo de la no inmutabilidad, nos obliga a hacer distinciones entre dos conceptos de “espacio absoluto”

1) El imaginario (inmutable-ideal-inmaterial-infinito)

2) El real, que llamaremos “newtoniano y/o físico”,  finito según Newton y sometido a leyes inmutables.                                                                                                              

En este (2) ocurren fenómenos mutables que se producen dentro del anterior (1).

Es decir: El universo (2) está dentro del (1)

Podemos ya pues, compatibilizar y trabajar con ambos, siguiendo y aceptando unas reglas convenidas

Cuando Newton habla de un “espacio y tiempo absolutos” sabía  perfectamente lo que decía.                                                                                                  

-“Podemos concebir un “espacio-universo absoluto, físico, real “y por tanto:              

- Acorde con Newton”, que esté situado dentro del absoluto, imaginario total y vacío.

Dicho Espacio-Absoluto, físico, real, finito,  era  para Newton:

 “El Sistema Solar” por ser éste el único existente para él y para los físicos y astrónomos de su época.

Según otros sabios, como Giordano Bruno (Siglo XVI), el universo era infinito, absoluto, inmutable, eterno e inabordable.

El universo era pues solamente perceptible por nuestros sentidos, principalmente el de la vista.        Es decir: Observable por el fenómeno “luz, de origen natural”.                                                        Por lo que a ésta, deberíamos:

- “aplicarle el axioma de inmutable y absoluta”                                                                                                                                     

Por origen divino, si hablamos en sentido religioso o bien, existente  por “sí misma, en sentido profano”. 

                                                                                                                     

El Génesis dice: Dios creó la luz y el firmamento, o cielo”

Si la inteligencia de Newton afirmaba lo absoluto del Espacio-Tiempo-Universo                               

¿A qué se refería exactamente?

Hasta la 3ª revolución científica de La Relatividad (Einstein)) y la Física Cuántica (Plank…) a principios del 1.900, podíamos desarrollar la ciencia, mediante la física y la matemática, como si el “espacio y el tiempo” fueran absolutos, o existentes por sí mismos. Es decir: Con naturaleza propia e independiente. Y vinculados, para su medida, a un sistema de coordenadas cartesianas de referencia XYZ.      

Volviendo a lo dicho:

-“El universo de Newton era el sistema solar”, más el firmamento inmutable, dentro de un espacio absoluto, también inmutable.

NOTA: Los pequeños desplazamientos que se observaban en estrellas cercanas, con los aparatos de aquel tiempo, eran efecto de una ilusión óptica, debida a la traslación de la tierra en su eclíptica. Según su posición, el ángulo de observación y por tanto la figura (virtual) que veíamos proyectada en el fondo obscuro eran distintos.                                 Respecto a cometas y otros fenómenos anómalos, se suponía que se producían dentro del Sistema Solar.                     

Tras descubrirse sus leyes (Las del universo que estamos considerando) las cuales, en aquellos tiempos, eran rigurosas, demostradas e infalibles, podíamos ya concebir un Mundo que obedecía imperturbablemente a estas leyes.                                                                                                        Así podemos reconciliar las ideas de universo perturbable (O cambiante) con la de imperturbable (O no cambiante-leyes)                                                                                 

Mediante las ecuaciones de su mecánica, podíamos calcular trayectorias, posiciones, fuerzas y cualquier otro fenómeno físico, tomando como referencia el sistema de coordenadas XYZ con origen “O”, centro del sol.                                                                                                       

Los cálculos de los movimientos de astros, planetas y objetos en general, dentro de este sistema, podían ser (y de hecho lo son) muy complicados, pero siempre se podrían resolver acudiendo a dichas ecuaciones, por complejas que estas fueran, con la inteligencia y conocimientos para ello requeridos.

- El Universo-Espacio, se había vuelto predecible y sometido a leyes inmutables.             

-En este contexto, ya podemos reconciliar los conceptos: Mutable e inmutable.

A este universo se le definió: “Universo mecanicista”.                                                                    

Esto significa que sus leyes estaban trazadas de antemano. Nadie las podía cambiar. Eran así, aunque no supiéramos el por qué de ellas.                                                                                               

Así pues, dicho universo, se comportaba como una compleja máquina, pero “máquina al fin”                                                                                                      

Esta concepción del universo trajo duros conflictos con las instituciones religiosas.                     Dicho conflicto surgía, al reparar éstas en “la libre determinación y/o albedrío, y  la soberbia humana, que quería equiparar el hombre a Dios”.                                                                                                                

La religión siempre defendió “el libre albedrío”, por tanto no podía aceptar que todo estuviera determinado y pudiera ser comprendido y/o controlado, por las leyes humanas. Dios era imprevisible e inabordable para la inteligencia humana, por lo que, el universo creado por Él, debería de serlo también.                                                                                                                                               Además, estas leyes humanas, demostraban que El Universo no respondía al “concepto de perfección” que la religión daba a la obra de Dios. No había rectas, ni círculos ni figuras regulares consideradas como perfectas y obligadas a ser copiadas por la naturaleza. Más bien sucedía todo lo contrario.                                                                                                                                               No aceptaron pues este nuevo universo. Se opusieron a él, cómo había ocurrido siempre con los descubrimientos de la ciencia teórica-experimental de todos los tiempos.                                                                                   

Según los sabios agnósticos y/o ateos, el universo era así y siempre lo había sido.  Estaba ahí, aunque no supiéramos cómo, desde cuándo y por qué existía, ni cuál era su misión.                                                                                                                                  

-Se comportaba como una máquina perfecta.                                                                             

La Mecánica celeste seguiría su curso indefinidamente y cualquier fenómeno que sucediese, podía ser predecible (Eclipses, órbitas etc.)

Todo era calculable y por tanto predecible, tomando unos patrones de medida y un sistema de referencia fijo. Ya René Descartes, había desarrollado la teoría geometría- analítica, que simplificaba enormemente los cálculos.

Resumiendo:

En el universo físico-newtoniano, finito y situado en un espacio absoluto:

-Todo punto, movimiento, fuerza o fenómeno físico, se podía definir y calcular perfectamente, respecto a un sistema de coordenadas XYZ, y  mediante leyes determinadas por un cuerpo teórico de  ecuaciones matemáticas comprobadas.

Lo único que cambiaba, era la forma de verlo, percibirlo y medirlo por distintos observadores, lo cual era un asunto subjetivo.            

Ya lo hemos visto en la figura 8-11 del capítulo anterior, con el ejemplo de los dos observadores midiendo la trayectoria de un punto en un cilindro giratorio.                                                                    

Respecto al “TIEMPO”

-Era la medida del cambio. Simplemente transcurría y siempre hacia adelante.

-Todo era cambio en el espacio. El tiempo no podía detenerse.

No podía imaginarse que fuera hacia atrás. Moverse hacia el pasado era sencillamente un dislate.

Su medida se podía hacer mediante máquinas que con movimiento uniforme, nos indicaran su transcurrir (Relojes de infinidad de tipos, péndulos, objetos con pasos capilares y sustancias fluidas….etc)                                                                                                                                          El Paso del tiempo se percibía por los cambios de los sucesos o viceversa.                                      Los objetos podían moverse y cambiar su posición, a lo largo de un trayecto:                 

-En un tiempo determinado.                                                                                                       

Así transcurría todo en la vida. Así se comportaban los astros y las estrellas.

Estos cambios, podían medirse mediante criterios de medida adoptados por acuerdos de las comunidades científicas y/o los estados de cada país.                                                                           Para ello, se establecieron patrones de medida, llamados “unidades básicas” ya comentadas anteriormente, que poco a poco fueron haciéndose universales.                                                           Así, los científicos, físicos, ingenieros y el mundo en general, podíamos hablar en un idioma técnico-científico-matemático común.

ENIGMAS Y PREGUNTAS

¿EL UNIVERSO ES FINITO O INFINITO?.

Que yo sepa, dicha pregunta aún no tiene respuesta de la ciencia.

Newton afirma que:

d)-El universo/espacio era finito.

Su argumento era que, caso de ser infinito, la vista siempre encontraría una luz (estrella) en el camino, por lo que de noche, “se vería todo blanco” y no negro y salpicado de luces. Todo sería una luz, aunque más pálida y tenue que la del día.

Este argumento tiene un punto débil. Podía haber objetos (astros) en el universo que no emitieran la suficiente luz para poderlos percibir. O que estuvieran tan lejanos que la luz llegaba tan débil que era imperceptible a nuestra vista.

NOTA: El invento del telescopio demostró estos hechos. La ciencia moderna, posteriormente, descubriría la “materia obscura”, imperceptible a la vista, e incluso a los telescopios.

Esta última afirmación (d), me lleva a una reflexión basada en sus propias teorías y que parece contradecirle.

Por ejemplo:

Decíamos en el apartado anterior, que si un objeto es lanzado hacia el exterior de la tierra a una velocidad igual o mayor que la de escape (40.230Km/h) el objeto viajaría perdiéndose en el espacio. Mis preguntas son:

                                                                    

-¿Hasta dónde viajaría dicho objeto? 

-¿Dónde acabaría su periplo por el universo vacío?

Si el universo era finito, el objeto acabaría parado en su límite.

-Su velocidad final sería “0”.

Pero: Hemos dicho que el objeto en movimiento tiene una energía cinética (Ec) adquirida en su impulso de lanzamiento. Esta energía es: (1/2)mv².                                                                               La tierra se oponía a este movimiento, por su atracción gravitatoria, de forma que al alejarse el objeto, ésta energía sería cada vez menor, pues “v” se iría frenado a causa de ella.

Las masas intervinientes en el proceso: M de la tierra y m del objeto, no varían. Tampoco lo hace la constante universal k. Tenemos pues, las mismas masas en juego más una distancia (d) cada vez mayor.                                                                                   

Sabemos que la energía cinética del objeto (Ec), es la mitad de la potencial (Ep) respecto a la Tierra y su gravedad.

Su valor es kMm/d    Pues bién: Igualando ambas energías tenemos:

(1/2)mv² = kMm/d    o   (1/2)mv² - kMm/d  = 0 

Si hemos dicho que el objeto se tiene que parar al final de su trayecto, por ser éste  finito, v=0

Luego tenemos, que ambos términos de la ecuación, deben de ser 0:

 - kMm/d  = 0  para lo cual, d tiene que ser infinito, luego, según este planeamiento, del propio Newton:

-El universo tendría que ser infinito.

Este razonamiento puede ser muy controvertido, por tanto, me sería muy útil una discusión al respecto. La pregunta es la misma de siempre:

Recopilatorio

EL UNIVERSO ERA CAMBIANTE, PERO SOMETIDO A LEYES INVARIABLES (Mutable e inmutable)

Era cambiante (Mutable), pero con leyes definidas e invariables (Inmutable).                                          Todo estaba predeterminado. Nada cambiaba en Él (Sistema solar), que no fuera susceptible de medida y predicción. Para ello teníamos las medidas de longitud (L), de tiempo (T) más la materia y/o masa (M) que se admitía como la componente de los objetos del universo.                                  De estas tres medidas, llamadas fundamentales, se deducirían un compendio de leyes, desde Ptolomeo a Newton, pasando por Copérnico, Kepler y muchos más, que formarían un “cuerpo de teoría” prácticamente perfecto para aquel tiempo.                                            

El triedro cartesiano XYZ de referencia más idóneo para realizar cálculos era, el que tenía como punto origen el sol. Esta elección es aleatoria, pero es la más práctica, por considerar al sol como único referente fijo (Eso se suponía entonces) y por tanto el más adecuado para estudiar todo cambio que se produjese en el espacio conocido, en relación a Él.

La invención y posterior perfeccionamiento del telescopio, cambiaría drásticamente el universo descrito hasta ahora (Época de Newton) mostrándonos la gran cantidad de sorpresas que nos faltaban por descubrir.                                                                           

Pero esto lo trataremos en próximos capítulos.

Entrada nº 42 Tema 8-3 -Espacio absoluto- del blog:ensayocosmologico.blogspot.com                    

bayodjose@gmail.com